Ειδικά Θζματα Βάςεων Δεδομζνων

Transcript

1 Ειδικά Θζματα Βάςεων Δεδομζνων Ενότθτα 13: Σφγχρονα κζματα βάςεων δεδομζνων Δρ. Τςιμπίρθσ Αλκιβιάδθσ Τμιμα Μθχανικϊν Πλθροφορικισ ΤΕ

2 Άδειεσ Χριςθσ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται ςε άδειεσ χριςθσ Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπωσ εικόνεσ, που υπόκειται ςε άλλου τφπου άδειασ χριςθσ, θ άδεια χριςθσ αναφζρεται ρθτϊσ. 2

3 Χρθματοδότθςθ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό ζχει αναπτυχκεί ςτα πλαίςια του εκπαιδευτικοφ ζργου του διδάςκοντα. Το ζργο «Ανοικτά Ακαδθμαϊκά Μακιματα ςτο ΤΕΙ Κεντρικισ Μακεδονίασ» ζχει χρθματοδοτιςει μόνο τθ αναδιαμόρφωςθ του εκπαιδευτικοφ υλικοφ. Το ζργο υλοποιείται ςτο πλαίςιο του Επιχειρθςιακοφ Προγράμματοσ «Εκπαίδευςθ και Δια Βίου Μάκθςθ» και ςυγχρθματοδοτείται από τθν Ευρωπαϊκι Ζνωςθ (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εκνικοφσ πόρουσ. 3

4 Ενότθτα 13 Σφγχρονα κζματα βάςεων δεδομζνων Δρ. Τςιμπίρθσ Αλκιβιάδθσ 4

5 Περιεχόμενα ενότθτασ Ειςαγωγι ςτισ ζννοιεσ ΒΔ πολυμζςων Χαρακτθριςτικά των τφπων πθγισ πολυμζςων Πθγι πολυμζςου-εικόνα Πθγι πολυμζςου-βίντεο Πθγι πολυμζςου-κειμζνου Πθγι πολυμζςου-ήχου Χωρικζσ βάςεισ δεδομζνων Κατθγορίεσ τυπικϊν χωρικϊν επερωτιςεων Γεωγραφικά ςυςτιματα πλθροφοριϊν Απαιτιςεισ διαχείριςθσ δεδομζνων για τα ΓΣΠ ARC-INFO 5

6 Σκοποί ενότθτασ Στθν ενότθτα αυτι γίνεται μία γενικι ειςαγωγι ςτισ ζννοιεσ των χωρικϊν και πολυμεςικϊν βάςεων δεδομζνων που αποτελοφν ζναν τομζα ςφγχρονο με μεγάλο ενδιαφζρων και προοπτικι. 6

7 Ειςαγωγι ςτισ ζννοιεσ ΒΔ πολυμζςων Οι βάςεισ δεδομζνων πολυμζςων παρζχουν χαρακτθριςτικά που επιτρζπουν ςτουσ χριςτεσ να αποκθκεφουν και να ηθτοφν διευκρινιςεισ για διαφορετικοφσ τφπουσ πλθροφοριϊν πολυμζςων που περιλαμβάνουν εικόνεσ (όπωσ φωτογραφίεσ ι ςχζδια), ακολουκίεσ βίντεο (ταινίεσ ειδιςεισ κλπ), ακολουκίεσ ιχου (όπωσ τραγοφδια, τθλεφωνικά μθνφματα, ι αγορεφςεισ) και ζγγραφα (όπωσ βιβλία και άρκρα). 7

8 Ειςαγωγι ςτισ ζννοιεσ ΒΔ πολυμζςων Οι βαςικοί τφποι ικανοποιθτικϊν ερωτιςεων ( εδϊ ζγραφε επερωτιςεισ) βάςθσ δεδομζνων που απαιτοφνται περιλαμβάνουν τον εντοπιςμό των πθγϊν πολυμζςων οι οποίεσ περιζχουν κάποια αντικείμενα που ςασ ενδιαφζρουν. Οι τφποι αυτοί αναφζρονται ςαν ανάκτθςθ με βάςθ το περιεχόμενο. Επομζνωσ μια ΒΔ πολυμζςων πρζπει να χρθςιμοποιεί κάποιο μοντζλο για τθν οργάνωςθ και τα ευρετιρια των πθγϊν πολυμζςων που κα βαςίηεται ςτα περιεχόμενα τουσ. Ο προςδιοριςμόσ των περιεχομζνων των πθγϊν πολυμζςων είναι μια δφςκολθ και χρονοβόρα προςπάκεια. 8

