Banco de Dados Espaciais - DECOM-UFOP

Banco de Dados Espaciais
Henrique Cota Camêllo
Banco de Dados Espaciais
• Sua estrutura de funcionamento é semelhante a dos bancos
relacionais convencionais.
• Sua principal diferença é suportar feições geométricas em suas
tabelas.
• Possibilita consultas espaciais. Tais como:
•
•
•
•
Quais cidades são vizinhas do município Ouro Preto?
Quais cidades são cortadas pelo Rio Paraíba do Sul?
Qual a distancia entre Mariana e Ouro Preto?
Qual a área da cidade Mariana?
Métodos de acesso espacial
• Em banco de dados convencionais, as chaves de pesquisa são
atributos unidimensionais.
Métodos de acesso espacial
• Em banco de dados grandes que devem ser armazenados em disco,
uma das estruturas mais utilizada para indexação é a B+, pois essa
estrutura tenta minimizar o acesso a disco agrupando várias chaves
em um único nó.
• O problema é que em sistemas de banco de dados espaciais, as
chaves são atributos bidimensionais.
Métodos de acesso espacial
• Para esses sistemas existe uma classe de métodos conhecidos como
métodos de acesso multidimensionais.
• Estes métodos estão ligados ao processamento de consultas como:
• Consultas por apontamento (encontrar os objetos que contém um dado
ponto).
• Consultas por região (encontrar os objetos dentro de uma janela ou
retângulo).
• Consultas com predicados topológicos(encontrar os objetos vizinhos de um
determinado objeto).
Métodos de acesso espacial
• A estrutura do índice dos bancos de dados espacial trabalha com
representações mais simples do objeto. Como o menor retângulo
envolvente do objeto.
• A consulta dos dados é dividida em filtragem e refinamento.
• O objetivo da filtragem é reduzir e rapidamente selecionar os
possíveis candidatos que satisfaçam a consulta.
• A etapa de refinamento, envolve a aplicação de algoritmos
geométricos computacionalmente complexos e custosos e que são
aplicados à geometria exata dos candidatos selecionados na etapa
anterior.
R-Tree
• É derivada da arvore B.
• A grande diferença é o tipo das chaves.
• No caso da arvore B são valores numéricos.
• No caso da arvore R são os pontos extremos do retângulo envolvente
mínimo.
• Este retângulo é formado a partir da observação dos limites
geométricos mínimo e máximo do contorno do objeto.
• É expresso pelas coordenadas dos seus pontos inferior esquerdo e
superior direito
R-Tree
SF-SQL
• Especifica um conjunto de tipos de geometrias vetoriais, operações
topológicas e operações métricas.
• Introduz o conceito de tabela com feições para representação dos
dados geográficos.
• Nesta tabela, os atributos não espaciais são mapeados para colunas
de tipos disponíveis na SQL-92, e os atributos espaciais para colunas
cujo tipo de dados é baseado no conceito de "tipos de dados
geométricos adicionais para SQL".
Hierarquia de tipos de geometrias da SF-SQL
Relacionamentos Topológicos do SF-SQL
Exemplo de consulta SF-SQL
Outras funções SF-SQL
Outras funções SF-SQL
PostGIS para PostgreSQL
Características espaciais principais do
PostgreSQL
• Apresenta tipo de dados geométricos, operadores espaciais simples e
indexação espacial através de uma R-Tree.
• A implementação da R-Tree nativa tem a limitação de aceitar
polígonos de no máximo 8Kbytes
Características espaciais principais do
PostgreSQL
• Outra desvantagem é que os poucos operadores espaciais existentes
realizam a consulta apenas na retângulo envolvente das geometrias e
não diretamente nelas.
• Além disso os tipos de dados simples, como polígonos, não permitem
a representação de buracos, não existindo também geometrias que
permitam representar objetos mais complexos como os formados por
conjuntos de polígonos.
PostGIS
• Para resolver o problema do PostgreSQL quanto a manipulação de
dados espaciais, foi criada a extenção PostGis.
• Ela contem os seguintes tipos de dados espaciais:
Representação textual dos tipos espaciais
doPostGIS
Criando tabelas de dados espaciais no
PostGIS
Criando tabelas de dados espaciais no
PostGIS
• A criação de uma tabela com tipo espacial é construída em duas
etapas:
• Na primeira, definimos os atributos básicos (alfanuméricos).
• Na segunda, usamos a função AddGeometryColumn para adicionar a coluna
com o tipo espacial.
• A função AddGeometryColumn serve para preencher os metadados da tabela criada.
Inserindo dados espaciais na tabela.
Sistemas de Informação Geográficos (SIG
SIG)
SIG
• Os SIGs são meios tecnológicos para se estudar o espaço terrestre.
• Os SIGs resultam da combinação entre três tipos de tecnologias
distintos:
• Sensoriamento remoto.
• GPS .
• Geoprocessamento.
Arquitetura SIG(interação com os SGBDs)
• Existem duas formas de integração entre os SIGs e os SGBD que são a
arquitetura dual e a arquitetura integrada.
Arquitetura dual
Problemas da arquitetura dual
• Dificuldade no controle e manipulação das componentes espaciais.
• Dificuldade em manter a integridade entre a componente espacial e a
componente alfanumérica.
• Separação entre o processamento da parte convencional, realizado
pelo SGBD, e o processamento da parte espacial, realizado pelo
aplicativo utilizando os arquivos proprietários.
• Dificuldade de interoperabilidade, já que vários SIGs trabalham com
arquivos com formato proprietário.
• Solução?
Arquitetura integrada
Mostrar o TerraView
Referências
• http://www.infoescola.com/informatica/banco-de-dadosgeograficos/
• http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados/cap6.pdf
• http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados/cap2.pdf
• http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados/cap5.pdf
• http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados/cap8.pdf
• http://www.brasilescola.com/geografia/sig.htm