Análise e desenvolvimento de um novo algoritmo de junção espacial para SGBD geográficos

• Ano de defesa: 2006
• Autor(a) principal: Fornari, Miguel Rodrigues
• Orientador(a): Iochpe, Cirano
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Geoinformática; Sistemas : Informacao geografica; Banco : Dados geograficos; Otimizacao : Consultas
• Palavras-chave em Inglês: Geographic Database Management Systems; Query processing; Spatial join
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/8510

Um Sistema de Informação Geográfica armazena e mantém dados geográficos, combinando-os, para obter novas representações do espaço geográfico. A junção espacial combina duas relações de geometrias geo-referenciadas de acordo com algum predicado espacial, como intersecção e distância entre objetos. Trata-se de uma operação essencial, pois é constantemente utilizada e possui um alto custo de realização devido a realização de grande número de operações de Entrada/Saída e a complexidade do algoritmo. Este trabalho estuda o desempenho de algoritmos de junção espacial. Inicialmente, apresenta a análise dos algoritmos já publicados na literatura, obtendo expressões de custo para número de operações de disco e processamento. Após, descreve-se a implementação de alguns algoritmos em um ambiente de testes. Este ambiente permite ao usuário variar diversos parâmetros de entrada: cardinalidade dos conjuntos, memória disponível e predicado de junção, envolvendo dados reais e sintéticos. O ambiente de testes inclui os algoritmos de Laços Aninhados, Partition Based Spatial Join Method (PBSM), Synchronized Tree Transversal (STT) para árvores R* e Iterative Spatial Stripped Join (ISSJ). Os testes demonstraram que o STT é adequado para conjuntos pequenos de dados; o ISSJ se houver memória suficiente para ordenar os conjuntos internamente; e o PBSM se houver pouca memória disponível para buffer de dados. A partir da análise um novo algoritmo, chamado Histogram-based Hash Stripped Join (HHSJ) é apresentado. O HSSJ utiliza histogramas da distribuição dos objetos no espaço para definir o particionamento, armazena os objetos em arquivos organizados em hash e subdivide o espaço em faixas (strips) para reduzir o processamento. Os testes indicam que o HHSJ é mais rápido na maioria dos cenários, sendo ainda mais vantajoso quanto maior o número de objetos envolvidos na junção. Um módulo de otimização de consultas baseado em custos, capaz de escolher o melhor algoritmo para realizar a etapa de filtragem é descrito. O módulo utiliza informações estatísticas mantidas no dicionário de dados para estimar o tempo de resposta de cada algoritmo, e indicar o mais rápido para realizar uma operação específica. Este otimizador de consultas acertou a indicação em 88,9% dos casos, errando apenas na junção de conjuntos pequenos, quando o impacto é menor.