Prostorové dotazy pomocí náčtů Tomáš Severýn. Důvody ke vzniku alternativ Tradiční metody  způsobovala problémy hlavně ve chvíli,kdy muselo spolupracoval.

Prezentace na téma: "Prostorové dotazy pomocí náčtů Tomáš Severýn. Důvody ke vzniku alternativ Tradiční metody  způsobovala problémy hlavně ve chvíli,kdy muselo spolupracoval."— Transkript prezentace:

1 Prostorové dotazy pomocí náčtů Tomáš Severýn

2 Důvody ke vzniku alternativ Tradiční metody  způsobovala problémy hlavně ve chvíli,kdy muselo spolupracoval více uživatelů  verbální popis prostorových dat mohl vést k rozdílnému pochopení hlavně ve vícejazyčných skupinách Geografická data  Ve své podstatě prostorová  Asi nejčastější využití prostorových dat

3 Spatial Query by Sketch Dále jen SQbS Prostorové dotazy pomocí nákresů Existují dvě možnosti  Přesné pasování nákresu na obrázky  Podle obrázku vybrat z databáze data,které mu mohou odpovídat a zobrazit je uživateli Dále se budeme zabývat hlavně druhým

4 Proč Dotazy Nákresem? Osvobodit uživatele od psaní složitých dotazů Zpřístupnit mu jednodušší ovládání Dovoluje daleko uživatelsky přívětivější GUI Daleko přesnější feedback

5 Ještě pár rozdílů Pasování na obrázky(Image matching)  Předpokládají se známé hodnoty velikostí které se pasují  Náčrt se pouze podle těchto proporcí „roztáhne“ a pokusí se napasovat na známá data v DB SQbS  Zjištění prostorové podobnosti  Rozhodnutí,které rozměry natáhnout,které smrštit  Založeno na modelu prostorových relací

6 Prostorové dotazovací jazyky Buď komplexní makro jazyky,nebo nadstavba nad SQL SQbS se hodně podobá některým nadstavbám SQL Další podobnost by se dala nalézt v QBE

7 Cigales Stejně jako SQbS se dá dotazovat na data obrázkem  Ale uživatel musí nejprve určit co se snaží najít Průnik dvou objektů. Řeka ve městě  Složitější na používání

8 Nákresy Používané už v CAD systémech v minulosti  Sketchpad  ThingLab Query by Visual Example Query by Image Content  Tam se využívalo dříve uvedené pasování obr.

9 Nejlepší použití Autoři navrhují použití nejlépe na zařízeních jako je  Touchscreen  Tablet  Apod.

10 Usecase Uživatel kreslí dotaz na plochu k tou určenou K dispozici má nástroje  Zoom  Výběr typu(třídy) objektu  Celkový přehled již nakresleného

11 Nákres usecase

12 Symbolická reprezentace nákresu Reprezentace jsou dvojího druhu  Jako bitmapa  Objektová reprezentace Bitmapa slouží jen jako přehled dotazu  Pro vyhledávání není vhodná Objektová  Udržuje prostorové i neprostorové informace dohromady  Dává jim nějakou váhu

13 Interní reprezentace objektů Sémantická síť(graf) prostorových objektů  Spolu s jejich binární prostorovou reprezentací Každý nakreslený objekt odpovídá jednomu vrcholu tohoto grafu Data ve vrcholu obsahují  Typ třídy objektu  Název  Metrické hodnoty,barvy a podobně

14 Typy prostorových relací Hrubá binární topologická relace Detailní binární topologická relace Metrické zjemnění Hrubé základní směry Detailní základní směry

15 9-průnikové relace Pro dva objekty (A a B) Kombinace možností,v jakém jsou vztahu  Vnitřek  Hranice  Vnějšek  Objektů A a B

16 Hrubé topologické relace mezi dvěma objekty Neprotnutí Jeden společný bod(meet) Překrytí Obsahovat Pokrývat Být pokryt Rovnat se

