Geodatenmanagement und -Visualisierung mit Oracle Spatial Technologies

Geodaten-Management in der Oracle DB
Geodaten-Visualierung mit Oracle MapViewer
Karin Patenge | karin.patenge@oracle.com
Oracle Deutschland B.V. & Co. KG

Agenda
• Oracle Spatial Technologies
– Geodatenmanagement in der Oracle Datenbank
– Räumliche Abfragen und Analysen
– Visualisierung von Geodaten mit Hilfe von
Oracle Fusion Middleware MapViewer (inkl. Oracle Maps)
• Weiterführende Informationen

Oracle Spatial Technologies
Überblick

ORACLE Spatial Technologies
Aus Sicht der Datenbank
Vector Performance Accelerator
Vektordaten (2D)
Räumlicher Index (R-Tree)
Koordinatentransformation
Räumliche Abfragen
Routing
Geocoding
Geodienste
Vektordaten (3D, 4D)
Spatial
Locator
Georaster, Rasteralgebra
Punktwolken, TINs
Topologie & Netzwerkmodelle
Räumliche Verschneidungen
Räumliche Analysen und Mining
Details: http://docs.oracle.com/cd/E16655_01/appdev.121/e17896/sdo_locator.htm#SPATL340

Spatial Technologies
Lösungssicht
• 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
Oracle Spatial
Raster Networks 3D
SOA

Oracle Database (Full Use)
Fachliche
Kompo-nenten
Konkrete Lösungsapplikation
Fachliche Lösungen
Geodaten
Räumliche Abfragen
Räumliche Indizes
Verschneidungen
Daten-Manipulationen
Räumliches Mining
J2EE compliant
Application Server
Kartendarstellung
Geodienste
Routenberechnung
Oracle BI / Apps /
mobile Anwendungen ...
Map-
Viewer
Geo-dienste
3rd
Party
Geodaten
Sach-daten
Andere

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

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

Oracle Technology Network
http://docs.oracle.com/cd/E16655_01/nav/portal_7.htm

Was ist Oracle Spatial and Graph (inkl. Locator)
• Spatial
– 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
• Semantische Netze (Graph)

Architektur

Geodaten-Unterstützung in jeder Oracle DB
Geometrische Elemente (OGC Simple Features)
Punkt
Polygon
Linenzug
Polygon
"mit Loch"
Optimiertes
Polygon
Kreisbogen
Zus.ges.
Linienzug
Parametrisierte
Kurve
Zus.ges.
Polygon

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

Tabelle mit Geometriedaten
Punkte (GPS-Koordinaten)
• Syntax:
create table standorte (
id number,
standort_name varchar2(100),
gps_loc sdo_geometry
);
insert into geom_tab_2d values(
1,
‚'Standort Automat'
sdo_geometry(
2001, -- 2-dimensionaler Punkt
4326, -- WGS84 als Koordinatensystem
sdo_point_type(12.7,52.0,0),
null, -- Verwendung für Linien, Polygone
null)); -- dito
• Datentyp: SDO_GEOMETRY

Parametrisierte Kurven
Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS)
• Repräsentation nahezu beliebiger Freiform-Geometrien
– Kontrollpunkte und Knoten "steuern" die Form der Kurve
– Darstellung komplexer Objekte mit wenigen Daten
• Typische Beispiele: Kurven, Autobahnzufahrten
• Unterstützung in der Datenbank
– Abbildung als SDO_GEOMETRY
– WKT/WKB/GML Konvertierungsfunktionen
– Räumliche Indizierung / Spatial Operators
– Validierungen
– Funktionen zur Konvertierung in "klassische" Linienzüge
(Approximation)
– Nicht unterstützt für geodätische Koordinatensysteme

