Przegląd możliwości zastosowania wybranych baz danych NoSQL do zarządzania danymi przestrzennymi

• Autorzy: Wyszomirski M.

Warianty tytułu

EN

An overview of possibilities of using selected NoSQL databases to manage spatial data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Relacyjne bazy danych mają ugruntowaną podstawę koncepcyjną i nadal silną pozycję na rynku. Warto jednak zauważyć, że leżąca u ich podstaw koncepcja powstała na początku lat 70. z uwzględnieniem możliwości dostępnych wtedy komputerów. Dzisiejsze komputery osobiste mają parametry techniczne pozwalające przechowywać znacznie większe ilości danych i przetwarzać je w nieporównywalnie szybszy sposób. Mimo ewolucji systemów zarządzania relacyjnymi bazami danych i dostosowywania ich do coraz to nowych potrzeb, pojawiają się alternatywne rozwiązania o innych cechach i możliwościach, pozwalające miedzy innymi na przechowywanie i przetwarzanie jeszcze większej ilości danych. Ich rozwój wynika częściowo z potrzeby eliminacji ograniczeń baz relacyjnych, a częściowo z coraz większych możliwości dostępnego sprzętu komputerowego. Tego typu rozwiązaniem są bazy określane jako bazy NoSQL. Są to rozwiązania klasy open source, oparte na nierelacyjnym modelu danych i dostosowane do działania w środowisku rozproszonym. Ich popularność rośnie na tyle szybko, że trzeba zwrócić uwagę na możliwość ich zastosowania do zarządzania i analizowania danych przestrzennych. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie podstawowych zalet i wad baz NoSQL w kontekście możliwości operowania na danych przestrzennych. Dla projektantów i użytkowników systemów GIS bazujących na popularnych obecnie platformach takich jak: „Oracle Spatial and Graph” bądź „PostGIS” podstawowymi pojęciami związanymi z zarządzaniem bazami danych są: typy geometryczne danych, indeksowanie przestrzenne, operatory przestrzenne, funkcje i procedury realizujące analizy przestrzenne, modele topologiczne i sieciowe. Podstawowe pojęcia stosowane w NoSQL są znacząco inne. Artykuł ma charakter przeglądu literaturowego z minimalną liczbą przykładów mających na celu jedynie zasygnalizowanie sposobu pracy baz typu NoSQL.

EN

Relational databases have a well-established conceptual foundation and are still holding a strong market position. It is worth noting, however, that the underlying concept was created in the early 1970s, taking into account parameters of then-available computers. Today’s personal computers have technical features that allow to store much larger amounts of data and process them in an incomparably faster way. Despite the evolution of relational database management systems, and adaptation them to ever-changing needs, alternative solutions have emerged that offer different features and capabilities for storing and processing even more data. Their development is due in part to the need to eliminate relational database constraints, and in part to the increasing availability of computer hardware. This type of solution is called the NoSQL database. They are open source solutions based on a non-relational data model and adaptation to a distributed environment. Their popularity grows fast enough so that attention should be paid to their usefulness for management and analysis of spatial data. The objective of this paper is to present the main advantages and disadvantages of NoSQL databases in the context of ability to manipulate spatial data. For designers and users of GIS systems based on popular platforms such as „Oracle Spatial and Graph” and „PostGIS”, basic concepts related to database management are: geometric types of data, spatial indexes, spatial operators, spatial functions and procedures, topological and network models. The basic concepts used in NoSQL are significantly different. The paper presents the literature review with a minimal number of examples aiming only at signalling the NoSQL database operations.

Słowa kluczowe

PL

bazy danych; dane przestrzenne; NoSQL

EN

databases; spatial data; NoSQL

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 16, z. 1(80)
• Strony: 55--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 60 poz., tab.

Twórcy

autor

Wyszomirski M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Geodezji i Kartografii, Zakład Kartografii

