Sistemas de informações geográficas e banco de

dados geográficosAlexandre Spengler, Guilherme Ocker, Jorge

Alosilla, José Júlio, Pedro Lima

Um Sistema de Informações Geográficas é comumente

associado a um mapa. Um mapa, entretanto, é

somente uma das maneiras de se trabalhar com dados

geográficos em um SIG. Um SIG tem capacidade de

resolver problemas que envolvam dados geográficos e

não simplesmente visualizar dados em um mapa.

O que é um SIG?

Um SIG captura, armazena, analisa, gerencia e apresenta dados que estão ligados a uma localização.

Os dados utilizados por um SIG estão armazenados em um tipo único de banco de dados

O que é um SIG?

O termo sistemas de informação geográfica (SIG) é aplicado para sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos.

A principal diferença de um SIG para um sistema de informação convencional é sua capacidade de armazenar tanto os atributos descritivos como as geometrias dos diferentes tipos de dados geográficos.

Fonte: INPE

Conceito

“Necessidade de colocar o mundo no computador”.

Crescimento de fontes independentes de dados geográficos.◦ GPS, Censo;

Rápido desenvolvimento de tecnologias para coletar e digitalizar dados espaciais.◦ Google Earth.

Grande aumento da demanda para processar e analisar informações geográficas.

Porque usar um SIG?: Motivação

Mas, o que são informações geográficas?◦ Representa fenômenos do mundo real através de

duas componentes: Localização – posição em sistemas de coordenadas; Atributos descritivos – cor, custo, etc...

Como representá-los no computador? ◦ Através do mapeamento das entidades

geográficas em representações geométricas e alfanuméricas no computador.

◦ Tipos de dados específicos. Um SIG + BDG permite esta representação.

Porque usar um SIG?: Motivação

Através do desenvolvimento dos SIG’s tornou-se possível a análise dos dados para as mais diversas finalidades.◦ Estudos de áreas urbanas;

Bairros, setores censitários, localização de escolas...

◦ Estudos ambientais; Altimetria, mapa de solos, propriedades dos solos...

Porque usar um SIG?: Motivação

Porque usar um SIG?: Motivação Visualização e análise dos dados

separadamente.

Porque usar um SIG?: Motivação Visualização e análise dos dados

simultâneos.

• Os principais usos de SIGs hoje são:

• Planejamento Estratégico – Informações sobre a distribuição dos clientes –alvo em relação aos pontos de venda preexistentes podem justificar a abertura de uma nova filial de uma empresa em determinada área.

• Projetos Ambientais – a análise de quais áreas de um território estão sofrendo maior degradação florestal, por exemplo, pode ser facilitada em muito com a utilização de um SIG.

• Indústrias em Rede – setores de energia elétrica, telefonia, água, esgoto e gás, entre outros, formam uma gama específica, já que essas redes são naturalmente tratadas de forma geográfica.

Utilizaçao de SIGs

Um SIG pode ser visto de três maneiras:

◦ Visão de banco de dados

◦ Visão de mapa

◦ Visão de modelo

Visões de um SIG

• A visão de banco de dados: Um SIG pode ser entendido como um tipo único de banco de dados – um banco de dados geográfico (geodatabase) - É um “sistema de informação para geografia”. Fundamentalmente, um SIG está baseado num banco de dados estruturado que descreve o mundo em termos geográficos.

Visões de um SIG

Visão do banco de dados

• Visão de mapa: Um SIG pode ser entendido também como um conjunto de mapas inteligentes e outras visões que mostram características e o relacionamento dessas características na superfície da terra. Mapas que representam informações geográficas podem ser construídos e usados como “janelas no banco de dados” que podem consultar, analisar e editar as informações do BDG.

Visões de um SIG

Visão do mapa

• Visão de modelo: Finalmente, um SIG pode ser entendido como um conjunto de ferramentas de transformação de informação que deriva novos conjuntos de dados de conjuntos de dados pré-existentes. Essas funções de geoprocessamento extraem informações de conjuntos de dados pré-existentes, aplicam funções analíticas e escrevem resultados dentro de novos conjuntos de dados.

