UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA - UFPB UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPE Manual do SIGWeb CISA 2009 CISA Todos os direitos reservados Campina Grande, PB, maio de 2010
Sumário 1. INTRODUÇÃO... 5 2. NOVO PROJETO ARQUITETURAL... 6 3. FUNCIONALIDADES... 8 3.1. CAMADAS... 8 3.2. BARRA DE FERRAMENTAS... 9 3.2.1. Atualizar... 9 3.2.2. Informação... 9 3.2.3. Consulta Textual... 11 3.2.4. Consulta Espacial... 15 3.2.5. Borracha... 20 3.2.6. Seleção e Seleção Múltipla... 20 3.2.7. Cálculo de Área... 21 3.2.8. Binóculo... 22 3.2.9. Cálculo de Distância... 23 3.2.10. Thiessen e Modelo Hidrológico... 24 3.2.11. Cadastro... 26 3.2.12. Pan e zoom... 27 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 29 2
Lista de Figuras Figura 1: Arquitetura do SIGWeb... 6 Figura 2: Interface gráfica do SIGWeb... 8 Figura 3: Árvore de camadas... 9 Figura 4: Janela de informação... 10 Figura 5: Várias janelas de informação... 10 Figura 6: Consulta textual... 12 Figura 7: Resultado da consulta textual... 13 Figura 8: Resultado da consulta textual no mapa... 14 Figura 9: Consulta avançada... 14 Figura 10: Consulta espacial... 15 Figura 11: Resultado da busca espacial... 17 Figura 12: Resultado da busca espacial no mapa... 17 Figura 13: Rios selecionados... 18 Figura 14: Consulta espacial sobre as feições selecionadas... 19 Figura 15: Resultado da consulta especial com seleção... 19 Figura 16: Retângulo de seleção múltipla... 21 Figura 17: Resultado da seleção múltipla... 21 Figura 18: Cálculo de área... 22 Figura 19: Busca usando o binóculo... 23 Figura 20: Resultado da busca com binóculo... 23 Figura 21: Cálculo de distância... 24 Figura 22: Thiessen... 25 Figura 23: Modelo hidrológico SMAP mensal... 25 Figura 24: Tela inicial do sistema de cadastro... 26 Figura 25: Editar dados de postos pluviométricos... 27 Figura 26: Botões de pan... 27 Figura 27: Botões de zoom... 28 3
Lista de Abreviaturas CISA Cooperação Internacional do Semi-árido CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CTHIDRO Fundo Setorial de Recursos Hídricos FINEP Financiadora de Estudos e Projetos JDBC Java Database Connectivity SGBD Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados OGC Open Geospatial Consortium UFCG Universidade Federal de Campina Grande UFPB Universidade Federal da Paraíba UFPE Universidade Federal de Pernambuco WFS Web Map Service WMS Web Feature Service 4
1. Introdução Um dos principais objetivos do CISA (Cooperação Internacional do Semi-árido) é desenvolver um sistema de suporte a decisão em ambiente Web, o SIGWeb, que será enviado à coordenação do CISA em Cabo Verde na África. O projeto SIGWeb conta com a cooperação de várias instituições de pesquisa e é financiado pelo Ministério de Ciência e Tecnologia, com recursos do CTHIDRO - Fundo Setorial de Recursos Hídricos, repassados através da FINEP e CNPq. As instituições envolvidas diretamente com o SIGWeb são: UFCG, UFPB e UFPE. O SIGWeb consiste na integração dos principais sistemas desenvolvidos pelas diferentes instituições: cadastro integrado da UFPE, modelagem hidrológica de UFPB e visualização de mapas através do Hidrogis [1] pela UFCG. Durante o desenvolvimento do SIGWeb, o GeoServer foi integrado ao projeto para ajudar no desempenho no fornecimento de mapas. Este manual descreve rapidamente a arquitetura do SIGWeb e as principais funcionalidades de manipulação do mapa: zoom, pan, consulta textual, consulta espacial, cálculo de área, seleção de feições, desenho do thiessen e ativação do sistema de cadastro integrado. O restante do relatório está organizado como segue: a seção 2 descreve a nova arquitetura do sistema e a seção 3 apresenta todas as funcionalidades implementadas no SIGWeb. 5
