UNIJUÍ UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL. DCEEng DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS

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1 UNIJUÍ UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL DCEEng DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO DEFINIÇÃO DE UM BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO PARA ARQUITETURA AGROMOBILE GUSTAVO HENRIQUE RORATO Santa Rosa, RS - Brasil 2014

2 GUSTAVO HENRIQUE RORATO DEFINIÇÃO DE UM BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO PARA ARQUITETURA AGROMOBILE Projeto apresentado na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso do curso de Ciência da Computação da Universidade do Noroeste do Estado do RS como requisito básico para apresentação do Trabalho de Conclusão de Curso. Orientador: Profº Dr. Gerson Battisti Santa Rosa RS 2014

3 AGRADECIMENTOS A Deus por ter me dado saúde e sabedoria para que conseguisse finalizar este trabalho. Aos meus pais pelo apoio que sempre me deram, pelos conselhos a mim dirigidos e pelo exemplo. A minha namorada Bruna pela compreensão com a minha ausência e pelo carinho. Aos amigos que me acompanharam e me ajudaram nessa jornada. Ao meu orientador, professor Gerson Battisti pela atenção, paciência e incentivo durante todo o processo. Ao professor Vínicius Maran que me ajudou na escolha do tema e na orientação no inicio do trabalho.

4 RESUMO Este trabalho trata da definição de um banco de dados geográfico para arquitetura Agromobile. Essa aplicação é baseada na agricultura de precisão, que integra o manejo do solo com informações tecnológicas obtidas através de sensores. Para isto foi estudado os conceitos de localização espacial e técnicas de georreferenciação, tendo como objetivo de transpor para o banco de dados geográfico dados reais que possam ser usados posteriormente para analises e consultas espaciais. Diante de toda analise feita sobre o processo de obtenção desses dados, foi definido um gerenciador de banco de dados para a aplicação, o Postgis que é a extensão espacial do banco de dados PostgreSQL, por se tratar de uma ferramenta gratuita e com inúmeras funcionalidades. Com o estudo do Postgis, pode-se desenvolver testes e procurar uma forma de tornálo útil a aplicação Agromobile. Palavras chave: PostgreSQL, PostGIS, Agricultura de Precisão, Georreferenciação.

5 ABSTRACT This work deals with the definition of a geographic database for Agromobile architecture. This application is based on precision farming, which integrates soil management with technological information obtained by sensors. For this the concepts and techniques of spatial location georeferenced, aiming to transpose the geographic database real data that can be used for later analysis and spatial queries has been studied. Faced with all analyzes performed on the process of obtaining these data, a database manager was defined for the application, which is the PostGIS spatial extension of the PostgreSQL database, because it is a free tool and has numerous features. With the study of Postgism, can develop tests and look for a way to make it useful to Agromobile application. Keywords: PostgreSQL, PostGIS, Precision Agriculture, Georeferenced.

6 LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Informações sobre decomposição em grade Quadro 2 - Funções de processamento da geometria Quadro 3 - Retorno das funções, tendo como base o exemplo

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Modos de obter dados e informações terrestres Figura 2 - Linha de base Figura 3 - Método linha de grade sob mapa Figura 4 - Sistema de coordenadas polares com os eixos cartesianos e um conjunto de círculos centrados na origem Figura 5 - Quadricula militar portuguesa Figura 6 - Projeção de Mercator Figura 7 - Quadricula militar UTM Figura 8 - Exemplo de árvore B Figura 9 - Exemplo de árvore binária Figura 10 - Relação entre o BDG, o PostgreSQL (SGBD) e o PostGis (sua extensão espacial) Figura 11 - Entidades da forma vetorial Figura 12 - Entidades da forma matricial Figura 13 - Diferença entre Geometry e Geography Figura 14 - Exemplo gráfico da função Contains Figura 15 - Exemplo gráfico da função Touches Figura 16 - Exemplo gráfico da função Intersects Figura 17 - Exemplo gráfico da função Disjoint Figura 18 - Exemplo gráfico da função Equals Figura 19 - Exemplo gráfico da função Distance Figura 20 - Exemplo gráfico da função Crosses Figura 21 - Exemplo gráfico da função Within Figura 22 - Exemplo gráfico da função Overlaps

