Banco de Dados para. Sistemas de Informação Geográfica (SIG) ROTEIRO. Conceitos. Fundamentos em Sistemas de Informação Geográfica (SIG)

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1 Banco de Dados para Sistemas de Informação Geográfica (SIG) JUGURTA LISBOA FILHO Departamento de Informática Universidade Federal de Viçosa Viçosa - MG jugurta@dpi.ufv.br Módulo I ROTEIRO Conceitos em Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Fundamentos em cartografia e SR. Exemplo de SIG&BD. Módulo II Projeto de BD convencional. Modelo E-R Estendido. Exercícios. Mapeamento conceitual-lógico em BD relacional. Construindo esquemas conceituais de qualidade. Módulo III Projeto de BD geográficos. Requisitos de modelagem conceitual para aplicações de SIG. Modelos conceituais específicos para aplicações geográficas. Ferramentas CASE para BD geográficos. Módulo IV Modelagem OO com UML-GeoFrame. GeoFrame - um framework conceitual para SIG. Mapeamento entre esquema de dados - modelo de SIG. Exercícios de modelagem com a ferramenta CASEGeo. Conceitos Fundamentos em Sistemas de Informação Geográfica (SIG) Sistemas de Informação Geográfica (SIG) Caracteriza os sistemas de informação que possibilitam a captura recuperação modelagem análise manipulação apresentação de dados referenciados geograficamente.

2 Conceitos Conceitos Dados Georreferenciados São dados que descrevem fenômenos geográficos cuja localização está associada a uma posição sobre/sob a superfície terrestre. Componentes de dados georreferenciados descrição do fenômeno geográfico posição geográfica relacionamentos espaciais com outros fenômenos instante ou intervalo de tempo em que a fenômeno existe ou é válido Conceitos Conceitos Geoprocessamento Caracteriza uma área multidisciplinar que envolve conhecimentos de Geografia, Cartografia, Ciência da Computação, Sensoriamento Remoto, Fotogrametria, Geodésia, Matemática, Engenharia, etc. Sistemas de Geoprocessamento engloba todos os sistemas computacionais capazes de processar dados georreferenciados ex.: cartografia automatizada, processamento de imagens, sistemas de apoio a projeto (CAD) e SIG Banco de Dados Espacial Gerenciam dados com representação geométrica Aplicação em Geoprocessamento, Medicina, Astronomia Bancos de Dados Geográficos Gerenciam dados georreferenciados

3 redes de infra-estrutura; cadastramento territorial urbano; rede hospitalar e de ensino; controle epidemiológico; roteamento de veículos; sistema de informações Ocupação turísticas; controle de Humana tráfego aéreo; atendimentos emergenciais. Áreas de aplicação de SIG SIG planejamento de marketing; pesquisas sócio-econômicas; distribuição Atividades de produtos e serviços; transporte Econômicas de matéria-prima Mapa Fundamentos em cartografia uma representação, em escala e sobre uma superfície plana, de uma seleção de feições materiais ou abstratas sobre ou em relação à superfície da terra. (Associação Cartográfica Internacional) Controle do Uso da controle de queimadas; planejamento agropecuário; Meio Terra estudos de modificações climáticas; escoamento da produção agrícola; Ambienteextrativismo vegetal e mineral; acompanhamento de emissão e ação de poluentes; classificação de solos; classificação de poços petrolíferos; gerenciamento florestal de desmatamento gerenciamento de bacias hidrográficas; planejamento gasodutos e reflorestamento Uso planejamento de e oleodutos; de barragens; distribuição de cadastramento Recursos energia elétrica; de propriedades rurais; identificação de mananciais; levantamento Naturais topográfico e planimétrico; gerenciamento costeiro e marítimo mapeamento do uso da terra Escala Fundamentos em cartografia Razão entre as distâncias representadas no mapa e suas correspondentes distâncias no mundo real. Ex.: na escala 1:50.000, 1cm no mapa corresponde a cm (ou 500m) na superfície da terra. Escalas grandes (ex.1:2.000) uso em aplicações urbanas. Escalas pequenas (ex.1: ) uso em aplicações ambientais. Sistema de coordenadas planas cartesianas Mapa do Brasil - Fusos do Sistema UTM ODWLWXGHV ORQJLWXGHV fonte: Simp.Bras.Geoprocessamento, 1997