2. Novo Projeto Arquitetural A nova arquitetura do SIGWeb (ver Figura ) integra uma nova ferramenta, o GeoServer. O GeoServer é um sistema de código aberto que permite a edição e o compartilhamento de dados espaciais. A Interface Flex se comunica diretamente com o GeoServer para obter o mapa digitalizado e exibir no browser. A Interface Flex é o módulo principal entre o usuário e o sistema SIGWeb. A comunicação com o GeoServer se dá através dos padrões WMS e WFS descritos pela OGC. Além de oferecer as funcionalidades básicas de manipulação do mapa, é através da interface Flex que os outros módulos (Cadastro Integrado e Modelagem Hidrológica) são acessados. É possível ter acesso ao Cadastro Integrado sem passar pela Inteface Flex, desde que o usuário tenha um login e uma senha de acesso ao sistema. Figura : Arquitetura do SIGWeb Os dados espaciais são armazenados diretamente no banco de dados PostgreSQL+Postgis. Para que o GeoServer tenha acesso a esses dados é necessário configurá-lo e publicar as tabelas que servirão de camada para o mapa. Toda parte de visualização de mapa é realizada pelo GeoServer, porém, a parte de consultas textuais e espaciais é realizada pelo módulo 6
Hidrogis, o qual usa o driver JDBC para ter acesso ao banco de dados. O Cadastro Integrado também utiliza o Hidrogis para acessar o SGBD. A Interface Flex ativa o módulo de Modelagem Hidrológica depois que o usuário utiliza a ferramenta de Thiessen no mapa. Dessa forma, o Hidrogis envia os postos que foram resultados do Thiessen para o contexto do sistema de Modelagem Hidrológica. Este por sua vez, consulta o SGBD diretamente, usando o driver JDBC, para obter os dados de chuva e vazão para os postos que lhe foram fornecidos. 7
3. Funcionalidades Nessa seção será apresenta a interface gráfica da tela de visualização do mapa, bem como as funcionalidades disponíveis no SIGWeb. A Figura mostra como a interface do SIGWeb está organizada. Os principais componentes são: as camadas, a barra de ferramentas, as ferramentas de pan e zoom, a escala, as coordenadas e por fim, a tela central onde é exibido o mapa. As subseções a seguir descrevem cada um desses componentes. Barra de ferramentas Pan Zoom Camadas Coordenadas Escala Figura : Interface gráfica do SIGWeb 3.1. Camadas A árvore de camadas serve para o usuário indicar as camadas que serão visíveis no mapa. Na árvore, cada camada possui uma caixa de seleção e um botão de opção. A caixa de seleção serve para o usuário ocultar ou tornar a camada visível no mapa. O botão de opção indica qual a camada ativa, ou seja, sobre qual camada as demais funcionalidades irão agir. Enquanto várias camadas podem ser visíveis ao mesmo tempo, apenas uma camada pode ser ativa. 8
Caixa de seleção Botão de opção Figura : Árvore de camadas 3.2. Barra de Ferramentas A barra de ferramentas é composta por um conjunto de botões que executam uma determinada ação sobre o mapa. Cada botão será descrito a seguir. 3.2.1. Atualizar O botão de atualizar serve para o usuário exibir as camadas que foram marcadas na árvore através da caixa de seleção. Todas às vezes que o usuário ativar uma camada, ele deve clicar nesse botão para que a mesma apareça no mapa. O mesmo raciocínio é aplicado caso o usuário deseja ocultar uma camada. 3.2.2. Informação Através do botão de informação, o usuário poderá visualizar as informações de uma determinada feição no mapa. Depois de clicar no botão, sua cor é alterada para indicar que a ação do botão continua ativa. Quando o usuário clica no mapa, uma pequena janela aparece mostrando todas as informações do objeto que foi clicado. A Figura mostra um exemplo de janela de informação que foi obtida quando o usuário clicou na cidade de João Galego cuja localização é indicada pela seta branca. Apenas as feições da camada ativa são passíveis de serem selecionadas pela ferramenta de informação. No exemplo da Figura observa-se que a camada ativa é a 9
camada referente a cidades, pois é ela que possui o botão de opções marcado. Figura : Janela de informação É possível exibir várias janelas de informação como mostra a Figura. Enquanto o botão de informação estiver ativo, uma nova janela de informação irá abrir a cada clique que o usuário fizer no mapa. Feições muito próximas Figura : Várias janelas de informação 10
