Fundamentos de Geoprocessamento

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1 Fundamentos de Geoprocessamento
Banco de Dados Geográficos INPE - Divisão de Processamento de Imagens

2 1a geração de SIG: CAD cartográfico
Tecnologia sistemas orientados a projetos ênfase em entrada e geração de mapas Utilização mapeamento básico e temático entrada de dados sem ligação com banco de dados inacessibilidade dos dados

3 2a geração de SIG: BD geográfico
Tecnologia integração com SGDB relacionais linguagem de consulta: SQL + extensões controle de transações Utilização impõe reorganização institucional SIG faz gerência de informações da empresa BD corporativo integrado ao SIG

4 Requisitos para SGBDG Definição de esquema conceitual
Identidade de objetos Acesso aos dados Gerência de transações Modelagem de processos Arquitetura multi-nível Extensibilidade

5 Banco de dados de grande porte
Metodologia consistente Identidade de objetos Suporte a múltiplas escalas e projeções “Browsing”

6 Definição de esquema conceitual
Relações de especialização e agregação Hospital INSS privado Rede elétrica Poste Sub-estação is-a part-of

7 Metodologia consistente
Definição única dos atributos R-I R-II R-III R-IV R-V Solo Ph Visual 6.5 8.5 Cambissolo vermelho verde

8 Identidade de objetos Mapas: recortes arbitrários do espaço
Objetos: identidade única rio Amarelo rio Yang-tsé rio Azul

9 Acesso aos dados: “browsing”
Seleção baseada em apontamento Propriedades visão geral seleção de região Desafios rapidez de resposta interatividade

10 Acesso aos dados: consultas espaciais
Mecanismos de seleção atributos descritivos dê-me todos os países da AL com mais de 50 milhões de habitantes restrições espaciais dê-me todos os países da AL vizinhos ao Equador

11 Acesso aos dados: consultas espaciais
Controle de apresentação combinação de resultados de consulta controle dos objetos apresentados apresentação do contexto espacial Vizinhos do Equador sem contexto com contexto

12 Otimização da consulta espacial
Métodos de acesso espacial (x convencional) capacidade de filtragem mais limitada custo computacional maior Otimizador entrada: consulta espacial saída: coleção de objetos Requisitos operadores baseados em semântica

13 Gerência de transações
Transação longa: associada a uma sessão particionada: atualização contínua “Check out” controle de acesso para extração de região “Check in” substituição de área extraída ou geração de nova versão [transação]

14 Bancos de dados multi-nível
Ambiente distribuído Hierarquia de servidores de dados Estação local (1~10 Gb) Servidor (10~50 Gb) “Back-end” (50Gb~1Tb)

15 Arquitetura Dual Atributos convencionais Imagens e gráficos Vantagem
SGBD convencional Imagens e gráficos sistema de arquivos Vantagem uso de SGBD de mercado Problemas otimização de consultas integridade SGBD relacional França arquivos

16 Arquitetura Dual

17 Arquitetura Dual Vantagens Problemas
acesso externo aos atributos (SQL) conexão a dados existentes ferramentas (gerador de formulários) Problemas controle dos objetos espaciais esquema mono-usuário

18 Ligação SIG - banco de dados
id label área 22 Caraíbas 3000 Fazendas numcad 2345 SELECT id FROM fazendas WHERE area > 2500

19 Ligação SIG - banco de dados
id label área 22 Caraíbas 3000 numcad ITR Produção 2345 5000 4000 Fazendas Cadastro SELECT id FROM fazendas, cadastro WHERE fazendas.numcad = cadastro.numcad AND ITR > 4500

20 Ambientes distribuídos
Componentes clientes servidores ITESP sede regionais clientes anúncio serviços ambiente corporativo comunic. servidores servidores

21 Ambientes distribuídos
Ambiente único centralizado implantação de arquitetura em camadas problemas de gerenciamento Ambiente distribuído cada servidor produz seu conjunto de dados BD corporativo alimentado “off-line” problemas de duplicação de dados

22 3a geração de SIG: BD espacial
Desafios do Geoprocessamento integração de informação grandes bases de dados espaciais Iniciativas de pesquisa EOS (Earth Observation System) digital library technology (NASA) GEOTEC (CNPq) INPE, UNICAMP, IBM, UFPe, PUC/RJ, UFRJ, UFG, PETROBRÁS, EMBRAPA, TELEBRÁS

23 Evolução da geotecnologia
1a geração de SIG (~ ) ambientes centralizados (UNIX): grande número de funções, complexidade e falta de suporte; ambientes PC (DOS): facilidade de uso, capacidade limitada. 2a geração de SIG (~ ) ambientes distribuídos (Windows): interfaces amigáveis, funções simplificadas. 3a geração de SIG (~2000) uso da internet.

