Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Przestrzenne bazy danych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-INSZI-MSP-SPDB
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Przestrzenne bazy danych
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Inżynieria systemów informatycznych-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
( Wytwarzanie systemów informatycznych )-Sztuczna inteligencja-mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

SPDB

Numer wersji:

2

Skrócony opis:

Zagadnienia omawiana w trakcie wykładów dotyczą danych przestrzennych, przestrzennych baz danych oraz eksploracji danych przestrzennych. Przedstawiana jest specyfika danych przestrzennych, w tym relacje topologiczne i modele danych. Omawiane są zagadnienia związane z przechowywaniem i dostępem do danych przestrzennych w systemach bazodanowych (Oracle Spatial, PostGIS, SQL Server) oraz prezentowane są możliwości tego typu systemów dotyczące danych przestrzennych (m.in. indeksy, język zapytań, funkcje realizujące zadania takie jak: określanie odległości, wyznaczanie części wspólnych). Poruszane są również zagadnienia dotyczące użycia API do danych udostępnianych przez serwisy Google Maps i OpenStreetMap. Omówione są sieci przestrzenne oraz typowe zadania związane z tego typu strukturami, m.in. metody wyznaczania tras. W ramach wykładu przedstawiane są techniki eksploracji danych przestrzennych: wykrywanie przestrzennych reguł asocjacyjnych, grupowanie i klasyfikacja przestrzenna.

Pełny opis:

Treść wykładu obejmuje zagadnienia związane z przestrzennymi bazami danych, które są coraz częściej wykorzystywane w aplikacjach internetowych oraz w urządzeniach mobilnych (smartfony, nawigacje GPS). Celem wykładu jest zaprezentowanie przestrzennych baz danych, nie tylko jako rozszerzenia powszechnie stosowanych relacyjno-obiektowych systemów bazodanowych, lecz także zwrócenie uwagi na powszechność zastosowań tego typu rozwiązań. W ramach wykładu omówione zostaną podstawowe pojęcia i struktury wykorzystywane w systemach przestrzennych baz danych, przedstawione zostaną języki zapytań, metody dostępu do danych przestrzennych oraz możliwości rozwiązania typowych zadań dotyczących danych przestrzennych (np. określanie odległości, wyznaczanie części wspólnych obszarów) w kontekście systemów takich jak Oracle Spatial, PostGIS, MS SQL Server. Wykład będzie też poruszał zagadnienia dotyczące wykorzystania API/danych udostępnianych przez projekty Google Maps i OpenStreetMap. Omówione zostaną również sieci przestrzenne oraz typowe zadania związane z tego typu strukturami, tj. metody wyznaczania tras stosowane w systemach nawigacji. W ramach wykładu przedstawione zostaną również techniki eksploracji danych przestrzennych: wykrywanie przestrzennych reguł asocjacyjnych, grupowanie przestrzenne i klasyfikacja przestrzenna. Zostaną też wskazane bieżące trendy wykorzystania i rozwoju przestrzennych baz danych.

Tematyka wykładów:

  • Wprowadzenie. Przedstawienie zastosowania systemów informacji geograficznej, grupy użytkowników korzystających z systemów GIS, specyfika i architektura przestrzennych baz danych, zastosowanie przestrzennych baz danych.
  • Modele danych przestrzennych. Przedstawienie wybranych modeli przestrzeni geograficznej oraz tryby reprezentacji danych przestrzennych, sposoby reprezentowania grup obiektów, abstrakcyjne przestrzenne typy danych i rozszerzenia logicznych modeli danych. Omówienie typów operacji na obiektach przestrzennych bazujące na zbiorze, topologiczne, kierunkowe, metryczne. Przedstawienie wybranych zagadnienia z geometrii obliczeniowej.
  • Przestrzenne języki zapytań. Pokazanie rozszerzenia języka SQL dla danych przestrzennych. Ilustracja możliwości przestrzennych języków zapytań na przykładowych zapytaniach realizowanych w wybranym, popularnym systemie bazodanowym.
  • Przestrzenne metody dostępu. Omówienie sposobu indeksowania i porządkowania danych przestrzennych w bazie danych, które umożliwiają efektywne przetwarzanie zapytań przestrzennych (m.in. krzywe fraktalne, drzewo czwórkowe, R*-drzewo).
  • Przetwarzanie zapytań. Omówienie problemów dotyczących optymalizacji wykonania zapytań o dane przestrzenne, w tym metod minimalizujących liczbę operacji we/wy. Przedstawienie zagadnień dotyczących złączeń przestrzennych oraz metod efektywnej ich realizacji
  • Rozwiązania stosowane w modułach przestrzennych współczesnych systemów baz danych. Przedstawienie wybranego popularnego systemy przetwarzającego dane przestrzenne. Nacisk jest położony na reprezentację danych, modelowanie oraz możliwości tworzenia zapytań.
  • Systemy przestrzennych baz danych w praktyce. Przedstawienie możliwości rozwiązania typowych zadań dotyczących danych przestrzennych (np. określanie odległości, wyznaczania nachodzenia się obiektów, wyznaczanie części wspólnych obszarów) przy użyciu metod dostępnych na przykładzie wybranego, popularnych systemu przestrzennych baz danych.
  • Sieci przestrzenne. Przedstawienie charakterystyki sieci przestrzennych oraz modele tych sieci stosowane w systemach przestrzennych baz danych. Omówienie typowych zadań związanych z sieciami przestrzennymi, przede wszystkim związanych z wyznaczaniem tras.
  • Programowanie aplikacji korzystających z danych przestrzennych. Przedstawienie oraz scharakteryzowanie dwóch projektów dostarczających map powszechnie wykorzystywanych w internetowych i mobilnych aplikacjach: Google Maps API oraz OpenStreetMap. Omówienie, na przykładach, wybranych funkcjonalności udostępnionych programistom w tych serwisach.
  • Eksploracja danych przestrzennych, klasyfikacja przestrzenna. Zaprezentowanie problematyki dotyczącej eksploracji danych przestrzennych. Omówienie procesu eksploracji danych w kontekście danych przestrzennych w tych specyfiki tych danych. Zaprezentowanie problematyki klasyfikacji danych przestrzennych oraz omówienie wybranych algorytmów tego typu klasyfikacji oraz metody oceny jakości klasyfikacji.
  • Przestrzenne reguły asocjacyjne. Omówienie problematyki odkrywania przestrzennych reguł asocjacyjnych oraz kolokacji przestrzennych. Przedstawienie wybranych algorytmów odkrywania tego typu reguł i wzorców.
  • Przestrzenne grupowanie. Przedstawienie problematyki odkrywania grup w zbiorach przestrzennych danych. Omówienie wybranych algorytmów do grupowania danych przestrzennych oraz rozwiązań pozwalających na efektywną analizę dużych zbiorów z wykorzystaniem tych metod.
  • Współczesne trendy. Omówienie współczesnych trendów rozwoju systemów przestrzennych baz danych, w szczególności propozycji rozszerzeń istniejących systemów baz danych oraz przestrzenno-czasowe bazy danych.