4 Fundamentos em cartografia Fundamentos em cartografia Sistemas de projeção Projeção Cilíndrica Projeção Cônica fonte: Simp.Bras.Geoprocessamento, 1997 Projeção de Mercator - deformação de área Fundamentos em cartografia Carta Náutica Tipos de Mapas Geográficos Topográficos Planimétricos Cadastrais Náuticos Meteorológicos Temáticos de solo de vegetação de uso da terra hidrográficos político-administrativo fonte: Simp.Bras.Geoprocessamento, 1997

5 Medida quantitativa: Coroplética Mapa Topográfico Fonte: cartas do exército escala 1: fonte: Simp.Bras.Geoprocessamento, 1997 fonte: Simp.Bras.Geoprocessamento, 1997 Mapa da moda M a p a a n ti g o fonte: 11/10/2001

6 Mapa de Localização??? Componentes de SIG Componentes de SIG Arquitetura de SIG Fontes SIG Interface Interface Resultados Entrada e Integr. Dados Funções de Processamento Visualização e Plotagem Armazenamento e Recuperação BDGeo Ferramentas BD Geográfico Fonte: Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica, 1996

7 Entrada e integração de dados Entrada e integração de dados Coleta de dados tecnologia: fotogrametria, sensoriamento remoto e levantamento de campo. Levantamento de Campo Sensoriamento Remoto Fontes de dados Os produtos resultantes desses processos de coleta de dados é que são as verdadeiras fontes de dados dos SIG.? SIG Métodos de aquisição de dados Digitalização Manual Digitalização Automática Dados em Meio Magnético GPS (Global Positioning Systems) Digitação Via Teclado Fotogrametria Armazenamento de dados espaciais Estrutura matricial (raster) X vetorial Modelos de Representação Espacial Modelo Matricial (Raster) x Modelo Vetorial

8 Armazenamento de dados espaciais Armazenamento de dados espaciais Estruturas matriciais Grade regular de células Coordenadas: linhas e colunas Fenômenos são representadas por grupos de células adjacentes de mesmo valor. O espaço é todo coberto. Estruturas vetoriais Fenômenos geográficos representados por pontos, linhas, polígonos ou objetos compostos. Polígonos representam limites dos fenômenos lago, lote urbano Linhas representam fenômenos lineares estrada, rio, rede elétrica Pontos representam fenômenos sem dimensões poste, hidrante, árvore Representação varia de acordo com a escala. Modelos de Representação Espacial Comparação de estruturas matricial e vetorial Estruturas de Dados Espaciais

9 Armazenamento de dados espaciais Estruturas de Dados Espaciais Estruturas matriciais Técnicas de compactação Códigos de cadeia (Chain codes) Códigos em seqüência (Run-length codes) Códigos de bloco (Block codes) Árvores quaternárias (Quadtree) Estrutura quadtree Level a b c A NW NE SW SE Level 2 1 B C E Level D F 19 Level Armazenamento de dados espaciais Estruturas vetoriais Modelos Spaghetti Armazenam polígonos/linhas como seqüência de coordenadas de pontos Utilizados em pacotes de cartografia automatizada Modelos Topológicos Armazenam alguns relacionamentos espaciais Adjacência, Conectividade Outros tipos de relacionamentos são calculados a partir das coordenadas. Cruzamento de linhas, Pertinência Estruturas de Dados Espaciais Estrutura vetorial com topologia 1 3 a A c B 4 2 b C 5 D Tab. Atributos de Polígonos 6 d ID Atrib1 Atrib2 Atrib3 A B C D (exterior) Tab. Atributos de Arcos Arco Dir Esq Ori Des 1 A D a c 2 A C c b 3 A B b a 4 D B a d 5 B C b d 6 D C d c Tab. Geometria de Arcos 1 (x1,y1),(x2,y2),... 2 (x1,y1),(x2,y2),... 3 (x1,y1),(x2,y2),......

