Ε.Μ.Π. -.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 13/06/2003 1

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Τµήµα Αγρονόµων & Τοπογράφων Μηχανικών.Π.Μ.Σ. ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Το πρόβληµα Κ. Χ. Πατρούµπας Μεταπτυχιακή διπλωµατική εργασία Επιβλέπων: Καθ. Τίµος Σελλής Αθήνα, 13 Ιουνίου /6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 1 Ποια µορφή είναι δυνατόν να λάβουν τα δεδοµένα σήµερα; Πλειάδες στατικών σχέσεων ενός πεπερασµένου συνόλου δεδοµένων ή συνεχή, χρονικά µεταβαλλόµενα, ταχύτατα και πιθανόν ανεξάντλητα ρεύµατα δεδοµένων (data( streams); Πώς προκύπτουν τα ρεύµατα δεδοµένων; Από πολλές νέες εφαρµογές: δίκτυα αισθητήρων, τηλεπικοινωνίες, παρακολούθηση δικτύων, µηχανές αναζήτησης στο ιαδίκτυο, εποπτεία στόλου οχηµάτων, παρακολούθηση χρηµατοοικονοµικών δεικτών κ.ά. 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 2 Το δίληµµα Η προσέγγιση Τα Συστήµατα ιαχείρισης Βάσεων εδοµένων είναι επαρκή για... ερωτήµατα διαρκείας (continuous queries) ; επεξεργασία µεγάλου όγκου ευµετάβλητων δεδοµένων ; έγκαιρες απαντήσεις σε πραγµατικό χρόνο ; Σύγχρονη τάση: Κινητικότητα των δεδοµένων (αλλά και των εφαρµογών!) => Συστήµατα ιαχείρισης Ρευµάτων εδοµένων πολλαπλά ερωτήµατα διαρκείας online επεξεργασία των στοιχείων (διαγράφοντας µερικά εν ανάγκη...) έγκαιρες αλλά ίσως προσεγγιστικές απαντήσεις Βασική υπόθεση εργασίας: Η τροχιά κινούµενων αντικειµένων συγκροτεί ρεύµα δεδοµένων. ύο κατευθύνσεις: Εξαρχής σχεδιασµός ενός συστήµατος διαχείρισης των τροχιών αλλά µε δυνατότητες επεξεργασίας ρευµάτων Τροποποίηση / επέκταση ενός υφιστάµενου µοντέλου ρεύµατος δεδοµένων γενικού σκοπού µε χωροχρονικές λειτουργίες για τη διαχείριση τροχιών 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 3 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 4 Η διερεύνηση Οργάνωση του µοντέλου για ρεύµατα τροχιάς αντικειµένων ιατύπωση χαρακτηριστικών ερωτηµάτων διαρκείας Γλώσσα ερωταποκρίσεων Προσοµοίωση από ένα συµβατικό σύστηµα βάσεων δεδοµένων Προοπτικές ιάγραµµα της παρουσίασης 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 5 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 6 13/06/2003 1

2 Ρεύµατα δεδοµένων (συνέχεια) Ρεύµατα δεδοµένων Γενική αρχιτεκτονική θεώρηση βάσεων δεδοµένων Στατικές σχέσεις ρευµάτων δεδοµένων Εφήµερα ρεύµατα δεδοµένων Ρεύµατα εισόδου Ενδιάµεσος χώρος τήρησης δεδοµένων (buffers) Περιλήψεις Επεξεργαστής ερωτηµάτων Ρεύµατα εξόδου Ερωτήµατα στιγµιοτύπου (One-time queries) Τυχαία προσπέλαση πλειάδων (random access) «Απεριόριστος» αποθηκευτικός χώρος (λ.