cin/ufpe – tópicos especiais em bd: business inteligence - prof. robson fidalgo 1

CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo 1

CIn/UFPE – Tópicos especiais em BD: Business Inteligence - Prof. Robson Fidalgo

Consulta, manipulação e apresentação de dados geográficos

Linguagem espacial para geoprocessamento algébrico (LEGAL)


Linguagens de Consulta Espacial

• Linguagens de consulta Ferramentas para interação entre usuário e SGBD

• Propriedades da linguagem Capacidade de expressar uma consulta com componentes

espaciais e não-espaciais Simplicidade de expressão para permitir uso amplo


Linguagens de Consulta Espacial

• Consultas Básicas• Seleção Espacial

Ache todos os rios em uma área especificada Ache todas as cidades a 100 km de São Paulo

• Junção Espacial Ache todas as cidades a 10km de distância de qualquer rio

• Linguagens de Consulta Extensões de SQL (SQL/OpenGIS, Spatial SQL)


Formalização de operações

id nome CPF seleçãoprojeção

prod. cartesianounião e diferença

SELECT nomeFROM tabelaWHERE “CPF = 21”

tabelas álgebra relacional linguagem SQL

dados geográficos

operações s/campos e

geo-objetos

álgebra geográfica

?linguagem para SIG


Propriedades de Álgebra Geográfica

• Extensibilidade• permitir especializações de tipos básicos

• Quais tipos de dados ?• tipo único x varios tipos

• Operações sobre objetos complexos• tipos atômicos (polígonos) e compostos (mapas)

• Completeza• existe critério formal para operadores geográficos ?


Estendendo SQL para dados espaciais

• Motivação SQL tem tipos de dados atômicos simples, como inteiros,

datas e string. Não são apropriados para dados e consultas espaciais

• Dados espaciais (ex.: polígonos) são complexos• Operações espaciais: topológicas, euclideanas

Tipos de dados espaciais e operações podem ser adicionados ao SQL3

• Open GIS Consortium (OGIS) Vários tipos de dados espaciais e operações espaciais Suportado pela maioria dos grandes vendedores: ESRI,

Intergraph, Oracle, IBM,...


Modelo de dados espaciais OGIS

• Consiste de uma classe geométrica base e quatro subclasses: Point, Curve, Surface and GeometryCollection

• As operações dividem-se em três categorias Aplicacadas para todos os tipos geométricos

• SpatialReference, Envelope, Export,IsSimple, Boundary

Predicados para relacionamentos topológicos• Equal, Disjoint, Intersect, Touch, Cross, Within, Contains

Análise de dados espaciais• Distance,Buffer,Union, Intersection, ConvexHull, SymDiff


Consultas espaciais com SQL/OGIS

• SQL/OGIS – Informações gerais Ambos padrões são adotados por vários empresas

vendedoras A escolha de tipos de dados e operações são similares

entre os vendedores empresas A sintaxe difere de vendedor para vendedor Leitores podem precisar alterar consultas SQL/OGIS

dadas em um texto para fazê-las rodar em um produto comercial específico

• Usando OGIS com SQL Tipos de dados espaciais podem ser usados em DML

para tipos de colunas Operações espaciais podem ser usadas em DML

•


Lista de exemplos de consultas espaciais

• Operações de análises espaciais • Operador unário: Area• Operador binário: Distance

Operadores boleanos espaciais de operações topológicas – Cláusula WHERE

• Touch• Cross

Usando analises espaciais e operações topológicas• Buffer, overlap (Q4)

• Exemplos de SQL complexos Consultas SQL agregadas Consultas aninhadas


Extensão do SQL em OpenGIS

• Utiliza a cláusula WHERE• Visão ideal

SELECT parcel.name FROM parcels WHERE parcels.value < 100.000 AND

parcels.geometry INTERSECT “Pampulha”

• Implementação OpenGIS SELECT Parcel.Name, Parcel.Id FROM Parcels WHERE Intersects (Parcels.Location,

PolygonFromWKB(:wkb, : srid)) = 1

• Em muitas aplicações Extensão espacial do SQL acaba ficando “escondido”


Extensão do SQL no OpenGIS

• Consulta: Encontre todos os vizinhos de Belo Horizonte

• SELECT c1.name FROM Município M1,Município M2 WHERE Touch(M1.location,M2.location)=1 AND M2.Name =‘Belo Horizonte ’

• Este tipo de consulta implica na existência de um atributo indexador e único (nome do objeto)


