Arquitetura e Estruturas de Dados Espaciaisde Dados Espaciais

Prof. Dr. Roberto Wagner Lourenço

Níveis de abstração

Mundo

Real

Ontologias

Medidas

Modelos

Formais

Conversão Dados

Computador

Representações

� Níveis de abstração� Ontologias (conceitos do mundo real): lote, tipo de solos

� Modelos de Dados (formais): entidades (objetos) x distribuições (campos)

� Representações: matrizes, vetores

� Medidas: censo, GPS

O que há de especial com dados espaciais ?

� Dados geográficos - representação dual

� localização e atributos

� Localização

� representar a superfície terrestre

� relação espacial com outros dados

� Atributos

� descrevem o fenômeno

� representados num banco de dados

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?

� Análise� Que procedimentos de extração de informação serão utilizado?

Arquitetura e Estruturas de Dados Computacionais

� vetores (ponto, linha, polígono)

� matrizes de inteiros

� espaços celulares� espaços celulares

� malhas triangulares

� grades regulares (inclui imagens)

� representações volumétricas

Representação Vetorial

� A representação vetorial é a forma mais precisa de representar feições geográficas.

Estruturas de Dados vetoriais

� Arcos e Nós

� Polígonos

Estruturas vetoriais

� Ilha

(tipo especial de polígono)

� Pontos

� Pontos Cotados

Estruturas de Dados Vetoriais

fonte: Universidade de Melbourne

Ligando Vetores + Tabelas

� Dualidade entre localização e atributos

Lotes

geoid dono cadastro IPTU

22 Guimarães Caetés 768

endereço

22

250186

23 Bevilácqua São João 456 110427

24 Ribeiro Caetés 790 271055

23

Integração Localização - Atributos

Praia Praia

BravaBrava

Praia de Praia de

BoiçucangaBoiçucanga

Exemplo de Unidade Territorial Básica - UTB

Representações 2D do espaço

Raster

Vector

fonte: Mohamed Yagoub

Estrutura de uma matriz

célula

Extensão

célula

Resolução

fonte: Mohamed Yagoub

Representação Matricial

� Componentes

� matriz de células

� índice espacial para cada elemento

cada célula, um ou mais valores

Le

Li

� cada célula, um ou mais valores

� Indica o que ocorre em cada lugar do

espaço

AqLs

Matrizes x Vetores

fonte: Mohamed Yagoub

Representação Vetorial

fonte: Mohamed Yagoub

Conversão Vetorial →→→→ Matricial

fonte: Mohamed Yagoub

Representação Matricial

fonte: Mohamed Yagoub

O problema da mistura das células

A GA

A A G

A A G

A GG

A A G

A G G

A GB

A B G

B B G

Água domina Maioria Bordas

fonte: Mohamed Yagoub

• Vetorial• preserva relacionamentos topológicos

• eficiência de armazenamento

•Preferida quando necessitamos de precisão (e.g.

cadastro urbano e rural)

Representações 2D

• Matricial • fenômenos variantes no espaço

• adequado para análise e modelagem

•Preferida quando tratamos com dados de

recursos naturais (e.g., geologia, solos, etc..)

•

Vetores ou Matrizes ?

� “Os limites desenhados em mapas temáticos (como

solo, vegetação, ou geologia) raramente são precisos e

desenhá-los como linhas finas muitas vezes não

representa adequadamente seu caráter. Assim, talvez

não nos devamos preocupar tanto com localizações não nos devamos preocupar tanto com localizações

exatas e representações gráficas elegantes. Se

pudermos aceitar que limites precisos entre padrões de

vegetação e solo raramente ocorrem, nós estaríamos

livres dos problemas de erros topológicos associados

como superposição e intersecção de mapas.” (P. A.

Burrough)

O Desafio

� Como representar o espaço geográfico ?

�Estruturas de dados digitais

�Algoritmos e procedimentos de análise de �Algoritmos e procedimentos de análise de dados

Colocando o Mundo no Computador