Sistemas de Informações Geográficas. Unidade 4: Arquitetura de SIG Prof. Cláudio Baptista

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1 Sistemas de Informações Geográficas Unidade 4: Arquitetura de SIG Prof. Cláudio Baptista

2 Arquitetura em Camadas Separar as camadas de Armazenamento Manipulação Visualização

3 Arquitetura em Camadas

4 Arquitetura em Camadas Primeira camada trata da Visualização e Manipulação: Visualização oferece funções básicas para visualização de objetos tradicionais e georeferenciados Manipulação oferece funções para denição e manipulação destes objetos.

5 Arquitetura em Camadas Segunda Camada corresponde ao nível de representação do modelo oferece separadamente serviços de manipulação de alto nível para atributos convencionais representação raster representação vetorial

6 Arquitetura em Camadas Terceira Camada engloba os subsistemas que oferecem serviços de armazenamento Armazenamento de dados não-espaciais Armazenamento de dados em formato raster Armazenamento de dados em formato vector Fazem uso do subsistema de Armazenamento Físico (SAF) que está na quarta camada

7 Estratégias de Implementação Existem diferentes estratégias de implementação para a arquitetura em camadas, baseadas em sistemas de gerência de bancos de dados com grau crescente de funcionalidade Estudaremos as estratégias: Relacional Dual Campos Longos Integrada

8 Estratégias de Implementação Relacional Representação de temas por relações. Um objeto geográfico é uma tupla de uma relação Atributos são tipos simples Permite uso de SQL para consulta aos dados Não há implementação de SV, SAM, SMM

9 Estratégias de Implementação Relacional - Exemplo País Nome Capital População BordasID Alemanha Berlin 78.5 B1 França Paris 58 B2... Contorno Ponto Borda BordaID B1 B2 B2 B3 B3 contornoid C1 C2 C3 C4 C5 Id_Contorno Ponto_num pontoid C1 2 P1 C1 1 P2 C1 3 P3 C1 C2 1 P4 C2 2 P5 C2. PontoID X Y P P P P P

10 Estratégias de Implementação Relacional - Exemplo Consulta: Obtenha os contornos da França select Borda.contornoId, X, Y from Pais, Borda, Contorno, Ponto where nome = França and Pais.bordaId = Borda.BordaID and Borda.ContornoID = Contorno.contornoID and Contorno.pontoID = Ponto. pontoid ORDER BY Borda.ContornoId, Ponto_num

11 Estratégias de Implementação Relacional Desvantagens Dificuldade em elaborar consultas (princípio de independência de dados é quebrado) Baixa performance (muitas junções!) Não amigável, tem que se manipular pontos sempre Dificuldade de definir tipos espaciais Impossibilidade de expressar consultas espaciais (SMV e SMM) Conclusão: Alternativa POUCO VIÁVEL!!!!! DON T USE IT!

12 Estratégias de Implementação DUAL Um SIG usando a arquitetura DUAL possui: um SGBD relacional para armazenar em tabelas a componente convencional de todos os objetos (dados não espaciais) arquivos normais para a componente espacial dos objetos. Em termos da arquitetura proposta: SMC e SAC sob um SGBD Relacional smm, sam, smv e sav sobre o sistema de arquivos do sistema operacional

13 Estratégias de Implementação DUAL Estratégia seguida pela grande parte de fabricantes de SIG: ARC/Info Geomedia MapInfo Autodesk

14 Estratégias de Implementação DUAL Consulta A execução de uma consulta em um ambiente dual tipicamente segue um plano bem rígido: a componente convencional da consulta é processada pelo sgbd relacional, em separado das restrições espaciais, que são deixadas a cargo do smm e do smv; os resultados parciais são posteriormente combinados pelo sm para gerar o resultado nal da consulta. => redução da possibilidade de otimização da consulta com um todo!! ( reduz performance)

15 Estratégias de Implementação DUAL Problemas: Requer treinamento em dois mundos distintos (SGBD + SIG) Não utiliza recursos de SGBD (concorrência, tolerância a falhas, otimização, integridade) para os dados espaciais SAM e SAV só usam as funcionalidades de sistema de arquivo (pobre) Problema de integridade: se removermos um objeto espacial, quem garante que os respectivos dados convencionais também serão removidos???

