minicurso banco de dados geográficos - mundogeo connect 2014
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MinicursoBanco de Dados Geográficos
José Augusto Sapienza Ramos – 09/05/2014
o Livro Banco de Dados Geográficos:http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados/
o Livro Spatial Database Systems: Design, Implementation and Project Management (disponível na Amazon)
o Artigo que define o OMT-G (vide material);
o Download do aplicativo para modelagem em UML-Geoframe:
http://www.dpi.ufv.br/projetos/argocasegeo/
Material complementar indicado
http://www.labgis.uerj.br/downloads/MGC2014/
minicursoBDG.zip
Link para download do material desse curso
Dado Geográfico
José Augusto Sapienza Ramos – 09/05/2014
Definição sobre dados geográficos
Todo o dado geográfico possui as componentes:
<X;A;T>
X: Diz respeito ao onde (posições).A: Diz respeito ao o que estamos posicionando (atributos).T: Diz respeito ao quando o onde e o que foram medidos.
>> São “caricaturas” do mundo real.
o Dado geográfico: definido no slide anterior – refere sobre a ou perto da superfície da Terra;
o Dado espacial: referenciado sobre um espaço que não necessariamente é geográfico;
o Dado geoespacial: mesmo que geográfico, usado por alguns autores para dar ênfase a diferença ao espacial.
Dado geográfico x dado geoespacial x dado espacial
o O ambiente computacional é discreto enquanto a natureza é muitas vezes contínua;
o O computador trabalha com dado, não informação;
o O computador precisa de forte formalismo nas estruturas e representações;
Traduzindo as informações geográficas ao ambiente computacional
O paradigma dos quatro universos para representação da informação geográfica
o A representação computacional do espaço é um típico problema da Ciência da Geoinformação;
o Para melhor se entender o processo, divide-se o problema em quatro universos: o Universo Real;o Universo Conceitual;o Universo de Representação;o Universo de Implementação.
Os quatros universos
Real
Conceitual
Representação
Implementação
Universo Real
o Também chamado de universo do mundo real;
o É matematicamente contínuo (natureza);
o Nele se encontra os fenômenos que queremos representar e medir;
o Representação via medidas e referência espaço-temporal – essas medidas dão origem aos dados;
o As medições podem ser qualitativas ou quantitativas.
Tipos de superfícies físicas – Universo Real
o Há três tipos de superfícies que os fenômenos geográficos apresentam:o Discreta: facilidade de localizar as bordas (ex: rua, edificações,
poste, rio);o Contínua: dificuldade de localizar ou ausência de bordas (ex:
vegetação, solo, altimetria, temperatura);o Abstrata: Bordas não existem fisicamente, geralmente definidas
descritivamente (ex: município, zona eleitoral, zona de influência).
Os dados são mentiras!
Todo o dado geográfico é uma medição de um objeto ou fenômeno no mundo real.
Esta medição é realizada por um instrumento ou método com precisão finita (erro).
Desta forma, as três componentes (o que, quando e onde) são aferidas com erros. Ou seja, todo o dado geográfico tem embutido uma imprecisão.
Segundo Mark Monmonier em seu livro How to Lie With Maps
O mapa é uma representação limitada e distorcida da realidade, logo é uma mentira.
Fazendo um paralelo com o nosso tema, a qualidade pode ser entendida como a avaliação do nível da mentira do dado geográfico.
Dados diferentes sobre um mesmo elemento do mundo real seriam apenas representações distorcidas da mesma realidade.
o Não há uma percepção única dos elementos do mundo real, é preciso definir qual é a percepção interessante ao seu modelo.
Formas de medir
14
Universo Conceitual
o Neste universo são definidos os conceitos do mundo real a representar;
o O mundo real é complexo, tridimensional, contínuo e infinito – ao definir os conceitos do que se quer representar, delimita-se o escopo;
o Modelos conceituais são elaborados nesse processo – quais informações medir e quais os relacionamentos entre estas informações;
o Autores apresentam algumas classificações conceituais das informações geográficas, vejamos a seguir um das mais aplicadas, a OMT-G – Object Modeling Technique for Geographic Applications (referências ao final da apresentação).
OMT-G – classificação conceitual
OMT-G – classificação conceitual – 1º e 2º nível
o OMT-G é um modelo baseado na orientação à objetos, desta forma, toda a informação geográfica pertence a uma classe – um grupo de informações que representam um mesmo conceito do mundo real;
o As classes são dividas em dois tipos:o Georreferenciada: possui as três componentes: onde, o que e
quando (geoinformações);o Não espacial: possui apenas duas componentes: o que e
quando (informações não geográficas).