Caso várias feições estejam muito próximas, o clique do mouse poderá capturar as informações dessas feições ao mesmo tempo e exibir na janela na forma de abas, como pode ser visto na Figura. Para evitar esse tipo de comportamento, o usuário deverá aproximar o mapa utilizando a ferramenta de zoom, para que a feição desejada fique mais afastada das demais. 3.2.3. Consulta Textual A ferramenta de consulta textual permite o usuário montar um relatório sobre uma determinada camada do mapa apenas aplicando restrições sobre um ou mais de seus atributos. Os atributos correspondem aos campos da tabela que representa a camada no banco de dados. Quando o usuário clica no botão de busca textual, uma nova janela aparece (ver Figura ), na qual o usuário deve escolher inicialmente a categoria, a camada e o tipo de busca. A categoria consiste na raiz da árvore de camadas que contém todas as camadas. No momento existe apenas uma categoria, cv. Em seguida, o usuário deve escolher a camada sobre a qual ele deseja realizar a consulta. Existem dois tipos de consulta: básica ou avançada. A consulta básica consiste apenas em aplicar operadores de comparação sobre os atributos de uma camada. Na consulta avançada, o usuário pode elaborar consultas mais complexas usando operadores lógicos: E, OU e negação. A Figura mostra um exemplo de consulta básica. No lado esquerdo está a lista de atributos da camada e no lado direito as restrições que o usuário pode aplicar para cada atributo. Para cada atributo existe uma caixa de seleção no qual o usuário indica quais deles irão aparecer no relatório que será gerado. No exemplo da Figura serão listadas todas as cidades com população acima de 5.000 habitantes. O resultado da consulta pode ser observado na Figura. 11
Figura : Consulta textual O resultado da consulta textual consiste em uma tabela contendo os dados que satisfizeram a restrição: população acima de 5.000 habitantes. Cada coluna corresponde ao atributo da tabela que o usuário selecionou na lista de atributos na tela de consulta textual da Figura. Nessa janela de resultados, é possível também visualizar o total de resultados encontrados. Caso a quantidade de registros seja muito alta, o usuário poderá navegar pelas páginas usando os links: primeiro, anterior, próximo e último. Usando a opção Exibir por página, o usuário pode escolher a quantidade de restritos que ele deseja visualizar em uma única página. A última coluna da tabela consiste em uma caixa de seleção para cada registro. Essa caixa de seleção serve para o usuário indicar qual ou quais dos registros ele deseja destacar no mapa. Logo abaixo da tabela existem dois botões: Mostrar selecionados no mapa e Mostrar todos no mapa. O primeiro botão destaca no mapa apenas os registros que estão com a caixa 12
de seleção marcada. O segundo destaca todos os registros independente se a caixa de seleção estiver marcada. Número de registros por página Figura : Resultado da consulta textual A Figura mostra o resultado da consulta da Figura no mapa. As feições que são resultadas de consultas são destacadas com a cor laranja. Na Figura, observa-se que as cidades com população abaixo de 5.000 permaneceram com o mesmo layout, enquanto que as outras (apontadas pela seta branca) foram pintadas de laranja. A Figura mostra um exemplo de consulta avançada, em que o usuário busca por todas as bacias com extensão maior que 10 Km ou área de drenagem maior ou igual a 3,5 km/km2 e impermeabilidade maior ou igual a 12%. Observa-se que esse tipo de consulta seria impossível ser realizada na tela de consulta básica devido aos operadores lógicos. Se o usuário possuir conhecimentos de banco de dados, ele poderá escrever a consulta diretamente na caixa de texto na parte de restrições. 13
