Διαχείριση χωρικών βάσεων δεδομένων με δυναμική κατάτμηση

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η διερεύνηση των δυνατοτήτων χρήσης Συστημάτων Γραμμικής Αναφοράς (Linear Referencing Systems) και Δυναμικής Κατάτμησης (Dynamic Segmentation) στη διαχείριση δεδομένων που σχετίζονται με δίκτυα γραμμικής μορφής, στο περιβάλλον ενός Συστήματος Χωρικών Βάσεων Δεδομένων. Σε αυτό το πλαίσιο, αναπτύχθηκε μία εφαρμογή διαδικτυακού χαρακτήρα, μέσω της οποίας πραγματοποιείται η διαχείριση και η οπτικοποίηση των δεδομένων. Με τη χρήση Συστημάτων Γραμμικής Αναφοράς καταργείται η απαίτηση περιγραφής θέσεων στο χώρο μέσω συντεταγμένων σε κάποιο δισδιάστατο ή τρισδιάστατο χωρικό σύστημα αναφοράς, καθώς οι θέσεις προσδιορίζονται έπειτα από συσχετισμό με άλλα γνωστά χωρικά στοιχεία. Για παράδειγμα, στην περιγραφή των θέσεων των ατυχημάτων που σημειώνονται σε έναν οδικό άξονα, χρησιμοποιείται η χιλιομέτρηση που έχει αποδοθεί στον οδικό άξονα. Λόγω της δυνατότητας περιγραφής θέσεων χωρίς τη χρήση χωρικών συστημάτων αναφοράς, διαφοροποιείται ο τρόπος μοντελοποίησης των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των δικτύων καθώς και των δεδομένων που σχετίζονται με αυτά. Η αναφορά σε δεδομένα που σχετίζονται με γραμμικά δίκτυα, όπως για παράδειγμα δίκτυα μεταφορών, κοινής ωφελείας κ.λπ., γίνεται με το γενικό όρο συμβάντα (events), τα οποία είναι δυνατόν να είναι σημειακά (point events) ή/και γραμμικά (linear events). Τα δεδομένα συμβάντων οργανώνονται με Γραμμική Αναφορά και είναι δυνατό να αφορούν σε άλλες χωρικές οντότητες, σε συμβάντα που λαμβάνουν χώρα σε μία γραμμική οντότητα ή σε χαρακτηριστικά γνωρίσματά της. Η φύση τόσο των γραμμικών δικτύων, όσο και των συμβάντων είναι δυναμική, υπό την έννοια ότι μεταβάλλονται τα γνωρίσματά τους με την πάροδο του χρόνου. Για το λόγο αυτό, στη μοντελοποίηση των δεδομένων ενσωματώνεται η έννοια του χρόνου ισχύος. Η Δυναμική Κατάτμηση είναι η διαδικασία με την οποία δεδομένα με γραμμική αναφορά μετατρέπονται δυναμικά σε οντότητες που περιγράφονται από συντεταγμένες στο γεωγραφικό χώρο. Η Δυναμική Κατάτμηση αποτελεί ένα αποδοτικό τρόπο αποθήκευσης, διαχείρισης και ανάλυσης δεδομένων. Η οπτικοποίηση των χωρικών δεδομένων διευκολύνει, περαιτέρω, τη διαχείριση και την ανάλυσή τους. Η εφαρμογή προγραμματίστηκε ώστε να είναι εφικτή η δόμηση Συστήματος Γραμμικής Αναφοράς, η διεξαγωγή Δυναμικής Κατάτμησης και η οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων σε περιβάλλον φιλικό προς το χρήστη. Περιβάλλον ανάπτυξης της εφαρμογής αποτέλεσαν τα λογισμικά Oracle Spatial DBMS και Oracle Application Server MapViewer σε συνδυασμό με τη χρήση γλωσσών προγραμματισμού (Java, JavaScript).

The objective of this thesis was to investigate utilization and functionality of Linear Referencing Systems and Dynamic Segmentation towards management of linear networks, inside a Spatial Database System. In this context, an Internet application has been developed for properly managing and visualizing related data. By using Linear Referencing Systems the requirement of describing locations in geographic space via coordinates in 2-D or 3-D spatial reference systems is suppressed altogether, since locations are determined through correlation with other known spatial entities. For example, locations of accidents can be described by using the corresponding milepost location along a road, on which each accident occurred. Modelling geometric attributes of linear networks as well as all related data is differentiated, due to the ability of describing positions without using spatial reference systems. Referencing phenomena is carried out by using event tables, which contain characteristics and features pertaining to linear networks, such as accidents in transportation networks or leaks along pipelines. Events can be either point or linear, depending on their geometric interpretation. Event data is organized with Linear Referencing and they possibly concern other spatial entities or events occurring along a line or even its attributes. In data modelling, valid time was used to capture the dynamic nature of linear networks and events. Dynamic Segmentation is the process of dynamically converting events into spatial entities described by coordinates in geographic space. It turns out that Dynamic Segmentation is an efficient way to store, manage and analyze data. Visualizing such spatial features further facilitates data management and analysis. Development of a user-friendly application was needed in order to build a Linear Referencing System for a road network, to provide support for performing Dynamic Segmentation of events, as well as for querying and visualizing spatial data on map. Implementation was based on Oracle Spatial DBMS and Oracle Application Server MapViewer with development of a series of custom tools and procedures in programming languages (Java, JavaScript, PL/SQL).