Ontologias do Espaço Urbano e a Produção de Informação Geográfica

1. GeoBrasil 2002 – Geoinformação na Gestão das Cidades Ontologias do Espaço Urbano e a Produção de Informação Geográfica Gilberto Câmara (INPE) Taciana Lemos Dias (PRODABEL) Frederico Fonseca (Penn State Univ) Licença de Uso: CreativeCommons Atribuição-Uso Não-Comercial-Compartilhamento http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/br/

2. Motivação • Pode existir um “cadastro multi-finalitário?” • É possível, numa mesma prefeitura, ter um único banco de dados geográfico, que organize todas as informações sobre o espaço urbano? • Ontologia Urbana única? • Como é possivel compartilhar dados sobre o espaço urbano? • Ontologias que interoperam • Estudo • Investiga os limites téoricos e conceituais • Conceitos chave • Espaço urbano • Ontologias

3. Condição de Existência • Quando duas ontologias são iguais? • Mapeamento de conceitos

4. O conhecimento é possível? • “Se quisermos apreender a essência de um complexo de noções abstratas, devemos por um lado investigar as relações mútuas entre os conceitos e as afirmações feitas a seu respeito e, por outro, investigar como eles se relacionam com as experiências.” Albert Einstein

5. Componentes de Ontologia Urbana • Conceitos • Unicidade (“lote”, “dengue”) • Relações entre conceitos • Partes, funções, atributos • Processos • Ações (“valor venal do terreno” ou “regiões sensíveis a dengue”) • Modelos Espaciais • Geometrias associadas a conceitos • Modelos temporais • Cada ontologia tem seu modelo temporal

6. Organização • Ontologias Urbanas • Afinal das contas, o que é o “espaço urbano”? • Como as diferentes visões do “espaço urbano” afetam a concepção e uso de SIG ? • O que fazer para dar suporte a estas visões diferentes? • Pode existir um “cadastro multi-finalitário?”

7. Espaço como Totalidade • “Forma e Função, Estrutura e Processo” (Milton Santos) • Forma • aspecto visível do objeto, referindo-se, ainda, ao seu arranjo, que passa a constituir um padrão espacial; • Função • tarefa, atividade ou papel a ser desempenhado pelo objeto; • Estrutura • maneira pela qual os objetos estão inter-relacionados • Processo • estrutura em seu movimento de transformação, • ação que se realiza continuamente visando um resultado qualquer, implicando tempo e mudança

8. Ontologia • Ontologia • Descreve “o que existe” • Lista de conceitos usados para modelar informação • Ex: dicionário • Porque ontologias são importantes? • Modelagem formal de domínios de aplicação • Compreender o conteúdo de bancos de dados • Compartilhar ontologias : essencial para comunicação

10. Ontologia: Brincar com Palavras

12. Ontologias • Formalização explicita de um modelo mental de uma comunidade • comunidade de interesse • Urbano (forma uma comunidade ou várias?) • Hipótese Linguística • “Os limites da minha linguagem são os limites do meu mundo” (Wittgenstein) • Hipótese do Condicionamento Ontológico • “Os limites da minha visão de mundo são os limites do meu banco de dados “ • Modelo mental condiciona o modelo lógico (TADs)

13. Processo de Representação Computacional • Níveis de abstração • Ontologias (conceitos do mundo real): lote, tipo de solos • Formal: entidades (objetos) x processos (campos) • Estruturas de dados: matrizes, vetores • Implementação: código em linguagem de computador Universo Ontológico Universo Formal Universo Estrutural Universo Implement.

14. Processo de Representação Computacional Universo Ontológico Universo Formal Universo Estrutural Universo Implement. Lista de coord. Entidade única Poligono Tabela refúgio

15. Universo Ontológico • Domínio de aplicação • estabelece conceitos (“visão de mundo”) • ex: “refúgio” e “fragmento” em ecologia • “concentração de poluentes” • Como traduzir os conceitos para o SIG ? • Associação formal • campos/objetos (e suas especializações) • Mensuração • levantamento de campo

16. Processo de Representação Computacional • Decisões concretas • Atributos • Que medidas caracterizam os dados ? • Partição geométrica do espaço • Que estruturas de dados são necessárias ? • Escala • Qual o nível de detalhe? • Analise • Que procedimentos de extração de informação serão utilizado? • Ex: câncer de esôfago e exclusão/inclusão social

