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Arquitetura e Estruturas de Dados Espaciaisde Dados Espaciais
Prof. Dr. Roberto Wagner Lourenço
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Níveis de abstração
Mundo
Real
Ontologias
Medidas
Modelos
Formais
Conversão Dados
Computador
Representações
� Níveis de abstração� Ontologias (conceitos do mundo real): lote, tipo de solos
� Modelos de Dados (formais): entidades (objetos) x distribuições (campos)
� Representações: matrizes, vetores
� Medidas: censo, GPS
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O que há de especial com dados espaciais ?
� Dados geográficos - representação dual
� localização e atributos
� Localização
� representar a superfície terrestre
� relação espacial com outros dados
� Atributos
� descrevem o fenômeno
� representados num banco de dados
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Processo de Representação Computacional
� Decisões concretas� Atributos
� Que medidas caracterizam os dados ?
� Partição geométrica do espaço� Que estruturas de dados são necessárias ?
� Escala� Qual o nível de detalhe?
� Análise� Que procedimentos de extração de informação serão utilizado?
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Arquitetura e Estruturas de Dados Computacionais
� vetores (ponto, linha, polígono)
� matrizes de inteiros
� espaços celulares� espaços celulares
� malhas triangulares
� grades regulares (inclui imagens)
� representações volumétricas
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Representação Vetorial
� A representação vetorial é a forma mais precisa de representar feições geográficas.
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Estruturas de Dados vetoriais
� Arcos e Nós
� Polígonos
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Estruturas vetoriais
� Ilha
(tipo especial de polígono)
� Pontos
� Pontos Cotados
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Estruturas de Dados Vetoriais
fonte: Universidade de Melbourne
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Ligando Vetores + Tabelas
� Dualidade entre localização e atributos
Lotes
geoid dono cadastro IPTU
22 Guimarães Caetés 768
endereço
22
250186
23 Bevilácqua São João 456 110427
24 Ribeiro Caetés 790 271055
23
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Integração Localização - Atributos
Praia Praia
BravaBrava
Praia de Praia de
BoiçucangaBoiçucanga
Exemplo de Unidade Territorial Básica - UTB
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Representações 2D do espaço
Raster
Vector
fonte: Mohamed Yagoub
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Estrutura de uma matriz
célula
Extensão
célula
Resolução
fonte: Mohamed Yagoub
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Representação Matricial
� Componentes
� matriz de células
� índice espacial para cada elemento
cada célula, um ou mais valores
Le
Li
� cada célula, um ou mais valores
� Indica o que ocorre em cada lugar do
espaço
AqLs
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Matrizes x Vetores
fonte: Mohamed Yagoub
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Representação Vetorial
fonte: Mohamed Yagoub
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Conversão Vetorial →→→→ Matricial
fonte: Mohamed Yagoub
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Representação Matricial
fonte: Mohamed Yagoub
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O problema da mistura das células
A GA
A A G
A A G
A GG
A A G
A G G
A GB
A B G
B B G
Água domina Maioria Bordas
fonte: Mohamed Yagoub
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• Vetorial• preserva relacionamentos topológicos
• eficiência de armazenamento
•Preferida quando necessitamos de precisão (e.g.
cadastro urbano e rural)
Representações 2D
• Matricial • fenômenos variantes no espaço
• adequado para análise e modelagem
•Preferida quando tratamos com dados de
recursos naturais (e.g., geologia, solos, etc..)
•
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Vetores ou Matrizes ?
� “Os limites desenhados em mapas temáticos (como
solo, vegetação, ou geologia) raramente são precisos e
desenhá-los como linhas finas muitas vezes não
representa adequadamente seu caráter. Assim, talvez
não nos devamos preocupar tanto com localizações não nos devamos preocupar tanto com localizações
exatas e representações gráficas elegantes. Se
pudermos aceitar que limites precisos entre padrões de
vegetação e solo raramente ocorrem, nós estaríamos
livres dos problemas de erros topológicos associados
como superposição e intersecção de mapas.” (P. A.
Burrough)
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O Desafio
� Como representar o espaço geográfico ?
�Estruturas de dados digitais
�Algoritmos e procedimentos de análise de �Algoritmos e procedimentos de análise de dados
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Colocando o Mundo no Computador