LABORATORIO di INFORMATICA

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1 Università degli Studi di Cagliari Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio LABORATORIO di INFORMATICA A.A. 2010/2011 Prof. Giorgio Giacinto BASI DI DATI GEOGRAFICHE Testo di Riferimento P. Rigaux, M. Scholl, and A. Voisard, Spatial Databases - With Application to GIS Morgan Kaufmann, 2002

2 Introduzione! Vantaggi nel gestire dati geografici per mezzo di calcolatori elettronici! Utilizzo fonti di dati in formato digitale! Associare diverse mappe (fisica, uso del suolo, beni culturali, ecc.)! Associare ai punti della mappa informazioni ancillari! Recupero di informazioni attraverso interrogazioni complesse Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 3 Funzionalità! Funzionalità di un sistema per la gestione di dati geografici (GIS)! Inserimento e verifica dei dati! Gestione dei dati e della memorizzazione permanente! Presentazione dei dati! Trasformazione dei dati! Interazione con utenti finali! Queste funzionalità sono analoghe a quelle fornite da un DBMS Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 4

3 Rappresentazione di dati geografici in un DBMS! Per realizzare un sistema per la gestione di informazioni geografiche occorre sviluppare un modello dei dati! Semplificazioni degli oggetti reali! punti! linee! poligoni! ecc. Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 5 Terminologia/1! Tema! Contiene informazioni geografiche legate a un tema specifico! analogo al concetto di relazione del modello relazionale! Una mappa è la visualizzazione di un tema! Ad es., mappa geografica, carta stradale, ecc. Caratterizzata da una scala, una legenda, ecc. Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 6

4 Terminologia/2! Oggetto geografico! Una entità del mondo reale caratterizzata da! un insieme di attributi descrittivi! un insieme di componenti spaziali, suddivisi in geometria (posizione, forma, ecc.) e topologia (relazioni fra gli oggetti)! Di solito si definiscono alcuni oggetti atomici sulla base dei quali definire oggetti complessi (formati da oggetti atomici o complessi) Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 7 Relazione fra oggetti geografici e temi! Un tema è una collezione di oggetti geografici omogenei! Gli oggetti che lo compongono devono avere lo stesso schema Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 8

5 Rappresentazione di attributi spaziali in un DBMS! I tipi di dato definiti nei DBMS non sono idonei alla rappresentazione di attributi spaziali! Sono stati definiti tipi di dato idonei per la rappresentazione della geometria e della topologia degli oggetti geografici! point (0D)! line (1D)! region (2D)! 2.5D (punctual elevation) Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 9 MANIPOLAZIONE DI DATI GEOGRAFICI

6 Operazioni sui temi! Proiezione! selezione di alcuni attributi! Selezione! selezione di alcuni oggetti del tema che soddisfano una condizione sugli attributi! Unione! Dati due temi contenenti oggetti geografici descritti mediante lo stesso schema, si ottiene un tema che contiene tutti gli oggetti dei due temi Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 11 Proiezione Proiezione sull attributo popolazione Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 12

7 Selezione Selezione delle nazioni con più di 50 milioni abitanti Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 13 Unione/1 Due temi Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 14

8 Unione/2 Risultato dell unione dei due temi Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 15 Overlay! Si genera un tema a partire da due temi! Vengono creati nuovi oggetti geografici! attributi descrittivi: unione attributi oggetti partecipanti! attributi geografici: intersezione! Esistono diverse operazioni di overlay Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 16

9 Overlay/1 Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 17 Overlay/2 Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 18

10 Altre operazioni semplici! Selezione geometrica! Windowing - selezione gli oggetti di un tema che ricadono in una data finestra! Point query - restituisce tutti gli oggetti la cui geometria contiene un punto specificato! Clipping - Estrae la porzione di un tema che ricade in un area (la geometria degli oggetti viene ritagliata)! Merger! Unione della parte geometrica di due oggetti di uno stesso tema secondo una certa condizione Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 19 Altre operazioni su temi! Operazioni basate su metriche! ad es., calcolo di distanze! Operazioni topologiche! ad es., individuazione delle nazioni confinanti ad una nazione data Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 20

11 SUPPORTO DEI DBMS PER DATI GEOSPAZIALI Cenni storici! Primi GIS sviluppati su file system proprietari! Dati spaziali e alfanumerici memorizzati su file utilizzando una struttura definita dall applicazione! Attualmente viene usato il supporto dei DBMS (dati alfanumerici) con opportune estensioni (dati geografici)! PostGIS, estensione per PostgreSQL! Oracle Spatial, estensione per Oracle! I DBMS forniscono inoltre funzioni per il controllo degli accessi, backup, ecc. Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 22

12 Estensioni spaziali RDBMS! Arricchiscono! Tipi di dati per la memorizzazione degli attributi geografici (geometria e topologia)! Linguaggio SQL per formulare interrogazioni su attributi geografici Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 23 Esempio definizione di tabella CREATE TABLE County ( county code integer county name varchar (30), state code varchar (30), population integer, geometry region, Primary Key (county code), Foreign Key (state code) References State) Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 24

13 Esempio di interrogazione spaziale SELECT county name FROM County WHERE Area(County.geometry) > (SELECT max (Area (c.geometry)) FROM County c, State s WHERE s.state code = c.state code AND s.state name = California ) Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 25 Esempio di interrogazione interattiva Mostrare le porzioni delle contee che ricadono all interno di un rettangolo tracciato sullo schermo SELECT Clipping FROM County WHERE OverlapsRect(geometry,@rectangle) Giorgio Giacinto 2010 Laboratorio di Informatica 26