OMT-G – classificação conceitual – 3º nível
o As classes georreferenciadas são dividas em:
o Geo-campo: Representam variáveis contínuas no espaço, em outras palavras, apresentam a distribuição espacial de uma variável contínua. Exemplos: pressão, temperatura, relevo, umidade, teor de minerais no solo, vegetação, solos e geologia.
o Geo-objeto: São entidades do mundo real discretas/individualizáveis, ou seja, que apresentam limites definidos e características próprias. Exemplos: rua, rio, árvore, edificação, município, unidade de conservação e poste.
OMT-G – classificação conceitual – divisão de geo-campoo As classes do tipo geo-campo sempre representam a
distribuição espacial de uma variável contínua;o Elas são divididas em:
o Amostras: são pontos amostrais da variável contínua como pontos cotados, medições de estações meteorológicas e amostras de solo;
o Isolinhas: são linhas onde todos os pontos que as compõem possuem o mesmo valor da variável contínua: curvas hipsométricas, isotermas (temperatura) e isoietas (chuva);
o Tesselação: a área é subdivida em células de tamanho igual, em cada célula é realizada uma medição da variável: imagens de satélite e altimetria ou declividade gerada por interpolação;
o TIN (rede triangular irregular): geralmente por meio de isolinhas ou amostras, é gerada uma superfície interpolada composta por triângulos irregulares.
o Polígono Adjacente: divide-se a área de estudo em regiões segundo um critério de classificação: vegetação, geologia, uso do solo e classificação climática.
OMT-G – classificação conceitual – divisão de geo-objeto
o As classes do tipo geo-objeto podem ser dividas em:
o Com topologia: o objetivo é representar a localização geográfica e conectividade entre os objetos, geralmente expressam sistemas conectados complexos como rede viária, rede de drenagem, rede de esgoto, rede de energia, entre outros.
o Sem topologia: o objetivo é representar a localização geográfica dos seus limites: rio definido pelas margens e fazendas representadas por seus limites.
OMT-G – classificação conceitual – divisão de geo-objeto sem topologia
o As classes do tipo geo-objeto sem topologia podem ser dividas em:
o Ponto: a localização geográfica do objeto é apresentada de forma adimensional.
o Linha: a localização geográfica do objeto é apresentada de forma unidimensional.
o Polígono: a localização geográfica do objeto é apresentada de forma bidimensional.
OMT-G – classificação conceitual – divisão de geo-objeto com topologia
o As classes do tipo geo-objeto com topologia podem ser dividas em:
o Arco bidirecional: expressa uma conexão entre dois nós A e B. A conexão pode ser dar de A para B como também de B para A.
o Arco unidirecional: expressa uma conexão entre dois nós A e B. O arco tem um fluxo associado que indica se a conexão se dá de A para B ou B para A.
o Nó: representa os objetos conectados pelos arcos.
o Os arcos são representados por linhas e nós por pontos.
Várias possibilidades de conceito para uma mesma entidade do mundo real
Um mesmo elemento, objeto ou fenômeno do mundo real pode ser representado por vários conceitos dentro da classificação OMT-G ou outra qualquer.
Por exemplo, relevo é um geo-campo. Podemos representar a distribuição espacial do relevo por pontos cotados (amostras), curvas hipsométricas (isolinhas) e por uma matriz de pixels (tesselação).
Já um rio, que é um geo-objeto, pode ser representado por um polígono delimitando suas margens (sem topologia) ou por um arco representando o seu fluxo numa rede de drenagem (com topologia).
Desta forma, é possível se ter uma mesma informação e várias representações conceituais.
Universo de Representação
o Neste universo, se escolhe a estratégia de representação da informação no ambiente computacional;
o Um mesmo conceito pode ser representado de maneiras diferentes no computador;
o Há duas formas de representação dos conceitos sobre o mundo real no SIG:o Matricial: divide-se a área em uma grade/matriz de células
regulares;o Vetorial: define-se pontos, linhas e áreas através de conjuntos
finitos de coordenadas;
Representações sobre o mundo real
Instrumentos de medidas
Comparação entre as representações
Matricial
Vetorial
Mundo real
Comparação entre as representações – primitivas vetoriais x pixel
Um conceito influencia no tipo de representação...
Observe que amostras (geo-campo), ponto (geo-objeto sem topologia) e nó (geo-objeto com topologia) podem ser representados por pontos vetoriais. Em suma, conceitos diferentes podem possuir a mesma representação.
Entretanto o conceito nos impõe maiores restrições à informação como, por exemplo, isolinhas hipsométricas (geo-campo) não podem se cruzar, mas ruas (geo-objeto linha) podem.
Há conceitos que influenciam na adoção da representação. Por exemplo, a tesselação na sua definição é similar a representação matricial; e representação de geo-objeto com topologia nos aponta para representação vetorial, a matricial seria quase impraticável.
Todavia, existem conceitos que admitem bem as duas representações como, por exemplo, os polígonos adjacentes (geo-campo).
Universo de Implementação
o Um vez escolhida a representação da informação geográfica, precisamos definir como ela será implementada no computador;
o Formatos de arquivo, estrutura de dados, algoritmos e afins pertencem a este universo;
o Há grande variedade de implementações de representações vetorias (shp, dwg, dxf, dwg, gpx, kml, svg) e matriciais (tiff, img, jpeg, png, bmp);
o A escolha da implementação é importante, não necessariamente todo o formato de arquivo tem a capacidade de representação necessária.
Ligando os universos...
Exemplos:
1)Curvas de nível - um arquivo shapefile implementa a representação vetorial do conceito de isolinhas do relevo do mundo real.
2)Imagem de satélite: um arquivo TIFF implementa a representação matricial do conceito de tesselação sobre a reflexão da radiação eletromagnética (REM) na superfície do mundo real.
3)Rede de drenagem: um arquivo dwg implementa a representação vetorial do conceito de arco unidirecional sobre rios de uma bacia hidrográfica no mundo real.
Podemos converter o DWG do item 3 para shapefile (SHP) que não vamos alterar a representação, o conceito e nem o que estamos representando sobre o mundo real.
O dado geográfico é um dado técnico
o Uma equipe pode definir (e deve) como uma organização vai representar o mundo real;
o Há diversos parâmetros a serem avaliados para um registro mais completo;
o Veremos mais detalhes ao falarmos de qualidade;
o A linha de vida de um dado é extenso, complexo e normalmente não é todo documentado – dificuldade de avaliação da representação!
Metadados
o Dado sobre o dado;
o Importante documentação para compartilhamento e reuso;
o Principais finalidades segundo o Perfil MGB:o Identificar o produtor e a responsabilidade técnica de produção;o Padronizar a terminologia utilizada;o Garantir a transferência de dados;o Viabilizar a integração de informações;o Identificar a qualidade da informação geográfica e subsidiar a
análise do usuário quanto à adequação a suas aplicações;o Garantir os requisitos mínimos de divulgação e uso dos dados
geoespaciais.
Metadados
o Dado sobre o dado;
o Importante documentação para compartilhamento e reuso;
o Principais finalidades segundo o Perfil MGB:o Identificar o produtor e a responsabilidade técnica de produção;o Padronizar a terminologia utilizada;o Garantir a transferência de dados;o Viabilizar a integração de informações;o Identificar a qualidade da informação geográfica e subsidiar a
análise do usuário quanto à adequação a suas aplicações;o Garantir os requisitos mínimos de divulgação e uso dos dados
geoespaciais.
Metadados
o Alguns definições expostas no Decreto 6.666/2008, que institui a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais:o “... promover a sua documentação, integração e disponibilização [de dados
geoespaciais], bem como possibilitar sua busca e exploração; ” (art. 2º, inciso II)o “... evitar duplicidade de ações e o desperdício de recursos [na produção e
divulgação de dados geoespaciais]...” (art. 1º, inciso III)o o compartilhamento e disseminação [de dados], sendo obrigatório para órgãos e
entidades do Poder Executivo federal e voluntário para os demais (caput art. 3º)o “órgãos e entidades ... deverão na produção, direta ou indireta, ou na aquisição
de dados... obedecer aos padrões [de dados e de metadados] estabelecidos para a INDE ...” (art. 4º, inciso I)
o No Brasil temos o Perfil de Metadados Geoespaciais do Brasil, baseado no ISO-19115 – vide site da CONCAR;
o O cenário hoje em muitos lugares é caótico!
Metadados
o Alguns definições expostas no Decreto 6.666/2008, que institui a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais:o “... promover a sua documentação, integração e disponibilização [de dados
geoespaciais], bem como possibilitar sua busca e exploração; ” (art. 2º, inciso II)o “... evitar duplicidade de ações e o desperdício de recursos [na produção e
divulgação de dados geoespaciais]...” (art. 1º, inciso III)o o compartilhamento e disseminação [de dados], sendo obrigatório para órgãos e
entidades do Poder Executivo federal e voluntário para os demais (caput art. 3º)o “órgãos e entidades ... deverão na produção, direta ou indireta, ou na aquisição
de dados... obedecer aos padrões [de dados e de metadados] estabelecidos para a INDE ...” (art. 4º, inciso I)
o No Brasil temos o Perfil de Metadados Geoespaciais do Brasil, baseado no ISO-19115 – vide site da CONCAR;
o O cenário hoje em muitos lugares é caótico!
