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: