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Banco de Dados para Sistemas de Informa ção Geográfica (SIG)

JUGURTA LISBOA FILHO

Departamento de Informática

Universidade Federal de Viçosa

36571-000 - Viçosa - MGe-mail: [email protected]

ROTEIRO

� Módulo I� Conceitos em Sistemas de Informação Geográfica (SIG). � Fundamentos em cartografia e SR. Exemplo de SIG&BD.

� Módulo II� Projeto de BD convencional. Modelo E-R Estendido. Exercícios. � Mapeamento conceitual-lógico em BD relacional. � Construindo esquemas conceituais de qualidade.

� Módulo III� Projeto de BD geográficos. � Requisitos de modelagem conceitual para aplicações de SIG.� Modelos conceituais específicos para aplicações geográficas.� Ferramentas CASE para BD geográficos.

� Módulo IV� Modelagem OO com UML-GeoFrame.� GeoFrame - um framework conceitual para SIG.� Mapeamento entre esquema de dados - modelo de SIG.� Exercícios de modelagem com a ferramenta CASEGeo.

Fundamentos em Sistemas de Informa ção Geográfica

(SIG)

Conceitos

� Sistemas de Informa ção Geográfica (SIG)Caracteriza os sistemas de informação que possibilitam a

� captura� modelagem� manipulação

de dados referenciados geograficamente.

� recuperação� análise � apresentação

Conceitos

� Dados Georreferenciados

São dados que descrevem fenômenos geográficos cuja localização está associada a uma posição sobre/sob a superfície terrestre.

Conceitos

� Componentes de dados georreferenciados� descrição do fenômeno geográfico� posição geográfica� relacionamentos espaciais com outros fenômenos� instante ou intervalo de tempo em que a fenômeno

existe ou é válido

Conceitos

� GeoprocessamentoCaracteriza uma área multidisciplinar que envolve conhecimentos de Geografia, Cartografia, Ciência da Computação, Sensoriamento Remoto, Fotogrametria, Geodésia, Matemática, Engenharia, etc.

� Sistemas de Geoprocessamento� engloba todos os sistemas computacionais capazes de

processar dados georreferenciados� ex.: cartografia automatizada, processamento de imagens,

sistemas de apoio a projeto (CAD) e SIG

Conceitos

� Banco de Dados Espacial� Gerenciam dados com representação geométrica

� Aplicação em Geoprocessamento, Medicina, Astronomia

� Bancos de Dados Geográficos� Gerenciam dados georreferenciados

Áreas de aplicação de SIG

OcupaçãoHumana

Uso daTerra

Uso deRecursos Naturais

Controle doMeio

Ambiente

Atividades Econômicas

SIG

redes de infra-estrutura; cadastramento territorial urbano;

rede hospitalar e de ensino; controle epidemiológico; roteamento de veículos;

sistema de informações turísticas; controle de tráfego aéreo;

atendimentos emergenciais.

planejamento de marketing; pesquisas sócio-econômicas;

distribuição de produtos e serviços; transporte de matéria-prima

controle de queimadas; estudos de modificações climáticas;

acompanhamento de emissão e ação de poluentes; gerenciamento florestal de desmatamento

e reflorestamento

planejamento agropecuário; escoamento da produção agrícola;

classificação de solos; gerenciamento de bacias hidrográficas;

planejamento de barragens; cadastramento de propriedades rurais;

levantamento topográfico e planimétrico; mapeamento do uso da terra

extrativismo vegetal e mineral; classificação de poços petrolíferos;

planejamento de gasodutos e oleodutos; distribuição de energia elétrica; identificação de mananciais;

gerenciamento costeiro e marítimo

Fundamentos em cartografia

� Mapa“uma representação, em escala e sobre uma superfície plana, de uma seleção de feições materiais ou abstratas sobre ou em relação à superfície da terra”.

(Associação Cartográfica Internacional)


� EscalaRazão entre as distâncias representadas no mapa e suas correspondentes distâncias no mundo real.

� Ex.: na escala 1:50.000, 1cm no mapa corresponde a 50.000 cm (ou 500m) na superfície da terra.

� Escalas grandes (ex.1:2.000) uso em aplicações urbanas.

� Escalas pequenas (ex.1:500.000) uso em aplicações ambientais.

