PolarDB:Introdução ao banco de dados espaço-temporal GanosBase

Mecanismo de geometria

Este mecanismo fornece armazenamento e computação para dados vetoriais: pontos, linhas, planos e volumes. Há suporte aos formatos SHP, GeoJSON, Well-Known Text (WKT) e Well-Known Binary (WKB), além de compatibilidade total com funções do PostGIS.

As principais capacidades incluem cache de dados espaciais, indexação espacial e computação paralela espacial. Para dados vetoriais em grande escala, o desempenho de consultas e análises supera em mais de cinco vezes a execução em nó único.

Mecanismo de raster

Responsável por processar imagens de sensoriamento remoto, DEMs e dados em grade, este mecanismo aceita formatos de origem Tiff, HDF4, HDF5, GRIB e NetCDF. Ele oferece armazenamento orientado a objetos com escalabilidade de data lake baseada no OSS, permitindo que uma única linha armazene um objeto maior que 1 TB.

Operadores nativos abrangem identificação de relações espaciais de raster, pirâmides de raster, estatísticas, atributos, processamento de imagens, álgebra de raster, balanceamento de cores, mosaico, algoritmos DEM e algoritmos de bacia D8. No modo de operação paralela, o desempenho aumenta mais de 10 vezes.

Mecanismo de objetos móveis

Projetado para armazenar e processar trajetórias de objetos em movimento, como pessoas, veículos, navios e aeronaves, este mecanismo utiliza armazenamento nativo de trajetórias 4D (coordenadas 2D ou 3D mais tempo), com indexação integrada e otimização de segmentação.

As operações suportadas incluem atributos personalizados por ponto de trajetória, definição de eventos espaço-temporais, compressão e reamostragem de dezenas de bilhões de pontos, segmentação de trajetórias, detecção de pontos de parada, pontuação de similaridade e identificação de relações espaço-temporais. Em cenários de análise espaço-temporal, o modelo nativo de trajetórias melhora o desempenho em quase 50 a 100 vezes comparado ao modelo tradicional de pontos.

Mecanismo GeomGrid

O GeomGrid constrói grades espaciais e oferece recursos de codificação e consulta para objetos espaciais 2D e 3D. Suporta múltiplas regras de malhagem, incluindo GeoSOT e H3, e proporciona agregação e análise baseadas em códigos de grade espacial, além de capacidades de degeneração de grade.

Mecanismo de modelo de superfície

Este mecanismo armazena e processa dados 3D semânticos expressos em malhas de superfície. Ele lida com dados BIM, desconstrói e estrutura modelos com base na semântica, suporta análises espaciais 3D complexas e recuperação federada em larga escala, além de fornecer algoritmos de simplificação de modelos. A integração ocorre com os principais motores de renderização 3D front-end.

Mecanismo de modelo volumétrico

Indicado para dados anisotrópicos com malhas volumétricas não homogêneas, incluindo dados geológicos volumétricos complexos, este mecanismo suporta truncamento de grade em limites de sequência, algoritmos de interpolação de negócios, análise espacial complexa, recuperação federada em larga escala e simplificação de modelos. Assim como o mecanismo de superfície, integra-se aos principais motores de renderização 3D front-end.

O mecanismo de modelo volumétrico está em fase de prévia por convite. Para utilizar o modelo, entre em contato conosco .

Mecanismo de modelo de cena

Focado no armazenamento e processamento de modelos de renderização refinados, este mecanismo importa modelos nos formatos OSGB, glTF/GLB e OBJ. Suporta recorte e mesclagem espacial, recorte e simplificação de texturas, além de simplificação de modelos. Integra-se aos principais motores de renderização 3D front-end e permite análises precisas de visibilidade e proporção de sombras.

Mecanismo de nuvem de pontos

Gerencia dados massivos de nuvem de pontos oriundos de sistemas LADAR. Oferece indexação espacial em blocos, compressão de nuvem de pontos, consulta e cálculo espacial, além de desbaste e simplificação de nuvem de pontos, conectando-se aos principais motores de renderização 3D front-end.

Mecanismo de caminhos

Armazena e processa dados de grafos topológicos expressos em pontos e arestas, como redes de tubulações e redes viárias. Constrói topologias de rede a partir de modelos de pontos e arestas, suportando diversos algoritmos de busca de caminhos: Problema do Caixeiro Viajante (TSP), K-caminhos mais curtos, restrição de conversão e Dijkstra bidirecional.

