Desenvolvimento de uma interface extratora de dados genérica e inserção automática de dados em Sistemas de Informação Geográficos

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1 Desenvolvimento de uma interface extratora de dados genérica e inserção automática de dados em Sistemas de Informação Geográficos Caroline Julliê de Freitas RIBEIRO¹, Vantuil José de OLIVEIRA NETO¹, Gabriel da SILVA² ¹ Tecnólogos em Análise e Desenvolvimento de Sistemas. Instituto Federal Minas Gerais (IFMG) campus Bambuí. Rod. Bambuí/Medeiros km 5. CEP: Bambuí-MG. 2 Professor Orientador IFMG campus Bambuí RESUMO Em sistemas de Geoprocessamento a etapa de inserção de dados é usualmente, uma tarefa dispendiosa e onerosa por demandar maiores investimentos e mão-de-obra especializada, além de ser vulnerável quanto a ocorrência de erros ou equívocos que podem comprometer a integridade dos dados do Sistema de Informação Geográfica - SIG e consequentemente, das análises realizadas e das informações extraídas neste. Com o objetivo de automatizar o processo de inserção de dados em um SIG, tarefa comumente realizada de modo manual pelo usuário, neste trabalho foi desenvolvida uma interface extratora de dados, como uma extensão para o OpenJUMP, uma biblioteca de software para Geoprocessamento. O processo se dá pela extração de dados em Bancos de Dados de Sistemas Legados por meio da associação destes aos respectivos objetos geográficos construídos no SIG. O desempenho da ferramenta desenvolvida quanto ao acoplamento ao ambiente do OpenJUMP, bem como quanto a sua capacidade de conexão a vários tipos de Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados - SGBD foram testados e os resultados foram satisfatórios. A extração automática de dados proposta por este trabalho permitiu, além de agilizar o processo de inserção de dados, minimizar a probabilidade de ocorrência de erros causados pela intervenção humana no processo. Palavras-chave: Extração Automática de Dados, OpenJUMP, Sistema de Informação Geográfica, Sistemas Legados, Banco de Dados. INTRODUÇÃO O Geoprocessamento é o processamento informatizado de dados georreferenciados. Utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento das informações geográficas com base em suas características alfanuméricas, mas também através de sua localização espacial. Os SIG 1 são ferramentas computacionais para Geoprocessamento que segundo Câmara et al.(1996): são 1 Tradução utilizada neste trabalho para o termo em inglês Geographic Information Systems (GIS).

2 sistemas automatizados usados para armazenar, analisar e manipular dados geográficos. Portanto são aplicativos que tratam de informações com representação no espaço geográfico dispostas em camadas (layers), as quais são combinadas para a criação de mapas. Uma camada é composta por feições 2 espaciais, que juntamente com atributos alfanuméricos representam um objeto geográfico. Segundo Silva (2006, p. 22), atualmente, a maioria dos ambientes de desenvolvimento de aplicativos geográficos são sistemas proprietários, geralmente com alto custo de aquisição e com limitações quanto à sua capacidade de extensão. Este fato inviabiliza a utilização de SIG poderosos por parte de organizações cujo porte não permite um investimento de tal grandeza. Como soluções dos problemas dos sistemas proprietários no mercado encontram-se propostas alternativas como a disponibilização de SIG gratuitos e de código aberto. Ao investigar o cenário atual de SIG e de Bancos de dados, tanto no que diz respeito ao desenvolvimento quanto ao seu uso, observou-se a carência de uma ferramenta que facilitasse o processo de inserção de dados em um SIG. Em virtude dessa necessidade, o objetivo desse projeto é expandir as funcionalidades de um SIG, o OpenJUMP (OPENJUMP, 2003), uma ferramenta genérica que disponibiliza bibliotecas para desenvolvimento de ferramentas para geoprocessamento, permitindo a extração de dados de sistemas legados e a associação destes aos seus respectivos objetos geográficos. MATERIAL E MÉTODOS Depois da revisão bibliográfica dos temas propostos optou-se pela utilização da linguagem de programação Java pela independência de plataforma, portabilidade, alto desempenho, robustez e, conforme a tendência prevalecente, por ser uma linguagem orientada a objetos. Para uma maior compreensão sobre a linguagem consulte Deitel e Deitel (2005) e Sierra e Bates (2007). Na busca por um SIG livre e de código aberto, escrito em Java e extensível, destacou-se o OpenJUMP, com uma estrutura que pode ser facilmente estendida pela adição de novas funcionalidades. E como ambiente de desenvolvimento o NetBeans 3, na versão 6.8. Na primeira etapa da construção desta ferramenta um dos requisitos de grande relevância foi a implementação de um modelo de conexão que permitisse acesso a Banco de Dados distintos. Como solução foi utilizado o JDBC, um conjunto de classes para integração da linguagem Java com bancos de dados. 2 Feições, do inglês features, refere-se aos objetos geográficos que constituem a base de dados do SIG. A tradução do termo features para feições é mais comum nos trabalhos sobre SIG. 3 IDE da Sun MicroSystems para desenvolvimento em Java, disponível em:

3 Para trabalhar com os dados do SGBD foi necessária a implementação de um modelo que tratasse e validasse consultas SQL em diferentes estruturas de Banco de Dados. As pesquisas realizadas em busca de meios para elaborar esta funcionalidade levaram à biblioteca SQLeonardo 4, outras bibliotecas de classes como XStream 5 e Japura 6 também foram utilizadas para potencializar a estrutura da ferramenta. Para verificar se o plugin 7 DataExtractor, nome dado pelo autor à ferramenta, permitia a modificação do Schema 8 dos objetos geográficos do SIG foi desenvolvida uma tarefa no ambiente de SIG OpenJUMP com um mapa referente as cidades do estado de Minas Gerais. Os dados espaciais e alfanuméricos utilizados nos testes foram fornecidos por um arquivo shapefile 9, quando a tarefa é iniciada os mesmos são carregados para a memória. Para realização dos testes foram selecionados três SGDB: PostgreSQL 10, Caché 11 e MySQL 12, ambos populados com dados fictícios. RESULTADOS E DISCUSSÃO Como uma prova de conceito, a ferramenta foi implementada conforme os padrões de Orientação a Objetos. Este protótipo contou com um subconjunto de funcionalidades específicas, pois seu intuito era o de validar a solução proposta. Embasado nesta proposta foram integradas ao OpenJUMP funções de extração e importação de dados. A principal vantagem dessa estratégia foi aproveitar as informações contidas em SGBD já inseridos no mercado, preservando todo o legado do sistema, além de agilizar o processo de inserção de dados neste ambiente e permitir a manipulação destes num nível mais abstrato, garantindo maior produtividade. Em linhas gerais, a Figura 1 ilustra como é o processo de extração de dados implementado neste trabalho. Como uma extensão do OpenJUMP, o plugin DataExtractor exporta, após a conexão com o Banco de Dados, os campos à serem inseridos em um determinado layer, adicionando atributos a ele. Além disso, outro plugin também foi desenvolvido, o ConnectionManager, para gerenciar as conexões com os bancos de dados. 4 Mais detalhes sobre a biblioteca de classes em 5 Biblioteca para serializar objetos para XML, mais informações em 6 Mais informações sobre esse projeto Java Swing em 7 Nome dado a um dos meios de adicionar novas funcionalidade ao OpenJUMP. Segundo Davis (2003), a maioria das funções padrão fornecidas pelo JUMP são implementadas como plugins. 8 Nome dado à definição dos atributos e dos tipos de atributo de um Layer em um SIG. 9 Organização de dados idealizada pela empresa ESRI para conter tanto dados geométricos quanto dados de atributos. 10 SGBD Objeto Relacional, gratuito e de código-fonte aberto. Mais informações em 11 Banco de dados pós-relacional, desenvolvido pela InterSystems. Mais detalhes em 12 Banco de Dados Relacional, com grande popularização mundial. SGBD sob a licença GPL. Mais informações no site

