Microsoft PowerPoint - ogc_spec.ppt[fiLJݔæ‡è’êŠp]

Transcription

1 Oracle Spatial における OGC 仕様の実装と機能概要 日本オラクル株式会社 この資料は 2000 年 5 月 25 日に東京ビッグサイトで行われた空間データセミナーにて用いたものです 資料中の Oracle Spatial の関数や機能については Oracle8i R8.1.6 Spatial の機能を記載しています

2 Agenda Spatial 概要 Spatial で何ができるか? Spatial データモデル 主要関数 Oracle Corp. の取り組み

3 #1 in e-business

4 80 年代前半年代前半年代前半年代前半 80 年代後半年代後半年代後半年代後半 90 年代前半年代前半年代前半年代前半 90 年代後半年代後半年代後半年代後半シンフ ルなシンフ ルなシンフ ルなシンフ ルな OLTP Active Database テ ータウェアハウステ ータウェアハウステ ータウェアハウステ ータウェアハウスハイ エンドハイ エンドハイ エンドハイ エンド OLTP OLTP OLTP OLTP Web 対応対応対応対応データベースデータベースデータベースデータベースデータ中心型データ中心型データ中心型データ中心型アフ リケーションアフ リケーションアフ リケーションアフ リケーションフ ラットフォームフ ラットフォームフ ラットフォームフ ラットフォームとしてのとしてのとしてのとしての DB DB DB DB リレーショナルリレーショナルリレーショナルリレーショナル DB DB DB DB 初期初期初期初期クライアント サーハ ークライアント サーハ ークライアント サーハ ークライアント サーハ ーリレーショナルリレーショナルリレーショナルリレーショナル DB DB DB DB エンターフ ライス エンターフ ライス エンターフ ライス エンターフ ライス リレーショナルリレーショナルリレーショナルリレーショナル DB DB DB DB インターネットインターネットインターネットインターネットコンピューティングコンピューティングコンピューティングコンピューティングデータベース テクノロジーの変遷データベース テクノロジーの変遷データベース テクノロジーの変遷データベース テクノロジーの変遷

5 Oracle8i Spatial の変遷 Oracle7.2 Oracle7.3.3 Oracle8 Oracle8i Image Cartridge intermedia Image Context Option Context Cartridge Audio Video Text Services Plug - Ins Locator Muti- Dimensional Spatial Data Option Spatial Cartridge Spatial 国内では認定アプリケーション限定で R8.0.5 より出荷 AVS/Express / Advanced Visual Systems Formida Fire / Formida Software GeoMedia / Intergraph GeoMedia Pro / Intergraph ModelServer Continuum / Bentley Systems Time Series Cartridge Visual Image Retrieval Cartridge 国内では認定アプリ Time Series ケーション限定で R8.1.6 より出荷開始予定 Visual Image (2000 年 7 月 ~8 ~ 月 ) Retrieval

6 従来の GIS システムの問題点 (1) 異なるアプリ間でデータの連携を行なうには データの変換が必須 GIS アプリ A GIS データが統一されていない GIS データはアプリによってデータフォーマットが異なる 同じ情報でもアプリが異なるとデータは別々に用意 GIS アプリ B GIS アプリ C 一般にGISアプリケーションが異なると GISデータのフォーマットも異なります GISアプリケーションA 用のGISデータを GISアプリケーションBで使用することは基本的にはできません GISデータをGISアプリケーションB 用にコンバートすることで 使用可能となる場合もありますが 時間 コストがかかってしまいます

7 GIS データの標準化 GIS アプリ A Oracle Spatial GIS アプリ B GIS アプリ C Oracle Spatial は OGC に準拠した標準化された形で GIS データを格納します したがって 異なるアプリケーションでも GIS データを共用することが可能です いちいちデータをコンバートする必要はありません また データが標準化されることで 必要に応じて必要なデータだけを差し替えて使用することが可能になります

