Gerenciamento de dados espaço-temporais, terrestres, marítimos e atmosféricos, baseado em grafos

Abstract

Resumo: O gerenciamento de dados espaço-temporais caracterizados por multidomínios terrestres, marítimos e atmosféricos em uma estrutura de armazenamento organizada, acessível, e consistente — que suporte crescimento, flexibilidade e absorção de dados heterogêneos — onde a informação possa ser extraída com toda a sua integridade, se torna essencial em aplicações sensíveis tais como: cenários decisórios, planejamento territorial, e até na compreensão do Sistema-Terra. Apesar da sua importância, a gestão de dados espaço-temporais, relacionados ou não, dinâmicos e de amplo espectro, permanece como um desafio, devido à necessidade de construção de um modelo de dados único envolver complexidades como a multidimensionalidade e a heterogeneidade dos dados. Para otimizar o armazenamento, recuperação, gestão, e integração desses dados este trabalho propõe uma abordagem baseada em grafos. A abordagem responde aos principais desafios de integração dos dados espaço-temporais, projeta um modelo conceitual e lógico em um banco de dados orientado por grafos centrado no tempo e no espaço e os implementa, por meio de um projeto piloto com dados localizados nos Estados do Rio de Janeiro e em São Paulo. Consultas de recuperação sob a ótica operacional foram conduzidas para demonstrar a sua aplicabilidade. Os resultados alcançados demonstram que o gerenciamento de dados baseado em grafos possui as características da alta escalabilidade, alta flexibilidade, baixa manutenibilidade e pouca exigência quanto a recursos computacionais. A abordagem fornece uma nova referência para desenvolvedores na integração de dados espaço-temporais multidomínios, quaisquer que sejam eles.

Abstract: The management of spatiotemporal data characterized by terrestrial, maritime, and atmospheric multidomains in an organized, accessible, and consistent storage structure — that supports growth, flexibility, and absorption of heterogeneous data — where information can be extracted with all its integrity, becomes essential in sensitive applications such as: decision-making scenarios, territorial planning, and even in understanding the Earth System. Despite its importance, the management of spatio-temporal data, whether related or not, dynamic and broad spectrum, remains a challenge, due to the need to build a unique data structure involving complexities such as multidimensionality and data heterogeneity. To optimize the storage, retrieval, management, and integration of this data, this work proposes a graphbased approach. The approach responds to the main challenges of integrating spatio-temporal data, designs a conceptual and logical model in a graph-oriented database centered on time and space and implements it, through a pilot project with data located in the States of Rio de Janeiro and São Paulo. Recovery consultations from an operational perspective were conducted to demonstrate its applicability. The results achieved demonstrate that graph-based data management has the characteristics of high scalability, high flexibility, low maintainability and little requirement for computational resources. The approach provides a new reference for developers in the integration of multi-domain spatio-temporal data, whatever they may be.