Modelagem de Dados Geográficos OMT-G - DPI

Modelagem de Dados
Geográficos OMT-G

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Modelos de Dados
Um modelo busca sistematizar o entendimento a respeito de objetos e fenômenos que
serão representados em um sistema informatizado.
No processo de modelagem é necessário construir uma abstração dos objetos e
fenômenos do mundo real.
Devem ser independentes de implementação
Ex: Modelo E-R
id
lote
Entidade
area_total
area_const
n
possui
Atributos
1
cpf
Relacionamentos
nome
proprietário

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Modelagem de Dados Geográficos
Representar as entidades geográficas em um alto nível de abstração através de
um conjunto de conceitos formais
Técnicas:
Modelos de Dados
Modelos Matemáticos
Modelos Subjetivos
DSC_NOME_Ruas
MUNICÍPIO
COD_MUNICÍPIO
Ruas
1
Dentro de
Cruza / Atravessa /
Dentro de
Modelo Geo-OMT - Hospitais
Bairros
1...n
1...n
COD_Bairro
Descrição do Bairro
1
Dentro de
Cruza / Toca
Hospital
Hospital
Cod_hospital
Nome
End
Num_leitos ...
Paciente
Médico
Código_med
Nome_med
Função
Área
Cod_hospital
1...n Nome_pac
CPF
Convênio
Med_resp
Cod_hospital
1...n
1...n
n...n
1...n
Exames
Código_exame
Nome_exame
Tipo
Valor
Cod_hospital
1...n
1
Prontuário
Código_prontuário
CPF_Paciente
Doença
Data_entrada
Data_saída
Exame_pac
Código
CPF_paciente
Data_exame
Cod_exame

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Modelagem de Dados Geográficos
Pensar no problema a priori
Quais dados serão necessários?
Como representá-los?
Como esses dados se relacionam?
Como gerar novos dados (combinações entre layers)?
Levantar novos requisitos de dados
Documentação
Modelagem

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Modelos de Dados Geográficos
Modelos que possuem conceitos ou primitivas para a representação de
dados geográficos:
IFO para aplicações geográficas (Worboys et al., 1990)
MODUL-R (Bédard, 1996)
GeoOOA (Kösters, 1997)
GMOD (Oliveira, 1997)
GISER (Shekhar, 1997)
MADS (Parent, 1999)
GeoFrame (Lisboa and Iochpe, 1999)
OMT-G (Borges, 2001)

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OMT-G
OMT-G: Object Modeling Technique for Geographic Applications
Conceitos principais:
Classes
Relacionamentos
Restrições de integridade espaciais
Três diferentes diagramas:
Diagrama de Classes
Diagrama de Transformação
Diagrama de Apresentação

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OMT-G Primitivas
Modelo OMT - Object Modeling Technique
Método de projeto orientado a objetos
Modelo de objetos captura a estrutura estática do sistema: classes,
relacionamentos e operações.
Conceitos:
Objeto - entidade do mundo real
Classe de objetos - representa entidades de mesma característica
(atributos, operações)
Associações - relacionamento entre classes
Generalização - hierarquia entre classes
Agregação - combinação de outras partes

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OMT-G Exemplo
Uma visão integrada de entidades geográficas e seus relacionamentos

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Modelo OMT - Diagrama de Classes

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Modelo OMT
Generalização / especialização :
Generalização : Processo de abstração no qual um conjunto de classes
similares (subclasses) é generalizado em uma classe genérica (superclasse).
Especialização : Processo inverso, onde a partir de uma determinada classe
mais genérica (superclasse) são detalhadas classes mais específicas
(subclasses).
Agregação :
Modo de associação onde um objeto agregado é feito de objetos componentes.
Relacionamento “parte-de” ou “todo-parte”

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Modelo OMT-G
Classes convencionais
objetos com comportamento semelhantes
nome, atributos, e operações
Classes georeferenciadas
objetos com representações espaciais (geo-campos e geo-objetos)
nome , atributos gráficos e convencionais, operações

