11. Пространственные базы данных

Объекты предметных областей

Реляционные БД

Объектные БД

Топологические отношения

+

+

Пространственная иерархия

-

+

Вещи и явления пространственной протяженности

-

-

Тип данных

Функции агрегирования

Распределительные

Алгебраические

Целостные

Множество чисел

Количество, минимум, максимум, сумма

Среднее, среднеквадратичное отклонение, максимум из N, минимум из N

Медиана, частота реализации, ранг

Множество точек, линий, многоугольников

Выпуклая оболочка, геометрическое объединение, геометрическое пересечение

Центр тяжести, центр масс, центр притяжения

Индекс соседних элементов, равнораспределение

Полевые

Функциональное поле,

Растр

• Локальные (операции над точками)

• Фокальные (напр. градиент высоты)

• Зональные (напр. средняя высота деревьев)

Определить тип местности по аэрофотосъемке

• Заболевания зубов в зависимости от содержания фтора в питьевой воде.

• Обнаружение очага эпидемии.

• Теория Пангеи (все материки были когда-то одним целым, так как их очертания похожи)

Особенность – пространственная автокорреляция (кластеризация сходных объектов в географическом пространстве).

Объектные

Точки

Линии

Кривые

Многоугольники

Поверхности

Геометрические наборы

• Множественно-ориентированные (пересечение)

• Топологические (внутри, смежность)

• Направление (на запад)

• Метрические (расстояние)

• Динамические (разделить, повернуть)

Примеры функций см. в Табл. 67.

• Выбрать всех клиентов, офисы которых находятся в 10 км от офиса компании.

• Перечислить страны, которые граничат с более чем пятью соседями.

• Найти соседей России (см Лист. 97)

Лист. 97. Запрос к ОПБД

Select C1.Name as «соседи России»

From Country C1, Country C2

Where Touch(C1.shape, C2.shape) = 1 and C2.Name = ‘США’

Разделить курортную зону Кавказа на районы, граничащие с морем, равнинные и горные районы и определить динамику средней цены на землю в них с течением времени. См. Рис. 35

Сетевые

Графы

Вершины

Ребра

• Путь

• Связность

• Сформировать оптимальный маршрут между двумя точками города по транспортной сети.

• Найти все узлы, из которых доступен данный (см. Лист. 98).

Лист. 98. Запрос к СПБД

Select source

From FallsInto

Connect by prior source = dest

Start with dest = 1

(prior to определяет направление, в данном случае – все дочерние узлы)

Connect by source = prior dest

Построить множество маршрутов между двумя филиалами компании, сгруппировать их по регионам, через которые они проходят, и вычислить кол-во клиентов в каждой группе.

Базовые функции

Envelope

Минимальный ортогональный ограничивающий прямоугольник

IsEmpty

Истина, если геометрия – пустое множество

IsSimple

Истина, если геометрия простая (без самопересечений)

Boundary

Граница геометрии

Топологические операции и операции над множествами

Equal

Истина, если внутренние области и границы обеих геометрий совпадают

Disjoint

Истина, если граница и внутренние области не пересекаются

Intersect

Истина, если геометрии имеют общие элементы

Touch

Истина, если границы двух поверхностей пересекаются, а внутренние области – нет

Cross

Истина, если внутренняя область поверхности пересекается кривой

Contains

Проверяет, содержит ли одна геометрия другую

Overlap

Истина, если внутренние области геометрий пересекаются

Пространственный анализ

Distance

Кратчайшее расстояние между двумя геометриями

Buffer

Геометрия, содержащая все точки, лежащие на указанном или меньшем расстоянии от данной геометрии

ConvexHull

Наименьшее выпуклое геометрическое множество, заключающее в себе данную геометрию

Intersection

Геометрическое пересечение двух геометрий

Union

Геометрическое объединение двух геометрий

Difference

Фрагмент геометрии, который не пересекается с другой геометрией

SymmDiff

Фрагменты двух геометрий, непересекающиеся друг с другом