Bases de datos NoSQL para la gestión de datos geoespaciales. MSc. Javier Guillot Jiménez Dra. C. Lucina García Hernández

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1 Bases de datos NoSQL para la gestión de datos geoespaciales MSc. Javier Guillot Jiménez Dra. C. Lucina García Hernández

2 Objetivos Ofrecer una breve panorámica de los sistemas de gestión de bases de datos NoSQL, así como sus ventajas y desventajas para la manipulación de datos geoespaciales Presentar algunos ejemplos de aplicaciones que trabajan con datos geoespaciales haciendo uso de tecnologías NoSQL

3 Qué caracteriza a los sistemas NoSQL? No requieren la definición de un esquema de la BD Almacenan los datos de forma no relacional Están diseñados para arquitecturas distribuidas Pueden instalarse en servidores de bajo costo

4 Qué caracteriza a los sistemas NoSQL? No requieren la definición de un esquema de la BD Almacenan los datos de forma no relacional Están diseñados para arquitecturas distribuidas Pueden instalarse en servidores de bajo costo

5 Diversidad de modelos de datos NoSQL Llave/valor Orientado a columnas key key key value value value Orientado a documentos Orientado a grafos

6 Principales exponentes NoSQL

7 Principales exponentes NoSQL en el Cuadrante Mágico de Gartner ( )

8 Principales exponentes NoSQL en el Cuadrante Mágico de Gartner ( )

9 Sistemas NoSQL para la gestión de datos geoespaciales

10 llave/valor Pueden almacenar cualquier tipo de datos, incluidos los geoespaciales, pero se dificulta realizar consultas espaciales Es necesario indexar los datos espacialmente, generalmente el rendimiento es inferior al que puede lograrse con un sistema tradicional (PostgreSQL + PostGIS)

11 orientadas a columnas Resultan efectivos para SIGs que requieren de la inserción intensiva de datos y una rápida recuperación a partir de consultas sencillas (ej: Automatic Vehicle Location)

12 orientadas a columnas Bigtable es empleado por Google en sus sistemas de información geográfica Google Earth y Google Maps

13 orientadas a columnas GeoMesa es una solución de código abierto que usa Google Cloud Bigtable para el almacenamiento, recuperación y transformación de datos espacio-temporales a gran escala

14 orientadas a columnas GeoMesa ofrece otra variante soportada por Accumulo

15 orientadas a columnas SimpleGeo usa Cassandra para manejar datos geoespaciales

16 orientadas a documentos Sus mecanismos de representación y consulta de datos son muchos más flexibles que los anteriores Varios ofrecen soporte para la manipulación de datos geoespaciales haciendo uso del formato GeoJSON

17 orientadas a documentos Aunque las consultas espaciales tienen un rendimiento inferior al ofrecido por PostGIS, Miler et al. (2011) utilizan CouchDB en un prototipo de aplicación que puede ejecutarse en dispositivos móviles en ausencia de conectividad

18 orientadas a documentos MongoDB no ofrece todas las posibilidades de PostGIS, pero aplicaciones muy populares como Foursquare lo utilizan La combinación de los índices espaciales con otros campos ha permitido enriquecer las consultas espaciales Cuáles son los restaurantes mejor evaluados cercanos al Parque Central en los que se ofrecen platos que incluyen pescado?

19 orientadas a documentos Amat et al. (2014) implementaron un sistema para el trazado de mapas de interiores de una ciudad inteligente

20 orientadas a documentos Geography Markup Language (GML): formato estándar para el modelado, almacenamiento e intercambio de datos geoespaciales Amirian et al. (2013) utilizan MarkLogic Server en la capa de datos de su propuesta de arquitectura de servicios web geoespaciales

21 orientadas a grafos Pueden representar adecuadamente las relaciones topológicas existentes en los datos geoespaciales Ofrecen soluciones eficientes a múltiples problemas: Determinar el costo de las rutas entre distintas ubicaciones Localizar todos los puntos de interés en un área delimitada Calcular la intersección entre dos o más regiones Ubicar el centro de una región

22 orientadas a grafos El plugin Neo4j-Spatial permite representar puntos, líneas, polígonos, multipuntos, multi-líneas y multipolígonos Las consultas espaciales se realizan con eficiencia gracias al uso de índices espaciales (R-trees) ebay y Global Post usan Neo4j para análisis de costos de rutas Volker Pacher, ebay: Our Neo4j solution is literally thousands of times faster than the prior MySQL solution, with queries that require times less code. At the same time, Neo4j allowed us to add functionality that was previously not possible.

23 orientadas a grafos AllegroGraph provee un interesante mecanismo para almacenar y recuperar datos multidimensionales y espaciales Mediante SPARQL es posible realizar análisis de los datos espaciales de manera eficiente y obtener nuevo conocimiento

24 Conclusiones Los sistemas NoSQL son una variante válida para el desarrollo de aplicaciones altamente disponibles que trabajen con datos semi-estructurados y no estructurados Existen múltiples opciones entre las tecnologías NoSQL y resulta una tarea difícil elegir la más indicada según el caso Deben valorarse los requerimientos del contexto de aplicación antes de elegir una u otra alternativa Para el manejo de datos geoespaciales destacan los sistemas NoSQL orientados a documentos y los orientados a grafos Sin embargo, en esta área siguen dominando los sistemas relacionales

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