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IN1008 – Projeto Conceitual de BD

IN1008 – Projeto Conceitual de BD. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos – Exemplos de aplicações usando uma ferramenta CASE Por: Ana Cecília Vital de Andrade acva@cin.ufpe.br 20/05/2008. Roteiro. Objetivo Principais conceitos Modelagem Conceitual para BDG

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Presentation Transcript

  1. IN1008 – Projeto Conceitual de BD Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos – Exemplos de aplicações usando uma ferramenta CASE Por: Ana Cecília Vital de Andrade acva@cin.ufpe.br 20/05/2008

  2. Roteiro • Objetivo • Principais conceitos • Modelagem Conceitual para BDG • Modelo UML-Geoframe • Ferramenta ArgoCaseGeo • Exemplo de aplicação • Considerações Finais • Referências

  3. Objetivo • Apresentar os principais conceitos sobre a modelagem conceitual para Bancos de Dados Geográficos • Apresentar exemplos desses conceitos conforme o Modelo UML-Geoframe e sua abordagem prática através da ferramenta case Argocasegeo

  4. Principais Conceitos • Modelos Conceituais • Abstração da realidade • Somente os elementos essenciais são observados • Representam de maneira abstrata, formal e não ambígua a realidade da aplicação • Facilita a comunicação entre o usuário e o projetista • E para aplicações geográficas? • Requisitos Específicos • Aspectos geométricos • Relacionamentos topológicos • Modelos conceituais de propósito geral não atendem satisfatoriamente aplicações geográficas

  5. Principais Conceitos • Solução? • Extensões de modelos tradicionais • OO (OMT, OOA), ER, IFO • Adaptados para SIG desde o final dos anos 80 • Modelos x formalismo • Formalismo OO • GMOD [PIR 97], Geo-OMT [BOR 97], GeoOOA [KOS 97], MADS [PAR 99], Perceptory [BED 99], UML-GeoFrame [LIS 99] • Formalismo E-R: • Modul-R [BED 96], GISER [SHE 97], Geo-ER [HAD 97];

  6. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos • Histórico • Modul-R • Bérbad e Paquete – Extensão do modelo E-R – 1989/93 • Universidade de Laval – Canadá • Base para a ferramenta CASE Preceptory • Formalismo Orientado a Objeto • UML

  7. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos - Histórico • Histórico • GeoIFO – 1995/1996 • Universidade de Patras, Grécia • Baseado no formalismo IFO (Modelo Semântico Formal de BD)‏ • GISER (Geographic Information System Entity Relational) – 96/97 • Extensão para aplicações geográfica do modelo E-R Estendido • Universidade de Minnesota, EUA

  8. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos • Histórico • GeoER - 1997 • E-R • Adaptação do modelo GeoIFO • MGeo – 1994 • UFPE • MGeo+ - 1995 • Extensão do MGeo • Baseado no modelo OMT • Uso de bibliotecas de classes que servem de base à modelagem de aplicações geográficas

  9. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos • Histórico • GMOD -1997 • Base para ambiente computacional UAPE (geo-User Analysis and Project Environment)‏ • UAPE: um ambiente computacional para modelagem e projeto de aplicações ambientais. • Extensão do modelo de objetos OMT • Unicamp • GeoOOA -1997 • Extensão do modelo OOA – análise orientada a objetos • Universidade Hagen - Alemanha • Ferramenta CASE REGIS (99)‏ • Notação gráfica de UML

  10. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos • Histórico • Geo-OMT– 1997 • Extensão do modelo de objetos OMT p/ aplicações SIG • Fundação João Pinheiro – BH – MG • Deu origem ao OMT-G • OMT- G – 1999 • Grande aceitação no Brasil • MADS – 1999 (Modeling of Application Data With SpatialTemporal feature)‏ • Orientado a Objeto – do padrão OMDG • Universidade de Lausanne, Suiça

  11. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos • Histórico • UML-GeoFrame – 1998/1999 • Framework GeoFrame (UFRGS)‏ • UML + Estereótipos • Geoframe + UML

  12. Evolução cronológica [6]

  13. Modelagem Conceitual para Bancos de Dados Geográficos

  14. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  15. Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Dado georreferenciado x dado não espacial • Precisam ser diferenciados! • Como os modelos tratam isso? • Gmod e Mgeo+ • Classes Convecionais e Geo-Classes • Distinção através de especialização

  16. Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • GeoOOA, MADS, OMT-G • Distinção por pictogramas • UML-GeoFrame • Estereótipos • Ex: Ex: OMT-G [5]

  17. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  18. Visão de Campos e de Objetos – Como Modelar? • Campo - Distribuição contínua no espaço • Temperatura, tipo de solo, altimetria • Objetos: • Entidades bem definidas. Ex: Rio • GMOD • Geo-Classe especializa: Geo-Campo e Geo-Objeto • OMT-G • Pictogramas • GeoOOA • Representação raster = campo geográfico • UML-Geoframe • Estereótipos

  19. Visão de Campos e de Objetos – Como Modelar? • Ex: Estereótipos – UMLGeoframe Raster e campo geográfico:mesma representação GeoOOA [8]

  20. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  21. Aspectos temáticos – Como modelar? • Grupo de representação de entidades com características e relacionamentos comuns. Ex: Hidrografia • MGeo+ e GMOD • Plano de Informação • Temas com diferentes visões da área de estudo • Ex: cidade, podemos modelá-la segundo vários aspectos, como por exemplo, suas construções, sua rede de vias de acesso, entre outras. • GeoFrame • Temas: agrupam conjunto de classes fortemente relacionados entre si.

