CONSIDERAÇÕES SOBRE A IMPORTÂNCIA DA MODELAGEM DE BANCO DE...

CONSIDERAÇÕES SOBRE A IMPORTÂNCIA DA MODELAGEM DE BANCO DE DADOS PARA ESTRUTURAÇÃO DE SISTEMAS DE

INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS

ALEX MOTA DOS SANTOS ¹’ ³ MARIA IÊDA BURJACK DE ALMEIDA ²

HELCI FERREIRA RAMOS ³

¹’ ² Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Estudos Sócio-Ambientais - IESA

Programa de Pesquisa Pós-Graduação em Geografia ³ Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás – CEFETGO

Coordenação de Geomática [email protected]

[email protected] [email protected]

RESUMO – O artigo tem como objetivo resgatar os conceitos e metodologias de Modelagem Conceitual de Banco de Dados, bem como sua importância na aplicação de Sistemas de Informações Geográfica. A discussão busca revelar por que a modelagem é uma etapa indispensável para aqueles que buscam estabelecer análises da paisagem em ambientes SIG. ABSTRACT - This paper have been important in the words of methodology of Concepty Modeling Data , as well as your important aplication in Geographic Information System. The skill find the why of modeling is a time make off to that people find out find to do of paradise of GIS place.

1 INTRODUÇÃO

O primeiro Sistema de Informações Geográfica - SIG foi desenvolvido no Canadá (Canadian Geographical Information System) pelo pesquisador Dr. Roger Tomlinson. No Brasil, a estruturação do primeiro SIG teve também a participação direta do Dr. Roger, que esteve no país no ano de 1982. A partir desta visita alguns grupos de pesquisas foram estruturados com o objetivo de desenvolver SIGs. Em meados da década de 1980, através dos esforços do Professor Dr. Jorge Xavier da Silva, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, é criado o primeiro Sistema de Informação Geográfica do país, o Sistema de Análise Geo-Ambiental - SAGA (MOREIRA, 2001).

Neste período os estudos de viabilização de SIGs solidificaram-se no Brasil e alguns Sistemas de Informações Geográfica foram desenvolvidos. Desde o primeiro momento estes sistemas voltaram-se principalmente para análise da dinâmica da paisagem, com o objetivo de preservação de recursos naturais. Entre eles destaca-se o SAGA. Destaca-se também a contribuição do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE, que a partir de 1984 estruturou a Divisão de Processamento de Imagem – DPI, responsável pela estruturação, em 1991, do Sistema de Processamento de Informações Geográficas - SPRING (MOREIRA, 2001).

O SIG SPRING é distribuído gratuitamente para todo o mundo e atualmente esse sistema é muito utilizado

nas mais diversas pesquisas, pois apresenta recursos variados aplicados à aquisição, manipulação, conversão e análise de dados.

Este sistema apresenta uma interface amigável ao usuário e é capaz de manipular informações vetoriais e matriciais, permitindo a integração entre vetores e imagens.

A evolução dos SIGs foi motivada pelos resultados que apresentaram os principais sistemas, mas a discussão de como estes sistemas se estruturavam, só foi alvo de discussão em tempos mais recentes; a literatura clássica não contempla de forma clara sua concepção, ou mais precisamente sua Modelagem. Atualmente já se sabe que a Modelagem do Banco de Dados é tão importante quanto os resultados do SIG, pois é a partir desta metodologia que se estrutura um bom Sistema de Informações Geográfica.

A modelagem do Banco de Dados para ambiente SIG contempla a parte teórica e prática dos sistemas, pois estabelece quais são as variáveis do mundo real (elementos da paisagem) a serem contempladas no interior do sistema. Nesta etapa o pesquisador debruça-se sobre o seu objeto de pesquisa a fim de caracterizar todas as possíveis variáveis e a máxima correlação entre as mesmas, para que o SIG responda a sua questão primordial.

