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    MODELAGEM DE DADOS GEOGRFICOSKarla Borges

    Clodoveu Davis

    4.1 APRESENTAO

    Um modelo de dados um conjunto de conceitos que podem ser usados para descrevera estrutura e as operaes em um banco de dados [ElNa94]. O modelo busca sistematizar oentendimento que desenvolvido a respeito de objetos e fenmenos que sero representadosem um sistema informatizado. Os objetos e fenmenos reais, no entanto, so complexosdemais para permitir uma representao completa, considerando os recursos disposio dossistemas gerenciadores de bancos de dados (SGBD) atuais. Desta forma, necessrio construiruma abstrao dos objetos e fenmenos do mundo real, de modo a obter uma forma derepresentao conveniente, embora simplificada, que seja adequada s finalidades dasaplicaes do banco de dados.

    A abstrao de conceitos e entidades existentes no mundo real uma parte importanteda criao de sistemas de informao. Alm disso, o sucesso de qualquer implementao emcomputador de um sistema de informao dependente da qualidade da transposio deentidades do mundo real e suas interaes para um banco de dados informatizado. A abstraofunciona como uma ferramenta que nos ajuda a compreender o sistema, dividindo-o emcomponentes separados. Cada um destes componentes pode ser visualizado em diferentesnveis de complexidade e detalhe, de acordo com a necessidade de compreenso erepresentao das diversas entidades de interesse do sistema de informao e suas interaes.

    Ao longo dos anos, desde o surgimento dos primeiros SGBDs, foram criados vriosmodelos de dados que apesar de muitas vezes terem a pretenso de se constiturem emferramentas genricas, refletem as condicionantes tecnolgicas dos SGBDs poca de suacriao. Existem vrios tipos de modelos, desde os que possuem descries orientadas aosusurios chamados infological at aqueles cuja principal preocupao a representao nocomputador, os datalogical. Os modelos podem ser classificados em: modelos de dadosconceituais, modelos de dados lgicos e modelos de dados fsicos [ElNa94]. Os modelos dedados lgicos, tambm chamados de clssicos, se destinam a descrever a estrutura de umbanco de dados apresentando um nvel de abstrao mais prximo das estruturas fsicas dearmazenamento de dados. Uma caracterstica desse tipo de modelo a sua inflexibilidade,forando a adequao da realidade estrutura proposta por ele. Os modelos de dadosrelacional, de redes e hierrquico, exemplos de modelos lgicos, so implementados

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    diretamente por vrios sistemas gerenciadores de banco de dados (SGBD) existentescomercialmente. Os modelos de dados conceituais so os mais adequados para capturar asemntica dos dados e, consequentemente, para modelar e especificar as suas propriedades.Eles se destinam a descrever a estrutura de um banco de dados em um nvel de abstraoindependente dos aspectos de implementao. Como exemplo desse tipo de modelo, temos omodelo entidade-relacionamento proposto por Chen [Chen76], o modelo funcional [SiKe77,Ship81], o modelo binrio [Abri74] e os modelos orientados a objetos [Ditt86]. J os modelosde dados fsicos so utilizados para descrever as estruturas fsicas de armazenamento.

    A orientao a objetos uma tendncia em termos de modelos para representao deaplicaes geogrficas [OlPM97, KPS96, PeBS97, AbCa94, Benn96, NaFe94, EgFr92, WOHM90,DaBo94]. Conforme Cmara et al. [CCHM96, pg.50] a modelagem orientada a objetos noobriga o armazenamento em um SGBD orientado a objetos, mas simplesmente visa dar aousurio maior flexibilidade na modelagem incremental da realidade. Os objetos geogrficos seadequam bastante bem aos modelos orientados a objetos ao contrrio, por exemplo, domodelo de dados relacional que no se adequa aos conceitos natos que o homem tem sobredados espaciais. Os usurios tm que artificialmente transferir seus modelos mentais para umconjunto restrito de conceitos no espaciais. Nos ltimos anos, modelos de dados orientados aobjetos tm sido desenvolvidos para expressar e manipular as complicadas estruturas deconhecimento usadas nas diversas aplicaes no-convencionais como CAD/CAM, multimdia,CASE, sistemas de informao geogrfica, entre outras. Brodie [Brod84 apud Lisb97]denomina de modelos semnticos de propsito especial, os modelos desenvolvidos paraatender as demandas das rea de aplicaes no-convencionais.