17. Superfícies Mapas Temáticos Imagens CompartilharMúltiplas “Visões” do Espaço Redes Feições

18. Diferentes Leituras do Espaço Geográfico

19. Percepções do Espaço Espaço como uma subdivisão planar Espaço como uma superfície contínua

20. Percepções do Espaço Espaço como uma superfície de decisão

21. Espaço como Clusters de Eventos

22. Espaço como uma Dinâmica de Evolução Urbana S 2 Realidade S 3

23. O “Urbano” e Suas Circunstâncias • Afinal das contas, o que é um SIG para gestão urbana?

24. O “Urbano” e Suas Circunstâncias • Afinal das contas, o que é um SIG para gestão urbana? • Diferentes visões do fenômeno urbano • Cadastro lotes e logradouros • Roteamento • Políticas públicas (saúde, educação, assistência social) • Planejamento Urbano • Meio-Ambiente

25. Ontologias Urbanas • Cadastro lotes e logradouros • Mundo ocupado por “objetos” de localização fixa • Mudanças temporais discretas • Entidades geográficas institucionais • Construídas pelo homem (fiat) • Existência depende de contrato social (e.g., lei de uso do solo urbano) • The Structure of Social Reality

26. Representação de Cadastro • Dualidade entre localização e atributos Lotes geoid dono endereço cadastro IPTU 250186 Caetés 768 22 Guimarães 22 23 110427 23 Bevilácqua São João 456 271055 24 Ribeiro Caetés 790

27. Para que serve uma linha? Setores censitários em São José dos Campos

28. Para que serve uma linha? • Setores Censitários • Papel institucional • Linhas no mapa • Função social • Levantamento de dados • Indicadores sociais • Estrutura Geral • “Uma área é um setor censitário no Censo 1991”

29. Modelos Temporal para Objetos Institucionais Urbanos Planejamento Estradas: Avenida avenida avenida a a a plan1996 avenida1996 avenida1996 bairro d d bairro bairro e e b c f c f c 1995 1996 1997

30. Ontologias Urbanas • Políticas Públicas • espaço: ocupado por cidadãos • depende de características dos indivíduos • problema • dados agregados por área

31. Ontologias Urbanas: A Questão da Escala Problema das Unidades de Área Modificáveis - MAUP A Falácia Ecológica envolve a inferência não apropriada de relações em nível individual a partir de resultados agregados em unidades de área. Isto ocorre, tipicamente, quando o dado agregado é a única fonte disponível, porém o objeto de estudo são características e relacionamentos em nível do indivíduo. Wrigley, et. al , 1996

32. Renda individual per capita distritos Zonas od97 Zonas_renda

33. Ontologias Urbanas: Efeitos de Escala • Aumento da desagregação espacial • uso de setores censitários do Censo 2000 • Cuidados na desagregação • efeitos de pequenas áreas (instabilidades) • Uso de estatística (convencional e espacial) • determinação de “clusters” • construção de superfícies

34. Ontologias Urbanas • Análises Socioeconômicas • Fenômenos contínuos no espaço • Padrões espaço-temporais podem ser tão importantes quanto efeitos individuais • uso de representações de superfícies

35. Análise Espacial Domínios do Conhecimento Modelos Teorias Inferenciais Hipóteses Conceitos T estáveis Qualitativos Análise Espacial

36. Ontologias Urbanas • “Bolsões” de exclusão/inclusão social em São Paulo

37. Do Espaço das Áreas ao Espaço das Superfícies dados agrupados por áreas / polígonos geração de centróides/Centros de Massa do atributo X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z pontos / amostras X,Y,Z krigeagem superfície contínua / grade

38. Produção da Topografia Social

39. Homicídios - Das Zonas às Superfícies Fonte: SEADE Homicídos - SP 1996 Homicídos - SP 1999

40. Slides: Marília Carvalho ENSP/FIOCRUZ Avaliação dos Serviços de Saúde FONTE: FIOCRUZ

41. Ontologias Urbanas • Meio-Ambiente • funções contínuas; localização – fixa • Existem independentemente de nossa vontade • (bona fide) • Não precisam de contrato social • Não são objetos institucionais

42. Ontologias Urbanas • Validação da hipótese linguística?

43. Ontologias Urbanas

44. Revisão • Ontologias Urbanas • Como as diferentes visões do “urbano” afetam a concepção e uso de SIG ? • ...... • O que fazer para dar suporte a estas visões diferentes? • ..... • Pode existir um “cadastro multi-finalitário?” • NÃO, cada ontologia urbana requer uma organização de dados distinta???