Ao observar-se os principais SIGs existentes pode-se distinguir, de forma geral, quatro tipos: a) os independentes, aqueles desenvolvidos de forma pontual, isolados; b) os independente e integrados, aqueles que

II Simpósio Brasileiro de Geomática Presidente Prudente - SP, 24-27 de julho de 2007V Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas ISSN 1981-6251, p. 240-245

A. M. dos Santos; M. I. B. de Almeida; H. F. Ramos

apesar de serem desenvolvidos de forma pontual permitem uma interface com outros sistemas; c) os coorporativos, os quais serve a uma instituição onde o Banco de Dados é comum; e d) aqueles que envolvem diversas instituições.

Assim, na etapa de Modelagem o pesquisador precisa estar atento para qual tipo de SIG se pretende Modelar o Banco de Dados, pois isso vai auxiliar no processo de aquisição e compreensão das variáveis do sistema, reconhecendo sua individualização ou integração com outros sistemas.

Segundo Câmara et al. (1996), os SIGs são sistemas elaborados especialmente para armazenar, analisar e manipular dados geográficos, ou seja, dados que representam objetos e fenômenos e, para os quais a localização geográfica é uma característica inerente e indispensável para retratá-los. Se o Banco de Dados vai armazenar e o SIG vai analisar e manipular dados espaciais, estes dados precisam estar dispostos de forma lógica e clara para que a seqüência de atividades seja satisfatória. Essa seqüência lógica é estabelecida na modelagem através dos modelos existentes.

Segundo Cougo (1997), o modelo é a representação abstrata simplificada de um sistema real, com o qual se pode explicar ou testar o seu comportamento em sua totalidade ou em partes. De forma simples entende-se o modelo como um conjunto de técnicas para percepção, abstração, entendimento e representação da paisagem ou das unidades da paisagem.

A representação é dinâmica em SIG, pois reflete o modelo conceitual aplicado na análise. Segundo Santos et al (2005) a modelagem vai auxiliar no estabelecimento prévio, por exemplo, da orientação dos fluxos de informações no interior do sistema.

Lazzarotto (1997) afirma que os procedimentos organizacionais para implantação do SIG, exigem clareza de objetivos e cuidados especiais que justifiquem plenamente a disponibilização de vastos recursos no detalhamento das atividades que permeiam todo o processo.

2 Modelando um Banco de Dados para Ambiente SIG

A modelagem estabelece o trabalho de

estruturação de um Banco de Dados, onde todas as informações serão armazenadas. Essas informações quando transposta do mundo real são aqui designadas de variáveis do sistema.

De forma simples a modelagem deve proporcionar o estabelecimento de conceitos, a seleção, o levantamento, a reunião, manipulação e a representação de dados do mundo real.

A Modelagem define as diretrizes norteadoras do projeto como um todo. Segundo Lisboa Filho (2000) a necessidade de se modelar um Banco de Dados para estruturação de SIG está no fato de que os SIGs gerenciam grandes volumes de dados, necessitando assim

de um Sistema de Gerenciador de Banco de Dados – SGBD.

O sucesso da modelagem está intimamente ligado ao modo como o pesquisador vê, percebe e compreende o mundo real. Vale salientar que é necessária uma reflexão sobre este processo, pois a visão da paisagem é dinâmica e reflete o profissional que a observa. Daí a importância de objetivos claros. A Modelagem é a etapa primordial para a problematização da análise da paisagem por parte do pesquisador.

A pesquisa que precede a estruturação do Banco de Dados para SIG é exaustiva e o reconhecimento claro dos objetivos por parte do proponente é um importante elemento a se considerar. Nesta etapa ocorre o estudo de caso, que muitas vezes se dá de forma falha, o que compromete a qualidade do SIG.

Segundo Lisboa Filho (2000) é necessário tornar o processo de modelagem conceitual mais simples, para que os profissionais que não sejam a área da Informática procedam de forma metodológica no projeto de Banco de Dados.

Câmara et al. (1996) afirma que a organização do Banco de Dados para ambiente SIG, de modo geral, passa por quatro níveis de abstração para que as informações do mundo real, elementos da paisagem, possam ser reconhecidas e interpretadas em ambiente de um SIG. Nesse sentido, o autor destaca quatro níveis de abstração (Fig. 1), a saber: o Nível do Mundo Real, o Nível Conceitual, o Nível de Representação e o Nível de Implementação.