17 Detailní topologie Sekvence komponent  Počítaná v dané orientaci scény Dimenze každé komponenty Typ hraničních protnutí dvou objektů  Dotknutí  Protnutí Ohraničenost Doplňky

18 Komponentní seřazení

19 Dimenze průniku

20 Typy hraničních protnutí

21 Směry průsečnic

22 Ohraničování

23 Doplňek

24 Detailní topologická relace Mezi dvěma oblastmi je vypsána v  Tabulce invariantů oblastí Component invariant table  Pro neprázdné posloupnosti hraničních průniků

25 Metrické zpřesnění Většinou topologie jako taková nestačí Nedokáže například popsat,že Vltava rozděluje Prahu na skoro stejné poloviny, zatímco Mělník je skoro celý na jedné straně Labe Pro popsání metrických detailů  Aplikujme míry,které jsou normalizované vzhledem k objektům,proto nezáleží na měřítku  Přidávají se jako zjemnění 9-průniků a přidávají délkové a plošné atributy ke kvantifikaci neprázdných průniků

26 6 měr pro oblast-oblast relaci

27 2 pro určení vzdáleností oblastí

28 Určení hlavních směrnic Stejně jako metrické vztahy i směr může pomoci lépe určit a klasifikovat dotaz Směrové relace jsou dobře určené pro body  Pro prostorové objekty neexistuje jeden jediný obecně uznávaný model  Existuje několik sémanticky rozdílných přístupů

29 Přístup autorů SQbS Projekční metoda založená na Minimálním ohraničujícím obdélníku Okolo obdélníku se vytvoří 8 směrů  Pojmenovaných podle světových stran  Diagonály jsou SW,NE…..  Samotný obdélník je 0

30 Příklad

31 Detailní popsání hlavní směrnice Pro objekty spadající do více směrovách oblastí Pro objekt a každou směrovou oblast  se zavede míra,jaká část tohoto objektu připadá na tuto oblast  Rozsah těchto proměnných je 0<x<1 1 je pouze u objektů spadajících do jediné oblasti,proto toto nemá smysl řešit

32 Příklad

33 Objekt spadá do oblastí  N,0,E,SE,S Pro detailní určení  N= 28%=(x N =0,28)  0=42%  E=16%  SE=8%  S=6%

34 Celkový příklad Objekty v příkladu

35 Celkový příklad Vztahy k objektu A

36 Celkový příklad

37 Zpracování dotazů náčtem Používají se 9-průnikové relace jako klíč k předzpracování dotazu  Dobře popisují topologii na hrubé úrovni Dokážeme v prvním kroku odstranit mnoho nevyhovujících relací  Zachytí se nejjasnější parametry dotazu Ale ve formě,která je nezávislá na měřítku a orientaci Tato abstrakce je ale kritická pro překlad nákresu do databázového dotazu

38 Komplexita Je určena počtem relací,které se dají získat z náčrtku Pokud uživatel načrtne s vysokou komplexitou – předpokládá se že je zamýšlená  Proto dotaz bude daleko restriktivnější a dá méně možných odpovědí Na druhou stranu méně komplexní dotaz vrací daleko komplexnější odpovědi

39 Metrické poměření Po zmetrizování se formalizují detailní omezení V SQbS hrají metrické údaje 2 role  Určení i bližších výsledků  Seřazení výsledků

40 Určení i bližších výsledků Je obtížné určit,zda program zpracovávající dotaz může vracet i konfigurace,které se liší od zadání  Př: uživatel nakreslí dva objekty těsně k sobě,ale tak aby se nedotýkaly Je možné mu vrátit i objekty,které mají třeba jen jeden společný bod?