8 従来の GIS システムの問題点 (2) 空間データ 属性データ GIS アプリケーション MIS アプリケーション データの二重管理 GIS データを使用する場合 その GIS データは関連した属性データを有しています 例えば 山手通りから 500m 以内のコンビニの売上高を計算する場合 GIS データとして 山手通りの形状と 各コンビニ店舗の位置情報を管理しておく必要があります また 各コンビニ店舗は 住所 電話番号 売上高などの属性情報を保持しています ビジネスで GIS データを用いる場合 GIS 情報と属性情報を絡めて使用する場合がほとんどです しかし 従来 GIS データは GIS 専用サーバーで管理され 属性情報は RDBMS サーバーで管理されるといった二重管理が行なわれてきました マシン管理者の負荷は高くなり コストも増大します また GIS データと属性データの整合性を保つための仕組を組み込む必要があります 105

9 空間データと属性データの融合 Proprietary System Web Browser Records Spatial Desktop GIS Client Spatial MIS 空間データと属性データを一元管理 Oracle SpatialではGISデータも属性データもOracle DBで一元管理します 複数のサーバを管理する必要はありません また 空間データもトランザクションの対象となります 両者の整合性は Oracleによって保証されます

10 Oracle Spatial とは OracleDB で空間データを扱うための関数 プロシージャ 演算子を提供するオプション Oracle データベースでの空間データの格納 アクセス 分析を効率的に処理することを目的とする Oracle Spatial は - 多次元データを格納することが可能 - 空間データの演算は 2 次元データに対してのみ有効 Oracle Spatialは 多次元の空間データの格納 空間データの演算( 位相関係 ) を行なうことができます ただし 次の点に注意してください Oracle Spatialでは 格納できる空間データは4 次元までです また Oracle Spatialが提供する関数を用いて演算を行なう場合 その対象とできるのは2 次元のデータです もし DB 中に格納された3 次元データを演算にかけた場合 Spatialはそれのz 値を無視して x,yからなる2 次元データと見なして計算を行ないます

11 Spatial でできること 東京駅から半径 500m 以内の ATM を検索する 国道 1 号線が渡る一級河川を検索する 台風が通過したエリアに住む保険加入者のリストを求める 地図情報をグラフィカルに表示するといった 視覚的に訴える機能は備えていません Oracle Spatial は クライアントマシンに画像を表示する機能は備えていません Spatial が担当するのは サーバー側での GIS データの格納 管理 演算です

12 ORDB Oracle8 R8.0 より Oracle データベースは オブジェクト リレーショナル データベース となりました Oracle RDBMSはOracle8 R8.0より オブジェクト リレーショナル データベースとなりました Oracle Spatialはこのオブジェクト機能を利用しています

13 ORDB による空間データの格納 山手線 (10,9) 中央線 1 つのセルに複数のデータが格納されている (0,0) 番号 名称山手中央... 営業キロ xxx xxx... 地図情報 (5,1), (7,2), (7,6),..., (5,1) (7,2), (5,4), (0,4)...

14 Spatial データのデータ型 Spatial データは オブジェクト型である mdsys.sdo_geometry 型として格納します mdsys.sdo_geometry ( GTYPE, SRID, SDOPOINT, mdsys.sdo_elem_info_array ( a1, a2, a3,... ), mdsys.sdo_ordinate_array (x1, y1, x2, y2, x3, y3,..., xn, yn) ); GTYPE... ジオメトリのタイプを指定 point/linestring/polygon/collection/multipoint/... etc SRID... Spatial Reference System ID SDOPOINT... ジオメトリが 1 つの点で構成される場合 座標を指定する mdsys.sdo_elem_info_array... ジオメトリを構成する座標の解釈を指定する mdsys.sdo_ordinate_array... ジオメトリを構成する座標を指定する Oracle Spatial では オブジェクト型を用いた列に空間データを格納します

15 insert 文による新規ジオメトリの追加 1(5,10) 3(15,10) 5(25,10) 2(10,5) 4(20,5) CREATE TABLE star ( name VARCHAR2(30), stargeo mdsys.sdo_geometry); insert into star values ( カシオペア, mdsys.sdo_geometry (2,null,null, mdsys.sdo_elem_info_array(1,2,1), mdsys.sdo_ordinate_array (5,10,10,5,15,10,20,5,25,10) ) );