χ. δίσκοι) Ερωτήµατα διαρκείας (Continuous queries) ιαδοχική προσπέλαση πλειάδων (sequential access) Πεπερασµένη ποσότητα µνήµης Στατικές σχέσεις Ερωτήµατα διαρκείας Ενδιαφέρον για το τρέχον στιγµιότυπο της βάσης δεδοµένων Σχετικά χαµηλός ρυθµός αλλαγών στα δεδοµένα, έπειτα από ενέργειες των χρηστών Ενδιαφέρον για τη σειρά άφιξης των πλειάδων στο σύστηµα Πιθανόν να καταφθάνει ραγδαία µεγάλος όγκος δεδοµένων (πολλά GB από τις πηγές δεδοµένων) 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 7 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 8 Ρεύµατα δεδοµένων (συνέχεια) βάσεων δεδοµένων «Παθητικός» χώρος αποθήκευσης των δεδοµένων. (pull model) Ακριβή δεδοµένα Ακριβής απάντηση αλλά... όχι σε πραγµατικό χρόνο Η εκτέλεση των προσχεδίων ερωτηµάτων εξαρτάται από τον επεξεργαστή και το φυσικό σχεδιασµό της βάσης δεδοµένων ρευµάτων δεδοµένων Τα πρόσφατα δεδοµένα τηρούνται στη µνήµη. Η άφιξή τους ενεργοποιεί τα ερωτήµατα. (push model) Πιθανόν παρωχηµένα δεδοµένα µε ανακρίβειες ή ελλείψεις Απάντηση σε πραγµατικό χρόνο...έστω και προσεγγιστική Ο ρυθµός άφιξης των δεδοµένων καιταχαρακτηριστικάτουςείναι µεταβαλλόµενα και µη προβλέψιµα Ρεύµατα δεδοµένων (συνέχεια) Μερικά πρωτότυπα συστήµατα Alert (IBM): ενεργοί πίνακες σε συµβατικά Σ Β Amazon/Cougar (Cornell): δίκτυα αισθητήρων Aurora (Brown/MIT): διαγράµµατα ροής δεδοµένων (αισθητήρες) Gigascope (AT&T, Carnegie Mellon): διαχείριση δικτύου υπολογιστών Hancock (AT&T): τηλεφωνικές συνδιαλέξεις NiagaraCQ (OGI/Wisconsin): βάσεις δεδοµένων XML (Internet) OpenCQ (OGI): triggers, σταδιακή συντήρηση όψεων Stream (Stanford): γενικού σκοπού σύστηµα διαχείρισης ρευµάτων Tapestry (Xerox): φιλτράρισµα µηνυµάτων ηλεκτρονικού ταχυδροµείου TelegraphCQ (UC Berkeley): προσαρµοστικότητα τελεστών Tribeca (Bellcore): εποπτεία δικτύου υπολογιστών 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 9 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 10 Ερωτήµατα διαρκείας Συνεχής ροή δεδοµένων προς το σύστηµα ιαρκής εκτέλεση ενεργών ερωτηµάτων επί µακρόν Σταδιακός υπολογισµός των αποτελεσµάτων ONLINE Οι απαντήσεις µπορεί να είναι επίσης ρεύµατα δεδοµένων εν είναι σκανδαλιστές (triggers) εν είναι υλοποιηµένες όψεις (materialized views) Μη προβλέψιµα ερωτήµατα (ad hoc queries): υποβάλλονται στο σύστηµα αφού ένα µέρος των στοιχείων του ρεύµατος έχει ήδη παρέλθει (και πιθανόν διαγραφεί!). 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 11 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 12 13/06/2003 2

3 Χρονικά ορόσηµα Λογική διάταξη (αύξων αριθµός για κάθε πλειάδα) Φυσική διάταξη (χρονόµετρο συστήµατος) Ρητά χρονικά ορόσηµα Εισάγονται από την πηγή των δεδοµένων Περιλαµβάνονται στο σχήµα των πλειάδων ως χαρακτηριστικό Αντιπροσωπεύουν τη χρονική στιγµή του γεγονότος (valid time) «Πρωθύστερες» πλειάδες, λόγω διαφορών στο χρονισµό των πηγών Αναδιάταξη (buffers?) αν τυχόν συµβούν ανωµαλίες στη διάταξη των πλειάδων Έµµεσα χρονικά ορόσηµα Εισάγονται από το σύστηµα µόλις η πλειάδα εισρεύσει (transaction time) Οµοιογενής χρονική διάταξη όλων των στοιχείων ανεξαρτήτως πηγής Απρόσκοπτη εκτέλεση ερωτηµάτων (λ.