Extensão do SQL no OpenGIS

• Query: Encontre todos os postos de saúde que estão dentro de favelas em Belo HorizonteSELECT postos.name FROM postos

WHERE Inside (postos.location,

(SELECT bairros.location FROM bairrosWHERE bairro.tipo == “favela”)) = 1

• Problema Resultado = lista de postos de saúde Desejado = lista de pares (postos, favelas)


Consulta e Apresentação de Geo-objetos

• Combinação de resultados de consulta• Controle dos objetos apresentados• Apresentação do contexto espacial

• e.g. “vizinhos do Equador”

sem contexto com contexto


Linguagem de Consulta Espacial Orientada a Objetos

• Princípio do OQL (Object Query Language)• Definir uma coleção como resposta de consulta• COLLECTION postos_favela

postos_favela =

SELECT postos.location, favela.location FROM postos, favelas

WHERE postos.location INSIDE favela.location


Linguagem de Apresentação

• SET MODE OVERLAY;• regioes = (SELECT regioes • FROM regioes IN REGIOES_BRASIL);• SHOW regioes.miseria• AS CARTOGRAM • WHERE CARTOGRAM_COLOUR= “Yellow”• AND CARTOGRAM_SCALE = LINEAR;


LA

LV

AqLE

0.35 0.200.35

0.60

0.20 0.20 0.20

0.600.20

Geo-campos: Ponderação

• Transforma temático em numéricoex.: mapa de solos

classe peso

LE 0.35

Aq 0.6

outros 0.2

• Atribuição de pesos • reflete importância relativa do tema


5.0 8.03.0

20.0

5.0 10.0 15.0

12.010.0

baixa

médiaalta

Álgebra de campos

• Fatiamento: a cada valor, um tema (inverso da ponderação)

• ex. mapa de declividade (em graus)• decliv. tema• 0-9.0 Baixa• 10.0-19.0 Média• 20.0- acima Alta


0.35 0.200.35

0.60

0.20 0.20 0.20

0.600.20

5.0 8.03.0

20.0

5.0 10.0 15.0

12.010.0

Álgebra de campos: operações

• Média ponderada • ex. combinar declividade e solo

(ponderado)• adequação = [ 2* solo_ponderado +

5*(1/declividade)] /5

• Funções matemáticas• equação universal de perda de solo• P = (erosividade) * (erodibilidade)

*(declividade) *(comp. encosta) *• (cobertura solo) *(índice proteção)


Campos Objetos

• Campos Atributos de Objetos Operador “Atualize” valor de atributo calculado a partir de temático, numérico

ou imagem

• Objetos Campos Operador “Espacialize” Mapa temático ou numérico gerado a partir de atributo de

objeto


Linguagem espacial para geoprocessamento algébrico (LEGAL)

• Padrão SQL para o acesso ao atributos dos dados• Extensão do SQL: operadores que expressam relações

espaciais• Principais características de LEGAL:

Orientada a objetos Definida de forma semelhante ao padrão ODMG – sintaxe baseada em

SQL Operações de consulta espacial e operações de manipulação Operações sobre campos, operações combinadas campos-objetos e a

linguagem de apresentação implementadas por operadores do mesmo nível semântico da linguagem SQL


• Cada dado em LEGAL pertence a uma das seguintes classes: GEOOBJECT, NOSSPATIAL, NETWORK, CADASTRAL,

THEMATIC, IMAGE (instâncias de dados sensor remoto), DTM (modelo numérico de terreno)

Classes auxiliares:• PROJECT: com os atributos básicos PROJECTION (projeção

cartográfica)• TABLE: para as tabelas de transformação entre geo-campos• MASK: máscaras aplicáveis a filtros• RECTANGLE E CIRCLE: para definir vizinhanças

Conjunto de objetos recuperados do banco:• COLLECTION: agrupamento de objetos de classes diferentes

Tipos de dados tradicionais e de multimídia


Definição de dados em LEGAL• A parte de definição de dados em LEGAL inclui:

Criar e definir bancos de dados geográficos Definir os esquema de banco de dados Criar instâncias das classes deste esquema

• Sintaxe: CREATE <ESPECIALIZAÇÃO> (<ATRIBUTOS GERAIS>)

IS_A <CLASSE BÁSICA> | <ESPECIALIZAÇÃO> (ATRIBUTOS ESPECÍFICOS> Exemplo: Criar uma classes “Uso_do_Solo”, especialização de mapa temático,

com os temas “Floresta Primária”, “Cerrado” e “Floresta Secundária”, e com os atributos área e anos de regeneração:


• Criação de geo-objetos e planos de informação A criação explícita de instâncias de cada classe é obtida pelo comando

NEW. É preciso indicar qual a representação associada (matricial ou vetorial)

e os parâmetros associados a cada representação. Exemplo: Criar uma instância da classe Uso_do_Solo denotada por

ação antrópica_1990, cuja representação matricial será uma grade de 100 x 100 metros de resolução na escala 1:250.000


Consulta espacial em LEGAL

• É aplicável a geo-objetos e a geocampos Para geo-objetos: oferece mecanismos para recuperação

baseada em atributos e em restrições espaciais Para geo-campos ou geo-objetos complexos (objetos

cadastrais e rede): os operadores em LEGAL permitem apenas a recuperação baseada em atributos

• Expressão de busca A cláusula SELECT pode assumir a recuperação de

instâncias de classes em LEGAL e de valores de atributos destas instâncias


A cláusula FROM contém a indicação das classes de objetos sobre os quais se realiza a consulta e do objeto cadastral (ou de rede) sobre o qual será computada a restrição espacial. Este objeto cadastral será indicado pelo qualificativo ON MAP, que pode ser omitido, no caso de haver apenas uma geometria presente para o geo-objeto.

A cláusula WHERE pode conter as restrições topológicas INSIDE, TOUCH, CROSS, OVERLAP, DISJOINT e restrição métrica DISTANCE.


• Formulação geral de busca em LEGAL:

SELECT <VALOR> | <OBJETO> | <LISTA DE OBJETOS E VALORES>

FROM <OBJETO> IN <CLASSE> ON MAP <CADASTRAL> | <REDE> WHERE <WHERE_CLAUSE>

Exemplo: Selecione todas as regiões da França a menos de 50 km da cidade de Toulouse:


• Resposta de consulta Recuperação de geo-objetos e geo-campos, e não tabelas. Mecanismo orientado a objetos como modelo de resposta. Baseado nos conceitos do ODMG e contempla a idéia de

coleções. Serão utilizadas instâncias da classe COLLECTION para

armazenar (de forma não-persistente) as respostas de uma consulta com sintaxe:

COLLECTION <COLECAO> OF <CLASSES_OBJETOS | CLASSES_ATRIBUTOS>

A resposta da consulta pode devolver uma coleção de geo-objetos e de valores.


• Exemplos de consultas espaciais em Legal: Exemplo 1: Selecione todas as fazendas da família

Magalães cruzadas pela Linha Verde que liga Salvador a Aracaju, adjacentes a estas ou a menos de 5 km dela”. Suporemos a existência das classes Fazenda, Estrada, Redes_Estradas, Cadastro_Fazendas.


Exemplo 2: Selecione todas as fazendas cadastradas pelo INCRA na região do Pontal do Paranapanema, com mais de 1000 há, e cujos proprietários pagam mais de 10000reais de ITR

• Caso de uma ligação entre duas tabelas• A consulta deve combinar os objetos da classe FAZENDAS com o

objeto não-espacial cadastro da classe CADASTRO_INCRA, onde está arrolado o cadastro alfanumérico de propriedades.

• A chave de ligação entre as duas relações é o número do cadastro INCRA (chave primária da segunda relação).

• Observemos a figura a seguir:


• Operações de junção espacial Compara dois conjuntos de geo-objetos, computando um

predicado espacial sobre suas representações em mapas de objetos.

Sua sintaxe é análoga à junção convencional Exemplo: Mostre os aeroportos que estão dentro das

reservas indígenas da Amazônia ou a menos de 50 km de uma reserva. Suporemos a existência das classes Aeroporto, Reserva, Mapa_Reserva e Mapa_Aerportos.


Referências

• [1] Livro de cartografia

• [2] Site com imagem de latitude

• [3] Site com imagem de longitude

• [4] Site sobre cartografia

• [5] Outro site sobre cartografia

• [6] Referência base

• [7] FILHO, Jugurta Lisbôa; IOCHPE, Cirano. Introdução a Sistemas de

Informação Geográfica com ênfase em Banco de dados.

• [8] SILVA, Rosângela. Banco de dados geográficos: uma análise da

arquitetura dual (SPRING) e integrada (Oracle Spatial).

cin/ufpe – tópicos especiais em bd: business inteligence - prof. robson fidalgo 1

Documents