Banco de Dados Geográficos. Márcio Fernando Machry Rafael Orssatto

Transcrição

1 Banco de Dados Geográficos Márcio Fernando Machry Rafael Orssatto

2 Sistema de Informação Geográfico (SIG) Um Sistema de Informação Geográfico (SIG ou GIS Geographic Information System) é um sistema de hardware, software, informação espacial e procedimentos computacionais, que permite e facilita a analise, gestão ou representação do espaço e dos fenômenos de deles ocorrem

3 Conceitos Básicos Banco de Dados Espaciais é o nome atribuído aos sistemas gerenciadores de banco de dados, capazes de gerenciar dados com representação geométrica. O termo Banco de Dados Geográficos caracteriza os sistemas de Bancos de Dados Espaciais utilizados em aplicações de Geoprocessamento, ou seja, são uma especialização dos sistemas de Banco de Dados Espaciais e utilizados como componente de um SIG.

4 Padronização de Termos Utilizados em BDG Identidade Entidade Objeto Tipo de Entidade Tipo de Objeto Espacial Classe de Objeto Atributo Valor de Atributo Camada (layer)

5 Objetos Espaciais Os objetos espaciais são as representações das entidades do mundo real, armazenadas no BD Geográfico

6 Objetos Primitivos usados para representar entidades da realidade Ponto As entidades representadas por objetos do tipo ponto, são aquelas que não possuem dimensões significativas, de acordo com a escala em uso

7 Objetos Primitivos usados para representar entidades da realidade Linha As entidades que são representadas por objetos do tipo linha são aquelas que possuem uma distribuição espacial linear

8 Objetos Primitivos usados para representar entidades da realidade Polígono Entidades com características bidimensionais são representadas no banco de dados por objetos do tipo polígono/área

9 Objetos Primitivos usados para representar entidades da realidade Representação de Superfícies Contínuas Alguns fenômenos da natureza, como por exemplo, elevação de terreno, pressão atmosférica, temperatura são caracterizados por possuírem variação contínua no espaço.

10 Modelagem de Dados Geográficos Modelagem de dados geográficos é o processo de discretização que converte uma realidade geográfica complexa em um conjunto finito de registros ou objetos de um banco de dados

11 Modelagem de Dados Geográficos Visão de campo a realidade é modelada por variáveis que possuem uma distribuição contínua no espaço, como por exemplo, temperatura, tipo de solo ou relevo. Visão de objetos entidades reais são observadas como estando distribuídas sobre um grande espaço vazio, onde nem todas as posições estão preenchidas e, além disso, mais de uma entidade pode estar situada sobre uma mesma posição geográfica.

12 Modelos de Dados Baseados na Visão de Campo

13 Modelos de Dados Baseados na Visão de Objeto Os objetos são representados como pontos, linhas ou áreas. Dois objetos podem estar localizados na mesma posição geográfica, ou seja, podem possuir coordenadas idênticas. É mais adequado para aplicações sócioeconômicas.ex: rede de transporte, cadastro municipal, escolas, etc.

14 Armazenando Topologia em Banco de Dados O termo topologia é atribuído às estruturas de relacionamentos espaciais que podem, ou não, ser mantidas no banco de dados.

15 Construindo Topologia a) O processo de Construir Topologia, começa com um conjunto de segmentos de linha não relacionados

16 Construindo Topologia b) Cada interseção de linhas ou nodo terminal (nós) é identificado

17 Construindo Topologia c) Cada polígono resultante recebe um identificador, inclusive o polígono externo que pode receber um identificador diferenciado

18 Modelo de Representação de Dados Espaciais A variação geográfica no mundo real é infinitamente complexa. Para serem armazenados no banco de dados, os dados precisam ser reduzidos a uma quantidade finita e gerenciável, o que é feito através de processos de generalização ou abstração.

19 Modelo de Representação de Dados Espaciais Um Modelo de Dados fornece um conjunto de regras para converter variações geográficas no mundo real, em objetos discretos armazenados de forma digital. Existem duas abordagens principais de representação dos componentes espaciais associados às informações geográficas: o modelo matricial (ou raster) e o modelo vetorial.

