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CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  1.

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1 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  1

2 Consulta, manipulação e apresentação de dados geográficos Linguagem espacial para geoprocessamento algébrico (LEGAL)

3 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Linguagens de Consulta Espacial Linguagens de consulta  Ferramentas para interação entre usuário e SGBD Propriedades da linguagem  Capacidade de expressar uma consulta com componentes espaciais e não-espaciais  Simplicidade de expressão para permitir uso amplo

4 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Linguagens de Consulta Espacial Consultas Básicas Seleção Espacial  Ache todos os rios em uma área especificada  Ache todas as cidades a 100 km de São Paulo Junção Espacial  Ache todas as cidades a 10km de distância de qualquer rio Linguagens de Consulta  Extensões de SQL (SQL/OpenGIS, Spatial SQL)

5 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Formalização de operações id nomeCPF seleção projeção prod. cartesiano união e diferença SELECT nome FROM tabela WHERE “CPF = 21” tabelasálgebra relacionallinguagem SQL dados geográficos operações s/ campos e geo-objetos álgebra geográfica ? linguagem para SIG

6 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Propriedades de Álgebra Geográfica Extensibilidade permitir especializações de tipos básicos Quais tipos de dados ? tipo único x varios tipos Operações sobre objetos complexos tipos atômicos (polígonos) e compostos (mapas) Completeza existe critério formal para operadores geográficos ?

7 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Estendendo SQL para dados espaciais Motivação  SQL tem tipos de dados atômicos simples, como inteiros, datas e string.  Não são apropriados para dados e consultas espaciais Dados espaciais (ex.: polígonos) são complexos Operações espaciais: topológicas, euclideanas  Tipos de dados espaciais e operações podem ser adicionados ao SQL3 Open GIS Consortium (OGIS)  Vários tipos de dados espaciais e operações espaciais  Suportado pela maioria dos grandes vendedores: ESRI, Intergraph, Oracle, IBM,...

8 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Modelo de dados espaciais OGIS Consiste de uma classe geométrica base e quatro subclasses:  Point, Curve, Surface and GeometryCollection As operações dividem-se em três categorias  Aplicacadas para todos os tipos geométricos SpatialReference, Envelope, Export,IsSimple, Boundary  Predicados para relacionamentos topológicos Equal, Disjoint, Intersect, Touch, Cross, Within, Contains  Análise de dados espaciais Distance,Buffer,Union, Intersection, ConvexHull, SymDiff

9 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Consultas espaciais com SQL/OGIS SQL/OGIS – Informações gerais  Ambos padrões são adotados por vários empresas vendedoras  A escolha de tipos de dados e operações são similares entre os vendedores empresas  A sintaxe difere de vendedor para vendedor  Leitores podem precisar alterar consultas SQL/OGIS dadas em um texto para fazê-las rodar em um produto comercial específico Usando OGIS com SQL  Tipos de dados espaciais podem ser usados em DML para tipos de colunas  Operações espaciais podem ser usadas em DML

10 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Lista de exemplos de consultas espaciais Operações de análises espaciais Operador unário: Area Operador binário: Distance  Operadores boleanos espaciais de operações topológicas – Cláusula WHERE Touch Cross  Usando analises espaciais e operações topológicas Buffer, overlap (Q4) Exemplos de SQL complexos  Consultas SQL agregadas  Consultas aninhadas

11 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Extensão do SQL em OpenGIS Utiliza a cláusula WHERE Visão ideal  SELECT parcel.name FROM parcels  WHERE parcels.value < AND parcels.geometry INTERSECT “Pampulha” Implementação OpenGIS  SELECT Parcel.Name, Parcel.Id FROM Parcels  WHERE Intersects (Parcels.Location, PolygonFromWKB(:wkb, : srid)) = 1 Em muitas aplicações  Extensão espacial do SQL acaba ficando “escondido”

12 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Extensão do SQL no OpenGIS Consulta: Encontre todos os vizinhos de Belo Horizonte SELECT c1.name  FROM Município M1,Município M2  WHERE Touch(M1.location,M2.location)=1  AND M2.Name =‘Belo Horizonte ’ Este tipo de consulta implica na existência de um atributo indexador e único (nome do objeto)

