Modelos de Dados para Bancos de Dados Móveis

1. Modelos de Dados para Bancos de Dados Móveis Eudes Raphael de Sá Santana

2. Roteiro • Motivação • Conceitos • Modelo MOST • Modelo Proposto por Bei Yi e Medeiros • Conclusão • Referências

3. 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

4. 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.

5. 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.

6. 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

7. 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.

8. 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

9. Modelo MOST

10. 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:

11. 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

12. 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.

13. 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.?”

14. 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?”

15. Persistentes • Seqüência de consultas instantâneas, todas realizadas sobre um mesmo tempo t’ >= t de realização da consulta. • Persistentes x Contínuos

16. 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

17. Modelo proposto por Claudia Medeiros e Bei Yi

18. 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

19. Considerações do Modelo • Tipos de representação da trajetória: • Ponto • Linha • Polígono

20. Considerações do modelo • O que se consulta em um banco de dados de objetos móveis? • Que dados de objetos móveis devem ser guardados?

21. 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)?

22. 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?

23. 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?

24. 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.

25. 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.

26. 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)

27. Modelo proposto

28. 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.

29. 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.

30. Referências • Yi, B. and Medeiros, C.Bauzer. Um modelo de Dados para ObjetosMóveis. In IV Simpósio Brasleiro de GeoInformática, pages 33-40, 2002. • Wolfsony, O. Chamberlainx, S. Xuz, B. Jiang L. Moving Objects Databases: Issues and Solutions