5.1.1 Datenbanksprachen und Datenbankschnittstellen

In der bisherigen Lerneinheit haben wir uns mit dem relationalen Datenmodell, strukturierter und konsistenten Datenbeschreibungen vertraut gemacht. In Lerneinheit 4 wurde bereits die Trennung von Daten und Datenbankmanagementsystem begründet. Aus Sicht eines Anwenders drängen sich nun die beiden Fragen auf, wie das relationale Datenmodell "in Echt" in das Datenbanksystem integriert wird und wie die Daten (als Informationen) zwischen den Anwendern und der Datenbank ausgetauscht werden. Für den Arbeitsalltag mit Datenbanken bzw. GI-Systemen sind die folgende Fragen von evident:

Wie erfolgt die Interaktion zwischen einer Anwendung und einem Datenbank-Verwaltungssystem?
Wie stellt sich ein Datenbanksystem gegenüber einer Benutzerin dar?
Wie können Anfragen durchgeführt und Resultate in einer Anwendung dargestellt werden?

Funktionsprinzip einer Datenbankschnittstelle. Schnittstellen dienen einem standardisierten Ausstausch zwischen unterschidlichen Datenbaken, Anwenungen Nutzern etc.. Datenbankenschnittstellen sind vor allem hinsischtlich des Datenmodells und der Abfragestruktur normiert.

Funktionsprinzip einer Datenbankschnittstelle

Eine Anwendung stellt mit Hilfe einer spezifischen Datenbanksprache, eine Anfrage an das Datenbanksystem. Dort wird die entsprechende Antwort bereitgestellt und ebenfalls mittels der Datenbanksprache an die Anwendung zurückgegeben. Diese Kommunikation kann interaktiv oder automatisiert stattfinden. Das Prinzip ist auf nachfolgender Abbildung verdeutlicht.

Wie zuvor gezeigt sind in der Realität der GI-Systeme die Sprachentwürfe für Definition und Manipulation von Datenbanken in der Structured Query Language implementiert. Im Alltag von Nutzern wird SQL überwiegend interaktiv als Anfragesprache an eine Datenbank eingesetzt.

Typische interaktive Nutzerschnittstellen für SQL-Anfragen an Datenbanken

Eine Benutzungsoberfläche ist das sogenannte Frontend also die Bedienoberfläche der Datenbankschnittstelle die dem Benutzer zur Verfügung steht. Gerade für den interaktiven Betrieb ist diese häufig grafisch als graphische Nutzerschnittstelle (graphical user interface GUI) angelegt. eine GUI bietet normalerweise Hilfsmittel zur Vereinfachung der Datenbanknutzung. In der Regel werden entweder Formulare oder Schaltflächen angeboten mit deren Hilfe dann von der Software die syntaktisch korrekten Befehle in SQL aufgebaut werden.

Die Abfragemaske der Deutschen Bahn als Beispiel einer formular-basierten Benutzungsoberfläche (GIS.MA 2009)

Beispiel einer Internet formular-basierten GUI

Diese Oberflächen bestehen Formularen die den Benutzern angepasst sind. Der Benutzer kann entweder alle Felder ausfüllen und so neue Einträge machen, oder er kann einzelne Felder ausfüllen und auf diese Weise eine Anfrage für die restlichen Felder machen. Formular-basierte Benutzungsoberflächen sind vor allem im Internet stark verbreitet und machen die wichtigste Interaktionsmöglichkeit mit DBMS aus. Formular-basierte Oberflächen sind sehr einfach zu bedienen und haben den grossen Vorteil, dass die Anwender keinerlei Kenntnisse einer Datenbanksprache (z. B. SQL) benötigen.

Beispiel einer interaktiven graphischen Abfrage realisiert über eine GIS-Software. Mit dem graphischen Selektionswerzeug wurden alle rot markierten Datensätze ausgewählt. (GIS.MA 2009)

Beispiel der in ArcGIS integrierten sogenannten Query-Wizards zur adressbasierten, räumlichen und attributiven Datenbankabfrage (GIS.MA 2009)

Beispiel einer softwarespezifischen formular-basierten GUI (GIS)

Eine GIS-Benutzungsoberfläche integriert in aller Regel auch Elemente einer Datenbankschnittstelle. Die Datenbankinteraktion erfolgt dabei über eine Kombination von verschiedenen graphischen Nutzerschnittstellen. In diesem Beispiel sind die Auswahlmöglichkeiten von ArcGIS 9.3.1 dargestellt::

grafische Nutzer-Abfrage mit Hilfe interaktiver Selektionen innerhalb der Kartendarstellung
Verwendung sogenannter Query-Wizards (Assistenten) als ergebisorientierte Kombination von formular-basierter und text-basierter Interaktion:
Finde Maske
Select by Attribute Maske
Select bei Location Maske

Text-basierte Interaktion

Letztlich generieren alle zuvor genannten GUIs den SQL-Befehlstext der auch (die notwendigen Kenntnisse vorausgesetzt) über ein textbasiertes Ein- und Ausgabefenster (Terminal) direkt in SQL an die Datenbank gerichtet wird. Text-basierte Abfragen erschliessen den vollen Umfang der Abfragesprache da GUIs normalerweise nur einen Teilumfang abdecken. Ihre Bedienung erfordert aber aktive Kenntnisse der entsprechenden Datenbanksprache (z. B. SQL).