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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/39530
Title: | Spatial pattern matching with quantitative and qualitative constraints. |
Other Titles: | Correspondência de padrões espaciais com restrições quantitativas e qualitativas. |
???metadata.dc.creator???: | PONTES, Carlos Vinícius Alves Minervino. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | CAMPELO, Cláudio Elízio Calazans. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | NASCIMENTO FILHO , Dimas cassimiro do. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | KASTER, Daniel dos santos. |
Keywords: | Geographic information retrieval;Geo-textual retrieval;Spatial keyword search;Spatial pattern matching;POI search;Qualitative spatial reasoning;Topological relations;Recuperação de informação geográfica;Recuperação geotextual;Pesquisa por palavra-chave espacial;Correspondência de padrões espaciais;Pesquisa de POI;Raciocínio espacial qualitativo;Relações topológicas |
Issue Date: | 31-Jul-2024 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
Citation: | PONTES, Carlos Vinícius Alves Minervino. Spatial pattern matching with quantitative and qualitative constraints. 2024. 114 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024. |
???metadata.dc.description.resumo???: | Buscas geo-textuais envolvem palavras-chave e restrições de localização espacial. Um exemplo é a busca por Pontos de Interesse (POIs), como escolas e supermercados, em aplicativos como Google Maps. Notavelmente, a maioria dos sistemas existentes realiza buscas separadas para cada tipo de POI. Estudos recentes propuseram mecanismos para recuperar grupos de objetos geo-textuais heterogêneos, espacialmente próximos e relevantes a umconjunto de palavras-chave. Por exemplo, um tipo de busca chamado Correspondência de Padrão Espacial, do inglês Spatial Pattern Matching (SPM), recupera grupos de POIs ou outros objetos geo-textuais com base em padrões espaciais com palavras-chaves e limites de distância, porém não considera requisitos qualitativos, como a conectividade entre objetos. Assim sendo, algoritmos SPM não podem resolver de forma eficiente consultas tais como “encontrar shoppings que contenham uma academia de musculação em seu interior”. Nesse sentido, esta dissertação investiga a “Correspondência de Padrão Espacial Quantitativo e Qualitativo” (CPEQQ), um tipo mais flexível de busca geo-textual com palavras-chave, restrições de distância, relação topológica e exclusão entre objetos geo textuais buscados. Propõe-se uma formalização matemática e uma abordagem com três estratégias eficientes de solução para consultas CPEQQ. A primeira solução proposta, QQESPM-Quadtree, é independente de bancos de dados espaciais e usa a indexação IL-Quadtree em disco. A segunda, QQESPM-Elastic, converte o padrão espacial da busca em consultas espaciais nativas do Elasticsearch. A terceira, QQESPM-SQL, transforma os requisitos espaço-textuais da busca CPEQQ em uma única consulta SQL eficiente, utilizando funções e indexação espaciais no PostgreSQL. Experimentos com dados de POIs de Londres compararam a eficácia e eficiência das três soluções propostas para o tipo de busca QQ-SPM. Os resultados mostraram a eficácia da formalização e abordagem propostas. A solução QQESPM-SQL destacou-se em escalabilidade por apresentar tempos de execução robustos com conjuntos de dados maiores. Entretanto, QQESPM-Quadtree e QQESPM-Elastic mostraram vantagens em alguns cenários específicos |
Abstract: | Geo-textual searches involve keywords and spatial location restrictions. One example is the search for Points of Interest (POIs), such as schools and supermarkets, in applications such as Google Maps. Notably, most systems perform separate searches for each type of POI. Recent studies have proposed mechanisms to retrieve groups of geo-textual heterogeneous objects, closely located and relevant to a set of keywords. The Spatial Pattern Matching (SPM) query retrieves groups of POIs or other geo-textual objects based on spatial patterns with keywords and distance thresholds, although it does not consider qualitative requirements such as connectivity between objects. Consequently, SPM algorithms cannot efficiently solve queries such as “finding shopping malls that contain a training gym inside”. In this sense, this dissertation investigates “Quantitative and Qualitative Spatial Pattern Matching” (QQ-SPM), a more flexible type of geo-textual search with keywords, distance, topological and exclusion constraints between the searched geo-textual objects. A mathematical formalization and an efficient approach composed of three solution strategies for QQ-SPM searches are proposed in this research. The first proposed solution, QQESPM-Quadtree, is independent of spatial databases and uses on-disk IL-Quadtree indexing. The second, QQESPM-Elastic, converts the spatial pattern of the search into native spatial Elasticsearch queries. The third, QQESPM-SQL, transforms the spatio-textual search requirements into a single and efficient SQL query, employing spatial functions and indexing in PostgreSQL. Experiments using a dataset of POIs from London compared the effectiveness and efficiency of the three proposed solutions for QQ-SPM queries. The results confirmed the effectiveness of the proposed formalization and approach. The QQESPM-SQL solution excelled in scalability by presenting robust execution times for larger datasets. However QQESPM-Quadtree and QQESPM-Elastic presented advantages for some specific search scenarios. |
Keywords: | Geographic information retrieval Geo-textual retrieval Spatial keyword search Spatial pattern matching POI search Qualitative spatial reasoning Topological relations Recuperação de informação geográfica Recuperação geotextual Pesquisa por palavra-chave espacial Correspondência de padrões espaciais Pesquisa de POI Raciocínio espacial qualitativo Relações topológicas |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Ciência da Computação. |
URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/39530 |
Appears in Collections: | Mestrado em Ciência da Computação. |
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CARLOS VINICIUS ALVES MINERVINO PONTES - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2024.pdf | 1.85 MB | Adobe PDF | View/Open |
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