χ. µε κυλιόµενα παράθυρα) Παρεµποδιστικοί παράγοντες σε ερωτήµατα διαρκείας Ανεπαρκής ποσότητα µνήµης Ανασχετικοί τελεστές Ταξινόµηση (sorting) Συνάθροιση (aggregation) Τελεστές διατήρησης κατάστασης Συνδέσεις ρευµάτων (joins) Τοµή (intersect) Τεχνικές αντιµετώπισης του προβλήµατος: Επιβολή περιορισµών (λ.χ. εµφάνιση στοιχείων κατά συστάδες) Εµβόλιµα σηµεία στίξης (punctuations) Παραθυρικές δοµές για επιλογή πλειάδων από ρεύµατα Παράθυρα χρονικού οροσήµου (landmark windows) Κυλιόµενα παράθυρα (sliding windows) 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 13 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 14 Προσεγγιστικές απαντήσεις σε ερωτήµατα Γιατί προσεγγίσεις; Υψηλοί ρυθµοί άφιξης δεδοµένων Πιθανόν µεγάλος όγκος δεδοµένων Πολλαπλά ερωτήµατα διαρκείας Ανάγκη για έγκαιρες απαντήσεις Πεπερασµένοι πόροι του συστήµατος (κυρίως µνήµη) Περιληπτικές δοµές: Η «ουσία» των περιεχοµένων του ρεύµατος Πρόσβαση σε παλιότερα (µη διαθέσιµα) στοιχεία Περιλήψεις ή συνόψεις δεδοµένων Σκίτσα δεδοµένων Τυχαία δειγµατοληψία Μαζική επεξεργασία Wavelets Ιστογράµµατα Αποβολή φόρτου Κάποιες πλειάδες χάνονται αµέσως µετά την παραγωγή τους. Γιατί να µην διαγραφούν τεχνητά µερικές επιπλέον πριν εισέλθουν στο σύστηµα επεξεργασίας; Ελάττωση φόρτου του συστήµατος ιαγραφή εισερχόµενων πλειάδων ΠΡΙΝ δοθούν προς επεξεργασία ιαγραφή παλαιότερων πλειάδων ΜΕΤΑ την επεξεργασία τους ΟΧΙ ανεξέλεγκτη διαγραφή, αλλά: Βάσει γράφων ποιότητας υπηρεσιών (παράλληλα µε τα ερωτήµατα διαρκείας) Φιλτράροντας πλειάδες ανάλογα µε τη σηµασιολογία τους (χρησιµότητα στην απάντηση ερωτηµάτων) 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 15 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 16 Syn 3 Syn 1 Επεξεργασία ερωτηµάτων (συνέχεια) σ Syn 4 Syn 5 Q 5 Q 6 Q 7 σ Προσχέδιο εκτέλεσης ερωτηµάτων Ρεύµατα εξόδου Q 8 Q 9 Syn 2 π Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Ρεύµατα εισόδου Αποθήκη ιστορικών στοιχείων Εφαρµογές υποβάλλουν ερωτήµατα διαρκείας Οι χρήστες θέτουν µη προβλέψιµα ερωτήµατα και ερωτήµατα διαρκείας Ο διαχειριστής εποπτεύει την εκτέλεση ερωτηµάτων και ρυθµίζει κατάλληλα τις παραµέτρους εκτέλεσης 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 17 Γλώσσα ερωταποκρίσεων Γλώσσα για τη διατύπωση των ερωτηµάτων διαρκείας: ηλωτική (SQL στα Cougar, STREAM, TelegraphCQ) ιαδικαστική (διαγράµµατα ροής στο AURORA) Ζητήµατα: Υποστήριξη υποερωτηµάτων Τελεστές συνάθροισης (aggregates) Συνδέσεις (joins) ρευµάτων µε στατικές σχέσεις ιαχείριση πόρων (µνήµη, υπολογισµοί, I/O) Βελτιστοποίηση πολλαπλών ερωτηµάτων Προσαρµοστικότητα στις µεταβαλλόµενες συνθήκες Χρονοπρογραµµατισµός δοσοληψιών Χρονική σήµανση στα αποτελέσµατα 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 18 13/06/2003 3

