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Utilizzare i dati delle serie temporali

Questo documento descrive come utilizzare le funzioni SQL per supportare l'analisi di serie temporali.

Introduzione

Una serie temporale è una sequenza di punti dati, ognuno dei quali è composto da un valore temporale e da un valore associato a quel punto. Di solito, una serie temporale ha anche un identificatore, che assegna un nome univoco alla serie temporale.

Nei database relazionali, una serie temporale viene modellata come tabella con i seguenti gruppi di colonne:

Colonna Data/Ora
Potrebbe avere colonne di partizionamento, ad esempio "CAP"
Una o più colonne di valori o un tipo STRUCT che combina più valori, ad esempio temperatura e IQA

Di seguito è riportato un esempio di dati delle serie temporali modellati come tabella:

Esempio di tabella delle serie temporali.

Aggrega una serie temporale

Nell'analisi delle serie temporali, l'aggregazione temporale è un'aggregazione eseguita lungo l'asse temporale.

Puoi eseguire l'aggregazione dell'ora in BigQuery con l'aiuto delle funzioni di bucketing temporale (TIMESTAMP_BUCKET, DATE_BUCKET e DATETIME_BUCKET). Le funzioni di bucket di data e ora mappano i valori temporali di input al bucket a cui appartengono.

In genere, l'aggregazione temporale viene eseguita per combinare più punti dati in una finestra temporale in un singolo punto dati, utilizzando una funzione di aggregazione, ad esempio AVG, MIN, MAX, COUNT o SUM. Ad esempio, latenza di richiesta media di 15 minuti, temperature minime e massime giornaliere e numero di viaggi in taxi.

Per le query in questa sezione, crea una tabella denominata mydataset.environmental_data_hourly:

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.environmental_data_hourly AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<zip_code INT64, time TIMESTAMP, aqi INT64, temperature INT64>>[
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 00:30:51', 22, 66),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 01:32:10', 23, 63),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 02:30:35', 22, 60),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 03:29:39', 21, 58),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 04:33:05', 21, 59),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 05:32:01', 21, 57),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 06:31:14', 22, 56),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 07:31:06', 28, 55),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 08:29:59', 30, 55),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 09:29:34', 31, 55),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 10:31:24', 38, 56),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 11:31:24', 38, 56),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 12:32:38', 38, 57),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 13:29:59', 38, 56),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 14:31:22', 43, 59),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 15:31:38', 42, 63),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 16:34:22', 43, 65),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 17:33:23', 42, 68),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 18:28:47', 36, 69),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 19:30:28', 34, 67),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 20:30:53', 29, 67),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 21:32:28', 27, 67),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 22:31:45', 25, 65),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 23:31:02', 22, 63),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 00:07:11', 60, 74),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 01:07:24', 61, 73),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 02:08:07', 60, 71),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 03:11:05', 69, 69),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 04:07:26', 72, 67),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 05:08:11', 70, 66),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 06:07:30', 68, 65),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 07:07:10', 77, 64),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 08:06:35', 81, 64),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 09:10:18', 82, 63),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 10:08:10', 107, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 11:08:01', 115, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 12:07:39', 120, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 13:06:03', 125, 61),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 14:08:37', 129, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 15:09:19', 150, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 16:06:39', 151, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 17:08:01', 155, 63),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 18:09:23', 154, 64),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 19:08:43', 151, 67),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 20:07:19', 150, 69),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 21:07:37', 148, 72),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 22:08:01', 143, 76),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 23:08:41', 137, 75)
]);

Un'osservazione interessante sui dati precedenti è che le misurazioni vengono effettuate in periodi di tempo arbitrari, noti come serie temporali non allineate. L'aggregazione è uno dei modi con cui una serie temporale può essere allineata.

Ottieni una media di 3 ore

La seguente query calcola la temperatura e un indice di qualità dell'aria (IQA) medio di 3 ore per ogni codice postale. La funzione TIMESTAMP_BUCKET esegue l'aggregazione dell'ora assegnando ogni valore orario a un determinato giorno.

SELECT
  TIMESTAMP_BUCKET(time, INTERVAL 3 HOUR) AS time,
  zip_code,
  CAST(AVG(aqi) AS INT64) AS aqi,
  CAST(AVG(temperature) AS INT64) AS temperature
FROM mydataset.environmental_data_hourly
GROUP BY zip_code, time
ORDER BY zip_code, time;

/*---------------------+----------+-----+-------------+
 |        time         | zip_code | aqi | temperature |
 +---------------------+----------+-----+-------------+
 | 2020-09-08 00:00:00 |    60606 |  22 |          63 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    60606 |  21 |          58 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    60606 |  27 |          55 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    60606 |  36 |          56 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    60606 |  40 |          57 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    60606 |  42 |          65 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    60606 |  33 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    60606 |  25 |          65 |
 | 2020-09-08 00:00:00 |    94105 |  60 |          73 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    94105 |  70 |          67 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    94105 |  75 |          64 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    94105 | 101 |          62 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    94105 | 125 |          62 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    94105 | 152 |          62 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    94105 | 152 |          67 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    94105 | 143 |          74 |
 +---------------------+----------+-----+-------------*/

Ottieni un valore minimo e massimo di 3 ore

Nella query seguente, calcoli le temperature minime e massime di 3 ore per ogni codice postale:

SELECT
  TIMESTAMP_BUCKET(time, INTERVAL 3 HOUR) AS time,
  zip_code,
  MIN(temperature) AS temperature_min,
  MAX(temperature) AS temperature_max,
FROM mydataset.environmental_data_hourly
GROUP BY zip_code, time
ORDER BY zip_code, time;

/*---------------------+----------+-----------------+-----------------+
 |        time         | zip_code | temperature_min | temperature_max |
 +---------------------+----------+-----------------+-----------------+
 | 2020-09-08 00:00:00 |    60606 |              60 |              66 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    60606 |              57 |              59 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    60606 |              55 |              56 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    60606 |              55 |              56 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    60606 |              56 |              59 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    60606 |              63 |              68 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    60606 |              67 |              69 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    60606 |              63 |              67 |
 | 2020-09-08 00:00:00 |    94105 |              71 |              74 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    94105 |              66 |              69 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    94105 |              64 |              65 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    94105 |              62 |              63 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    94105 |              61 |              62 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    94105 |              62 |              63 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    94105 |              64 |              69 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    94105 |              72 |              76 |
 +---------------------+----------+-----------------+-----------------*/

Ottieni una media di 3 ore con l'allineamento personalizzato

Quando esegui l'aggregazione di serie temporali, utilizzi un allineamento specifico per le finestre delle serie temporali, in modo implicito o esplicito. Le query precedenti utilizzavano l'allineamento implicito, producendo bucket avviati in momenti come 00:00:00, 03:00:00 e 06:00:00. Per impostare esplicitamente questo allineamento nella funzione TIMESTAMP_BUCKET, trasmetti un argomento facoltativo che specifichi l'origine.

Nella query seguente, l'origine è impostata su 2020-01-01 02:00:00. L'allineamento viene modificato e vengono prodotti bucket che iniziano con 02:00:00, 05:00:00 e 08:00:00:

SELECT
  TIMESTAMP_BUCKET(time, INTERVAL 3 HOUR, TIMESTAMP '2020-01-01 02:00:00') AS time,
  zip_code,
  CAST(AVG(aqi) AS INT64) AS aqi,
  CAST(AVG(temperature) AS INT64) AS temperature
FROM mydataset.environmental_data_hourly
GROUP BY zip_code, time
ORDER BY zip_code, time;

/*---------------------+----------+-----+-------------+
 |        time         | zip_code | aqi | temperature |
 +---------------------+----------+-----+-------------+
 | 2020-09-07 23:00:00 |    60606 |  23 |          65 |
 | 2020-09-08 02:00:00 |    60606 |  21 |          59 |
 | 2020-09-08 05:00:00 |    60606 |  24 |          56 |
 | 2020-09-08 08:00:00 |    60606 |  33 |          55 |
 | 2020-09-08 11:00:00 |    60606 |  38 |          56 |
 | 2020-09-08 14:00:00 |    60606 |  43 |          62 |
 | 2020-09-08 17:00:00 |    60606 |  37 |          68 |
 | 2020-09-08 20:00:00 |    60606 |  27 |          66 |
 | 2020-09-08 23:00:00 |    60606 |  22 |          63 |
 | 2020-09-07 23:00:00 |    94105 |  61 |          74 |
 | 2020-09-08 02:00:00 |    94105 |  67 |          69 |
 | 2020-09-08 05:00:00 |    94105 |  72 |          65 |
 | 2020-09-08 08:00:00 |    94105 |  90 |          63 |
 | 2020-09-08 11:00:00 |    94105 | 120 |          62 |
 | 2020-09-08 14:00:00 |    94105 | 143 |          62 |
 | 2020-09-08 17:00:00 |    94105 | 153 |          65 |
 | 2020-09-08 20:00:00 |    94105 | 147 |          72 |
 | 2020-09-08 23:00:00 |    94105 | 137 |          75 |
 +---------------------+----------+-----+-------------*/

Aggregare una serie temporale con riempimento vuoto

A volte, dopo aver aggregato una serie temporale, i dati potrebbero presentare lacune che devono essere riempite con alcuni valori per ulteriori analisi o presentazioni dei dati. La tecnica utilizzata per colmare queste lacune è chiamata riempimento delle lacune. In BigQuery, puoi utilizzare la funzione di tabella GAP_FILL per colmare le lacune nei dati delle serie temporali, utilizzando uno dei metodi forniti per colmare le lacune:

NULL, nota anche come costante
LOCF, ultima osservazione riportata
Interpolazione lineare e lineare tra i due punti dati vicini

Per le query in questa sezione, crea una tabella denominata mydataset.environmental_data_hourly_with_gaps, che si basa sui dati utilizzati nella sezione precedente, ma contenente intervalli vuoti. In scenari reali, i dati potrebbero avere punti dati mancanti a causa di un malfunzionamento a breve termine della stazione meteorologica.

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.environmental_data_hourly_with_gaps AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<zip_code INT64, time TIMESTAMP, aqi INT64, temperature INT64>>[
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 00:30:51', 22, 66),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 01:32:10', 23, 63),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 02:30:35', 22, 60),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 03:29:39', 21, 58),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 04:33:05', 21, 59),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 05:32:01', 21, 57),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 06:31:14', 22, 56),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 07:31:06', 28, 55),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 08:29:59', 30, 55),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 09:29:34', 31, 55),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 10:31:24', 38, 56),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 11:31:24', 38, 56),
    -- No data points between hours 12 and 15.
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 16:34:22', 43, 65),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 17:33:23', 42, 68),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 18:28:47', 36, 69),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 19:30:28', 34, 67),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 20:30:53', 29, 67),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 21:32:28', 27, 67),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 22:31:45', 25, 65),
    STRUCT(60606, TIMESTAMP '2020-09-08 23:31:02', 22, 63),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 00:07:11', 60, 74),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 01:07:24', 61, 73),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 02:08:07', 60, 71),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 03:11:05', 69, 69),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 04:07:26', 72, 67),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 05:08:11', 70, 66),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 06:07:30', 68, 65),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 07:07:10', 77, 64),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 08:06:35', 81, 64),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 09:10:18', 82, 63),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 10:08:10', 107, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 11:08:01', 115, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 12:07:39', 120, 62),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 13:06:03', 125, 61),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 14:08:37', 129, 62),
    -- No data points between hours 15 and 18.
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 19:08:43', 151, 67),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 20:07:19', 150, 69),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 21:07:37', 148, 72),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 22:08:01', 143, 76),
    STRUCT(94105, TIMESTAMP '2020-09-08 23:08:41', 137, 75)
]);

Ottieni una media di 3 ore (compresi intervalli vuoti)

La seguente query calcola l'IQA e la temperatura medi su tre ore per ogni codice postale:

SELECT
  TIMESTAMP_BUCKET(time, INTERVAL 3 HOUR) AS time,
  zip_code,
  CAST(AVG(aqi) AS INT64) AS aqi,
  CAST(AVG(temperature) AS INT64) AS temperature
FROM mydataset.environmental_data_hourly_with_gaps
GROUP BY zip_code, time
ORDER BY zip_code, time;

/*---------------------+----------+-----+-------------+
 |        time         | zip_code | aqi | temperature |
 +---------------------+----------+-----+-------------+
 | 2020-09-08 00:00:00 |    60606 |  22 |          63 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    60606 |  21 |          58 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    60606 |  27 |          55 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    60606 |  36 |          56 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    60606 |  43 |          67 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    60606 |  33 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    60606 |  25 |          65 |
 | 2020-09-08 00:00:00 |    94105 |  60 |          73 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    94105 |  70 |          67 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    94105 |  75 |          64 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    94105 | 101 |          62 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    94105 | 125 |          62 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    94105 | 151 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    94105 | 143 |          74 |
 +---------------------+----------+-----+-------------*/

Osserva che l'output presenta intervalli vuoti a determinati intervalli di tempo. Ad esempio, la serie temporale per il codice postale 60606 non ha un punto dati su 2020-09-08 12:00:00, mentre la serie temporale per il codice postale 94105 non ha un punto dati su 2020-09-08 15:00:00.

Ottieni una media di 3 ore (colma le lacune)

Utilizza la query della sezione precedente e aggiungi la funzione GAP_FILL per colmare le lacune:

WITH aggregated_3_hr AS (
  SELECT
    TIMESTAMP_BUCKET(time, INTERVAL 3 HOUR) AS time,
    zip_code,
    CAST(AVG(aqi) AS INT64) AS aqi,
    CAST(AVG(temperature) AS INT64) AS temperature
   FROM mydataset.environmental_data_hourly_with_gaps
   GROUP BY zip_code, time)

SELECT *
FROM GAP_FILL(
  TABLE aggregated_3_hr,
  ts_column => 'time',
  bucket_width => INTERVAL 3 HOUR,
  partitioning_columns => ['zip_code']
)
ORDER BY zip_code, time;

/*---------------------+----------+------+-------------+
 |        time         | zip_code | aqi  | temperature |
 +---------------------+----------+------+-------------+
 | 2020-09-08 00:00:00 |    60606 |   22 |          63 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    60606 |   21 |          58 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    60606 |   27 |          55 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    60606 |   36 |          56 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    60606 | NULL |        NULL |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    60606 |   43 |          67 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    60606 |   33 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    60606 |   25 |          65 |
 | 2020-09-08 00:00:00 |    94105 |   60 |          73 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    94105 |   70 |          67 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    94105 |   75 |          64 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    94105 |  101 |          62 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    94105 |  125 |          62 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    94105 | NULL |        NULL |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    94105 |  151 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    94105 |  143 |          74 |
 +---------------------+----------+------+-------------*/

La tabella di output ora contiene una riga mancante in 2020-09-08 12:00:00 per il codice postale 60606 e in 2020-09-08 15:00:00 per il codice postale 94105, con valori NULL nelle colonne delle metriche corrispondenti. Poiché non hai specificato alcun metodo per riempire gli intervalli, GAP_FILL ha utilizzato il metodo predefinito NULL.

Riempi le lacune con il riempimento lineare e LOCF degli spazi vuoti

Nella seguente query, la funzione GAP_FILL viene utilizzata con il metodo di compilazione degli intervalli LOCF per la colonna aqi e l'interpolazione lineare per la colonna temperature:

WITH aggregated_3_hr AS (
  SELECT
    TIMESTAMP_BUCKET(time, INTERVAL 3 HOUR) AS time,
    zip_code,
    CAST(AVG(aqi) AS INT64) AS aqi,
    CAST(AVG(temperature) AS INT64) AS temperature
   FROM mydataset.environmental_data_hourly_with_gaps
   GROUP BY zip_code, time)

SELECT *
FROM GAP_FILL(
  TABLE aggregated_3_hr,
  ts_column => 'time',
  bucket_width => INTERVAL 3 HOUR,
  partitioning_columns => ['zip_code'],
  value_columns => [
    ('aqi', 'locf'),
    ('temperature', 'linear')
  ]
)
ORDER BY zip_code, time;

/*---------------------+----------+-----+-------------+
 |        time         | zip_code | aqi | temperature |
 +---------------------+----------+-----+-------------+
 | 2020-09-08 00:00:00 |    60606 |  22 |          63 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    60606 |  21 |          58 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    60606 |  27 |          55 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    60606 |  36 |          56 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    60606 |  36 |          62 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    60606 |  43 |          67 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    60606 |  33 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    60606 |  25 |          65 |
 | 2020-09-08 00:00:00 |    94105 |  60 |          73 |
 | 2020-09-08 03:00:00 |    94105 |  70 |          67 |
 | 2020-09-08 06:00:00 |    94105 |  75 |          64 |
 | 2020-09-08 09:00:00 |    94105 | 101 |          62 |
 | 2020-09-08 12:00:00 |    94105 | 125 |          62 |
 | 2020-09-08 15:00:00 |    94105 | 125 |          65 |
 | 2020-09-08 18:00:00 |    94105 | 151 |          68 |
 | 2020-09-08 21:00:00 |    94105 | 143 |          74 |
 +---------------------+----------+-----+-------------*/

In questa query, la prima riga riempita di lacune ha il valore aqi 36, recuperato dal punto dati precedente di questa serie temporale (codice postale 60606) alle ore 2020-09-08 09:00:00. Il valore temperature 62 è il risultato dell'interpolazione lineare tra i punti dati 2020-09-08 09:00:00 e 2020-09-08 15:00:00. L'altra riga mancante è stata creata in modo simile: il valore 125 di aqi è stato riportato dal punto dati precedente di questa serie temporale (codice postale 94105) e il valore della temperatura 65 è il risultato dell'interpolazione lineare tra il punto dati precedente e quello successivo disponibile.

Allineare una serie temporale con riempimento di spazi vuoti

Le serie temporali possono essere allineate o disallineate. Una serie temporale viene allineata quando i punti dati si verificano solo a intervalli regolari.

Nel mondo reale, al momento della raccolta, le serie temporali sono raramente allineate e di solito richiedono ulteriori elaborazioni per allinearle.

Ad esempio, prendi in considerazione i dispositivi IoT che inviano le proprie metriche a un raccoglitore centralizzato ogni minuto. È irragionevole aspettarsi che i dispositivi inviino le proprie metriche esattamente negli stessi momenti di tempo. Di solito, ogni dispositivo invia le proprie metriche con la stessa frequenza (punto), ma con offset temporale (allineamento) diversi. Il seguente diagramma illustra questo esempio. Puoi visualizzare ogni dispositivo che invia i propri dati a un intervallo di un minuto con alcune istanze di dati mancanti (Dispositivo 3 all'indirizzo 9:36:39) e dati in ritardo (Dispositivo 1 all'indirizzo 9:37:28).

Esempio di allineamento di serie temporali

Puoi eseguire l'allineamento di serie temporali su dati non allineati utilizzando l'aggregazione temporale. Questa operazione è utile se vuoi modificare il periodo di campionamento delle serie temporali, ad esempio passando dal periodo di campionamento originale di 1 minuto a un periodo di 15 minuti. Puoi allineare i dati per ulteriori elaborazioni di serie temporali, ad esempio per unire i dati delle serie temporali, o per scopi di visualizzazione (ad esempio la creazione di grafici).

Puoi utilizzare la funzione di tabella GAP_FILL con i metodi LOCF o di riempimento lineare degli intervalli per eseguire l'allineamento di serie temporali. L'idea è utilizzare GAP_FILL con il periodo di output e l'allineamento selezionati (controllati dall'argomento di origine facoltativo). Il risultato dell'operazione è una tabella con serie temporali allineate, in cui i valori per ogni punto dati derivano dalla serie temporale di input con il metodo di riempimento degli intervalli utilizzato per quella determinata colonna di valori (LOCF lineare).

Crea una tabella mydataset.device_data, simile all'illustrazione precedente:

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.device_data AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<device_id INT64, time TIMESTAMP, signal INT64, state STRING>>[
    STRUCT(2, TIMESTAMP '2023-11-01 09:35:07', 87, 'ACTIVE'),
    STRUCT(1, TIMESTAMP '2023-11-01 09:35:26', 82, 'ACTIVE'),
    STRUCT(3, TIMESTAMP '2023-11-01 09:35:39', 74, 'INACTIVE'),
    STRUCT(2, TIMESTAMP '2023-11-01 09:36:07', 88, 'ACTIVE'),
    STRUCT(1, TIMESTAMP '2023-11-01 09:36:26', 82, 'ACTIVE'),
    STRUCT(2, TIMESTAMP '2023-11-01 09:37:07', 88, 'ACTIVE'),
    STRUCT(1, TIMESTAMP '2023-11-01 09:37:28', 80, 'ACTIVE'),
    STRUCT(3, TIMESTAMP '2023-11-01 09:37:39', 77, 'ACTIVE'),
    STRUCT(2, TIMESTAMP '2023-11-01 09:38:07', 86, 'ACTIVE'),
    STRUCT(1, TIMESTAMP '2023-11-01 09:38:26', 81, 'ACTIVE'),
    STRUCT(3, TIMESTAMP '2023-11-01 09:38:39', 77, 'ACTIVE')
]);

Di seguito sono riportati i dati effettivi ordinati in base alle colonne time e device_id:

SELECT * FROM mydataset.device_data ORDER BY time, device_id;

/*-----------+---------------------+--------+----------+
 | device_id |        time         | signal |  state   |
 +-----------+---------------------+--------+----------+
 |         2 | 2023-11-01 09:35:07 |     87 | ACTIVE   |
 |         1 | 2023-11-01 09:35:26 |     82 | ACTIVE   |
 |         3 | 2023-11-01 09:35:39 |     74 | INACTIVE |
 |         2 | 2023-11-01 09:36:07 |     88 | ACTIVE   |
 |         1 | 2023-11-01 09:36:26 |     82 | ACTIVE   |
 |         2 | 2023-11-01 09:37:07 |     88 | ACTIVE   |
 |         1 | 2023-11-01 09:37:28 |     80 | ACTIVE   |
 |         3 | 2023-11-01 09:37:39 |     77 | ACTIVE   |
 |         2 | 2023-11-01 09:38:07 |     86 | ACTIVE   |
 |         1 | 2023-11-01 09:38:26 |     81 | ACTIVE   |
 |         3 | 2023-11-01 09:38:39 |     77 | ACTIVE   |
 +-----------+---------------------+--------+----------*/

La tabella contiene le serie temporali per ogni dispositivo con due colonne di metriche:

signal: livello di segnale osservato dal dispositivo al momento del campionamento, rappresentato come un valore intero compreso tra 0 e 100.
state: stato del dispositivo al momento del campionamento, rappresentato da una stringa in formato libero.

Nella query seguente, la funzione GAP_FILL viene utilizzata per allineare le serie temporali a intervalli di 1 minuto. Nota come l'interpolazione lineare viene utilizzata per calcolare i valori per la colonna signal e LOCF per la colonna state. Per questi dati di esempio, l'interpolazione lineare è una scelta adatta per calcolare i valori di output.

SELECT *
FROM GAP_FILL(
  TABLE mydataset.device_data,
  ts_column => 'time',
  bucket_width => INTERVAL 1 MINUTE,
  partitioning_columns => ['device_id'],
  value_columns => [
    ('signal', 'linear'),
    ('state', 'locf')
  ]
)
ORDER BY time, device_id;

 /*---------------------+-----------+--------+----------+
 |        time         | device_id | signal |  state   |
 +---------------------+-----------+--------+----------+
 | 2023-11-01 09:36:00 |         1 |     82 | ACTIVE   |
 | 2023-11-01 09:36:00 |         2 |     88 | ACTIVE   |
 | 2023-11-01 09:36:00 |         3 |     75 | INACTIVE |
 | 2023-11-01 09:37:00 |         1 |     81 | ACTIVE   |
 | 2023-11-01 09:37:00 |         2 |     88 | ACTIVE   |
 | 2023-11-01 09:37:00 |         3 |     76 | INACTIVE |
 | 2023-11-01 09:38:00 |         1 |     81 | ACTIVE   |
 | 2023-11-01 09:38:00 |         2 |     86 | ACTIVE   |
 | 2023-11-01 09:38:00 |         3 |     77 | ACTIVE   |
 +---------------------+-----------+--------+----------*/

La tabella di output contiene una serie temporale allineata per ogni colonna del dispositivo e del valore (signal e state), calcolata utilizzando i metodi per riempire gli intervalli specificati nella chiamata di funzione.

Unire i dati delle serie temporali

Puoi unire i dati delle serie temporali utilizzando un join con finestra o un join AS OF.

Join con finestra

A volte, è necessario unire due o più tabelle ai dati di serie temporali. Considera le seguenti due tabelle:

mydataset.sensor_temperatures, contiene i dati sulla temperatura riportati da ciascun sensore ogni 15 secondi.
mydataset.sensor_fuel_rates, contiene il tasso di consumo di carburante misurato da ciascun sensore ogni 15 secondi.

Per creare queste tabelle, esegui le seguenti query:

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.sensor_temperatures AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, ts TIMESTAMP, temp FLOAT64>>[
  (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:00.063', 37.1),
  (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:15.024', 37.2),
  (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:30.032', 37.3),
  (2, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:01.001', 38.1),
  (2, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:15.082', 38.2),
  (2, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:31.009', 38.3)
]);

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.sensor_fuel_rates AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, ts TIMESTAMP, rate FLOAT64>>[
    (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:11.016', 10.1),
    (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:26.015', 10.2),
    (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:41.014', 10.3),
    (2, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:08.099', 11.1),
    (2, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:23.087', 11.2),
    (2, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:38.077', 11.3)
]);

Di seguito sono riportati i dati effettivi delle tabelle:

SELECT * FROM mydataset.sensor_temperatures ORDER BY sensor_id, ts;

 /*-----------+---------------------+------+
 | sensor_id |         ts          | temp |
 +-----------+---------------------+------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:00 | 37.1 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:15 | 37.2 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:30 | 37.3 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:01 | 38.1 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:15 | 38.2 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:31 | 38.3 |
 +-----------+---------------------+------*/

SELECT * FROM mydataset.sensor_fuel_rates ORDER BY sensor_id, ts;

 /*-----------+---------------------+------+
 | sensor_id |         ts          | rate |
 +-----------+---------------------+------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:11 | 10.1 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:26 | 10.2 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:41 | 10.3 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:08 | 11.1 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:23 | 11.2 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:38 | 11.3 |
 +-----------+---------------------+------*/

Per controllare il tasso di consumo di carburante alla temperatura riportata da ciascun sensore, puoi unire le due serie temporali.

Sebbene i dati nelle due serie temporali non siano allineati, vengono campionati nello stesso intervallo (15 secondi), pertanto sono un buon candidato per il join con finestra. Utilizza le funzioni di bucketing temporale per allineare i timestamp utilizzati come chiavi di join.

Le seguenti query illustrano in che modo ogni timestamp può essere assegnato a finestre di 15 secondi utilizzando la funzione TIMESTAMP_BUCKET:

SELECT *, TIMESTAMP_BUCKET(ts, INTERVAL 15 SECOND) ts_window
FROM mydataset.sensor_temperatures
ORDER BY sensor_id, ts;

/*-----------+---------------------+------+---------------------+
 | sensor_id |         ts          | temp |      ts_window      |
 +-----------+---------------------+------+---------------------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:00 | 37.1 | 2020-01-01 12:00:00 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:15 | 37.2 | 2020-01-01 12:00:15 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:30 | 37.3 | 2020-01-01 12:00:30 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:01 | 38.1 | 2020-01-01 12:00:00 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:15 | 38.2 | 2020-01-01 12:00:15 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:31 | 38.3 | 2020-01-01 12:00:30 |
 +-----------+---------------------+------+---------------------*/

SELECT *, TIMESTAMP_BUCKET(ts, INTERVAL 15 SECOND) ts_window
FROM mydataset.sensor_fuel_rates
ORDER BY sensor_id, ts;

/*-----------+---------------------+------+---------------------+
 | sensor_id |         ts          | rate |      ts_window      |
 +-----------+---------------------+------+---------------------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:11 | 10.1 | 2020-01-01 12:00:00 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:26 | 10.2 | 2020-01-01 12:00:15 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:41 | 10.3 | 2020-01-01 12:00:30 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:08 | 11.1 | 2020-01-01 12:00:00 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:23 | 11.2 | 2020-01-01 12:00:15 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:38 | 11.3 | 2020-01-01 12:00:30 |
 +-----------+---------------------+------+---------------------*/

Puoi utilizzare questo concetto per unire i dati sul tasso di consumo di carburante alla temperatura riportata da ciascun sensore:

SELECT
  t1.sensor_id AS sensor_id,
  t1.ts AS temp_ts,
  t1.temp AS temp,
  t2.ts AS rate_ts,
  t2.rate AS rate
FROM mydataset.sensor_temperatures t1
LEFT JOIN mydataset.sensor_fuel_rates t2
ON TIMESTAMP_BUCKET(t1.ts, INTERVAL 15 SECOND) =
     TIMESTAMP_BUCKET(t2.ts, INTERVAL 15 SECOND)
   AND t1.sensor_id = t2.sensor_id
ORDER BY sensor_id, temp_ts;

/*-----------+---------------------+------+---------------------+------+
 | sensor_id |       temp_ts       | temp |       rate_ts       | rate |
 +-----------+---------------------+------+---------------------+------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:00 | 37.1 | 2020-01-01 12:00:11 | 10.1 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:15 | 37.2 | 2020-01-01 12:00:26 | 10.2 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:30 | 37.3 | 2020-01-01 12:00:41 | 10.3 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:01 | 38.1 | 2020-01-01 12:00:08 | 11.1 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:15 | 38.2 | 2020-01-01 12:00:23 | 11.2 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:31 | 38.3 | 2020-01-01 12:00:38 | 11.3 |
 +-----------+---------------------+------+---------------------+------*/

Partecipa con `AS OF`

Per questa sezione, utilizza la tabella mydataset.sensor_temperatures e crea una nuova tabella, mydataset.sensor_location.

La tabella mydataset.sensor_temperatures contiene dati sulla temperatura provenienti da diversi sensori, segnalati ogni 15 secondi:

SELECT * FROM mydataset.sensor_temperatures ORDER BY sensor_id, ts;

/*-----------+---------------------+------+
 | sensor_id |         ts          | temp |
 +-----------+---------------------+------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:00 | 37.1 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:15 | 37.2 |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:30 | 37.3 |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:45 | 38.1 |
 |         2 | 2020-01-01 12:01:01 | 38.2 |
 |         2 | 2020-01-01 12:01:15 | 38.3 |
 +-----------+---------------------+------*/

Per creare mydataset.sensor_location, esegui la query seguente:

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.sensor_locations AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, ts TIMESTAMP, location GEOGRAPHY>>[
  (1, TIMESTAMP '2020-01-01 11:59:47.063', ST_GEOGPOINT(-122.022, 37.406)),
  (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:08.185', ST_GEOGPOINT(-122.021, 37.407)),
  (1, TIMESTAMP '2020-01-01 12:00:28.032', ST_GEOGPOINT(-122.020, 37.405)),
  (2, TIMESTAMP '2020-01-01 07:28:41.239', ST_GEOGPOINT(-122.390, 37.790))
]);

/*-----------+---------------------+------------------------+
 | sensor_id |         ts          |        location        |
 +-----------+---------------------+------------------------+
 |         1 | 2020-01-01 11:59:47 | POINT(-122.022 37.406) |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:08 | POINT(-122.021 37.407) |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:28 |  POINT(-122.02 37.405) |
 |         2 | 2020-01-01 07:28:41 |   POINT(-122.39 37.79) |
 +-----------+---------------------+------------------------*/

Ora unisci i dati di mydataset.sensor_temperatures con quelli di mydataset.sensor_location.

In questo scenario, non puoi utilizzare un join con finestra, poiché i dati sulla temperatura e la data della località non vengono riportati con lo stesso intervallo.

Un modo per farlo in BigQuery è trasformare i dati del timestamp in un intervallo, utilizzando il tipo di dati RANGE. L'intervallo rappresenta la validità temporale di una riga, indicando l'ora di inizio e di fine per le quali la riga è valida.

Utilizza la funzione finestra LEAD per trovare il punto dati successivo nella serie temporale, in relazione al punto dati corrente, che è anche il limite finale della validità temporale della riga corrente. Le seguenti query lo dimostrano, convertendo i dati sulla località in intervalli di validità:

WITH locations_ranges AS (
  SELECT
    sensor_id,
    RANGE(ts, LEAD(ts) OVER (PARTITION BY sensor_id ORDER BY ts ASC)) AS ts_range,
    location
  FROM mydataset.sensor_locations
)
SELECT * FROM locations_ranges ORDER BY sensor_id, ts_range;

/*-----------+--------------------------------------------+------------------------+
 | sensor_id |                  ts_range                  |        location        |
 +-----------+--------------------------------------------+------------------------+
 |         1 | [2020-01-01 11:59:47, 2020-01-01 12:00:08) | POINT(-122.022 37.406) |
 |         1 | [2020-01-01 12:00:08, 2020-01-01 12:00:28) | POINT(-122.021 37.407) |
 |         1 |           [2020-01-01 12:00:28, UNBOUNDED) |  POINT(-122.02 37.405) |
 |         2 |           [2020-01-01 07:28:41, UNBOUNDED) |   POINT(-122.39 37.79) |
 +-----------+--------------------------------------------+------------------------*/

Ora puoi unire i dati sulle temperature (a sinistra) a quelli sulla posizione (a destra):

WITH locations_ranges AS (
  SELECT
    sensor_id,
    RANGE(ts, LEAD(ts) OVER (PARTITION BY sensor_id ORDER BY ts ASC)) AS ts_range,
    location
  FROM mydataset.sensor_locations
)
SELECT
  t1.sensor_id AS sensor_id,
  t1.ts AS temp_ts,
  t1.temp AS temp,
  t2.location AS location
FROM mydataset.sensor_temperatures t1
LEFT JOIN locations_ranges t2
ON RANGE_CONTAINS(t2.ts_range, t1.ts)
AND t1.sensor_id = t2.sensor_id
ORDER BY sensor_id, temp_ts;

/*-----------+---------------------+------+------------------------+
 | sensor_id |       temp_ts       | temp |        location        |
 +-----------+---------------------+------+------------------------+
 |         1 | 2020-01-01 12:00:00 | 37.1 | POINT(-122.022 37.406) |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:15 | 37.2 | POINT(-122.021 37.407) |
 |         1 | 2020-01-01 12:00:30 | 37.3 |  POINT(-122.02 37.405) |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:01 | 38.1 |   POINT(-122.39 37.79) |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:15 | 38.2 |   POINT(-122.39 37.79) |
 |         2 | 2020-01-01 12:00:31 | 38.3 |   POINT(-122.39 37.79) |
 +-----------+---------------------+------+------------------------*/

Combinare e suddividere i dati dell'intervallo

In questa sezione, combina i dati di intervalli con intervalli sovrapposti e suddividi i dati dell'intervallo in intervalli più piccoli.

Combina i dati dell'intervallo

Le tabelle con valori di intervallo potrebbero avere intervalli sovrapposti. Nella seguente query, gli intervalli di tempo acquisiscono lo stato dei sensori a intervalli di circa 5 minuti:

CREATE OR REPLACE TABLE mydataset.sensor_metrics AS
SELECT * FROM UNNEST(
  ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, duration RANGE<DATETIME>, flow INT64, spins INT64>>[
  (1, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:00:01, 2020-01-01 12:05:23)", 10, 1),
  (1, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:05:12, 2020-01-01 12:10:46)", 10, 20),
  (1, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:10:27, 2020-01-01 12:15:56)", 11, 4),
  (1, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:16:00, 2020-01-01 12:20:58)", 11, 9),
  (1, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:20:33, 2020-01-01 12:25:08)", 11, 8),
  (2, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:00:19, 2020-01-01 12:05:08)", 21, 31),
  (2, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:05:08, 2020-01-01 12:10:30)", 21, 2),
  (2, RANGE<DATETIME> "[2020-01-01 12:10:22, 2020-01-01 12:15:42)", 21, 10)
]);

La seguente query nella tabella mostra diversi intervalli sovrapposti:

SELECT * FROM mydataset.sensor_metrics;

/*-----------+--------------------------------------------+------+-------+
 | sensor_id |                  duration                  | flow | spins |
 +-----------+--------------------------------------------+------+-------+
 |         1 | [2020-01-01 12:00:01, 2020-01-01 12:05:23) | 10   |     1 |
 |         1 | [2020-01-01 12:05:12, 2020-01-01 12:10:46) | 10   |    20 |
 |         1 | [2020-01-01 12:10:27, 2020-01-01 12:15:56) | 11   |     4 |
 |         1 | [2020-01-01 12:16:00, 2020-01-01 12:20:58) | 11   |     9 |
 |         1 | [2020-01-01 12:20:33, 2020-01-01 12:25:08) | 11   |     8 |
 |         2 | [2020-01-01 12:00:19, 2020-01-01 12:05:08) | 21   |    31 |
 |         2 | [2020-01-01 12:05:08, 2020-01-01 12:10:30) | 21   |     2 |
 |         2 | [2020-01-01 12:10:22, 2020-01-01 12:15:42) | 21   |    10 |
 +-----------+--------------------------------------------+------+-------*/

