Modelos de Dados para Bancos de Dados Móveis Eudes Raphael de Sá Santana.
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Modelos de Dados para Bancos de Dados Móveis
Eudes Raphael de Sá Santana
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Roteiro
Motivação Conceitos Modelo MOST Modelo Proposto por Bei Yi e Medeiros Conclusão Referências
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Motivação
Surgimento de Aplicações Móveis– Permitem capturar dados relativos à posição dos
objetos em relação ao tempo– Necessidade de gerenciar dados que não são
devidamente representados pelos bancos de dados convencionais.
– Aplicações: Monitoramento dos veículos de uma transportadora Estudo de Correntes Migratórias
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Motivação
Problemas:– Paradigma existentes:
Bancos de Dados Espaço-Temporal: Ainda são pouco adequados, porém melhores que os tradicionais paradigmas de modelagem.
– Linguagens de consultas existentes não possuem operadores que exploram as características específicas dos objetos móveis
– A taxa de transferência de dados aumenta de acordo com a velocidade na qual o objeto se movimenta.
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Motivação
Problemas: – O número de registros cresceria muito se cada
posição exigisse o armazenamento um registro novo– A complexidade algorítmica dos operadores é muito
maior pois precisa considerar a continuidade do movimento.
– Pode haver intervalo de tempo sem informação amostrada. Isso pode apresentar ”lacunas” de informações, o que exige técnicas de reconstituição da continuidade, usando técnicas de aproximação como interpolação.
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Conceitos
Paradigma Espaço-Temporal:– Objeto espaço-temporal:
São entidades que possuem atributos espaciais e temporais, além dos seus atributos descritivos.
Exemplos: – CREATE OBJECT Fazenda AS (Nome, Localização, tempo);
Desafios: – Complexidade em capturar, armazenar e gerenciar
dados relativos aos domínios Espaço e Tempo
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Conceitos
Modelagem Espaço-Temporal:– Diferentes abordagens de acordo com a natureza
dos objetos.– Classificação:
Continua: Modelagem de atributos através de um gráfico de variação continua do espaço em função do tempo.
Registro de Eventos: Os atributos espaciais têm os valores modificados quando da ocorrência de um evento. Nos demais instantes o atributo espaço tem valor indefinido.
Mudança de Estado: Semelhante ao anterior, mas mantendo valor do atributo espacial constante até que o próximo evento ocorra.
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Conceitos
Paradigma de Objetos Móveis: – Objeto Móvel:
Qualquer objeto, com ou sem dimensão, cuja posição geográfica muda continuamente ao passar do tempo.
– Especialização de objeto Espaço-temporal Semelhante à abordagem continua. Mas apresenta
aspectos da dimensão.
– Exemplo: Táxi X Cardume de golfinhos.
– Banco de Dados Móveis: Especialização do BD Espaço-Temporal
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Modelo MOST
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Modelo MOST
Moving Object Spatial Temporal– Incorpora objetos dinâmicos a bancos de dados tradicionais, e
define como estender as linguagens de consulta para dar suporte a estes conceitos.
– Objeto Dinâmico: Apresenta atributos cujo valor muda continuamente com o tempo.
Objeto Espacial – Objeto composto por três atributos dinâmicos, que representam as
coordenadas x, y, z da posição geográfica de um objeto pontual. Cada atributo dinâmico é compostos por três campos:
– Updatetime – Value – Function:
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Modelo MOST
Permite representar, implicitamente, estados futuros do banco de dados– Exemplo: “Haverá algum táxi num raio de 5 km da
casa ‘X’ nos próximos 30 minutos?”
DataBase History– Conceito abstrato que representa os estados
passados e futuros do banco de dados Past Database History Future Database History
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Modelo MOST
Tipos de Consultas sobre o DataBase History:– Instantâneas– Contínuas– Persistentes
Uma mesma consulta pode ser avaliada em qualquer das categorias, causando resultados diferentes para cada uma.