4 Συστήµατα κινούµενων αντικειµένων Μελέτη ενός χωροχρονικού φαινοµένου: Η κίνηση των αντικειµένων Μεταβολές στο σχήµα και τη θέση αντικειµένων που κινούνται συνεχώς Τί ενδιαφέρει περισσότερο; Η πρόβλεψη των µελλοντικών θέσεων µε παραµετρικές συναρτήσεις αλλά µε πόση ακρίβεια; Η ιστορική εξέλιξη της κίνησης έµφαση στην πληρέστερη καταγραφή της θέσης εκ των υστέρων επεξεργασία των στοιχείων Βάσεις δεδοµένων κινούµενων αντικειµένων 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 19 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 20 Μοντελοποίηση κινούµενων αντικειµένων για λεπτοµερή περιγραφή της κίνησης: αφηρηµένο µοντέλο τύποι δεδοµένων (στοιχειώδεις, χωροχρονικοί) χωροχρονικές λειτουργίες (temporal lifting) για την αναπαράσταση σε υπολογιστές: διακριτό µοντέλο προσέγγιση από πεπερασµένο αριθµό στιγµιοτύπων ανάλογα µε τα ερωτήµατα που θα τεθούν Σύνθεση των δύο µοντέλων: Άλγεβρα κινούµενων αντικειµένων Ανάγκη για δοµές που διευκολύνουν τη διαχείριση τροχιών: είκτες: TB-tree, TPR-tree, STAR-tree, STR-tree, R EXP -tree Κινητικές δοµές δεδοµένων υϊκός µετασχηµατισµός 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 21 Τροχιά κινούµενων αντικειµένων t t 5 t 4 t 3 t 2 t 1 t 0 Κίνηση σε τρισδιάστατο σύστηµα αξόνων (x, y, t) Το στίγµα κάθε σηµειακής θέσης συνοδεύεται από χρονικό ορόσηµο Οι ενδιάµεσες θέσεις µπορεί να προκύψουν από παρεµβολή Αβεβαιότητα των στοιχείων της τροχιάς Σφάλµα δειγµατοληψίας Σφάλµα µέτρησης 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 22 y x Ερωτήµατα σε κινούµενα αντικείµενα Ερωτήµατα σε κινούµενα αντικείµενα Ερωτήµατα θέσης Ερωτήµατα τροχιάς χωροχρονικού παραθύρου εγγύτερου γείτονα κλιµακούµενης απόστασης χρονικού τεµαχίου Τοπολογικά ερωτήµατα Ερωτήµατα πλοήγησης εισέρχεται εξέρχεται διασχίζει παρακάµπτει ταχύτητα διανυθείσα απόσταση χρόνος διαδροµής προσανατολισµός περιοχή κάλυψης 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 23 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 24 13/06/2003 4

5 Η τροχιά αντικειµένων ως ρεύµα δεδοµένων Ρεύµατα τροχιάς αντικειµένων: Συχνές ενηµερώσεις της θέσης των αντικειµένων Ενδιαφέρον για την τρέχουσα εξέλιξη της κίνησης Τήρηση περιλήψεων τµηµάτων της τροχιάς στο απώτερο παρελθόν σχετικά µε την τροχιά Απαντήσεις σε πραγµατικό χρόνο ιερεύνηση της αλληλεπίδρασης των αντικειµένων Η τροχιά ως ακολουθία παρατηρήσεων (διαδοχικών στιγµιοτύπων) Ενδιαφέρει η ιστορική εξέλιξη της κίνησης (ΟΧΙ η πρόβλεψη µελλοντικών θέσεων) Χωροχρονικές δοµές δεδοµένων και λειτουργίες Γλώσσα ερωταποκρίσεων 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 25 Ο χρόνος στο µοντέλο ρεύµατος τροχιάς Μονοτονία της χρονικής διάστασης: ο χρόνος κυλάει µόνο προς τα εµπρός... Βαθµηδόν παρωχηµένες οι πλειάδες που συγκροτούν το ρεύµα της τροχιάς ( αποθήκευση ή διαγραφή...) Η χρονική ένδειξη των πλειάδων αναφέρεται στο χρόνο εγκυρότητας (valid time) Ρητά χρονικά ορόσηµα στο σχήµα των πλειάδων ιακριτική ικανότητα (granularity) των χρονικών οροσήµων: στοιχειώδης µονάδα µέτρησης του χρόνου Χρόνοι λήξης των θέσεων που καταγράφονται αποβολή φόρτου Χρονικοί τελεστές (duration, size, ) και χρονικά κατηγορήµατα (OVERLAP, PRECEDE, CONTAIN, INTERSECT, ) 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 