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Base de datos espacial

Una base de datos espacial es una base de datos de propósito general (generalmente una base de datos relacional ) que se ha mejorado para incluir datos espaciales que representan objetos definidos en un espacio geométrico , junto con herramientas para consultar y analizar dichos datos.

La mayoría de las bases de datos espaciales permiten la representación de objetos geométricos simples, como puntos , líneas y polígonos . Algunas bases de datos espaciales manejan estructuras más complejas, como objetos 3D , coberturas topológicas , redes lineales y redes irregulares trianguladas (TIN). Si bien las bases de datos típicas se han desarrollado para gestionar varios tipos de datos numéricos y de caracteres , dichas bases de datos requieren una funcionalidad adicional para procesar los tipos de datos espaciales de manera eficiente, y los desarrolladores a menudo han agregado tipos de datos geométricos o de características .

Una base de datos geográfica (o geodatabase ) es una base de datos espacial georreferenciada que se utiliza para almacenar y manipular datos geográficos (o geodatos, es decir, datos asociados a una ubicación en la Tierra), [a] especialmente en sistemas de información geográfica (SIG). Casi todos los sistemas de gestión de bases de datos relacionales y relacionales de objetos actuales tienen extensiones espaciales, y algunos proveedores de software SIG han desarrollado sus propias extensiones espaciales para sistemas de gestión de bases de datos.

El Consorcio Geoespacial Abierto (OGC) desarrolló la especificación Simple Features (publicada por primera vez en 1997) [1] y establece estándares para agregar funcionalidad espacial a los sistemas de bases de datos. [2] El estándar SQL/MM Spatial ISO/IEC es parte del lenguaje de consulta estructurado y el estándar multimedia que extiende Simple Features. [3]

Características

La funcionalidad principal agregada por una extensión espacial a una base de datos es uno o más tipos de datos espaciales , que permiten el almacenamiento de datos espaciales como valores de atributos en una tabla. [4] Lo más común es que un único valor espacial sea un primitivo geométrico (punto, línea, polígono, etc.) basado en el modelo de datos vectoriales . Los tipos de datos en la mayoría de las bases de datos espaciales se basan en la especificación OGC Simple Features para representar primitivos geométricos. Algunas bases de datos espaciales también admiten el almacenamiento de datos ráster . Debido a que todas las ubicaciones geográficas deben especificarse de acuerdo con un sistema de referencia espacial , las bases de datos espaciales también deben permitir el seguimiento y la transformación de los sistemas de coordenadas. En muchos sistemas, cuando se define una columna espacial en una tabla, también incluye una opción de sistema de coordenadas, elegido de una lista de sistemas disponibles que se almacena en una tabla de búsqueda.

La segunda extensión de funcionalidad importante en una base de datos espacial es la adición de capacidades espaciales al lenguaje de consulta (por ejemplo, SQL ); estas proporcionan a la base de datos espacial las mismas operaciones de consulta, análisis y manipulación que están disponibles en el software SIG tradicional. En la mayoría de los sistemas de gestión de bases de datos relacionales, esta funcionalidad se implementa como un conjunto de nuevas funciones que se pueden utilizar en las instrucciones SQL SELECT. El estándar del Open Geospatial Consortium especifica varios tipos de operaciones :

Algunas bases de datos sólo admiten conjuntos simplificados o modificados de estas operaciones, especialmente en los casos de sistemas NoSQL como MongoDB y CouchDB .

Índice espacial

Una base de datos espacial utiliza un índice espacial para optimizar las consultas espaciales . Los sistemas de bases de datos utilizan índices para buscar rápidamente valores ordenando los valores de los datos en un orden lineal (por ejemplo, alfabético); sin embargo, esta forma de indexar los datos no es óptima para las consultas espaciales en un espacio bidimensional o tridimensional. En cambio, las bases de datos espaciales utilizan un índice espacial diseñado específicamente para el ordenamiento multidimensional. [5] Los métodos de índice espacial comunes incluyen:

Consulta espacial

Una consulta espacial es un tipo especial de consulta de base de datos compatible con bases de datos espaciales, incluidas las geodatabases. Las consultas difieren de las consultas SQL no espaciales en varios aspectos importantes. Dos de los más importantes son que permiten el uso de tipos de datos geométricos como puntos, líneas y polígonos y que estas consultas consideran la relación espacial entre estas geometrías.