Mecanismo de exibição rápida

Proporciona renderização veloz para todos os tipos de dados espaciais no GanosBase sem exigir pré-tiling.

Para dados vetoriais e raster, realiza agregação hierárquica baseada em características espaciais e usa algoritmos de culling de visibilidade para criar índices de exibição rápida, com suporte a atualizações locais de índice. Para dados 3D, constrói níveis de renderização por meio de simplificação de modelos, compressão de texturas e costura de dados, gerando dinamicamente um formato de exibição compatível com os principais motores de renderização.

Gerenciamento unificado de dados multimodais

O GanosBase gerencia dados de geometria, raster, trajetórias e grades geográficas dentro de um único mecanismo. Substitui pilhas espaciais de múltiplas ferramentas por uma interface unificada, reduzindo a complexidade dos negócios e os custos de operações e manutenção (O&M).

Compatível com padrões OpenGIS e sintaxe PostGIS, permite migração transparente de aplicações geométricas PostGIS existentes. Suporta espaços de coordenadas 2D, 3D e 4D, computação planar e esférica, além de precisão de computação espacial configurável. Em cenários comuns de consulta espaço-temporal, o desempenho supera o do PostGIS em mais de cinco vezes.

Armazenamento em camadas

O GanosBase oferece armazenamento em camadas polimórfico dentro do PolarDB for PostgreSQL. As opções incluem Elastic Block Storage e Object Storage Service (OSS). Partições em tabelas particionadas podem ser armazenadas no OSS, assim como colunas grandes espaço-temporais. Operações de criação, leitura, atualização, exclusão e indexação funcionam transparentemente em dados armazenados no OSS. O cache multinível garante desempenho mantendo o armazenamento em camadas totalmente transparente.

Pushdown de computação

Em vez de extrair dados para middleware, o GanosBase empurra a computação para dentro do mecanismo de banco de dados. Isso elimina a sobrecarga de E/S causada por grandes transferências de dados intermediários, simplifica a lógica de negócios e melhora o desempenho ponta a ponta.

O mecanismo fornece operadores de análise espacial que cobrem importação/exportação, conversão de tipos de dados, processamento de atributos, identificação de relações espaciais, computação espacial, processamento espacial e análise de negócios. Algoritmos complexos podem ser construídos compondo esses operadores.

Consultas paralelas elásticas

Utilizando o recurso de consulta paralela elástica (ePQ) do PolarDB, o GanosBase distribui consultas espaço-temporais entre nós somente leitura. Comparado ao recurso de consulta paralela elástica de nó único, o ePQ acelera 19 tipos de consultas em mais de 10 vezes e 3 tipos em mais de 60 vezes, num total de 22 categorias. O desempenho escala linearmente conforme a adição de recursos.

Processamento transacional e analítico híbrido

Em combinação com o PolarDB for PostgreSQL e o AnalyticDB for PostgreSQL, o GanosBase entrega capacidades de processamento transacional e analítico híbrido (HTAP) para dados espaço-temporais. Nós do AnalyticDB for PostgreSQL podem ser adicionados ao serviço de banco de dados, ativando sincronização HTAP e integração de dados espaço-temporais entre nós transacionais e analíticos.

Visualização e computação integradas

Substituindo a pilha tradicional de armazenamento em sistema de arquivos + computação em banco de dados + visualização de tiles, o GanosBase oferece visualização e computação integradas. O mecanismo de exibição rápida lida com renderização 2D e 3D diretamente do banco de dados:

• Índices de exibição rápida — índices de pirâmide esparsa construídos com algoritmos de culling de visibilidade suportam visualização de centenas de milhões de objetos poligonais em segundos, com atualizações paralelas de índice em centenas de milhões de registros concluídas em minutos.

• Aprimoramento de Mapbox Vector Tile (MVT) — O GanosBase estende as capacidades MVT do PostGIS com aceleração de reamostragem global para gerar tiles vetoriais 2D e 3D dinamicamente, de forma mais rápida e com tamanhos menores.

• Renderização 3D sem pré-tiling — simplificação de modelos interna, reorganização de texturas, costura de dados e construção de Nível de Detalhe (LOD) permitem a geração dinâmica de saída de renderização conectada a tiles 3D. O GanosBase melhora a eficiência computacional de dados 3D em mais de 50 vezes comparado a soluções tradicionais.