Bancos de Dados Espaciais

...

- Funcionamento

A sua estrutura de funcionamento é capaz de suportar feições geométricas em suas tabelas, e o mesmo tem a possibilidade de fazer analise e consultas espaciais, ele possibilita a realização de cálculos como exemplo: área, distâncias e centroides.

Para esse tipo de banco 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) e consultas com predicados topológicos (encontrar os objetos vizinhos de um determinado objeto).

Com um Banco de Dados Espaciais é possível realizar consultas como por exemplo

:

- “ Que cidades são vizinhas do município de Belém?”

- “ Quais quadras estão num raio de um quilômetro em relação ao local onde ocorreu determinado acidente?”

Apenas um Banco de Dados Espaciais poderia permitir que essas perguntas fossem respondidas com base na posição geográfica de cada elemento do banco.

- Extensões espaciais

Sabemos que para gerenciar o acesso e a correta manutenção dos dados em um Banco de Dados é necessário fazer o uso de um SGBD (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados), sendo assim os SGBD convencionais não suportaram a implementação do Banco de Dados Espaciais de forma nativa, com isso varias empresas que desenvolvem esses programas criaram extensões espaciais que possibilitam trabalhar com esse tipo de informação. Exemplos:

PostGis, é um extensão espacial do SGBD PostgreSql, é um sistema de gerência de banco de dados objeto-relacional, gratuito e de código fonte aberto.

Contém os seguintes tipos de dados espaciais:

[pic 2]

Representação textual dos tipos espaciais doPostGIS:

- Point: (0 0 0)

- LineString: (0 0, 1 1, 2 2)

- Polygon: ((0 0 0, 4 0 0, 4 4 0, 0 4 0, 0 0 0), ( 1 0 0,...), ...)

- MultiPoint: (0 0 0, 4 4 0)

- MultiLineString: ((0 0 0, 1 1 0, 2 2 0), (4 4 0, 5 5 0, 6 6 0))

- MultiPolygon: (((0 0 0, 4 0 0, 4 4 0, 0 4 0, 0 0 0), (...), ...), ...)

Criação de 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) e 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

.

4.1- Criando uma Tabela Espacial

[pic 3]

4.1.1 - Inserindo dados espaciais na tabela

[pic 4]

Outro exemplo é o Oracle Spatial que é um extensão espacial desenvolvida sobre o modelo objeto-relacional do SGDB Oracle. Ele permite definir novos tipos de dados através da linguagem de definição de dados SQL DDL, e implementar operações sobre esses novos tipos, através da linguagem PL/SQL uma extensão da SQL.

Esta extensão contém um conjunto de funcionalidades e procedimentos que permitem armazenar, acessar, modificar e consultar dados espaciais de representação vetorial.

O Oracle Spatial é formado pelos seguintes componentes: Um modelo próprio de dados chamado MDSYS que define a forma de armazenamento, a sintaxe e semântica dos tipos espaciais suportados, mecanismo de indexação espacial, um conjunto de operadores e funções para representar consultas, junção espacial e outras operações de análise espacial e aplicativos administrativos.

Cada elemento é associado a um tipo espacial primitivo, como ponto, linha ou polígono (com ou sem ilhas), como mostra na figura

[pic 5]

Baseado no modelo objeto-relacional, o Spatial define um tipo de objeto, para representar dados espaciais sobre cada elemento na imagem acima, chamado SDO_GEOMETRY, como mostrado a seguir:

CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT (

SDO_GTYPE NUMBER, SDO_SRID NUMBER,

SDO_POINT SDO_POINT_TYPE,

SDO_ELEM_INFO SDO_ELEM_INFO_ARRAY,

SDO_ORDINATES SDO_ORDINATE_ARRAY);

Este objeto contém a geometria em si, suas coordenadas, e informações sobre seu tipo e projeção.

- CONSULTAS ESPACIAIS

Um dos principais componentes de todo sistema de gerência de bancos de dados, o processador de consultas, recebe uma consulta e prepara um plano de execução, consistindo de operações de mais baixo nível, implementadas pelo subsistema de armazenamento. A parte do plano responsável pelo processamento dos objetos geográficos tipicamente começa na fase de filtragem, que identifica quais objetos podem satisfazer a qualificação da consulta, esta fase pode utilizar índices espaciais, em geral definidos sobre aproximações das geometrias dos objetos. A fase de refinamento do plano recupera para memória principal a geometria exata dos objetos identificados na fase anterior, computando quais deles de fato satisfazem a qualificação da consulta. A fase final do plano aplica transformações aos objetos retornados na fase anterior, produzindo a resposta final da consulta (CASANOVA, 2005).

[pic 6]

5.1 Métodos de Acesso para Dados Espaciais

Métodos de acesso espacial, ou índices espaciais, são as estruturas de dados auxiliares, mais essenciais para o processamento eficiente de consultas espaciais, certamente uma consulta espacial normalmente envolve apenas uma parte do banco de dados, sendo assim não se faz necessário percorrer todo o banco de dados, portanto é necessário que se estabeleça um plano de execução para