8 Figura 23 - Mapa com os marcadores aonde posteriormente será demarcada a área da propriedade Figura 24 - Função que faz a inserção do mapa no banco de dados Figura 25 - Polígono formado a partir dos pontos marcados no mapa Figura 26 - Função que atualiza o ponto no banco de dados a cada movimentação Figura 27 - Função que verifica se o ponto está dentro do polígono Figura 28 - Teste que retornou falso Figura 29 - Teste que retornou verdadeiro Figura 30 - Diagrama de tabelas banco de dados da aplicação Agromobile Figura 31 - Mapa com uma área já demarcada e outra com os marcadores para demarcar Figura 32 - Mapa com duas áreas demarcadas

9 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA MÉTODOS DE GEORREFENCIAÇÃO INDICES E FUNÇÕES ESPACIAIS BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS APLICAÇÕES GERENCIAMENTOS DOS DADOS OPERAÇÕES POSTGIS ANÁLISE ESPACIAL E OPERAÇÕES ESPACIAIS CONSULTA MANIPULAÇÃO E APRESENTAÇÃO DE DADOS GEOGRAFICOS IMPLEMENTAÇÃO DO BANCO DE DADOS DA ARQUITETURA CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 54

10 INTRODUÇÃO Bancos de dados geográficos são desenvolvidos para o armazenamento de dados sobre informações espaciais, os novos sistemas permitem que as informações que anteriormente eram armazenadas em sistemas isolados possam ser armazenadas em um único local tendo em vista a melhor organização utilizando-se das regras de banco de dados. Este tipo de banco de dados tem a capacidade de armazenar dados da superfície terrestre, fazer analises e consultas desses dados. Esses tipos de consultas e analises não são suportadas pelos banco de dados normais, o que foi motivo para a criação de extensões espaciais dos mesmos. Estas extensões, chamadas de GIS (Sistema de Informação Geográfica) nada mais é do que um sistema utilizado para coletar, modelar e armazenar informações que descrevem propriedades físicas do mundo geográfico que está em rápido desenvolvimento e que foi criado para satisfazer as demandas técnicas desafiadoras e inovadoras. O sistema mencionado trabalha com dois tipos de dados, espaciais e dados que não são espaciais. Existem vários Sistemas de Informação Geográfica disponíveis, o escolhido para este trabalho é uma extensão gratuita e de código fonte livre do Sistema Gerenciador de Bancos de Dados (SGBD) PostgreSQL, o PostGIS que foi desenvolvido pela Research Refractions em Esta extensão é responsável por adicionar o suporte espacial ao banco de dados PostgreSQL. Dentre os diversos modos de utilização de um GIS, podemos listar os seguintes: localização, condição, tendência, rotas e modelos. Este tipo de sistema serve basicamente para as seguintes funções: manipular informações espaciais, cruzamento de informações e apoio na tomada de decisões. Possui suporte completo à centenas de projeções cartográficas e suas transformações e permite representar a realidade de forma precisa. Para se desenvolver um banco de dados desta espécie será preciso primeiramente que se haja uma captura de dados que podem ser elas bidimensional ou tridimensional, em uma forma digital. 9

11 Um exemplo prático na coleta de dados cartográficos seria em um meio agrícola, teríamos supostamente os seguintes dados: características do solo, densidade cultural e qualidade do ar e as dimensões da propriedade. Os dados podem ser analisados de diversas formas, podem ser utilizados para o estudo sobre a erosão do solo, estudos de impacto ambiental, simulações de escoamento hidrológico, entre outras analises que seriam possíveis. O trabalho tem por objetivo integrar e criar definições de um banco de dados geográfico a arquitetura Agromobile. A estrutura suporta determinados tipos de consultas espaciais utilizando um Sistema de Informação Geográfica (GIS). Para isso foi escolhido o cenário de agrícola e selecionados alguns tipos de consultas envolvendo componentes espaciais. Para tanto o trabalho foi divido nos seguintes tópicos, primeiramente um estudo abrangendo banco de dados geográficos e a extensão PostGIS com seus conceitos, objetos, funções e como são capturados os dados. Posteriormente serão feitos testes para que se possa ter uma noção do que se pode fazer com essa ferramenta no âmbito do sistema mobile desenvolvido, onde serão definidas quais funções serão usadas, quais dados vão precisar ser gravados e como será feita a manipulação dos mesmos. Após a conclusão da parte de estudo e criação das definições serão demonstrados testes práticos do uso da extensão no ímpeto de uma melhor visualização do que foi implementado. 10

12 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA Antigamente a coleta e manipulação de dados geográficos eram dadas por meio de documentos ou através de desenhos. Os GIS são sistemas computacionais de Geoprocessamento que nos permite fazer analises complexa, precisas e rápidas de desses dados geográficos coletados tornando possível o armazenamento dessas informações em banco de dados. "Um SIG é constituído por um conjunto de "ferramentas" especializadas em adquirir, armazenar, recuperar, transformar e emitir informações espaciais. Esses dados geográficos descrevem objetos do mundo real em termos de posicionamento, com relação a um sistema de coordenadas, seus atributos não aparentes (como a cor, ph, custo, incidência de pragas, etc) e das relações topológicas existentes." (CÂMARA, 2005). Para a obtenção de dados pode ser dados de duas formas, a combinação de tipos de tecnologias distintas utilizados para por empresas e instituições para estudar o espaço terrestre. Sensoriamento remoto: trata-se da utilização de satélites e radares para a captura de imagens da área terrestre. Com isso pode ter-se dados importantes, como a extensão territorial de determinada área, o tamanho de uma área coberta de vegetação, entre outros. As imagens também podem ser obtidas por meio de aviões e helicópteros que possuem câmeras especiais. GPS (Sistema de posicionamento global): tecnologia atual de posicionamento que vem ganhando bastante espaço no meio agrícola para ajudar no manejo da terra, na chamada agricultura de precisão, diminuindo os custos de produção e agilizando o processo. Aparelho capaz de identificar a latitude e longitude em qualquer lugar do mundo com o apoio de dezenas de satélites espalhados pela Terra. 11

13 Figura 1 - Modos de obter dados e informações terrestres. Fonte: Nunes (2014). Todas as coordenadas que são utilizadas no GPS são baseadas no Datum, existem vários Datum diferentes em todo o mundo, inclusive em um mesmo país pode haver vários disponíveis. Para entender o sistema de informação geográfica, antes temos que entender alguns conceitos. O primeiro deles é que a Terra não é uma esfera perfeita, ela tem seus pólos achatados (YAMASHIRO, 2010). Se a Terra fosse ter um formado de esfera perfeita, absolutamente todos os seus pontos iriam atingir a sua superfície. Para a análise das coordenadas é utilizado um sistema geodésico, que é obtida através de tecnologias de observação de satélites artificiais. Conforme os anos passam e a tecnologia avança, muda também esse alguns pontos da referência, formando assim uma nova versão de sistema geodésico. 12

14 "Independente do método utilizado para se representar ou projetar uma determinada superfície no plano, deve-se adotar uma superfície que sirva de referência, garantindo uma concordância das coordenadas na superfície esférica da Terra. Com este propósito, deve-se escolher uma figura geométrica regular, muito próxima da forma e dimensões da Terra, a qual permite, mediante a um sistema coordenado, posicionar espacialmente as diferentes entidades topográficas. Esta figura recebe à denominação de elipsóide e as coordenadas referidas a ele são denominadas de latitude e longitude geodésicas." (IBGE, 2012). Além do Datum, também precisamos de um sistema de coordenadas projetas. Esse sistema serve para pegar os objetos em três dimensões e transformá-los em um plano de duas dimensões, para ser exibido como se fosse um mapa, na tela do computador. Todos esses conceitos e processos envolvidos para se obter as informações espaciais estão comprimidas em um só código, chamado de SRID. Como o SRID é um conjunto de todas essas informações, quando utilizamos alguma aplicação para fins espaciais, ao invés de termos que informarmos todos esses dados, somente definimos o SRID. Juntando todas essas informações obtemos um código, como esses exemplos: Exemplo do SRID 4326: GEOGCS["WGS84", DATUM["WGS_1984", SPHEROID["WGS84", , , AUTHORITY["EPSG","7030"]], AUTHORITY["EPSG","6326"]], PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]], UNIT["degree", ,AUTHORITY["EPSG","9122"]], AUTHORITY["EPSG","4326"]] Exemplo do SRID 2000: PROJCS["Anguilla 1957 / British West Indies Grid", GEOGCS["Anguilla 1957",DATUM["Anguilla_1957", 13