26 Ο χώρος στο µοντέλο ρεύµατος τροχιάς Ο χώρος στο µοντέλο ρεύµατος τροχιάς (συνέχεια) Εξετάζονται µόνο κινούµενα σηµειακά αντικείµενα Περιορισµός σε τρεις διαστάσεις (x, y, t), µε δυνατότητα επέκτασης Χωρικές σχέσεις µεταξύ τροχιών Χωρικές σχέσεις τροχιών µε στατικά χωρικά αντικείµενα Πρωταρχικά χωρικά κατηγορήµατα: Τοπολογικές σχέσεις Κινούµενο σηµείο p Σηµείο q DISJOINT MEET p q Γραµµή L DISJOINT MEET p L LEFT Περιοχή U DISJOINT MEET p U INSIDE p U ο Βασικοί χωρικοί τύποι δεδοµένων: Σύνθετα κατηγορήµατα ( ENTER, LEAVE, CROSS, BYPASS) προκύπτουν από σύνθεση των πρωταρχικών Χωρικοί τελεστές: µήκος (length) απόσταση (distance) διεύθυνση (direction) προσανατολισµός (heading) Ανοχή σε σφάλµατα κατά την εφαρµογή των χωρικών λειτουργιών 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 27 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 28 Ερωτήµατα διαρκείας σε ρεύµατα τροχιάς Τύποι ερωτηµάτων κίνησης: Στιγµιαία (instantaneous queries) για κάθε χρονικό ορόσηµο Εξακολουθητικά (persistent queries) µε την ίδια χρονική αφετηρία Τυπικά ερωτήµατα διαρκείας (continuous queries) διαδοχική εκτέλεση στιγµιαίων ερωτηµάτων Επεξεργασία ερωτηµάτων: Ασύµφορος ο διαρκής επαναϋπολογισµός της απάντησης Αρχικός υπολογισµός κι έπειτα σταδιακά αποτελέσµατα όταν συµβαίνουν µεταβολές στην τροχιά Μέθοδος «filter and refinement» για το χωρικό σκέλος Πιθανή επικάλυψη ερωτηµάτων (λ.χ. συνθηκών) Βελτιστοποίηση πολλαπλών ερωτηµάτων 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 29 Τυπική θεµελίωση του µοντέλου ρεύµατος τροχιάς Ρεύµα δεδοµένων S : απεριόριστος αριθµός στοιχείων s, τ s τα χαρακτηριστικά της πλειάδας τ Τ το χρονικό ορόσηµο Ρεύµα τροχιάς αντικειµένων S : απεριόριστος αριθµός στοιχείων s, p, τ s τα χαρακτηριστικά της πλειάδας p R 2 η θέση του κινούµενου αντικειµένου τ Τ το χρονικό ορόσηµο Σχέση R : απεικόνιση από το πεδίο ορισµού του χρόνου Τ προς ένα σύνολο πλειάδων R (τ ): f (Τ ) R Πεδίο ορισµού του χρόνου Τ : διακριτό, διατεταγµένο σύνολο µη αρνητικών τιµών τ Τ Χωροχρονικό ορόσηµο p, τ στο σχήµα των πλειάδων Κίνηση στο δισδιάστατο επίπεδο (x, y) Παράγωγα ρεύµατα έπειτα από εφαρµογή ερωτηµάτων σε ρεύµατα 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 30 13/06/2003 5

6 Πρόσθετες χωροχρονικές λειτουργίες Λειτουργίες: διάνυσµα ταχύτητας (velocity): στιγµιαία ταχύτητα + προσανατολισµός ρυθµός µεταβολής: επιτάχυνση ή επιβράδυνση (acceleration) στροφή (turn) Κατασκευαστές τύπων: Point(x,y) Circle(x,y,R) Rectangle(x1,y1,x2,y2) Triangle(x1,y1,x2,y2,x3,y3) Σκίτσα τροχιάς: γενική άποψη της τροχιάς του αντικειµένου επιτάχυνση της εκτέλεσης ερωτηµάτων, αλλά... προσεγγιστικές απαντήσεις 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 31 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 32 Στόχοι γλώσσας ερωταποκρίσεων για ρεύµατα τροχιάς Αξιοποίηση της σηµασιολογίας του σχεσιακού µοντέλου (SQL) Επέκταση µε τελεστές για την κάλυψη