9 Ειςαγωγι ςτισ ζννοιεσ ΒΔ πολυμζςων Υπάρχουν δφο βαςικζσ προςεγγίςεισ: Βαςίηεται ςτθν αυτόματθ ανάλυςθ των πθγϊν πολυμζςων για τον προςδιοριςμό κάποιων μακθματικϊν χαρακτθριςτικϊν του περιεχομζνου τουσ. Η προςζγγιςθ αυτι χρθςιμοποιεί διαφορετικζσ τεχνικζσ ανάλογα με τον τφπο τθσ πθγισ του πολυμζςου (εικόνα, κείμενο, βίντεο ι ιχοσ). Η δεφτερθ προςζγγιςθ εξαρτάται από τον χειρονακτικό προςδιοριςμό των αντικειμζνων και των δραςτθριοτιτων που ενδιαφζρουν ςε κάκε πθγι πολυμζςων και ςτθν χρθςιμοποίθςθ αυτϊν των πλθροφοριϊν για τθ δθμιουργία ευρετθρίων. Η προςζγγιςθ αυτι μπορεί να εφαρμοςκεί ςε όλεσ τισ διαφορετικζσ πθγζσ πολυμζςων, αλλά απαιτεί μια φάςθ χειρονακτικισ προεπεξεργαςίασ όπου κάποιο άτομο πρζπει να ςαρϊςει κάκε πθγι πολυμζςου για να προςδιορίςει και να καταγράψει τα αντικείμενα και τισ δραςτθριότθτεσ που περιζχει ϊςτε να μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για εφρεςθ αυτϊν των πθγϊν 9

10 Χαρακτθριςτικά των τφπων πθγισ πολυμζςων Χαρακτθριςτικά κάκε τφπου πθγισ πολυμζςου (εικόνεσ, βίντεο, ιχοσ και πθγζσ κειμζνων) Εικόνα αποκθκεφεται ςε μθ επεξεργαςμζνθ μορφι ςαν ζνα ςφνολο από τιμζσ πλζγματοσ θ κελιϊν, ι ςε ςυμπιεςμζνθ μορφι για εξοικονόμθςθ χϊρου. Η περιγραφι ςχιματοσ τθσ είναι ζνα ορκογϊνιο από κελιά ςυγκεκριμζνου πλάτουσ και φψουσ. Κάκε εικόνα μπορεί να αναπαραςτακεί από ζνα m επί n πλζγμα από κελιά. Κάκε κελί περιζχει τθν τιμι ενόσ εικονοςτοιχείου που περιγράφει το περιεχόμενο του κελιοφ. Μαυρόαςπρεσ εικόνεσ 1bit Γκρίηα κλίμακα ι ςτισ ζγχρωμεσ πολλά bits Σχόλιο! Οι εικόνεσ απαιτοφν μεγάλο χϊρο και αποκθκεφονται ςε ςυμπιεςμζνθ μορφι. 10

11 Πθγι πολυμζςου-εικόνα Δφο βαςικζσ τεχνικζσ τφπων αναηιτθςθσ εικόνασ: Συνάρτθςθ απόςταςθσ ςυγκρίνει τθ δοκείςα εικόνα με τισ αποκθκευμζνεσ εικόνεσ και τα τμιματα τουσ. Αν θ τιμι τθσ απόςταςθσ που επιςτρζφεται είναι μικρι, τότε θ πικανότθτα εφρεςθσ του προτφπου είναι μεγάλθ. Μποροφν να δθμιουργθκοφν ευρετιρια που να ομαδοποιοφν τισ αποκθκευμζνεσ εικόνεσ με περίπου ίδια μετρικι απόςταςθ ζτςι που να περιορίηεται ο χϊροσ τθσ αναηιτθςθσ. Προςζγγιςθ μεταςχθματιςμοφ μετράει τθν ομοιότθτα των εικόνων εκτελϊντασ ζνα μικρό αρικμό μεταςχθματιςμϊν οι οποίοι μποροφν να μεταςχθματίςουν τα κελιά μιασ εικόνασ ϊςτε να καταφζρουν να τα ταιριάξουν με τθν άλλθ εικόνα. Οι μεταςχθματιςμοί περιλαμβάνουν ςτροφζσ, μεταφράςεισ και κλιμάκωςθ. 11

