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Bancos de Dados Geográficos
Prof. Vania BogornyProf. Vania Bogorny
Al lid d d d P f R ld d S M llAlguns slides adaptados do Prof. Ronaldo dos Santos Mello
Banco de Dados GeográficoBanco de Dados Geográfico• BD convencional
– repositório de fatos do mundo real que possuem atributos alfanuméricos descrevendo as suasatributos alfanuméricos descrevendo as suas características
• atributos convencionais• atributos convencionais
• BD Geográfico (BDG)– repositório de fatos do mundo real que possuem
• atributos convencionais• atributos que descrevem a sua forma, indicam a sua
localização na Terra (sobre/sob) e a sua validade– repositório de fatos georreferenciados
Banco de Dados Geográfico (BDG)
• Trata além de dados convencionais, dados que tem uma localização com relação a superfície terrestrep
i i b d d d• Sistemas que gerenciam bancos de dados geográficos são chamados de Sistemas de Informações Geográficas (SIG)
SIG
Use Case
Subsistemas deCaptura e Tratamento SIG
I t fUse CaseDiagramsUse Case
DiagramsDigitalização de Mapas
Funções de
Interface
Use CaseDiagramsUse Case
DiagramsAero-fotogrametria
Funções de Processamento
Visualizaçãogfotogrametria
Use CaseUse Case
Visualização(Plotagem)
Armazenamento eDiagramsUse Case
DiagramsSensoriamento RemotoDados
Geográficos
Armazenamento eRecuperação
\BDGUse CaseDiagramsUse Case
DiagramsImagens de Satélite
Sistema de Informações Geográficas
– lida com dados geográficos de diversas naturezas– lida com dados geográficos de diversas naturezas• cadastro e planejamento urbano (lotes, logradouros, redes
de infra-estrutura, turismo, ...) – órgãos públicos, empresasde infra estrutura, turismo, ...) órgãos públicos, empresas prestadoras de serviços, ... (dados com geometria bem definida ou estruturas de grafo)
• meio ambiente e uso da terra (planejamento agrícola e de bacias hidrográficas controle de queimadas e desmatamentobacias hidrográficas, controle de queimadas e desmatamento, classificação de solos, ...) – órgãos públicos, forças armadas, ... (dados sobre grandes áreas contínuas de terra)
• ...
Sistema de Informações Geográficasç g
• Um BDG é um componente de um Sistema de pInformação Geográfica (SIG)
• Sistema responsável por capturar, armazenar, manipular, analisar e apresentar dados geográficosp , p g g
Dado Geográfico g• Dado espacial
– possui uma dimensão espacial • 2D: linear, poligonal, ... , p g ,• 3D: sólido • exemplos: peça mecânica, ...p p ç ,
• Dado geográficoé d d i l f i d– é um dado espacial georreferenciado
• possui uma localização sobre a superfície terrestre t i t t i t l d tem um certo instante ou intervalo de tempo
• exemplos: área urbana 2D, área de relevo 3D, ...– componentes
• convencional, espacial, pictórico e temporal
Dado Geográfico - Componentesg p• Componente convencional
propriedades alfanuméricas– propriedades alfanuméricascódigo: Lg 425tipo: praçanome: XV de novembrodescrição: . . .ç
Dado Geográfico - Componentesg p• Componente espacial
i d d d l li ã i l– propriedades de localização geo-espacial
forma: poligonoFechadoglocalização: {
ponto1: (78,53),(86,73),. . .
