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MODELAGEM
CONCEITUAL DE BANCO
DE DADOS GEOGRÁFICOS
Bruno Rabello Monteiro
Clodoveu A. Davis Jr.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 2
SUMÁRIO
 Introdução
 Quem se interessa por Banco de Dados Geográficos
(BDG)?
 Noções de Geoinformática
 Conceitos: SIG e BDG
 Projeto Conceitual de Banco de Dados Geográficos
 Exemplo – Cadastro Urbano
 Modelo OMT-G
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 3
QUEM SE INTERESSA POR BDG?
 Forças armadas
 “As tropas inimigas fizeram algum movimento na última
noite?”
 Seguradoras
 “Quais casas, do município, estão mais prováveis de serem
atingidas pela próxima enchente?”
 Usuários de dispositivos móveis
 “Existe alguma farmácia no trajeto para casa?”
 “Qual o posto de gasolina mais próximo?”
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 4
QUEM SE INTERESSA POR BDG?
 Astronomia
 “ Liste todas as galáxias distantes 10 anos-luz da Terra”
 Transportes
 “Qual a melhor maneira de duplicar a BR-381 para
minimizar o número de acidentes?”
 Serviços de Emergência
 “Qual a localização da chamada de socorro?”
 “Qual a melhor rota para chegar até lá?”
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 5
QUEM SE INTERESSA POR BDG?
 Agricultura
 “Qual a melhor maneira de repartir as terras para o MST?”
 Esportes
 “Qual a melhor localização para um novo estádio de
futebol do estado de MG?”
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 6
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA
 Capacidade de referenciar posições geográficas é
fundamental para os Sistemas de Informação
Geográficas (SIGs)
 Uma vantagem é poder utilizar a localização como
denominador comum entre banco de dados
distintos
 Dados mal posicionados podem quebrar a
confiança dos usuários e levar ao erro na análise
dos dados
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 7
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA
 Posicionamento relativo
 Objetos existentes (pontos de referência - landmarks)
 Posições previamente registradas (ex.: navegação
inercial)
 Em um sistema de endereçamento (ex.: endereços
postais, CEPs, etc.)
 Em uma grade de coordenadas (ex.: Atlas)
 Posicionamento absoluto
 Coordenadas geográficas
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 8
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA
 Existem alguns sistemas de posicionamento, mas o
principal é o de coordenadas geográficas
 Latitude e longitude
 Atualmente
 Medição mais fácil e precisa utiliza o GPS
 Outros concorrentes ao GPS já estão em
desenvolvimento
 IOV (europeu)
 GLONASS (russo)
 BeiDou (chinês)
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 9
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
FORMA DA TERRA
 A posição geográfica está relacionada
ao formato da Terra
 Formato de um elipsoide irregular:
geoide
 Para ter maior precisão
 Eliminar a hipótese de esfericidade da
Terra
 Forma que melhor se ajusta
 Elipsoide
 Distribuição de massa é irregular
 Aproximar o geoide não é apenas um
problema geométrico
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 10
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
SISTEMAS DE REFERÊNCIA
 Elipsoidal
 Não possui correspondência
direta com o planeta
 Modelável matematicamente
 Geoidal
 Não modelável
matematicamente
 Determina correlações reais
entre pontos da superfície
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 11
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
SISTEMAS DE REFERÊNCIA
 Sistema Misto
 Utiliza elipsoides
 „Amarra‟ o elipsoide ao geoide em pontos conhecidos
 Chamados datums (data) geodésicos
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 12
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
REPRESENTAÇÕES DO MUNDO
 Mapas e cartas
 Fotografias aéreas
(aerofotogrametria)
 Imagens de
sensoriamento remoto
 Desenhos artísticos
 Descrições textuais
 Tabelas (bancos de
dados)
 Fotografias comuns
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 13
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
MAPA FÍSICO DO BRASIL
http://www.ezilon.com/maps/images/southamerica/Brazil-physical-map.gif
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 14
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
MAPA TURQUIA
http://www.geographicguide.net/europe/maps-europe/maps/turkey-map.jpg
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 15
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
CARTA TOPOGRÁFICA
http://files.professoralexeinowatzki.webnode.com.br/200000091-5807d59fbf/carta_topog.JPG
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 16
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
AEROFOTOGRAMETRIA DE SOROCABA
http://www.geourbe.com.br/adm/motor/resources/classes/imagem/img.php?_a=aerofotogrametria_caso2.jpg
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 17
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
IMAGEM DE SATÉLITE
http://www.directionsmag.com/images/articles/CA_wildfires_leica/simi_piru_landsat5.gif
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 18
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
CROQUI DE LOCALIZAÇÃO
http://www.orealizacoes.com.br/arq/hom/77/pt-BR/img/croquis_localizacao700x732.jpg
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 19
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
LINHAS METRÔ MÉXICO
http://mexico-on-line.com/mexico-city-maps/mexico-city-metro-subway-map.gif
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 20
NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA:
DESENHOS
http://www.victoryannas.com.br/imagens/Vic_como_chegar.gif
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 21
PROCESSO DE PROJETO DE BDG
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 22
TIPOS DE DADOS E MODELOS
GEOGRÁFICOS
 Dados geográficos existem em 3 formas básicas
 Dados de mapa
 Incluem diversos recursos geográficos de objetos
(pontos, linhas e polígonos)
 Dados de atributo
 Correspondem à dados descritivos que os sistemas SIG
associam à recursos de mapa
 Dados de imagem
 Incluem dados como imagens de satélite e fotografias
aéreas
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 23
TIPOS DE DADOS E MODELOS
GEOGRÁFICOS
 Modelos de informação geográficos são agrupados
em duas categorias principais:
 Campo: Utilizados para modelar dados espaciais que
são contínuos em natureza (elevação do terreno,
temperatura, variação do solo, etc.)