Mapa do Brasil - Fusos do Sistema UTM

fonte: Simp.Bras.Geoprocessamento, 1997

� Sistema de coordenadas

� planas� cartesianas

ODWLWXGHV

ORQJLWXGHV

Proje ção CônicaProje ção Cilíndrica



� Sistemas de proje ção

Proje ção de Mercator - deforma ção de área



� Tipos de Mapas� Geográficos

� Topográficos� Planimétricos

� Cadastrais� Náuticos� Meteorológicos

� Temáticos� de solo� de vegetação� de uso da terra� hidrográficos� político-administrativo

Carta Náutica


Mapa Topográfico

Fonte: cartas do exército escala 1:50.000


Medida quantitativa: Coroplética


M

apa

antigo

Mapa da moda

fonte: http://www.mapquest.com/ 11/10/2001

Mapa de Localização ???

Componentes de SIG

Componentes de SIG

FontesSIG

Resultados

BDGeoFerramentas

Interface

Arquitetura de SIG

Interface

Entrada e Integr. Dados

Funções deProcessamento

Visualização ePlotagem

Armazenamento e Recuperação

BD Geográfico

Fonte: Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica, 1996

Entrada e integração de dados

� Coleta de dados� tecnologia: fotogrametria,

sensoriamento remoto e levantamento de campo.

� Fontes de dados� Os produtos resultantes

desses processos de coleta de dados é que são as verdadeiras fontes de dados dos SIG.

?Sensoriamento

Remoto

Levantamentode Campo

Fotogrametria

SIG

Entrada e integração de dados

� Métodos de aquisi ção de dados� Digitalização Manual� Digitalização Automática� Dados em Meio Magnético� GPS (Global Positioning Systems)� Digitação Via Teclado

Modelos de Representação Espacial

Modelo Matricial ( Raster ) x

Modelo Vetorial

Armazenamento de dados espaciais

� Estrutura matricial ( raster ) X vetorial


� Estruturas matriciais

� Grade regular de células� Coordenadas: linhas e colunas

� Fenômenos são representadas por grupos de células adjacentes de mesmo valor.

� O espaço é todo coberto.


� Estruturas vetoriais

� Fenômenos geográficos representados por pontos , linhas , polígonos ou objetos compostos . � Polígonos representam limites dos fenômenos

� lago, lote urbano

� Linhas representam fenômenos lineares� estrada, rio, rede elétrica

� Pontos representam fenômenos sem dimensões� poste, hidrante, árvore

� Representação varia de acordo com a escala .

Modelos de Representação Espacial

� Comparação de estruturas matricial e vetorial

Estruturas de Dados Espaciais


� Estruturas matriciais� Técnicas de compacta ção

• Códigos de cadeia (Chain codes)

• Códigos em seqüência (Run-length codes)

• Códigos de bloco (Block codes)

• Árvores quaternárias (Quadtree)

1

2 3

67

1118

19

4 5

8

9 10

12

13 14

15 16

17

a b c

Level 3

Level 2

Level 1

Level 0

A

B C E

D F

NW NE SW SE

2 3 4 5 6

7 8 9 10

11 12 13 14

15 16 17 18

19

1


� Estrutura quadtree


� Estruturas vetoriais� Modelos Spaghetti

� Armazenam polígonos/linhas como seqüência de coordenadas de pontos

� Utilizados em pacotes de cartografia automatizada

� Modelos Topológicos� Armazenam alguns relacionamentos espaciais

� Adjacência, Conectividade

� Outros tipos de relacionamentos são calculados a partir das coordenadas.

� Cruzamento de linhas, Pertinência


� Estrutura vetorial com topologia

A

B

C1

2

3

4

5

6

ID Atrib1 Atrib2 Atrib3

Tab. Atributos de Polígonos

ABCD (exterior)

D

Arco Dir Esq Ori Des

Tab. Atributos de Arcos

1 A D a c

a

b 2 A C c b3 A B b a4 D B a d5 B C b d6 D C d c

c

d

1 (x1,y1),(x2,y2),...Tab. Geometria de Arcos

....

2 (x1,y1),(x2,y2),...3 (x1,y1),(x2,y2),...