Metadados - exemplos
o Alguns sites com repositórios online de metadados geoespaciais:o metadados.ibge.gov.bro mapas.mma.gov.br/geonetworko geonetwork.sipam.gov.bro metadados.inde.gov.bro metadados.labgis.uerj.br (em construção)o metadados.ana.gov.br/geonetworko metadados.cptec.inpe.br
o Acesso ao metadado é diferente de acesso ao dado!
Exemplos na Legislação brasileira – focando em normas técnicas diretamente ligadas a dados geográficos
-Decreto 6.666/2008 – Institui a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais-Perfil de Metadados Geoespaciais do Brasil – CONCAR-Decreto 89.817/1984 - Estabelece as Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Nacional-Resolução do Presidente 01/2005/IBGE - Altera a caracterização do Sistema Geodésico Brasileiro -Decreto 5.334/2005 – Adequa o Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) ao SIRGAS 2000-Lei Federal nº 10.267/01 - Criou o Cadastro Nacional de Imóveis Rurais (CNIR) – obrigando aderência ao SGB-Decreto nº 4.297, de 10 de julho de 2002 – estabelece critérios para o Zoneamento Ecológico-Econômico do Brasil – ZEE
Banco de Dados Geográficos
José Augusto Sapienza Ramos – 09/05/2014
o Dados: conjunto de símbolos e imagens que representam objetos ou fenômenos.
o Dados Geográficos: vide as definições das três componentes <X;A;T> anterior!
o Banco de Dados (BD): conjunto de dados interrelacionados.
o Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD): conjunto de programas que permite a criação e gerência de banco de dados.
Alguns termos comuns que vamos usar...
Simplificar o desenvolvimento de aplicações caracterizadas por uso intensivo de dados!
o Desenvolvido para suporte a grande volumes de armazenamento ou operações;
o Gerência de concorrência de acesso – resolução de conflitos;
o Suporte a comandos e ferramentas que permitem múltiplas visões, robustez, controle de acesso, distribuição de dados, ...
Qual a motivação para se utilizar SGBDs?
Estrutura básica de um ambiente com SGBD
Aplicações
BDBD BDBD BDBD
SGBD
Transações
Estrutura básica de um ambiente SGBD
o As aplicações só acessam as bases de dados por meio do SGBD;
o O SGBD realiza o controle de acesso e de integridade dos dados – quando uma aplicação tenta inserir a população de um bairro como um número negativo, o SGBD não permite!
o É necessário que as aplicações se comuniquem com o SGBD nas transações utilizando um mesmo padrão – geralmente é utilizando a linguagem SQL.
o As aplicações estão transações com o banco de dados em tempos e ordens arbitrárias;
o Dependendo da ordem dessas operações, podem haver conflitos e resultados indesejáveis;
o O SGBD tem que gerenciar a concorrência de transações para manter o banco de dados íntegro.
o Uma transação pode ser, por exemplo, de consulta, inserção, remoção, atualização, ...
Problema da concorrência
Exemplo de problema na concorrência, primeiro consulta-se X e então atualizamos o seu valor.
X = 10
X?
X = 10
X?X = 10
Atualize: X = 10 + 2
Atualize: X = 10 + 5
Ao final, X vale quanto?
O SGBD tem que garantir as propriedades ACID
o Atomicidade: todas as ações de uma transação só podem ser efetivadas se a transação toda for concluída com êxito;
o Consistência: as regras de restrição do banco devem ser sempre obedecidas.
o Isolamento: uma transação não pode influenciar em outra;
o Durabilidade: o resultado de uma transação bem sucedida deve ser permenante e só pode ser alterada por outra transação.
o São capazes de trabalhar com dados geográficos (componentes X, A e T);
o O SGBD-G tem que ser capaz de não apenas armazenar do dados geográfico, mas também consultá-lo e restringí-lo por meio de sua componente espacial (X): o Remova do banco de dados todas as usinas contidas no bairro
Tijuca;o Retorne as indústrias a 500 metros do Rio Guandu;o Uma barragem tem que estar geograficamente sobre um rio.
Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados Geográficos (SGBD-G)
Soluções de SGBD-G hoje no mercado
o Comumente o SGBD-G é implementado por um SGBD e uma extensão espacial que fornece o suporte a dados geográficos;
o Essa extensão espacial implementa estruturas de dados de armazenamento, indexação espacial, consultas espaciais, entre outros;
o Exemplos de soluções:o PostgreSQL e a extensão espacial PostGIS;o Oracle e sua extensão espacial Oracle Spatial;o O ArcSDE da família ArcGIS (ESRI), ele funciona em cima de
diversos banco de dados como PostgreSQL, Oracle, SQL Server, entre outros.
o A extensão do SGBD cria estruturas adicionais no banco de dados para armazenar e processar dados geográficos vetoriais e matriciais:o Colunas para armazenar dados geográficos;o Indexação espacial;o Consultas espaciais;o Operações espaciais;o E outras operações úteis...
o Essas operações podem ser realizadas em Queries, Views, Triggers, Functions, ...