16 Spatial が扱うことができる基本図形 Spatial では 演算の対象となる図形を これら基本図形の集合として定義します 点 ( ポイント ) 線 ( ライン ) ポリゴン ( 多角形 ) 穴空きポリゴン 自己交差するライン 自己交差するポリゴン 可能 可能 不可能 Spatialが扱える基本的な図形は 点 線 多角形の3つです ちなみに Oracle8iのオブジェクト リレーショナル型では上記に加えて 円 弧を扱うことが可能です ( 注意 )Oracle8i のリレーショナル型では点 線 多角形のみ扱える

17 Spatial が扱うことができる基本図形 円弧線ストリング 円弧ポリゴン 複合ポリゴン 四角形 (2 点指定 ) 複合線ストリング円四角形

18 Geometry Class Hierarchy OpenGIS Simple Features Specification For SQL Revision 1.1 Figure2.1 より抜粋 Geometry Point Curve Surface GeometryCollection LineString Polygon Multi- Surface Multi- Curve Multi- Point Line LinerRing Multi- Polygon Multi- LineString

19 Agenda Spatial 概要 Spatial で何ができるか? Spatial データモデル 主要関数 Oracle Corp. の取り組み

20 データモデル ( レイヤ ) 東京 23 区と JR 路線の空間問合せを行なうに 簡略化のため 東京 23 区は新宿区と豊島区 JRは山手線と中央線のみ考慮は.. 豊島区新宿区中央線山手線 JRと区は性質が異なるため 2 つのグループ (23 ( 区グループと JR グループ ) を定義する このグループのことをレイヤレイヤと呼ぶ 23 区レイヤには 新宿区と豊島区を定義する JR レイヤには 山手線と中央線を定義する 演算の対象となる最小単位 新宿区 豊島区 山手線 中央線 をジオメトリ ( または形状 ) と呼ぶ ジオメトリには それを一意に識別する番号 (GID) を振る 23 区レイヤ 101 新宿区 102 豊島区 JRレイヤ 201 山手線 202 中央線 ここでは 東京 23 区とJR 路線の空間問合せ を例にあげ それを行なうまでの手順を簡単に説明します どのようにして空間問合せを行なうか その流れを掴んでください 細かな説明は後に行ないますので ここでは雰囲気を掴んでいただければ結構です

21 データモデル ( 座標 ) 23 区レイヤ 101 新宿区 102 豊島区 JRレイヤ 201 山手線 202 中央線 (0,0) (100,100) ジオメトリは座標を用いてデータベース内で定義される ジオメトリの座標の基準とするため 座標軸を定義する必要がある 今回は (0,0)~(100,100) の座標系の中で各ジオメトリを定義する 座標軸は (x,y) でも ( 緯度 経度 ) でも良い その格納データにあった定義を行なう

22 データモデル ( エレメント ) (100,100) 中央線ジオメトリは次のような線から構成される (0,0)! このようなジオメトリを構成する要素をエレメントエレメントと呼ぶ! エレメントは点 線 円弧 円 ポリゴンとして構成される

23 データモデル ( エレメント ) ハワイジオメトリ エレメント7 エレメント6 エレメント4 エレメント2 エレメント1 エレメント5 エレメント3 複数のエレメントが 1 つのジオメトリを構成する例として ハワイジオメトリ が考えられる ハワイジオメトリは 7 つのエレメントから構成される 各エレメント ( 島 ) はポリゴンとして定義される

24 データモデル (DB 投影 ) 1 つのレイヤは 1つの表によって定義される 今回は JR レイヤと 23 区レイヤがあるので 2つの表によって定義される 他に ジオメトリのメタ情報を管理するための表を定義する必要がある 23 区レイヤ 101 新宿区 102 豊島区 (100,100) JRレイヤ 201 山手線 202 中央線 (100,100) (0,0) (0,0) メタ情報管理表

