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SIGSistema de InformaçõesGeográficasAlisson F.C.C – SIG 2017
Disciplina: SIGAula 3Infraestrutura e tipos de dados espaciaisAlisson F.C.C – SIG 2017
O que é espaço geográfico? Qual é o espaço geográfico materializado por um SIG? O que é representação? O que computador permite fazer?Alisson F.C.C – SIG 2017
Como representar o espaço geográfico?–Dados: –Estruturas de dados computacionaisAção: Algoritmos e procedimentos de análise de dadosAlisson F.C.C – SIG 2017
Dados geográficos - representação dual– localização e atributosLocalização–representação da superfície terrestre–processos no espaço geográficoAtributos–descrição do fenômeno–representação num banco de dados Alisson F.C.C – SIG 2017
Representação:–aproximação da realidade por meio de Desenhos e MapasPalavrasImagensMedidasAlisson F.C.C – SIG 2017
Representando o Mundo no ComputadorMedidasPalavras (definições)ImagensDesenhos e MapasAlisson F.C.C – SIG 2017
Representando o Mundo no ComputadorAlisson F.C.C – SIG 2017
terpillarButterflyVertebratePersonAlisson F.C.C – SIG 2017
Representando o Mundo no Computador:A Perspectiva Realista O mundo real existe de forma independente denós, nossa experiência e nossa linguagem.Nós temos acesso ao mundo através de nossossentidos e de nossos instrumentos de medida.As palavras em nossa linguagem podem serusadas para referir-se a objetos do mundo real.Nossas afirmações são verdadeiras ou falsasdependendo de sua correspondência aos fatosdo mundo.fonte: John SearleAlisson F.C.C – SIG 2017
Benefícios do Geoprocessamento––– Uso do espaço como linguagem comumProdução de novas informaçõesMúltiplas visões do espaçoDesafios–––Representar o espaço geográficoCapturar a dependência espacialExplicitar efeitos de escalaAlisson F.C.C – SIG 2017
Representação Computacional Computadores––– instrumentos de representação do conhecimentocapturam modelos formais da realidadeexigem quantificação (visão reduzida)O que representar?––Aproximações de entidades realmente existentes(e.g. rio)Conceitos abstratos (tipos de solo, exclusãosocial)Alisson F.C.C – SIG 2017
Representação Computacional Etapa inicial:escolha das entidades a serem representadas e,se possível, a descrição organizada destasentidades por meio de conceitos.Essa descrição forma uma ontologia de aplicação,definida como “um conjunto de conceitoscompartilhados por uma comunidade”Alisson F.C.C – SIG 2017
Representação Computacional Dados geográficos, uma geo-ontologia temdois tipos básicos de conceitos:– (a) conceitos que correspondem a fenômenosfísicos do mundo real;– (b) conceitos que criamos para representarentidades sociais e institucionais (Smith and Mark, 1998) (Fonseca et al., 2003).Alisson F.C.C – SIG 2017
Representação Computacional há uma diferença entre conceitos que sereferem ao mundo físico (“A Amazônia possuiuma floresta tropical”) e aqueles que resultam de convençõeshumanas: “Esta é uma reserva indígena”.Alisson F.C.C – SIG 2017
Representações Computacionais doEspaço Objetos– Regiões poligonais “Topografias”– Superfícies– ImagensAlisson F.C.C – SIG 2017
Percepções do EspaçoEspaço como uma subdivisãoplanarEspaço como uma superfíciecontínuaAlisson F.C.C – SIG 2017
Percepções do EspaçoEspaço como uma superfície de decisãoAlisson F.C.C – SIG 2017
Percepções do EspaçoEspaço como Clusters de EventosAlisson F.C.C – SIG 2017
Percepções do EspaçoAnálise da Dependência EspacialAlisson F.C.C – SIG 2017
O TerritórioAlisson F.C.C – SIG 2017
Os Recortes do TerritórioDivisão distritalZonas OD87Zonas OD97Alisson F.C.C – SIG 2017
Diferentes informaçõesRenda individual per capitaEmprego / populaçãoNão alfabetizados / populaçãoAlisson F.C.C – SIG 2017
Evolução da erAlisson F.C.C – SIG 2017
Evolução da Geoinformação Mapear– Novos dispositivos de captura de dados (GPS)– Imagens de alta resolução Gerenciar– Bancos de dados geográficos– Modelos semânticos e interoperabilidade Localizar– Sistemas baseados em localização (LBS)– Gerência da informação distribuídaAlisson F.C.C – SIG 2017
Evolução da Geoinformação Modelar– Construir descrições da realidade– Modelos semânticos, matemáticos, lógicos Prever– Incorporar a dimensão temporal– Construir cenários de mudança– Mudanças de uso do solo, população, hidrologia,clima, agriculturaAlisson F.C.C – SIG 2017
