Programación para Ciencia de Datos 2019

Proyecto final

Integrantes

• Javier Valencia Goujon - 123227
• Ángel Rafael Ortega Ramírez - 123972
• Diego Villa Lizárraga - 191343
• Juan Pablo Herrera Musi -108353

Descripción del trabajo

El desarrollo del proyecto consiste en generar una base de datos postgreSQL usando los datos del Museum of Modern Art (MoMA) sobre artistas y obras. Los datos originales están disponibles en el repsotorio del MoMA y son libres para descargarse bajo la licencia .
El trabajo consiste en un pipeline que descarga los datos, crea el rol moma y la base de datos moma, carga todos los registros de la base y genera los esquemas raw, cleaned y semantic. En el esquema raw se cargan los datos de las tablas a postgreSQL, los datos de alimentan a la base en columnas tipo texto y no se hace ningún cambio respecto a los archivos originales.
Teniendo los datos cargados en la base de datos se hace una limpieza para llevarlos al esquema cleaned. Este proceso consta de seleccionar las columnas relevantes para el análisis e imputar los datos en las columnas que requieren limpieza para su procesamiento.
Finalmente, el esquema semantic propone tres tablas relacionadas con el planteamiento del problema. Buscamos predecir el número de obras que realizará un artista en una década posterior. Con base en este problema, se proponemos tres tablas: la tabla de entidades artists, la tabla de eventos event_dead, donde se considera el evento de que el artista fallece y la tabla de event_create_artworks, considerando el evento de que el artista crea una nueva obra.

Instalación

1. Abrir la máquina virtual de vagrant destinada al curso.
2. Navegar hasta la carpeta datos (dentro de la máquina virtual)

cd ../../data

3. Clonar el repositorio

git clone https://github.com/Pilo1961/proyecto_prog_ds

Nota: Si no tiene permisos dados por el administrador de la máquina virtual tendrá que clonar el repositorio desde la máquina local en la carpeta compartida entre la máquina local y la virtual y volver a la ejecución en el directorio indicado dentro de la máquina virtual.

4. Posicionarse en la carpeta raíz del repositorio

cd proyecto_prog_ds

5. Ejecutar el archivo pipeline

sh pipeline.sh

El pipeline ejecuta la siguiente secuencia:

• Descarga los datos.
• Crea el usuario y la base de datos.
• Crea un ambiente virtual e instala las dependencias necesarias.
• Corre los scripts de SQL que generan:
  • Los esquemas,
  • Las tablas,
  • Carga los datos,
  • Genera las tablas de cada esquema.

Conexión

Una vez instalada la base de datos el usuario se puede conectar usando el usuario postgres:

sudo su postgres

Desde ese usuario llamamos al cliente a conectarse a la base que se acaba de crear.

psql -h 0.0.0.0 -U moma -d moma -W

Este comando requerirá escribir el password dentro de la terminal. La contraseña requerida para el usuario es 1. Una vez conectados a la base de datos utilizando el cliente psql podremos navegar utilizando los funciones de SQL para hacer consultas sobre las tablas, los esquemas y los registros.

Algunos comandos que podemos usar son:

\du

Muestra los roles que se crearon.

\dn

Muestra los esquemas creados.

\dt raw.

Muestra las tablas creadas para el esquema indicado. Es posible cambiar raw por semantic o cleaned para mostrar las tablas del otro esquema.

\d raw.

Muestra las columnas de cada tabla y los índices para el esquema indicado. Es posible cambiar raw por semantic o cleaned para mostrar las tablas del otro esquema.

\select * from semantic.entities limit 10;  

Usamos este comando para visualizar registros de la tabla indicada. Es posible cambiar la tabla por alguna otra de las tablas creadas para ver sus registros.

Datos

El Museo de Arte Moderno (MoMA) lleva coleccionando obras de arte desde 1929. Cuenta con un registro de 81,866 obras de 26,377 artistas. El museo hizo pública la información sobre sus obras y aritistas para promover la investigación en el tema. La información está disponible por medio del repsotorio como 2 archivos .csv, uno para artistas y el otro para las obras.

Esquema raw

En este esquema los datos se cargan a la base de datos MoMA tal cual se tienen en el archivo .csv de origen. Se generan dos tablas, una correspondiente al archivo de origen que contiene la información de los artistas y la otra correspondiente a las obras. A todas las columnas se les indica el tipo de dato varchar.
En el esquema contamos 2 tablas:

Artists con 15,790 artistas.

• ConstituentID - Identificador único del artista.
• DisplayName - Nombre del artista.
• ArtistBio - Incluye país de nacimiento, fecha de nacimiento y fecha de muerte. El país está dividido por , y las fechas por -. Hay algunos datos faltantes y aglunas observaciones sin información.
• Nationality - Nacionalidad del artista.
• Gender - Gernero del artista.
• BeginDate - Fecha de nacimeinto.
• EndDate - Fecha de muerte.
• Wiki QID - Identificador de artista en Wikipedia.
• ULAN - Identificador del artista de la unión Getty.

Artworks con 138,025 observaciones.