Bibliografia

• Amirian Pouria, Winstanley Adam C., Basiri Anahid, 2013: NoSQL storage and management of geospatial data with emphasis on serving geospatial data using standard geospatial web services. [In:] GIS Research UK (GISRUK), University of Liverpool.
• Baton Jerome, Van Bruggen Rik, 2017: Learning Neo4j 3.x. Second Edition. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Bradberry Russell, Lubow Eric, 2014: Practical Cassandra. Boston, MA, Addison-Wesley.
• Brahim Mohamed Ben, Drira, Wassim, Filali, Fethi, Hamdi Noureddine, 2016: Spatial data extension for Cassandra NoSQL database. Journal of Big Data.
• Carlson J.L., 2013: Redis in Action. Greenwich, Connecticut, United States, Manning Publications Co.
• Carpenter Jeff, Hewitt Eben, 2016: Cassandra: The Definitive Guide. Sebastopol, CA, O’Reilly Media, Inc.
• Celko Joe, 2014: Joe Celko’s Complete Guide to NoSQL. Waltham, MA: Elsevier Inc.
• Chinnachamy Arun, 2013: Instant Redis Optimization How-to. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Chinnachamy Arun, 2014: Redis Applied Design Patterns. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Chodorow Kristina, 2013: MongoDB: The Definitive Guide. Sebastopol, USA, O’Reilly Media, Inc.
• Da Silva Maxwell, Tavares Hugo L., 2015: Redis Essentials. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Das Vinoo, 2015: Learning Redis. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Dasadia Cyrus, Nayak Amol, 2016: MongoDB Cookbook Second Edition. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Davis K.J., n.d.: Redis HyperLogLog: Visualization and practical use with Node.js, Redis and Angular. Mountain View: RedisLabs.
• Dzinko Rostyslav, 2015: Building Databases with Redis [Video]. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Edlich P.D., 2016: NoSQL. Retrieved from NoSQL Your Ultimate Guide to the Non-Relational Universe! 2016, 09 08. http://nosql-database.org/
• Edward Shakuntala G., Sabharwal Navin, 2015: Practical MongoDB. New York, NY, Apress Media LLC.
• Fauerbach Chris, 2017: Learning Neo4j Graphs and Cypher [Video]. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Flajolet Philippe, Fusy Éric, Gandouet Olivier, Meunier Frédéric, 2007: HyperLogLog: the analysis of a nearoptimal cardinality estimation algorithm. 2007 Conference on Analysis of Algorithms, AofA 07, Nancy, France, Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science (DMTCS): 127-146.
• Fox A., Eichelberger C., Hughes J., Lyon, S., 2013: Spatio-temporal Indexing in Non-relational Distributed Databases. Proceedings of the IEEE International Conference on Big Data.
• França Wilson Docha, 2015: MongoDB Data Modeling. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Ganyo Scott, 2014: Rapid Redis [Video]. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Ganyo Scott, 2015: Learning Redis [Video]. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Goel Ankur, 2015: Neo4j Cookbook. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Gupta Sumit, 2015: Building Web Applications with Python and Neo4j. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Gupta Sumit, 2015: Neo4j Essentials. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Haber Itamar, 2017: Redis for Geospatial Data. Mountain View, RedisLabs.
• Hills Ted, 2016: NoSQL and SQL Data Modelling. Basking Ridge, NJ, Technics Publications.
• Hows David, Membrey Peter, Plugge Eelco, 2014: MongoDB Basics. New York, NY, Apress Media LLC.
• Hows David, Membrey Peter, Plugge Eelco, Hawkins Tim, 2015: The Definitive Guide to MongoDB Third Edition. New York, NY, Apress Media LLC.
• Jordan Gregory, 2014: Practical Neo4j. New York, NY, Apress Media LLC.
• Kan C.Y., 2014: Cassandra Data Modeling and Analysis. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Kemper Chris, 2015: Beginning Neo4j. New York, NY, Apress Media LLC .
• Lal Mahesh, 2015: Neo4j Graph Data Modeling. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Macedo Tiago, Oliveira Fred, 2011: Redis Cookbook. Sebastopol, O’Reilly Media, Inc.
• McCreary Daniel G., Kelly Ann M., 2014: Making Sense of NoSQL. Shelter Island, New York, Manning Publications Co.
• Nayak Amol, 2013: Instant MongoDB. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Neeraj Nishant, 2015: Mastering Apache Cassandra – Second Edition. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Nelson Jeremy, 2016: Mastering Redis. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Neo Technology, 2017: The Neo4j Developer Manual v3.1. Neo Technology.
• Neo4j Spatial, 2017: Neo4j Spatial. Retrieved from Neo4j Spatial: (2017, 08 31). http://neo4j-contrib.github.io/spatial/
• O’Higgins Niall, 2011: MongoDB and Python. Sebastopol, CA, O’Reilly Media, Inc.
• Padalia Nitin, 2015: Apache Cassandra Essentials. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Palmer Matt, 2013: Instant Redis Persistence. Birmingham, Packt Publishing Ltd.
• Raj Sonal, 2015: Neo4j High Performance. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Redis Labs, 2016: Redis. Retrieved from Redis: (2016.09.08). http://redis.io/
• RedisLabs, 2017: An introduction to Redis data types and abstractions. Retrieved from Redis: (2017, 07 18). https://redis.io/topics/data-types-intro
• Robinson Ian, Webber Jim, Eifrem Emil, 2015: Graph Databases. Sebastopol, CA, O’Reilly Media, Inc.
• Sadalage Pramod J., Fowler Martin, 2012: NoSQL Distilled. Boston, Addison-Wesley Professional.
• Seguin Karl, 2015: The Little Redis Book. Licensed under the Attribution-NonCommercial 3.0 Unported license.
• Sharma Sanjay, 2014: Cassandra Design Patterns. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Singh Amresh, 2013: Instant Cassandra Query Language. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Strauch Christof, n.d.: NoSQL Databases. Stuttgart, Stuttgart Media University.
• Tiwari Shashank 2011: Professional NoSQL. Indianapolis, John Wiley & Sons, Inc.
• Vaish Gaurav, 2013: Getting Started with NoSQL. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Van Bruggen Rik, 2014: Learning Neo4j. Birmingham, Packt Publishing Limited.
• Vohra Deepak, 2015: NoSQL Web Development with Apache Cassandra. Cengage Learning PTR.
• Vohra Deepak, 2015: Pro MongoDB Development. New York, NY, Apress Media LLC.
• Vukotic Aleksa, Watt Nicki, Abedrabbo Tareq, Fox Dominic, Partner Jonas, 2015: Neo4j in Action. Shelter Island, NY, Manning Publications Co.
• Yarabarla Sandeep, 2017: Learning Apache Cassandra (Second Edition). Birmingham, Packt Publishing Limited.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).