10 Funções de processamento análise e apresentação Funções de processamento análise e apresentação Manutenção e Análise de Dados Espaciais Manutenção e Análise de Atributos Descritivos FUNÇÕES DE SIG $5*(1 7,1$ %5$6,/ Análise Integrada de Dados Espaciais e Descritivos Formatação de Saída Funções de processamento análise e apresentação Funções de processamento análise e apresentação TRANSFORMAÇÃO DE FORMATO Os dados nem sempre estão no formato adequado. Dados Matriciais Pode ser necessário adicionar informações como descrição, origem, tamanho, entre outras coisas. Dados Vetoriais Construção da topologia Identificar e associar os objetos geométricos com os dados descritivos EDIÇÃO DE ELEMENTOS GRÁFICOS Funções usadas para adicionar, eliminar e modificar posições geográficas dos objetos no mapa. overshoot? overshoot falta nó cruzamento não intensional undershoot arco duplicado excesso de vértices

11 Funções de processamento análise e apresentação Funções de processamento análise e apresentação SOBREPOSIÇÃO DE CAMADAS (OVERLAY) Operação entre camadas. Aritméticas Lógicas Implementação difere para estruturas matricial e vetorial = S S N S N N S S S e N S N N S S N N S = N S N N N N N N S FUNÇÕES DE PROXIMIDADE Uma zona de buffer é uma área de extensão regular, que é gerada ao redor dos objetos espaciais. 200m do leito do rio um raio de 5 Km de um depósito de gás 500m de uma reserva florestal Exemplos de análise com SIG Funções de processamento análise e apresentação Exemplos de análises espaciais em aplicações de SIG Atlas Geográfico Melhoramentos Imagens LANDSAT Brasília, DF fonte: C. M. CRUZ; M. PINA, GIS Brasil 99

12 Exemplos de análise com SIG Uso de SIG na identificação de áreas potenciais para a instalação de aterros sanitários no DF Exemplos de análise com SIG Critérios adotados nas análises de proximidade TEMAS ESPECIF. DIST(m) FONTE Mapas utilizados: Geológico Uso da terra Declividade Chapadas Vulnerabilidade geotécnica Zoneamento hidrogeológico Localização de escolas fonte: F.S. Andrade, IBAMA, GIS Brasil 2000 Áreas especiais de proteção urbana Rede hidrográfica Rede viária Perímetros urbanos Unidades de Conservação Áreas de proteção aos mananciais da CAESB Rios/curso d`água Lagos/Lagoa/Res. distância mínima distância mínima 200 NBR / NBR /97 Nascente raio 200 NBR /97 Rede viária Perím. Urbano distância mínima distância mínima 80 Legislação inexistente 500 NBR /97 Escolas raio mínimo 1000 Legislação inexistente fonte: F.S. Andrade, IBAMA, GIS Brasil 2000 Exemplos Exemplos de análise com SIG Identificação de áreas potenciais para a instalação de aterros sanitários no DF Mapa de hipsometria Identificação de áreas potenciais para a instalação de aterros sanitários no DF Mapa geológico simplificado Áreas de proteção aos mananciais da CAESB Mapa de Uso da Terra Mapa dos perímetros urbanos fonte: F.S. Andrade, GIS Brasil 2000 fonte: F.S. Andrade, GIS Brasil 2000

13 Exemplos de análise com SIG Exemplos de análise com SIG Mapa das áreas preliminares apropriadas para aterros sanitários no DF Aplicações Ambientais Imagen Bruta do Satélite NOAA14-15 de abril de Fonte: INMET/Brasília fonte: F.S. Andrade, GIS Brasil 2000 fonte: J.F.SILVA, GIS Brasil 99 Exemplos de análise com SIG % distribuição de precipitação em MG, 1997 Exemplos de análise com SIG Avaliação do potencial hidrogeológico da ilha de Santa Catarina MicroBacias da Ilha de Santa Catarina Modelo 3D da Praia Brava fonte: F.A.DINIZGIS, Brasil 99 fonte: A. Guedes, GIS Brasil 99

14 Exemplos Mapa do Terror Aplicação de traçado de rotas para coleta de germoplasma materiais genéticos como sementes, mudas, tubérculos, microorganismos, amostras de solo e material de herbário. fonte: L. A. M. P. MELO - Brasil 99 fonte: 11/10/2001 contato Jugurta Lisboa Filho jugurta@dpi.ufv.br