時系列データを操作する
このドキュメントでは、時系列分析をサポートする SQL 関数の使い方について説明します。
はじめに
時系列はデータポイントのシーケンスであり、それぞれが時刻とその時刻に関連付けられた値で構成されています。通常、時系列にはそれを一意に識別する識別子も存在します。
リレーショナル データベースでは、時系列は次の列グループを含むテーブルとしてモデル化されています。
- 時間列
- パーティショニング列（郵便番号など）が存在する可能性があります。
- 1 つ以上の値列、または複数の値（温度や AQI など）を組み合わせた
STRUCT型
次に、テーブルとしてモデル化された時系列データの例を示します。
時系列を集計する
時系列分析での時間集計は、時間軸に沿って実行される集計を意味します。
BigQuery では、時間バケット関数（TIMESTAMP_BUCKET、DATE_BUCKET、DATETIME_BUCKET）を使用して時刻集計を実行できます。時間バケット関数は、入力時刻値とその値が属するバケットをマッピングします。
通常、時間集計は、次のような集計関数（AVG、MIN、MAX、COUNT、またはSUM）で時間枠内の複数のデータポイントを 1 つのデータポイントに結合するために実行されます。たとえば、15 分間のリクエストの平均レイテンシ、1 日の最低気温と最高気温、1 日あたりのタクシー賃走回数などです。
このセクションのクエリでは、mydataset.environmental_data_hourly というテーブルを作成します。
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)
]);
/*---------------------+----------+-----------------+-----------------+
| 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 |
+---------------------+----------+-----------------+-----------------*/
このデータについて興味深いのは、未調整の時系列という任意の期間で測定が行われる点です。集計は、時系列を調整する方法の一つです。
3 時間の平均データを取得する
次のクエリは、郵便番号ごとに 3 時間の平均大気質指数（AQI）と気温を計算します。TIMESTAMP_BUCKET 関数は、各時刻値を特定の日付に割り当てて、期間集計を実行します。
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 |
+---------------------+----------+-----+-------------*/
3 時間の最小値と最大値を確認する
次のクエリでは、郵便番号ごとに 3 時間の最低気温と最高気温を計算します。
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 |
+---------------------+----------+-----------------+-----------------*/
カスタム調整で 3 時間の平均を取得する
時系列集計を実行する場合は、時系列ウィンドウで特定の調整を暗黙的または明示的に使用します。上記のクエリでは暗黙的な調整を使用しています。これにより、00:00:00、03:00:00、06:00:00 などの時間にバケットの生成が開始しています。TIMESTAMP_BUCKET 関数でこの調整を明示的に設定するには、起点を指定するオプションの引数を渡します。
次のクエリでは、オリジンは 2020-01-01 02:00:00 に設定されています。これにより、調整が変更され、02:00:00、05:00:00、08:00:00 などの時間にバケットの生成が開始します。
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 |
+---------------------+----------+-----+-------------*/
ギャップを埋めて時系列を集計する
時系列の集計後、データの詳細分析やデータの表示でギャップが生じることがあります。このギャップを埋めるための手法はギャップ充填と呼ばれます。BigQuery では、GAP_FILL テーブル関数を使用して、提供されているギャップ充填方法のいずれかで時系列データのギャップを埋めることができます。
- NULL（定数とも呼ばれます）
- LOCF、最後に継続されるモニタリング
- 隣接する 2 つのデータポイント間の線形補間
このセクションのクエリでは、mydataset.environmental_data_hourly_with_gaps というテーブルを作成します。これは、前のセクションで使用したデータに基づいていますが、データにはギャップがあります。現実のシナリオでは、気象観測所で短期的な故障が発生し、データポイントが欠落する可能性があります。
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)
]);
3 時間の平均を取得する（ギャップを含む）
次のクエリは、郵便番号ごとに 3 時間の平均 AQI と気温を計算します。
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 |
+---------------------+----------+-----+-------------*/
出力に特定の時間間隔でギャップがあるので注意してください。たとえば、郵便番号 60606 の時系列では 2020-09-08 12:00:00 にデータポイントがなく、郵便番号 94105 の時系列では 2020-09-08 15:00:00 にデータポイントがありません。
3 時間の平均を取得する（ギャップ補充）
前のセクションのクエリを使用して GAP_FILL 関数を追加し、ギャップを埋めます。
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 |
+---------------------+----------+------+-------------*/
出力テーブルの 2020-09-08 12:00:00（郵便番号 60606 の場合）と 2020-09-08 15:00:00（郵便番号 94105 の場合）に欠落行が存在し、対応する指標列に NULL 値が表示されています。ギャップの充填方法を指定していないと、GAP_FILL はデフォルトのギャップ充填方法である NULL を使用します。
線形充填と LOCF ギャップ充填でギャップを埋める
次のクエリでは、GAP_FILL 関数を使用して、aqi 列に対する LOCF ギャップ充填メソッドと、temperature 列に対する線形補間を行っています。
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 |
+---------------------+----------+-----+-------------*/
