PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Năm 2008, Việt Nam đã phóng vệ tinh đầu tiên vào trong quỹ đạo mở ra nhiều bước tiến mới cho ngành viễn thông. Công nghệ GPS (Global Positioning System) đã được giới thiệu và nhiều ứng dụng khác nhau trong cuộc sống, việc khai thác thông tin phục vụ con người là rất cần thiết, mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ, phục vụ đời sống sản xuất Năm 2012, Việt Nam phóng thêm một vệ tinh nữa lên quỹ đạo và đã đưa những hình ảnh chụp trên lãnh thổ Việt Nam được rõ nét hơn phục vụ đắc lực trong công tác nghiên cứu khoa học. Với những vệ tinh này việc quản lý, theo dõi đối tượng chuyển động dễ dàng hơn, việc lưu trữ cơ sở dữ liệu (CSDL) được thuận tiện khi nó được đánh chỉ mục cho việc theo dõi, quản lý.
Cùng với sự tăng trưởng nhanh chóng của lượng thông tin cũng như sự đa dạng về thể loại thông tin cần lưu trữ và xử lý, chúng ta ngày càng nhận ra những hạn chế của các Hệ quản trị CSDL quan hệ truyền thống, và nhu cầu cần phải có các hệ quản trị CSDL với các dịch vụ phù hợp chính là yếu tố thúc đẩy những nghiên cứu mới trong lĩnh vực này. Một trong các mô hình CSDL được quan tâm nhất hiện nay chính là mô hình CSDL không gian - Spatial DataBase (SDB) xử lý các đối tượng dữ liệu không gian, chẳng hạn dữ liệu bản đồ, dữ liệu multimedia. và mở rộng hơn nữa là kho dữ liệu không gian - Spatial Data. Các nghiên cứu trên lĩnh vực này đã thu được rất nhiều thành tựu, tuy nhiên cũng còn không ít khó khăn và thách thức đòi hỏi phải có các giải pháp mới.
Cơ sở dữ liệu không gian tập trung vào hỗ trợ mô hình và truy vấn dạng hình học liên quan đến các đối tượng trong CSDL còn cơ sở dữ liệu thời gian tập trung vào tình trạng của đối tượng ở các thời điểm khác nhau. Vì vậy đòi hỏi hai CSDL không gian và thời gian liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành một ứng dụng quan trọng đó là “cơ sở dữ liệu 1 không – thời gian” hay là cơ sở dữ liệu cho các đối tượng chuyển động. Từ thực tiễn trên tác giả lựa chọn đề tài “Phương pháp tổ chức cơ sở dữ liệu cho đối tượng chuyển động” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2.
Mục tiêu chung Quản lý được cơ sở dữ liệu một cách có hiệu quả và việc truy vấn cơ sở dữ liệu dễ hơn, trong tất cả lĩnh vực so với Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống. Từ đó đưa ra những giải pháp nhằm nâng cao hơn nữa trong việc lưu trữ và tìm kiếm dữ liệu.2 Mục tiêu cụ thể Tìm hiểu các phương pháp tổ chức cơ sở dữ liệu cho đối tượng chuyển động. Tìm hiểu chi tiết phương pháp lập chỉ mục hiện tại và tương lai của đối tượng chuyển động. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Mô hình, tổ chức đánh chỉ số cho cơ sở dữ liệu hiện tại.
- Nghiên cứu, xây dựng phương pháp đánh chỉ mục cơ sở dữ liệu hiện tại cho các đối tượng chuyển động. Ý nghĩa khoa học của đề tài - Hỗ trợ việc mô hình hoá và truy vấn cơ sở dữ liệu để quản lý đối tượng chuyển động. - Hiểu rỗ các phương pháp tổ chức cơ sở dữ liệu mới cho các đối tượng chuyển động, giúp cho quá trình truy xuất, lưu trữ dữ liệu nhanh hơn và hiệu quả hơn. - Áp dụng hỗ trợ cơ sở dữ liệu cho các phần mềm quản lý và truy vấn các đối tượng chuyển động hiện tại hoặc quá khứ.
Bố cục luận văn Chƣơng 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu không thời gian và đánh mục Chƣơng 2: Các phương pháp tổ chức dữ liệu cho đối tượng chuyển động Chƣơng 3 Xây dựng chương trình thử nghiệm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG THỜI GIAN VÀ ĐÁNH CHỈ MỤC 1.1 Hệ thống cơ sở dữ liệu không gian Hệ thống cơ sở dữ liệu không gian – Spatial Database System – là hệ thống quản lý dữ liệu liên quan đến các đối tượng không gian (không gian địa lý), ra đời trước yêu cầu đặt ra trong thực tế là cần một hệ thống để lưu trữ các dữ liệu trong không gian địa lý. Như vậy việc quản lý hệ CSDL không gian phụ thuộc vào hai công nghệ: Một là phương tiện lưu trữ cố định và một là CSDL không gian. Các không gian: Không gian hai chiều (2D): Các không gian hình học (Các bề mặt trên mặt đất ở tỉ lệ co giãn lớn hoặc nhỏ) Hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) Cơ sở dữ liệu đặt tại Luxembourg (LIS - Luxembourg Income Study) lưu trữ dữ liệu về các quốc gia.