15 SPHEROID["Clarke1880(RGS)", , , AUTHORITY["EPSG","7012"]], AUTHORITY["EPSG","6600"]], PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]], UNIT["degree", ,AUTHORITY["EPSG","9122"]], AUTHORITY["EPSG","4600"]],UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","900 1"]], PROJECTION["Transverse_Mercator"],PARAMETER["latitude_of_origin",0], PARAMETER["central_meridian",62],PARAMETER["scale_factor", ], PARAMETER["false_easting",400000], PARAMETER["false_northing",0],AUTHORITY["EPSG","2000"],AXIS["Ea sting",east],axis["northing",north]] Nos dois exemplos é utilizado como ponto de referência o meridiano de Greenwich e a unidade de medida degree. A grande diferença entre os dois exemplos citados acima é que a segundo utiliza um tipo de projeção, chamado Projeção de Mercator Transversa MÉTODOS DE GEORREFENCIAÇÃO O sistema de referencia de espacial baseia-se nos valores das coordenadas do plano. Para garantir a que a integração dos dados que é obtida de diversas fontes a maioria dos países já definiu sistemas de georreferenciação de proporção nacional. O objetivo de um sistema de georreferenciação é a descrição quantitativa de posições no espaço. A sua definição é dada por um modelo físico da Terra e para o espaço em que se movimenta determinada por parâmetros. 14

16 "No aspecto ciência podemos considerar as preocupações humanas em tentar representar num plano a dificilmente conceptível superfície da Terra, a que chamamos Geóide é objeto da matemática conseguir arranjar relações (formulas) que permitam essa representação, permitindo ainda conceber um conjunto de quadrículas que vão permitir ao homem indicar com facilidade a outro homem, o posicionamento de locais ou objetos, ou seja um sistema de referência." (ALVES, 2006). A descrição dos pontos da Terra é feito por meio de coordenadas, independentemente do tipo de coordenada utilizada, o sistema de referencia é composto de três eixos ortogonais: Origem; Orientação dos eixos; Pontos cartesianos. Os sistemas de coordenadas são classificados em: Geodésicos; Geográficos. são esses: Para utilizar estes dados existem os métodos de georeferenciação que Linha base: é o método que se utiliza da linha a nivel do mar. 15

17 Figura 2 - Linha de base. Fonte: Moura (2014). Grade: este método consiste em traçar linhas verticais e horizontais formando uma grade, o que torna mais facil conseguir uma perspectiva e formas mais precisas. Figura 3 - Método linha de grade sob mapa. Fonte: Fontaneille (2011). 16

18 Coordenadas polares: a localização de cada ponto é feita a partir da determinação da distância entre o ponto considerado a um ponto fixo (pólo) e do desvio do ângulo em relação a uma direcção da origem. Figura 4 - Sistema de coordenadas polares com os eixos cartesianos e um conjunto de círculos centrados na origem. Fonte: Ferreira (2013). Quadricula militar portuguesa: é a utilizada nos mapas militares de Portugal nas escalas 1: e 1: Para o exército interessava que Portugal ficasse no 1º quadrante, para que todas coordenadas ficassem positivas. 17

19 Figura 5 - Quadricula militar portuguesa. Fonte: Alves (2006). Projeção Mercator: é uma projeção cilíndrica, criada em Nessa projeção os meridianos são linhas paralelas verticais e possuem a mesma distancia das paralelas na seqüência. Figura 6 - Projeção de Mercator. Fonte: Alves (2006). Projeção Mercator Transversa: dividiu-se a superfície terrestre em 60 fusos numerados de 1 a 60, com uma amplitude de 6º, sendo o primeiro meridiano de longitude 180º e crescendo para Leste. 18