 Objeto: São usados para aplicações que possuam
atributos espaciais e não espaciais e que sejam
discretos por natureza
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 24
REPRESENTAÇÃO E APRESENTAÇÃO
 Representação
 Codificação da geometria de objetos espaciais
 Lida com aspectos como: Resolução, Dimensão espacial,
Nível de detalhamento, Comportamento geométrico
 Apresentação
 Lida com os aspectos visuais adequado para comunicar o
significado dos dados geográficos
 Entre os aspectos envolvidos estão: Visualização e
Aparência gráfica
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 25
REPRESENTAÇÃO E APRESENTAÇÃO
 Diferença entre Representação e Apresentação
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 26
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Escolher uma representação para um elemento do
mundo real envolve:
 Discretização
 Simplificação da geometria do objeto para incorporação
em um sistema informatizado
 Amostragem
 Transformação de grandezas do mundo real em valores
que possam ser armazenados
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 27
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Ponto
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 28
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Linha
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 29
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Polígono
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 30
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Nó de Rede, Arcos Direcionais e Bidirecionais
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 31
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Isolinhas
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 32
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Tesselação
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 33
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Amostras
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 34
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 Subdivisão Planar
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 35
ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO
 TIN – Rede Triangular Irregular
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 36
MODELO DE DADOS
 Conjuntos de conceitos utilizados para realizar a
abstração do mundo real em estruturas e operações do
BD
 Tem por objetivo obter uma representação conveniente
do mundo real
 Ex: Modelo Entidade-Relacionamento (ER), Modelo
Relacional, etc.
 Para banco de dados geográficos
 Ex.: GeoOOA, MODUL-R, GMOD, GISER, UML GeoFrame,
OMT-G, etc.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 37
PROJETO DE BDG: MODELAGEM
CONCEITUAL DE DADOS
 Várias técnicas, a maioria voltada para banco de dados
relacionais
 Modelo OMT-G
 Recursos para modelar bancos de dados geográficos
(e também funcionalidades de um SIG)
 Inclui classes de objetos, relacionamentos convencionais
e espaciais e restrições de integridades
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 38
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
 Considere a especificação de requisitos para um
sistema de cadastro urbano (cadastro técnico
multifinalitário), destinado a coletar e manter dados
sobre o parcelamento do solo em um município, de
modo a apoiar as ações da prefeitura em áreas
como tributação, regulação de atividades urbanas,
saneamento, infraestrutura, equipamentos urbanos
e outras.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 39
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
1. O município tem seu território totalmente dividido em
setores cadastrais, numerados sequencialmente, na ordem
em que se deu sua criação ou desdobramento na evolução
da cidade.
2. Cada setor contém uma certa quantidade de quadras. Foi
estabelecido que uma quadra pertence sempre a apenas um
setor. As quadras são identificadas com números
sequenciais de 5 dígitos, precedidos do número do setor (2
dígitos).
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 40
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
3. Cada quadra é dividida em lotes (no mínimo 1 lote em cada
quadra). Toda a área ocupada pela quadra é integralmente
dividida entre seus lotes. Os lotes são numerados, dentro da
quadra.