13 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Extensão do SQL no OpenGIS Query: Encontre todos os postos de saúde que estão dentro de favelas em Belo Horizonte SELECT postos.name FROM postos WHERE Inside (postos.location, (SELECT bairros.location FROM bairros WHERE bairro.tipo == “favela”)) = 1 Problema  Resultado = lista de postos de saúde  Desejado = lista de pares (postos, favelas)

14 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Consulta e Apresentação de Geo-objetos Combinação de resultados de consulta Controle dos objetos apresentados Apresentação do contexto espacial e.g. “vizinhos do Equador” sem contexto com contexto

15 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Linguagem de Consulta Espacial Orientada a Objetos Princípio do OQL (Object Query Language) Definir uma coleção como resposta de consulta COLLECTION postos_favela postos_favela = SELECT postos.location, favela.location FROM postos, favelas WHERE postos.location INSIDE favela.location

16 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Linguagem de Apresentação Combinação de resultados de consulta  SET MODE Controle do tipo de apresentação  SHOW  AS  WHERE  GROUP BY

17 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Linguagem de Apresentação SET MODE OVERLAY; regioes = (SELECT regioes FROM regioes IN REGIOES_BRASIL); SHOW regioes.miseria AS CARTOGRAM WHERE CARTOGRAM_COLOUR= “Yellow” AND CARTOGRAM_SCALE = LINEAR;

18 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  LA LV Aq LE Geo-campos: Ponderação Transforma temático em numérico ex.: mapa de solos classe peso LE0.35 Aq0.6 outros0.2 Atribuição de pesos reflete importância relativa do tema

19 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  baixa média alta Álgebra de campos Fatiamento: a cada valor, um tema (inverso da ponderação) ex. mapa de declividade (em graus) decliv.tema Baixa Média acima Alta

20 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Álgebra de campos: operações Média ponderada ex. combinar declividade e solo (ponderado) adequação = [ 2* solo_ponderado + 5*(1/declividade)] /5 Funções matemáticas equação universal de perda de solo P = (erosividade) * (erodibilidade) *(declividade) *(comp. encosta) * (cobertura solo) *(índice proteção)

21 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Campos  Objetos Campos  Atributos de Objetos  Operador “Atualize”  valor de atributo calculado a partir de temático, numérico ou imagem Objetos  Campos  Operador “Espacialize”  Mapa temático ou numérico gerado a partir de atributo de objeto

22 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Linguagem espacial para geoprocessamento algébrico (LEGAL) Padrão SQL para o acesso ao atributos dos dados Extensão do SQL: operadores que expressam relações espaciais Principais características de LEGAL:  Orientada a objetos  Definida de forma semelhante ao padrão ODMG – sintaxe baseada em SQL  Operações de consulta espacial e operações de manipulação  Operações sobre campos, operações combinadas campos-objetos e a linguagem de apresentação implementadas por operadores do mesmo nível semântico da linguagem SQL

23 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Cada dado em LEGAL pertence a uma das seguintes classes:  GEOOBJECT, NOSSPATIAL, NETWORK, CADASTRAL, THEMATIC, IMAGE (instâncias de dados sensor remoto), DTM (modelo numérico de terreno)  Classes auxiliares: PROJECT: com os atributos básicos PROJECTION (projeção cartográfica) TABLE: para as tabelas de transformação entre geo-campos MASK: máscaras aplicáveis a filtros RECTANGLE E CIRCLE: para definir vizinhanças  Conjunto de objetos recuperados do banco: COLLECTION: agrupamento de objetos de classes diferentes  Tipos de dados tradicionais e de multimídia

24 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Definição de dados em LEGAL A parte de definição de dados em LEGAL inclui:  Criar e definir bancos de dados geográficos  Definir os esquema de banco de dados  Criar instâncias das classes deste esquema Sintaxe: CREATE ( ) IS_A | (ATRIBUTOS ESPECÍFICOS>  Exemplo: Criar uma classes “Uso_do_Solo”, especialização de mapa temático, com os temas “Floresta Primária”, “Cerrado” e “Floresta Secundária”, e com os atributos área e anos de regeneração:

25 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Criação de geo-objetos e planos de informação  A criação explícita de instâncias de cada classe é obtida pelo comando NEW.  É preciso indicar qual a representação associada (matricial ou vetorial) e os parâmetros associados a cada representação.  Exemplo: Criar uma instância da classe Uso_do_Solo denotada por ação antrópica_1990, cuja representação matricial será uma grade de 100 x 100 metros de resolução na escala 1:

26 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Consulta espacial em LEGAL É aplicável a geo-objetos e a geocampos  Para geo-objetos: oferece mecanismos para recuperação baseada em atributos e em restrições espaciais  Para geo-campos ou geo-objetos complexos (objetos cadastrais e rede): os operadores em LEGAL permitem apenas a recuperação baseada em atributos Expressão de busca  A cláusula SELECT pode assumir a recuperação de instâncias de classes em LEGAL e de valores de atributos destas instâncias

27 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo   A cláusula FROM contém a indicação das classes de objetos sobre os quais se realiza a consulta e do objeto cadastral (ou de rede) sobre o qual será computada a restrição espacial. Este objeto cadastral será indicado pelo qualificativo ON MAP, que pode ser omitido, no caso de haver apenas uma geometria presente para o geo-objeto.  A cláusula WHERE pode conter as restrições topológicas INSIDE, TOUCH, CROSS, OVERLAP, DISJOINT e restrição métrica DISTANCE.

28 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Formulação geral de busca em LEGAL: SELECT | | FROM IN ON MAP | WHERE  Exemplo: Selecione todas as regiões da França a menos de 50 km da cidade de Toulouse:

29 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Resposta de consulta  Recuperação de geo-objetos e geo-campos, e não tabelas.  Mecanismo orientado a objetos como modelo de resposta.  Baseado nos conceitos do ODMG e contempla a idéia de coleções.  Serão utilizadas instâncias da classe COLLECTION para armazenar (de forma não-persistente) as respostas de uma consulta com sintaxe: COLLECTION OF  A resposta da consulta pode devolver uma coleção de geo-objetos e de valores.

30 CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo  Exemplos de consultas espaciais em Legal:  Exemplo 1: Selecione todas as fazendas da família Magalães cruzadas pela Linha Verde que liga Salvador a Aracaju, adjacentes a estas ou a menos de 5 km dela”. Suporemos a existência das classes Fazenda, Estrada, Redes_Estradas, Cadastro_Fazendas.

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33  Exemplo 2: Selecione todas as fazendas cadastradas pelo INCRA na região do Pontal do Paranapanema, com mais de 1000 há, e cujos proprietários pagam mais de 10000reais de ITR Caso de uma ligação entre duas tabelas A consulta deve combinar os objetos da classe FAZENDAS com o objeto não-espacial cadastro da classe CADASTRO_INCRA, onde está arrolado o cadastro alfanumérico de propriedades. A chave de ligação entre as duas relações é o número do cadastro INCRA (chave primária da segunda relação). Observemos a figura a seguir:

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37 Operações de junção espacial  Compara dois conjuntos de geo-objetos, computando um predicado espacial sobre suas representações em mapas de objetos.  Sua sintaxe é análoga à junção convencional  Exemplo: Mostre os aeroportos que estão dentro das reservas indígenas da Amazônia ou a menos de 50 km de uma reserva. Suporemos a existência das classes Aeroporto, Reserva, Mapa_Reserva e Mapa_Aerportos.

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39 39 Referências [1] Livro de cartografia [2] Site com imagem de latitude [3] Site com imagem de longitude [4] Site sobre cartografia [5] Outro site sobre cartografia [6] Referência base [7] FILHO, Jugurta Lisbôa; IOCHPE, Cirano. Introdução a Sistemas de Informação Geográfica com ênfase em Banco de dados. [8] SILVA, Rosângela. Banco de dados geográficos: uma análise da arquitetura dual (SPRING) e integrada (Oracle Spatial).

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