24 Evolução da geotecnologia
SIG Individual BD Geográfico Institucional Centro de Dados Global

25 Evolução da geotecnologia
Servidor WWW Geograf. Navegador +plug-ins Geração Dados Exemplo: (queimadas na Amazônia)

26 Geoprocessamento e Internet
Transmissão de arquivos matriciais (GIF, JPEG) acessos sucessivos ao servidor ESRI web server Transmissão de arquivos vetoriais (dedicados) uso de “plug-ins” acesso único ao servidor Intergraph, AutoDesk Tecnologia JAVA programa aplicativo dados manipulados pelo usuário

27 Organização de dados em um SIG
Organização por níveis (planos) de informação cada nível = dado específico Atributos de mapas armazenados em tabelas elevação rios divisão política

28 Modelo de dados geo-relacional
Ambiente dual dados gráficos - sistemas de arquivos tabelas de atributos - SGBD relacional id label população 22 Maine 3,5 M 34 N.Mexico 1,2 M

29 Aplicações do modelo geo-relacional
Interfaces amigáveis e poderosas usuário opera no nível conceitual Definição do esquema do BDG estender a hierarquia de especialização de geo-campos e geo-objetos estabelecer restrições de integridade para as novas classes

30 Definição de esquema: cadastro rural
Temático MNT Imagem Geo-objeto Mapa Cadastral Solos Altimetria Dados TM Mapa de Propriedades Fazendas Geo-campo

31 Modelos de Dados Sistemas comerciais Modelos de dados
diversidade de modelos semânticos implementação parcial dos conceitos de “campos” e “objetos” Modelos de dados SPRING, MGE, ARC/INFO, ARC/VIEW, IDRISI conversão entre modelos padrão OpenGIS (

32 Modelagem de Dados Definição do problema
Indicação de entidades (classes de objetos) e relacionamentos Definição dos atributos de cada entidade Projeto do modelo num SIG

33 Modelagem de Dados Problema: Reforma Agrária
Objetivo: seleção de áreas para desapropriação e reparticionamento Critérios de escolha áreas improdutivas: imagens de satélite multitemporais seleção de terras: topografia e solos legislação: áreas de proteção ambiental cadastro de novas propriedades

34 Modelagem de Dados - SPRING
campos temático numérico imagem objetos solos topografia declividade TM propriedades mapa de cadastral atributos

35 MGE - Modelo Conceitual
Modelo de feições (objetos) hierarquia de classes associação com representação vetorial Modelo de campos associação com representação matricial separação entre grades regulares, grades triangulares (TIN) e imagens

36 MGE - Modelo Conceitual
Mundo Real Universo Conceitual Representação Mapa Solos Campo (temático) Classe de Feições Topografia (numérico) Grade, TIN Lotes Geo-objeto

37 MGE - Modelo Conceitual
classe de feição categoria propriedades cadastro rural latossolo solos cambissolo meio físico tabela (tipo de solo)

38 MGE - Modelo Conceitual
TIN grade imagem topografia declividade Landsat Uso da Terra Ação Antrópica tabela fazenda UsoTerras APA

39 ARC/INFO - Modelo Conceitual
Associado às representações Cobertura dado vetorial associado a uma tabela mapas cadastrais, campos temáticos (vetoriais) Grade regular dado matricial associado a uma tabela campos temáticos (matriciais), campos numéricos Grade triangular campos numéricos

40 ARC/INFO - Modelo Conceitual
cobertura tabela grade TIN

41 ARC/INFO - Modelo Conceitual
cobertura tabela lotes solos

42 ARC/INFO - Modelo Conceitual
Mundo Real Universo Conceitual Representação Mapa Solos Campo (temático) Coverage (tabela) Grade (tabela) Topografia (numérico) Grade, TIN Lotes Geo-objeto

43 IDRISI - Modelo Conceitual
Imagem representação matricial campos temáticos, imagens, MNT bancos de dados Vetor representação para desenho

44 IDRISI - Modelo Conceitual
Mundo Real Universo Conceitual Representação Mapa Solos Campo (temático) Imagem (legenda) Topografia (numérico) Lotes Geo-objeto Imagem + Vetor (desenho)