4. A cidade é dividida em um número indeterminado de zonas
de uso do solo. Essas zonas são delimitadas sobre o mapa
da cidade. É necessário saber a que zona uma quadra ou um
lote pertencem. É permitido que uma quadra pertença a
mais de uma zona de uso, mas cada lote pode pertencer a
apenas uma zona.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 41
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
5. Os lotes podem conter edificações ou não. Para lotes
edificados, é necessário registrar, em associação ao lote, a
área total construída nele, de modo a determinar o
coeficiente de aproveitamento real. No caso de lotes não
edificados, registra-se se o mesmo possui muro, passeio e
meio-fio construídos de acordo com o código de posturas.
6. Lotes edificados estão associados a um ou mais endereços
postais. Lotes não edificados não possuem endereço. Ambos
os tipos de lotes estão associados ao segmento do
logradouro para o qual possuem frente. Observe que um
lote pode ter mais de uma frente (esquinas, lotes que
atravessam quadras, etc.).
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 42
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
7. É necessário registrar os seguintes elementos de
infraestrutura urbana: rede de esgotamento pluvial, rede
elétrica, rede telefônica, rede de esgotamento sanitário, rede
de água, iluminação pública. Deseja-se saber que lotes
possuem cada um desses elementos, para efeito de
tributação.
8. O sistema cadastral utilizará um mapa de declividades para
determinar que lotes estão situados em encostas. Lotes que
apresentem declividade média de33% ou mais poderão estar
sujeitos a limitações quanto à sua edificação e/ou poderão
ter desconto no imposto territorial devido a esta situação.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 43
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
9. É necessário associar cada lote com uma ou mais plantas de
aprovação de loteamentos, no qual a situação legal do lote
esteja regularizada. Lotes provenientes de loteamentos
clandestinos não terão tal associação, e é objetivo do
sistema conhecer sua localização. Observe que a
digitalização do conjunto de plantas de aprovação de
loteamentos não serviria para identificar lotes em condição
irregular, pois tais lotes não figuram nas plantas de
loteamento aprovadas.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 44
MODELAGEM
CONCEITUALBD:
NÃOGEOGRÁFICO
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 45
MODELAGEM CONCEITUAL BD:
NÃO GEOGRÁFICO
 O que não foi atendido?
 Município ser dividido totalmente dividido em setores
 Divisas de setores ocorrendo apenas em logradouros ou
em terrenos não parcelados
 Uma quadra é particionada completamente em lotes
 A questão dos setores de Zona de Uso do Solo, não é
possível garantir que uma Quadra Q, contendo o Lote L, e
sendo da Zona 1, o Lote L também seja 1
 Restrição da frente do lote ser um logradouro feito via
chaves estrangeiras, quando o que existe na verdade é um
relacionamento espacial entre os objetos
 Não foram observadas questões de infraestrutura, nem
declividade
 ...
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 46
MODELAGEM CONCEITUAL BD:
NÃO GEOGRÁFICO
 É possível melhorar o esquema não geográfico?
 Sim, porém muitas das restrições serão
implementadas ou via triggers (posteriormente no
esquema físico) ou como regras de negócios no
código da aplicação
 Para questões, como o mapa de declividades, um
arquivo separado contendo os dados de curva de
nível do solo poderá ser utilizado. Todo o
relacionamento desse arquivo com os outros dados
deverão ser tratados via aplicação
 ...
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 47
MODELO OMT-G
 Corresponde a uma parte da UML
 Introduz algumas primitivas geográficas para
modelar geometrias e a topologia dos dados
geográficos
 Permite a especificação de atributos alfanuméricos
e métodos associados a cada classe
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 48
MODELO OMT-G
 Baseia-se em 3 conceitos principais
 Classes
 Relacionamentos
 Restrições de Integridade Espaciais
 Propõe o uso de 3 diagramas no processo de
desenvolvimento de uma aplicação geográfica
 Diagrama de Classes
 Diagrama de Transformação
 Diagrama de Apresentação
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 49
MODELO OMT-G:
DIAGRAMA DE CLASSES
 Utilizado para descrever a estrutura do banco de
dados geográficos
 Contém classes e relacionamentos
 Similar ao modelo ER de banco de dados relacionais
 Descreve apenas conceitualmente os dados
 Importa-se mais com a estrutura dos dados
 Acrescenta apenas a informação de como o dado será
representado
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 50
MODELO OMT-G:
DIAGRAMA DE CLASSES
 Classe
 Pode representar 3 grupos de dados
 Contínuos (GeoCampos)
 Discretos (GeoObjetos)
 Não-Espaciais
 Desse modo, cada classe pode ser:
 Georreferenciada: Conjunto de objetos que possuem
representação espacial
 Convencional: Conjunto de objetos sem representação
geográfica
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 51
MODELO OMT-G:
DIAGRAMA DE CLASSES
 Representação de classes
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 52
MODELO OMT-G :
DIAGRAMA DE CLASSES
 Classe Georreferenciada
 Podem se especializar em:
 Geo-Campo
 Representam objetos e fenômenos geográficos
distribuídos continuamente no espaço
 Ex.: Tipo de solo, vegetação, relevo, etc...
 Geo-Objeto
 Representam objetos geográficos particulares,
individualizáveis e associados a elementos do mundo
real
 Ex.: Edifícios, ruas, árvores, postes, rios, etc.
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 53
MODELO OMT-G :
DIAGRAMA DE CLASSES
 Para representação de objetos do tipo Geo-Campo,
o OMT-G define 5 classes:
 Isolinhas
 Subdivisão Planar
 Tesselação
 Amostragem
 Malha Triangular
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 54
MODELO OMT-G:
DIAGRAMA DE CLASSES
 Representação de geo-campos
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 55
MODELO OMT-G :
DIAGRAMA DE CLASSES
 Para representação de Geo-Objetos, o OMT-G define
duas classes
 Com geometria e topologia e apenas com geometria
 Classes com apenas geometria são especializadas
em:
 Ponto, Linha e Polígono
 Classes com geometria e topologia podem ser:
 Nó de Rede, Arco Unidirecional e Arco Bidirecional
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 56
MODELO OMT-G :
DIAGRAMA DE CLASSES
 Representação de Geo-Objetos
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 57
MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS
 Grande parte dos modelos de dados não modela os
relacionamentos do mundo real
 No modelo OMT-G existem 3 tipos de
relacionamentos entre classes:
 Relacionamentos simples
 Relacionamentos topológicos em rede
 Relacionamentos espaciais
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 58
MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS
 Relacionamentos espaciais
 Representam relações topológicas, métricas, de
ordem e fuzzy
 Ex.: Toca, Em, Cruza, Sobrepõe, Disjunto, Contém, Perto
de, Ao Norte de, etc.
 São baseados na localização e forma geométrica dos
objetos
 Representados no diagrama por linhas pontilhadas
 Podem ser definido pela matriz de 4 ou 9 interseções
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 59
MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS
 Relacionamentos de redes
 Correspondem a relacionamentos entre objetos que
estão conectados uns aos outros
 Especificados, geralmente, entre uma classe „nó‟ e
outra classe de „arcos‟
 Podem existir estruturas de redes sem nós
 Indicadas no diagrama por duas linhas paralelas
pontilhadas
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 60
MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS
 Representação de relacionamentos do OMT-G
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 61
MODELO OMT-G: CARDINALIDADE
 As cardinalidades do modelo OMT-G seguem o
padrão do diagrama de classes original
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 62
MODELO OMT-G:
GENERALIZAÇÃO/ESPECIALIZAÇÃO
 No modelo OMT-G, o processo de
generalização/especialização aplica-se tanto para
classes convencionais quanto as classes
geográficas
 Segue a notação UML
 Um triângulo conecta a superclasse com suas
respectivas subclasses
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 63
MODELO OMT-G:
GENERALIZAÇÃO/ESPECIALIZAÇÃO
 Representação do processo de
generalização/especialização
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 64
MODELO OMT-G:
GENERALIZAÇÃO/ESPECIALIZAÇÃO
 Restrições da generalização/especialização
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 65
MODELO OMT-G: AGREGAÇÕES
 A agregação é uma forma especial de associação
entre objetos
 Um dos objetos é formado a partir de outros
 No modelo OMT-G existe a agregação espacial
 Também chamada de todo-parte
 São explicitados relacionamentos topológicos
 Corresponde a situações em que determinado
elemento geográfico é subdividido em outros
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 66
MODELO OMT-G: AGREGAÇÕES
 Agregações comuns e Agregações espaciais
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 67
MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO
CONCEITUAL
 No modelo OMT-G, pode-se querer ter diferentes
representações para um mesmo objeto
 Nesse caso, a „superclasse‟ não apresenta uma
representação específica
 A representação é percebida de maneira diferente,
conforme especificado na subclasse
 Entre os fatores que podem influenciar a
representação estão a forma geométrica ou a escala
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 68
MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO
CONCEITUAL
 Exemplo de Generalização Conceitual
Modelagem Conceitual de
Banco de Dados Geográficos
Slide 69
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS
– EXEMPLO CADASTRO URBANO
 Conhecendo o básico do modelo OMT-G, como
pode-se realizar a modelagem conceitual geográfica
do exemplo “Cadastro Urbano”
 Além disso, a modelagem pode ser complementada
com os Diagramas de Transformação e
Apresentação, pertencentes ao Modelo OMT-G

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  • 1. MODELAGEM CONCEITUAL DE BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS Bruno Rabello Monteiro Clodoveu A. Davis Jr.
