Projekt inżynierski przestrzenna baza danych

Transkrypt

1 Projekt inżynierski przestrzenna baza danych

2 PostGIS Rozszerzenie relacyjno-obiektowej bazy danych PostgreSQL, dodające możliwość zapisywania danych geograficznych wprost do bazy danych zgodnie ze specyfikacją OpenGIS Simple Features dla profilu SQL. Pierwsza wersja jako Release 1.0.0RC1 została opublikowana 13 stycznia 2005 Najnowsza wersja Release ukazała się 18 grudnia 2014 Obecnie w fazie rozwojowej postgis-2.2.0dev

3 PostGIS 2 Obsługa obiektów geometrycznych i geograficznych(2d i 3D) Dodatkowe rozszerzenia: Obsługa warstw rastrowych Obsługa obiektów topologicznych (node, edge, face) Obsługa geokodowania (Tiger Geocoder)

4 Dlaczego przestrzenna baza danych? Wszystkie dane przestrzenne geometryczne i opisowe obiektów są przechowywane w jednym miejscu czyli w tabelach Baza danych pozwala zaprojektować model relacji między poszczególnymi tabelami Dane można umieszczać w bazie danych przez import z plików dowolnego formatu, digitalizację i zapytania SQL Baza danych zapewnia export danych na zewnątrz do dowolnego formatu np. SHP lub KML Mechanizm wyzwalaczy pozwala zaprojektować interakcje między tabelami z danymi przestrzennymi

5 Dlaczego przestrzenna baza danych? Baza danych PostgreSQL z rozszerzeniem przestrzennym PostGIS jest otwartoźródłowym i ogólnodostępnym systemem bazodanowym Język SQL i funkcje PostGIS pozwalają szybko i w dowolny sposób przetwarzać dane np. zmieniać projekcję obiektów, tworzyć nowe tabele i widoki Dowolne analizy przestrzenne można zaprojektować jako oddzielne funkcje Baza danych zapewnia pełny dostęp do pakietów statystycznych R, dzięki możliwości pisania funkcji w języku PL/R Zewnętrzne biblioteki Pythona są dostępne dzięki rozszerzeniu PL/Python

6 Dlaczego przestrzenna baza danych? Dane przestrzenne mogą być w dowolny sposób wizualizowane w aplikacjach GIS i Web-GIS Wsparcie dla danych rastrowych możliwość przetwarzania danych rastrowych, algebra map Możliwość wykonywania zapytań do obiektów rastrowych i wektorowych Dostępne narzędzia analizy sieciowej (pgrouting) i analizy w oparciu o obiekty topologiczne

7 Dlaczego przestrzenna baza danych?

8 Rozwiązywanie problemów przestrzennych przy pomocy języka SQL a) Find all cities that are located within Marin County. SELECT C2.Name FROM County C1, City C2 WHERE Within(C1.Shape, C2.Shape) = 1 AND C1.Name = Marin ; b) Find any rivers that borders on Mendocino County. SELECT R.Name FROM County C, River R WHERE Touch(C.Shape, R.Shape) = 1 AND C.Name = Mendocino ; c) Find the counties that do not touch on Orange County. SELECT C1.Name FROM County C1, County C2 WHERE Disjoint(C1.Shape, C2.Shape) = 1 AND C2.Name = Orange ;

9 Przykłady zastosowania przestrzennych baz danych Organizacja dużych zbiorów danych przestrzennych - geoportale Wyszukiwanie i analiza informacji w dużych zbiorach danych przestrzennych (Big Data) Szacowanie zmian użytkowania ziemi Prognozowanie i modelowanie zjawisk przyrodniczych

10 Przykłady zastosowania przestrzennej baz danych PostGIS North Dakota State Water Commission UC Davis Soil Resource Labora Institut Géographique National, France Infoterra - UK National Remote Sensing Centre

11 North Dakota State Water Commission baza zasobów wodnych

12 UC Davis Soil Resource Laboratory baza zasobów glebowych

13 Institut Géographique National, France francuski geoportal

14 Infoterra - UK National Remote Sensing Centre baza danych rastrowych zdjęć lotniczych i satelitarnych, danych wektorowych

15 Tematy: Przestrzenna baza danych dla wybranego parku narodowego, krajobrazowego lub gminy - baza danych powinna zawierać złączony relacjami zbiór tabel i widoków wypełnionych danymi, utworzona w systemie PostgreSQL z rozszerzeniem PostGIS Zestaw funkcji analitycznych pozwalających przetwarzać dane przestrzenne napisanych jako rozszerzenie PostgreSQL na podstawie dostępnych funkcji PostGIS i języków PL/SQL, PL/Python lub PL/R.

16 Projekt I: przestrzenna baza danych parku narodowego Źródła danych Mapa topograficzna 1: Szczegółowa mapa geologiczna 1: Mapa geomorfologiczna 1: Mapa glebowa Mapa sozologiczna 1: Numeryczny model terenu OSM Ortofotomapa Dane z geoportali Dane parku: pomniki przyrody, rezerwaty

17 Parki narodowe w Polsce

18 Geoportal przykładowego parku narodowego

19 Przykładowy diagram ER bazy danych

20 Wymogi projektu Spójna baza danych zwierająca wypełnione danymi tabele przestrzenne złączone relacjami tabele powinny być wyposażone w pola z geometrią, klucze główne i obce, indeksy przestrzenne Zbiór widoków skonturowanych w oparciu o relacje przestrzenne prezentujących najciekawsze zjawiska przyrodnicze Zbiór tabel i map prezentujących wyniki analiz przestrzennych np. ocena georóżnorodności, waloryzacja karajobrazu, ocena zagrożeń ekologicznych

21 Etapy projektu 1. Zaprojektowanie struktury bazy danych, układu tabel, typów obiektów geometrycznych, możliwych relacji diagram ERD 2. Implementacja i wprowadzenie danych 3. Analiza i modelowanie danych tworzenie widoków i tabel analitycznych 4. Wizualizacja wyników tworzenie końcowych map 5. Pisanie raportu

22 Waloryzacja rangowa typu krajobrazu

23 Projekt II: Zestaw funkcji analitycznych przykład funkcji opartej na języku PL/R

24 Literatura Obe R., Hsu L PostGIS in Action, Manning Publications Obe R., Hsu L PostgreSQL- Up and Running, O Reilly Media Kabacoff I. R R in Action, Manning Publications Lutz M Learning Python, 4th Edition, O Reilly Media McKinney W Python for Data Analysis, O Reilly Media Kożuchowski K., Walory przyrodnicze w turystyce i rekreacji. Wydawnictwo Kurpisz S. A. Poznań.