Conceitos Básicos Relativos a BD Espaciais

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  Tema 1. BASE DE DADOS ESPACIAL Hélder MC Muianga & José A.

  Nhavoto

  DMI CONTEÚDO: Bases de Dados Com Componente Espacial

DMI Conceitos Básicos Relativos a BD Espaciais 1

  Conceito de BD Espacial 2. Geometria 3. Geometria Matricial 4. Geometria Vetorial 5. Atributo Espacial 6. Objecto Espacial 7. Componente Espacial ou Geometria de um objecto 8. Base de Dados Espacial 9. Consulta Espacial

DMI Conceito de BD Espacial

  Base de dados espacial é uma base de dados utilizada para armazenar informacão sbre o espaco geográfico

Conceitos Básicos Relativos DMI a BD Espaciais 1. Geometria

  O conceito de geometria em BDE, refere-se sempre a componente vetorial ou matricial, ou seja, sempre que se fizer alusão a geometria é imperioso distinguir o tipo de geometria a que se está a fazer menção.

Conceitos Básicos Relativos DMI a BD Espaciais (3) 2. Geometria Matricial

  Uma matriz de elementos, usualmente pertencentes a um sub-conjunto dos números reais R

  2 Uma matriz de elementos R , considerado como um

  espaço topológico. Pontos, linhas e regiões são particulares geometrias.

Conceitos Básicos Relativos DMI a BD Espaciais (4) 4. Atributo Espacial

  Um atributo de um objeto cujo domínio seja um conjunto de geometrias

  Qualquer objeto com um atributo espacial. Os geo- objetos são uma classe particular de obcjetos espaciais.

Conceitos Básicos Relativos DMI a BD Espaciais (5) 6. Componente Espacial ou Geometria de um objecto

  Valor de um atributo espacial de um objecto 7.

BDE

  Uma Base de Dados armazenando, entre outros, objetos espaciais.

  Consulta definida sobre uma BDE

Arquitectura de Integração DMI entre os SIG e os SGBD

  Existem basicamente duas principais formas de integração entre os SIGs e os SGBDs, que são a arquitetura dual e a arquitetura integrada.

Arquitectura Dual:

DMI Características

   Armazena as componentes espaciais dos objetos separadamente  A componente convencional, ou alfanumérica, é armazenada em um SGBD relacional

   A componente espacial é armazenada em arquivos com formato proprietário.

Arquitectura Dual:

DMI Desvantagens

  

Dificuldade no controle e manipulação das componentes

espaciais

  

Dificuldade em manter a integridade entre a componente

espacial e a componente alfanumérica

  

Separação entre o processamento da parte

convencional, realizado pelo SGBD, e o processamento

da parte espacial, realizado pelo aplicativo utilizando os

arquivos proprietários

  

Dificuldade de interoperabilidade, já que cada sistema

trabalha com arquivos com formato proprietário

DMI Arquitectura Integrada: Características

  Consiste em: 

  

Armazenar todos os dados em um SGBD, ou seja,

tanto a componente espacial quanto a alfanumérica.

Arquitectura Integrada: DMI Vantagens

  

Utilização dos recursos de um SGBD para

controle e manipulação de objetos espaciais,

como gestão de transações, controle de

integridade, concorrência e linguagens próprias

de consulta.

  

A manutenção de integridade entre a

componente espacial e alfanumérica é feita pelo

SGBD.

Arquitectura Integrada: DMI Subdivisão

  Subdividida em três outras: 

  Baseada em campos longos

  Baseada em extensões espaciais

  Combinada

Arquitectura Integrada: DMI

  Baseada em Campos Longos

  

Utiliza BLOBs para armazenar a componente

espacial dos objetos. Lembrar que um SGBD-R

ou -OR trata um BLOB como uma cadeia de bits

sem nenhuma semântica adicional

  Desvantagens*:  Um BLOB não possui semântica.  Um BLOB não possui métodos de acesso. 

  

SQL oferece apenas operadores elementares

de cadeias para tratar BLOBs.

Arquitectura Integrada: DMI

  Baseada em Extensões Espaciais

  

Consiste em utilizar extensões espaciais

desenvolvidas sobre um SGBD-OR. Exemplos:

Oracle Spatial e PostGIS

  Vantagens: 

  

Permite definir tipos de dados espaciais,

equipados com operadores específicos

(operadores topológicos e métricos).

   Permite definir métodos de acesso específicos para dados espaciais.