O Mundo Real se faz da realidade, a paisagem que nos cerca. O Nível Conceitual são as ferramentas, conceitos para modelar campos e objetos em um alto nível de abstração. O Nível de representação corresponde a associação dos campos, objetos e classes de representação.

Por último tem-se o nível de implementação que é definido pela forma de armazenamento e estruturas de dados.

Todo esse processo de abstração cria uma normatização na forma de ver o real pelo olho humano no ambiente SIG.

Lazzarotto (1997) ao tratar da primeira etapa de estruturação do Banco de Dados para SIG, a referencia como a Concepção. A autora destaca uma questão primordial: O que se deseja?

Note que a implementação é a última etapa do processo de abstração da paisagem. No processo de Modelagem o primeiro passo é distinguir, no universo do mundo real quais elementos destacar para compor o Banco de Dados do Sistema de Informação Geográfica que atenda aos objetivos estabelecidos. Infelizmente na prática o que se nota é que muitos pesquisadores vão para a etapa de representação e de implementação suprimindo a etapa mais importante que é o reconhecimento do real de forma criteriosa e objetiva.

II Simpósio Brasileiro de Geomática Presidente Prudente - SP, 24-27 de julho de 2007V Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas


Figura 1 - Níveis de abstração da paisagem. Fonte: Modificado de Câmara et al (1996).

Decanini (2001) ao compor o processo de Modelagem de Banco de Dados, para posterior estruturação de SIG para planejamento de trilhas num parque relaciona as categorias/variáveis do sistema. No seu trabalho ela destaca a variável hidrografia, relevo, zoneamento e via. Esses elementos atendem ao interesse da autora que é dar suporte ao planejamento de trilhas no parque analisado.

Santos et al. (2005) ao pensar a modelagem de um Banco de Dados que objetivava a sistematização em ambiente SIG para preservação de uma espécie da fauna aquática, destaca as características da paisagem que se relacionam com seu objeto de pesquisa: o habitat do animal alvo da pesquisa, as características biológicas e de predação humana, a malha viária, usos da terra, fiscalização dentre outras. A escolha das variáveis do mundo real deve ser criteriosa, de modo a contemplar ao máximo elementos da paisagem envolvido na análise, sob o risco, de se assim não o fizer, gerar perda de tempo na estruturação do sistema.

Assim, quando se fala em escolha dos elementos da paisagem, merecem destaque especial algumas atividades aqui consideradas fundamentais no processo de correlação das variáveis em nível teórico. Trata-se do teste de desempenho do sistema, ou verificação e validação. Estes testes são simulações simples que vão contribuir para a validação do SIG.

A etapa de correlacionar variáveis do sistema foi realizada por Santos et al (2006). Estas simulações segundo os autores colaboraram para melhor caracterização do processo de modelagem do Banco de Dados.

Conforme o esquema apresentando pelos autores (Fig. 2) a variável época reprodutiva (aspectos biológicos), cruzada com a localização do habitat,

interligada ao processo de ocupação econômica da área, bem como sua área de influência vai contribuir para formação de um quadro de predação humana da espécie alvo da pesquisa.

Nesta simulação os autores buscavam identificar o suposto grau de predação da espécie numa determinada área/região.

A atividade é simples, contudo, necessária. Esforços de coleta de dados podem ser minimizados nesta fase, desde que o pesquisador identifique quais dados devem ser coletados a estruturação do Banco de Dados.

Figura 2 - Exemplo de análise a partir de dados alfanuméricos e dados geográficos. Fonte: SANTOS et al. (2005).

Assim, a partir da análise do processo de simulação das correlações dos elementos do Banco de Dados algumas suposições podem ser estabelecidas.

Atualmente é comum muitos pesquisadores pensarem em estruturação de Banco de Dados para organizar as variáveis nem ambiente SIG, contudo o que muitos esquecem é que para estruturação digital destes sistemas, inicialmente deve-se pensar o seu funcionamento, os elementos que vão sustentar seu desenvolvimento para verificar sua real necessidade. Este processo de esquecimento segundo Lisboa Filho (2000) decorre da heterogeneidade na formação acadêmica de pesquisadores que utilizam e projetam Banco de Dados para estruturação de SIG. Segundo a autora a inexperiência por parte destes projetistas, tem resultado na construção de sistemas com séries de limitações para ambiente SIG.