    No surpresa se constatar que, at o aparecimento dos primeiros SIGs, praticamentenada existia em termos de representao especfica em modelo de dados, de entidadesgeogrficas ou espaciais. No entanto, o grau de generalidades das tcnicas de modelagem dedados permite representar estes tipos de entidades, embora com graus variados de sucesso.Porm, apesar de toda a expressividade oferecida pelas tcnicas tradicionais de modelagem dedados, dificuldades surgem devido ao fato de que muitas informaes geogrficas precisam serconsideradas com respeito localizao onde elas so vlidas, o tempo de observao e a suapreciso de obteno/representao. A modelagem do mundo real uma atividade complexaporque envolve a discretizao do espao geogrfico para a sua devida representao.Inmeros so os fatores envolvidos nesse processo de discretizao do espao. Entre elescitamos: Transcrio da informao geogrfica em unidades lgicas de dados - Para Goodchild

    [FrGo90], o esquema de uma aplicao geogrfica uma representao limitada darealidade, tendo em vista a natureza finita e discreta da representao nos computadores.Por maior que seja o nvel de abstrao utilizado, a realidade modelada atravs deconceitos geomtricos [Fran92] e, para que esses conceitos sejam implementados emcomputadores, eles precisam ser formalizados, sendo necessrio um maior nmero de

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    conceitos abstratos para descrever os dados geomtricos, e um maior nmero de operaesapropriadas, as quais so independente de implementao [MaFr90].

    Forma como as pessoas percebem o espao O aspecto cognitivo na percepo espacial um dos aspectos que faz com que a modelagem de dados geogrficos seja diferente damodelagem tradicional. Dependendo do observador, da sua experincia e de suanecessidade especfica uma mesma entidade geogrfica pode ser percebida de diversasformas. Uma escola, por exemplo, poder ser vista como um smbolo, como uma rea,como edificaes, depende do observador e do que ele pretende com essa representao.Alm do aspecto cognitivo, existe tambm a questo da escala, onde a mesma entidadegeogrfica pode ser representada por diferentes formas, de acordo com a escala utilizada.O uso dessas mltiplas representaes pode ocorrer simultaneamente, apresentando formasalternativas de representar uma mesma entidade geogrfica, como por exemplo, umaeroporto que pode ser representado ao mesmo tempo pela rea que ele abrange e pelossmbolos cartogrficos que o representam. Poder tambm, ser exclusiva, onde cadarepresentao vlida para visualizao em um determinado momento, como por exemplo,os casos da variao de escala. A percepo de que a interpretao do espao modeladovaria muito importante na definio da melhor forma de representar o mundo real pois,mltiplas representaes podem ser necessrias a diferentes propsitos.

    Natureza diversificada dos dados geogrficos Alm dos dados geogrficos possuremgeometria, localizao no espao, informaes associadas e caractersticas temporais, elesainda possuem origens distintas. Um exemplo dessa diversidade pode ser visto em[Kemp92]. Segundo a autora, os dados ambientais, por exemplo, so derivados de dadosdisponveis sobre topografia, clima e tempo, propriedades do solo, propriedadesgeolgicas, cobertura da terra, uso da terra, hidrografia e qualidade da gua. Alguns dessesfenmenos, como elevao e propriedades do solo, variam continuamente sobre o espao(viso de campos). Outros, como falhas geolgicas e redes de rios, podem serdiscretizados (viso de objetos), enquanto outros podem estar em ambas categoriasdependendo do nvel de detalhe considerado.

    Existncia de relaes espaciais (topolgicas, mtricas, de ordem e fuzzy) - Essas relaesso abstraes que nos ajudam a compreender como no mundo real os objetos serelacionam uns com os outros [MaFr90]. Muitas relaes espaciais necessitam estarexplicitadas no diagrama da aplicao, de forma a torn-lo mais compreensvel. As relaestopolgicas so fundamentais na definio de regras de integridade espacial, queespecificam o comportamento geomtrico dos objetos.

    Coexistncia de entidades essenciais ao processamento e entidades cartogrficas -Entidades cartogrficas representam a viso do mundo atravs de objetos lineares norelacionados, ou seja, sem nenhum comprometimento com o processamento [MaFr90]. comum, principalmente em aplicaes geogrficas de reas urbanas, a presena de

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    entidades geogrficas com caractersticas apenas de exibio, no sendo usadas paraprocessamento geogrfico (embora sejam parte do mapa base). Citamos como exemplo, ostextos que identificam acidentes geogrficos como Serras, Picos, ou objetos como muro,cerca viva, cerca mista e cerca que identificam a delimitao de um lote. O que serprovavelmente usado no processamento geogrfico ser o lote, como um polgono. Se olote cercado ou no, e se a delimitao um muro ou uma cerca, no far diferena,podendo ser uma informao alfanumrica associada. No entanto, a nvel cartogrfico muito utilizado o registro fiel da realidade observada, sendo considerada significativa avisualizao dessa informao. Nesse aspecto, o desenvolvimento de aplicaesgeogrficas difere da convencional. Como pode ser percebido, muitas entidadesgeogrficas podero ser criadas no banco de dados sem que necessariamente tenham sidorepresentadas no esquema da aplicao.

    Os primeiros modelos de dados para as aplicaes geogrficas eram direcionados para asestruturas internas dos SIGs. O usurio era forado a adequar os fenmenos espaciais sestruturas disponveis no SIG a