12 Πθγι πολυμζςου-βίντεο Ζνα βίντεο αναπαρίςταται από μια ακολουκία από καρζ, όπου κάκε καρζ είναι μια παγωμζνθ εικόνα. Το βίντεο: Τοποκετεί τα αντικείμενα και τισ δραςτθριότθτεσ ςε κάκε ξεχωριςτό καρζ Χωρίηεται ςε τμιματα, όπου κάκε τμιμα αποτελείται από μια ακολουκία διαδοχικϊν καρζ που περιζχουν τα ίδια αντικείμενα και τισ ίδιεσ δραςτθριότθτεσ Κάκε τμιμα προςδιορίηεται από το αρχικό και το τελικό καρζ. Τα αντικείμενα και οι δραςτθριότθτεσ που προςδιορίηονται ςε κάκε τμιμα βίντεο μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για τθν ευρετθριοποίθςθ των τμθμάτων. 12

13 Πθγι πολυμζςου-βίντεο Για τθν ευρετθριοποίθςθ των βίντεο ζχει προτακεί μια τεχνικι ευρετθριοποίθςθσ που ονομάηεται δζνδρα τμθμάτων καρζ. Το ευρετιριο περιλαμβάνει τόςο αντικείμενα, όπωσ άτομα, ςπίτια, αυτοκίνθτα, όςο και δραςτθριότθτεσ, όπωσ ζνα άτομο που κάνει μια ομιλία ι δφο άτομα που ςυηθτοφν. 13

14 Πθγι πολυμζςου-πθγι κειμζνου Πθγι κειμζνου: είναι το πλιρεσ κείμενο κάποιου άρκρου, βιβλίου ι περιοδικοφ. Για τθν ευρετθριοποίθςθ των πθγϊν χρθςιμοποιείται ο προςδιοριςμόσ των λζξεων-κλειδιϊν που εμφανίηονται ςτο κείμενο κακϊσ και των ςχετικϊν ςυχνοτιτων τουσ. Για τον ςκοπό αυτό χρθςιμοποιείται μια τεχνικι που βαςίηεται ςε μεταςχθματιςμοφσ πινάκων και ονομάηεται διαςπάςεισ μοναδικϊν τιμϊν (singular value decopositions (SVD)). Στθ ςυνζχεια μπορεί να χρθςιμοποιθκεί μια τεχνικι ευρετθριοποίθςθσ που ονομάηεται δζνδρα τθλεςκοπικϊν διανυςμάτων ι TV-δζνδρα για τθν ομαδοποίθςθ κειμζνων. 14

15 Πθγι πολυμζςου-ήχου Πθγι ιχου: Περιζχουν θχογραφθμζνα μθνφματα όπωσ ομιλίεσ, παρουςιάςεισ διαλζξεων ι ακόμθ καταγραφζσ παρακολοφκθςθσ τθλεφωνικϊν μθνυμάτων ι ςυνδιαλζξεων που ζχουν επιβλθκεί από τον νόμο Σχόλιο! Για τον εντοπιςμό των κφριων χαρακτθριςτικϊν τθσ φωνισ κάποιου ατόμου μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν διακριτοί μεταςχθματιςμοί, ϊςτε να ζχουμε ευρετθριοποίθςθ και ανάκτθςθ βαςιςμζνεσ ςτθν ομοιότθτα. Τα χαρακτθριςτικά ςτοιχεία του ιχου περιλαμβάνουν ζνταςθ, τόνο και κακαρότθτα. 15