20 Figura 7 - Quadricula militar UTM. Fonte: Alves (2006). OGC - Open Geospacial Consortium: Trata-se de um consorcio de parâmetro internacional que possui a colaboração de mais de 300 instituições, sejam elas governamentais, universitárias e empresas privadas. O grande objetivo do OGC é servir com uma grande comunidade global reunindo os dados colaborativos de desenvolvedores e usuários que utilizam serviços com base em dados espaciais. Essa comunidade tem como objetivos principais: 1. Assegurar que seus padrões e informações sejam abertos para todo o mercado. Além disso, confere a seus usuários e colaboradores benefícios. 2. Fazer com que a rede mundial estabeleça padrões que permitam que conteúdos geoespaciais sejam continuamente integrados em processos de negocio, na web e em corporações. 3. Facilitar a adesão das formas de referencia abertas e espacialmente habilidades em corporações no mundo todo. 19

21 4. Evoluir nos padrões no suporte a criação de novas aplicações para tecnologia geospacial. 5. Acelerar a assimilação pelo mercado no que se diz respeito a pesquisas de interoperabilidade através de grupos de colaboradores. Padrões e informações abertas é o todo aquele que é criado como um processo internacional com a participação da industria, possui direitos gratuitos de distribuição, possui acesso livre as suas especificações, não descrimina grupos ou pessoas e da garantia de que suas especificações e licença sejam tecnologicamente neutras. Dentro do formato OGC existem alguns padrões: WMS - Web Mapping Service: Esse é um padrão que tem uma interface HTTP para fazer as requisições dos dados que estão no banco de dados espacial. Após feita uma requisição ao banco de dados esse padrão coleta a definição e a área de interesse a ser processada e retorna uma imagem(formato: jpg, png ou em algum outro formato suportado). O WMS tem três operações, são elas: GetCapatibilities: retorna as informações do serviço, conteúdo e parâmetros. GetMap: retorna a imagem de um mapa seguindo os parâmetros definidos: tamanho do mapa e o sistema de referência espacial. GetFeatureInfo: retorna as informações de uma parte especifica mostrada no mapa. WFS - Web Feature Service: Este padrão que suporta inserções, atualizações, deleções e consultas de caráter geográfico. Assim que uma consulta através de clientes HTTP é feita retorna uma representação GML. Sendo assim é possível criar instâncias, consultar tanto dados espaciais quanto não espaciais, remover registros e atualizar registros. 20

22 WCS - Web Coverage Service: Define uma interface que consegue acessar dados matriciais. Suporta imagens de satélites e fotos áreas digitais. SFS - Simple Feature Specification: Essa é a forma mais comum utilizada para o armazenamento de dados espaciais ou não espaciais. Podem ser inseridos pontos, polígonos, linhas, entre outros, em seu banco de dados objeto-relacional. O objetivo deste padrão é definir parâmetros SQL que suporte o armazenamento, recuperação, consulta e atualização de coleções de aspecto geospaciais simples via API OBDC INDICES E FUNÇÕES ESPACIAIS Os índices espaciais são criados usando b-tree's, esse tipo de estrutura é utilizado para aplicações que demandam uma grande quantidade de informação. As árvores B são diferentes das árvores binárias pelo fato de que enquanto a binária armazena um único dado binário em cada um de seus nós, a árvore B pode armazenar um número maior de informações e ter mais ramificações saindo de seus nós. "As árvores B são árvores balanceadas projetadas para trabalhar com dispositivos de armazenamento secundário como discos magnéticos. Elas visam otimizar as operações de entrada e saída nos dispositivos. O tempo de acesso às informações em um disco é prejudicado principalmente pelo tempo de posicionamento do braço de leitura. Uma vez que o braço esteja posicionado no local correto, a leitura pode ser feita de forma bastante rápida. Desta forma, devemos minimizar o número de acessos ao disco."(nonato, 2005). 21

23 Exemplo de árvore B: Figura 8 - Exemplo de árvore B. Fonte: Farner (2008). Exemplo de árvore binária: Figura 9 - Exemplo de árvore binária. Fonte: Borelli (2013). O processo de criação de índices é dividido em níveis, conforme a necessidade da aplicação, por exemplo, quando se tem uma grade de densidade 4 x 4, existem os níveis: 1, 2, 3 e 4. Todos esses níveis possuem o mesmo número de células e todas elas possuem o mesmo tamanho. 22

24 "O número de células ao longo dos eixos de uma grade determina sua densidade: quanto maior o número, mais densa a grade. Por exemplo, uma grade de 8x8 (que produz 64 células) é mais densa do que uma grade de 4x4 (que produz 16 células). A densidade da grade é definida em uma base por nível." (MICROSOFT, 2014). Para a definição de densidade da grade, temos as seguintes nomenclaturas: Quadro 1 - Informações sobre decomposição em grade. Nomenclatura Tamanho da grade Quantidade de células Low 4x4 16 Medium 8x8 64 High 16x Fonte: Autoria Própria, Após a decomposição em grade, ocorre um processo chamado de mosaico, onde o índice faz uma leitura de todas as linhas da coluna de formato espacial. O processo de mosaico organiza o objeto na hierarquia da grade, iniciando sempre do primeiro nível até o último, passando nível a nível. "A saída do processo de mosaico é um conjunto de células tocadas que são registradas no índice espacial do objeto. Consultando essas células registradas, o índice espacial pode localizar o objeto no espaço em relação a outros objetos na coluna espacial que também são armazenados no índice." (MICROSOFT, 2014). No processo de mosaico existem algumas regras, que serão abordadas agora. Essas regras servem para limitar o número de células tocadas registradas para um determinado objeto. As regras são: 1. Regra de Cobertura: essa regra é para que se o objeto cobrir uma célula por inteiro. Sendo ela totalmente coberta, a mesma não é incluída no mosaico. Essa regra se aplica a todos os níveis da hierarquia e ajuda o índice espacial a reduzir a quantidade de dados registrados. 2. Regra de Células por objeto: uma das principais regras, que força um limite de células por objeto. Porém no primeiro nível essa regra não se aplica. Nos níveis exceto o primeiro, essa regra ajuda a controlar a quantidade de informações que podem ser registradas sobre o objeto. 23

25 3. Regra de Célula mais profunda: o objetivo desta regra é não registrar as células pai, sendo assim, não contribuem para a contagem de células por objeto. Existe ainda uma caixa limitadora, que tem por objetivo definir um fim para um índice espacial. A caixa delimitadora possui quatro coordenada que são gravadas como propriedades do índice espacial, (x-min,y-min) e (x-max,ymax), onde: (x-min,y-min): são as coordenadas x e y referentes aos cantos inferiores esquerdo da caixa delimitadora. (x-max,y-max): são as coordenadas x e y referentes aos cantos superiores direito da caixa delimitadora. 24

26 BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS Desde sempre há a necessidade e interesse do homem de estudar a geografia ao seu redor, a coleta de informações está no seu instinto. O ser humano desde o inicio de sua existência precisou desses dados para a sua sobrevivência, como por exemplo, aonde existiam recursos minerais e obstáculos naturais. No principio a coleta e armazenagem de toda essa informação era por meio da escrita, utilizando-se de conhecimentos e ferramentas para se criar as notações. Mas como esse tipo de notação possuía suas limitações, começou a surgir o conceito de geoprocessamento utilizando a capacidade computacional para o seu desenvolvimento. O geoprocessamento nada mais é do que técnicas matemáticas que nos permite analisar dados geográficos. Todo esse avanço na coleta e processamento dos dados trouxe consigo várias facilidades, seja na área de transporte, saúde, planejamento urbano, área rural, entre outros. "Com esse recurso pode-se, por exemplo, monitorar queimadas e desmatamentos de forma mais efetiva e acurada. Outro uso dessa tecnologia é suprir informações de regiões onde os dados geográficos são insuficientes ou mesmo inexistentes."(guerra, 2011). O que distingue este tipo de banco de dados geográficos de um banco de dados normal, utilizado em vários meios, como em sites, empresas para cadastros de produtos, clientes, entre outros é que suporta dados geométricos em suas tabelas. Outro ponto a se ressaltar é que um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) convencional não suporta a implementação de um Banco de Dados Geográficos na sua forma original, sem que se tenha que instalar algum recurso ou extensão. O que diferencia os chamados dados geográficos dos demais é sua componente espacial. Por isso eles também são chamados de dados espaciais. Quando falamos em componente espacial queremos dizer que estes dados são representações da superfície terrestre e estão relacionados com sua localização no espaço, ou seja, podem ser posicionados em determinada região geográfica tendo por base suas coordenadas. (MEDEIROS, 2010). 25

27 Dados geográficos são armazenados em SIG's, que são sistemas de informações geográficas. Surgiram no ano de 1960 no Canadá, com a finalidade de servir ao governo na criação de uma base de dados com informações sobre os recursos naturais. No começo esses sistemas eram extremamente limitados, como na década de 60 os computadores existentes não possuíam uma grande capacidade de processamento comparado aos de hoje, não havia como executar analises um pouco mais complexas. "Desde a criação do primeiro sistema simples para aplicação da cartografia por meio de sistemas informatizados em 1950, até a recente massificação do acesso à GIS (como o Google Earth), as tecnologias para captura, armazenamento, tratamento e recuperação de informações georreferenciadas tem melhorado cada vez mais e possibilitado um leque cada vez maior de aplicações. Assim, podemos identificar três formas principais de se utilizar um SIG: para produção de mapas, como suporte para a análise espacial de fenômenos, ou como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial." (FARIA, 2012). arquiteturas: O gerenciamento de dados dos sistemas pode ser dividido em três Arquitetura Dual: Nesse tipo de arquitetura os dados são armazenados em tuplas em relações dentro de um banco de dados relacional gerenciados por um sistema gerenciador de banco de dados. Por se tratar de uma arquitetura simples é suportada por qualquer SGBD. A execução de uma analise é dada da seguinte forma, uma parte da operação é efetuada pelo SGBD e a outra parte pelo SIG, por ser executada nessas duas etapas é que recebe o nome de Dual. Arquitetura Integrada: Ao contrario da arquitetura Dual, está utiliza somente o SGBD para manipular os dados. A vantagem que tem sobre a outra arquitetura não elimina uma desvantagem sua, que é a impossibilidade de manipulação via SQL (Structured Query Language). Arquitetura Integrada via Extensão Espacial: Essa é a ultima evolução dos SIG's, possibilitando o armazenamento e manipulação de dados mais complexos. Com esse avanço foi possível aumentar o 26

28 suporte para outros tipos de geometrias, funções e operadores. Empresas tais como: Oracle, PostgreSQL e MySQL lançaram extensões para dados georeferenciados. Para este trabalho será utilizado o PostGIS que se trata de uma extensão grátis e de código livre do SGBD PostgreSQL. Desenvolvida pela empresa Research Refractions no ano de 2001 e adiciona suporte espacial ao PostgreSQL. Figura 10 - Relação entre o BDG, o PostgreSQL (SGBD) e o PostGis (sua extensão espacial). Fonte: Medeiros (2010). O PostGIS é um sistema de informação geográfica que é utilizado para: coletar, modelar, armazenar e analisar informações descrevendo perfeitamente o mundo físico. 27

29 Este sistema abrange dois tipos de dados: Dados Espaciais: são originadas a partir de mapas, imagens digitais, fronteiras administrativas e políticas, estradas, redes de transporte, rios, condições climáticas, entre outros; Dados que não são Espaciais: são como dados econômicos, de vendas e marketing. Um dos grandes benefícios desta extensão é que se utilizam SQL para trabalhar com os dados, ou seja, não existe necessidade de se aprender uma nova linguagem para utilizá-la, pois é a mesma do PostgreSQL. Além deste fator há vários outros pontos positivos que fizeram com que a melhor opção para este projeto fosse o PostGIS, como por exemplo: Por ele ser tratar de um software livre; Ser compatível com padrões OGC o que significa que tem uma grande facilidade de integrar dados de diversas fontes; Seu poder funcional, pois tem suporte ao uso de índices espaciais e centenas de recursos para analisar e tratar dados espaciais; A facilidade com que os dados possam ser importados e exportados, pois tem ferramentas para conversão nativas; Ele é um GIS altamente utilizado, atualmente é o software livre para o gerenciamento de dados espacial mais utilizado no mundo, com isso o numero de colaboradores é enorme; Com todos esses aspectos abordados e com testes de desempenho feitos o PostGIS consegue superar softwares proprietários que são utilizados para o mesmo fim. 28