16 Estratégias de Implementação Campos Longos (BLOBS) Esta estratégia baseia-se no uso de SGBDs relacionais com suporte para campos longos, nos quais são armazenadas as componentes espaciais dos objetos Então, SMC, SAC, SAV e SAM estão no SGBD Porém, SMM e SMV ainda estão fora do SGBD

17 Estratégias de Implementação Campos Longos (BLOBS) Vantagens uso de um SGBD para representação de dados convencionais e espacias, fazendo uso de toda funcionalidade de um SGBD Desvantagens Um BLOB é uma caixa preta (binário) em que se pode acessar todo o objeto ou parte deste, mas sem conhecer a semântica do objeto Em consequência, a implementação do SIG ainda deve incluir métodos de acesso espacial e um otimizador de consultas que prepare planos de execução que façam uso destes métodos

18 Estratégias de Implementação Integrada uso de um SGBD estensível (Orientado -a objeto ou Objeto -Relacional) que disponha de mecanismos que permitam implementar o tratamento das componentes espaciais através de extensões ao seu ambiente Exemplos: PostgresQL, Oracle 9i, Informix Universal Server, IBM DB2 Universal Server, O2 e ObjectStore

19 Estratégias de Implementação Integrada SGBD s estensíveis permitem adicionar novos tipos de dados e operações voltadas para as funcionalidades espaciais. DDL e DML são estendidas para usar estes novos tipos e operações Mecanismos de indexação espacial (Rtree) podem ser criados e o SGBD saberá como otimizar consultas usando estes novos mecanismos

20 Estratégias de Implementação Integrada Vantagens: Total integração de dados convencionais com espaciais, inclusive usando toda funcionalidade provida por um SGBD Semântica de dados espaciais conhecida smm, sam, smv e o sav como extensões do sgbd Melhor performance

21 Evolução dos SIGs No princípio existia apenas uma coleção de rotinas com as quais um bom programador poderia contruir um SIG 1980: uso de uma API mais sofisticada com interface via linha de comando, execução em workstations 1990: Introdução de GUI, capacidade de customização => permitiu o desenvolvimento de aplicações para um domínio específico

22

23 Arquitetura Distribuída

24 Arquitetura Distribuída Cliente- Servidor Duas Camadas Desktop Data Server

25 Arquitetura Distribuída Cliente- Servidor 3 (n) Camadas Desktop Application Server Data Server Uso massivo de componentes Introdução dos g-services

26 Tipos de SIGs Podemos classificá-los em 6 categorias: Profissional Desktop Hand-held Component Viewer Internet

27 Sig Profissional É o SIG completo capaz de realizar coleta de dados, display e edição administração de BD geoprocessamento e análise avançada transformação geo-estatística suporte a vector e raster análise em 3D Exemplo: ESRI ARC/GIS 8 Preço varia entre US$ a por licença

28 SIG Desktop Mais focado em uso dos dados do que na sua criação Inclui ferramentas para fazer mapas, relatórios, gráficos É o tipo de SIG mais usado hoje em dia (custo X benefício) Exemplos: ESRI Arc/View, Intergraph GeoMedia, Idrisi, MapInfo Preços: de US$ 1000 a 2000

29 SIG Hand held Capacidade de SIG móvel displays de 320 X 240 pixels Programa e dados residem em memória (não há discos) e memória é pequena (16K, 64K, 16M, 64M) Ex.: Autodesk OnSite, ESRI ArcPad, Smallworld Scout Preços: US$ 500,00

30 Componentes de SIG Fabricantes fornecem coleções de componentes para SIG Progamadores usam estes componentes para desenvolver aplicações específicas e otimizadas Ex: ESRI MapObjects, MapInfo MapX Preços: US$ 1000 a 2000 pelo kit de desenvolvimento + US$ 100 por aplicação deployed

31 SIG Viewers Provêm apenas funcionalidade limitada (display, query e mapas simples) Desenvolvidos no final da década de 90, são em geral de graça. Ex. ESRI ArcExplorer, Intergraph GeoMedia Viewer, MapInfo ProViewer Razão maior de existência: ajuda a vender o formato de dados e terminologia específica de um dado fabricante!

32 Internet SIG É o tipo que mais promete para uso em massa dado o sucesso da Internet Na maioria dos casos deseja-se apenas display e query, tende a mudar no futuro quando tecnologia se aperfeiçoar Ex de aplicações MS Expedia tem mapas interativos ( ) MapQuest permite encontrar caminhos com direções ( Ex de Fabricantes: ESRI ArcIMS, Intergraph Geomedia Web Map, MapInfo MapXtreme Preço: US$ 5000 a 25000

33 Internet SIG usando Arquitetura Integrada Grande projetos de SIG usam arquitetura em n camadas Uso de SGBD com estensibilidade de SIG Ex.: AutoDesk Vision, ESRI ArcSDE, MapInfo SpatialWare Preço US$ dependendo do número de usuários

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