راسدامان

استنادًا إلى جبر المصفوفات ^{[ 10 ]} المُصمم خصيصًا لأغراض قواعد البيانات ، يُضيف rasdaman نوعًا جديدًا من السمات، وهو المصفوفة، إلى النموذج العلائقي. ولأن تعريف هذه المصفوفة مُعامل، فإنه يُشكل بنية أو قالبًا من الدرجة الثانية ؛ وتنعكس هذه الحقيقة في الدوال من الدرجة الثانية في الجبر ولغة الاستعلام.

لأسباب تاريخية، تُسمى الجداول مجموعات ، حيث ركز التصميم الأولي على تضمينها في معيار قواعد البيانات الموجهة للكائنات، ODMG . وبهدف التكامل الكامل مع لغة SQL، تُمثل مجموعات rasdaman علاقة ثنائية، حيث يكون العنصر الأول مُعرّفًا للكائن ، والثاني هو المصفوفة. وهذا يسمح بإنشاء مراجع مفاتيح خارجية بين المصفوفات والصفوف العلائقية العادية .

لغة الاستعلام rasql، المُدمجة في لغة rasdaman، مُدمجةٌ في لغة SQL القياسية ومعالجتها الموجهة نحو المجموعات. بالنسبة لنوع السمة الجديد، المصفوفات متعددة الأبعاد، تُوفر مجموعة من العمليات الإضافية التي تستند جميعها إلى مجموعة أساسية مُعرّفة جبريًا، وهي مُنشئ المصفوفة (الذي يُنشئ مصفوفة جديدة ويملأها بالقيم) ومُكثّف المصفوفة (الذي، على غرار تجميعات SQL، يستخلص معلومات موجزة عددية من المصفوفة). لغة الاستعلام تصريحية (وبالتالي قابلة للتحسين) وآمنة في التقييم - أي: يُضمن أن كل استعلام سيعود بعد عدد محدود من خطوات المعالجة.

يقدم دليل استعلام rasql ^{[ 11 ]} تفاصيل، وفيما يلي بعض الأمثلة التي قد توضح كيفية استخدامه:

• "من جميع مكعبات بيانات محاكاة المناخ رباعية الأبعاد x/y/z/t، يتم استخراج جزء يحتوي على كل شيء في x، وجزء مستخرج بين 100 و200، وكل شيء متاح على طول z، وشريحة عند الموضع 42 (مما ينتج عنه فعليًا مكعب ثلاثي الأبعاد x/y/z)":

اختر c [ * : * , 100 : 200 , * : * , 42 ] من جدول ClimateSimulations كـ c

• "في جميع صور الأقمار الصناعية لاندسات، قم بإخفاء جميع المناطق غير الخضراء":

حدد الصور التي تحتوي على اللون الأخضر ( أكثر من 130 ) من أرشيف لاندسات (LandsatArchive ) كـ img

ملاحظة: يوضح هذا المثال نهجًا أساسيًا؛ عادةً ما يستخدم التحليل العملي للغطاء النباتي صيغة NDVI وإخفاء السحب وتقنيات معالجة إضافية.

• "جميع صور الرنين المغناطيسي التي تتجاوز فيها شدة الإشارة عتبة 250 في منطقة ما محددة بواسطة أقنعة البت":

حدد img من MRI كـ img ، والأقنعة كـ m حيث بعض_الخلايا ( img > 250 و m )

• "شريحة ثنائية الأبعاد x/y من جميع مكعبات بيانات محاكاة المناخ رباعية الأبعاد، كل منها مشفر بتنسيق PNG":

حدد png ( c [ * : * , * : * , 100 , 42 ] ) من ClimateSimulations كـ c

تُقسّم كائنات البيانات النقطية إلى مربعات . ^{[ 12 ]} وبصرف النظر عن التقسيم المنتظم، يُمكن استخدام أي نوع من التقسيم، سواءً من قِبل المستخدم أو النظام. ولأن المربعات تُشكّل وحدة الوصول إلى القرص، فمن المهم أن يتوافق نمط التجانب مع أنماط الوصول للاستعلام؛ وتُساعد العديد من استراتيجيات التجانب في إنشاء تجانب عالي الأداء. يُستخدم فهرس جغرافي لتحديد المربعات المتأثرة بالاستعلام بسرعة. يُمكن ضغط المربعات، اختياريًا، باستخدام أحد الخيارات المتعددة، ^{[ 13 ]} بما في ذلك خوارزميات الضغط بدون فقدان البيانات وخوارزميات الضغط مع فقدان البيانات (الموجات)؛ وبشكل مستقل عن ذلك، يُمكن ضغط نتائج الاستعلام لنقلها إلى العميل. تتضمن كل من استراتيجية التجانب والضغط معلمات ضبط قاعدة البيانات.

تُخزَّن البلاطات وفهرس البلاطات على القرص في قاعدة بيانات rasdaman، ^{[ 14 ]} بالإضافة إلى قاموس البيانات اللازم لنظام الأنواع الديناميكي الخاص بـ rasdaman. بالنسبة للمصفوفات الأكبر من مساحة القرص، تم تطوير دعم إدارة التخزين الهرمي (HSM). ^{[ 15 ]}

يعتمد تنفيذ الاستعلام على تدفق البيانات المُجزأة. ^{[ 16 ]} يتبع التنفيذ نموذج تدفق البيانات المُجزأة : حيث يتم جلب أجزاء المصفوفة التي يُشير إليها الاستعلام بالتسلسل كلما أمكن ذلك، ويتم تجاهل كل جزء بعد معالجته. يؤدي هذا إلى بنية قابلة للتوسع لتشمل أحجام بيانات تتجاوز سعة الذاكرة الرئيسية للخادم بأضعاف مضاعفة.