• Title - Título de la obra.
• Artist - Nombre del artista o artistas, si hay mas de uno se separa por ,.
• ConstituentID - Identificador de la tabla artistas. Si hay más de un artista se separa con ,.
• ArtistBio - Incluye país de nacimiento, fecha de nacimiento y fecha de muerte. El país está dividido por , y las fechas por -. Hay algunos datos faltantes y aglunas observaciones sin información.
• Nationality - Nacionalidad del artista.
• BeginDate - Fecha de (los) nacimeinto(s).
• EndDate - Fecha de muerte de los artistas.
• Gender - Genero de los artistas.
• Medium - Técnica de la obra.
• Dimensions - Dimensiones de la obra.
• CreditLine - Procedencia de los fondos para adquirir la obra.
• AccesionNumber -
• Classification - Tipo de obra.
• Department - Tema de obra.
• DateAcquiered - Fecha de adquisición.
• Cataloged - Indicador de si la obra está catalogada o no.
• ObjectID - Identificador del objeto.
• URL - Página de internet con información de la obra.
• ThumbnailURL - Página de internet con imagen de la obra.
• Circumference (cm) - Medida de circunferencia en centímetros para obras circulares, nulo en otros casos.
• Depth (cm) - Profundidad de la obra en centímetros. Si no aplica se marca como nulo.
• Diameter (cm) - Diámetro de la obra en centímetros. Si no aplica se marca como nulo.
• Height (cm) - Altura de la obra en centímetros. Si no aplica se marca como nulo.
• Length (cm) - Largo de la obra en centímetros. Si no aplica se marca como nulo.
• Weight (kg) - Peso de la obra en kilogramos. Si no aplica se marca como nulo.
• Width (cm) - Ancho de la obra en centímetros. Si no aplica se marca como nulo.
• Seat Height (cm) - Altura del asiento de la obra en centímetros. Si no aplica se marca como nulo.
• Duration (sec.) - Duración de la obra en segundos. Si no aplica se marca como nulo.

Esquema cleaned

En esta fase se utiliza el script to-cleaned.sql para limpiar las tablas del esquema raw. Se revisan todas las columnas y se toman acciones de acuerdo a la información que contiene cada una de ellas.

En la tabla Artists se elimina la colima Artist_Bio que contiene información que tenemos en otras columnas.

La tabla Artists queda con 15,790 artistas.

• artist - Cambio de nombre de ConstituentID. Se asigna el tipo int.
• name
• nationality
• gender
• birth_year - Año de nacimiento del artista. Se asigna el tipo int.
• death_year - Año de muerte del artista. Se asigna el tipo int.
• Wiki QID
• ULAN - Se asigna el tipo int.

Para la tabla Artworks se realizan los siguientes cambios:

• Se eliminan las columnas Artist, ArtistBio, Nationality, BeginDate, EndDate, Gender, Dimensions de la tabla Artworks por considerarse información repetida en ambas tablas y pertenecer a información de artistas.
• En la columna artist de la tabla raw se enlistan todos los artistas que contribuyeron a una obra (puede ser mas de uno). Como parte de la limpieza de la tabla se separa esa información en observaciones independientes, se genera una observación por artista por obra.
• La columna date_acquired se limpia y se pone en formato fecha.
• La columna catalogued se usa con tipos de datos booleano. Se imputa 1 para yes y 0 para no
• La columna date se toma como int y se conserva solamente el año.

Tras los cambios la tabla Artworks queda con 152,392 registros con las siguiente columnas.

• title - Título de la obra.
• artist - Se renombra la columna ConstituentID y se le asigna el tipo int.
• medium
• creditline
• accesion_id
• classification
• department
• date_acquired
• cataloged - Se define como tipo booleano y se imputan los valores 0 y 1 para sustituir "N" y "Y" respectivamente.
• artwork - Se renombra la columna ObjectID y se asigna el timpo int.
• url
• thumbnailurl
• circumference_cm
• depth_cm
• diameter_cm
• height_cm
• length_cm
• weight_cm
• width_cm
• seat_height_cm
• duration_sec

En las columnas que no tienen comentarios solamente cambió el nombre de la columna.

Las dos tablas se unen por medio de la columna artist, en ambos casos la columna es un identificador único para el artista y liga a las dos tablas. Para cada entrada en la tabla Artists hay uno o más en la tabla Artworks.

Esquema semantic

El esquema semantic se construye con el script to_semantic.sql. Se preparó la base de datos en un formato que se utilizará para resolver el problema sobre la predicción de cuántas obras creará el artista tomando en cuenta el tipo de obra, los atributos propios del artista y la cantidad de obras que creó en una década.

Con base en esto, se definen dos eventos posibles:

• Que el artista cree una obra
• Que el artista muera

Se generaron tres tablas en esta etapa para poder lograr un mayor alcance en la exploración del problema:

La tabla de entidades artists con las siguientes variables:

• artist - es el identificador del artista.
• nationality - indica la nacionalidad del artista.
• birth_year - año en que nació el artista.
• gender - el género del artista (masculino o femenino)

-- Indices

• semantic_entities_artists_ix

La tabla de eventos event_dead, que es la tabla de eventos sobre el año de muerte del artista. Esta tabla contiene las siguientes variables:

• artist - identificador del artista
• artwork - identificador del artwork
• dead_year - año en que murió el artista

-- Indices:

• semantic_event_dead_artist_ix
• semantic_event_dead_year_ix

La tabla de eventos event_create_artworks contiene los eventos sobre si el artista crea una obra en cierto año, se conforma por las siguientes variables:

• artist - identificador del artista.
• artwork - identificador de la obra.
• artwork_year - año en que fue creada la obra.
• artwork_decade - década de la obra.
• artwork_century - siglo de la obra.
• classification - la categoría de la obra.

-- Indices:

• semantic_event_create_artworks_artist_ix
• semantic_event_create_artworks_artwork_ix
• semantic_event_create_artworks_artwork_year_ix
• semantic_event_create_artworks_artwork_decade_ix
• semantic_event_create_artworks_artwork_century_ix

se tomará en cuenta al artista como la entidad, agregando como evento la década en que se está llevando a cabo