Urban planning – quy hoạch sử dụng không gian địa lý (sử dụng đất, quy hoạch xây dựng đô thị….) Không gian ba chiều (3D): Nghiên cứu vũ trụ, thiên văn học, nghiên cứu bộ não con người trong y học, nghiên cứu cấu trúc phân tử trong ngành sinh học. Yêu cầu đặt ra với hệ thống này là khả năng quản lý và xử lý một khối lượng thông tin khổng lồ của tập hợp các đối tượng địa lý đặt trong mối quan hệ chặt chẽ với nhau.Guting[]: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian (Spatial Database Management System): Là một hệ CSDL sử dụng kiểu dữ liệu không gian trong mô hình dữ liệu và ngôn ngữ truy vấn, hệ thống hỗ trợ việc thực thi với kiểu dữ liệu không gian bằng việc cung cấp cách đánh chỉ mục và các thuật toán hiệu quả trong trường hợp liên kết các không gian với nhau. Kiểu dữ liệu không gian (Spatial Data type): Kiểu dữ liệu biểu diễn các đối tượng trong không gian. Dữ liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ.
Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi, … Dữ liệu không gian thường được biểu diễn bằng điểm, đường và vùng.1 Cơ sở dữ liệu không gian (Spatial Database) Cơ sở dữ liệu không gian là một mô hình hướng đối tượng cho phép tích hợp thông tin địa lý và thông tin thuộc tính trong cùng một cơ sở dữ liệu theo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 mô hình dữ liệu quan hệ. Như vậy đây là cơ sở dữ liệu lưu trữ vị trí, hình dạng của các đối tượng không gian cùng với đặc điểm thuộc tính của chúng. Một số hãng phát triển GIS trên thế giới đã có những sản phẩm theo hướng CSDL không gian như: ERSI, Oracle, Intergraph, MapInfo… Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian (Spatial Data Infrastructure - SDI) là nền tảng để dữ liệu không gian và lý lịch dữ liệu cùng với người sử dụng và các công cụ có thể kết nối trong mối quan hệ tương tác lẫn nhau với mục đích sử dụng được các thông tin dữ liệu không gian một cách hiệu quả và linh hoạt. Trong những năm gần đây Hệ thống cơ sở dữ liệu quản lý đối tượng không gian và thời gian ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm.
Cơ sở dữ liệu lưu trữ các đối tượng không gian, mà các thay đổi mức độ, vị trí của các đối tượng theo thời gian, được gọi là cơ sở dữ liệu không-thời gian. Trong các cơ sở dữ liệu này việc dự kiến các vị trí tương lai, mức độ của các đối tượng thường được quan tâm. Những ứng dụng về các đối tượng không thời gian như là: sự thay đổi toàn cầu(khí hậu,dữ liệu của vùng đất liền), giao thông vận tải( giám sát giao thông), xã hội( nhân khẩu, sức khỏe), đa phương tiện (phim hoạt hình). Dưới đây ví dụ về ứng dụng không thời gian Ví dụ tiên chúng ta xem xét một cơ sở dữ liệu quản lý phương tiện di chuyển (xe ô tô) trong một hệ thống đường cao tốc.
Ngày nay công nghệ GPS cho phép để xác định vị trí con người và phương tiện ở bất kỳ vị trí trên trái đất, với độ chính xác cao. Cần phải có một cơ sở dữ liệu lưu trữ các vị trí hiện tại của phương tiện di chuyển, cũng như định hướng và tốc độ. Từ đó phát sinh những truy vấn dành riêng cho cơ sở dữ liệu này. Ví dụ một người muốn tìm khách sạn gần nhất với mình trong 10 phút nữa.
Hay là công ty quản lý xe tải muốn tìm chiếc xe tải gần với nhà kho cụ thể. Hay tìm chiếc xe cứu thương gần nhất với vụ tai nạn giao thông xảy ra. Do đặc điểm của thời gian, cơ sở dữ liệu không thời gian phải quản lý lượng lớn dữ liệu. Một phương pháp để trả lời các câu truy vấn là đọc tất cả dữ liệu của tất cả đối tượng sau đó trả về đối tượng phù hợp với câu truy vấn.
Tuy nhiên cách này phát sinh vấn đề liên quan đến kích thước của dữ liệu. Một giải pháp tốt hơn là xây dựng chỉ mục dữ liệu và trả lời truy vấn bằng cách chỉ phải đọc một phần nhỏ của cơ sở dữ liệu Chỉ mục là một cách để tổ chức dữ liệu trên trang đĩa để trả lời hiệu quả các truy vấn, bằng cách đọc một phần nhỏ của dữ liệu.2 Hạ tầng CSDL không gian Công nghệ (technology) Chính sách (policies) Chuẩn (standards) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Nguồn nhân lực (human resources) Qui trình (procedures) Được xây dựng để đáp ứng yêu cầu thu nhận, xử lý, lưu trữ, phân phối và nâng cao tính hữu dụng của dữ liệu địa lý, làm cơ sở cho việc sản xuất và chia sẻ dữ liệu địa lý giữa các cơ quan, đơn vị,… VD: Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian của một thành phố là một thành phần trong Cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia (siêu xa lộ thông tin) nhằm cung cấp những thông tin thiết thực cho mọi người.