Métodos de acceso y procesamiento de consultas espacio-temporales

Abstract

Existe una necesidad creciente por contar con aplicaciones espacio-temporales que necesitan modelar la naturaleza dinámica de los objetos espaciales. Las bases de datos espacio-temporales intentan proporcionar facilidades que permitan apoyar la implementación de este tipo de aplicaciones. Una de estas facilidades corresponde a los métodos de acceso, que tienen por objetivo construir índices para permitir el procesamiento eciente de las consultas espacio-temporales. En esta tesis se describen nuevos métodos de acceso basados en un enfoque que combina dos visiones para modelar información espacio-temporal: snapshots y eventos. Los snapshots se implementan por medio de un índice espacial y los eventos que ocurren entre snapshots consecutivos, se registran en una bitácora. Se estudió el comportamiento de nuestro enfoque considerando diferentes granularidades del espacio. Nuestro primer método de acceso espacio-temporal (SEST-Index) se obtuvo teniendo en cuenta el espacio completo y el segundo (SESTL) considerando las divisiones más finas del espacio producidas por el índice espacial. En esta tesis se realizaron varios estudios comparativos entre nuestros métodos de acceso y otros métodos propuestos en la literatura (HR-tree y MVR-tree) para evaluar las consultas espacio-temporales tradicionales (time-slice y time-interval). Los estudios muestran la superioridad de nuestras estructuras de datos en términos de almacenamiento y eficiencia para procesar tales consultas en un amplio rango de situaciones. Para nuestros dos métodos de acceso se definieron modelos de costos que permiten estimar tanto el almacenamiento como el tiempo de las consultas. Estos modelos se validaron experimentalmente presentando una buena capacidad de estimación. Basándonos en nuestros métodos propusimos algoritmos para procesar otros tipos de consultas espacio-temporales, más allá de time-slice y time-interval. Específicamente diseñamos algoritmos para evaluar la operación de reunión espacio-temporal, consultas sobre eventos y sobre patrones espacio-temporales. Se realizaron varios experimentos con el propósito de comparar el desempeño de nuestros métodos frente a otros propuestos en la literatura (3D R-tree, MVR-tree, HR-tree y CellList) para procesar estos tipos de consultas. Los resultados muestran un rendimiento, en general, favorable a nuestros métodos. En resumen, nuestros métodos son los primeros que resuelven de manera eficiente no sólo las consultas de tipo time-slice y time-interval, sino también varias otras de interés en aplicaciones espacio-temporales.