25 表に格納されたデータ 23 区表 区番号区名面積人口 新宿区豊島区 xxx xxx xxx xxx 区形状 それぞれの座標データを格納する ( オブジェクト型 ) JR 表 路線番号名称営業キロ始発駅終着駅路線形状 山手線中央線 xxx xxx 東京東京 東京高尾 メタ情報管理表 TABLE_NAME 23 区表 JR 表 COLUMN_NAME 区形状路線形状 DIMINFO 座標データが格納されたカラムを指定 DIMINFO 列はオブジェクト型であり 座標系の最小値 最大値 誤差範囲を指定する

26 索引付け 空間問合せのパフォーマンスを向上させるため 予め空間索引空間索引を作成しておく CREATE INDEX JR_GEO_IDX on 表名 ( 列名 ) INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX; 空間索引定義域を細かい四角形に分割し 各ジオメトリとそれを覆う四角形の対応情報

27 固定サイズと可変サイズ sdo_level = 2 sdo_numtiles = 8

28 データモデル ( 演算 ) (100,100) メタ情報管理表 (100,100) (0,0) 23 区表 JR 表 (0,0) これら表を用いて様々な演算を行なう 幾何演算用関数を用いることで ジオメトリ間の空間的関係を判断できる 新宿区を通るJR 路線は? 豊島区を通るJR 路線は?

29 新宿区を通る路線を求める SELECT jrname,wardname FROM jr,ward WHERE wardname=' 新宿区 ' AND mdsys.sdo_relate ( ward.geometry,jr.geometry, 'mask=anyinteract querytype=window ) = 'TRUE'; JRNAME WARDNAME 山手線 新宿区 中央線 新宿区

30 豊島区を通る路線を求める SELECT jrname, wardname FROM jr, ward WHERE wardname=' 豊島区 ' AND mdsys.sdo_relate ( ward.geometry,jr.geometry, 'mask=anyinteract querytype=window' ) = 'TRUE'; JRNAME WARDNAME 山手線豊島区

31 Agenda Spatial 概要 Spatial で何ができるか? Spatial データモデル 主要関数 Oracle Corp. の取り組み

32 主な関数 (1) ポリゴンの面積を計算する ジオメトリ オブジェクトデータ型 : mdsys.sdo_geometry 面積 := sdo_geom.sdo_area(geometry,dim_array) ジオメトリの周囲の長さを計算する SDO_GEOM_METADATA 表のディメンション情報配列データ型 : mdsys.sdo_dim_array 長さ := sdo_geom.sdo_length(geometry,dim_array) ジオメトリにバッファ ポリゴンを作成するジオメトリ := sdo_geom.sdo_buffer(geometry,dim_array,distance) ジオメトリ オブジェクトが戻されるデータ型 : mdsys.sdo_geometry 距離データ型 : number

33 主な関数 (2) 2 つのポリゴンの論理演算を行なう Original sdo_geom.sdo_difference sdo_geom.sdo_union sdo_geom.sdo_intersection sdo_geom.sdo_xor 引数はどれも同じで (geometry1, geometry2, tolerance ) 戻り値はジオメトリ オブジェクトで データ型は mdsys.sdo_geometry Difference Intersection Xor Union

34 こんなこともできます... C1 C2 半径 1 の 2 つの円 C1,C2 の交差部分の面積を求める (11,11) (12,11) intersect := sdo_geom.sdo_intersection (c1,c2,0); (10,10) (11,10) (12,10) (13,10) area := sdo_geom.sdo_area(intersect, dim_array); area :=

35 主な関数 (3) ポリゴンの重心を求める重心 := sdo_geom.sdo_centroid(geometry,dim_array) 重心 ジオメトリを覆うおおよそのポリゴン求めるポリゴン := sdo_geom.sdo_convexhull(geometry,dim_array) ジオメトリ間の距離を求める距離 := sdo_geom.sdo_distance(geometry,dim_array) 距離