  • 2. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 2 SUMÁRIO  Introdução  Quem se interessa por Banco de Dados Geográficos (BDG)?  Noções de Geoinformática  Conceitos: SIG e BDG  Projeto Conceitual de Banco de Dados Geográficos  Exemplo – Cadastro Urbano  Modelo OMT-G
  • 3. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 3 QUEM SE INTERESSA POR BDG?  Forças armadas  “As tropas inimigas fizeram algum movimento na última noite?”  Seguradoras  “Quais casas, do município, estão mais prováveis de serem atingidas pela próxima enchente?”  Usuários de dispositivos móveis  “Existe alguma farmácia no trajeto para casa?”  “Qual o posto de gasolina mais próximo?”
  • 4. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 4 QUEM SE INTERESSA POR BDG?  Astronomia  “ Liste todas as galáxias distantes 10 anos-luz da Terra”  Transportes  “Qual a melhor maneira de duplicar a BR-381 para minimizar o número de acidentes?”  Serviços de Emergência  “Qual a localização da chamada de socorro?”  “Qual a melhor rota para chegar até lá?”
  • 5. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 5 QUEM SE INTERESSA POR BDG?  Agricultura  “Qual a melhor maneira de repartir as terras para o MST?”  Esportes  “Qual a melhor localização para um novo estádio de futebol do estado de MG?”
  • 6. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 6 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA  Capacidade de referenciar posições geográficas é fundamental para os Sistemas de Informação Geográficas (SIGs)  Uma vantagem é poder utilizar a localização como denominador comum entre banco de dados distintos  Dados mal posicionados podem quebrar a confiança dos usuários e levar ao erro na análise dos dados
  • 7. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 7 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA  Posicionamento relativo  Objetos existentes (pontos de referência - landmarks)  Posições previamente registradas (ex.: navegação inercial)  Em um sistema de endereçamento (ex.: endereços postais, CEPs, etc.)  Em uma grade de coordenadas (ex.: Atlas)  Posicionamento absoluto  Coordenadas geográficas
  • 8. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 8 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA  Existem alguns sistemas de posicionamento, mas o principal é o de coordenadas geográficas  Latitude e longitude  Atualmente  Medição mais fácil e precisa utiliza o GPS  Outros concorrentes ao GPS já estão em desenvolvimento  IOV (europeu)  GLONASS (russo)  BeiDou (chinês)
  • 9. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 9 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: FORMA DA TERRA  A posição geográfica está relacionada ao formato da Terra  Formato de um elipsoide irregular: geoide  Para ter maior precisão  Eliminar a hipótese de esfericidade da Terra  Forma que melhor se ajusta  Elipsoide  Distribuição de massa é irregular  Aproximar o geoide não é apenas um problema geométrico
  • 10. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 10 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: SISTEMAS DE REFERÊNCIA  Elipsoidal  Não possui correspondência direta com o planeta  Modelável matematicamente  Geoidal  Não modelável matematicamente  Determina correlações reais entre pontos da superfície
  • 11. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 11 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: SISTEMAS DE REFERÊNCIA  Sistema Misto  Utiliza elipsoides  „Amarra‟ o elipsoide ao geoide em pontos conhecidos  Chamados datums (data) geodésicos
  • 12. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 12 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: REPRESENTAÇÕES DO MUNDO  Mapas e cartas  Fotografias aéreas (aerofotogrametria)  Imagens de sensoriamento remoto  Desenhos artísticos  Descrições textuais  Tabelas (bancos de dados)  Fotografias comuns
  • 13. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 13 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: MAPA FÍSICO DO BRASIL http://www.ezilon.com/maps/images/southamerica/Brazil-physical-map.gif
  • 14. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 14 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: MAPA TURQUIA http://www.geographicguide.net/europe/maps-europe/maps/turkey-map.jpg
  • 15. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 15 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: CARTA TOPOGRÁFICA http://files.professoralexeinowatzki.webnode.com.br/200000091-5807d59fbf/carta_topog.JPG
  • 16. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 16 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: AEROFOTOGRAMETRIA DE SOROCABA http://www.geourbe.com.br/adm/motor/resources/classes/imagem/img.php?_a=aerofotogrametria_caso2.jpg
  • 17. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 17 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: IMAGEM DE SATÉLITE http://www.directionsmag.com/images/articles/CA_wildfires_leica/simi_piru_landsat5.gif
  • 18. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 18 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: CROQUI DE LOCALIZAÇÃO http://www.orealizacoes.com.br/arq/hom/77/pt-BR/img/croquis_localizacao700x732.jpg
  • 19. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 19 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: LINHAS METRÔ MÉXICO http://mexico-on-line.com/mexico-city-maps/mexico-city-metro-subway-map.gif
  • 20. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 20 NOÇÕES DE GEOINFORMÁTICA: DESENHOS http://www.victoryannas.com.br/imagens/Vic_como_chegar.gif