Figura : Resultado da consulta textual no mapa Figura : Consulta avançada 14
3.2.4. Consulta Espacial A consulta espacial permite o usuário criar consultas utilizando operadores espaciais tais como: distância, contém, está contido, sobrepõe, atravessa, espacialmente igual e se tocam. Para ativar essa função, é preciso clicar no botão de consulta espacial. A janela de consulta espacial é semelhante à da busca textual avançada. Ela é dividida em três partes principais: montagem da consulta, atributos a serem exibidos e filtro. A montagem da consulte envolve sempre duas camadas do mapa. A parte de atributos informa quais serão as colunas no relatório que será gerado. A parte de filtro serve para o usuário restringir o conjunto de feições sobre as quais ele deseja fazer a consulta. Montagem da consulta Atributos Filtro Figura : Consulta espacial A Figura mostra um exemplo de uma consulta espacial que consiste em obter todos os rios que fazem intersecção com a bacia de Santa Ana. Esta consulta foi montada da seguinte forma: Primeiro, o usuário seleciona a camada que ele deseja que apareça no resultado, neste caso são os rios. Seria possível, também, aplicar um filtro nessa camada, como por exemplo: os rios de ordem acima de 3; 15
O segundo passo é escolher o tipo de operador espacial. Os operadores espaciais existentes são: se tocam, está a uma distância de, cotem, está contido, se sobrepõe, atravessa, faz intersecção e é espacialmente igual. O usuário ainda pode escolher a negação desses operadores através da caixa de seleção Não. Dessa forma, os operadores espaciais agora são: não se tocam, não está a uma distância de, não contém, não está contido, não se sobrepõe, não atravessa, não faz intersecção e não é espacialmente igual ; Caso o operador escolhido tenha sido está a uma distância de, o usuário deve especificar o valor da distância em metros ou em quilômetros; Finalmente, o usuário deve escolher a outra camada sobre a qual se irá aplicar o operador espacial. No exemplo da Figura esta camada representa as bacias sobre a qual foi aplicado um filtro que restringe a consulta espacial para apenas a bacia de Santa Ana. Ao montar o filtro, o usuário deve clicar no botão Salvar Filtro para que este fique registrado na consulta; Na parte da janela que exibe os atributos da camada, que neste exemplo são os rios, o usuário escolhe as colunas que irão fazer parte do relatório. Depois de clicar no botão Buscar uma nova janela é aberta semelhante ao resultado da busca textual como pode ser vista na Figura. 16
Figura : Resultado da busca espacial Os botões Mostrar selecionados no Mapa e Mostrar todos no Mapa funcionam da mesma forma que no resulta da busca textual. A Figura mostra o resultado da consulta espacial no mapa. Observa-se que os rios que passam pela bacia de Santa Ana estão pintadas de cor laranja. Figura : Resultado da busca espacial no mapa 17
É possível também realizar consulta espacial sobre feições que foram destacadas no mapa através da ferramenta de seleção. O usuário destaca uma ou várias feições no mapa e depois realiza a consulta espacial sobre estas feições. Por exemplo, a Figura mostra trechos de rios que foram selecionados. Quando o usuário ativar a ferramenta de consulta espacial irá aparecer dois botões de opção na parte de montagem da consulta (ver Figura ). Dessa forma, é possível realizar a consulta sobre uma camada qualquer seguindo os passos já descritos anteriormente ou realizar a consulta sobre as feições destacadas no mapa. Figura : Rios selecionados No exemplo da Figura, a consulta que está sendo montada é: quais as cidades que estão a uma distância de 2 quilômetros dos rios selecionados? O resultado pode ser observado na Figura. As cidades que satisfazem a restrição foram pintadas de cor laranja. A seta branca indica a localização delas. 18
Figura : Consulta espacial sobre as feições selecionadas Figura : Resultado da consulta especial com seleção 19
