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Capítulo 3 - Modelagem conceitual de dados geográficos

Capítulo 3 - Modelagem conceitual de dados geográficos

Um modelo de dados é um conjunto de conceitos que podem ser usados para descrever a estrutura e as operações em um banco de dados.
Os objetos e fenômenos reais são complexos demais para permitir uma representação computacional completa, sendo necessário construir uma abstração deles, de modo a obter uma forma de representação conveniente, simplificada e adequada às finalidades.
O sucesso de qualquer implementação em computador de um sistema de informação é dependente da qualidade da abstração.
A modelagem do mundo real é uma atividade complexa porque envolve a discretização do espaço como parte do processo de abstração, visando obter representações adequadas aos fenômenos geográficos.
Dentre os inúmeros fatores do processo de discretização do espaço encontram-se:
- Transcrição da informação geográfica em unidades lógicas de dados: representação limitada da realidade através de conceitos geométricos.
- Forma como as pessoas percebem o espaço: uma mesma entidade geográfica pode ser percebida de diversas formas. O uso de múltiplas representações para a mesma entidade pode ocorrer simultaneamente, usando-se várias formas geométricas.
- Natureza diversificada dos dados geográficos: Geometria, localização, informações, características temporais e origens distintas
- Existência de relações espaciais: topológicas, métricas, de ordem e fuzzy.

Modelos de dados geográficos

Modelos de dados semânticos e OO (ER, OMT, IFO, UML e outros), são utilizados porém apresentam limitações para a modelagem adequada por não possuir primitivas apropriadas para a representação de dados espaciais.
Para aplicações geográficas há necessidades adicionais em abstração de conceitos e entidades e de tipo de entidades representáveis e seu inter-relacionamento.
Algumas propostas são: GeoOOA, MODUL-R, GMOD, IFO, GISER, OMT-G, GeoFrame e MADS.
Para escolher considere:
- a abstração de conceitos geográficos
- o atendimento de requisitos usuais para modelos de dados (clareza e facilidade de uso)
- a possibilidade de mapeamento dos esquemas produzidos para a implementação em SGBD espaciais

Níveis de abstração de dados geográficos

Nível do mundo real: Contém os fenômenos geográficos reais a representar(rios, ruas e cobertura vegetal.
Nível de representação conceitual: Oferece um conjunto de conceitos formais com os quais as entidades geográficas podem ser modeladas da forma como são percebidas pelo usuário, em um alto nível de abstração. São definidas as classes básicas, contínuas ou discretas que estão associadas a classes de representação espacial.
Nível de apresentação: Oferece ferramentas visuais
Nivel de implementação Define padrões, formas de armazenamento e estruturas de dados para implementar cada tipo de representação, os relacionamentos entre elas e as necessárias funções e métodos.

Modelo OMT-G

Atua nos níveis de representação conceitual e apresentação.
Parte das primitivas definidas para o diagrama de classes da UML introduzindo primitivas geográficas (classes e relacionamentos com o objetivo de aumentar a capacidade de representação semântica do modelo e reduzindo a distância entre o real e a representação.
Provê primitivas para modelar a geometria e a topologia dos dados geográficos, oferecendo suporte a estruturas topológicas “todo-parte”, estruturas de rede, múltiplas representações de objetos e relacionamentos espaciais.
Permite a especificação de atributos alfanuméricos e métodos associados para cada classe.
Os principais pontos do modelo são: expressividade gráfica e capacidade de codificação
É baseado em três conceitos principais:
- Classes:
  - Representam os três grandes grupos de dados (contínuos, discretos e não-espaciais) que podem ser encontrados nas aplicações geográficas.
  - A distinção entre classes permite compartilhamento dados não espaciais, o que facilita o desenvolvimento de aplicações integradas e a reutilização de dados.
  - Podem ser:
    - Georreferenciadas:
      - Descreve um conjunto de objetos que possuem representação espacial e estão associados a regiões da superfície da terra.
      - São especializadas em classes do tipo:
        
        Geocampo: representam objetos e fenômenos distribuídos continuamente no espaço, correspondendo a variáveis como tipo de solo, relevo e geologia. O modelo OMT-G define cinco classes descendentes de geo-campo: isolinhas, subdivisão planar, tesselação, amostragem e malha triangular (TIN).
        
        Geo-objeto: representam objetos geográficos particulares, individualizáveis, associados a elementos do mundo real, como edifícios, rios e árvores.
        
        O modelo OMT-G define duas classes descendentes de geo-objeto:
        
        geo-objeto com geometria: Representa objetos que possuem apenas propriedades geométricas, e é especializada em classes: Ponto, Linha e Polígono. Como exemplo citamos, respectivamente, árvore, meio fio e edificação.
        
        geo-objeto com geometria e topologia: Representa objetos que possuem, além das propriedades geométricas, propriedades de conectividade topológica (nós e arcos), sendo especificamente voltadas para a representação de estruturas em rede. Os arcos podem ser unidirecionais, como em redes de esgoto, ou bidirecionais, como em redes de telecomunicações. Especializações previstas: nó de rede, arco unidirecional e arco bidirecional. Os segmentos orientados traduzem o sentido do fluxo da rede, se unidirecional ou bidirecional, dando mais semântica à representação.
    - Convencionais:
      - Descreve um conjunto de objetos com propriedades, comportamento, relacionamentos, e semântica semelhantes, e que possuem alguma relação com os objetos espaciais, mas que não possuem propriedades geométricas.
      - São simbolizadas de forma semelhante a UML, incluindo no canto superior esquerdo um retângulo que é usado para indicar a forma geométrica da representação.
- Relacionamentos
- Restrições de integridade espaciais
Três diagramas no processo de desenvolvimento de uma aplicação geográfica:
- Diagrama de classes: onde todas as classes são especificadas junto com suas representações e relacionamentos.
  - Permite visualizar restrições de integridade espaciais, que devem ser observadas na implementação. Consiste na identificação de condições que precisam ser garantidas para que o banco de dados esteja sempre íntegro.
  - Usado para descrever a estrutura e o conteúdo de um banco de dados geográfico através de elementos específicos (classes de objetos e seus relacionamentos).
  - Contem apenas regras e descrições que definem conceitualmente como os dados serão estruturados, incluindo a informação do tipo de representação que será adotada para cada classe.
  - É o produto fundamental do nível de representação conceitual
  - Os principais tipos de restrições de integridade, são:
    - de domínio:
    - de chave:
    - de integridade referencial:
    - de integridade semântica:
    - topológicas: consideram as propriedades geométricas e as relações espaciais dos objetos
    - semânticas: dizem respeito ao significado implícito às feições geográficas; um exemplo desta restrição é uma regra que impede que edifícios sejam interceptados por trechos de logradouro
    - definidas pelo usuário: “regras de negócio”.
  - Símbolos simplificados podem ser usados.
  - Os objetos podem ou não ter atributos não espaciais associados
  - Métodos ou operações são especificados na seção inferior do retângulo.
  - O modelo OMT-G apresenta um conjunto fixo de alternativas de representação geométrica, usando uma simbologia que distingue geoobjetos e geo-campos
- Diagrama de transformação: especifica todo o processo de transformação, permitindo a identificação dos métodos necessários para a implementação.
- Diagrama de apresentação:

Table of Contents

Capítulo 3 - Modelagem conceitual de dados geográficos

Modelos de dados geográficos

Níveis de abstração de dados geográficos

Modelo OMT-G