Universo Ontológico Domínio de aplicação estabelece conceitos (“visão de mundo”) ex: “refúgio” e “fragmento” em ecologia “concentração de poluentes” Como traduzir os conceitos para o SIG ? Associação formal campos/objetos (e suas especializações) Mensuração levantamento de campoAlisson F.C.C – SIG 2017
Colocando o Mundo no esMundoRealComputadorMedidasConversão Dados Níveis de abstração Ontologias (conceitos do mundo real): lote, tipo de solosModelos de Dados (formais): objetos e camposRepresentações: matrizes, vetoresMedidas: censo, GPSAlisson F.C.C – SIG 2017
Processo de Representação Computacional Decisões concretas Atributos Que medidas caracterizam os dados ? Partição geométrica do espaço Que estruturas de dados são necessárias ? Parâmetros da representação cartográfica Qual o nível de detalhe (espacial e valor)? Analise Que procedimentos de extração de informação serão utilizado?Alisson F.C.C – SIG 2017
Representações Computacionais do Espaço Objetos Regiões poligonais “Topografias” Superfícies ImagensAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados espaciais 2D vetores (ponto, linha, polígono) matrizes de inteiros espaços celulares 2,5 D malhas triangulares grades regulares (inclui imagens) 3D representações volumétricasAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas 2,5 D (Modelos Numéricos deTerreno) Variação espacial quantitativaSão utilizadas para representar uma grandezaque varia continuamente no espaço altimetria, precipitação, propriedades do soloou subsolo (como aeromagnetismo).Alisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas 2,5 D (Modelos Numéricos deTerreno)Curvas de nívelTriangulaçãoAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas 2,5 D (Modelos Numéricos deTerreno)Imagem MNTRelevo sombreadoAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados 2,5DGrade regular (matriz de dados numéricos) elemento com espaçamento fixo valor estimado da grandezaSuporte discreto a uma superfície contínuaAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados 2,5DMalha triangular (TIN) conexão entre amostras estrutura topológica arco-nóAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados 2,5 DMalha triangularVantagens1. Melhor representação derelevo complexo2. Incorporação de restriçõescomo linhas de cristaProblemas1. Complexidade de manuseio2. Inadequada paraÁlgebra de mapasGrade regular1. Facilita manuseio econversão2. Adequada paradados não-altimétrico1. Representação derelevo complexo2. Cálculo de declividadeAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas 2,5 DAplicações:· Armazenamento de dados de altimetria para gerarmapas topográficos;· Análises de corte-aterro para projeto de estradas ebarragens;· Elaboração de mapas de declividade e exposição paraapoio a ánalise de geomorfologia e erodibilidade;· Apresentação tridimensional (em combinação comoutras variáveis).Alisson F.C.C – SIG 2017
Representação Vetorial A representação vetorial é a forma mais precisa de representar feiçõesgeográficas.Alisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados vetoriais Arcos e Nós PolígonosAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas vetoriais Ilha(tipo especial de polígono) Pontos Pontos CotadosAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados Vetoriaisfonte: Universidade de MelbourneAlisson F.C.C – SIG 2017
Representações Vetoriais de Regiões 2D Polígonos fechados As coordenadas de cada polígono são guardadas em separado Vantagens Facilita a inserção num banco de dados geográfico Desvantagens Duplicação de linhas e possíveis erros Estrutura arco-nó (topológica) (Espaguete) Cada polígono é uma lista de linhas Vantagens Evita erros e duplicação de linhas Desvantagens Mais complicado de produzirAlisson F.C.C – SIG 2017
Representações Vetoriais de Regiões 2D Polígonos fechados As coordenadas de cada polígono são guardadas em separado Vantagens Facilita a inserção num banco de dados geográfico Desvantagens Duplicação de linhas e possíveis erros Estrutura arco-nó (topológica) (Espaguete) Cada polígono é uma lista de linhas Vantagens Evita erros e duplicação de linhas Desvantagens Mais complicado de produzirAlisson F.C.C – SIG 2017
