stringtranslate.com

Пространственная база данных

Пространственная база данных — это база данных общего назначения (обычно реляционная база данных ), которая была расширена за счет включения пространственных данных , представляющих объекты, определенные в геометрическом пространстве , а также инструментов для запроса и анализа таких данных.

Большинство пространственных баз данных позволяют представлять простые геометрические объекты, такие как точки , линии и многоугольники . Некоторые пространственные базы данных обрабатывают более сложные структуры, такие как трехмерные объекты , топологические покрытия , линейные сети и триангулированные нерегулярные сети (TIN). Хотя типичные базы данных были разработаны для управления различными числовыми и символьными типами данных , такие базы данных требуют дополнительных функций для эффективной обработки пространственных типов данных, и разработчики часто добавляют типы данных геометрии или объектов .

Географическая база данных (или база геоданных ) — это пространственная база данных с географической привязкой, используемая для хранения и управления географическими данными (или геоданными, т. е. данными, связанными с местоположением на Земле), [а] особенно в географических информационных системах (ГИС). Почти все современные реляционные и объектно-реляционные системы управления базами данных теперь имеют пространственные расширения, а некоторые поставщики программного обеспечения ГИС разработали свои собственные пространственные расширения для систем управления базами данных.

Открытый геопространственный консорциум (OGC) разработал спецификацию Simple Features (впервые выпущенную в 1997 году) [1] и устанавливает стандарты для добавления пространственной функциональности в системы баз данных. [2] Стандарт SQL /MM Spatial ISO/IEC является частью языка структурированных запросов и мультимедийного стандарта, расширяющего простые функции. [3]


Характеристики

Основная функциональность, добавляемая пространственным расширением к базе данных, — это один или несколько типов пространственных данных , которые позволяют хранить пространственные данные в виде значений атрибутов в таблице. [4] Чаще всего одним пространственным значением является геометрический примитив (точка, линия, многоугольник и т. д.), основанный на векторной модели данных . Типы данных в большинстве пространственных баз данных основаны на спецификации OGC Simple Features для представления геометрических примитивов. Некоторые пространственные базы данных также поддерживают хранение растровых данных . Поскольку все географические местоположения должны быть указаны в соответствии с пространственной системой координат , пространственные базы данных также должны позволять отслеживать и преобразовывать системы координат. Во многих системах, когда пространственный столбец определен в таблице, он также включает в себя выбор системы координат, выбираемой из списка доступных систем, который хранится в справочной таблице.

Вторым важным расширением функциональности пространственной базы данных является добавление пространственных возможностей к языку запросов (например, SQL ); они предоставляют пространственной базе данных те же операции запроса, анализа и манипуляции , которые доступны в традиционном программном обеспечении ГИС. В большинстве систем управления реляционными базами данных эта функциональность реализована как набор новых функций, которые можно использовать в операторах SQL SELECT. Стандартом Open Geospatial Consortium определено несколько типов операций :

Некоторые базы данных поддерживают только упрощенные или модифицированные наборы этих операций, особенно в случае систем NoSQL , таких как MongoDB и CouchDB .

Пространственный индекс

Пространственный индекс используется пространственной базой данных для оптимизации пространственных запросов . Системы баз данных используют индексы для быстрого поиска значений путем сортировки значений данных в линейном (например, алфавитном) порядке; однако этот способ индексации данных не является оптимальным для пространственных запросов в двух- или трехмерном пространстве. Вместо этого пространственные базы данных используют пространственный индекс, разработанный специально для многомерного упорядочения. [5] К распространенным методам пространственного индекса относятся:

Пространственный запрос

Пространственный запрос — это особый тип запроса к базе данных, поддерживаемый пространственными базами данных, включая базы геоданных. Эти запросы отличаются от непространственных SQL- запросов по нескольким важным параметрам. Два наиболее важных из них заключаются в том, что они позволяют использовать типы геометрических данных, такие как точки, линии и многоугольники, и что эти запросы учитывают пространственные отношения между этими геометриями.

Имена функций для запросов различаются в разных базах геоданных. Ниже приведены некоторые функции, встроенные в PostGIS , бесплатную базу геоданных, которая является расширением PostgreSQL (термин «геометрия» относится к точке, линии, рамке или другой двух- или трехмерной форме): [7]

Прототип функции: имя функции (параметр(ы)) : тип возвращаемого значения

Таким образом, пространственное соединение между слоем точек городов и слоем полигонов стран можно выполнить с помощью пространственно расширенного оператора SQL следующим образом:

SELECT * FROM cities, countries WHERE ST_Contains(countries.shape, cities.shape)

Операцию наложения векторов Intersect (основной элемент программного обеспечения ГИС) можно воспроизвести следующим образом:

SELECT ST_Intersection(veg.shape, soil.shape) int_poly, veg.*, soil.* FROM veg, soil where ST_Intersects(veg.shape, soil.shape)

Системы управления пространственными базами данных

Список

Таблица бесплатных систем специально для обработки пространственных данных

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Термин «база геоданных» может также относиться конкретно к набору собственных форматов пространственных баз данных, базе геоданных (Esri).

Рекомендации

  1. ^ Макки, Лэнс (2016). «История OGC (подробная)». ОГК . Проверено 12 июля 2016 г. [...] 1997 [...] OGC выпустила спецификацию простых функций OpenGIS, которая определяет интерфейс, который позволяет различным системам взаимодействовать с помощью «простых функций», основанных на 2D-геометрии. Поддерживаемые типы геометрии включают точки, линии, линии, кривые и многоугольники. Каждый геометрический объект связан с пространственной системой отсчета, которая описывает пространство координат, в котором определен геометрический объект.
  2. ^ Домашняя страница OGC
  3. ^ Крессе, Вольфганг; Данко, Дэвид М., ред. (2010). Справочник Springer по географической информации (1-е изд.). Берлин: Шпрингер. стр. 82–83. ISBN 9783540726807.
  4. ^ Юэ, П.; Тан, З. «DM-03 - Реляционные СУБД и их пространственные расширения». Свод знаний ГИС&Т . УКГИС . Проверено 5 января 2023 г.
  5. ^ Чжан, X .; Ду, З. «Пространственное индексирование DM-66». Свод знаний ГИС&Т . УКГИС . Проверено 5 января 2023 г.
  6. ^ Гютинг, Ральф Хартмут; Шнайдер, Маркус (2005). Базы данных движущихся объектов . Морган Кауфманн. п. 262. ИСБН 9780120887996.
  7. ^ «Справочник по функциям PostGIS» . Руководство по ПостГИС . ОСГео . Проверено 4 января 2023 г.
  8. ^ [1] Документация по геопространственным функциям бурения
  9. ^ «Гео-запросы | Руководство по Elasticsearch [7.15] | Elastic» .
  10. ^ Документация по типу геометрии H2
  11. ^ H2 создание документации по пространственному индексу
  12. ^ "GeoSpatial - MonetDB" . 4 марта 2014 г.
  13. ^ «Справочное руководство MySQL 5.5 — 12.17.1. Введение в пространственную поддержку MySQL» . Архивировано из оригинала 30 апреля 2013 г. Проверено 1 мая 2013 г.
  14. ^ Программное обеспечение OpenLink. «9.34. Типы геометрических данных и поддержка пространственных индексов» . Проверено 24 октября 2018 г.
  15. ^ Программное обеспечение OpenLink (23 октября 2018 г.). «Новые выпуски Virtuoso Enterprise и выпусков с открытым исходным кодом» . Проверено 24 октября 2018 г.
  16. ^ "Сертифицированный OGC PostGIS" .
  17. ^ «Ссылка на команду – Redis» .
  18. ^ «Справочный портал SAP» (PDF) .
  19. ^ "РТРИ". tarantool.org . Архивировано из оригинала 13 декабря 2014 г.
  20. ^ "HP Vertica Place" . 2 декабря 2015 г.
  21. ^ "ГЕОС".
  22. ^ «Neo4j Spatial — это библиотека утилит для Neo4j, которая облегчает выполнение пространственных операций с данными. В частности, вы можете добавлять пространственные индексы к уже обнаруженным данным и выполнять пространственные операции». Гитхаб . 18 февраля 2019 г.
  23. ^ «Справочник по командам ReQL — RethinkDB» .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки