Unidade3

Unidade 3: Representação de Objetos Espaciais

Prof. Cláudio Baptista 2011.1

 Modelos de dados espaciais (Entidade X

Campo)

 Tipos de Dados Espaciais

 Modos de Representação

 Etapas cruciais em implementação de GIS

 Conceituação do espaço geográfico

 Transferência da conceituação do espaço

 modelos usados p/ representar o mundo real.

 simplificam o mundo definindo somente aspectos

 mundo real: as entidades da realidade a serem

modeladas; (realidade)

 matemático (conceitual): que inclui uma definição

matemática (formal) das entidades representadas; (Modelo Conceitual

 de Dados)

 representação: onde as diversas entidades formais são

mapeadas para representações geométricas e alfanuméricas no computador (Lógico);

 implementação:onde as estruturas de dados e algoritmos

são escolhidos, baseados em desempenho, capacidade do equipamento e volume de dados. Nível da

 Modelo de Campo (Geo-Campo)

 Modelo de Campo

 Enxerga o mundo como uma superfície contínua,

sobre a qual os fenômenos geográficos variam segundo diferentes distribuições

 É formalizado como uma função matemática

 Cada ponto no espaço é associado um ou vários

valores de atributos como uma função contínua em x e y

 Ex. temperatura, poluição, precipitação

 Modelo de Entidades

 Também conhecido como modelo de objetos ou

features

 Representa o mundo como uma superfície ocupada

por objetos identificáveis, com geometria e características próprias

 Objetos podem ocupar a mesma posição geográfica  Exemplos: estradas, edificações

 Tipos de Dados Espaciais:

1. Temáticos 2. Cadastrais 3. Rede

4. Modelos Numéricos de terreno 5. Imagens

 Descrevem a distribuição espacial de uma

grandeza geográfica

Ex.: pedologia e aptidão agrícola

 Obtidos a partir de levantamento decampo

 Inseridos por digitalização por classificação de

 cada elemento é um objeto geográfico que possui

atributos e pode estar associado a várias representações gráficas.

Ex: lotes de uma cidade

 atributos: dono, localização, valor venal, IPTU devido

 representações gráficas diferentes em mapas de

 Informações associadas a:

 Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone;

 Redes de drenagem (bacias hidrográficas);  Rodovias.

 Cada objeto geográfico possui uma

localização geográfica exata e está sempre associado a atributos

 Baseado na Teoria dos Grafos

 Histórico: Em 1736, o matemático Leonard

Euler vivia na cidade de Königsberg (na época parte da Prússia; hoje chamada Kaliningrad epertencente à Rússia) onde havia duas ilhas próximas no meio da cidade, cruzadas por sete pontes (ver próximo slide). Euler se perguntou se havia uma maneira de fazer um circuito

fechado (sair e voltar para um mesmo lugar), cruzando cada uma das pontes apenas uma vez.

 Informações representadas em um grafo

-topologia arco-nó (informações sobre custo de caminho, fluxo, velocidade, tipo de

pavimento, etc)

 Topologia armazena informações sobre

recursos que fluem entre localizações geográficas distintas.

 Ex:

Mapa de metrô

Topologia:

– (estudo de) propriedades espacialmente invariantes de

linhas e áreas tais como adjacência, contiguidade e conectividade

– (estudo de) propriedades das formas geométricas que se mantém invariante sobre certas transformações

– EX: um retângulo e um losango são topologicamente similares

Topologia

Adjacência e containment descrevem os

relacionamentos geométricos que existem em

feições de área.

Áreas são adjacentes quando compartilham um

contorno em comum

Containment representa objetos que estão

contido num outro. (ex. ilha e lago)

Conectividade descreve as ligações entre

feições lineares (Ex. conexão de ruas)

4. Modelos Numéricos de Terreno

 Representação quantitativa de uma grandeza

que varia continuamente no espaço.

 _Usos:

 _{representação de altimetria (mapas topográficos);}

 análises corte-aterro para projeto de estradas e

barragens;

 geração de mapas de declividade e exposição

(geomorfologia e erodibilidade);

 Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas;

 Apresentação tridimensional (em combinação com

4. Modelos Numéricos de Terreno

5. Modelos Numéricos de Terreno

- TIN

 Forma de captura indireta de informação

espacial.

 cada pixel tem valor proporcional à energia

eletromagnética refletida ou emitida pela área da superfície terrestre correspondente

 técnicas de fotointerpretação e de classificação para

individualizar objetos geográficos.

 Características :

 resolução espectral  resolução espacial

 resolução radiométrica

 Imagem com pseudo coloração  Bandas:  3 (Azul)  4 (Verde)  5 (Vermelha)  TM-Landsat, região de Manaus (AM).

 Manaus

 Imagem IKONOS

http://www.spaceimaging.com/gallery/hurricanes 2005/katrina/newOrleansViewer.htm

 Imagem QuickBird (DigitalGlobe)

 Vetorial (Vector Model)  Matricial (Raster Model)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 R T 1 R T 2 H R 3 R 4 R R 5 R 6 R T T H 7 R T T 8 R 9 R Mundo Real RepresentaçãoVector Representação Raster

Representação de Dados

Raster X Vector

 localização referenciada por coordenadas x,y, que

podem ser ligadas para formar linhas e polígonos

 atributos referenciados através de um ID único nas

tabelas

 Melhor para feições do modelo de objetos (discreto)

 _{Linhas de utilitários (telefone, água, eletricidade)}  Limites políticos

Conceito fundamental de vector GIS é que todas as features geográficas do mundo real podem ser

representadas como:

•Pontos (nodos): árvores, postes, hidrômetro,aeroportos, •Linhas (arcos): rios, avenidas, ferrovias,

•Áreas (polígonos): terrenos, cidades, estados, floresas O que é usado depende de escala, dentre outras coisas:

aeroporto pode ser um ponto ou polígono

Como representação depende do formato, ArcView referencia a estes arquivos como shapefiles

 mostra, localiza, e armazena dados gráficos

usando uma matriz ou grid de células (retangulares)

 Atributo é representado por um valor de célula

 Maioria dos dados vêm na forma de imagem

de satélite, mapas escaneados, dados de elevação

 É melhor para modelo de campo (contínuo)

Representação de Dados usando Raster Model

área é coberta por um grid com células de tamanhos iguais localização de cada célula é calculada da origem do grid

células são chamadas de pixels; dados raster são chamados dados de imagem

attributos são gravados atribuindo cada célula um único valor baseado na feature majoritária (atributo) na célula, tais como uso da terra.

Fácil para fazer overlays/análises, apenas combina-se os valores de células correspondentes: “produção= chuva + fertilizante” Estrutura de dados simples:

 diretamente armazena cada layer como um único objeto

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 4 4 5 5 5 1 1 1 1 1 1 4 4 5 5 5 2 1 1 1 1 1 4 4 5 5 5 3 1 1 1 1 1 4 4 5 5 5 4 1 1 1 1 1 4 4 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 6 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 7 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 8 2 2 4 4 2 2 2 3 3 3 9 2 2 4 4 2 2 2 3 3 3 milho trigo fruta feij ão fruta

À esquerda, grade regular com valores de temperatura em graus Celsius e, à direita, matriz temática com dados classificados (1 = “15-20 graus”,2 = “20-25 graus”, 3 = “25-35 graus”).

 Mosaico: composição de várias imagens, com

propósito de apresentação de áreas maiores.

 Tesselation: quebra uma imagem em vários

tiles menores, com propósito de escala na exibição da imagem

 Imagens Pancromátricas:

 o termo pancromátrico refere-se ao sensor da câmera usada no

satélite. Este sensor grava informação ao longo do espectro

visível mas armazena a imagem em preto-e-branco (na verdade em escala de cinza).

 São mais baratas.

 Típica imagem em grayscale usa 1 byte (8-bit image) para

armazenar 256 nívels de cinza por pixel.

 Imagens Multiespectrais:

 Uma câmera multispectral possui mais de 1 sensor, ex. RGB

bands. Há tem 3 bytes de informação para cada pixel, um para cada cor

 A combinação das 3 faixas de valores de 256 níveis, leva a

16.777.216 cores únicas.

 São chamadas de natural colored pictures quando usa o espectro

visível

 Quando não usa o espectro visível (ex. Infravermelho) é

 Imagem gerada por computador de uma aerial

photo na qual o desajuste causado pelas

imperfeições do terreno abordado e movimento e posicionamento de câmera são corrigidos.

 Ortoretificação é um tipo de correção

geométrica de alta precisão

 Vem do grego Orthogonal: ângulo correto.

 Com a imagem georretificada pode-se fazer,

por exemplo, um overlay de vector em raster com alta precisão, como também um mosaico de imagens sem misregistration.

Método Vantagens Desvantagens Raster - estrutura de dados simples

- Compatível com dados de sensoriamento remoto ou escaneados

- procedimentos de análise simplificados

- Requer mais espaço

- Dependendo do tamanho do

pixel, pode comprometer o output - Mais difícil para representar relacionamentos topológicos

Vector -Requer menos espaço

- Relacionamentos

topológicos são mantidos - Saída gráfica melhor se aproximando de mapas manuais

- Estrutura mais complexa - Não muito compatível com dados de sensoriamento remoto - Mais caros

- Algumas análises espaciais difíceis de processar

 Dados num modelo podem ser transformados

para um outro.

 Pode-se inclusive combinar as duas

representações (ex. overlay de vector e raster – ver próximo slide)

 • Rasterização

 perde informação topológica

 diminui precisão de posicionamento dos objetos  depende do tamanho das células

 contorno dos objetos ficam serrilhados  topologia é criada