  22. Aspectos Temáticos • Ex– UML-Geoframe [2]

  23. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  24. Aspectos Espaciais • Fenômenos geográficos: podem ser descritos de forma: • Espacial, gráfica, temporal, textual/numérica • Ex: Município • Espacial: polígono que representa os limites do município • Gráfico: polígono e símbolo representando sua forma cartográfica em diferentes escalas • Temporal: data de emancipação e data em que os dados do município foram incluídos • Textual/Numérico: atributos descritivos: nome e população

  25. Aspectos Espaciais • Solução: • Objeto Espacial: localização geográfica e geometria • Visão de Objeto: • Ponto, linha, polígono • Visão de Campo: • Modelos numéricos, isolinhas, grade de célula • GeoIFO, Giser, Geo-ER e GMOD • Define uma associação entre a classe que descreve o fenômeno e a classe que do tipo objeto espacial correspondente a sua representação espacial

  26. Aspectos Espaciais • GeoOOA, Modul-R, OMT-G, MADS, UML-Geoframe • Pictogramas e Estereótipos substituem as associações OMT-G: Visão de Campos [5]

  27. Aspectos Espaciais • Ex: UML-Geoframe Visão de Campos Visão de objetos [10]

  28. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  29. Múltiplas Representações • Um fenômeno geográfico pode ser representado em diferentes escalas, projeções e objetos espaciais • Ex: Município pode ser representado por um ponto e um polígono a depender da escala • Suportada por todos os modelos! [5]

  30. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  31. Aspectos EspaciaisSolução:Objeto Espacial: localização geográfica e geometriaVisão de Objeto:Ponto, linha, polígonoVisão de Campo:Modelos numéricos, isolinhas, grade de célulaGeoIFO, Giser, Geo-ER e GMODDefine uma associação entre a classe que descreve o fenômeno e a classe que do tipo objeto espacial correspondente a sua representação espacial(ilustrar)Relacionamentos Espaciais • Três tipos: • Métricos: incluem os possíveis relacionamentos entre os atributos espaciais(geométricos) das entidades: ex: distância entre coordenadas geográficas • Topológicos: são aquelas que se mantêm inalteradas após distorções (adjacência). Ex: mudança de projeção • Composição: quando um objeto é composto por outros. Ex: Arquipélago é composto por ilhas

  32. Relacionamentos EspaciaisTrês tipos:Métricos: incluem os possíveis relacionamentos entre os atributos espaciais(geométricos) das entidades: ex: distância entre coordenadas geográficasTopológicos: são aquelas que se mantêm inalteradas após distorções (adjacência). Ex: mudança de projeçãoComposição: quando um objeto é composto por outros. Ex: Arquipélago é composto por ilhas Relacionamentos Espaciais • Como modelar: • Mesmos construtores do formalismo de oridem (OO, E-R...). No entando: • MADS • Relacionamentos espaciais modelados por linhas tracejadas • OMT-G • Diferencia relacionamentos convencionais dos espaciais através de símbolos gráficos.

  33. Relacionamentos Espaciais • Ex: OMT- G [5]

  34. Relacionamentos Espaciais • Exemplos • Gmod [5]

  35. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  36. Aspectos Temporais • Possibilitam o estudo da evolução dos fenômenos geográficos • GMOD • Geo-classes e classes convencionais -> Associações com a classe Tempo • GeoOOA • Pictograma especial de relógio • Conexão ancestral: • associações entre versões de um mesmo objeto • Modul-R • Pictogramas

  37. Aspectos Temporais • Ex: • GeoOOA [5]

  38. Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG • Os modelos para BDG devem prover: • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais • Visão de Campos e de Objetos • Aspectos Temáticos • Aspectos Espaciais • Múltiplas Representações • Relacionamentos Espaciais • Aspectos Temporais

  39. [5]

  40. Estudo de Caso Modelo UML-Geoframe

  41. Estudo de Caso – Modelo UML-Geoframe • Modelo UML-Geoframe • Linguagem UML + Framework Geoframe • Geoframe: “é um framework conceitual que fornece um diagrama de classes básicas para auxiliar o projetista nos primeiros passos da modelagem conceitual de dados de uma nova aplicação de SIG”.[6] • Desenvolvido por Lisboa Filho and Iochpe, 1999 • Orientado a Objeto • Notação gráfica do Diagrama de Classes UML

  42. UML-GeoFrame:Notação UML utilizada [10]

  43. Framework Geo-Frame Coleção de Temas Pacotes que representam aspectos que serão abordados Possui localização geográfica Possuem identidade própria. Ex: estrada Sem representação geográfica Como o fenômeno é visto: temperatura, altimetria Composto por vários objetos. Ex: arquipelago Formas de Reprsentação Imagens de satelite [3] [4]

  44. Modelo UML-Geoframe • Processo de modelagem • Identificar temas e subtemas por região • Construir diagramas de classes por tema • Modelar o componente espacial dos fenômenos geográficos

  45. Modelo UML-Geoframe Representados por Pacotes • Processo de modelagem • Identificar temas e subtemas por região • Escolher a área geográfica a ser representada • Identificar os temas Subtemas Temas [2]

  46. Modelo UML-Geoframe • Processo de modelagem 2.Construir Diagramas de Classes por Tema • Modelar classes enquanto • OBJETOGEOGRÁFICO • CAMPOGEOGRÁFICO ou • OBJETONÃOGEOGRÁFICO. • Utilizar Estereótipos para representar as classes

  47. Modelo UML-Geoframe • Estereótipos [4] Representação de campos categóricos ou relacionamentos. Ex: tipo de solo [2]

  48. Modelo UML-Geoframe • Função categórica • 1 – Argiloso 2 - Arenoso

  49. Modelo UML-Geoframe 2.Construir Diagramas de Classes por Tema • Ex: Objeto não-geográfico Objeto geográfico Polígono

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