Visões de um SIG

Visão do modelo

Estudo dos

lençóis freáticos da área

Geologia

Todos os usos da terra na área

estudada

Geologia Solos permeáveis

Pesticidas potenciais

na área estudada

Uso de pesticidas potenciais nos solos

permeáveis

Seleção de pesticidas em

solos permeáveis

Seleção da agricultura dos usos da terra

Camada tipos permeabilidade

dos solos

Juntar geologia a

área estudada

Combinando dados e aplicando algumas regras analíticas, pode-se criar um modelo que responda perguntas.

Visão do modelo

Distribuição dos destroços do acidente com o Ônibus Espacial Columbia

• SIGs– ArcGIS– GRASS GIS (Opensource)– Quantum GIS (Opensource)

• SGBDs Espaciais– Oracle Spatial– PostGIS (Opensource)– SQL Server 2008

Algumas ferramentas

A consulta de objetos em bancos de dados geográficos podem ser efetuadas através de mecanismos de seleção, podendo ser basicamente de dois tipos:

◦ Atributos descritivos

◦ Restrições espaciais

Acesso aos dados: consultas espaciais

• Atributos descritivos: neste a consulta depende somente dos atributos que devem estar previamente definidos e atualizados no banco de dados. Um exemplo poderia ser "apresente-me todos os países da América Latina com mais de 50 milhões de habitantes".

Acesso aos dados: consultas espaciais

Restrições espaciais: neste caso a consulta depende do relacionamento topológico ou métricos. Um exemplo seria "dê-me todos os países da América Latina vizinhos ao Equador" - trata-se de saber quais os polígonos (países) fazem contato ("adjacente a") a um outro.

Acesso aos dados: consultas espaciais

Tipos de representação de dados espaciais

Modelo Raster Modelo Vetorial

Vantagens

Estrutura de dados simples Estrutura de dados compacta

Operações de overlay são fáceis e eficientes de implementar

Possível codificação e análise topológica eficiente

Representa melhor a grande variabilidade espacial

Desvantagens

A estrutura raster é menos compacta, técnicas de compressão de dados podem amenizar o problema

É uma estrutura de dados mais complexa que a matricial

Relacionamento topológicos são mais difíceis de implementar

Operações de sobreposição são mais difíceis de implementar

A saída geográfica é menos estética, devido ao formato das células

A representação de dados espacial de alta variabilidade é ineficiente

Matricial (Raster) x Vetorial

Exemplo de Análise Espacial - RasterA área a ser identificada deve satisfazer os

seguintes critérios: Deve possuir, predominantemente,

árvores da espécie Pinus; Deve ter um tipo de solo bem drenado,

para viabilizar a utilização de equipamentos pesados como caminhões e tratores;

Deve estar distante pelo menos 500m de qualquer curso d’água, para não provocar danos ecológicos.

Exemplo de Análise Espacial

Exemplo de Análise Espacial

Exemplo de Análise Espacial

Exemplo de Análise Espacial

Exemplo de Análise Espacial

Exemplo de Análise Espacial

Exemplo de Análise Espacial

O que o SQL Server 2008 é:◦ Um SGBD relacional que possui suporte a dados

geográficos◦ Armazena dados geográficos num tipo de dados

chamado geometry◦ Esse tipo de dado permite executar funções específicas

que vão além do padrão SQL.◦ Importa arquivos do tipo shapefile; o IBGE, por exemplo,

disponibiliza informações sobre o Brasil nesse formato

Não é um SIG completo; apenas possui dados espaciais

Exemplo de ferramenta: SQL Server 2008

Consulta por atributos descritivos

Estados da região sul

Consulta por restrições espaciais

Estados que fazemfronteira com São Paulo

SIG’s têm melhor aplicação em ambientes onde é necessário geoprocessamento mais pesado, com foco em análise complexa de dados;

SGBD’s espaciais se encaixam em aplicações que requerem consultar e eventualmente editar os dados geográficos, cobrindo somente a parte de armazenamento e consulta

Conclusões

Dúvidas?

Costa, Carlos Eduardo, Neis, José Filipe: DESENVOLVENDO UM MIDDLEWARE PARA A INTEGRAÇÃO DE SERVIDORES OLAP E SERVIDORES DE MAPAS NA WEB - 2007, UFSC - INE

Da Rocha, Luciana Vargas: SIG - Bancos de Dados Geográficos, Instituto de Informática, UFRGS

http://www.gis.com/whatisgis/index.html

http://www.dpi.inpe.br/TutorialBdGeo_GeoBrasil2006.pdf

Referências