Ohne Grenzen Grundlagen, Anwendungen und Potenziale der Verarbeitung raumbezogener Daten in der Oracle Datenbank.

Transkript

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2 Ohne Grenzen Grundlagen, Anwendungen und Potenziale der Verarbeitung raumbezogener Daten in der Oracle Datenbank. Dr. Rita Engemaier Senior Systemberaterin Oracle Deutschland B.V. & Co. KG OracleDirect Potsdam 10. November, 2014

3 Agenda Oracle Spatial Technologies Geodatenmanagement in der Oracle Datenbank Räumliche Abfragen und Analysen Visualisierung von Geodaten Zusammenfassung/Weiterführende Informationen 3

4 Oracle Spatial Technologies Überblick 4

5 ORACLE Spatial Technologies Aus Sicht der Datenbank Spatial Locator Vector Performance Accelerator Routing Geocoding Geodienste Vektordaten (3D, 4D) Vektordaten (2D) Räumlicher Index (R-Tree) Koordinatentransformation Räumliche Abfragen Georaster, Rasteralgebra Punktwolken, TINs Topologie & Netzwerkmodelle Räumliche Verschneidungen Räumliche Analysen und Mining Details: 5

6 Spatial Technologies Komponenten Oracle Locator: Funktionalität der Oracle DB (Alle Editionen) Oracle Spatial and Graph: Oracle DB EE Option Oracle FMW MapViewer / MAPS: Java Applikation und Map Rendering für das Karten-Rendering als Bestandteil der Oracle Fusion Middleware (FMW). JavaScript Library. Caching von gerenderten Kartenkacheln. MapBuilder: Kostenfreie Java Anwendung für das Kartenlayout (Signaturen/Layout, Base Maps, Themes) Karteninhalte: Im Oracle Data Format von externen Anbietern (Nicht Oracle!) HTTP Fusion Middleware MapViewer MapViewer / MAPS JDBC Oracle Database Oracle Locator Oracle Spatial Raster Networks 3D SOA 6

7 Spatial Technologies Komponenten auf Datenbankebene Schema MDSYS mit objekt-relationalen Datentypen für Vektor- und Rasterdaten, Punktwolken und TINs Räumlicher Index (Domain Index) Räumliche Metadaten inklusive Koordinatensysteme Räumliche Operatoren und Funktionen inklusive räumliche Analyse Werkzeuge und Tuning-Funktionen Topologisches Datenmodell und Methoden Netzwerkdatenmodell und Methoden Geodienste-Unterstützung 7

8 Spatial Technologies Datenbankarchitektur 8

9 Spatial Technologies Lösungsarchitektur Oracle BI / Apps / mobile Anwendungen... J2EE compliant Application Server Oracle Database (Full Use) Geodienste Sachdaten 3rd Party Andere Geodaten Fachliche Komponenten Map- Viewer Konkrete Lösungsapplikation Fachliche Lösungen Kartendarstellung Geodienste Routenberechnung Geodaten Räumliche Abfragen Räumliche Indizes Verschneidungen Daten-Manipulationen Räumliches Mining 9

10 (Geo-)Datenmanagement in der Oracle DB Integrierter Zugriff auf Geo-, Fach- und Sachdaten 10

11 Einheitliches Datenmanagement Management komplexer Daten Datentypen, Methoden & mehr Zugriff über standardisierte Schnittstellen Plattformunabhängig Skalierbar Sicher Robust 11

12 Oracle Technology Network Quelle: Copyright Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. DOAG Regionaltreffen , Halle/Leipzig 12

13 Kontinuierliche Weiterentwicklung Oracle Locator und Oracle Spatial Oracle Points, Lines, Polygons Quad-Tree indexing Spatial Operators 8i 9i 10g Linear Referencing Coordinate Transformation Spatial Replication Object Data type Spatial Partitioning Circles, Arcs R-Tree Indexing Topology/Distance Operators 11g Raster Data Management Topology & Networking Spatial Analysis and Mining 12c NURBS Raster Algebra HTML5 Maps 3D-Support Google Integration WFS, WFS-T