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Modelo OMT-G
Meta Modelo
Geo-Campos :
São variações contínuas
no espaço, onde
fenômenos geográficos
variam em diferentes
distribuições.
Exemplo: tipo de solo,
relevo de uma região;
REDE
TRIANGULAR
IRREGULAR
POLÍGONOS
ADJACENTES
TESSELAÇÃO
CLASSE
GEORREFERENCIADA
GEO-CAMPO
Obedece o princípio do
“planar enforcement”
(restrição de preenchimento
do plano)
AMOSTRAGEM
CLASSE
OMT-G
ISOLINHAS
CLASSE
CONVENCIONAL
GEO-OBJETO COM
GEOMETRIA
GEO-OBJETO
POLÍGONO PONTO LINHA NÓ
Geo-Objetos :
Representam o mundo real
como uma superfície de
objetos identificáveis, com
geometria e características
próprias.
Exemplo: entidades
Individualizáveis (postes,
estradas, lotes).
GEO-OBJETO C/
GEOMETRIA E
TOPOLOGIA
LINHA UNI-
DIRECIONADA
LINHA BI-
DIRECIONADA

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Modelo OMT-G
Classe Georreferenciada
Nome Classe
Representação
Simplificada
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Classe Convencional
Nome da Classe
Atributos
Operações
Nome da classe
Representação
Simplificada

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Modelo OMT-G
Geo-campo
Rede Triangular
Irregular
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: TIN
Representa o conjunto de grades
triangulares de pontos que cobrem
todo o domínio espacial.
Um exemplo é o TIN (rede irregular
triangularizada)

15
Modelo OMT-G
Geo-campo
Isolinha
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Curvas de
Nível
Representa uma coleção de linhas
fechadas que não se cruzam nem se
tocam. Cada instância da classe
contém o valor associado.
Exemplo: curvas de nível, curvas de
temperatura e curvas de ruído.

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Modelo OMT-G
Geo-campo
(Subdivisão
Planar)
Polígonos
Adjacentes
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Divisão de
Bairros
Representa o conjunto de subdivisões
de todo o domínio espacial em regiões
simples que não se sobrepõem e que
cobrem completamente este domínio.
Exemplo: tipos de solo, divisão de
bairros, divisões administrativas e
divisões temáticas.

17
Modelo OMT-G
Geo-campo
Tesselação
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Imagem de
Satélite
Representa o conjunto das subdivisões
de todo o domínio espacial em células
regulares que não se sobrepõem e que
cobrem completamente este domínio.
Cada célula possui um único valor para
todas as posições dentro dela.
Exemplo: Imagem de satélite.

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Modelo OMT-G
Geo-campo
Amostragem Representa uma coleção de pontos
regular ou irregularmente distribuídos
por todo espaço geográfico.
Atributos Exemplo: estações de medição de
Operações temperatura, modelos numéricos de
Ex: Pontos
Cotados
terreno ou pontos cotados em
levantamentos altimétricos de áreas
Nome
da Classe
Atributos Gráficos

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Modelo OMT-G
GEO-OBJETO com geometria
PONTO
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Árvore
LINHA
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Muro
POLÍGONO
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Lote
Representa objetos pontuais, que possuem um
único par de coordenadas (x, y). Exemplo: postes,
orelhão e hidrantes.
Representa objetos lineares sem exigência de
conectividade. Exemplo: representação de muros,
cercas e meio-fios.
Representa objetos de área, podendo aparecer
conectada, como dentro de lotes de uma quadra,
ou isolado, como a representação de uma ilha.

20
Modelo OMT-G
GEO-OBJETO com geometria e topologia
LINHA
UNI-DIRECIONADA
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Trecho rede
de esgoto
Representa objetos lineares que começam e
terminam em um nó e que possuem uma
direção (arco do grafo orientado). Cada linha
deve estar conectada a dois nós ou a uma
outra linha unidirecionada.
Exemplo: trechos de uma rede de esgoto, que
indicam a direção do fluxo da rede.

21
Modelo OMT-G
GEO-OBJETO com geometria e topologia
LINHA
BI-DIRECIONADA
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex: Trecho rede
de água
Representa objetos lineares que
começam e terminam em um nó e que
são bidirecionados.
Cada linha bi-direcionada deve estar
conectada a dois nós ou a outra linha bidirecionada.
Exemplo: trechos de uma rede de água,
onde a direção do fluxo pode ser nos
dois sentidos dependendo do controle
estabelecido.

22
Modelo OMT-G
GEO-OBJETO com geometria e topologia
NÓ
Nome
da Classe
Atributos Gráficos
Atributos
Operações
Ex:Poço de Visita
Representa os objetos pontuais no fim de
uma linha, ou os objetos pontuais nos quais
as linhas se cruzam (nó do grafo). Possui a
propriedade de conectividade, garantindo a
conexão com a linha.
Por exemplo, o posto de visita na rede de
esgoto ou o cruzamento na malha viária.