Funções de processamento análise e apresenta ção

%5$6,/

$5*(1�

7,1$

Funções de processamento análise e apresentação

Manutenção e Análise de

Atributos Descritivo s

Manutenção e Análise de

Dados Espaciais

Formatação de Saída

Análise Integrada de

Dados Espaciais e Descritivos

FUNÇÕES DESIG


� TRANSFORMAÇÃO DE FORMATO� Os dados nem sempre estão no formato adequado. � Dados Matriciais

� Pode ser necessário adicionar informações como descrição, origem, tamanho, entre outras coisas.

� Dados Vetoriais� Construção da topologia� Identificar e associar os objetos geométricos com os dados

descritivos


� EDIÇÃO DE ELEMENTOS GRÁFICOS� Funções usadas para adicionar, eliminar e modificar

posições geográficas dos objetos no mapa.

falta nó

excesso devértices

overshoot

overshoot?

arco duplicado

cruzamento não intensional

undershoot


� SOBREPOSIÇÃO DE CAMADAS ( OVERLAY)� Operação entre camadas.

� Aritméticas� Lógicas

� Implementação difere para estruturas matricial e vetorial.

2 2 13 1 13 1 3

S S NS N NS S S

N S NN S SN N S

10 10 2010 10 2030 30 30

12 12 2113 11 2133 31 33

N S NN N NN N S

+

=

‘e’

=


� FUNÇÕES DE PROXIMIDADE� Uma zona de buffer é uma área de extensão regular,

que é gerada ao redor dos objetos espaciais.

500m de uma

200m do leito do rio

um raio de 5 Km deum depósito de gás

reserva florestal

Funções de processamento análise e apresenta ção

Exemplos de análises espaciais em aplicações de SIG

Exemplos de análise com SIG

fonte: C. M. CRUZ; M. PINA , GIS Brasil´99

Atlas Geográfico Melhoramentos

Imagens LANDSAT Brasília, DF


� Geológico� Uso da terra� Declividade� Chapadas� Vulnerabilidade geotécnica� Zoneamento hidrogeológico� Localização de escolas

� Áreas especiais de proteção urbana

� Rede hidrográfica� Rede viária� Perímetros urbanos� Unidades de Conservação� Áreas de proteção aos

mananciais da CAESB

Uso de SIG na identifica ção de áreas potenciais para a instala ção de aterros sanitários no DF

Mapas utilizados:fonte: F.S. Andrade, IBAMA, GIS Brasil´2000


Critérios adotados nas análises de proximidade

fonte: F.S. Andrade, IBAMA, GIS Brasil´2000

TEMAS ESPECIF. DIST(m) FONTE

Rios/curso d`água distânciamínima

200 NBR – 13.896/97

Lagos/Lagoa/Res. distânciamínima

200 NBR – 13.896/97

Nascente raio 200 NBR – 13.896/97

Rede viária distânciamínima

80 Legislaçãoinexistente

Perím. Urbano distânciamínima

500 NBR – 13.896/97

Escolas raio mínimo 1000 Legislaçãoinexistente

Exemplos

Identifica ção de áreas potenciais para a instala ção de aterros sanitários no DF Mapa de hipsometria

Áreas de prote ção aos mananciais da CAESBMapa geológico simplificado

fonte: F.S. Andrade, GIS Brasil´2000


Identifica ção de áreas potenciais para a instala ção de aterros sanitários no DF

Mapa de Uso da Terra Mapa dos perímetros urbanos



Mapa das áreas preliminares apropriadas para aterros sanitários no DF



fonte: J.F.SILVA, GIS Brasil´99

Aplica çõesAmbientais

Imagen Bruta do Satélite NOAA14 - 15 de abril de

1999.Fonte:

INMET/Brasília


fonte: F.A.DINIZGIS, Brasil´99

% distribui ção de precipita ção em MG, 1997


fonte: A. Guedes, GIS Brasil´99

MicroBacias da Ilha de Santa Catarina

Modelo 3D da Praia Brava

Avalia ção do potencial hidrogeológico da ilha de

Santa Catarina

Exemplos

fonte: L. A. M. P. MELO - Brasil´99

Aplica ção detraçado de rotas para coleta de germoplasma

� materiais genéticos como sementes, mudas, tubérculos, microorganismos, amostras de solo e material de herbário.

Mapa do Terror

fonte: http://www.mapquest.com/ 11/10/2001

Jugurta Lisboa Filho

e-mail: jugurta@d pi.ufv.brhtt p://www.d pi.ufv.br/~ jugurta

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