Projekt

Zadania projektowe są realizowane indywidualnie bądź w grupach 2 -3 osobowych. Tematy projektów dotyczą zagadnień przedstawianych na wykładzie m.in.:

  • Badanie algorytmów do wyznaczania tras.
  • Badanie wpływu zastosowania wybranych metod i technik na wydajność systemu bazodanowego do przechowywania i analizy danych przestrzennych.
  • Analiza właściwości wybranego algorytmu(ów) eksploracji danych przestrzennych.
  • Analiza funkcjonalności wybranych bibliotek/oprogramowania do przetwarzania i analizy danych przestrzennych.
  • Programowanie aplikacji mobilnych korzystających z map.

Dopuszcza się temat indywidualny, uzgodniony z prowadzącym przedmiot. Oprogramowanie/narzędzia wykorzystane do realizacji projektu są wybierane przez osobę realizującą dany projekt, chyba że w treści projektu jest wskazane wprost jakie oprogramowanie należy wykorzystać.

Literatura:

Literatura i oprogramowanie:

  1. Shashi Shekhar , Sanjay Chawla: Spatial Databases: A Tour, Prentice Hall, 2003
  2. Philippe Rigaux, Michel Scholl, Agnes Voisard: Spatial Databases With Application To GIS, Morgan Kaufmann, 2001
  3. Harvey J. Miller, Jiawei Han: Geographic Data Mining and Knowledge Discovery, CRC Press, 2009
  4. Natalia Andrienko, Gennady Andrienko: Exploratory Analysis of Spatial and Temporal Data, Springer, 2006
  5. Andy Mitchell: The ESRI Guide to GIS Analysis, Volume 1: Geographic Patterns and Relationships, ESRI Press, 1999
  6. Lovelace, Robin, Jakub Nowosad, and Jannes Muenchow. Geocomputation with R. Chapman and Hall/CRC Press, 2019 (https://geocompr.robinlovelace.net/)
  7. Bivand, Roger S., et al. Applied spatial data analysis with R. New York: Springer, 2013
  8. Brunsdon, Chris, and Lex Comber. An introduction to R for spatial analysis and mapping. Sage, 2015
  9. Bonny McClain, Python for Geospatial Data Analysis: Theory, Tools, and Practice for Location Intelligence, O'Reilly Media, 2022
Metody i kryteria oceniania:

Do zaliczenia przedmiotu jest wymagane zaliczenie:

  • części teoretycznej (2 sprawdziany) - uzyskanie pozytywnej oceny ze sprawdzianów; jest wystawiana jedna ocena łączna z dwóch sprawdzianów na podstawie sumy uzyskanych punktów.
  • części praktycznej (projekt) - uzyskanie pozytywnej oceny; jest możliwość uzyskania zwolnienia z jednego ze sprawdzianów na podstawie wyników części praktycznej.

Ocena końcowa z przedmiotu jest średnią arytmetyczną ocen z części teoretycznej i części praktycznej. W przypadku, gdy średnia nie jest oceną (np. 4,25) średnia jest zaokrąglona w kierunku wyższej oceny.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2023/2024 - sem. letni" (w trakcie)

Okres: 2024-02-19 - 2024-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Prowadzący grup: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103200 - Instytut Informatyki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2023/2024 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-02-18
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Prowadzący grup: Grzegorz Protaziuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103200 - Instytut Informatyki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2023-02-20 - 2023-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Prowadzący grup: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103200 - Instytut Informatyki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2022-10-01 - 2023-02-19
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Prowadzący grup: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103200 - Instytut Informatyki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-22
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Prowadzący grup: Grzegorz Protaziuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103200 - Instytut Informatyki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-19
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Bembenik, Grzegorz Protaziuk
Prowadzący grup: Grzegorz Protaziuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103200 - Instytut Informatyki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.
pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.0.0-7 (2024-03-18)