Per alcuni degli intervalli che si sovrappongono, il valore nella colonna flow è lo stesso. Ad esempio, le righe 1 e 2 si sovrappongono e hanno le stesse letture di flow. Puoi combinare queste due righe per ridurre il numero di righe nella tabella. Puoi utilizzare la funzione tabella RANGE_SESSIONIZE per trovare intervalli che si sovrappongono con ogni riga e fornire una colonna session_range aggiuntiva contenente un intervallo che sia l'unione di tutti gli intervalli che si sovrappongono. Per visualizzare gli intervalli di sessioni per ogni riga, esegui la seguente query:

SELECT sensor_id, session_range, flow
FROM RANGE_SESSIONIZE(
  # Input data.
  (SELECT sensor_id, duration, flow FROM mydataset.sensor_metrics),
  # Range column.
  "duration",
  # Partitioning columns. Ranges are sessionized only within these partitions.
  ["sensor_id", "flow"],
  # Sessionize mode.
  "OVERLAPS")
ORDER BY sensor_id, session_range;

/*-----------+--------------------------------------------+------+
 | sensor_id |                session_range               | flow |
 +-----------+--------------------------------------------+------+
 |         1 | [2020-01-01 12:00:01, 2020-01-01 12:10:46) | 10   |
 |         1 | [2020-01-01 12:00:01, 2020-01-01 12:10:46) | 10   |
 |         1 | [2020-01-01 12:10:27, 2020-01-01 12:15:56) | 11   |
 |         1 | [2020-01-01 12:16:00, 2020-01-01 12:25:08) | 11   |
 |         1 | [2020-01-01 12:16:00, 2020-01-01 12:25:08) | 11   |
 |         2 | [2020-01-01 12:00:19, 2020-01-01 12:05:08) | 21   |
 |         2 | [2020-01-01 12:05:08, 2020-01-01 12:15:42) | 21   |
 |         2 | [2020-01-01 12:05:08, 2020-01-01 12:15:42) | 21   |
 +-----------+--------------------------------------------+------*/

Tieni presente che, per sensor_id con valore 2, il limite di fine della prima riga ha lo stesso valore di data/ora del limite iniziale della seconda riga. Tuttavia, poiché i confini finali sono esclusivi, non si sovrappongono (soltanto per soddisfare le esigenze), pertanto non erano negli stessi intervalli di sessioni. Se vuoi posizionare queste due righe negli stessi intervalli di sessioni, utilizza la modalità di sessione MEETS.

Per combinare gli intervalli, raggruppa i risultati per session_range e per le colonne di partizionamento (sensor_id e flow):

SELECT sensor_id, session_range, flow
FROM RANGE_SESSIONIZE(
  (SELECT sensor_id, duration, flow FROM mydataset.sensor_metrics),
  "duration",
  ["sensor_id", "flow"],
  "OVERLAPS")
GROUP BY sensor_id, session_range, flow
ORDER BY sensor_id, session_range;

/*-----------+--------------------------------------------+------+
 | sensor_id |                session_range               | flow |
 +-----------+--------------------------------------------+------+
 |         1 | [2020-01-01 12:00:01, 2020-01-01 12:10:46) | 10   |
 |         1 | [2020-01-01 12:10:27, 2020-01-01 12:15:56) | 11   |
 |         1 | [2020-01-01 12:16:00, 2020-01-01 12:25:08) | 11   |
 |         2 | [2020-01-01 12:00:19, 2020-01-01 12:05:08) | 21   |
 |         2 | [2020-01-01 12:05:08, 2020-01-01 12:15:42) | 21   |
 +-----------+--------------------------------------------+------*/

Infine, aggiungi la colonna spins nei dati della sessione aggregandoli utilizzando SUM.

SELECT sensor_id, session_range, flow, SUM(spins) as spins
FROM RANGE_SESSIONIZE(
  TABLE mydataset.sensor_metrics,
  "duration",
  ["sensor_id", "flow"],
  "OVERLAPS")
GROUP BY sensor_id, session_range, flow
ORDER BY sensor_id, session_range;

/*-----------+--------------------------------------------+------+-------+
 | sensor_id |                session_range               | flow | spins |
 +-----------+--------------------------------------------+------+-------+
 |         1 | [2020-01-01 12:00:01, 2020-01-01 12:10:46) | 10   |    21 |
 |         1 | [2020-01-01 12:10:27, 2020-01-01 12:15:56) | 11   |     4 |
 |         1 | [2020-01-01 12:16:00, 2020-01-01 12:25:08) | 11   |    17 |
 |         2 | [2020-01-01 12:00:19, 2020-01-01 12:05:08) | 21   |    31 |
 |         2 | [2020-01-01 12:05:08, 2020-01-01 12:15:42) | 21   |    12 |
 +-----------+--------------------------------------------+------+-------*/

Suddividi dati intervallo

Puoi anche suddividere un intervallo in intervalli più piccoli. Per questo esempio, utilizza la seguente tabella con dati intervallo:

/*-----------+--------------------------+------+-------+
 | sensor_id |         duration         | flow | spins |
 +-----------+--------------------------+------+-------+
 |         1 | [2020-01-01, 2020-12-31) | 10   |    21 |
 |         1 | [2021-01-01, 2021-12-31) | 11   |     4 |
 |         2 | [2020-04-15, 2021-04-15) | 21   |    31 |
 |         2 | [2021-04-15, 2021-04-15) | 21   |    12 |
 +-----------+--------------------------+------+-------*/

Ora, suddividi gli intervalli originali in intervalli di 3 mesi:

WITH sensor_data AS (
  SELECT * FROM UNNEST(
    ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, duration RANGE<DATE>, flow INT64, spins INT64>>[
    (1, RANGE<DATE> "[2020-01-01, 2020-12-31)", 10, 21),
    (1, RANGE<DATE> "[2021-01-01, 2021-12-31)", 11, 4),
    (2, RANGE<DATE> "[2020-04-15, 2021-04-15)", 21, 31),
    (2, RANGE<DATE> "[2021-04-15, 2022-04-15)", 21, 12)
  ])
)
SELECT sensor_id, expanded_range, flow, spins
FROM sensor_data, UNNEST(GENERATE_RANGE_ARRAY(duration, INTERVAL 3 MONTH)) AS expanded_range;