14 Oracle Datenbank Spatial & Graph Offene Geodaten-Plattform - Reduzierte Betriebskosten Native Datentypen in der Datenbank Vektordaten und Rasterdaten (Satellitenbilder) Offene Zugriffe mit SQL, Java,.NET,... Enge Integration zwischen Sachdaten und Geodaten Offen und Standardkonform Unterstützt von allen GIS-Systemen OGC, SQL, ISO TC-211, TC

15 Oracle Spatial Objekttypen Alles Vektor, Raster oder was? 15

16 Oracle Datenbank Spatial & Graph Geo-Objektdefinition Vektordaten SDO Geometrie-/Objektdefinition CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT ( SDO_GTYPE NUMBER, SDO_SRID NUMBER, SDO_POINT SDO_POINT_TYPE, SDO_ELEM_INFO SDO_ELEM_INFO_ARRAY, SDO_ORDINATES SDO_ORDINATE_ARRAY); 16

17 Oracle Datenbank Spatial & Graph Dreidimensionale Objekte Oberflächen einfach zusammengesetzt Triangulated Irregular Network (TIN) Körper einfach zusammengesetzt Punktwolke (Point Cloud) 17

18 Oracle Datenbank Spatial & Graph Geo-Objektdefinition Rasterdaten Eigenes Georaster Datenformat/Datenmodell effiziente Speicherung von georeferenzierten Rasterdaten und deren Metainformationen Bereitstellung eines "virtuellen Mosaiks" auf Basis vorhandener Georaster-Objekte Keine "Materialisierung" Georaster-Operationen on-the-fly möglich Virtuelles Mosaik als Grundlage für Raster-Algebra 18

19 Oracle Datenbank Spatial & Graph Local Raster Algebra Local raster algebra wendet die gleiche Operation Punkt für Punkt für jedes Pixel der Rasterkachel an Z =(X+500)/(Y+100) X, Y: Input Raster Z: Output Raster 19

20 Visualisierung von Geodaten Oracle MapViewer, Editor und Oracle Maps Karten-Rendering Vektordaten, Rasterdaten, Netzwerke, Topologien MapViewer Editor Unterstützung für WMS, WFS Java-Architektur Installation per Standard-Deployment (J2EE) Lizenz: Oracle Fusion Middleware Aktuelle Version

21 Stärken der Oracle Datenbank 12c Neue Spatial Funktionalitäten Dramatic Performance Simplified Application Development 21

22 Core Spatial Functions & Operations Performance ANYINTERACT, INSIDE: 20-30x Oracle Database Locator GEOM DISTANCE: 40X WITHIN DISTANCE: 10X VALIDATE GEOMETRY: 4X 22

23 Oracle Locator/Spatial: OGC Simple Features Geometrische Elemente Punkt Linenzug Kreisbogen Zus.ges. Linienzug Parametrisierte Kurve Polygon Polygon "mit Loch" Zus.ges. Polygon Optimiertes Polygon 23

24 Tabelle mit Geometriedaten Syntax SDO_GEOMETRY Datentyp Syntax: create table geom_tab_2d ( id number, feature_name varchar2(100), geometry sdo_geometry ); insert into geom_tab_2d values( 1, 'Punkt in Brandenburg' sdo_geometry( 2001, 4326, sdo_point_type(12.7,52.0,0), null, null)); Datentyp: SDO_GEOMETRY 24

25 Der Datentyp SDO_GEOMETRY OGC Simple Features konform Tabellendefinition ID FEATURE_NAME GEOMETRY... NUMBER VARCHAR2 SDO_GEOMETRY... SDO_GTYPE SDO_SRID SDO_POINT SDO_ELEM_INFO SDO_ORDINATES NUMBER NUMBER SDO_POINT_TYPE SDO_ELEM_INFO_ARRAY SDO_ORDINATE_ARRAY 25

26 Metadaten für Simple Features USER_SDO_GEOM_METADATA Syntax: insert into user_sdo_geom_metadata ( table_name, column_name, diminfo, srid) values ( 'GEOM_TAB_2D', 'geometry', sdo_dim_array( sdo_dim_element('lon',-180,180,0.005), sdo_dim_element('lat',-90,90,0.005)), 4326); 26

27 Räumlicher Index R-Tree Index Approximierung der einzelnen Geometrien über Minimal Bounding Box Aufbau: Syntax: create index geom_tab_2d_six on geom_tab_2d (geometry) indextype is mdsys.spatial_index; 27

