BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS E WEBMAPPING -MODELAGEM DE BD GEOGRÁFICOS. Prof. Angelo Augusto Frozza, M.Sc.

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1 1 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS E WEBMAPPING -MODELAGEM DE BD GEOGRÁFICOS Prof. Angelo Augusto Frozza, M.Sc.

2 MODELAGEM DE BDG Modelagem de dados convencional abstração de entidades e relacionamentos do mundo real com propriedades alfanuméricas Modelagem de dados geográficos é mais complexa entidades com propriedades espaciais entidades com múltiplas representações várias geometrias para uma mesma entidade podem estar associadas a determinadas faixas de escala relacionamentos com semântica espacial conectividade, cobertura,...

3 MODELAGEM DE BDG Níveis de abstração a serem considerados mundo real entidades e relacionamentos representação formas de percepção espacial das entidades apresentação visualização das entidades e relacionamentos implementação estruturas de armazenamento a nível lógico Modelo conceitual de amplo uso modelo OMT-G

4 MODELO OMT-G Extensão do modelo conceitual OO OMT para modelagem de dados geográficos classes especiais para entidades geográficas suporte à modelagem de transformações de representação de dados apresentação de dados relacionamentos especiais para o contexto geográfico

5 CLASSES EM OMT-G (com propriedades espaciais) (sem propriedades espaciais)

6 CLASSES GEORREFERENCIADAS Especializações Geo-Objeto com geometria com geometria e topologia modelagem de redes (grafos) Geo-Campo isolinhas subdivisão planar tesselação amostragem malha triangular irregular

7 CLASSES -REPRESENTAÇÕES

8 CLASSES -REPRESENTAÇÕES Geo-campos

9 RELACIONAMENTOS EM OMT-G (b) relacionamentos com semânticas específicas: topológicos (cobertura), métricos (distância), fuzzy (perto de),... (c) (d) relacionamentos de conectividade em redes

10 RELACIONAMENTO DE AGREGAÇÃO Agregação Convencional Agregação Espacial (geometrias dos componentes estão cobertas sem sobreposição na geometria do composto)

11 RELACIONAMENTO DE ESPECIALIZAÇÃO Especializações Convencionais e Espaciais

12 ESPECIALIZAÇÃO CONCEITUAL Permite a modelagem de múltiplas representações superclasse mantém apenas atributos convencionais subclasses mantém atributos espaciais Duas categorias: especialização conceitual por forma geométrica alternativas de representação que podem ser sobrepostas e independem de escala especialização conceitual por escala cada alternativa de representação é válida em uma faixa de escalas

13 ESPECIALIZAÇÃO CONCEITUAL -EXEMPLOS

14 MODELAGEM DE TRANSFORMAÇÕES Definição de mudanças de representação previstas em generalizações ou agregações envolvendo classes espaciais define uma associação direcionada (direção da transformação) entre 2 classes de representação o rótulo da associação indica o método de transformação a ser aplicado em geral são algoritmos de geometria computacional generalização cartográfica, algoritmos de análise espacial,... pode-se modelar uma cadeia de transformações, com classes intermediárias não materializadas classes com linhas tracejadas Esta modelagem pode ser feita separadamente diagrama de transformação

15 EXEMPLOS DE TRANSFORMAÇÕES Fusão de polígonos de lotes em uma quadra com espaçamento de 0 m (adjacentes) Visões simplificadas da geometria de um município (sem materializar a representação pontual fácil processamento)

16 MODELAGEM DE APRESENTAÇÕES Definição de visualizações para classes georreferenciadas (customização de apresentações) define uma associação direcionada entre uma classe espacial e uma classe de apresentação o rótulo da associação indica a operação de transformação a ser aplicada Classe de apresentação define escalas válidas para a visualização (parte superior) metáfora visual (parte inferior esquerda) configurações de atributos gráficos (parte inferior direita) Esta modelagem pode ser feita separadamente diagrama de apresentação

17 EXEMPLOS DE APRESENTAÇÕES

18 EXEMPLO 1 MODELAGEM BD GEOGRÁFICO

19 EXEMPLO 2 MODELAGEM BD GEOGRÁFICO

20 EXEMPLO 3 MODELAGEM BD GEOGRÁFICO Quadras Lote_Area Quadra_CTM 1 Pertence 1..* Lote Quadra_ Projetada Quadra_Real

21 EXEMPLO 4 MODELAGEM BD GEOGRÁFICO Quadra_ CTM 1 LOTES Pertence 1..* Endereco 0..* Dentro de Ocupacao_ Imovel 1..* Cemiterio 0..1 Sobre 1 1 Contem 1 1..* Lote_Area Lote 0..* 0..* 0..* Fo rm a 1 0..* Lote_ Testada Possui 0..* Possui 1 1 Possui Endereco 1 0..* Sobre 0..* CEP Ocupacao_ Imovel 0..* Lote_Tributavel 0..* 0..* Possui Testada_ Principal Testada_ Secundaria Lote_CTM 0..* Nome da Classe 0..* 0..* 0..* 0..* 0..* 0..* Nome da Classe Nome da Classe Testada_ Lote Lote_CTM_Real Lote_CTM_Projetado Compatibilizacao Lote_Legal

22 FERRAMENTAS PARA MODELAGEM DE BDG OMT-G Stencil para o MS Visio StarUML e plug-in (UFMG) Ferramenta para geração de scripts SQL para PostgreSQL (UNIPLAC) OMT-G Design (IFC-Câmboriú)

23 FERRAMENTAS PARA MODELAGEM DE BDG GeoFRAME Página do Prof. Jugurta (UFV)

24 MODELAGEM LÓGICA Mapear para BDOR, se possível Mais adequado ao armazenamento de dados geográficos complexos Alguns SGBDORs possuem suporte para armazenamento de tipos geométricos e raster PostgreSQL/PostGIS, Oracle, MySQL Novos modelos de BD também trazem suporte a dados geográficos NoSQL: MongoDB

25 MAPEAMENTO DE CLASSES Classe convencional tabela Atributos de classes mapeados pelas regras para projeto lógico de BDOR Classe georeferenciada tabela + alternativa de armazenamento da geometria + definição de RIs (triggers, procedimentos etc.) para consistência da geometria de cada tipo de classe espacial Exemplos de RIs polígono de um lote deve ser fechado segmentos de um rio devem ter conectividade

26 ARMAZENAMENTO DA GEOMETRIA Alternativa 1: tabela única para geometria + tabelas para dados convencionais T-Dados ID a 1... a i T-Geometria ID a 1... a n ID-T-Dados Vantagens esquema enxuto tabelas de dados com esquema simples adequada a múltiplas representações Desvantagens junção para associar dado e representação tabela de geometria com alto número de acessos esquema da tabela de geometria deve suportar todos os tipos de geometria

27 ARMAZENAMENTO DA GEOMETRIA Alternativa 2: uma ou mais tabelas de geometria para cada tabela de dados convencionais T1-Dados ID a 1... a i T1-Geometria ID a 1... a n ID-T1-Dados Vantagens tabelas de dados com esquema simples tabelas de geometria com menor número de acessos e com esquemas particulares (menos complexas) adequada a múltiplas representações Desvantagens esquema mais extenso junção para associar dado e representação

28 ARMAZENAMENTO DA GEOMETRIA Alternativa 3: tabela única para geometria e dados convencionais T geometria ID a 1... a n a geom_1... a geom_i Vantagens esquema enxuto evita junção para associar dado e representação Desvantagens esquema das tabelas mais complexo inadequada a múltiplas representações

29 OUTROS MAPEAMENTOS Relacionamentos de associação considera-se as regras de mapeamento de relacionamentos em BDORs prever RIs para garantir consistência de agregações Especializações Duas alternativas geralmente consideradas 1. Tabela para superclasse e tabelas para subclasses forma mais natural de mapeamento para BDOR adequada a especializações parciais e não-disjuntas adequada a dados com visualizações e transformações genéricas 2. Tabelas apenas para subclasses adequada a especializações totais e disjuntas adequada a dados com visualizações e transformações distintas

30 OUTROS MAPEAMENTOS Relacionamentos espaciais em geral não são explicitamente armazenados no BDG aumenta significativamente o volume de dados são mantidos na forma de métodos ou procedimentos e determinados através de invocação por operações DML idealmente, um BDG deve possuir uma biblioteca de funções analíticas que implementam estes relacionamentos

31 PROJETO LÓGICO DE BDOR Combina recomendações de projeto de BDR e BDOO Esquema ER Esquema OR entidade entidade fraca relacionamento 1:1 relacionamento 1:N tabela (pode-se definir adicionalmente um TAD ou um objeto linha para uma entidade, caso haja necessidade ou não de comportamento e/ou reuso de definição) atributo com domínio tupla (ROW) ou atributo de referência fraca -> forte fusão de entidades em uma tabela ou referências entre tabelas AAF1 atributo de referência na tabela correspondente à entidade do lado N

32 Slide 31 AAF1 tipo objeto linha (row object) define uma estrutura de tupla (registro) atributos podem conter outras tuplas permite a definição de uma estrutura aninhada tipo abstrato de dado (TAD) define uma estrutura complexa define comportamento e herança Angelo Augusto Frozza; 23/03/2010

33 PROJETO LÓGICO DE BDOR Esquema ER relacionamento M:N atributo monovalorado atributo composto atributo multivalorado especialização entidade associativa Esquema OR tabela de relacionamento ou atributo(s) com domínio(s) ARRAY atributo atômico atributo com domínio tupla (ROW) atributo com domínio ARRAY hierarquia de herança entre tipos ou tabelas mesmas recomendações para mapeamento de relacionamentos binários

34 PROJETO LÓGICO DE BDOR Livro: Capítulo 3 Modelagem de Dados Geográficos CASANOVA, M. A.; DAVIS JÚNIOR, C. A.; CÂMARA, G. (orgs.). Bancos de dados geográficos. Curitiba: MundoGeo, p. Disponível em: <http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados>. Apresenta de forma completa o OMT-G e uma tabela de mapeamento OMT-G para BD Relacional.

35 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO Proponha uma modelagem geográfica do Câmpus do IFC Camboriú Procure identificar todos os tipos de objetos que possam ser mapeados geograficamente Mantenha o foco em objetos representados por pontos, linhas e polígonos.

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