Métodos de Exibição de Dados Geográficos

1. Abstração do mundo real;

1. Abstração do mundo real;

2. Definição do modelo conceitual;

3. Elaboração do modelo físico.

O Método depende da estrutura do DADO a ser trabalhado

O Método depende da estrutura do DADO a ser trabalhado

Estrutura Vetorial:

Quais tipos de dados são representados por estruturas vetoriais?

Q

p

p

p

Quais os elementos básicos da estrutura vetorial?

Como é efetuada a edição de dados vetoriais?

Quais erros estão associados à digitalização de vetores?

Estrutura Matricial:

Como é a estrutura matricial?

Quais os elementos básicos da estrutura raster?

Q

Estrutura vetorial X matricial:

Quais são as vantagens e as desvantagens das estruturas vetorial e matricial?

Como se efetua a conversão do formato vetorial para o matricial?

Como se efetua a conversão do formato vetorial para o matricial?

Como se efetua a conversão do formato matricial para o vetorial?

Universo do mundo real, que inclui as entidades da realidade a serem modeladas no

, q

sistema;

O universo conceitual (ou matemático), inclui a definição formal das entidades a serem

incluídas no modelo;

O universo de representação onde as entidades

formais são mapeadas para

O universo de representação, onde as entidades

formais são mapeadas para

representações geométricas;

O universo de implementação, onde as estruturas de dados e algoritmos são

selecionados baseados no desempenho geral do sistema, dependente da capacidade do

g

equipamento e volume de massa de dados.

Representação Espacial

p

ç

p

Como fazer um computador entender o mundo real?

ƒ

ESPAÇO:

ESPAÇO:

ƒ

Lugar mais ou menos bem delimitado, cuja área pode conter alguma coisa

(Aurélio, umas das definições...);

ƒ

“conjunto” de objetos com algum tipo de relação (ou relações) entre si aos

ƒ

conjunto de objetos com algum tipo de relação (ou relações) entre si, aos

quais podem ser associados atributos.

“relação” “distância”

“relação” “distância”

ƒ

Todas as informações que possam ser caracterizadas

no espaço em função de um determinado sistema de

no espaço, em função de um determinado sistema de

coordenadas;

A

i ã

é

t í ti

f d

t l

ƒ

A posição no espaço é característica fundamental para

sua análise;

ib

i

i

di i

d

d

ƒ

Atributos iguais em pontos distintos do espaço devem

ser tratados como eventos distintos.

Definições:

ƒ

Qualquer tipo de dado que possa ser apresentado na forma de um mapa;

ƒ

Dados para os quais a posição absoluta ou relativa no espaço é levada

em consideração.

O que há de especial com dados espaciais ?

ƒ

Dados geográficos - representação dual

– localização e atributos

ƒƒ

Localização

9

Representam a superfície terrestre

9

Explicitam uma relação espacial com outros dados

Explicitam uma relação espacial com outros dados

ƒ

Atributos

9

Descrevem o fenômeno representados em um banco de dados

9

Descrevem o fenômeno representados em um banco de dados

Dualidade entre localização e atributos

ç

Entidades + Tabelas

Mapa de Lotes

Banco

Banco de Dados de

de Dados de Lotes

Lotes

22 24

23 19

25

geoid

_dono

_{cadastro IPTU}

22 Guimarães Caetés 768

endereço

250186

23 Bevilácqua São João 456 110427

24 _{Ribeiro Caetés 790} 271055

15

ƒƒ

Feições

Feições (entidades; abstrações da realidade)

(entidades; abstrações da realidade)

ƒƒ

Atributos

Atributos (dados, características)

(dados, características)

ƒƒ

Funções

Funções (processos/modificadores dos atributos)

(processos/modificadores dos atributos)

ƒƒ

Relações

Relações (entre feições; topologia)

(entre feições; topologia)

Abstração

Abstração

Mundo Real

Mundo Real

Feição

“prédio”

Atributos

Atributos::

•• numero

numero de

de pavimentos

pavimentos

R$/ ²

R$/ ²

prédio

Feição

•• R$/m²

R$/m²

•• proprietário

proprietário

•• idade

idade

•• tipo

tipo de

de estrutura

estrutura

Feição

“árvore”

pp

•• …

…

Atributos

Atributos::

Feição

•• tipo

tipo

•• altura

altura

•• idade

idade

•• frutífera

frutífera (S/N)

(S/N)

Feição

“parque”

Atributos

Atributos::

•• tipo

tipo pavimento

pavimento

•• numero

numero de

de faixas

faixas

•• frutífera

frutífera (S/N)

(S/N)

•• …

…

Feição

“rua”

•• numero

numero de

de faixas

faixas

•• sentido

sentido do

do fluxo

fluxo

•• velocidade

velocidade regulamentar

regulamentar

•• …

…

Feição

“prédio”

prédio

Atributo “Idade”

Função “Envelhecimento”

Feição

Função

“Manutenção”

Feição

“árvore”

Atributo

Feição

Atributo

“Altura”

“Pavimento”

Feição

“parque”

Feição

“rua”

Altura

F

ã

Função

“Crescimento”

Feição

“prédio”

prédio

Relacionamento de feições:

“tem acesso a”

tem acesso a

Feição

R l i

t

Feição

“árvore”

Relacionamento :

“situado em”

Feição

Feição

“parque”

Feição

“rua”

Feição

“prédio”

prédio

Feições

Feições –

Feições

Feições 3D

– 3D

3D

3D

Feição

Feição

“árvore”

Feição

Feição

“parque”

Feição

“rua”

Feições

Feições –

çç

– 2D

2D

Representação de Rede

Diferentes maneiras de armazenamento e representação:

==> Vetorial

ƒPonto

ƒLinha

Á

ƒÁrea ou Polígono

ƒRede

==> Matricial (Raster)

ƒCélulas (Pixeis)

Vetorial

Vetorial x Raster

x Raster

15

Modelo Vetorial

Vetorial

Vetorial

(pontos, linhas, áreas e redes)

ƒ

Feições espaciais são constituídas por figuras geométricas básicas;

ƒ

Valor único para cada polígono;

ƒ

Valor único para cada polígono;

ƒ

Bordas definidas.

x2 y2

x2, y2

Definição

do vetorial

x1, y1

„

Objetos no mapa são

j

p

vetores ligados

Estrutura Vetorial

C

é f t

d

di ã d d d

t i i ?

Como é efetuada a edição de dados vetoriais?

O processo de edição de vetores consiste inicialmente em digitalizar linhas, corrigir ou

ajustar os nós, para então constituir polígonos.

ajustar os nós, para então constituir polígonos.

Quais erros estão associados à digitalização de vetores?

Di it li

ã d

ú

d

t

i

fi i

t

t ã d f

t d

Digitalização de número de pontos insuficientes: a representação do formato de

curvas depende do número de vértices utilizados. Consequentemente, o erro relativo à

digitalização de linhas retas é muito menor que o resultante da digitalização de curvas

complexas.

complexas.

Na vetorização semiautomática a definição coerente do Fator de Digitalização pode

minimizar este erro, no entanto fatores de digitalização muito pequenos produzem linhas

d

t

com excesso de pontos.

Alguns erros podem ser evitados e outros provocados a partir da escolha da topologia

manual ou automática, podendo ser classificados quanto a estes procedimentos.

manual ou automática, podendo ser classificados quanto a estes procedimentos.

• Matricial (Raster)

ƒ

Usa organização celular para dados espaciais;

g

ç

p

p

;

ƒ

Cada célula tem um valor;

ƒ

Sofwares SIG são providos de ferramentas para álgebra espacial

ƒ

Sofwares SIG são providos de ferramentas para álgebra espacial.

Matricial ou Raster

Modelo simples

Pixel - Um valor

numérico

numérico

2 2

2

1

2 2

2

3

2 2 3 3

2

1

1

2

UFVGeocapacitar

Matricial ou

Matricial ou Raster

Raster

„

„

Linhas

Linhas e

e colunas

colunas com

com células

células de

de tamanho

tamanho igual

igual

„

„

Cada

Cada célula

célula armazena

armazena um valor

um valor

„

„

Cada

Cada célula

célula armazena

armazena um valor

um valor

„

„

Exemplos

Exemplos::

„

„

imagens

imagens ((tif

tif, bmp,

, bmp, sid

sid, jpg,

, jpg, img

img))

„

„

grids (

grids (formato

formato raster)

raster)

„

„

DEM/MDT (

DEM/MDT (modelo

/

/

(

(

modelo digital de

digital de terreno

gg

terreno))

))

Comparando Formatos

Comparando Formatos

Bordas nítidas

Grande Variação

de Dados

Falta Dado

Valor único

Grid/Raster provê

maior variação de dados

Valor único

e bordas menos precisas.

Dados faltando são

facilmente identificados.

UFVGeocapacitar

Conversão entre modelos Vetoriais e Matriciais

Conversão entre modelos Vetoriais e Matriciais

„

„

Os

Os softwares

softwares GIS

GIS realizam

realizam tal

tal coversão

coversão;;

„

„

Alguns

Alguns problemas

problemas esperados

esperados::

••

Vetor

Vetor para

para raster

raster –– Perde

Perde a

a precisão

precisão do

do vetor

vetor

••

Raster

Raster para

para vetor

vetor –– Perde

Perde a

a variação

variação dos dados

dos dados

••

Raster

Raster para

para vetor

vetor ((polígonos

polígonos)

) –– Distorções

Distorções nas

nas bordas

bordas

Raster

Raster

Vetores

Vetores

Pontos

Pontos

Linhas

Linhas

Polígonos

Polígonos

Raster

Raster

Vetorial

Vetorial

Pontos

Pontos

Linhas

Linhas

Polígonos

Polígonos

Raster

Vetor

X

X

ƒƒ

Cada

Cada formato

Cada

Cada formato

formato tem

formato tem

tem capacidades

tem capacidades

capacidades únicas

capacidades únicas

únicas ee também

únicas e

e também

também limitações

também limitações

limitações;;

limitações;;

ƒƒ

Um

Um formato

formato não

não é

é melhor

melhor que

que o

o outro

outro;;

dd

d f

d f

dd

ál

ál

ƒƒ

Formatos

Formatos apropriados

apropriados para

para diferentes

diferentes tipos

tipos de

de análise

análise;;

ƒƒ

Deve

Deve--se

se usar

usar ambos

ambos os

os formatos

formatos quando

quando apropriado

apropriado..

O Método de Exibição depende da estrutura do DADO

Exercícios:

1) Quais os tipos de dados podem ser representados pelas estruturas vetoriais?

1) Quais os tipos de dados podem ser representados pelas estruturas vetoriais?

2) Enumere e descreva quais são os três elementos básicos da estrutura vetorial:

3) Quais são as principais formas de representações vetoriais? Descreva cada uma

Geometrias de Pontos, Linhas & Polígonos

Uma feição de ponto é a mais simples – ela é armazenada como um único par de

coordenadas x,y.

Feições de linha e polígono são compostas de segmentos.

• Se um segmento é uma linha reta, ele é armazenada como dois pares de coordenada x,y

que definem os pontos finais.

• Se um segmento é uma curva ele é armazenado como coordenadas dos pontos finais

• Se um segmento é uma curva, ele é armazenado como coordenadas dos pontos finais

Técnica

Descrição

Exemplo de Aplicação

Pontos em um polígono

Identifica a interseção entre 

pontos e a área (polígono)em 

que eles estão.

Para identificar todos os 

casos dentro de uma zona 

de exposição especificada.

Linhas em um polígono

Identifica a interseção entre 

linhas e a área (polígono) que 

elas cruzam.

Para identificar fontes 

lineares (e.g. estradas) que 

cruzam uma área específica.

elas cruzam.

cruzam uma área específica.

Área de Influência (Buffer)

Construção de zonas de 

largura especificada ao redor 

de pontos linhas ou áreas

Para definir áreas de 

exposição em torno de 

fontes de risco (r g usinas

de pontos, linhas ou áreas.

fontes de risco (r.g. usinas 

nucleares).

Interpolação 

Estimação de condições em 

l

i

ã

t d

Mapeamento de superfícies 

d

l i ã

locais não amostrados

de poluição.

Estimação de proximidade

Análise de condições em 

determinado ponto, baseada 

Estimativa de níveis de 

poluição baseada no uso do 

em condições de uma 

vizinhança especificada.

solo da região em torno.

Técnica

Descrição

Exemplo de Aplicação

Alisamento (Smoothing)

Construção de uma superfície 

(generalizada).

Mapeamento de superfícies 

generalizadas de exposição.l

S b

i ã (O

l )

C

bi

ã d

C

bi

ã

d

Sobreposição (Overlay)

Combinação de um mapa com 

outro por sobreposição.

Combinação entre mapas de 

densidade de poluição e 

população para identificar 

l õ

t

populações expostas.

Quadro I Técnicas de análise espacial em SIG para aplicações em saúde e ambiente adaptado de Briggs & Elliott (1995) Quadro I – Técnicas de análise espacial em SIG para aplicações em saúde e ambiente, adaptado de Briggs & Elliott (1995).

Operações Espaciais

Í

CARACTERÍSTICAS

– Estrutura;

– Cardinalidade;;

– Escopo;

OPERAÇÕES

OPERAÇÕES

• Seleção;

• Classificação;

• Dissolução;

• Dissolução;

• Proximidade;

• Sobreposição;

Ál b d

• Álgebra de mapas.

ESTRUTURA

ENTRADA: conjuntos de dados espaciais

SAIDA:

espacial: novo conjunto de dados espaciais

SAIDA:

espacial: novo conjunto de dados espaciais

ESTRUTURA

Cada operação espacial gera uma saída, que pode tornar-se entrada para

outra operação espacial e assim, sucessivamente.

CARDINALIDADE

CARDINALIDADE

Operação 1 : 1

Operação 1 : n

Operação 1 : n

Entrada (ex.): grid ou matriz de elevações

Saída (ex): ® feições lineares

® declividades

® orientações

® curvas de nível

CARDINALIDADE

ã

Operação n : 1

CARDINALIDADE

O

ã

Operação n : n

Dados de cobertura vegetal, município e distrito geram listas de tipos de

cobertura vegetal por município e distrito.

Operação Local:

Operação Local:

– atributos de regiões adjacentes às localizações de entrada não contribuem

para os dados de saída correspondentes

para os dados de saída correspondentes.

• Operação de Vizinhança:

– atributos de regiões vizinhas às localizações de entrada influenciam os

dados de saída correspondentes.

• Operação Global:

– dados de saída, correspondentes às localizações de entrada, são

,

p

ç

,

influenciados pelos atributos de todas as regiões de entrada.

Identificação de feições cujos atributos e geometria atendam a uma ou várias

Identificação de feições, cujos atributos e geometria atendam a uma ou várias

condições e critérios.

• Formas de Seleção de dados:

• Formas de Seleção de dados:

– Manual: seleção de feições diretamente na tela do computador, através de

apontador;

apontador;

– Plano de dados: seleção de feições pertencentes a determinado conjunto

de dados;

de dados;

– Coordenadas: seleção de feições por localização através de coordenadas

conhecidas;;

– Tabela: uso de operadores algébricos para seleção entre registros de dados

Ál

b

b

l

Álgebra booleana

• feições podem ser seletivamente recuperadas ou reclassificadas em seus

atributos através do uso de regras padronizadas de Álgebra Booleana

atributos, através do uso de regras padronizadas de Álgebra Booleana,

incorporadas a linguagem de banco de dados, como SQL;

• os operadores lógicos utilizados são :

• os operadores lógicos utilizados são :

– “E”(AND): interseção

– “OU”(OR ): união

OU (OR ): união

– “OU exclusivo”(XOR): união, exceto região de interseção

– “NÃO”(NOT): exclusão

Operadores espaciais:

Operadores espaciais:

– Freeman - 13 operadores:

• “à esquerda de ...”

• “à direita de ...”

• “ao lado de ...”

• “acima de ... (mais alto, sobre)”

• “abaixo de ...(sob)”

• “atrás de ...”

• “próximo a ...”

• “longe de...”

• “ao lado de ...(adjacente a)”

• “tocam ... (partilham linhas em comum)”

• “dentro de ...”

• “fora de ...”

“

”

Operadores espaciais:

Operadores espaciais:

– Peuquet - 3 operadores para definição de relacionamentos topológicos:

• distância

ã

• direção

• conjunto de operadores Booleanos

– Egenhofer e Frank - 4 operadores:

Egenhofer e Frank 4 operadores:

• vizinhança

• inclusão

• distância

• direção

– Feuchtwanger - 6 operadores:

• adjacência

• adjacência

• proximidade

• subdivisão

• sobreposição

• sobreposição

• vizinho mais próximo

• sub-região

Operadores espaciais:

Operadores espaciais:

– Egenhofer - 8 operadores:

• “disjunto de ...”

disjunto de ...

• “encontram...”

• “é igual a ...”

• “dentro de ...”

• “contém ...”

• “cobre ...”

• “é coberto por ...”

p

• sobreposição

Tipos de operações:

Tipos de operações:

• Operações de Adjacência: são usadas para identificar aquelas feições que

são adjacentes à outras feições.

são adjacentes à outras feições.

Situação típica de adjacência ocorre quando 2 polígonos possuem um

lado comum.

– Raster: em um plano de dados “raster”, exaustiva comparação célula por

célula deve ser conduzida para identificar pares adjacentes com valores

diferentes.

– Vetorial: em um plano de dados vetorial, a adjacência pode ser identificada

pela observação de relações topológicas existentes entre os dados.

• Operações de Continência/Pertinência: são usadas para identificar todas as

feições que contêm ou estão contidas em outras feições.

Conceitos

Conceitos

Eliminação de limites entre áreas:

– polígonos adjacentes podem ter mesma classe de valores para um

determinado atributo;

– limites entre polígonos são verificados a respeito dos valores em cada um

dos lados;

Proximidade: operação que consiste na definição de entornos (buffers) para

Proximidade: operação que consiste na definição de entornos (buffers), para

distinguir áreas que estão dentro de determinada distância limite.

• buffer : região que corresponde a distâncias menores ou iguais a uma

buffer : região que corresponde a distâncias menores ou iguais a uma

Dados Vetoriais

Dados Vetoriais

• Tipos de Operações de proximidade vetorial:

– Entorno simples: delineamento de áreas a uma distância fixa, uniforme; para

todas as feições de entrada; as linhas de interseção entre entornos são

dissolvidas;;

– Entorno composto: neste caso, as linhas de interseção entre entornos são

mantidas, o que permite a análise das áreas de sobreposição;

q

p

p

ç

– Entorno múltiplo: conceito de entorno simples (com dissolução) aplicado a

múltiplas distâncias, a partir das feições de entrada;

– Entorno variável: as distâncias-limites são variáveis, de acordo com a feição de

entrada.

Casos espaciais

Casos espaciais

• Recorte: combinação de interseção e eliminação; o polígono limitante define

a região de corte a ser aplicada ao conjunto de dados de interesse;

a região de corte a ser aplicada ao conjunto de dados de interesse;

• Interseção: combinação de dados de ambos os conjuntos, para a região de

corte (correspondente ao operador espacial AND);

(

p

p

p

);

• União: combinação de todos os dados de ambos os conjuntos

(correspondente ao operador espacial OR ).

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