20 Modelo de Representação de Dados Espaciais

21 Armazenamento de Dados Arquitetura baseada em camada Estratégia Dual; Estratégia Baseada em Campos Longos; Armazenamento de Representações Matriciais Armazenar linha após linha em páginas físicas em memória secundária; Dividir a matriz em blocos e armazenar cada bloco em uma página;

22 Armazenamento de Dados Armazenamento de Representações Matriciais Pontos: Arquivos em grade; Árvores KD; Retângulos: Utiliza a noção de retângulo envolvente; Árvores R; Linhas: Utiliza a noção de retângulo envolvente; Árvores R; Polígonos: Pode ser armazenado utilizando a forma para armazenamento de linhas;

23 Operações sobre dados geográficos Operações sobre Geo-Objetos Disjunto disjoint Toca touch Dentro de in Sobrepõe overlap Cruza cross Froteiras boundary De e para from e to Aspectos de operação Restrições sobre atributo Restrições espaciais Propriedades dos Geo-Objetos

24 Operações sobre dados geográficos Operações sobre Geo-Campos Pontual Exemplo: Tipo de Solo x Aptidão Agrícola Vizinhança Exemplo: Verificação de declividade Operações mistas Exemplo: Regiões de mata atlântica no Brasil

25 Recuperação de Dados Geográficos Textual Baseado em SQL Geoql (intersects, adjacent, joings, ends-at, contains, situated-at, within, closest e furthest) Restrições no tipo de consulta Visual Utiliza-se de combinação de símbolos, icones e texto Dificulta a semântica Auxilia na interação Multimodal Combinação das duas anteriores.

26 Processamento de Consultas Feito pelo processador de consulta elemento primordial em qualquer SGBD Fases no SGBDG: Filtragem Refinamento Pós-Processamento

27 Computação de operações básicas Computação de Seleção Espacial Por Pesquisa Exaustiva Por Seleção por índice Filtragem Através de árvores-r Retângulo Envolvente Mínimo Expressão C e C Refinamento Pesquisa Exaustiva

28 Otimização de Consulta SELECT d.nome, d.populacao FROM d Cidade, c Cidade WHERE c.nome = Cascavel-Pr And distance(d,c) <= 100 And d.populacao < Plano de ações: Determinar a posição b de Cascavel-Pr Determinar todos os conjuntos de C de todas as cidades a 100 Km de b Determinar as cidaes que podem estar a menos de 100 km Conjunto I Ler para a memória principal o conjunto I, criando C Determinar os elementos de C a menos de 100 km Determinar C das cidades com menos de 20 mil habitantes Pode-se criar um pipeline, evitando I, C e C

29 Gerência de transações Transações devem ser atômicas e levam o banco de dados de um estado consistente para um consistente. Em BDG as transações são: LONGAS e ANINHADAS Duram muito tempo Vários usuários Subtransações

30 Aplicações SPRING Sistema de Processamento de Informações Georeferenciadas. Projeto INPE / DPI Construção de um SIG para aplicações em geral, como agricultura SAGRE Sistema Automatizado de Gerência de Rede Externa CPqD Empresas de Telecomunicação POSTGRIS PostgreSQL Refractions Research

31 Referências [1] ARONOF, S. Geographic Information Systems: a management perspective. Canada: WDL Publications, [2] BARBOSA, C. C. F. Álgebra de mapas e suas aplicações emsensoriamento remoto e geoprocessamento [3] BURROUGH, P. Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment. Oxford: Clarendon Press, [4] CAMARA, G. E. A. Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica. UNICAMP, [5] CAMARA, G. E. A. Bancos de Dados Geográficos. Acessado em Agosto de [6] GOODCHILD, M. F. Geographical data modeling. In: FRANK, A.U.; GOODCHILD, M.F. Two Perspectives on Geographical Data. [7] GOODCHILD, M. F. Integrating GIS and environmental modeling at global scales. In: GIS/LIS 91. Proceedings... Atlanta, V.1. [8] LAURINI, R.; THOMPSON, D. Fundamentals of Spatial Information Systems. San Diego: Academic Press, [9] POSTGIS. Acessado em Agosto de [10] SPRING - Sistema de Processamento de Informações Georeferenciadas. Acessado em Agosto de 2005.