تخضع الاستعلامات لتحسين مكثف. ^{[ 17 ]} يطبق الخادم قواعد تحسين جبرية (استدلالية) على شجرة الاستعلام عند الاقتضاء؛ من بين 150 قاعدة إعادة كتابة جبرية، 110 منها تُحسّن الاستعلام فعليًا، بينما تُستخدم الـ 40 المتبقية لتحويله إلى الصيغة القياسية. علاوة على ذلك، يُطبّق تحسين قائم على التكلفة. تستغرق عملية التحليل والتحسين معًا أقل من جزء من الألف من الثانية على جهاز حاسوب محمول.

علاوة على ذلك، يتم تنفيذ الاستعلامات بالتوازي. ^{[ 18 ]} يوفر Rasdaman التوازي بين الاستعلامات (يقوم الموزع بجدولة الطلبات في مجموعة من عمليات الخادم على أساس كل معاملة) والتوازي داخل الاستعلام (التوزيع الشفاف لأشجار الاستعلام الفرعية عبر النوى المتاحة أو وحدات معالجة الرسومات أو عقد السحابة).

تُعدّ لغة الاستعلام الواجهة الأساسية لبرنامج rasdaman. وتتيح عمليات التضمين في واجهات برمجة تطبيقات C++ وJava استدعاء الاستعلامات، بالإضافة إلى وظائف مساعدة من جانب العميل لمعالجة المصفوفات. تُسلّم المصفوفات بتنسيق الذاكرة الرئيسية للغة العميل وبنية المعالج، جاهزةً لمزيد من المعالجة. كما تتيح برامج ترميز تنسيق البيانات استرجاع المصفوفات بتنسيقات الصور النقطية الشائعة، مثل CSV و PNG و NetCDF .

يتم توفير مجموعة أدوات تصميم الويب، raswct، التي تجعل إنشاء واجهات أمامية لاستعلامات الويب أمرًا سهلاً، بما في ذلك الأدوات الرسومية لمعالجة الاستعلامات ذات المعلمات، مثل أشرطة التمرير للعتبات في الاستعلامات.

يوفر برنامج بيتاسكوب ، وهو برنامج جافا يعمل كعميل راسدامان، واجهات خدمة ويب مخصصة للوصول إلى البيانات الجغرافية ومعالجتها وتصفيتها. ويدعم البرنامج معايير OGC التالية: WMS و WCS و WCPS و WPS .

بالنسبة لـ WCS و WCPS ، فإن rasdaman هو التنفيذ المرجعي .

في عام 2008، أصدر اتحاد البيانات الجغرافية المكانية المفتوحة معيار خدمة معالجة تغطية الويب الذي يُعرّف لغة استعلام نقطية (تُسمى غالبًا "مكعب البيانات") تستند إلى مفهوم التغطية . وتتأثر دلالات المُعامل [22] بجبر ^{مصفوفة راسدامان .}

في عام 2016، اعتمد مشروع INSPIRE (الإطار القانوني للمعلومات المكانية في أوروبا ^{[ 23 ]} ) نظام WCPS كمكون اختياري من INSPIRE-WCS. ^{[ 24 ]}

في عام 2023، تم اعتماد WCPS من قبل ISO TC211 كمعيار ISO 19123-3:2023. ^{[ 25 ]}

في عام 2024، اعتمدت OGC نفس المواصفات الخاصة بالموضوع الملخص 6.3. ^{[ 26 ]}

في عام 2019، اعتمدت المنظمة الدولية للمقاييس لغة استعلام المصفوفة rasql كمعيار SQL ^{[ 27 ]} ، مع تعديلات نحوية طفيفة فقط على SQL.

قد يوضح مشروعان مختاران استخدام rasdaman في الخدمات الجغرافية.

يُعدّ مشروع Open Earth Datacube Playground ^{[ 28 ]} منصةً لعرض نماذج البيانات الجغرافية القابلة للتنفيذ، حيث يُقدّم حالات استخدام تتراوح من بُعد واحد إلى أربعة أبعاد للوصول إلى بيانات الصور النقطية ومعالجتها حسب الحاجة. وقد بُنيت هذه المنصة باستخدام برنامج Rasdaman.

يُعدّ EarthServer ^{[ 29 ]} اتحادًا عالميًا لمزودي مكعبات البيانات المستقلين. تُتاح عروض مكعبات البيانات المُجمّعة في مساحة واحدة متجانسة. الوصول إليه شفاف تمامًا من حيث الموقع الجغرافي: إذ يمكن لأي عقدة استقبال استعلام والإجابة عليه، بغض النظر عن موقع عقدة الاتحاد التي توجد بها البيانات؛ ويشمل ذلك دمج البيانات الموزعة تلقائيًا. المشاركة مجانية لمساهمي مكعبات البيانات.