Neste sentido, os interessados em estruturar Banco de Dados para ambiente de Sistema de Informação Geográfica devem estar atentos à teoria dos sistemas naturais, pois a idéia do SIG é a de representar estes sistemas de forma computacional. Nesta etapa é importante também reconhecer os modelos teóricos empregados na Modelagem, para melhor percepção e abstração da paisagem para ambiente SIG.

2.1. - Requisitos Espaciais

Para elaborar uma representação da paisagem, alguns requisitos espaciais devem ser atendidos, pois eles

ÉPOCA REPRODUTIVA

2 TIPO ATIVIDADE

ECONÔMICA E ÉPOCA

1 LOCALIZAÇÃO UTM DO HABITAT*

3 ÁREA DE INFLUÊNCIA DA ATIVIDADE ECONÔMICA

PREDAÇÃO

MAPEAMENTO DA POSSIBILIDADE DE

PREDAÇÂO

Níveis de Abstração

Mundo Real

Nível Conceitual

Nível de Representação

Nível de Implementação



são inerentes aos elementos constituintes do mundo real e vão retratar as correlações naturais destes elementos. Lisboa Filho (2000) destaca os requisitos do tipo: topologia, temporalidade, representação múltipla, relacionamentos, aspectos temporais, qualidade dos dados entre outros.

2.2 – Componentes de um SIG

Segundo Moreira (2001) os SIGs possuem 5 componentes básicos: entrada e integração, Banco de Dados Geográficos, funções de consulta e análise espacial, visualização e plotagem. Desta forma os SIGs são capazes de armazenar dados e informações, através do Banco de Dados, disponibilizados por diversas áreas do conhecimento, como os dados satelitar, dados tabulares provenientes de atividades de investigação empírica, dados de localização, a malha hidrográfica, formas do relevo, uso do solo, rede viária, e outros.

O Banco de Dados é a parte do SIG responsável pelo gerenciamento e cruzamento de dados, que compreende os componentes ou variáveis do SIG.

As funções de consulta são os operadores analíticos que manipulam o conjunto de dados para gerar novas informações. A estas funções estão relacionados os diversos softwares aplicados na estruturação de SIGs.

Por fim a visualização e plotagem disponibilizam os componentes em forma de mapas, cartas temáticas, tabelas e outros. 2.3 - Os modelos Conceituais empregados na Modelagem de Banco de Dados

Recentemente, com a valorização do processo de Modelagem de Banco de Dados, alguns modelos foram disponibilizados e sua contribuição é muito importante para a sistematização e normatização para melhor representação e entendimento da paisagem em ambiente SIG.

O Modelo é resultado da análise simplificada da paisagem, onde se destaca os elementos que se quer analisar e os organiza de forma simplificada para fins de estruturação de Banco de Dados.

De forma geral podem-se citar alguns modelos conceituais aplicados à modelagem de SIG, dentre os quais se destaca o modelo GMOD, GISER, MGEO, Modul-R e Geo-OMT.

O objetivo neste artigo não é discutir todos os modelos, contudo o leitor poderá encontrar importantes contribuições nos trabalhos de Garaffa (1995), Garaffa (1998), Lisboa Filho (1995, 2000).

No universo dos modelos existentes destaca-se para análise, o modelo Generic Model Object Direct - GMOD. Este modelo teórico é o mais utilizado nas análises de elementos geograficamente identificados.

O GMOD é a combinação de um modelo de dados semânticos e dados geográficos de alto nível, com uma metodologia de projeto para aplicações em Bancos de Dados.

O modelo GMOD é uma das metodologias do universo conceitual, entendido como um modelo orientado a objetos e baseia-se na hierarquia de abstrações e fornece construtores para os níveis, conceitual e de representação.