このクエリでは、ギャップが埋め込まれた最初の行の aqi 値が 36 で、2020-09-08 09:00:00 の時系列（郵便番号 60606）の前のデータポイントから取得されます。temperature の値 62 は、データポイント 2020-09-08 09:00:00 と 2020-09-08 15:00:00 間の線形補間の結果です。欠落しているもう 1 つの行も同様の方法で作成されています。aqi 値 125 は、この時系列（郵便番号 94105）の前のデータポイントから引き継がれており、気温の値 65 は、前後の使用可能なデータポイント間の線形補間の結果を表しています。
ギャップを埋めて時系列を調整する
時系列は調整されている場合と、調整されない場合があります。時系列が調整されるのは、データポイントが一定間隔でのみ発生している場合です。
実際には、収集時に時系列が調整されることはほとんどありません。通常、時系列を調整するには、さらなる処理が必要になります。
たとえば、1 分ごとに中央のコレクタに指標を送信する IoT デバイスについて考えてみましょう。デバイスがまったく同じタイミングで指標を送信することを期待するのは合理的ではありません。通常、各デバイスは、同じ頻度（期間）で異なる時間オフセット（調整）で指標を送信します。次の図は、この例を示しています。各デバイスが 1 分間隔でデータを送信していますが、欠落データ（デバイス 3、9:36:39）と遅延データ（デバイス 1、9:37:28）の存在も確認できます。
時間集計を使用すると、未調整のデータに時系列調整を実行できます。これは、サンプリング間隔を元の 1 分から 15 分に変更するなど、時系列のサンプリング間隔を変更する場合に便利です。時系列データの結合などの時系列処理や表示目的（グラフ化など）でデータを調整できます。
GAP_FILL テーブル関数と LOCF または線形ギャップ充填方法を使用して、時系列調整を実行できます。ここでは、選択した出力期間と調整（オプションの origin 引数で制御）で GAP_FILL を使用します。処理の結果、調整された時系列を含むテーブルが生成されます。各データポイントの値は、その特定の値の列に使用されたギャップ充填メソッド（LOCF または線形）により入力の時系列から生成されます。
前の図のようなテーブル mydataset.device_data を作成します。
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')
]);
time 列と device_id 列で並べ替えられた実際のデータは次のようになります。
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 |
+-----------+---------------------+--------+----------*/
このテーブルには、各デバイスの時系列と次の 2 つの指標列が含まれています。
signal- サンプリング時にデバイスで観測された信号レベル。0～100の整数値で表されます。state- サンプリング時のデバイスの状態。自由形式の文字列で表されます。
次のクエリでは、GAP_FILL 関数を使用して時系列を 1 分間隔で調整します。signal 列の値と state 列の LOCF の計算に線形補間が使用されていることに注意してください。このサンプルデータの場合、出力値の計算には線形補間が適しています。
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 |
+---------------------+-----------+--------+----------*/
出力テーブルには、各デバイスと値列（signal と state）に対して調整された時系列が含まれます。これらは、関数呼び出しに指定されたギャップ充填方法で計算されています。
時系列データを結合する
時系列データは、ウィンドウ結合または AS OF 結合を使用して結合できます。
ウィンドウ結合
2 つ以上のテーブルを時系列データと結合しなければならない場合があります。次の 2 つのテーブルについて考えてみましょう。
mydataset.sensor_temperatures: 15 秒ごとに各センサーから報告される温度データが含まれます。mydataset.sensor_fuel_rates: 各センサーが 15 秒ごとに測定した燃料消費率が含まれます。
これらのテーブルを作成するには、次のクエリを実行します。
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)
]);
テーブルの実際のデータは次のとおりです。
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 |
+-----------+---------------------+------*/
各センサーから報告された温度での燃料消費率を確認するには、2 つの時系列を結合します。
2 つの時系列のデータは調整されていませんが、同じ間隔（15 秒）でサンプリングされるため、このようなデータはウィンドウ結合に適しています。時間バケット化関数を使用して、結合キーとして使用するタイムスタンプを調整します。
次のクエリは、TIMESTAMP_BUCKET 関数を使用して各タイムスタンプを 15 秒のウィンドウに割り当てる方法を示しています。
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 |
+-----------+---------------------+------+---------------------*/
このコンセプトを使用して、燃料消費率データと各センサーから報告された温度を結合します。
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 |
+-----------+---------------------+------+---------------------+------*/
AS OF 結合
このセクションでは、mydataset.sensor_temperatures テーブルを使用して、新しいテーブル mydataset.sensor_location を作成します。
mydataset.sensor_temperatures テーブルには、さまざまなセンサーから 15 秒ごとに報告される温度データが含まれます。
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 |
+-----------+---------------------+------*/
mydataset.sensor_location を作成するには、次のクエリを実行します。
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) |
+-----------+---------------------+------------------------*/
