Visão Geral dos Processos O modelo do SPRING não está limitado a uma particular área de aplicação de Geoprocessamento e que possa incorporar aplicações tão diversas como Estudos Ambientais, Agricultura, Geologia e Redes.
Para tanto, as diversas áreas de aplicação de Geoprocessamento, em função dos tipos de dados utilizados foram mapeadas, como ilustrado na Tabela a seguir.
| Aplicações | Escalas típicas | Tipos de dados | Represent. Gráficas | Operações |
|---|---|---|---|---|
| Floresta | 1:10.000 a 1:500.000 | Cadastro rural (talhões) | Matricial, vetorial | Classif. imagens, consulta espacial |
| Agricult. | 1:25.000 a 1:250.000 | Dados temáticos, S. Remoto,MNT | Matricial,vetorial, grades, TIN | Análise espacial, declividade |
| Geologia | 1:100.000 a 1:2,500,000 | MNT, dados temáticos,imagens | Matricial, grades | Transf. IHS, visualiz. 3D |
| Redes | 1:1.000 a 1:10.000 | Redes lineares (topologia) | Vetorial | Consulta espacial, cálculos dedicados |
| Estudos Urbanos | 1:1.000 a 1:25.000 | Redes, cadastro urbano | Vetorial | Consulta espacial |
Consulte também: Processos de Modelagem Em Geoprocessamento, o espaço geográfico é modelado segundo duas visões complementares: os modelos de campos e objetos (Worboys, 1995). O modelo de campos enxerga o espaço geográfico como uma superfície contínua, sobre a qual variam os fenômenos a ser observados, segundo diferentes distribuições. Por exemplo, um mapa de vegetação descreve uma distribuição que associa a cada ponto do mapa, um tipo específico de cobertura vegetal, enquanto um mapa geoquímico associa o teor de um mineral a cada ponto.
O modelo de objetos representa o espaço geográfico como uma coleção de entidades distintas e identificáveis. Por exemplo, um cadastro espacial dos lotes de um munícipio identifica cada lote como um dado individual, com atributos que o distinguem dos demais. Igualmente, poder-se-ia pensar como geo-objetos os rios de uma bacia hidrográfica ou os aeroportos de um estado.
As aplicações de Geoprocessamento lidam estes dois grandes tipos de dados:
A existência de um campo só se materializa quando de sua representação no espaço geográfico. A região geográfica que define uma área de “latossolo roxo” em São José dos Campos não é uma entidade individual. O que pode ser identificável é o “mapa de solos do Vale do Paraíba”.
Os objetos têm existência independente de sua representação num mapa; num sistema de Geoprocessamento, são usualmente criados a partir de seus atributos e só depois localizados no espaço. Por exemplo, pode-se falar dos objetos “escolas de São José dos Campos”, e mais especialmente do “Colégio Mater Dei”.
Inicialmente, será importante estabelecer a base geométrica na qual as classes do modelo são definidas. A partir de uma região contínua da superfície terrestre, podemos definir nosso conceito de região geográfica (ou reticulado geográfico).
“Definimos com uma região geográfica R como uma superfície qualquer pertencente ao espaço geográfico, que pode ser representada num plano ou reticulado, dependente de uma projeção cartográfica apropriada.”
A região geográfica R serve de suporte geométrico para localizações geográficas, pois toda uma localização geográfica será representada por um ponto de R. O uso de um conjunto discreto de pontos facilita uma definição formal das classes de dados geográficas e das operações associadas. A definição de região geográfica proposta não restringe a escolha da representação geométrica (matricial ou vetorial) associada aos objetos geográficos.
As classes básicas do modelo, definidas a seguir, são:
Consulte também:
Resumo do Universo Conceitual
Processos de Modelagem Ao discutir o universo de representação, estaremos indicando quais as estruturas a ser utilizadas para construir um sistema de Geoprocessamento.
O conceito básico utilizado é o de REPRESENTAÇÃO GEOMÉTRICA. Uma representação define uma descrição geométrica de um plano de informação, que pode ser especializada em:
Consulte também:
Diferenças entre representação vetorial e varredura !
Como converter de vetorial p/ varredura ?
Como converter de varredura p/ vetor ?
A REPRESENTAÇÃO GEOMÉTRICA MATRICIAL pode ser especializada segundo a hierarquia de classes mostrada na figura abaixo.
Para definir esta hierarquia, precisamos inicialmente precisar melhor o que entendemos pelas primitivas geométricas: coordenadas2D, coordenadas 3D, nó2D, nó rede, arcos, arcos orientados, isolinhas e polígonos.