Ponto15 : (88,46), (78,53)}
L2 L3
L4L1 L5
L6
L4
Modelo de Campo - Rasterp• Exemplo
t áti d b t t i– mapa temático de coberturas vegetais
vegetação: arbusto
vegetação: duna
t ã fl tvegetação: floresta
Tipos de Dado RasterTipos de Dado RasterIrregular points (e.g. temperature) Regular Points
célula
Grid (e.g. satellite image)Isoline (e.g. relief)
Adj l ( il)Adjacent polygons (e.g. soil) Triangulated Network (e.g. the floor of a valley )
Modelo de Objeto j• Também chamado de modelo vetorial• Características
região geográfica é vista como uma superfície– região geográfica é vista como uma superfície ocupada por objetos geométricos identificáveis, não necessariamente disjuntosnão necessariamente disjuntos
• objetos pontuais, lineares, poligonais, ou mesmo uma combinação destes elementos geométricoscombinação destes elementos geométricos
– ênfase na identificação de objetos no terreno e não na análise de propriedades contínuas nonão na análise de propriedades contínuas no terreno
Modelo de Objeto - Vetorialj• Exemplo
b– mapa urbano mercado público
rua dos ilhéus
clube 12 de agosto
peixaria Guimarães
Modelo de Objetos
Limites bem definidos
0-dimensionalrepresentação: pontoEx: escola, hospital
Uni-dimensional representação: linhaEx: rio, rodovia,
Bi-dimensional Representação: polígonoEx: cidade, município, campo de futebol
Tri-dimensionalRepresentação: superfícieRepresentação: superfície
Relacionamentos Espaciaisp
• Dados Geográficos possuem relacionamentos espaciaisespaciais
Relacionamentos Espaciaisp
Viaduct intersects road ORRoad crosses viaduct
District containssoccer field
Relacionamento Cruza
Relacionamentos Espaciaisp
Qual é a distância média entre pontos de coletaD t d it i d idDe agua e pontos de repositorios de residuos
industriais?
Ponto de coleta de aguamunicipio R i i i d i lRepositorio industrialRecurso hidrico
Relacionamentos EspaciaisRelacionamentos Espaciais
Qual é o bar mais próximo da minha casa?
Principais relacionamentos BA A BBA A BA BA B
p
A
touches
A B
overlapsA B
A A B
overlapsdisjoint disjoint A BTopológicos
B
d
ABA
A Bequals
d
ABA
A Bequals
Topológicos
h Ah A
inside contains crosses inside contains crosses
BA
B north AB
A
B north A
OrdemDistancia CBd
CBd
C
C southeast A
C
C southeast A
CC
Operações Topológicas p ç p g• Operações sobre objetos geométricos
– definidos a partir das noções de fronteira e interiorA BA B A BA B
A disjunto B ?A disjunto B ?
A B A BA BB
A
A adjacente (toca) B ?
B
A BB
A A
BB A B
A sobrepõe B ?A
Operações Topológicas - Exemplos p ç p g pA A B
AB
BB
A contém / cobre B ?
A
B B A ?B
A
B B cruza A ?
AB
A
A
B A
B
B acima (N) / abaixo (S) / ao lado (L / O / Esq / Dir) de A ?
BA B
A A BA
BB
B sobre / sob A ?
Operações Métricas - Exemplosp ç pdistância A-B
AA BA B
A Acomprimento/perímetro A
B
área/volume A A A
Arraio de
alcance
CB
alcance
caminho ótimo A BA B
A B
Exemplos de Operações Espaciais
Original Polygons
UnionIntersection
Exemplos de Operações EspaciaisBuffered Rivers
Rivers
Importação de Dados Geográficosp ç g• Dados geográficos normalmente estão em formatos como:
– Shape (.shp)– Gpx– ...
• Importação e atualização é via comandos especificos para p ç ç p pbancos de dados geográficos– Importação paga o PostGIS
• ex: shp2pgsql
Dados Geográficos em um BDGStreetGid Name the_geom_g1 Ijui Multiline [(x1,y1),(x2,y2),..]2 Lavras Multiline [(x1,y1),(x2,y2),..]
WaterResource
Gid Name the_geom1 Jacui Multiline [(x1 y1) (x2 y2) ]1 Jacui Multiline [(x1,y1),(x2,y2),..]2 Guaiba Multiline [(x1,y1),(x2,y2),..]3 Uruguai Multiline [(x1,y1),(x2,y2),..]