4 Figura 1 - Plugin DataExtractor A avaliação dos resultados mostrou que a ferramenta atende aos requisitos de manutenibilidade, que avaliaram a facilidade e a eficácia com que os plugins foram adicionados ao OpenJUMP, garantindo que nenhuma das funções originais do SIG foram alteradas. Os testes de integridade dos dados para aferir o desempenho da ferramenta também foram validados com sucesso, comprovando que a ferramenta permite extrair e modificar a definição dos atributos do esquema do layer de um SIG. A análise de desempenho do projeto, obtida em simulação, se mostrou satisfatória, tendo como base a comparação entre os resultados esperados e os objetivos estabelecidos para elaboração da ferramenta. As funções originalmente previstas foram implementadas, os benefícios estimados cumpridos e o sistema adequou-se às necessidades do usuário. Além de eficiência ao realizar suas funções sem desperdícios de recurso e a aprovação da integração com outros sistemas. Quando os procedimentos são manuais, a verificação da consistência, geralmente, aponta inúmeras falhas nos valores dos dados. Isto ocorre devido a grande vulnerabilidade característica do processo manual. O trabalho de digitalização manual é um fator limitante para aplicações de Geoprocessamento, devido ao grande volume de dados que compõem um SIG e a dificuldade em se identificar os objetos geográficos apenas pelo seu dado alfanumérico identificador. Alternativas como a elaborada neste trabalho mostraram grande viabilidade. Baseado nos resultados que garantiram a integridade dos dados, diminuição dos custos e agilidade na execução dessa tarefa. CONCLUSÕES Baseado no estudo conceitual e tecnológico sobre o tema proposto e em concordância com o objetivo geral do trabalho foi desenvolvida uma extensão para o ambiente de SIG do OpenJUMP que permite a extração e importação dos dados de Banco de Dados de Sistemas Legados pela

5 associação dos objetos geográficos do SIG. Tarefa antes onerosa, dispendiosa e bastante vulnerável quanto à ocorrência de erros ou equívocos que comprometiam a integridade dos dados do SIG, e consequentemente, das análises realizadas e informações extraídas. Os testes realizados a fim de se verificar a performance da ferramenta quanto ao acoplamento ao ambiente do OpenJUMP, bem como à sua capacidade de conexão a vários tipos de Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados - SGBD foram todos satisfatórios. Nenhum erro foi encontrado na etapa de associação dos dados do Banco de Dados com atributos dos objetos geográficos construídos no SIG. A ferramenta desenvolvida foi validada, comprovando assim sua aplicabilidade e eficácia. E de acordo com o objetivo proposto, a extração automática de dados permitiu, além de agilizar o processo de inserção de dados, minimizar a probabilidade de ocorrência de erros causados pela intervenção humana no processo, tornando o processo de inserção de dados no OpenJUMP menos suscetível a inconsistências, garantindo a integridade dos dados. O desenvolvimento da interface extratora de dados para SIG contribuiu com projetos na área de Geoprocessamento, como o projeto GeoLivre do IFMG - campus Bambuí e supriu, de forma eficiente, com a carência de uma ferramenta que automatizasse e simplificasse a etapa de inserção de dados em um SIG, tarefa usualmente realizada de forma manual pelo usuário, garantindo a melhoria do processo de definição dos dados dos objetos geográficos do SIG OpenJUMP. A implementação desta extensão também proporcionou agilidade e facilidade na integração do SIG com diversos Bancos de Dados de Sistemas Legados distintos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CÂMARA, G.; CASANOVA, M.A.; HEMERLY, A.S.; MAGALHÃES, G.C.; MEDEIROS, C.M.B. Anatomia de Sistemas de Informações Geográficas. Campinas, Unicamp, DAVIS, Martin. JUMP technical report. Technical report, Vivid Solutions. Canadá, DEITEL, Harvey M.; DEITEL, Paul J. Java: como programar. 6. ed. São Paulo: Pearson Prentice Holl, OPENJUMP. The JUMP Project Disponível em: <http://openjump.org>. Acesso em: 22 abr SIERRA, Kathy, BATES, Bert. Use a cabeça! Java. 2 ed. Rio de Janeiro: Alta Books SILVA, Gabriel da. Modelagem e implementação de uma ferramenta inteligente de código aberto para inserção automática de inferência fuzzy em SIG convencionais. Dissertação de Mestrado, Mestrado em Modelagem Matemática e Computacional, CEFETMG. Belo Horizonte, 2006.

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