Bancos de Dados Geográficos

Banco de Dados Geográficos
Valéria Gonçalves Soares
Professora DIMAp/UFRN
Conteúdo – Bancos de Dados Geográficos
1.
Conceitos e Definições
Características Gerais
2.
Modelos de Dados Geográficos
Modelos de Representação e Modelos Conceituais
Padrões de Metadados Espaciais
O Consorcio OpenGIS
3.
Arquiteturas para Bancos de Dados Geográficos
4.
Linguagens de Consultas Espaciais
Relações Topológicas entre Objetos Espaciais
Modelo 4-Intersection
Modelo 9-Intersection
Extensões SQL
Processamento de Transações e Consultas
5.
O Banco de Dados Oracle 9i - Spatial Cartridge
Modelagem e implementação no Oracle 9i
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1. Sistemas de Informação Geográfica
Sistemas de Informação Geográfica - SIG - são
usados para armazenar, analisar e manipular
dados geográficos.
São sistemas automatizados que comportam diferentes
tipos de dados e aplicações, em várias áreas de
conhecimento. São utilizados para otimização de
tráfego, controles cadastrais, gerenciamento de serviços
de utilidade pública, levantamento demográfico, sistema
de cartografia digital, administração de recursos
naturais,
monitoramento
costeiro,
controle
de
epidemias,
planejamento
urbano,
entre
outras
aplicações.
Características do Dado Espacial
O termo “dado espacial” denota qualquer
tipo de dado que descreva fenômenos aos
quais esteja associada alguma dimensão
espacial como, por exemplo, estruturas
moleculares de um composto químico.
Quando esta dimensão espacial é a
superfície terrestre, tem-se um tipo
especial de dados espaciais: os dados
geo-referenciados ou dados geográficos.
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Características do Dado Geográfico
Os dados geográficos são caracterizados por
apresentarem
quatro
componentes
fundamentais: característica não-espacial;
característica
espacial;
característica
temporal e característica gráfica.
A sua característica não-espacial representa os atributos
textuais do fenômeno, ou seja, nome e atributos
específicos do mesmo.
Em relação à característica espacial temos seu georeferenciamento.
As características temporais dos dados geográficos são
importantes, pelo fato dos mesmos serem variantes
com o tempo,
As características gráficas são as representações
pictóricas dos dados.
Referências Geográficas
SIG armazenam informações sobre o mundo real
como um conjunto de camadas que podem ser
utilizadas juntas.
Informações geográficas podem conter tanto uma
referência geográfica explícita, tal como latitude e
longitude, como também uma referência implícita, tal
como um endereço, código postal, identificador de
floresta, nome de uma estrada, etc.
Um processo de geo-codificação é usado para criar
referências geográficas explícitas a partir de referências
implícitas.
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Referências Geográficas
Arquitetura de SIG
SIG possibilitam a integração, numa única base
de
dados,
de
informações
geográficas
provenientes de fontes diversas tais como dados
cartográficos, dados de censo ou imagens de
satélites.
Pode-se considerar que um SIG tem os seguintes
componentes: interface com o usuário, entrada e
integração de dados, funções de processamento,
visualização e plotagem, e armazenamento e
recuperação de dados.
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Interface
Entrada e
Integração dos Dados
Funções de
Processamento
Visualização
Plotagem
Armazenamento
Armazenamentoee
Recuperação
Recuperação
Banco de Dados
Geográficos
A evolução dos SIG
1ª geração
(1980 - 1990)
tecnologia
CAD, cartografia
uso principal desenho de mapas
ambientes
projetos isolados
sistemas
pacotes separados
2ª geração
(1990 - 1997)
BD, imagens
análise espacial
cliente-servidor
sistema integrado
3ª geração
(1997 - ?)
sistemas distribuídos
centro de dados
multi-servidores
interoperabilidade
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Características dos SIG
Uma das principais características de SIG é sua
capacidade de manipular dados espaciais e nãoespaciais, ou descritivos, de forma integrada
provendo uma forma consistente para análise e
consulta.
É possível, desta forma, ter acesso às
informações descritivas de uma entidade
geográfica a partir de sua localização geográfica,
e vice-versa.
