Modelos de Dados para Bancos de Dados Móveis

Eudes Raphael de Sá Santana

Roteiro

Motivação Conceitos Modelo MOST Modelo Proposto por Bei Yi e Medeiros Conclusão Referências

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

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.

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.

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

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.

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

Modelo MOST

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:

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

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.

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.?”

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?”

Persistentes

Seqüência de consultas instantâneas, todas realizadas sobre um mesmo tempo t’ >= t de realização da consulta.

Persistentes x Contínuos

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

Modelo proposto por Claudia Medeiros

e Bei Yi

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

Considerações do Modelo

Tipos de representação da trajetória:

1. Ponto

2. Linha

3. Polígono

Considerações do modelo

O que se consulta em um banco de dados de objetos móveis?

Que dados de objetos móveis devem ser guardados?

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)?

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?

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?

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.

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.

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)

Modelo proposto

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.

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.

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