Dada uma região geográfica R, pode-se definir:
Uma vez definidas as primitivas geométricas vetoriais, podemos estabelecer a hierarquia de representações geométricas vetoriais, como mostrado na figura abaixo.
Visão Geral dos Processos Ao discutir o universo de implementação, estaremos indicando quais as estruturas de dados a ser utilizadas para construir um sistema de Geoprocessamento. Aqui tratamos com decisões concretas de programação e que podem admitir número muito grande de variações. Estas decisões podem levar em conta as aplicações às quais o sistema é voltado, a disponibilidade de algoritmos para tratamento de dados geográficos e o desempenho do hardware. Para uma discussão sobre os problemas de implementação de operações geográficas, veja-se Güting et al. (1995).
Um dos aspectos principais a ser levados em conta no universo de implementação é o uso de estruturas de indexação espacial. Os métodos de acesso a dados espaciais compõem-se de estruturas de dados e algoritmos de pesquisa e recuperação e representam um componente determinante no desempenho total do sistema. Apanhados gerais da literatura são feitos em Cox Junior (1991) e Rezende (1992).
Estes métodos operam sobre chaves multidimensionais e dividem-se conforme a representação dos dados associados: pontos (ex: árvores K-D), linhas e polígonos (ex: árvores R e R+) e imagens (ex: árvores quaternárias). Estes e outros métodos têm possibilitado (principalmente no caso de pontos e linhas) grandes melhorias de desempenho no acesso a dados geográficos.
O grande fator limitante da maior parte dos métodos de acesso estudados é que foram projetados para operar em memória principal. Num SGBDG de grande porte, é preciso fazer acesso eficiente a dados em memória secundária. Isto vale tanto para dados vetoriais como dados matriciais. No caso de dados vetoriais, Mediano, Casanova e Dreux (1994) apresentam uma nova proposta de utilizar uma extensão das árvores-B para poder apresentar apenas os dados geográficos relevantes para uma determinada escala, sem incorrer em procedimentos desnecessários. Esta estrutura, chamada de árvore-V, permite ainda o acesso a dados multiresolução e é muito conveniente como suporte a métodos de folheamento de um grande banco de dados.
Visão Geral dos Processos O paradigma dos “quatro universos de modelagem” (Gomes e Velho, 1995) parte do princípio que o mapeamento entre cada universo não é reversível e admite alternativas. Discutiremos a seguir estas relações.
A passagem do mundo real para o universo conceitual pode admitir algumas variações, conforme o domínio de aplicação. Em alguns casos, o mapeamento é direto: por exemplo, as imagens de satélite e grandezas topográficas e geofísicas são naturalmente mapeadas para instâncias de GEOCAMPO. No caso de mapas municipais e de divisão política, sua associação com as classes GEO-OBJETO e MAPA DE GEO-OBJETOS é também direta.
Os levantamentos temáticos podem se prestar a duas interpretações, conforme seu uso: quando se tratar de trabalhos de inventário (como o mapa de vegetação da Amazônia), devem ser modelados como instâncias de GEOCAMPO (ou, mais especificamente, da classe TEMÁTICO). No caso de estudos detalhados em médias e grandes escalas (como no zoneamento ecológico-econômico), onde cada região é caracterizada por qualificadores específicos, é conveniente que estes levantamentos sejam associados a instâncias de GEOOBJETOS e de MAPA DE GEO-OBJETOS.
Este mapeamento apresenta várias alternativas não-excludentes, a saber:
A literatura tem consagrado a conclusão de que um SIG de propósito geral deve prover todas as alternativas de representação.
Conforme dissemos anteriormente, a realização do universo de implementação é decisão concreta de programação. Faremos aqui algumas considerações de ordem prática:
Visão Geral dos Processos Para compreender melhor a relação entre os diferentes universos (níveis) do modelo, a tabela a seguir mostra vários exemplos de entidades do mundo real e suas correspondentes no modelo.
| Universo do mundo real | Universo conceitual | Universo de representação | Universo de implementação |
|---|---|---|---|
| Mapa de vegetação | Geo-campo Temático | Imagem temática Subdivisão Planar | Matriz 2D Linhas 2D (com R-Tree) |
| Mapa altimétrico | Geo-campo Numérico | Grade regular, Grade triangular,Conjunto Pontos 3D, Conjunto Isolinhas | Matriz 2D, Linhas 2D e Nós 3D, Pontos 3D (KD-tree), Linhas 2D |
| Lotes urbanos | Geo-objetos | ||
| Mapa de lotes | Cadastral | Subdivisão Planar | Linhas 2D (com R-Tree) |
| Rede elétrica | Rede | Grafo Orientado | Linhas 2D (com R-Tree) |
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