Segundo Lisboa Filho (2000) o modelo GMOD distingue, através de especialização, duas classes interrelacionada: que reapresentam entidades associadas a alguma localização geográfica (Geo-Classe) e classes que não possuem referência espacial (Classes Convencionais).

Na metodologia de abstração do real por intermédio do modelo GMOD algumas distinções são apresentadas pelos seus idealizadores. Talvez a distinção mais importante é quanto ao reconhecimento dos elementos da paisagem. Neste sentido, o modelo entende os elementos como classes distintas de acordo com a caracterização no mundo real dos elementos.

Essas distinções permitem agrupar instâncias de geo-classes com suas representações, permitindo assim essa instância terem várias representações e relações. A Geo-Classe se subdividem em duas classes: Visão de Campo (Geo-Campo) e Visão de Objeto (Geo-objeto) e as Classes Convencionais não apresentam subdivisão.

2.3.1 – Visão de Objeto

A visão de objetos refere-se à observação das entidades individuais, bem definidas e identificáveis. No sistema, quando transposta do mundo real para o Universo Conceitual tem-se os objetos. Na paisagem elementos como lago e lagoas, malha viária, perímetro urbano, rios, são exemplos de objetos geograficamente identificáveis. 2.3.2 – Visão de Campo

A visão de campo diz respeito aos elementos contínuos da paisagem, na qual os fenômenos a serem observados variam segundo diferentes distribuições (COUGO, 1997). No modelo conceitual GMOD, a visão de campo é entendida como Geo-campo. São exemplos de elementos da paisagem entendido por visão de campo: vegetação, temperatura, relevo, tipos de solos, usos da terra.

2.3.3 – Classes Convencionais

As classes convencionais são os elementos da paisagem que não possuem referência espacial, mas que tem relação com o espaço (LISBOA FILHO, 2000). São caracterizadas como classes convencionais os elementos sociais que condicionam a paisagem, aspecto da ocupação e equipamentos ou instrumentos utilizados para efetivar a ocupação. 3 – Aplicação do modelo GMOD.

Na busca por uma análise, na qual a teoria e a prática caminhassem juntas, alguns exemplos são



apresentados a partir da revisão bibliográfica estabelecida para esta pesquisa.

Decanini (2001) ao realizar a estruturação de um SIG para planejamento de trilhas dá sua contribuição (Fig. 3).

Figura 3 - Modelo conceitual. Fonte: Modificado de Decanini (2001).

Percebe-se que a autora contempla em sua modelagem, via GMOD, o sentido dos fluxos bem como o critério de distinção entre geo-classe e geo-objeto. Percebe-se, também, que as variáveis do tipo classe convencional não foram contempladas, uma vez que o objetivo era a análise dos elementos físicos da paisagem.

Dentro da mesma abordagem Santos et al (2005) apresenta uma modelagem detalhada, onde todas as classes são contempladas (Fig. 4). Nesta modelagem alguns elementos são adicionados, como as bases de reconhecimento do mundo real envolvido na análise, caracterizados como a entrada dos dados no Sistema.

O Modelo proposto por estes autores estabelece uma análise dos habitats do peixe pirarucu a fim de determinar quais ambientes possuem maiores condições de sobrevivência da espécie.

Figura 4 – Efetivação de Modelagem Conceitual a partir do modelo GMOD. Fonte: SANTOS et al (2005). 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Por tudo que foi exposto e discutido acredita-se que a Modelagem de Banco de Dados para estruturar um SIG deve ser encarada como uma atividade praticável em todas as pesquisas que objetiva o armazenamento, a análise e manipulação de dados e informações geográficas.

Acredita-se que a Modelagem contribui para resultados satisfatórios através do uso de SIGs, pois pré-estabelece seu funcionamento facilitando possíveis alterações em sua configuração final.

Considera-se, ainda, que a Modelagem deve ser contemplada nos cursos onde SIG é disciplina obrigatória, pois amplia a visão do dicente em relação as possibilidades e aplicação desta forma de representar e compreender a dinâmica da paisagem.

AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a colaboração da técnica da Agência Goiana de Meio Ambiente, Denise Daleva, quando na oportunidade contribui para o pensamento aqui exposto, aos colegas Daniel de Oliveira e Leila Ribeiro.