  • 21. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 21 PROCESSO DE PROJETO DE BDG
  • 22. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 22 TIPOS DE DADOS E MODELOS GEOGRÁFICOS  Dados geográficos existem em 3 formas básicas  Dados de mapa  Incluem diversos recursos geográficos de objetos (pontos, linhas e polígonos)  Dados de atributo  Correspondem à dados descritivos que os sistemas SIG associam à recursos de mapa  Dados de imagem  Incluem dados como imagens de satélite e fotografias aéreas
  • 23. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 23 TIPOS DE DADOS E MODELOS GEOGRÁFICOS  Modelos de informação geográficos são agrupados em duas categorias principais:  Campo: Utilizados para modelar dados espaciais que são contínuos em natureza (elevação do terreno, temperatura, variação do solo, etc.)  Objeto: São usados para aplicações que possuam atributos espaciais e não espaciais e que sejam discretos por natureza
  • 24. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 24 REPRESENTAÇÃO E APRESENTAÇÃO  Representação  Codificação da geometria de objetos espaciais  Lida com aspectos como: Resolução, Dimensão espacial, Nível de detalhamento, Comportamento geométrico  Apresentação  Lida com os aspectos visuais adequado para comunicar o significado dos dados geográficos  Entre os aspectos envolvidos estão: Visualização e Aparência gráfica
  • 25. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 25 REPRESENTAÇÃO E APRESENTAÇÃO  Diferença entre Representação e Apresentação
  • 26. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 26 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Escolher uma representação para um elemento do mundo real envolve:  Discretização  Simplificação da geometria do objeto para incorporação em um sistema informatizado  Amostragem  Transformação de grandezas do mundo real em valores que possam ser armazenados
  • 27. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 27 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Ponto
  • 28. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 28 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Linha
  • 29. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 29 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Polígono
  • 30. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 30 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Nó de Rede, Arcos Direcionais e Bidirecionais
  • 31. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 31 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Isolinhas
  • 32. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 32 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Tesselação
  • 33. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 33 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Amostras
  • 34. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 34 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  Subdivisão Planar
  • 35. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 35 ALTERNATIVAS DE REPRESENTAÇÃO  TIN – Rede Triangular Irregular
  • 36. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 36 MODELO DE DADOS  Conjuntos de conceitos utilizados para realizar a abstração do mundo real em estruturas e operações do BD  Tem por objetivo obter uma representação conveniente do mundo real  Ex: Modelo Entidade-Relacionamento (ER), Modelo Relacional, etc.  Para banco de dados geográficos  Ex.: GeoOOA, MODUL-R, GMOD, GISER, UML GeoFrame, OMT-G, etc.
  • 37. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 37 PROJETO DE BDG: MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS  Várias técnicas, a maioria voltada para banco de dados relacionais  Modelo OMT-G  Recursos para modelar bancos de dados geográficos (e também funcionalidades de um SIG)  Inclui classes de objetos, relacionamentos convencionais e espaciais e restrições de integridades
  • 38. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 38 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO  Considere a especificação de requisitos para um sistema de cadastro urbano (cadastro técnico multifinalitário), destinado a coletar e manter dados sobre o parcelamento do solo em um município, de modo a apoiar as ações da prefeitura em áreas como tributação, regulação de atividades urbanas, saneamento, infraestrutura, equipamentos urbanos e outras.
  • 39. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 39 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO 1. O município tem seu território totalmente dividido em setores cadastrais, numerados sequencialmente, na ordem em que se deu sua criação ou desdobramento na evolução da cidade. 2. Cada setor contém uma certa quantidade de quadras. Foi estabelecido que uma quadra pertence sempre a apenas um setor. As quadras são identificadas com números sequenciais de 5 dígitos, precedidos do número do setor (2 dígitos).
  • 40. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 40 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO 3. Cada quadra é dividida em lotes (no mínimo 1 lote em cada quadra). Toda a área ocupada pela quadra é integralmente dividida entre seus lotes. Os lotes são numerados, dentro da quadra. 4. A cidade é dividida em um número indeterminado de zonas de uso do solo. Essas zonas são delimitadas sobre o mapa da cidade. É necessário saber a que zona uma quadra ou um lote pertencem. É permitido que uma quadra pertença a mais de uma zona de uso, mas cada lote pode pertencer a apenas uma zona.