Mas qual é o ponto “G” da questão?
Soluções de SGBD-G hoje no mercado
o Colunas de tipo “geográfico” (SQL no PostGIS):
CREATE TABLE pontos_cotados (FID serial NOT NULL,ponto geometry,elevacao double precision
)
CREATE TABLE declividade (rid integerrast raster
)
CREATE TABLE logradouros (FID serial NOT NULL,shape geometry,qnt_vias integer,pavimentada boolean,tipo_logra varchar,nome_logra varchar
)
SQL simplificado para ilustrar a ideia básica, os comandos acima estão incompletos.
Soluções de SGBD-G hoje no mercado
o Consultas espaciais por meio de funções:
SELECT * FROM bairro, hospital WHEREST_Cointains(bairro.geom,hospital.geom) AND hospital.tipo = ‘Federal’
SELECT * FROM rodovia, hidrografia WHEREST_Intersects(rodovia.shape, hidrografia.shape) ANDrodovia.sigla = ‘BR- 101’
Soluções de SGBD-G hoje no mercado
o Operações espaciais também por meio de funções:
SELECT ST_Intersection(vegetacao.geom, uc.geom) FROM vegetacao, uc
SELECT ST_Buffer(delegacia.geom,1000) FROM delegacia
o Outras operações...
SELECT ST_AsKML(ponto_onibu.geom) FROM ponto_onibusSELECT
Soluções de SGBD-G hoje no mercado
o Operações espaciais também por meio de funções:
SELECT ST_Intersection(vegetacao.geom, uc.geom) FROM vegetacao, uc
SELECT ST_Buffer(delegacia.geom,1000) FROM delegacia
o Um banco de dados possui um estrutura bem definida, normalmente por meio de tabelas e relacionamentos (paradigma relacional);
o Não raramente o modelo pode ficar complexo, tornando necessário uma estratégia eficaz para planejar e representar sua estrutura – técnicas modelagem!
o Devemos lembrar que não modelamos o mundo real, mas nossa percepção sobre ele.
Modelar é fundamental
Exemplo de modelo
Exemplo de modelo
Você se lembra do paradigma dos quatros universos?
Real
Conceitual
Representação
Implementação
Há três etapas de modelagem
o Três etapas da modelagem de um BD:o Modelagem conceitual – Universo conceitual;o Modelagem lógica – Universo de representação;o Modelagem física – Universo de implementação.
o Modelar só é necessário quando se agrega valor!
o O principal desafio da modelagem espacial está na modelagem conceitual;
Técnicas específicas de modelagem conceitual geográfica
o Hoje temos essencialmente duas técnicas para conceitual:o OMT-G – Object Modeling Technique for Geographic
Applications;o UML Geoframe;
o E uma para lógica mais estruturada e integrada:o ArcInfo UML.
o Ambas baseadas na modelagem UML - Unified Modeling Language;
Exemplo de OMT-G
Exemplo de OMT-G
Exemplo de ArcInfo UML
Ao modelar...
o Prima-se pela não duplicidade de dados, facilidade de manutenção, estruturação clara e definida – tudo o que um conjunto de arquivos não tem...
o Aumenta a clareza do próprio criador do banco sobre a sua representação do mundo real;
o As técnicas de modelagem tradicionais não atendem bem os desafios da modelagem de um BDG;
o O paradigma relacional impõe limites a modelagem de BDG!
Desafios
o Entender bem a demanda – “se você não tem a pergunta, qualquer resposta serve”
o Dominar o processo de modelagem;
o Forte integração com TI;
o O modelo é vivo, pois a demanda se altera;
o A estrutura de camadas do GIS não é a estrutura relacional do banco de dados!
Exemplos de modelos e literatura
o ArcGIS Pipeline Data Model (APDM): http://apdm.net
o Especificação Técnica para Estruturação de Dados Geoespaciais Vetoriais (EDGV): http://www.concar.gov.br
o Especificação Técnica para Aquisição de Dados Geoespaciais Vetoriais (ADGV): http://www.geoportal.eb.mil.br/
o Livro Banco de Dados Geográficos - Capítulo 3: http://www.dpi.inpe.br/livros/bdados/capitulos.html
Compart i lhar é preciso!
José Augusto Sapienza Ramos – 09/05/2014
Qual a diferença entre ter o dado, mas não ter acesso, e não ter o dado?
o Mais usual reaproveitar um dado do que gerá-lo;
o É missão de muitos setores público fomentar a sociedade com dados e outros insumos;
o Compartilhar dados com o grande público ou dentro de uma organização pode ser um desafio:o Tecnologias diferentes;o Demandas diferentes;o Habilidades diferentes com as ferramentas;o Entre outros...
Compartilhar hoje passa pela rede de computadores
o Não é possível imaginar compartilhamento de dados sem Internet e Intranet;
o Deseja-se que esse compartilhamento ocorra:o Sem dependência de plataforma específica de software;o Forte acessibilidade;o Uso de tecnologias de computação em nuvem;o De forma padronizada e bem documentada;o Maior volume de fontes e usuários integrados;o Segurança e robustez.
Padrões definidos pelo e-PING (Padrões de Interoperabilidade de Governo Eletrônico) do Open Geospatial Consortium (OGC)
- CSW – Para catálogo de metadados
- GML - padrões de dados gegráficos para intercâmbio entre estações de trabalho
- WCS – Web Coverage Service para o acesso a informações georreferenciadas que possuem valores em todo o espaço considerado, sem fronteiras bem definidas (geo-campos)
- WFS – Web Feature Service especificação OGC que define a interface de um serviço que permite acessar e manipular dados geográficos codificados em GML na Internet (HTTP)
- WMS – Web Map Service: para disponibilização de mapas (dados geográficos editados) ou imagens na Internet (HTTP)
Estrutura de serviços
Hoje podem estar na nuvem
o Os dados e metadados – repositórios online
o Os processamentos – serviços de geoprocessamento
o O software – GISWeb
o Ou seja, só o próprio usuário não está na nuvem...
Qualidade de dados geográfico
José Augusto Sapienza Ramos – 09/05/2014
qualidadequa.li.da.desf (lat qualitate) 1 Atributo, condição natural, propriedade pela qual algo ou alguém se individualiza, distinguindo-se dos demais; maneira de ser, essência, natureza. 2 Excelência, virtude, talento. 3 Caráter, índole, temperamento. 4 Grau de perfeição, de precisão, de conformidade a um certo padrão: Artigo de primeira qualidade. Trabalho de qualidade inferior. (...)
Segundo o dicionário Michaelis...
Definição sucinta:
Atender às expectativas
Qualidade
o É subjetiva – do indivíduo;
o Sua definição muda com o tempo;
o Possui um escopo amplo e geralmente difícil de mapear;
o Não é simples de avaliar – é difícil monitorar;
o Para se manter requer desprendimento de recursos, principalmente tempo;
Qualidade
o “a totalidade das características de uma entidade que refletem a sua capacidade de satisfazer necessidades explícitas e implícitas” (ISO 8402)
o “A qualidade não é uma característica intrínseca de um produto, mas está relacionado a uma percepção geral de satisfação do usuário. Qualidade é um resultado que é observada quando se utiliza o produto”. (livro Spatial Data Quality; Shi, Peter e Goodchild)
O que é necessário para avaliar a qualidade do dado?
o Definir sua expectativa – seja você produtor ou consumidor do dado;
o Definir métricas de avaliação;
o Definir o(s) momento(s) de avaliação da qualidade;
o Medir apenas não basta, há de se monitorar!
Mas por que avaliar a qualidade do dado?
A pergunta está errada ou pelo menos foge do problema principal que gera toda a discussão desse curso!
A pergunta mais assertiva seria:
Mas por que avaliar a qualidade da informação?
o Dado é um símbolo ou imagem. Ele é por si ausente de significado: esse texto é um exemplo de dado;
o Informação é como o dado é interpretado pelo indivíduo, um mesmo dado pode resultar a vários significados a pessoas diferentes.
Antes de responder a pergunta anterior, vamos a essa: Qual a diferença entre dado e informação? (em nosso contexto)
Хорошие студенты утром!
001010110101110011011100100111
010101
o O conceito de informação está intimamente ligado às noções de restrição, comunicação, controle, dados, forma, instrução, conhecimento, significado, estímulo, padrão, percepção e representação de conhecimento.
Voltando a pergunta:Mas por que avaliar a qualidade da informação?
o Hoje a informação é um dos principais ativos das organizações – Era da Informação;
o Informações são usadas para tomar decisões – qualidade ruim, decisão pode ser equivocada;
o Informação de qualidade é informação confiável – informação não confiável não possui valor;
o A informação estrutura o conhecimento – informação ruim, conhecimento mal estruturado.
E o que há de especial no controle de qualidade de dados espaciais?
O que faz o controle de dados geográficos se diferenciar do controle dos dados não-
geográficos?
Chefe, veja bem...
Acidente em São Paulo por problema no levantamento topográfico, um duto da Petrobras foi perfurado numa construção de rodovia em 2001 – apuração indicava a
inferência incorreta do datum utilizado.
O dado geográfico é em geral mais complexo, sua componente espacial trás conceitos de cartografia, acurácias, formatos, métodos e tecnologias próprias.
Mapa com dados geográficos
O que faz o controle de dados geográficos se diferenciar do controle dos dados não-geográficos?
Lembra?
Todo o dado geográfico possui as componentes:
<X;A;T>
X: Diz respeito ao onde (posições).A: Diz respeito ao o que estamos posicionando (atributos).T: Diz respeito ao quando o onde e o que foram medidos.
>> Todas essas componentes podem ter a qualidade avaliada.
Dados GeográficoSobre o que trabalhamos
o Geralmente 2D ou limitado na questão 3D e 4D;
o Sempre discreto;
o Representação simples de apenas algumas inter-relações;
o As medições são restritas, com nível de acurácia e amostragem finita. Às vezes dependente do observador;
o O processo de construção do dado geográfico pode ser longo e complexo.
Mundo RealOnde medimos o dado
o É 3D, ou pode ser entendido até como 4D;
o Muitas vezes contínuo;
o Todos os elementos são inter-relacionados e complexos;
o Cada elemento possui grande números de visões e interpretações;
o Fortemente dinâmico.
Desafios da gestão da qualidade dos dados geográficos
o A necessidade do seu público alvo é dinâmico;
o A tecnologia é dinâmica;
o Cada alteração no dado precisa ser monitorada;
o Carência de mão-de-obra especializada;
o Criar uma estrutura de trabalho propícia;
o As fontes alteram a qualidade do dado provido;
o Sensibilização dos gestores da necessidade deste controle.
Como avaliar a qualidade?
o É preciso mensurar – mesmo estando envolvido em um processo de percepção do usuário;
o Deve ser centrado no usuário, a percepção é dele;
o A avaliação precisa ser documentada e disponibilizada aos agentes pertinentes.
Problemas em avaliar a qualidade
o Padronizar a metodologia de avaliação, porém cada grupo de dados possui suas características próprias;
o Quais critérios avaliar? Seria possível dividir os problemas de qualidade em grupos?
o É importante que várias fontes de dados adotem a mesma avaliação de qualidade;
o Não basta avaliar a qualidade, é preciso gerí-la.
Sistema de gestão de qualidade
o Todas as partes envolvidas no ciclo de vida do dado estão envolvidas também no padrão de qualidade;
o Há preocupação em se manter níveis de qualidade – monitoramento contínuo;
o Define-se responsabilidades, interfaces, principais procedimentos e processos para se manter os objetivos sobre a qualidade segundo a política de qualidade da organização.
Padrões de controle de qualidade de dados geográficos
o Nas últimas três décadas houveram iniciativas de grupos locais, nacionais e internacionais;
o O esforço não se resume ao padrão apenas, mas as definições, agrupamentos e implicações da qualidade sobre dados geográficos;
o Conclusão que está clara hoje: cada instituição precisa do seu controle de qualidade de acordo com suas necessidades;
o Todavia esses controles podem estar alicerçados em um conjunto comum de conceitos, termos e documentação.
Então é cada um determinando como realizar o seu controle?
o O controle está ligado diretamente ao conjunto de dados geográficos adotados – controle de dados ambientais é diferente de um cadastro urbano.
o O controle está atrelado à expectativa dos seus usuários;
o A visão sobre o mundo real é particular: dados geográficos coletados por diferentes entidades geram visões diferentes sobre a mesma entidade do mundo real;
o Não é possível criar um controle comum a todas as demandas possíveis de um usuário qualquer – infinidade de possibilidades.
Não quer dizer que não possa haver direcionamentos
o Há padrões sobre qualidade de dados geográficos, porém eles não se prendem ao controle em si;
o Esses padrões agrupam os elementos de qualidade que se pode buscar em um dado geográfico – por exemplo, todo o dado geográfico tem uma precisão posicional;
o Os padrões também definem princípios, modelos de registro da qualidade ou mesmo como levantá-los.
Padrões ISO
o A ISO (International Organization for Standardization) já possui diversos padrões que abordam questões sobre dados geográficos e as Geotecnologias;
o Hoje os padrões ISO sobre qualidade de dados geográficos são os mais utilizados em diversos países – o Brasil está no mesmo caminho;
o Na prática eles geralmente são ajustados a cada realidade institucional – as normas prevêem isso;
Padrões ISO sobre qualidade de dados geográficos
o ISO 19113:2002 – Geographic information - Quality principleso Define conceitos básicos e os elementos e sub-elementos de qualidade
de dados geográficos;o Possui normatizações para relatórios de qualidade.
o ISO 19114:2003 – Geographic information - Quality evaluation procedureso Possui métodos e ensaios para medição da qualidade.
o ISO 19115:2003 – Geographic information – Metadatao Definições de metadados para dados geográficos.