41 Seřazení výsledků Metrické údaje jsou klíčem k priorizování výsledků,  které mají stejnou topologii jako náčrt  Ale liší se v relativních velikostech objektů

42 Využití hlavních směrnic Pokud uživatel k náčrtku určí i směr  Nakreslením kompasové růžice  Určením severu nějakou ikonou Je to bráno jako jasný signál podle čeho určovat směry  Jinak se předpokládá(priorizuje) sever nahoru, ale musí se vyzkoušet všechny směry

43 Postup Dotazu Topologický popis náčrtku slouží k sestavení dotazu do prostorové DB  Topologická relace je relaxovaná pokud její metrické zpřesnění obsahuje malé hodnoty Ukazující na to, že alternativní výsledky mohou odpovídat dotazu  Pokud uživatel zadal směr, ten je rovnou použit do dotazu

44 Postup dotazu II. V případě, že předchozí nevrátí prázdnou množinu  Pro každý výsledek je provedeno detailní topologické a metrické porovnání aby se vyloučily špatné hity  Priorizují se výsledky, které „prošly“ V případě prázdné množiny  Dotaz se více „zrelaxuje“ a pošle se nově do DB

45 „Relaxování“ prostorových dotazů Porovnání náčrtu se skutečnými daty nemusí být vždy přesné  Zkreslení způsobené lidským faktorem  Uživatel zadává „jak si myslí že to vypadá“ Z těchto důvodů je potřeba určit nejen přesné odpovědi,ale i velmi blízké.

46 Kategorizace vah a měr Stevensova kategorizace  Rozděluje nominální,ordinální,intervalová a poměrová data  Topologické relace jsou diskrétní nominální hodnoty,ale nelze mezi nimi nastavit žádné třídění Podobnost je určena grafem sousednosti

47 Graf sousednosti

48 Relaxování topologické relace Relaxování probíhá tak že kromě daného nakreslení zahrne i sousedy v grafu sousednosti Celá tato skupina se poté použije k dotazu

49 Příklad relaxace

50 Zpřesnění relaxace Po zapojení metriky B3 je s A bez průniku,ale je od něj jen 1,92 C je od A 6,12 Pokud tedy zavedeme hranici například 2  Pak A a B mohou mít relaci „Bez průniku, nebo dotýkající se“ zatímco A a C jen „Bez průniku“

51 Relaxování při zapojení směrnic

52 Setřídění výsledků dotazu Nezávisle na tom zda dotaz je relaxovaný, nebo není  Výsledek dotazu může obsahovat více „odpovědí“ Které všechny splňují podmínky dotazu  Je potřeba je nějak ohodnotit a setřídit  Zavedeme pojmy Měření/míra rozdílnosti 0 znamená,že objekty jsou stejné

53 Dotaz: Výsledky: Setřídění výsledků

54 Míry rozdílů Pro hrubou topologickou relaci  Počet kroků,které jsou mezi dotazem a výsledkem v grafu sousednosti Nesousedí->dotýkají->průnik Proto mezi dotazem kde je nesousedící a výsledkem kde je průnik je rozdíl 2  Toto se spočítá pro každou dvojici objektů

55 Míry rozdílů Detailní topologická relace  Počet elementárních deformací(tj.přidání,nebo odebrání protnutí) pro přechod mezi dotazem a výsledkem

56 Míry rozdílů Jsou použity jen na výsledky, které mají nulovou detailní topologickou rozdílnost Pro každý metrický parametr  Spočte se metrika výsledku v poměru k nějakému objektu Jako výsledek se vezme absolutní hodnota rozdílu metrik výsledku a dotazu

57 Míry rozdílů Směrnice  Hrubá Jako rozdíl se vezme suma nejkratších cest potřebných k přesunu objektů do správných směrů Například z N do S je to 2  Detailní Cesta se ještě vynásobí poměrem v jakém je daný objekt ve směrové oblasti

58 Závěr SQbS je zajímavý pohled na prostorová data  Z hlediska prostorových relací místo popsání objektu na základě jeho umístění v soustavě souřadnic  Současné prostorové přístupové metody jsou limitovány umístěním prostorových objektů Rychleji vrací objekty podle souřadnic Nejlepší je na body a mnohoúhelníky

59 SQbS projekt Na univerzitě v Maine Poslední „novinky“ 2000

60 Děkuji za pozornost Tomáš Severýn

61 Zdroje http://www.spatial.maine.edu/~max/SQbS.pdf http://www.spatial.maine.edu/~max/RL.html