3.2.5. Borracha Toda operação no mapa que foi resultado de alguma consulta textual, espacial, seleção ou cálculo de distância altera as características normais das feições (cor e tamanho do contorno) e do mapa. Para limpar o mapa e deixar as camadas da mesma forma como na sua visão original basta clicar no botão de borracha. 3.2.6. Seleção e Seleção Múltipla Um exemplo de uso da ferramenta de seleção foi explicado na subseção sobre a consulta espacial. Esta ferramenta serve para destacar de cor laranja qualquer feição que o usuário clicar com o mouse. Para que a feição seja destacada, a camada ativa deve ser marcada através do botão de opção na árvore de camadas. Enquanto o botão de seleção estiver ativo,o usuário pode selecionar quantas feições necessárias. Algumas ferramentas só funcionam em conjunto com a ferramenta de seleção, como é o caso do cálculo de área, thiessen.e busca espacial por seleção. A seleção múltipla serve para selecionar várias feições de uma vez. Da mesma forma que a seleção simples, a seleção múltipla muda de cor para indicar que está ativa. Quando a ferramenta de seleção múltipla está ativa, aparece no mapa um retângulo de cor vermelha. Este é o retângulo que servirá para o usuário escolher as feições que deseja selecionar. As feições selecionadas são destacadas e uma janela é aberta exibindo todas as informações dos objetos em destaque. A Figura mostra um exemplo da ação dessa ferramenta. O usuário pode mover o retângulo para qualquer posição do mapa. Além disso, é possível redimensionar o retângulo arrastando a ponta inferior direita. Depois que o usuário der dois cliques sobre o retângulo, as feições que interceptam o retângulo serão destacadas e uma janela de informação será aberta para exibir os dados dos objetos selecionados, como mostra o exemplo da Figura. 20
Figura : Retângulo de seleção múltipla Informação das feições selecionadas Figura : Resultado da seleção múltipla 3.2.7. Cálculo de Área Para usar a ferramenta de cálculo de área, o usuário deve antes selecionar a feição desejada no mapa. Em seguida, basta clicar no botão de cálculo de área que uma nova janela é aberta exibindo o valor dá área em quilômetros (ver Figura ). Se o valor for muito baixo, a área é exibida em 21
metros. Apenas uma feição deve ser selecionada. Caso o usuário destaque mais de uma geometria e ativa a função de cálculo de área, uma mensagem de erro é apresentada. Figura : Cálculo de área 3.2.8. Binóculo A ferramenta de binóculo serve para localizar rapidamente qualquer feição no mapa. Quando o usuário clica no botão de binóculo uma nova janela é aberta para que o usuário informe o nome da feição que será localizada. A Figura mostra um exemplo de busca em que o usuário deseja localizar uma bacia com nome de águas belas. O resultado da busca é mostrado na Figura. Além de destacar a feição no mapa, o resultado da busca mostra em uma janela as informações dos objetos que foram localizados. Se mais de uma feição fosse localizada, todas elas estariam destacadas no mapa e os dados exibidos na janela de informação. Apenas feições da camada ativa serão pesquisadas. Todos os atributos da camada serão analisados para descobrir se algum possui o nome que foi fornecido na janela de pesquisa, ou seja, é como se o binóculo fosse uma busca textual em que o filtro consiste na comparação de todos os atributos com o valor a ser pesquisado. 22
Figura : Busca usando o binóculo Janela de informações Figura : Resultado da busca com binóculo 3.2.9. Cálculo de Distância A ferramenta de cálculo de distância permite o usuário traçar uma linha reta no mapa para saber a menor distância entre dois pontos. Enquanto o botão de cálculo de distância estiver ativo, o usuário pode clicar em 23