NURBS Beispiel
• Syntax: SDO_GEOMETRY(
2002, -- Zweidimensionaler Linienzug
31468, -- Koordinatensystem
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
1, 2, 3 -- 1,2,3 = NURBS-Kurve
),
SDO_ORDINATE_ARRAY (
3, -- Grad der Kurve (3=Kubisch) "d"
7, -- Es gibt 7 Kontrollpunkte "m"
0, 0, 1, -- 1. Kontrollpunkt
-50, 100, 1, -- :
20, 200, 1,
50, 350, 1,
80, 200, 1,
90, 100, 1,
30, 0, 1, -- 7. Kontrollpunkt
11, -- Der Knotenvektor hat 11 Elemente = d + m + 1
0, 0, 0, 0, -- Normalisierter Knotenvektor
0.25, 0.5, 0.75, -- Start bei 0 - Ende bei 1
1, 1, 1, 1 -- Ansteigend
)
)

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);

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;

Koordinatensysteme
• Über 4.000 Koordinatensysteme
– Geodätisch
– Kartesisch als Projektion
– Kartesisch ("Non-Earth")
– Eigene Koordinatensysteme möglich
– Tabelle MDSYS.CS_SRS
– GPS-Koordinatensystem  SRID = 4327 (Spatial Reference ID)
• EPSG-Unterstützung
• PL/SQL-Paket SDO_CS
• Automatische Koordinatensystem-Transformationen

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

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
– Analyseoperationen
– Network Data Model Editor
• Lineare Bezugssysteme

Linear Referencing
Beispiel: Dynamische Berechnung von Streckenabschnitten

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
/

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)

Routing in der Datenbank
Beispiel: Schnellste mögliche Route

Räumliche Abfragen und Analysen
Fokus: Vektordaten

Räumliche Anfragen und Analysen
• Standard-Anfragesprache 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

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

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

Beliebige Abfragen
• Welche Kunden mit Umsatz sind 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;

Ad-hoc Koordinatentransformation

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

In welchem Bundesland liegt der Mittelpunkt?

Längen- und Breitengrad zum Mittelpunkt anzeigen

Nearest Neighbor

Geocoding
Referenz-Daten bereitgestellt von NAVTEQ

Reverse Geocoding
Referenz-Daten bereitgestellt von NAVTEQ

Visualisierung von Geodaten

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

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

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

Aufbau einer Karte
• Base Map (Tile Layers)
– Statisch
– Kacheln im Map Cache
• Theme based FOI*
– Interaktiv
– Abfrage an die Datenbank
• User Defined FOI
– Interaktiv
– Anwendungsspezifisch
• Information Window
– Informationen zu FOIs
• Fixed Figures
– Elemente mit fester Position
*FOI = Feature of Interest

MapViewer als Kartendienst Client
Kartendienst von OpenStreetMap als Base Map verwenden
• HowTo
– http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/de/community/apex/tipps/geo-osm/
index.html
• Schritte in der MapViewer Konsole
– Data Source anlegen
– Map Tile Layer anlegen
– Map Tile Layer prefetch (erzeugt Cache mit Kartenkacheln in den
einzelnen Zoom-Stufen)

MapViewer als Kartendienst Client
View / Edit Map Tile Layer (OpenStreetMap Beispiel)

Oracle MAPS API Reference + Tutorials
• Online verfügbar in jeder MapViewer Installation.
Beispiel: http://slc02okf.oracle.com/mvdemo/

Oracle MapViewer/MAPS in Anwendung

Fluglärmkarten (öffentlich) mit MapViewer
Fraport (http://framap.fraport.de)

Beispiele für Integration Spatial Technologies
in das Oracle Portfolio

MapViewer und BI auf mobilem Endgerät

Weiterführende Informationen

Links
• Oracle Locator und Spatial
– OTN
http://www.oracle.com/us/products/database/options/spatial/overview/index.html
– Blogs http://oracle-spatial.blogspot.com , https://blogs.oracle.com/oraclespatial/
– Forum https://forums.oracle.com/forums/forum.jspa?forumID=76
• Oracle Fusion Middleware MapViewer
– OTN http://www.oracle.com/us/products/middleware/overview/index.html
– Blog http://oracle-maps.blogspot.com
– Forum https://forums.oracle.com/forums/forum.jspa?forumID=727

Q&A

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