次に、mydataset.sensor_temperatures のデータを mydataset.sensor_location のデータと結合します。
このシナリオでは、気温データと位置情報の日付が同じ間隔で報告されないため、ウィンドウ結合は使用できません。
この処理を BigQuery で行うには、RANGE データ型を使用してタイムスタンプ データを範囲に変換する方法があります。範囲は行の時間的有効性を表し、行が有効である開始時刻と終了時刻を示します。
LEAD ウィンドウ関数を使用して、現在のデータポイント（現在の行の時間的有効性の終了境界）を基準とする時系列内の次のデータポイントを見つけます。次のクエリで、位置情報を有効な範囲に変換します。
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) |
+-----------+--------------------------------------------+------------------------*/
これで、温度データ（左）と位置情報（右）を結合できるようになりました。
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) |
+-----------+---------------------+------+------------------------*/
範囲データの結合と分割
このセクションでは、範囲が重複する範囲データを結合し、範囲データをより小さな範囲に分割します。
範囲データを結合する
範囲値を持つテーブルで範囲が重複している場合があります。次のクエリでは、約 5 分間隔でセンサーの状態をキャプチャします。
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)
]);
テーブルに対して次のクエリを実行すると、重複する範囲がいくつか表示されます。
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 |
+-----------+--------------------------------------------+------+-------*/
重複する範囲の一部では flow 列の値が同じになります。たとえば、行 1 と行 2 が重複している場合、flow の読み取りも同じです。この 2 つの行を結合することで、テーブル内の行数を減らすことができます。RANGE_SESSIONIZE テーブル関数を使用すると、各行と重複する範囲を検索し、重複するすべての範囲を結合した範囲を含む session_range 列を追加できます。各行のセッション範囲を表示するには、次のクエリを実行します。
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 |
+-----------+--------------------------------------------+------*/
sensor_id の値が 2 の場合、最初の行の終了境界の日時値は 2 番目の行の開始境界と同じになります。ただし、終了境界は排他的であるため、重複はせず、同じセッション範囲にはなりません。これら 2 つの行を同じセッション範囲に配置する場合は、MEETS セッション化モードを使用します。
範囲を結合するには、session_range とパーティショニング列（sensor_id と flow）で結果をグループ化します。
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 |
+-----------+--------------------------------------------+------*/
最後に、SUM を使用して集計し、セッション データに spins 列を追加します。
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 |
+-----------+--------------------------------------------+------+-------*/
範囲データを分割する
範囲をより小さな範囲に分割することもできます。この例では、次の表と範囲データを使用します。
/*-----------+--------------------------+------+-------+
| 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 |
+-----------+--------------------------+------+-------*/
次に、元の範囲を 3 か月間隔に分割します。
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 |
+-----------+--------------------------+------+-------*/
前のクエリで、元の範囲がより小さな範囲に分割され、幅が INTERVAL 3 MONTH に設定されています。ただし、3 か月の範囲は共通のオリジンで調整されていません。これらの範囲を共通のオリジン 2020-01-01 で調整するには、次のクエリを実行します。
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 |
+-----------+--------------------------+------+-------*/
前のクエリでは、範囲が [2020-04-15, 2021-04-15) の行が範囲 [2020-04-01, 2020-07-01) から始まる 5 つの範囲に分割されています。共通のオリジンに合わせて、開始境界は元の開始境界を超えて拡張されています。開始境界が元の開始境界を超えて拡張されないようにするには、JOIN 条件を制限します。
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 |
+-----------+--------------------------+------+-------*/
範囲 [2020-04-15, 2021-04-15) が、範囲 [2020-07-01, 2020-10-01) から始まる 4 つの範囲に分割されています。
データを保存するためのベスト プラクティス
時系列データを保存するときに、データが格納されるテーブルに使用されるクエリパターンを考慮することが重要です。通常、時系列データをクエリする場合は、特定の期間でデータをフィルタできます。
これらの使用パターンを最適化するには、時間列または取り込み時間でデータを分割するパーティション分割テーブルに時系列データを保存します。これにより、BigQuery でクエリ対象データを含まないパーティションをプルーニングできるため、時系列データのクエリ時間のパフォーマンスが大幅に向上します。
クエリ時間のパフォーマンスをさらに向上させるには、時間、範囲、またはパーティショニング列のいずれかでクラスタリングを有効にします。