Los nombres de las funciones para las consultas difieren entre las geodatabases. A continuación se muestran algunas de las funciones integradas en PostGIS , una geodatabase gratuita que es una extensión de PostgreSQL (el término "geometría" se refiere a un punto, una línea, un cuadro u otra forma bidimensional o tridimensional): [7]

Prototipo de función: functionName (parámetro(s)): tipo de retorno

De este modo, una unión espacial entre una capa de puntos de ciudades y una capa de polígonos de países podría realizarse en una declaración SQL extendida espacialmente de la siguiente manera:

SELECT * FROM cities, countries WHERE ST_Contains(countries.shape, cities.shape)

La operación de superposición vectorial Intersect (un elemento central del software SIG) podría replicarse como:

SELECT ST_Intersection(veg.shape, soil.shape) int_poly, veg.*, soil.* FROM veg, soil where ST_Intersects(veg.shape, soil.shape)

Sistemas de gestión de bases de datos espaciales

Lista

Tabla de sistemas libres especialmente para el procesamiento de datos espaciales

Véase también

Notas

  1. ^ El término "geodatabase" también puede referirse específicamente a un conjunto de formatos de bases de datos espaciales propietarios, Geodatabase (Esri) .

Referencias

  1. ^ McKee, Lance (2016). "Historia de OGC (detallada)". OGC . Consultado el 12 de julio de 2016 . [...] 1997 [...] OGC publicó la Especificación de características simples de OpenGIS, que especifica la interfaz que permite que diversos sistemas se comuniquen en términos de "características simples" que se basan en geometría 2D. Los tipos de geometría admitidos incluyen puntos, líneas, cadenas de líneas, curvas y polígonos. Cada objeto geométrico está asociado con un Sistema de referencia espacial, que describe el espacio de coordenadas en el que se define el objeto geométrico.
  2. ^ Página de inicio de OGC
  3. ^ Kresse, Wolfgang; Danko, David M., eds. (2010). Manual Springer de información geográfica (1. ed.). Berlín: Springer. págs. 82–83. ISBN 9783540726807.
  4. ^ Yue, P.; Tan, Z. "DM-03 - DBMS relacionales y sus extensiones espaciales". Cuerpo de conocimientos de GIS&T . UCGIS . Consultado el 5 de enero de 2023 .
  5. ^ Zhang, X.; Du, Z. "Indexación espacial DM-66". Cuerpo de conocimientos de GIS&T . UCGIS . Consultado el 5 de enero de 2023 .
  6. ^ Güting, Ralf Hartmut; Schneider, Markus (2005). Mover bases de datos de objetos . Morgan Kaufman. pag. 262.ISBN 9780120887996.
  7. ^ "Referencia de funciones de PostGIS". Manual de PostGIS . OSGeo . Consultado el 4 de enero de 2023 .
  8. ^ [1] Documentación de la función geoespacial de Drill
  9. ^ "Consultas geográficas | Guía de Elasticsearch [7.15] | Elastic".
  10. ^ Documentación del tipo de geometría H2
  11. ^ H2 crea documentación de índice espacial
  12. ^ "GeoSpatial – MonetDB". 4 de marzo de 2014.
  13. ^ "Manual de referencia de MySQL 5.5 - 12.17.1. Introducción a MySQL Spatial Support". Archivado desde el original el 2013-04-30 . Consultado el 2013-05-01 .
  14. ^ OpenLink Software. «9.34. Tipos de datos geométricos y compatibilidad con índices espaciales» . Consultado el 24 de octubre de 2018 .
  15. ^ OpenLink Software (23 de octubre de 2018). «Nuevas versiones de Virtuoso Enterprise y Open Source Editions» . Consultado el 24 de octubre de 2018 .
  16. ^ "PostGIS certificado por OGC".
  17. ^ "Referencia de comandos – Redis".
  18. ^ "Portal de ayuda de SAP" (PDF) .
  19. ^ "RTREE". tarantool.org . Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2014.
  20. ^ "HP Vertica Place". 2 de diciembre de 2015.
  21. ^ "Geografía".
  22. ^ "Neo4j Spatial es una biblioteca de utilidades para Neo4j que facilita la habilitación de operaciones espaciales sobre datos. En particular, puede agregar índices espaciales a datos ya ubicados y realizar operaciones espaciales". GitHub . 2019-02-18.
  23. ^ "Referencia de comandos ReQL - RethinkDB".

Lectura adicional

Enlaces externos