Padrão ISO 19113:2002 – Elementos e Sub-Elementos de Qualidade
o Completudeo Comissãoo Omissão
o Consistência Lógicao Consistência Conceitualo Consistência de Domínioo Consistência de Formatoo Consistência Topológica
o Acurácia Posicionalo Acurácia Absoluta ou Externao Acurácia Relativa ou Internao Acurária da Grade de Coordenadas
o Acurácia Temporalo Acurácia das Medidas de Tempoo Consistência Temporalo Validade Temporal
o Acurácia Temáticao Corretude de Classificaçãoo Corretude de Atributos Não-Quantitativoso Acurácia de Atributos Quantitativos
Padrões ISO 19114:2003 – Como mensurar a qualidade
o Métodos de medições diretos e indiretos;
o Processos de avaliação da qualidade;
o Relatório e registro;
o Métodos para avaliação geral da qualidade.
Exemplo I
o Data quality scope: Todos os limites municipais brasileiros;o Element: Consistência Lógica;o Subelement: Consistência Topológica;o Data quality measure: Números de feições com erros
topológicos;o Data quality evaluation procedure: Para cada feição, avaliar
se a geometria da mesma sobrepõe ou apresenta espaços vazios com outras feições;
o Data quality result: 16;o Data quality value type: número;o Data quality value unit: Inconsistências topológicas;o Data quality date: 14/01/2012.
Exemplo II
o Data quality scope: Todas as construções classificadas como residências no Município do Rio de Janeiro;
o Element: Completude;o Subelement: Omissão;o Data quality measure: Números de residências ausentes na
base de dados segundo o cadastro oficial;o Data quality evaluation procedure: Comparação do
número de registros da base de dados com o cadastro oficial de IPTU do município;
o Data quality result: 5,8;o Data quality value type: percentual;o Data quality value unit: por cento;o Data quality date: 22/03/2011.
Dilema do produtor e usuário dos dados
Fonte - ISO 19113:2002
Padrões ISO 19115:2003 – Metadados
Outros padrões sobre qualidade
o Geralmente são antecedentes à ISO ou são derivadas da ISO – hoje a ISO é amplamente utilizada;
o Outros padrões de nota foram desenvolvidos pelo:o Federal Geographic Data Committee (USA)o European Standardisation Committee.
o Geralmente esses outros padrões se centram na questão dos metadados;
o Em geral esses outros padrões caminham para aderência à ISO.
o Há padrões de empresas ou instituições públicas – ainda poucos!
Infraestrutura de Dados Espaciais
José Augusto Sapienza Ramos – 09/05/2014
O que é Infraestrutura de Dados Espaciais (IDE)?
o Conjunto de tecnologias, políticas e arranjos institucionais que facilitam a disponibilidade e o acesso aos dados espaciais” (GSDI Cookbook)
o Componentes de uma IDE: Pessoas, Dados, Institucional, Tecnologias e Normas e Padrões;
o O foco sai especificamente do dado e vai a usabilidade do dado por instituições e pessoas.
o Dica de livro: A Multi-View Framework to Assess Spatial Data Infrastructures - http://www.csdila.unimelb.edu.au/publication/books/mvfasdi.html
Componentes da IDE
Benefícios
o Aumento da gestão da geoinformação! (e tudo mais que isso acarreta)
Desafios
o Integração transdisciplinar;
o Avaliações e integrações não triviais;
o Multifacetada;
o Alvo móvel;
o Dualidade entre especificidade e generalidade;
o Visão dominante e múltiplas realidades;
o Objetividade e pluralidade.
Infraestrutura de Dados Espaciais (IDE)
Quando uma organização – comumente país – possui diversas frentes de produção e consumo de dados geográficos e toma para si a meta de centralização no armazenamento e disponibilização destes dados, caminha-se para uma IDE.
O termo Infraestrutura de Dados Espaciais é usado frequentemente para denotar um conjunto básico de tecnologias, políticas e arranjos institucionais que facilitam a disponibilidade e o acesso a dados espaciais.
Nas últimas décadas, diversos países instituíram suas IDE’s. No Brasil e Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE) foi instituída em 2008.
Evolução das IDE’s no mundo
Fonte: Plano de Ação da INDE (CONCAR, 2010)
Níveis e exemplos de IDE
o IDE mundial: Global Geospatial Information Management das Nações Unidas (UN-GGIM);
o IDE regional: Comité Permanente para la Infraestructura de Datos Geoespaciales de las Américas (CP-IDEA);
o IDE nacional: Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (Brasil), Canadian Spatial Data Infrastructure (Canadá), National Spatial Data Infrastructure (EUA), Jamaican National Spatial Data Infrastructure (Jamaica), Infraestructura de Datos Espaciales del Perú (Peru), Infraestructura de Datos Espaciales (México)
o IDE local: Infraestructura de Datos Espaciales de la provincia de Santa Fe (Distrito de Santa Fé, Argentina)