23
Modelo OMT-G - Relacionamentos
Associação simples
relacionamentos estruturais entre objetos diferentes
ou
Relações espaciais
topológicas, métricas, direcionais
Relacionamento em rede
relação relação
ligam classes do tipo Nó com classes do tipo Linha Uni-direcionada
ou bi-direcionada
relação relação
ou
relação

24
Modelo OMT-G - Relacionamentos

25
Modelo OMT-G – Cardinalidade
Representa o número de instâncias de uma
classe que pode estar associada a uma instância
de outra classe

26
OMT-G - Relacionamentos Espaciais
Relacões :
Topológicas : descrevem os conceitos de vizinhança, mantendo-se invariante ante às
transformações de escala e rotação;
ex: "disjunto", "adjacente a" e "dentro de"
Métricas : são consideradas em termos de direções e distâncias,
relações direcionais : "norte" e "sul“
relações de distâncias : "perto de" e "longe de";
De ordem : são aquelas que expressam a ordem, total ou parcial, ex: "em frente a", "atrás
de", "acima de" e "abaixo de"
Fuzzy : relações de proximidade não são precisas
ex: preposições como "próximo a" e "perto de" não possuem diferenças muito significativas,
as relações de distância podem ser consideradas relações fuzzy.

27
OMT-G - Relacionamentos Espaciais
Relações topológicas
Descrevem os conceitos de vizinhança, mantendo-se invariante ante às
transformações de escala e rotação;
ex: "disjunto", "adjacente a" e "dentro de”

28
OMT-G - Relacionamentos Espaciais
Relações Métricas
São consideradas em termos de direções e distâncias:
ex : relações direcionais : "norte" e "sul“
relações de distâncias : "perto de" e "longe de";
Quadra
Área verde
Perto de (raio de 500m)
Perto de (raio de 500m)
Rio

29
OMT-G - Relacionamentos Espaciais
Relações de ordem : são aquelas que expressam a ordem, total ou parcial
ex: "em frente a", "atrás de", "acima de" e "abaixo de"
em frente a

30
OMT-G
Relacionamentos Espaciais entre polígonos
v
Disjunto Contém Dentro Iqual Encontram Cobre Coberto por Sobreposição
edificação lote
contém
lote edificação
contém
lote edificação
dentro de
edificação lote
dentro de

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OMT-G
Relacionamentos
espaciais
LINHA/LINHA
Disjunto
Toca
Cruza
Coincidente
Acima/Abaixo
Adjacente
Pero de
Entre
Paralelo a
Sobre
LINHA/PONTO
Disjunto
Toca/Adjacente
Perto de
Sobre
Acima/Abaixo
A
A, B
d
d
B
A, B B
LINHA/
POLIGONO
Disjunto
Adjacente
Perto de
Dentro de
Acima/Abaixo
Cruza
Atravessa
Em frente a
Toca
PONTO/
POLIGONO
A Disjunto
d
PONTO/PONTO
Disjunto
Adjacente/Toca
Perto de
Coincidente
Acima/Abaixo
Em frente a
Adjacente/Toca
Perto de
Dentro de
Acima/Abaixo
Em frente a
d
A, B
A
d
d
B

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Modelo OMT-G Generalização
Lote
Nome da Classe
Nome da Subclasse Nome da Subclasse
Edificado Não Edificado
Notação p/ Generalização
Hachura = verde
Parques
Unid.Ambiental
Reservas
Hachura = amarela
Generalização Generalização Espacial

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OMT-G: Generalização Espacial
SuperClasse
SubClasse SubClasse
SuperClasse
SubClasse SubClasse
Disjunto/Parcial Sobreposta/Parcial
SuperClasse
SubClasse SubClasse
Disjunto/Total
SuperClasse
SubClasse SubClasse
Sobreposta/Total

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OMT-G: Generalização Espacial
sinalização
Pt.ônibus Estacionam Comércio
Disjunto/
Parcial
Escola
Disjunto/
Total
Atividades
Econom.
Sobreposto/ Parcial
Terminal
Sobreposto/Total
Indústria
Pública Particular
Metro
ônibus