GasStation
Gid Name VolDiesel VolGas the_geom1 BR 20000 85000 Point[(x1 y1)]1 BR 20000 85000 Point[(x1,y1)]2 IPF 30000 95000 Point[(x1,y1)]3 Esso 25000 120000 Point[(x1,y1)]
Linguagem de Definição (DDL)
Oferece: tipos de dados espaciais e g point line polygon• tipos de dados espaciais, e.g. point, line, polygon, …
• Create table rua (gid integer, nome varchar(50), the geom line);Create table rua (gid integer, nome varchar(50), the_geom line);
• Create table rio (gid integer, nome varchar(30), the_geom line);
• Create table postoCombustivel(gid integer, nome varchar(30), oldiesel integer olgas integer the geom point);voldiesel integer, volgas integer, the_geom point);
Linguagem de Consultag g• Extensões do SQL • C1: Recupere os postos de combustível que estão
localizados (interceptam) na rua Ijuilocalizados (interceptam) na rua IjuiSelect p.*From postocombustivel p, rua rp p,Where intersects (p.the_geom, r.the_geom) and r.nome = ”Ijui”
SQL espacial
C2: Recupere o nome das ruas que cruzam o rio JacuíC2: Recupere o nome das ruas que cruzam o rio Jacuí
Select r.nomeFrom rua r rio oFrom rua r, rio oWhere crosses (r.the_geom,o.the_geom) and o.nome = ”Jacui”
C3 R d t d b tí l tã di tâ iC3: Recupere o nome dos postos de combustível que estão a uma distância inferior a 500 metros da margem do rio Guaiba.
Select p.nomeFrom postocombustivel p, rio rWhere intersects (p.the_geom, buffer (r.the_geom,500)) and (p _g ( _g ))
r.nome = ”Guaiba”
Exemplo de consulta
SELECT r.nome_rio, c.nome_paisFROM rio r, pais c
WHERE crosses (r.the_geom,c.the_geom) = 'True'
nome_rio | nome_pais ---------------------------------+---------------Pembina | United StatesPembina | United StatesPembina | CanadaRainy | United StatesRainy | CanadaRainy | CanadaSouris | United StatesSouris | CanadaR d Ri f th N th | U it d St tRed River of the North | United StatesRed River of the North | Canada(8 rows)
Exemplo de consultaExemplo de consultaSelecione os estados vizinhos de Santa Catarina:
SELECT s1.nome FROM state s1 state s2FROM state s1, state s2WHERE touches(s1.the_geom, s2.the_geom)=TRUE
and s1.nome=´Santa Catarina´;
nome--------------------Rio Grande do SulParaná(2 rows)
Restrições Espaciais• Restrições Espaciais
São normas referentes a forma de representação espacial dos objetosp ç p jgeográficos.
• Tipos de Restrições EspaciaisRestrições topológicas: são baseadas em relacionamentos topológicosRestrições topológicas: são baseadas em relacionamentos topológicos
binários.
Restrições métricas: são baseadas em relacionamentos métricosRestrições métricas: são baseadas em relacionamentos métricos.
Restrições de orientação: baseadas em relacionamentos de orientaçãoorientação.
Visualização de Dados Geográficos• Funcionalidades principais
visualização 2D e 3D– visualização 2D e 3D– formulação iterativa de consultas– combinação de resultados de consultas– customização de apresentações de mapasç p ç p– visualização simultânea de várias regiões
geográficasgeográficas– operações especiais
oom• zoom
Visualização
Census unitsCensus unitsStreetsBus RoutesHospitalsIndustries
GIS (Geographic Information System)
Customização de Apresentaçõesç p ç• Exemplo: mapa de Florianópolis
tema default:l dlogradouros
objetos default:mercado públicomercado público,...
legendas default:gnome e tipo dos logradouros
metáforas visuais:• avenidas
linha dupla-linha dupla-cor marrom
• praçasi t i-interior com cor verde
. . .
Exercícios
• Criação de um BDG no PostGIS• Importação de Dados Geográficos• Explicação de como manipular dados• Explicação de como manipular dados
geográficos em: