Organização de Dados em um SIG

S E R - 300
A u la 3
A rq u itetu ras d e S IG
Antônio Miguel Vieira Monteiro
Gilberto Câmara
C o n teú d o

Componentes de um SIG

Decisões de Arquitetura

Exemplos de Sistemas
O rg an iz aç ão d e d ad o s em u m S IG

Organização por níveis (planos) de informação


cada nível = dado específico
Atributos de objetos

armazenados em tabelas
divisão
política
elevação
rios
O rg an iz aç ão d e D ad o s em u m S IG

Plano de informação (nível, camada, layer)



contém informações referentes a um único tipo de dados
restrição: área geográfica definida
ex:


geologia de uma área
conjunto de lotes (objetos)
País
PIB
Brasil
800
Argentina 300
Chile
PI com Campo (Geologia)
45
Pop
159
34
14
PI com Objetos (Países)
D iferen tes A rq u itetu ras d e S IG

GIS “desktop”



Ambiente monousuário
Ênfase em interfaces amigáveis e funções de análise
SIG distribuído

Ambiente multiusuário



Compartilhamento de dados
Ênfase em controle de acesso e manutenção de integridade
Servidores Web


Uso da Internet para disseminar dados
Ênfase em eficiência de acesso e interfaces de navegação
S IG “d es k to p ”
Interface
Entrada e Integr.
Dados
Consulta e Análise
Espacial
Visualização
Plotagem
Gerência Dados
Espaciais
BANCO DE DADOS
GEOGRÁFICO
B an c o d e D ad o s G eo g ráfic o

Elemento fundamental do sistema

Componentes



Responsabilidades


Tratamento dos dados geométricos (mapas e imagens)
Tratamento dos dados descritivos (tabelas)
Armazenar os dados e controlar o acesso
Decisão básica

Como armazenar os dados gráficos
T ratam en to d e D ad o s D es c ritiv o s

Modelo Relacional




Coleção de tabelas com nome único
Colunas da tabela representam atributos
Linhas da tabela contém valores para os atributos
Domínio do atributo: conjunto de possíveis valores
X={xεℜ|x≥5ex≤5}
Y={yεℜ|y≥0}
E x em p lo d e u m a R elaç ão
EMPREGADO
Atributo
registro
nome
idade
salário
depto
Domínio
inteiro positivo
conjunto de caracteres
inteiro positivo
real positivo
inteiro positivo
REGISTRO NOME
IDADE
SALARIO
DEPTO
98752
JOÃO DA SILVA
32
2000.00
1
97345
HENRIQUE CARDOSO 28
1700.00
2
89234
JOSÉ DE SOUZA
3500.00
3
34
T ratam en to d e D ad o s D es c ritiv o s

Banco de dados relacional




Exemplo: Tabelas de um banco de dados de empresa






Conjunto de relações (tabelas)
Referentes a uma aplicação
Gerenciadas em conjunto
Empregado (informações sobre os funcionários)
Departamento
Clientes
Fornecedores
Tabela salarial
Como definir estas relações?

Assunto para curso “Bancos de Dados Geográficos”
T ratam en to d e D ad o s D es c ritiv o s

Dados descritivos




Podem se referir a objetos localizados no espaço
Exemplo: Lotes de uma cidade (Cadastro urbano)
Cadastro convencional -> apenas tabelas
Como inserir a informação espacial?
T ratam en to d e D ad o s G eo m étric o s

Como armazenar linhas, pontos, polígonos, matrizes,
imagens?

Arquitetura dual (“modelo geo-relacional”)


Dados geométricos armazenados fora do banco de dados (em
arquivos)
Solução mais comum


usada em SIG “desktop”
Arquitetura em camadas (“modelo objeto-relacional”)


Dados geométricos armazenados dentro do banco de dados
Solução mais recente

usada em SIG distribuídos
A rq u itetu ra D u al

Organização


dados geométricos - sistemas de arquivos
tabelas de atributos - SGBD relacional
id
label
população
22
Maine
3,5 M
34
N.Mexico
1,2 M
A rq u itetu ra D u al: c o m o fu n c io n a?