  • 41. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 41 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO 5. Os lotes podem conter edificações ou não. Para lotes edificados, é necessário registrar, em associação ao lote, a área total construída nele, de modo a determinar o coeficiente de aproveitamento real. No caso de lotes não edificados, registra-se se o mesmo possui muro, passeio e meio-fio construídos de acordo com o código de posturas. 6. Lotes edificados estão associados a um ou mais endereços postais. Lotes não edificados não possuem endereço. Ambos os tipos de lotes estão associados ao segmento do logradouro para o qual possuem frente. Observe que um lote pode ter mais de uma frente (esquinas, lotes que atravessam quadras, etc.).
  • 42. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 42 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO 7. É necessário registrar os seguintes elementos de infraestrutura urbana: rede de esgotamento pluvial, rede elétrica, rede telefônica, rede de esgotamento sanitário, rede de água, iluminação pública. Deseja-se saber que lotes possuem cada um desses elementos, para efeito de tributação. 8. O sistema cadastral utilizará um mapa de declividades para determinar que lotes estão situados em encostas. Lotes que apresentem declividade média de33% ou mais poderão estar sujeitos a limitações quanto à sua edificação e/ou poderão ter desconto no imposto territorial devido a esta situação.
  • 43. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 43 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO 9. É necessário associar cada lote com uma ou mais plantas de aprovação de loteamentos, no qual a situação legal do lote esteja regularizada. Lotes provenientes de loteamentos clandestinos não terão tal associação, e é objetivo do sistema conhecer sua localização. Observe que a digitalização do conjunto de plantas de aprovação de loteamentos não serviria para identificar lotes em condição irregular, pois tais lotes não figuram nas plantas de loteamento aprovadas.
  • 44. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 44 MODELAGEM CONCEITUALBD: NÃOGEOGRÁFICO
  • 45. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 45 MODELAGEM CONCEITUAL BD: NÃO GEOGRÁFICO  O que não foi atendido?  Município ser dividido totalmente dividido em setores  Divisas de setores ocorrendo apenas em logradouros ou em terrenos não parcelados  Uma quadra é particionada completamente em lotes  A questão dos setores de Zona de Uso do Solo, não é possível garantir que uma Quadra Q, contendo o Lote L, e sendo da Zona 1, o Lote L também seja 1  Restrição da frente do lote ser um logradouro feito via chaves estrangeiras, quando o que existe na verdade é um relacionamento espacial entre os objetos  Não foram observadas questões de infraestrutura, nem declividade  ...
  • 46. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 46 MODELAGEM CONCEITUAL BD: NÃO GEOGRÁFICO  É possível melhorar o esquema não geográfico?  Sim, porém muitas das restrições serão implementadas ou via triggers (posteriormente no esquema físico) ou como regras de negócios no código da aplicação  Para questões, como o mapa de declividades, um arquivo separado contendo os dados de curva de nível do solo poderá ser utilizado. Todo o relacionamento desse arquivo com os outros dados deverão ser tratados via aplicação  ...
  • 47. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 47 MODELO OMT-G  Corresponde a uma parte da UML  Introduz algumas primitivas geográficas para modelar geometrias e a topologia dos dados geográficos  Permite a especificação de atributos alfanuméricos e métodos associados a cada classe
  • 48. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 48 MODELO OMT-G  Baseia-se em 3 conceitos principais  Classes  Relacionamentos  Restrições de Integridade Espaciais  Propõe o uso de 3 diagramas no processo de desenvolvimento de uma aplicação geográfica  Diagrama de Classes  Diagrama de Transformação  Diagrama de Apresentação
  • 49. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 49 MODELO OMT-G: DIAGRAMA DE CLASSES  Utilizado para descrever a estrutura do banco de dados geográficos  Contém classes e relacionamentos  Similar ao modelo ER de banco de dados relacionais  Descreve apenas conceitualmente os dados  Importa-se mais com a estrutura dos dados  Acrescenta apenas a informação de como o dado será representado
  • 50. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 50 MODELO OMT-G: DIAGRAMA DE CLASSES  Classe  Pode representar 3 grupos de dados  Contínuos (GeoCampos)  Discretos (GeoObjetos)  Não-Espaciais  Desse modo, cada classe pode ser:  Georreferenciada: Conjunto de objetos que possuem representação espacial  Convencional: Conjunto de objetos sem representação geográfica
  • 51. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 51 MODELO OMT-G: DIAGRAMA DE CLASSES  Representação de classes
  • 52. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 52 MODELO OMT-G : DIAGRAMA DE CLASSES  Classe Georreferenciada  Podem se especializar em:  Geo-Campo  Representam objetos e fenômenos geográficos distribuídos continuamente no espaço  Ex.: Tipo de solo, vegetação, relevo, etc...  Geo-Objeto  Representam objetos geográficos particulares, individualizáveis e associados a elementos do mundo real  Ex.: Edifícios, ruas, árvores, postes, rios, etc.