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Instantâneas
Consulta avaliada sobre qualquer instante a partir do estado atual do banco.
Presente– Ex : “Quais os supermercados que estão num raio
de 10 km da minha posição ?”
Futuro– Ex : “ Quais supermercados eu poderei chegar em
5 min.?”
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Contínuas
Definição:– Uma consulta contínua é uma seqüência de
consultas instantâneas, uma para cada ciclo de clock após um dado momento no qual foi feita a consulta
Ex : “Quais supermercados vendem pão e estão em um raio de 10 km?”
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Persistentes
Seqüência de consultas instantâneas, todas realizadas sobre um mesmo tempo t’ >= t de realização da consulta.
Persistentes x Contínuos
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Modelo MOST
Vantagens:– Maioria dos casos o movimento permanece uniforme.– Consultas sobre o futuro próximo.
Desvantagem:– Não Descreve a trajetória completa dos objetos móveis,
apenas a partir do último updatetime até um futuro próximo – Baseado em objetos pontuais, ignora estruturas espaciais
mais complexas– Custo adicional em consultas cujo predicado envolve posição
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Modelo proposto por Claudia Medeiros
e Bei Yi
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Considerações do modelo
Tipos de objetos a serem modelados de acordo com o comportamento temporal:– Estático– Temporal discreto– Temporal continuo
Objetos Móveis:– Atributos:
Descritivo ou convencional Temporal Espacial
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Considerações do Modelo
Tipos de representação da trajetória:
1. Ponto
2. Linha
3. Polígono
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Considerações do modelo
O que se consulta em um banco de dados de objetos móveis?
Que dados de objetos móveis devem ser guardados?
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O que se consulta?
Consultas tradicionais em banco de dados espaço-temporais:– No tempo t1 qual a localização do carro A?– Quando o carro A estava na coordenada (x1,y1)?
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O que se consulta?
Existem outras necessidades de consulta: Relacionamentos entre um objeto móvel e um
estático.– Quando o carro A estava fora da área central
(demarcada pelo polígono X)?
Relacionamento entre dois objetos moveis.– No tempo t1, o carro A estava ao lado do carro B?
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O que se consulta?
Existem outras necessidades de consulta: Estimativas sobre futuro.
– Quando o carro A entrará na região central?– Qual o local provável de interseção das trajetórias
dos carros A e B?
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Quais os dados armazenados?
Precisa-se armazenar a trajetória do objeto.– Trajetória é o registro do movimento, mostrando a
evolução da posição do objeto indexado pelo tempo.
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Quais os dados armazenados?
Por que armazenar os dados indexando pelo tempo?– Dado um tempo, só existe um estado de
relacionamento espacial entre os objetos.
Qual o intervalo de tempo a se considerar? Como tratar movimentos não uniformes?– Uma solução é dividir o percurso em intervalos
pequenos o suficiente para garantir movimento uniforme nele.
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Modelo proposto
Modelo orientado a objetos voltado a dados vetoriais (geo-objetos).
Os objetos se relacionam, possuindo cada um o seu estado (atributo) e comportamento (métodos)
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Modelo proposto
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Modelo Proposto
Vantagens– Classes para representar os objetos e outras para
representar as trajetórias.
Desvantagens– O modelo não possui proposta de linguagem de
consulta.– Dificuldade de implementação devido ao alto grau
de abstração.
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Conclusão
Os modelos para banco de dados móveis estão sendo cada vez mais necessário.
Os desafios são grandes. Existe grandes dificuldades em se encontrar
modelos bem detalhados.
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Referências
Yi, B. and Medeiros, C.Bauzer. Um modelo de Dados para Objetos Móveis. In IV Simpósio Brasleiro de GeoInformática, pages 33-40, 2002.
Wolfsony, O. Chamberlainx, S. Xuz, B. Jiang L. Moving Objects Databases: Issues and Solutions