Cada elemento geométrico


Cada linha das tabelas descritivas


Identificador único
Software


Identificador único
Verifica quais geometrias correspondem a que linhas na tabela
Problema

O que fazer com os casos em que não há correspondência?
A rq u itetu ra D u al
A rq u itetu ra D u al: E x em p lo s

SPRING



ArcView



Dados descritivos: SGBD relacional (DBase, Access)
Dados geométricos: Arquivos com formato específico
Dados descritivos: SGBD relacional
Dados geométricos: “shapefiles”
IDRISI


Dados descritivos: SGBD relacional
Dados geométricos: matrizes
A rc V iew : E x em p lo d e A rq u itetu ra
D u al

Banco de
Dados de São
Paulo

Arquivos:
sampa.shp,
sampa.dbf,
sampa.shx
A rq u itetu ra D u al


Vantagens

acesso externo aos atributos (SQL)

conexão a dados existentes

ferramentas (gerador de formulários)
Problemas

SQL não permite consultas espaciais


Controle dos objetos espaciais


apenas operações sobre tabelas
Fora do gerenciador de banco de dados
Não permite ambiente multiusuário
C o n s eq u ên c ias d a A rq u itetu ra D u al

Apropriada para SIG “desktop”


Compartilhamento de dados


Cada usuário gerencia seus dados
Exige duplicação dos dados
Atualização da informação

Requer nova cópia para todos os usuários
A ltern ativ as à A rq u itetu ra D u al

Modelo “objeto-relacional”
Tratar objetos (e.g. áreas) como partes de relação
 Colocar os dados geométricos no banco de dados


Extensões do modelo relacional

Usar uma coluna como um registro binário (“campo longo”)
A rq u itetu ra em c am ad as

Modelo objeto-relacional



Porque o nome? Tratamos
objetos como relações
Utiliza extensões dos bancos de
dados
Armazenamento de dados

Todos os dados (geometrias e
atributos) ficam dentro do banco
Camada de suporte espacial
SGBD relacional
com campos longos
França
geometria
A rq u itetu ra em c am ad as

SGBD com “campos longos”



registros binários (até GBytes)
extensões da tecnologia relacional
Como lidar com “campos
longos”?


Camada de suporte espacial
Opção A: Software proprietário


GeoMedia em Access
Opção B: usar ferramentas do
SGBD

TerraLib em ORACLE
Camada de suporte espacial
SGBD relacional
com campos longos
França
geometria
E x em p lo s d e A rq u itetu ra em
C am ad as

TerraLib/TerraView


Access, ORACLE,
Postgres
ArcInfo 8

Access, ORACLE
A rq u itetu ra em c am ad as :
c o m p o n en tes

Banco de dados (alternativas)



Apenas suporte para campos longos
(Access)
Interface para tipos de dados espaciais
(ORACLE)
Camada de Acesso

Bibliotecas de funções


Integrada com camada de acesso


TerraView
Cliente-Servidor

Camada de acesso
TerraLib, ArcSDE
Interface

Interface
SIGMUN, ArcGIS 8.0
Banco de Dados
A rq u itetu ra em c am ad as :
c o m p o n en tes

Exemplos – TerraView/TerraLib

Banco de dados

Interface
Access
Camada de acesso

Camada de Acesso

TerraLib
Banco de Dados

Interface

TerraView
A rq u itetu ra em c am ad as :
c o m p o n en tes

Exemplos – SIGMUN (cadastro
urbano para prefeituras)
Interface

Banco de dados


Camada de acesso
Camada de Acesso


ORACLE
TerraLib (com programa servidor)
Interface

SIGMUN (programa separado)
Banco de Dados
A rq u itetu ra em c am ad as

Vantagens




Permite construir SIG distribuídos (multiusuários)
Tem controle de integridade dos dados espaciais
Permite accesso e atualização multi-usuário
Problemas


complexidade de implantação e uso
soluções proprietárias

Cada fabricante tem solução distinta
A m b ien te d e S IG D is trib u íd as

Componentes



Clientes
Servidor de Dados
Operação


Ambiente multiusuário
Atualizações


Ambiente Cliente-Servidor
Visíveis para todos os
clientes
Controle de acesso

clientes
Banco de Dados
servidor
S G B D c o m S u p o rte a D ad o s
E s p ac iais
Armazenamento Indexação
Oracle
Spatial
Tabelas
normalizadas
DB2
Tipos
Spatial
espaciais
de
Interface
Integrac. Produtos
espacial
Progr.
Quad-trees
C, SQL/MM, GeoMedia,
OpenGIS
SDE
dados
-
C++, SQL
SDE
dados
-
C++, SQL
SDE,
MapInfo,
Extender
Informix
Tipos
de
Data Blade espaciais
SpatialWare
MapInfo
C am ad a d e A c es s o
Área
GeoMedia
de Integrac.
Gerência
Interface
SGBDs
Program.
Suportados
Aplicac.
Produtos
Transacão
Geral
GeoMedia
-
VBA
Oracle
Geral
MapInfo
-
C++, VBA
Oracle, Informix
Geral
TerraView
-
C++
Oracle,
Pro
MapInfo
SpatialWare
TerraLib
Access,
Postgres, mySQL
SDE/Esri
Geral
Arc/Info,
-
C, Avenue
Arc/View
SmallWorld
Gerência
-
Redes
VISION*
Oracle,
Informix
Controle
Smallworld
versões
Magik
Gerência
AutoDesk
"Check-in,
Express
Redes
World
check-out"
(VBA-like)
Oracle
Oracle
DB2,
E v o lu ç ão d a G eo tec n o lo g ia
Centro de Dados
Global
BD Geográfico
Institucional
SIG
Individual
E v o lu ç ão d a T ec n o lo g ia
Tecnologia
CAD, Cartografia
BDados, Imagens
Sist. Distribuídos
Uso princ.
Desenho de Mapas
Análise Espacial
Centro Dados
Ambiente
Projetos isolados
Cliente-servidor
Multi-servid., WWW
Sistemas
Pacotes separados
Software integrado
Interoperabilidade
B ib lio tec as D ig itais

Cenário 1 : (“banco de dados da Amazônia”)




Cenário 2: (“prefeitura de Curitiba”)




temas básicos ( vegetação, geomorfologia)
ocupação humana
zoneamento econômico-ecológico
cadastro urbano
redes de água/esgoto, luz, telefonia
Suporte a múltiplas escalas
Acesso a comunidade de usuários
In tern et: In tro d u ç ão

Início da Internet




falta de recursos e ferramentas
lentidão
falta de conhecimento do seu potencial
Internet hoje:



novas ferramentas para desenvolvimento
aumento de velocidade
aumento no número de programas de aplicação
A rq u itetu ras S IG n a In tern et

Servidor de mapas remotos



Dados ficam no servidor
Transmissão de Arquivos Matriciais (GIF, JPEG)
Acessos sucessivos ao servidor


Ex. Mosaico do Brasil (INPE)
Servidor de dados remotos



Dados ficam no cliente
Transmissão de Arquivos Vetoriais
Acesso único ao servidor

Ex: SPRINGWeb
Servi
dorde MapasRemot
os
Cliente
WWW
Browser
Display
Solicita Img
Mostra Imagem
Servidor
URL
na H
Pági
TML
INTERNET
URL/Parâmetros do Mapa
Mapa / Imagem
Servidor
HTTP
Documentos
Web
Servidor de Mapas
Servidor
HTTP
Gerador
de Mapas
Dados
Espaciais
S erv id o res d e Map as

Vantagem


não é necessário carregar, instalar ou manter qualquer software
ou dados especiais
Desvantagem

Cada nova pesquisa, gera um novo mapa
S erv id o res d e Map as : ex em p lo s

SIGMUN


Cadastro
urbano
Acesso do
cidadão a
seus dados
S erv id o r d e D ad o s R em o to
Navegador
+plug-ins
Servidor
WWW
Geograf.
Geração
Dados

Exemplo - www.dpi.inpe.br/proarco (queimadas na
Amazônia)
Servi
dorde dadosremot
o
Cliente
Software SIG
Local
Servidor
Requisição de arquivos
INTERNET
Arquivos de dados SIG
Dados SIG
Locais
Servidor
de dados
Transferência de Arquivos
Dados SIG
S erv id o r d e D ad o s R em o to

Vantagens



Maior rapidez de processamento
Cliente pode fazer suas análises
Desvantagens


Cliente precisa de aplicativo (“plug-in”)
Tempo inicial de carga de dados (pode ser longo)
E v o lu ç ão d a G eo tec n o lo g ia
Centro de Dados
Global
BD Geográfico
Institucional
SIG
Individual