35
Modelo OMT-G: Agregação
nome da classe nome da classe
Agregação
Agregação espacial
logradouro trecho

36
OMT-G: Generalização Cartográfica
Pode ser vista como uma série de transformações em algumas representações
das informações espaciais, com o objetivo de melhorar a legibilidade e
compreensão dos dados
2 tipos : variação pela forma e variação por escala
Diferentes Visões de um Rio

37
OMT-G: Generalização Cartográfica
Variação pela Forma
a) Sobreposto
b) Disjunto

38
OMT-G: Generalização Conceitual
Variação pela Escala (disjunto)

39
OMT-G – Diagrama de Apresentação
Diagrama de apresentação para a classe Cidade ponto

40
OMT-G – Diagrama de Transformação

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Exemplo
MUNICÍPIO
COD_MUNICÍPIO
Ruas
DSC_NOME_Ruas
1
1...n
Dentro de
Cruza / Atravessa /
Dentro de
Modelo Modelo Geo-OMT OMT-G - Hospitais - Hospitais
COD_Bairro
Bairros
1...n
Descrição do Bairro
1
Dentro de
Cruza / Toca
Hospital
Hospital
Cod_hospital
Nome
End
Num_leitos ...
n...n
Paciente
Médico
Código_med
Nome_med
Função
Área
Cod_hospital
1...n Nome_pac
CPF
Convênio
Med_resp
Cod_hospital
1...n
1...n
1...n
Exames
Código_exame
Nome_exame
Tipo
Valor
Cod_hospital
1...n
1
Prontuário
Código_prontuário
CPF_Paciente
Doença
Data_entrada
Data_saída
Exame_pac
Código
CPF_paciente
Data_exame
Cod_exame

42
Exemplo

43
Exemplo
Modelo OMT-G - Turismo Municipal

44
Exemplo

Mapeamento de Classes
Classe convencional → tabela
Atributos de classes → mapeados pelas regras para projeto lógico de
BDOR
Classe georeferenciada → tabela + alternativa de armazenamento da
geometria + definição de RIs (triggers, procedimentos, etc) para
consistência da geometria de cada tipo de classe espacial
exemplos de RIs
polígono de um lote deve ser fechado
segmentos de um rio devem ter conectividade

Armazenamento da Geometria
Alternativa 1: tabela única para geometria + tabelas para dados convencionais
T-Dados
ID a 1 ... a i
Vantagens
esquema enxuto
T-Geometria
tabelas de dados com esquema simples
adequada a múltiplas representações
Desvantagens
junção para associar dado e representação
tabela de geometria com alto número de acessos
ID a 1 ... a n ID-T-Dados
esquema da tabela de geometria deve suportar todos os tipos de geometria

Armazenamento da Geometria
Alternativa 2: uma ou mais tabelas de geometria para cada tabela de dados
convencionais
T1-Dados
ID a 1 ... a i
Vantagens
T1-Geometria
tabelas de dados com esquema simples
ID a 1 ... a n ID-T1-Dados
tabelas de geometria com menor número de acessos e com esquemas
particulares (menos complexas)
adequada a múltiplas representações
Desvantagens
esquema mais extenso
junção para associar dado e representação

Armazenamento da Geometria
Alternativa 3: tabela única para geometria e dados convencionais
T
geometria
ID a 1 ... a n a geom_1 ... a geom_i
Vantagens
esquema enxuto
evita junção para associar dado e representação
Desvantagens
esquema das tabelas mais complexo
inadequada a múltiplas representações

Outros Mapeamentos
Relacionamentos de associação
considera-se as regras de mapeamento de relacionamentos em BDORs
Especializações
prever RIs para garantir consistência de agregações
duas alternativas geralmente consideradas
Tabela para superclasse e tabelas para subclasses
forma mais natural de mapeamento para BDOR
adequada a especializações parciais e não-disjuntas
adequada a dados com visualizações e transformações genéricas
Tabelas apenas para subclasses
adequada a especializações totais e disjuntas
adequada a dados com visualizações e transformações distintas

Outros Mapeamentos
Relacionamentos espaciais
em geral não são explicitamente armazenados no BDG
aumenta significativamente o volume de dados!
são mantidos na forma de métodos ou procedimentos e determinados
através de invocação por operações DML
idealmente, um BDG deve possuir uma biblioteca de funções analíticas que
implementam estes relacionamentos