16 Χωρικζσ βάςεισ δεδομζνων Οι χωρικζσ βάςεισ δεδομζνων: Υποςτθρίηουν ζννοιεσ για βάςεισ δεδομζνων που καταγράφουν αντικείμενα ς' ζναν πολυδιάςτατο χϊρο Αποκθκεφουν αντικείμενα που περιγράφονται με χωρικά χαρακτθριςτικά Χρειάηονται χωρικζσ πράξεισ για να εφαρμοςκοφν ςτα χωρικά χαρακτθριςτικά των αντικειμζνων Χρειάηονται μια περιγραφι των χωρικϊν κζςεων πολλϊν τφπων αντικειμζνων 16

17 Κατθγορίεσ τυπικϊν χωρικϊν επερωτιςεων Επερϊτθςθ διαςτιματοσ: Βρίςκει τα αντικείμενα ενόσ ςυγκεκριμζνου τφπου που βρίςκονται μζςα ςε δεδομζνθ χωρικι περιοχι ι ςε ςυγκεκριμζνθ απόςταςθ από δοκείςα κζςθ. Επερϊτθςθ για τον κοντινότερο γείτονα: Βρίςκει ζνα αντικείμενο ςυγκεκριμζνου τφπου που βρίςκεται πιο κοντά ςε δεδομζνθ κζςθ. Χωρικζσ ςυνενϊςεισ ι επικαλφψεισ: Συνενϊνει αντικείμενα δφο τφπων με βάςθ κάποια χωρικι ςυνκικθ, όπωσ αντικείμενα που τζμνονται ι επικαλφπτονται χωρικά ι που βρίςκονται ςε κάποια απόςταςθ το ζνα από το άλλο. 17

18 Γεωγραφικά ςυςτιματα πλθροφοριϊν Τα γεωγραφικά ςυςτιματα πλθροφοριϊν (ΓΣΠ-GIS) χρθςιμοποιοφνται για ςυλλογι, μοντελοποίθςθ, αποκικευςθ και ανάλυςθ πλθροφοριϊν που περιγράφουν φυςικζσ ιδιότθτεσ του γεωγραφικοφ κόςμου. Τφποι δεδομζνων: Χωρικά δεδομζνα, προερχόμενα από χάρτεσ, ψθφιακζσ εικόνεσ, διοικθτικά και πολιτικά όρια, δρόμουσ, δίκτυα μεταφορϊν, φυςικά δεδομζνα, ποτάμια, εδαφολογικά χαρακτθριςτικά, κλιματολογικζσ περιοχζσ, λόφουσ. Μθ χωρικά δεδομζνα, όπωσ μετριςεισ απογραφισ οικονομικά δεδομζνα και πλθροφορίεσ πωλιςεων και προϊκθςθσ προϊόντων. Το ΓΣΠ αποτελοφν ζνα γριγορα αναπτυςςόμενο πεδίο που προςφζρει πολφ πρωτοποριακζσ προςεγγίςεισ για τθν αντιμετϊπιςθ μερικϊν τεχνικϊν απαιτιςεων. 18

19 Απαιτιςεισ διαχείριςθσ δεδομζνων για τα ΓΣΠ Μοντελοποίθςθ Δεδομζνων και Αναπαράςταςθ Ανάλυςθ Δεδομζνων Ενοποίθςθ Δεδομζνων Συλλογι Δεδομζνων 19

20 ARC-INFO Είναι απαραίτθτο να ςχεδιαςκοφν ςυςτιματα που να υποςτθρίηουν τθ διανυςματικι και τθν ψθφιοποιθμζνθ αναπαράςταςθ, τθ χωρικι λειτουργικότθτα κακϊσ και τα απαραίτθτα χαρακτθριςτικά ΣΔΒΔ γιατί τα ΣΣΔΒΔ ι τα ΑΣΔΒΔ δεν καλφπτουν τισ ειδικζσ ανάγκεσ των γεωγραφικό ςφςτθμα πλθροφοριϊν. Ζνα δθμοφιλζσ γεωγραφικό ςφςτθμα πλθροφοριϊν ονομάηεται ARC-INFO και το οποίο δεν είναι ΣΔΒΔ αλλά ενοποιεί τθ λειτουργικότθτα των ΣΣΔΒΔ ςτο INFO τμιμα του ςυςτιματοσ. 20