  • 53. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 53 MODELO OMT-G : DIAGRAMA DE CLASSES  Para representação de objetos do tipo Geo-Campo, o OMT-G define 5 classes:  Isolinhas  Subdivisão Planar  Tesselação  Amostragem  Malha Triangular
  • 54. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 54 MODELO OMT-G: DIAGRAMA DE CLASSES  Representação de geo-campos
  • 55. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 55 MODELO OMT-G : DIAGRAMA DE CLASSES  Para representação de Geo-Objetos, o OMT-G define duas classes  Com geometria e topologia e apenas com geometria  Classes com apenas geometria são especializadas em:  Ponto, Linha e Polígono  Classes com geometria e topologia podem ser:  Nó de Rede, Arco Unidirecional e Arco Bidirecional
  • 56. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 56 MODELO OMT-G : DIAGRAMA DE CLASSES  Representação de Geo-Objetos
  • 57. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 57 MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS  Grande parte dos modelos de dados não modela os relacionamentos do mundo real  No modelo OMT-G existem 3 tipos de relacionamentos entre classes:  Relacionamentos simples  Relacionamentos topológicos em rede  Relacionamentos espaciais
  • 58. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 58 MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS  Relacionamentos espaciais  Representam relações topológicas, métricas, de ordem e fuzzy  Ex.: Toca, Em, Cruza, Sobrepõe, Disjunto, Contém, Perto de, Ao Norte de, etc.  São baseados na localização e forma geométrica dos objetos  Representados no diagrama por linhas pontilhadas  Podem ser definido pela matriz de 4 ou 9 interseções
  • 59. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 59 MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS  Relacionamentos de redes  Correspondem a relacionamentos entre objetos que estão conectados uns aos outros  Especificados, geralmente, entre uma classe „nó‟ e outra classe de „arcos‟  Podem existir estruturas de redes sem nós  Indicadas no diagrama por duas linhas paralelas pontilhadas
  • 60. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 60 MODELO OMT-G: RELACIONAMENTOS  Representação de relacionamentos do OMT-G
  • 61. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 61 MODELO OMT-G: CARDINALIDADE  As cardinalidades do modelo OMT-G seguem o padrão do diagrama de classes original
  • 62. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 62 MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO/ESPECIALIZAÇÃO  No modelo OMT-G, o processo de generalização/especialização aplica-se tanto para classes convencionais quanto as classes geográficas  Segue a notação UML  Um triângulo conecta a superclasse com suas respectivas subclasses
  • 63. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 63 MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO/ESPECIALIZAÇÃO  Representação do processo de generalização/especialização
  • 64. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 64 MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO/ESPECIALIZAÇÃO  Restrições da generalização/especialização
  • 65. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 65 MODELO OMT-G: AGREGAÇÕES  A agregação é uma forma especial de associação entre objetos  Um dos objetos é formado a partir de outros  No modelo OMT-G existe a agregação espacial  Também chamada de todo-parte  São explicitados relacionamentos topológicos  Corresponde a situações em que determinado elemento geográfico é subdividido em outros
  • 66. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 66 MODELO OMT-G: AGREGAÇÕES  Agregações comuns e Agregações espaciais
  • 67. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 67 MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO CONCEITUAL  No modelo OMT-G, pode-se querer ter diferentes representações para um mesmo objeto  Nesse caso, a „superclasse‟ não apresenta uma representação específica  A representação é percebida de maneira diferente, conforme especificado na subclasse  Entre os fatores que podem influenciar a representação estão a forma geométrica ou a escala
  • 68. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 68 MODELO OMT-G: GENERALIZAÇÃO CONCEITUAL  Exemplo de Generalização Conceitual
  • 69. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos Slide 69 MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS – EXEMPLO CADASTRO URBANO  Conhecendo o básico do modelo OMT-G, como pode-se realizar a modelagem conceitual geográfica do exemplo “Cadastro Urbano”  Além disso, a modelagem pode ser complementada com os Diagramas de Transformação e Apresentação, pertencentes ao Modelo OMT-G