Entidade Geográfica é qualquer fenômeno ou
objeto do mundo real que possua atributos
associados à sua localização sobre a superfície da
Terra, num certo instante ou intervalo de tempo.
Tipos de Representação
Os SIG trabalham com dois tipos diferentes de
representação
gráfica,
a
representação
“matricial” e a representação “vetorial”.
O tipo de representação mais simples e mais
freqüentemente usado é constituído por entidades
espaciais básicas, especificadas por atributos e
localização geográfica, que é a representação vetorial.
Nesta representação, informações sobre pontos,
linhas e polígonos são codificadas e armazenadas
como uma coleção de coordenadas x, y.
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Tipos de Representação
A representação matricial é utilizada para
descrever características ou fenômenos que
variam continuamente com o tempo.
Uma representação matricial consiste de uma coleção de
células de uma malha regular, como um mapa
digitalizado ou uma figura.
Também chamado de tesselações, a representação
matricial consiste de superfícies contínuas que podem
ser representadas por conjuntos de unidades básicas,
tais
como
células
quadradas,
triangulares
ou
hexagonais, ou ainda polígonos irregulares.
Superfícies geométricas 2D podem ser divididas em
células quadradas, conhecidas como pixels, cujo
tamanho é determinado pela resolução que é requerida
para representar a variação de um atributo para um
dado propósito.
Representação Matricial e Vetorial
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Principais Classes de Dados Geográficos
Mapas Temáticos
Mapas Temáticos são mapas que mostram
uma região geográfica particionada em
polígonos segundo os valores relativos a um
tema.
Um mapa temático também pode ser
armazenado no formato matricial, onde a área
do mapa é dividida em células de tamanho
fixo.
Em
Mapas
temáticos,
os
polígonos
apresentados são resultado de funções de
análise e classificação de dados e não
correspondem a elementos identificáveis do
mundo real.
Principais Classes de Dados Geográficos
Mapas Cadastrais
Mapas
cadastrais
apresentam
objetos
identificáveis (por exemplo, lotes de terreno).
Os lotes de uma cidade, por exemplo, são
elementos do espaço geográfico que possuem
atributos (proprietário, valor venal, IPTU
devido).
Em geral, os dados são armazenados usando
uma representação topológica.
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Principais Classes de Dados Geográficos
Redes
O conceito de rede em geoprocessamento denota
as informações associadas a serviços de utilidade
pública, como água, luz e telefone, redes de bacias
hidrográficas e rodovias.
As
informações
espaciais
são
em
geram
armazenadas em forma de grafo.
Operações típicas sobre rede são cálculo de
caminho ótimo e crítico.
Principais Classes de Dados Geográficos
Modelos Numéricos de Terreno
O modelo numérico de terreno é utilizado para
denotar a representação de uma grandeza que
varia continuamente no espaço.
Entre os modelos numéricos de terreno cita-se:
Armazenamento de dados de altimetria;
Análise de corte-aterro para projeto de
estradas;
Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas;
Apresentação tridimensional.
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Principais Classes de Dados Geográficos
Imagens
Além de utilizarem mapas como forma básica de
construção dos bancos de dados geográficos, com
o desenvolvimento das áreas de sensoriamento
remoto e processamento digital de imagens, estas
passaram a ser usadas em conjunto com os mapas
dentro dos SIG.
O
processamento
digital
de
imagens
corresponde a um conjunto de operações que
permitem
manipulações
numéricas
sobre
imagens digitais.
A manipulação de imagens também pode dar
origem a imagens temáticas.
Referências Desta Aula...
What is GIS. Acessado em Setembro 2004.
http://www.gis.com/whatisgis/index.html
G. Câmara, M. Casanova, A. Hemerly, G. Magalhães, e C.
Medeiros. Anatomia de Sistemas de Informação
Geográfica. Décima Escola de Computação, Julho, 1996.
R. H. Güting. Spatial Database Systems - Tutorial Notes.
Acessado em 2004. http://www.informatik.fernuni-
hagen.de/import/pi4/gueting/home.html
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