28 Koordinatensysteme Über Koordinatensysteme Geodätisch Kartesisch als Projektion Kartesisch ("Non-Earth") Eigene Koordinatensysteme möglich Tabelle MDSYS.CS_SRS EPSG-Unterstützung PL/SQL-Paket SDO_CS Koordinatensystem-Transformationen 28

29 Oracle Spatial: Dreidimensional Geometrische Elemente einfach zusammengesetzt Triangulated Irregular Network (TIN) Oberflächen einfach zusammengesetzt Punktwolke (Point Cloud) Körper 29

30 Topologien, Netzwerke und LRS Topologien Datenmodell zur Speicherung von Topologien (TDM) Unterstützung für topologische Beziehungen, Basis für Konsistenzprüfung topol. Daten Netzwerke Datenmodell zur Speicherung von Netzwerken (NDM) Explizite Speicherung von Knoten und Kanten Zusätzliche Attributierung der Kanten und Knoten Network Data Model Editor Lineare Bezugssysteme 30

31 Linear Referencing Beispiel: Dynamische Berechnung von Streckenabschnitten 31

32 Rasterdaten 32

33 Der Datentyp SDO_GEORASTER 33

34 Rasterdaten Beispiel: DEM aus TIN berechnen create table raster_table (id number, raster_image sdo_georaster); create table raster_data_table of sdo_raster (primary key (rasterid, pyramidlevel, bandblocknumber, rowblocknumber, columnblocknumber)) lob(rasterblock) store as securefiles (nocache nologging); DECLARE inp sdo_tin; geor sdo_georaster; BEGIN select tin INTO inp from tins_hawaii_4326 where rownum=1; insert into raster_table values (1, sdo_geor.init('raster_data_table')) returning raster_image into geor; sdo_tin_pkg.to_dem( tin => inp, dem => geor, blocksize => 128, crs_units_per_pixel => 0.01); update raster_table set raster_image = geor where id = 1; END; 34

35 Georeferenzierung von Rasterdaten 35

36 Local Raster Algebra Local raster algebra wendet die gleiche Operation Punkt für Punkt für jedes Pixel der Rasterkachel an Z =(X+500)/(Y+100) X, Y: Input Raster Z: Output Raster 36

37 Rasterdaten Beispiel: Durchschnittstemperatur für Juli berechnen 37

38 Geokodierung in der Datenbank Umwandlung von Adressen (oder Points of Interest) in Koordinaten und umgekehrt (REVERSE GEOCODING) select sdo_gcdr.geocode( 'ODF_EU_Q312', sdo_keywordarray('riesstr. 25','München'), 'DE', 'DEFAULT') as geocode from dual / 38

39 Routing in der Datenbank Zeitbasierte Netzwerkanalyse Dynamische Link-Kosten Kosten eines Links nun abhängig vom Zeitpunkt des Erreichens Entsprechende Daten im Netzwerk Out-of-the-Box Unterstützung: Nokia Traffic Patterns (ODF) 39

40 Routing in der Datenbank Beispiel: Schnellste mögliche Route 40

41 Oracle Spatial Analysen Räumliche Abfragen und Analysen 41

42 Räumliche Abfragen und Analysen Standard-Abfragesprache SQL Geobasis-, Geofach- und Sachdaten gemeinsam anfragen Über 400 räumliche Operatoren und Funktionen u.a. für Räumliche Analyse Von der Adresse zur Koordinate und umgekehrt (Geocoding, Reverse Geocoding) Spatial Mining Über 4000 räumliche Bezugssysteme Automatische Koordinatentransformation EPSG-Unterstützung Eigene Bezugssysteme können definiert werden Weitere Zugriffe über PL/SQL, Java API Vollständig dokumentiert 42

43 Räumliche Funktionen In SQL Topologische Operatoren Inside Contains Touch Disjoin Covers Covered By Equal Overlap Boundary Inside Distanz-Operatoren Within Distance Nearest Neighbor Within Distance 43

44 Räumliche Funktionen Verschneidungen (Auswahl) Union Difference Intersect XOR Buffer Centroid ConvexHull / ConcaveHull Berechnungen (Auswahl) Length Area Distance Volume Original Difference XOR Union Intersect 44

