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Banco de dados geográficos Unidade I – Modelagem de dados geográficos Sérgio Souza Costa Especialização de geoprocessamento Tópicos desta aula: 1. Introdução 2. Níveis de abstração I. Mundo real II. Conceitual III. Apresentação IV. Implementação 3. Modelo de dados OMT-G I. Classes II. Relações III. Diagrama de apresentação Introdução • O mundo real é extremamente complexo, só conseguimos capturar partes da realidade através de modelos e abstrações. Introdução • O mundo real é extremamente complexo, só conseguimos capturar partes da realidade através de modelos e abstrações. • A linguagem pode ser compreendida como uma abstração ou um modelo. Mesmo existindo uma infinidade de árvores, conseguimos distinguir uma árvore quando vemos uma. Introdução • O mundo real é extremamente complexo, só conseguimos capturar partes da realidade através de modelos e abstrações. • A linguagem pode ser compreendida como uma abstração ou um modelo. Mesmo existindo uma infinidade de árvores, conseguimos distinguir uma árvore quando vemos uma. “Para resolver um problema é necessário escolher uma abstração da realidade” (Almeida, 2010) Introdução “Abstração é o processo mental que consiste em escolher ou isolar um aspecto determinado de um estado de coisas relativamente complexo, a fim de simplificar a sua avaliação, classificação ou para permitir a comunicação do mesmo” (Houaiss, 2006) Níveis de abstração • Mundo real – consiste dos fenômenos geográficos reais como rios, cidades, montanhas Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Nível conceitual Nivel Apresentação Nível Implementação Nível do mundo real Fenômenos geográficos são todos aqueles que possuem tempo e espaço bem definidos. “A temperatura ao meio dia local na altitude 34 graus e 35 minutos norte, longitude 120 graus 0 minutos oeste, era 19 graus Celsius” (Longley et. al 2013). “A altitude do Monte Everest é de 8848 metros”. Nível do mundo real Níveis de abstração • Mundo real – consiste dos fenômenos geográficos reais como rios, cidades, montanhas • Conceitual – descrevem os conceitos formais com os quais as entidades geográficas podem ser modeladas. Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Nível conceitual Nivel Apresentação Nível Implementação Nível do mundo real Nível conceitual Na literatura são aceitas duas visões de dados geográficos: Objetos discretos: representa o mundo como objetos com limites bem definidos sobre um espaço vazio (Longley et. al 2013). Campo contínuo: representa o mundo real como um número finito de variáveis, cada qual definida em cada posição do espaço (Longley et. al 2013). Nível conceitual - Campos contínuo Um exemplo comum de campos contínuo são as imagens de satelite, já que o sensor de satélite tem um valor para cada posição imageada. Nível conceitual – Objetos discretos Um exemplo comum de objetos discretos são mapas geopoliticos, aonde os limites são definidos e aceitos por acordos nacionais e internacionais. Nível conceitual: Objetos e Campos • O software SPRING (Câmara et al., 1996) inclui os conceitos de rede, geo- campo numérico e geo-campo temático, coleção de geo-objetos (chamada de mapa cadastral). Os geo-campos numéricos admitem as imagens como caso particular; • No ArcGIS (ESRI, 2000), a coleção de objetos é chamada de features (feições). Os campos são chamados de surfaces (superfícies), e as imagens também são modeladas como caso particular de campos numéricos. As redes (networks) também são incluídas. • No modelo OpenGIS (OGC, 1998), os campos são chamados de coverage, e a coleção de objetos é chamada de feature collection. Níveis de abstração • Mundo real – consiste dos fenômenos geográficos reais como rios, cidades, montanhas • Conceitual – descrevem os conceitos formais com os quais as entidades geográficas podem ser modeladas. • Apresentação – especificam os diferentes aspectos visuais. Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Nível conceitual Nivel Apresentação Nível Implementação Nível do mundo real Nível de apresentação No nível de apresentação são definidos o aspecto visual ou gráfico (envolvendo parâmetros como cor, tipo de linha, espessura da linha e padrão de hachura) Níveis de abstração • Mundo real – consiste dos fenômenos geográficos reais como rios, cidades, montanhas • Conceitual – descrevem os conceitos formais com os quais as entidades geográficas podem ser modeladas. • Apresentação – especificam os diferentes aspectos visuais. • Implementação – definem estruturas de dados e modos de armazenamento. Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Nível conceitual Nivel Apresentação Nível Implementação Nível do mundo real Nível de implementação: Matrizes e vetores Matrizes e vetores são usualmente as estrutura de dados usadas para representar respectivamente campos contínuos e objetos discretos. • Estrutura matricial dividem o mundo em matrizes de células e especificam atributos para elas (Longley et. al 2013). • Estrutura vetorial representam o mundo como coleções de feições geométicas com um ou mais atributos associados. source: Mohamed Yagoub Nível de implementação: Matrizes célula Extensão Resolução source: Mohamed Yagoub Nível de implementação: vetores Modelo de dados OMT-G Os níveis conceitual e de apresentação podem ser modelados através de uma técnica de modelagem denominada OMT-G. Essa técnica foi baseada no diagrama de classes da Unified Modeling Language – UML, introduzindo pictogramas, relacionamentos e restrições de integridades espacias. Modelo de dados OMT-G Utiliza três conceitos principais: classes, relacionamentos e restrições de integridade espaciais. Modelo de dados OMT-G Utiliza três conceitos principais: classes, relacionamentos e restrições de integridade espaciais. Não iremos tratar das restrições de integridade espaciais. Modelos de dado OMT-G: Classes O modelo OMT-G define cinco classes descendentes de geo-campo: isolinhas, subdivisão planar, tesselação, amostragem e malha triangular. Modelos de dado OMT-G: Classes Duas classes descendentes de geo-objeto: geo-objeto com geometria e geo-objeto com geometria e topologia Modelo OMT-G: Relacionamento O modelo OMT-G descreve três tipos de relacionamentos entre suas classes: associações simples, relacionamentos topológicos em rede e relacionamentos espaciais. Modelo OMT-G: Relacionamento A cardinalidade representa o número de instâncias de uma classe que podem estar associadas a instâncias da outra classe. Modelo OMT-G: Relacionamento Um tipo específico de relacionamento á a generalização: Modelo OMT-G: Relacionamento Um tipo específico de relacionamento á a generalização: Generalização é o processo de definição de classes mais genéricas (superclasses) a partir de classes com características semelhantes (subclasses). Modelo OMT-G: Relacionamento Um tipo específico de relacionamento á a generalização: Generalização é o processo de definição de classes mais genéricas (superclasses) a partir de classes com características semelhantes (subclasses). Modelo OMT-G: Agregação A agregação é um tipo de associação entre objetos, onde o primeiro é formado pelo segundo. Notação UML Agregação entre uma classe convencional e uma georreferenciada Agregação espacial (“todo-parte”). Modelo OMT-G: Diagrama de apresentac ̧ão O diagrama de apresentação para o modelo determina o aspecto visual, ou seja, pertence ao nível de apresentação. Modelagem é uma tarefa sempre crucial, sendo importante também para o geoprocessamento. Muitas das vantagens da utilização de banco de dados geográficos depende de uma boa modelagem. Nesses slides discutimos alguns aspectos, mas não deixe de estudar, pois essa é uma área ainda em desenvolvimento. Bons estudos Referências • CÂMARA, G.; SOUZA, R.; FREITAS, U.; GARRIDO, J. SPRING: Integrating Remote Sensing and GIS with Object-Oriented Data Modelling. Computers and Graphics, v. 15,n.6, p. 13-22, 1996. • BORGES, K. A. D. V. Modelagem de dados geográficos. Câmara, G.; Monteiro, Am; Davis, C. …, , n. 2, p. 66, 2002. • ESRI, 2000, Modelling Our World : The ESRI Guide to Geodatabase Design, Redlands, CA. • Houaiss, Instituto Antônio. Dicionário Houaiss da língua portuguesa (2006) Editora Objetiva, Março. • LONGLEY, P. A.; GOODCHILD, M. F.; MAGUIRE, D. J.; RHIND, D. W. Geographic Information Systems and Science. Annals of the Association of American Geographers, 2005. • Mohamed Yagoub. Cartographic and GIS Data Structures. Acessado em 05/02/2017. http://www.angelfire.com/mo/yagoub/Week2.ppt • OPEN GIS CONSORTIUM, 1999, OpenGIS Simple Features Specification for SQL - Revision 1.1.
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