36 主な関数 (4) 2 つのオブジェクトが指定された距離内にあるか判定する sdo_geom.within_distance (geometry1,distance,geometry2,tolerance) 2 つのオブジェクトが指定距離内にある場合 TRUE を返し そうでない場合は FALSE を返す 区と JR 路線の組み合わせのうち 距離 34 以内のもの select jrname,wardname from jr,ward where sdo_geom.within_distance (jr.geometry,34,ward.geometry,0) = 'TRUE' JRNAME WARDNAME 山手線 新宿区 山手線 豊島区 中央線 新宿区 区と JR 路線の組み合わせのうち 距離 35 以内のもの select jrname,wardname from jr,ward where sdo_geom.within_distance (jr.geometry,35,ward.geometry,0) = 'TRUE' JRNAME WARDNAME 山手線 新宿区 山手線 豊島区 中央線 新宿区 中央線 豊島区 今回のジオメトリ定義では 中央線と豊島区の距離が 34 以上 35 以内であったためヒットした

37 主な関数 (5) 文法 2 つのオブジェクトの空間的関係を判定する SDO_GEOM.RELATE (geometry1,dim_array1,mask,geometry2,dim_array2) パラメータ geometry1, geometry2 dim_array1, dim_array2 比較するジオメトリ オブジェクトを指定データ型は mdsys.sdo_geometry SDO_GEOM_METADATA 表から選択されるディメンション情報配列を指定データ型は mdsys.sdo_dim_array 戻り値 (varchar2) - マスクに指定した関係を満たす場合戻り値にその関係が返される - ANYINTERACT を含むマスクを指定した場合 2 つのジオメトリが非接続でなければ TRUE を返す mask チェックする関係を指定する

38 SDO_GEOM.RELATE が判断できる関係 Inside contains Covers covered by Touch Overlap boundaries intersect Overlap boundaries disjoint Equal Disjoint これら ジオメトリ間の関係は Open GIS Simple Features Specification For SQL Revision1.1 で規定されているものと同じです 関係の呼び名は異なりますが 関係は OGC Spec に準拠しています

39 SDO_GEOM.RELATE の MASK MASK には次の値を指定可能 ANYINTERACT 2 つのオブジェクトが何らかの空間的関係を持つ DISJOINT 2 つのオブジェクトに共通の境界または内点がない CONTAINS 第 2 のオブジェクトが完全に第 1 のオブジェクトの内部にあり かつオブジェクトの境界が接していない INSIDE 第 1のオブジェクトが完全に第 2 のオブジェクトの内部にあり かつオブジェクトの境界が接していない EQUAL オブジェクトの境界と内部 ( オブジェクト内のすべての穴を含む ) のすべての点を 2つのオブジェクトが共有している

40 SDO_GEOM.RELATE の MASK COVERS 第 2のオブジェクトが完全に第 1 のオブジェクトの内部にあり かつ境界が 1 つ以上の位置で接する COVEREDBY 第 1 のオブジェクトが完全に第 2 のオブジェクトの内部にあり かつオブジェクトの境界が 1 つ以上の点で接している OVERLAPBDYDISJOINT 2 つのオブジェクトが重なるがその境界が相互干渉しない OVERLAPBDYINTERSECT 2つのオブジェクトが部分的に重なり かつその境界が 1つ以上の位置で交差する TOUCH 2 つのオブジェクトが 1 つの共通境界点を共有するが 共通の内点がない

41 Agenda Spatial 概要 Spatial で何ができるか? Spatial データモデル 主要関数 Oracle Corp. の取り組み

42 Spatial Standards OpenGIS Standards への対応 - Consortium RFP1 - Simple Features 年 3 月 12 日 Oracle8 Spatial Cartridgeにより RFP1 conformance testに合格 年 4 月 8 日, Oracle8i SpatialによりRFP1 conformance testに合格 SQLMM 及び ISO211 の spatial standards initiatives にも参加

43 Oracle s Contribution OpenGIS Board of Directors Management Committee Technical Committee ISO TC211 HOD (Head of US Delegation) Project Leader Spatial Operators Liaison to SQL3MM American National Standards Institute Chair National GIS Committee

44 Oracle Spatial Development Partners Partners complete the solution and bring domain expertise

45 #1 in e-business