/*-----------+--------------------------+------+-------+
 | sensor_id |      expanded_range      | flow | spins |
 +-----------+--------------------------+------+-------+
 |         1 | [2020-01-01, 2020-04-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-04-01, 2020-07-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-07-01, 2020-10-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-10-01, 2020-12-31) |   10 |    21 |
 |         1 | [2021-01-01, 2021-04-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-04-01, 2021-07-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-07-01, 2021-10-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-10-01, 2021-12-31) |   11 |     4 |
 |         2 | [2020-04-15, 2020-07-15) |   21 |    31 |
 |         2 | [2020-07-15, 2020-10-15) |   21 |    31 |
 |         2 | [2020-10-15, 2021-01-15) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-01-15, 2021-04-15) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-04-15, 2021-07-15) |   21 |    12 |
 |         2 | [2021-07-15, 2021-10-15) |   21 |    12 |
 |         2 | [2021-10-15, 2022-01-15) |   21 |    12 |
 |         2 | [2022-01-15, 2022-04-15) |   21 |    12 |
 +-----------+--------------------------+------+-------*/

Nella query precedente, ogni intervallo originale è stato suddiviso in intervalli più piccoli, con la larghezza impostata su INTERVAL 3 MONTH. Tuttavia, gli intervalli di 3 mesi non sono allineati a un'origine comune. Per allineare questi intervalli a un'origine comune 2020-01-01, esegui la seguente query:

WITH sensor_data AS (
  SELECT * FROM UNNEST(
    ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, duration RANGE<DATE>, flow INT64, spins INT64>>[
    (1, RANGE<DATE> "[2020-01-01, 2020-12-31)", 10, 21),
    (1, RANGE<DATE> "[2021-01-01, 2021-12-31)", 11, 4),
    (2, RANGE<DATE> "[2020-04-15, 2021-04-15)", 21, 31),
    (2, RANGE<DATE> "[2021-04-15, 2022-04-15)", 21, 12)
  ])
)
SELECT sensor_id, expanded_range, flow, spins
FROM sensor_data
JOIN UNNEST(GENERATE_RANGE_ARRAY(RANGE<DATE> "[2020-01-01, 2022-12-31)", INTERVAL 3 MONTH)) AS expanded_range
ON RANGE_OVERLAPS(duration, expanded_range);

/*-----------+--------------------------+------+-------+
 | sensor_id |      expanded_range      | flow | spins |
 +-----------+--------------------------+------+-------+
 |         1 | [2020-01-01, 2020-04-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-04-01, 2020-07-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-07-01, 2020-10-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-10-01, 2021-01-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2021-01-01, 2021-04-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-04-01, 2021-07-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-07-01, 2021-10-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-10-01, 2022-01-01) |   11 |     4 |
 |         2 | [2020-04-01, 2020-07-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2020-07-01, 2020-10-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2020-10-01, 2021-01-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-01-01, 2021-04-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-04-01, 2021-07-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-04-01, 2021-07-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2021-07-01, 2021-10-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2021-10-01, 2022-01-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2022-01-01, 2022-04-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2022-04-01, 2022-07-01) |   21 |    12 |
 +-----------+--------------------------+------+-------*/

Nella query precedente, la riga con l'intervallo [2020-04-15, 2021-04-15) è suddivisa in 5 intervalli, a partire dall'intervallo [2020-04-01, 2020-07-01). Tieni presente che il limite di inizio ora si estende oltre il limite di inizio originale per allinearsi all'origine comune. Se non vuoi che il limite di inizio non si estenda oltre il limite di inizio originale, puoi limitare la condizione JOIN:

WITH sensor_data AS (
  SELECT * FROM UNNEST(
    ARRAY<STRUCT<sensor_id INT64, duration RANGE<DATE>, flow INT64, spins INT64>>[
    (1, RANGE<DATE> "[2020-01-01, 2020-12-31)", 10, 21),
    (1, RANGE<DATE> "[2021-01-01, 2021-12-31)", 11, 4),
    (2, RANGE<DATE> "[2020-04-15, 2021-04-15)", 21, 31),
    (2, RANGE<DATE> "[2021-04-15, 2022-04-15)", 21, 12)
  ])
)
SELECT sensor_id, expanded_range, flow, spins
FROM sensor_data
JOIN UNNEST(GENERATE_RANGE_ARRAY(RANGE<DATE> "[2020-01-01, 2022-12-31)", INTERVAL 3 MONTH)) AS expanded_range
ON RANGE_CONTAINS(duration, RANGE_START(expanded_range));

/*-----------+--------------------------+------+-------+
 | sensor_id |      expanded_range      | flow | spins |
 +-----------+--------------------------+------+-------+
 |         1 | [2020-01-01, 2020-04-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-04-01, 2020-07-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-07-01, 2020-10-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2020-10-01, 2021-01-01) |   10 |    21 |
 |         1 | [2021-01-01, 2021-04-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-04-01, 2021-07-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-07-01, 2021-10-01) |   11 |     4 |
 |         1 | [2021-10-01, 2022-01-01) |   11 |     4 |
 |         2 | [2020-07-01, 2020-10-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2020-10-01, 2021-01-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-01-01, 2021-04-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-04-01, 2021-07-01) |   21 |    31 |
 |         2 | [2021-07-01, 2021-10-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2021-10-01, 2022-01-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2022-01-01, 2022-04-01) |   21 |    12 |
 |         2 | [2022-04-01, 2022-07-01) |   21 |    12 |
 +-----------+--------------------------+------+-------*/

Ora puoi notare che l'intervallo [2020-04-15, 2021-04-15) è stato suddiviso in 4 intervalli, a partire dall'intervallo [2020-07-01, 2020-10-01).

Best practice per l'archiviazione dei dati

Quando archivi i dati di serie temporali, è importante considerare i pattern di query utilizzati nelle tabelle in cui sono archiviati i dati. In genere, quando esegui query sui dati delle serie temporali, puoi filtrarli per un intervallo di tempo specifico.
Per ottimizzare questi pattern di utilizzo, consigliamo di archiviare i dati delle serie temporali in tabelle partizionate, con i dati partizionati in base alla colonna del tempo o alla data di importazione. Ciò può migliorare notevolmente le prestazioni in fase di query dei dati delle serie temporali, in quanto consente a BigQuery di eliminare le partizioni che non contengono dati sottoposti a query.
Puoi abilitare il clustering in base alla data, all'intervallo o a una delle colonne di partizionamento per migliorare ulteriormente le prestazioni in fase di query.