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Fundamentos de Geoprocessamento

Fundamentos de Geoprocessamento. Banco de Dados Geográficos. INPE - Divisão de Processamento de Imagens. 1 a geração de SIG: CAD cartográfico. Tecnologia sistemas orientados a projetos ênfase em entrada e geração de mapas Utilização mapeamento básico e temático

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Fundamentos de Geoprocessamento

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Presentation Transcript

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

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

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

  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. [transação] 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

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

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

  16. Arquitetura Dual

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

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

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

  20. anúncio serviços comunic. servidores Ambientes distribuídos • Componentes • clientes • servidores • ITESP • sede • regionais clientes ambiente corporativo 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 (~1985 - 1995) • ambientes centralizados (UNIX): grande número de funções, complexidade e falta de suporte; • ambientes PC (DOS): facilidade de uso, capacidade limitada. • 2a geração de SIG (~1995 - 2000) • ambientes distribuídos (Windows): interfaces amigáveis, funções simplificadas. • 3a geração de SIG (~2000) • uso da internet.

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

  25. Navegador +plug-ins Servidor WWW Geograf. Geração Dados Evolução da geotecnologia Exemplo: www.dpi.inpe.br/proarco (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. divisão política elevação rios Organização de dados em um SIG • Organização por níveis (planos) de informação • cada nível = dado específico • Atributos de mapas • armazenados em tabelas

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

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

  31. Modelos de Dados • Sistemas comerciais • 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 (www.opengis.org)

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

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

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

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

  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. cobertura grade TIN tabela tabela ARC/INFO - Modelo Conceitual

  41. cobertura solos lotes tabela tabela tabela ARC/INFO - Modelo Conceitual

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

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

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

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