Arquitectura Integrada: DMI

  Baseada em Extensões Espaciais

Características*:

  

Fornecem tipos de dados espaciais (TDEs) em seu

  modelo de dados, e mecanismos para manipulá-los

  

Estendem SQL para incluir operações sobre TDEs,

  transformando-a de facto em uma linguagem para consultas espaciais

  

Adaptam outras funções de nível mais interno ao

  SGBD para manipular TDEs eficientemente, tais como métodos de armazenamento e acesso, e métodos de otimização de consultas.

DMI Operações Espaciais

  As consultas espaciais baseiam-se em relacionamentos espaciais de vários tipos: métricos, direcionais e topológicos. Por serem dois conceitos de natureza distinta, as operações sobre as componentes espaciais de geo- campos e geo-objetos também são diferentes.

DMI Operações Espaciais Classificação

  As operações espaciais podem ser classificadas em:

   Operação unária booleana

   Operação unária escalar

   Operação unária espacial

   Operação binária booleana

   Operação binária escalar

   Operação binária espacial

   Operação n-ária espacial

Operações Espaciais

  DMI Classificação

  

Operação unária booleana: mapeia geometrias

  em valores booleanos. Como exemplos, temos:

   Convex, que testa se uma geometria é convexa; e

  

Connected, que testa se uma geometria está conectada.

  

Operação unária escalar: mapeia geometrias em

  valores escalares. Como exemplos, temos:

   Length, que computa o comprimento ou perímetro de uma geometria; e

   Área, que computa a área de uma geometria.

Operações Espaciais

  DMI Classificação

  

Operação unária espacial: mapeia geometrias em

  geometrias. Como exemplos, temos:

   Buffer, que retorna uma nova geometria a partir

  de uma distância em torno de uma geometria específica;

   ConvexHull, que retorna uma geometria convexa

  a partir da geometria;

   MBR, que retorna o mínimo retângulo envolvente

  de uma geometria; e

   Centroid, que retorna o centróide de uma

Operações Espaciais

  DMI Classificação

  

Operação binária booleana*: também chamada de

predicado espacial ou relacionamento espacial,

  mapeia pares de geometrias em valores booleanos. Esta classe pode ser dividida em:

   Relacionamento topológico

   Relacionamento direcional

   Relacionamento métrico

Operações Espaciais

  DMI Classificação

  

Operação binária escalar: mapeia pares de

  geometrias em valores escalares. Por exemplo

   distance computa a distância entre duas geometrias.

  

Operação binária espacial: mapeia pares de

  geometrias em geometrias. Como exemplos, temos as operações de conjunto a saber:

  

  Interseção (Intersection)

  

  União (Union)

   Diferença (Difference).

  Classificação

DMI Operações Espaciais

  Operação n-ária espacial: mapeia n-tuplas de

  geometrias em geometrias. Por exemplo:

  

  A operação ConvexHull pode pertencer a essa classe quando receber mais de uma geometria como parâmetro de entrada.

Relacionamentos

DMI Topológicos

  São considerados dois modelos distintos: 

  

Matriz de 4-interseções: oito relações topológicas

binárias são consideradas, representando a

interseção entre a fronteira e o interior de duas

geometrias

  

Matriz de 9-Interseções: considera o resultado da

interseção entre as fronteiras, interiores e exteriores

de duas geometrias. Usado para definir

relacionamentos topológicos entre geometrias com

estruturas mais complexas, como regiões com ilhas e

separações. estende a matriz de 4-Interseções para

Consultas Espaciais:

DMI Classificação

  

Seleção espacial: dado um conjunto de objetos

  espaciais D e um predicado de seleção espacial

  ρ

  sobre atributos espaciais dos objetos em

  D,

  determine todos os objetos em D cujas geometrias satisfazem

  ρ.

  

Junção espacial: dados dois conjuntos de dados

  espaciais, D e D', e um predicado de seleção espacial

  θ, determine todos os pares (d,d') ϵD×D‘

  cujas geometrias satisfazem θ.

Consultas Espaciais:

DMI Classificação*

  

Seleção espacial: Identificamos ainda os seguintes

  casos particulares importantes de seleção espacial:

   Seleção por ponto: dado um ponto P e um conjunto de objetos espaciais D, determine todos os objetos em D cujas geometrias contêm P.

   Seleção por região: dada uma região R e um conjunto de objetos espaciais D, determine todos os objetos em D cujas geometrias estão contidos em R.

   Seleção por janela: dado um retângulo R com os lados paralelos aos eixos

  e um conjunto de objetos espaciais D, determine todos os objetos em D cujas geometrias estão contidos em R.

DMI Dados Espaciais: Métodos de Acesso

   Recomendar aos estudantes para ler a ficha

para a aula seguinte

Dados Geográficos na WEB DMI

   Recomendar aos estudantes para ler a ficha

para a aula seguinte

   Consultar: para obter

informações sobre o MassGIS

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