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공간 질의 최적화를 위한 힐버트 공간 순서화에 따른 공간 분할
Spatial Partitioning using filbert Space Filling Curve for Spatial Query Optimization 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part D. Part D, v.11D no.1, 2004년, pp.23 - 30  

황환규 (강원대학교 전기전자정보통신공학부) ,  김현국 (강원대학교 대학원 정보통신공학과)

초록
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공간 질의 크기에 대한 근사치를 구하기 위해서는 입력 데이터 공간을 분할한 후 분할된 영역에 대하여 질의 결과 크기를 추정한다. 본 논문에서는 데이터 편재가 심한 공간 데이터에 대한 질의 크기 추정의 문제를 논의한다. 공간을 분할하는 기법으로 관계 데이터베이스에서 많이 사용되는 너비 균등, 높이 균등 히스토그램에 해당되는 면적 균등, 개수 균등 분할에 대한 방법을 검토하고 공간 인덱싱에 기초한 공간 분할방법에 대해서 알아본다. 본 논문에서는 공간 순서화 기법인 힐버트 공간 채움 곡선을 이용한 공간 분할을 제안한다. 제안한 방법과 기존의 방법을 실제 데이터와 인위 데이터를 사용하여 편재된 공간 데이터에 대한 질의 결과 크기의 추정에 대한 정확도를 비교한다. 본 실험에서 힐버트 채움 곡선에 의한 공간 분할이 공간 질의 크기 버켓 수의 변화, 데이터 위치 편재도의 변화, 데이터 크기의 변화에 대해서 기존의 분할 방법보다 질의 결과 크기 추정에 대해서 우수한 성능을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to approximate the spatial query result size we partition the input rectangles into subsets and estimate the query result size based on the partitioned spatial area. In this paper we examine query result size estimation in skewed data. We examine the existing spatial partitioning techniques...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 공간 데이터를 근사화하기 위해 전체 데이터를 버켓이라 불리는 작은 영역으로 분할하고 각 버켓에 데이터의 개수를 유지하는 히스토그램 방법을 사용한다. 본 논문에서는 다차원 인덱싱에 사용되는 공간 채움 곡선(space filling curve) 중에서 특히 데이터 클러스터링에 우수하다고 보고된[10] 힐버트(Hilbert) 공간 채움 곡선 기법을 사용하여 편재된 공간 데이터를 분할하는 방법을 제 안 하고 기존의 방법과 질의 결과 크기의 추정에 대한 정확성을 비교한다.
  • 본 논문은 공간 데이터가 편재되었을 때 질의 결과를 추정하는 방법을 제시한다. 공간 데이터를 근사화하기 위해 전체 데이터를 버켓이라 불리는 작은 영역으로 분할하고 각 버켓에 데이터의 개수를 유지하는 히스토그램 방법을 사용한다.
  • 본 논문은 기존 방법의 공간 분할로 인해 발생하는 문제점들을 해결하기 위해 힐버트 공간 채움곡선에 개수균등 분할기법을 적용한 새로운 공간 분할 방법을 제안하고 실험을 통해 기존의 방법과 질의 결과 크기 추정의 정확성을 비교하였다. 제안한 방법이 기존 방법보다 질의 크기, 버켓 수, 위치편재도, 데이터 크기 변화에 대하여 우수한 성능을 보였다.
  • 본 실험은 데이터 크기의 변화에 따른 각 공간 분할 방법의 성능을 보여준다. (그림 11)은 Zipf 분포의 임의 데이터를 공간 분할을 통해 요약 데이터로 나타낸 후 상대 오 차율을 구한 결과이다.
  • 본 실험은 위치 편재 도의 변화에 따른 각 공간 분할 방법의 성능을 보여준다. (그림 10)은 Zipf 분포의 임의 데이터를 공간 분할을 통해 요약 데이터로 나타낸 후 상대 오 차율을 구한 결과이다.
  • 본 실험은 질의 크기의 변화에 따른 각 공간 분할 방법의 성능을 보여준다. (그림 8)은 Long Beach 데이터를 400개의 버켓으로 고정시켜 분할한 후 질의 크기 변화에 대한 상대 오차율을 구한 결과이다.
  • 이를 개선하기 위해 2차원 공간을 힐버트 공간 채움(Hilbert space filling curve) 곡선 경로를 통해 진행하며 공간 분할을 수행하는 새로운 공간 분할 기법을 제안한다. 본 장에서 새로운 공간 분할 기법의 배경이 되는 힐버트 공간 채움 곡선과 제안한 공간 분할 기법에 대해 알아본다.

가설 설정

  • 공간 데이터베이스는 다양한 모양, 서로 다른 크기의 데이터, 편재된 데이터로 구성되므로 이들을 고려하여 전체 공간을 분할한 후, 분할된 버켓 내에서 최소 경계 사각형으로 표현된 데이터의 개수를 요약 데이터로 유지하게 된다. 모든 데이터는 분할 영역 내에 균일하게 분포되어 있음을 가정한다.
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참고문헌 (14)

  1. Guting,R.H., 'An Introduction to Spatial Database Systems,' The VLDB Journal, Vol.3, No.4, pp.357-400, October, 1994 

  2. ARC/INFO, 'ARC/INFO,Understaning GIS - the ARC/INFO Method,' ARC/INFO, 1993 

  3. Ubell,M., 'The Mantage Extensible Datablade Architecture,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, 1994 

  4. Selinger,P., M.M.Astrahan, D.D.Chamberin, R.A.Lorie, T.G.Price, 'Access Path Selection in a Relational Database Mangement System,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, pp.23-34, 1979 

  5. Poosala,V., Y.Ioannidis, P.Haas and E.Shekida, 'Improved Histogram for Selectivity Estimation of Range Predicates,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, pp.294-305, 1996 

  6. Lipton, R.J., J.F.Naughton and D.A.Schneider, 'Practical Selectivity Estimation through Adaptive Sampling,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, pp.1-11, 1990 

  7. Chen,C.M. and N.Roussopoulos, 'Adaptive Selectivity Estimation using Query Feedback,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, pp.161-172, 1994 

  8. Acharya,S., V.Poosala and S.Ramaswamy, 'Selectivity Estimation in Spatial Databases,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, 1999 

  9. Poosala,V. and Y.Ioannidis, 'Selectivity Estimation without the Attribute Value Independence Assumption,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, 1997 

  10. Faloutsos,C. and S.Roseman, 'Fractals for Secondary Key Retrieval,' Proc. SIGACT-SIGMOD-SIGART Symposium on Principles of Database Systems, pp.247-252, 1989 

  11. Beckman,N., H.P.Kriegel, R.Schneider and B.Seeger, 'The $R^*$ -Trees : An Efficient and Robust Access Method for Points and Rectangles,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, pp.322-331, 1990 

  12. Piatetsky-Shapiro,G. and C.Connell, 'Accurate Estimation of the Number of Tuples Satisfying a Condition,' Proc. SIGMOD Intl. Conf. on Management of Data, 1984 

  13. Tiger/line files(tm), 1992 Technical Documentation, Technical Report, U.S. Bureau of the Census, 1992 

  14. Zipf, G. K., 'Human behavior and the principle of least effort,' Addison-Wesley, 1949 

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