των ερωτηµάτων διαρκείας Υποστήριξη χωροχρονικών λειτουργιών υνατότητα βελτιστοποίησης της εκτέλεσης ερωτηµάτων Εκφραστική σαφήνεια και απλότητα στη διατύπωση ερωτηµάτων - Πώς προέκυψε η γλώσσα ερωταποκρίσεων για ρεύµατα τροχιάς: - Σύνθεση στοιχείων από άλλες γλώσσες... Πρόγραµµα STREAM για ρεύµατα δεδοµένων Πρόγραµµα CHOROCHRONOS... αλλά µε προσθήκες και τροποποιήσεις Σηµασιολογία ερωτηµάτων διαρκείας για τροχιές οµικά στοιχεία ενός ερωτήµατος διαρκείας για τροχιές κινούµενων σηµειακών αντικειµένων: Σχεσιακή γλώσσα SQL, µε τελεστές ανάλογους εκείνων που ισχύουν για σχέσεις Γλώσσα ορισµού παραθύρων SQL-99, για επιλογή πεπερασµένου αριθµού πλειάδων από ρεύµατα δεδοµένων ή τροχιάς δειγµατοληψία (µε συγκεκριµένο ρυθµό άντλησης στοιχείων) Τελεστές απεικόνισης σχέσεων σε ρεύµατα Istream, Dstream, Rstream Τελεστής σύνοψης ρεύµατος τροχιάς Sstream, για την παραγωγή γραµµικού σκίτσου τροχιάς χρήσιµος στη βελτιστοποίηση, ΟΧΙ στη διατύπωση ερωτηµάτων αποκατάσταση της συνέχειας της τροχιάς (λ.χ. παρεµβολή) Χωροχρονικά κατηγορήµατα και τελεστές INSIDE, DISJOINT, MEET,, distance, speed, 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 33 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 34 Γλωσσικές δοµές προσδιορισµού παραθύρων Χρονικά παράθυρα [RANGE T] [RANGE UNBOUNDED], όταν T=, S[NOW], όταν T=1, [SLIDE T], χωρίς επικάλυψη παραθύρων Παράθυρα πλειάδων [ROWS N] Μεριστικά παράθυρα [PARTITION BY A 1, A 2,, A k ROWS N] Παράθυρα χρονικού οροσήµου [AFTER t] [BEFORE t] Παράθυρα χρονικής ζώνης [AFTER t1 AND BEFORE t2], t1 t2 Παράθυρα περιοχής [AREA A] 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 35 παλαιότερη πλειάδα Πλειάδες που µπορούν να διαγραφούν Κυλιόµενα Παράθυρα t i t i + t t i +2 t νεότερη πλειάδα Χρονικό παράθυρο ή παράθυρο πλειάδων Το µέγεθος του παραθύρου παραµένει σταθερό χρόνος Ρεύµα δεδοµένων Χρονικό παράθυρο µεγέθους t Το πέρας του παραθύρου παρακολουθεί την εξέλιξη του χρόνου Μόνο οι πλειάδες εντός του παραθύρου συµµετέχουν στην επεξεργασία (λ.χ. ερωτήµατα συνάθροισης) 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 36 13/06/2003 6

7 Συντακτικό γλώσσας ερωταποκρίσεων <select expression> ::= SELECT [<stream operator>] [ALL DISTINCT] <select item list> FROM <source reference list> [WHERE <conditional expression>] [GROUP BY <attribute name list> [HAVING <conditional expression>]] [ORDER BY <attribute name list] <stream operator> ::= ISTREAM DSTREAM RSTREAM <source reference> ::= <relation reference list> <stream reference list> <join relation stream expression> <stream reference> ::= {{ [ [PARTITION BY <attribute name list>] ROWS {UNBOUNDED <value expression>}] [BEFORE <time value expression>] [AFTER <time value expression>]} [RANGE {UNBOUNDED <time interval expression>} [SLIDE <time interval expression>]]} NOW } [AREA <spatial value expression with extent>] [SAMPLE <value expression>] [[AS] <stream variable name>] 