Sistemas de Informações Geográficas Unidade 4: Arquitetura de SIG Prof. Cláudio Baptista 2004.2
Arquitetura em Camadas Separar as camadas de Armazenamento Manipulação Visualização
Arquitetura em Camadas
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.
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
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
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
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
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 P1 452 1000 P2 365 875 P3 386 985 P4 296 825 P5 589 189
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
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!
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
Estratégias de Implementação DUAL Estratégia seguida pela grande parte de fabricantes de SIG: ARC/Info Geomedia MapInfo Autodesk
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)
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???
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
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
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
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
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
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
Arquitetura Distribuída
Arquitetura Distribuída Cliente- Servidor Duas Camadas Desktop Data Server
Arquitetura Distribuída Cliente- Servidor 3 (n) Camadas Desktop Application Server Data Server Uso massivo de componentes Introdução dos g-services
Tipos de SIGs Podemos classificá-los em 6 categorias: Profissional Desktop Hand-held Component Viewer Internet
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$ 8.000 a 20.000 por licença
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
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
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
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!
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 (www.expediamaps.com ) MapQuest permite encontrar caminhos com direções (www.mapquest.com) Ex de Fabricantes: ESRI ArcIMS, Intergraph Geomedia Web Map, MapInfo MapXtreme Preço: US$ 5000 a 25000
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$ 10000-25000 dependendo do número de usuários