45 Beliebige Abfragen Welche Kunden mit welchem Umsatz befinden sich in Brandenburg? select name, umsatz from customers c, geo_laender gl where sdo_anyinteract(c.geometry, gl.geometry) = 'TRUE' and gl.feature_name='brandenburg' and umsatz is not null and umsatz > 0; 45

46 Ad-hoc Koordinatentransformation 46

47 Räumliche Berechnungen Wo ist der geometrische Mittelpunkt von Deutschland? Daten bereitgestellt von GfK GeoMarketing 47

48 Räumliche Berechnungen In welchem Bundesland liegt der Mittelpunkt? Daten bereitgestellt von GfK GeoMarketing 48

49 Räumliche Berechnungen Längen- und Breitengrad zum Mittelpunkt anzeigen Daten bereitgestellt von GfK GeoMarketing 49

50 Räumliche Berechnungen Nearest Neighbor Daten bereitgestellt von GfK GeoMarketing 50

51 Geocoding Referenz-Daten bereitgestellt von NAVTEQ 51

52 Reverse Geocoding Referenz-Daten bereitgestellt von NAVTEQ 52

53 Oracle Spatial Visualisierung Vom Datum zum Bild 53

54 Oracle MapViewer / MAPS Architektur Client (Browser) Oracle Application Server / WebLogic Server / Standalone OC4J / Glassfish Map Cache Application JavaScript Map API Map Cache Server FOI Server Map Rendering Engine XML/HTTP Oracle Database Geobasisdaten Geofachdaten Sachdaten Geocoding-Daten Kartendefinitionen: Styles, Themes, Base Maps JDBC MapBuilder 54

55 Oracle MapViewer / MAPS Integration externer Datenquellen Client (Browser) Oracle Application Server / WebLogic Server / Standalone OC4J / Glassfish Map Cache Application JavaScript Map API Map Cache Server FOI Server Map Rendering Engine XML/HTTP Oracle Database Geobasisdaten Geofachdaten Sachdaten Geocoding-Daten Kartendefinitionen: Styles, Themes, Base Maps JDBC MapBuilder 55

56 Oracle MapViewer / MAPS Kartendienste - Provider und Client gleichermassen Beispiel: MapViewer als Client eines Kartendienstes (WMS - DNM ) der Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg 56

57 MapViewer als Service Provider getcapabilities-aufruf Beispiel: WMS (mit Vektordaten aus der Datenbank) 57

58 MapViewer als Service Provider getmap-aufruf Daten bereitgestellt von GfK GeoMarketing 58

59 Oracle MAPS API Reference + Tutorial Online verfügbar in jeder MapViewer Installation 59

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62 Spatial Technologies Integration in das Oracle Portfolio 62

63 MapViewer und BI auf mobilem Endgerät 63

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68 Zusammenfassung 68

69 Fachliche Anforderungen effizient umsetzen Verbesserte Zugriffs- und Nutzungsmöglichkeiten auf/von Geodaten auch behördenübergreifend. Enge Integration zwischen Sach- und Geodaten Standardkonforme, integrierte Datenhaltung (OGC, ISO, SQL) Die Möglichkeit, alle Anforderungen umzusetzen, ohne eingesetzte Technologien zu wechseln / zu ersetzen Zeitgemäße, wenig komplexe, skalierbare und standardisierte IT-Infrastrukturen Offen für neue Technologien ohne Risiko einer Gesamtmigration Entkopplung von Produktion und Nutzung...Integrierte Systeme GIS-Daten vielfältig einsetzen..... Standardisierte Datenhaltung und Zugriffe... 69

70 Nutzen Zukunftssicherheit Vereinfachung der Organisation Komplexität reduzieren Skalierbar sein Sehr große Datenmengen managen Betriebskosten überschaubar halten, senken / begrenzen Schneller Nutzen Sichere Datenhaltung 70

71 Weiterführende Informationen Oracle Locator und Spatial OTN Blogs Forum Oracle Fusion Middleware MapViewer OTN Blog Forum 71

72 Safe Harbor Statement The preceding is intended to outline our general product direction. It is intended for information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon in making purchasing decisions. The development, release, and timing of any features or functionality described for Oracle s products remains at the sole discretion of Oracle. 72

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