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 37 Παραδείγµατα Σενάριο: Στόλος οχηµάτων: Vehicles (vid: string, type: string, pos: point, t: timestamp) Ζώνες: Zones (name: string, sector: region) Σηµεία αναφοράς: Locations (name: string, pos: point) Παράδειγµα 1. «Εντόπισε όλα τα οχήµατα που κινούνται στον εσωτερικό δακτύλιο της Αθήνας». ύο ισοδύναµες εκδοχές: SELECT Rstream(*) FROM Vehicles [NOW] WHERE (pos INSIDE (SELECT sector (i) FROM Zones WHERE name='ring')) SELECT Rstream(*) FROM Vehicles [NOW (ii) AREA <Athens_Ring>] 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 38 Παραδείγµατα (συνέχεια) Παράδειγµα 2. (Ερώτηµα εγγύτερου γείτονα) «Για κάθε κινούµενο όχηµα εντόπισε το κοντινότερό του ανά πάσα χρονική στιγµή»: SELECT Rstream(V1.vID, V2.vID, distance(v1.pos, V2.pos)) FROM Vehicles [PARTITION BY vid ROWS 1] V1, Vehicles [NOW] V2 WHERE V1.vID <> V2.vID AND distance(v1.pos,v2.pos)<= ALL(SELECT distance(v1.pos,v3.pos) FROM Vehicles [NOW] V3 WHERE V3.vID<>V1.vID) Παράδειγµα 3. «Βρες τη µέγιστη στιγµιαία ταχύτητα κίνησης που έχει παρατηρηθεί σε κάθε όχηµα πουκάποιαστιγµή σήµερα κινήθηκε εντός του δακτυλίου»: WITH Instant_Speed AS (SELECT Istream(vID,(length(Last_value(pos),First_value(pos)) /(Last_value(t),First_value(t))) AS speed) FROM Vehicles [PARTITION BY vid ROWS 2 AREA <Athens_Ring>]) SELECT Rstream(S.vID, MAX(S.speed)) FROM Instant_Speed [AFTER (SYSDATE ' 00:00:00')] S 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 39 Προσοµοίωση ερωτηµάτων σε ρεύµατα τροχιάς Προσοµοίωση σε περιβάλλον Oracle Spatial 8i DBMS Παραγωγή πειραµατικών δεδοµένων βάσει γεωγραφικού ψηφιακού υποβάθρου για το οδικό δίκτυο του Λεκανοπεδίου Αττικής ηµιουργία βέλτιστων διαδροµών για ζεύγη κόµβων οδικού δικτύου (shortest path) Εκτίµηση όγκου δεδοµένων: για 1000 αντικείµενα µε δειγµατοληψία 1 θέση/sec 42 ΜΒ για µία ώρα η µνήµη επαρκεί... ιαφορές στη διατύπωση των ερωτηµάτων και την επεξεργασία δεν υποστηρίζονται ερωτήµατα διαρκείας (φυσικά...) παραλλαγές στη σηµασιολογία των τελεστών (GROUP BY, ORDER BY) υπολογίζονται πρώτα οι συνδέσεις κι έπειτα εφαρµόζονται οι συνθήκες Απόπειρα περίληψης των στοιχείων τροχιάς υλοποιηµένες όψεις (αλλά δεν επιτρέπονται χωρικά στοιχεία...) triggers (πολύ αργή εκτέλεση...) Έλλειψη βελτιστοποίησης χωρικών συναρτήσεων στην Oracle 8i 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 40 Προοπτικές Επεξεργασία ερωτηµάτων Κατανεµηµένη επεξεργασία ερωτηµάτων Βελτιστοποίηση Εφαρµογές µέτρησης επιδόσεων (benchmarks) οµές διαχείρισης Επέκταση στις τρεις χωρικές διαστάσεις Ενηµερώσεις σε παλιότερα στοιχεία της τροχιάς (?) Πολλαπλά ρεύµατα δεδοµένων Υστέρηση, ανάνηψη, απώλεια δεδοµένων... Γραφικό περιβάλλον ερωταποκρίσεων Εξόρυξη δεδοµένων (clustering, µοντέλο χωρικής αλληλεπίδρασης) Οµοιότητες µεταξύ ρευµάτων τροχιάς Σας ευχαριστώ! 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 41 13/6/2003.Π.Μ.Σ. Γεωπληροφορική 42 13/06/2003 7