Possíveis Problemas com EstruturasVetorais com Polígonos Fechadosfonte: John ElgyAlisson F.C.C – SIG 2017
Armazenamento de Poligonos junto comatributos Modelo objeto-relacional Armazenamento de dados Todos os dados (geometrias eatributos) ficam dentro do bancoCamada de suporte espacialBanco de Dados GeográficoFrançageometriaAlisson F.C.C – SIG 2017
Alternativas à Arquitetura Dual Modelo “objeto-relacional” Tratar objetos (e.g. áreas) como partes de relação Colocar os dados geométricos no banco de dados Extensões do modelo relacional Usar uma coluna como um registro binário (“campo longo”)Alisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados “Topológicas” Conceito de Topologia Propriedades de um conjunto de dados espaciais que sãoinvariantes a translação, rotação e escala Propriedades Vizinhança (“do lado de”) Pertinência (“dentro de”) Conexao (“ligado a”)BAAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados TopologicasAlisson F.C.C – SIG 2017
Estruturas de Dados Vetoriais Topológicas3 entidades principais:Arco (Link)Nó (Node)Polígono (Polygon)fonte: John ElgyAlisson F.C.C – SIG 2017
Ligando Vetores Tabelas Dualidade entre localização e atributosLotesgeoid2322donoendereçocadastro IPTU22GuimarãesCaetés 76825018623BevilácquaSão João 45611042724RibeiroCaetés 790271055Alisson F.C.C – SIG 2017
Integração Localização - AtributosPraia deBoiçucangaPraiaBravaExemplo de Unidade Territorial Básica - UTBAlisson F.C.C – SIG 2017
Representações 2D do espaçoVectorRasterfonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
Estrutura de uma matrizExtensãocélulaResoluçãofonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
Representação Matricial Componentes matriz de célulasLe índice espacial para cada elemento cada célula, um ou mais valoresLiLsAq Indica o que ocorre em cada lugar do espaçoAlisson F.C.C – SIG 2017
Espaço Celular Cada elemento da gradeLe índice espacial para uma tabelaLi Generalização de uma matrizLsAqImplementação nãootimizada para a integraçãoAlisson F.C.C – SIG 2017
Matrizes x Vetoresfonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
Representação Vetorialfonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
Conversão Vetorial Matricialfonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
Representação Matricialfonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
O problema da mistura das célulasPossui águaMaioriaBordasA AGA GGABGA AGA AGABGA AGA GGBBGfonte: Mohamed YagoubAlisson F.C.C – SIG 2017
Representações 2D Vetorial preserva relacionamentos topológicos eficiência de armazenamento Preferida quando necessitamos de precisão (e.g.cadastro urbano e rural) Matricial fenômenos variantes no espaço adequado para análise e modelagem Preferida quando tratamos com dados de recursosnaturais (e.g., geologia, solos, etc.) Alisson F.C.C – SIG 2017
Vetores ou Matrizes ? “Os limites desenhados em mapas temáticos (como solo,vegetação, ou geologia) raramente são precisos e desenhá-loscomo linhas finas muitas vezes não representa adequadamenteseu caráter. Assim, talvez não nos devamos preocupar tanto comlocalizações exatas e representações gráficas elegantes. Sepudermos aceitar que limites precisos entre padrões de vegetaçãoe solo raramente ocorrem, nós estaríamos livres dos problemas deerros topológicos associados como superposição e intersecção demapas.” (P. A. Burrough)Alisson F.C.C – SIG 2017
Matrizes ou Vetores?Limites bem definidos?Alisson F.C.C – SIG 2017
Matrizes ou Vetores ?Limites bem definidos?Alisson F.C.C – SIG 2017
Fontes Nilton Nobuhiro Imai. Introdução ao Geoprocessmento.Rosangela Sampaio Reis. DisciplinaGeoprocessamento. Universidade Federal de Alagoas.Acesso em 2017Fábio Marcelo Breunig. Introdução aoGeoprocessamento Gilberto Câmara. Por quê Geoprocessamento? Gilberto Câmara. Slides e anotações de aula. Nilton Nobuhiro Imai. Slides e anotações de aula.Alisson F.C.C – SIG 2017
Alisson F.C.C - SIG 2017 Representando o Mundo no Computador: A Perspectiva Realista O mundo real existe de forma independente de nós, nossa experiência e nossa linguagem. Nós temos acesso ao mundo através de nossos sentidos e de nossos instrumentos de medida. As palavras em nossa linguagem podem ser usadas para referir-se a objetos do mundo real.
