Aufgabe Vorschlag B1 - Aufgabe 5 · Abitur Hessen Informatik LK 2021
Thema: ER-Modell und Relationenmodell · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
Klimadatenbank
Der Deutsche Wetterdienst (DWD) unterhält die relationale Datenbank MIRAKEL. In dieser Datenbank werden Wetterdaten zusammen mit den sie beschreibenden Metadaten verwaltet.
Automatisierte Messstationen führen unterschiedliche Messprogramme aus. Ein Messprogramm beschreibt, welche Daten wie und wann zu messen sind. Ein wichtiges Messprogramm ist das Programm 10-Minuten-Werte. In diesem Programm werden die folgenden Größen alle 10 Minuten gemessen und an MIRAKEL übertragen:
Größe · Einheit · Kodierung des Parameters in MIRAKEL
Luftdruck in Stationshöhe · hpa · PP_10
Momentane Temperatur in 2 m Höhe · °C · TT_10
Momentane Temperatur in 5 cm Höhe · °C · TM5_10
Relative Feuchte in 2 m Höhe · % · RF_10
Taupunkttemperatur in 2 m Höhe · °C · TD_10
Die Daten werden in MIRAKEL in der Relation 10_min_werte (Material 1) zusammen mit einer Kennzahl für das Qualitätsniveau (QN) gespeichert.
Über eine Webseite gestattet der DWD lesenden Zugriff auf die Relation 10_min_werte. Ergänzend kann man die Relation Metadaten_Geraete (Material 2) herunterladen, die Metadaten zu der Relation 10_min_werte enthält.
Material 1
Auszug aus der MIRAKEL-Relation 10_min_werte
StationsID · Messdatum · Messuhrzeit · QN · PP_10 · TT_10 · TM5_10 · RF_10 · TD_10
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1420 · 2019-12-31 · 22:50:00 · 2 · 1023,5 · 0,3 · -1,5 · 88,3 · -1,4
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2601 · 2019-12-31 · 22:50:00 · 3 · 935,2 · -3 · -3,4 · 97,5 · -3,3
2601 · 2019-12-31 · 23:00:00 · 5 · 935,3 · -3 · -3,3 · 98 · -3,3
2601 · 2019-12-31 · 23:10:00 · 3 · 935,2 · -2,9 · -3,6 · 97,2 · -3,3
2601 · 2019-12-31 · 23:20:00 · 3 · 935,2 · -2,8 · -3,5 · 97,3 · -3,2
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Material 2
Auszug aus der Relation Metadaten_Geraete mit Metadaten zu Material 1
StationsID · Stationsname · vonDatum · bisDatum · Parameter · Geraetetyp · Messverfahren
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1420 · Frankfurt/Main · 1992-10-02 · 2012-02-16 · RF_10 · HYGROMER MP100 · Feuchtemessung, elektr.
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2601 · Kleiner Feldberg/Taunus · 1992-10-02 · 2006-05-09 · RF_10 · HYGROMER MP100 · Feuchtemessung, elektr.
2601 · Kleiner Feldberg/Taunus · 2006-05-10 · 2015-03-22 · RF_10 · Feuchtesonde HMP45D · Feuchtemessung, elektr.
2601 · Kleiner Feldberg/Taunus · 2015-03-23 · 2020-02-04 · RF_10 · EE33 · monolith. Messzelle HMC1
2601 · Kleiner Feldberg/Taunus · 1992-10-02 · 2020-02-04 · TD_10 · ComAir · Taupunktspiegel, elektr.
2601 · Kleiner Feldberg/Taunus · 1992-10-02 · 2020-02-04 · TM5_10 · PT 100 (Luft) · Temperaturmessung, elektr.
2601 · Kleiner Feldberg/Taunus · 1992-10-02 · 2020-02-04 · TT_10 · PT 100 (Luft) · Temperaturmessung, elektr.
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Eine Messung nach dem 10_Minuten-Werte-Programm umfasst die Bestimmung der im Einleitungstext genannten Größen zu einem bestimmten Zeitpunkt (Uhrzeit und Datum) mit dem Qualitätsniveau und wird als 10-Minuten-Messung bezeichnet.
Modellieren Sie ein ER-Diagramm inklusive Kardinalitäten und Optionalitäten, das die Entitätstypen Station und 10-Minuten-Messung mit deren Attributen und dem Beziehungstyp zwischen diesen Entitätstypen umfasst.
Erläutern Sie den Zusammenhang Ihres ER-Diagramms mit dieser Relation:
10_min_werte ( ↑StationsID, Messdatum, Messuhrzeit, QN, PP_10, TT_10, TM5_10, RF_10, TD_10)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Modellieren Sie ein ER-Diagramm inklusive Kardinalitäten und Optionalitäten, das die Entitätstypen Station und 10-Minuten-Messung mit deren Attributen und dem Beziehungstyp zwischen diesen Entitätstypen umfasst.
Lösung: Beschreibung des ER-Diagramms: - Starker Entitätstyp Station mit den Attributen `StationsID` (unterstrichen als Primärschlüssel) und `Stationsname`. - Schwacher Entitätstyp 10-Minuten-Messung (doppelter Kasten) mit den Attributen: `Messuhrzeit` und `Messdatum` (unterstrichen als Teilschlüssel), `QN`, `PP_10`, `TT_10`, `TM5_10`, `RF_10`, `TD_10`. - Beziehungstyp misst (Raute) zwischen Station und 10-Minuten-Messung mit Kardinalität 1 zu n (1: Station kann n Messungen durchführen; n: jede Messung muss genau einer Station zugeordnet sein).
Erläutern Sie den Zusammenhang Ihres ER-Diagramms mit dieser Relation: 10_min_werte (↑StationsID, Messdatum, Messuhrzeit, QN, PP_10, TT_10, TM5_10, RF_10, TD_10)
Lösung: Die Relation *10_min_werte* entsteht bei der Überführung des ER-Modells in das Relationenmodell, indem zunächst die Attribute von *10-Minuten-Messung* als Relation notiert und Schlüsselattribute markiert werden. Zur Abbildung des misst-Beziehungstyps wird die StationsID in die Relation aufgenommen und als Fremdschlüssel markiert. Da es sich bei *10-Minuten-Messung* um einen schwachen Entitätstyp handelt, müssen die Schlüsselattribute Messuhrzeit und Messdatum um das Attribut StationsID des starken Entitätstypen Station zu einem Primärschlüssel von *10_min_werte* ergänzt werden.
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