vários pontos no mapa e o sistema irá exibir a distância acumulada e distância entre os dois últimos pontos. A Figura mostra um exemplo de cálculo de distância. Os lugares apontados pela seta branca foram onde o usuário clicou no mapa. A janela de distância pontual mostra o valor da distância calculada (distância entre os dois últimos pontos) de 4,66 km e distância acumulada de 19,5 km. Distância calculada e distância acumulada Figura : Cálculo de distância 3.2.10. Thiessen e Modelo Hidrológico Antes de ativar a ferramenta de thiessen, é necessário ativar a camada de bacias, postos fluviométricos e pluviométricos. Logo em seguida, o usuário deve selecionar a bacia sobre a qual o cálculo de área de influência dos postos serão aplicados (ver Figura ). Para ativar a ferramenta de thiessen, o usuário deve clicar no botão de thiessen para que um quadrado de seleção de cor verde aparece no mapa (ver Figura ) e o usuário escola os postos sobre os quais o modelo hidrológico será calculado. Para que o thiessen seja desenhado, o usuário deve clicar 2 vezes na área no retângulo verde. O thiessen leva em consideração apenas os postos pluviométricos. Da mesma forma que no 24
retângulo de seleção múltipla, o retângulo do thiessen pode ser redimensionado e movido para qualquer área do mapa. Figura : Thiessen Depois que o thiessen foi desenhado no mapa, o modelo hidrológico está pronto para ser cálculo. Basta clicar no botão de modelo hidrológico SMAP e uma nova janela é aberta para o usuário fornecer os dados básicos de simulação (ver Figura ). A área da bacia e influência de todos os postos já é preenchida automaticamente. Figura : Modelo hidrológico SMAP mensal 25
3.2.11. Cadastro A ferramenta de cadastro é por onde o usuário pode inserir, alterar ou remover novos dados de ilhas, bacias, postos, municípios, entre outras informações. Para ativar esta ferramenta, o usuário deve clicar no botão de cadastro e uma nova janela irá aparecer como mostra a Figura. Figura : Tela inicial do sistema de cadastro Somente usuários autorizados podem acessar esse sistema. Depois de ter o acesso confirmado, todos os itens que podem ser manipulados são apresentados no lado esquerdo da tela em um menu, como pode ser visto na Figura. Cada item possui um conjunto de ferramentas que permite o usuário visualizar, editar, remover ou adicionar um novo item. Em relação aos dados espaciais, apenas os postos podem ter esse tipo de informação manipulada através do sistema de cadastro. As outras tabelas como ilhas e bacias, por se tratarem de polígonos, fica mais complicado para fornecer esta informação através de uma tela de cadastro. Portanto, as informações espaciais desses itens devem ser preenchidas diretamente no banco de dados. 26
Figura : Editar dados de postos pluviométricos 3.2.12. Pan e zoom Existem duas forma de efetuar o pan no SIGWeb. A mais simples é arrastar o mapa com o mouse. O usuário clica e mantém o botão esquerdo do mouse pressionado em qualquer ponto no mapa e depois arrasta para qualquer direção. A outra forma de fazer pan é através dos botões mostrados na Figura. Cada botão indica a direção que o pan será realizado. Visão original Figura : Botões de pan O zoom pode ser realizado com o mouse ou através dos botões de zoom mostrados na Figura. O zoom com o mouse é realizado através do botão de scroll. Para afastar o mapa basta gira o scroll no sentido horário e para aproximar basta girar no outro sentido. 27
Figura : Botões de zoom Além da praticidade do zoom através do scroll, o zoom com o mouse permite aproximar ou afastar o mapa no ponto onde o mouse está posicionado, enquanto que o zoom através dos botões da Figura fazem zoom no ponto central do mapa. Para retornar ao estado inicial em que o mapa foi aberto pela primeira vez, basta clicar no botão de visão original mostrado na Figura. 28
Referências Bibliográficas [1] Hidrogis, <http://www.lsi.dsc.ufcg.edu.br/~hidrogis>, último acesso em dezembro de 2009. [2] Geoserver, <http://geoserver.org>, último acesso em março de 2010. [3] OGC, < http://www.opengeospatial.org>, ultimo acesso em maio de 2010. 29