Visão de Campo

Vegetação

Visão de ObjetoPeixe, habitat, limite estadual, vegetação, vias

caminhos, postos de fiscalização.

Classes convencionais Usos da terra, aspecto da predação humana, equipamentos para resgate e realocação do peixe.

Modelagem de Informação Geográfica para fins preservação do Peixe Pirarucu em meio natural na região de Luis Alves no município de São Miguel – GO

Limite Municipal Projeto Piloto, Luís Alves - São Miguel do Araguaia / Goiás

Entidades do Sistema - O Peixe, habitat - lagoas, lagos e varjões, limite estadual, vegetação, estradas, caminhos, postos de fiscalização, equipamentos para resgate e realocação, aspectos da predação e atividade econômica.

Documentos Base Cartográfica:

AHITAR escala 1/25.000.

Visitas a campo e dados extraídos do Boletim de Informação Geográfica.

Região População Serviços

Setor Rural Peixes

Monitoramento Preservação

Salvamento

Numérico Temático

Projeto Trilha Ecoturística

Área do PECJ

GeoRegiãoGeoClasse

GeoCampo

ViaZoneamenHidrologia Declivida

Especialização

Especialização Agregação Associação



REFERÊNCIAS CÂMARA, G.; CASANOVA, M.; HERMERLY, A. S.; MAGALHÃES, G. C.; MEDEIROS, M.a B. Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica. Campinas: UNICAMP, 1996. COUGO, P. Modelagem Conceitual e Projeto de Bancos de Dados. Rio de Janeiro: Campus, 1997. DECANINI, M. M. S. SIG no Planejamento de Trilhas no Parque Estadual de Campos do Jordão. Revista Brasileira de Cartografia, Presidente Prudente, n. 53, p. 93-110, dez. de 2001. Disponível em <http://www2.prudente.unesp.br/rbc/_pdf_53_2001/53_10.pdf>. Acesso: 03 março 2007. GARAFFA, Í. M. Análise da Adequação de uma Hierarquia de Classes para Modelagem Conceitual de SIG, através de um Estudo de Caso. 1998. 111 f. Dissertação (Mestrado Ciência da Computação) – Instituo de Informática - Universidade do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1998. GARAFFA, I. M.; IOCHPE, C. Implantação de Sistema de Informações Geográfica. Porto Alegre: CPGCC da UFRGS, 1995. LAZZAROTTO, D. R. Base de Endereços Georreferenciados para uma Metodologia Estratégica de Sistematização na Implantação de Sistemas de Informação de Geográfica. 1991. 142 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Geodésicas) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 1991. LISBOA F., J. Introdução a SIG - Sistemas de Informações Geográficas. Porto Alegre: UFRGS, 1995. 69p. LISBOA F., J. Projeto Conceitual de Banco de Dados através da reutilização de esquemas, utilizando padrões de análise e um Framework Conceitual. 2000. Tese (Doutorado) – Instituto de Informática, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2000. Disponível em <http://www.dpi.ufv.br/~jugurta/papers/tesejug.pdf>. Acesso: 13 janeiro 2006. MOREIRA, M. A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de Aplicação. São José dos Campos: INPE, 2001. SANTOS, A. M. dos S.; SOARES, D. de O.; SOUZA, L. R. de. Modelagem Conceitual para estruturação de um Sistema de Informações Geográficas como oportunidade na preservação do peixe pirarucu no Médio Araguaia - Goiás.. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE DEFESA DO MEIO AMBIENTE, 8., 2005, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: Clube de Engenharia do Rio de Janeiro, 2005. Artigo nº. 168 (sem paginação).

SANTOS, A. M. dos S.; SOARES, D. de O.; SOUZA, L. R. de. Modelagem um Sistema de Informações Geográficas para fins de preservação do peixe pirarucu em meio natural na região de Luiz Alves, município de São Miguel do Araguaia – Goiás. 76 f. Monografia (Graduação Tecnologia em Sensoriamento Remoto) – Coordenação de Geomática, Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás, Goiânia, 2006.



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