In1008 projeto conceitual de bd
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IN1008 – Projeto Conceitual de BD. Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos – Exemplos de aplicações usando uma ferramenta CASE Por: Ana Cecília Vital de Andrade [email protected] 20/05/2008. Roteiro. Objetivo Principais conceitos Modelagem Conceitual para BDG

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IN1008 – Projeto Conceitual de BD

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Presentation Transcript


In1008 projeto conceitual de bd

IN1008 – Projeto Conceitual de BD

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos – Exemplos de aplicações usando uma ferramenta CASE

Por:

Ana Cecília Vital de Andrade

[email protected]

20/05/2008


Roteiro

Roteiro

  • Objetivo

  • Principais conceitos

  • Modelagem Conceitual para BDG

  • Modelo UML-Geoframe

  • Ferramenta ArgoCaseGeo

  • Exemplo de aplicação

  • Considerações Finais

  • Referências


Objetivo

Objetivo

  • Apresentar os principais conceitos sobre a modelagem conceitual para Bancos de Dados Geográficos

  • Apresentar exemplos desses conceitos conforme o Modelo UML-Geoframe e sua abordagem prática através da ferramenta case Argocasegeo


Principais conceitos

Principais Conceitos

  • Modelos Conceituais

    • Abstração da realidade

    • Somente os elementos essenciais são observados

    • Representam de maneira abstrata, formal e não ambígua a realidade da aplicação

    • Facilita a comunicação entre o usuário e o projetista

  • E para aplicações geográficas?

    • Requisitos Específicos

      • Aspectos geométricos

      • Relacionamentos topológicos

    • Modelos conceituais de propósito geral não atendem satisfatoriamente aplicações geográficas


Principais conceitos1

Principais Conceitos

  • Solução?

  • Extensões de modelos tradicionais

    • OO (OMT, OOA), ER, IFO

    • Adaptados para SIG desde o final dos anos 80

  • Modelos x formalismo

  • Formalismo OO

    • GMOD [PIR 97], Geo-OMT [BOR 97], GeoOOA [KOS 97], MADS [PAR 99], Perceptory [BED 99], UML-GeoFrame [LIS 99]

  • Formalismo E-R:

    • Modul-R [BED 96], GISER [SHE 97], Geo-ER [HAD 97];


Modelagem conceitual para banco de dados geogr ficos

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos

  • Histórico

  • Modul-R

    • Bérbad e Paquete – Extensão do modelo E-R – 1989/93

    • Universidade de Laval – Canadá

    • Base para a ferramenta CASE Preceptory

      • Formalismo Orientado a Objeto

      • UML


Modelagem conceitual para banco de dados geogr ficos hist rico

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos - Histórico

  • Histórico

  • GeoIFO – 1995/1996

    • Universidade de Patras, Grécia

    • Baseado no formalismo IFO (Modelo Semântico Formal de BD)‏

  • GISER (Geographic Information System Entity Relational) – 96/97

    • Extensão para aplicações geográfica do modelo E-R Estendido

    • Universidade de Minnesota, EUA


Modelagem conceitual para banco de dados geogr ficos1

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos

  • Histórico

  • GeoER - 1997

    • E-R

    • Adaptação do modelo GeoIFO

  • MGeo – 1994

    • UFPE

  • MGeo+ - 1995

    • Extensão do MGeo

    • Baseado no modelo OMT

    • Uso de bibliotecas de classes que servem de base à modelagem de aplicações geográficas


Modelagem conceitual para banco de dados geogr ficos2

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos

  • Histórico

  • GMOD -1997

    • Base para ambiente computacional UAPE (geo-User Analysis and Project Environment)‏

    • UAPE: um ambiente computacional para modelagem e projeto de aplicações ambientais.

    • Extensão do modelo de objetos OMT

    • Unicamp

  • GeoOOA -1997

    • Extensão do modelo OOA – análise orientada a objetos

    • Universidade Hagen - Alemanha

    • Ferramenta CASE REGIS (99)‏

      • Notação gráfica de UML


Modelagem conceitual para banco de dados geogr ficos3

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos

  • Histórico

  • Geo-OMT– 1997

    • Extensão do modelo de objetos OMT p/ aplicações SIG

    • Fundação João Pinheiro – BH – MG

    • Deu origem ao OMT-G

  • OMT- G – 1999

    • Grande aceitação no Brasil

  • MADS – 1999 (Modeling of Application Data With SpatialTemporal feature)‏

    • Orientado a Objeto – do padrão OMDG

    • Universidade de Lausanne, Suiça


Modelagem conceitual para banco de dados geogr ficos4

Modelagem Conceitual para Banco de Dados Geográficos

  • Histórico

  • UML-GeoFrame – 1998/1999

    • Framework GeoFrame (UFRGS)‏

    • UML + Estereótipos

    • Geoframe + UML


Evolu o cronol gica

Evolução cronológica

[6]


In1008 projeto conceitual de bd

Modelagem Conceitual para Bancos de Dados Geográficos


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


Fen menos geogr ficos e objetos convencionais

Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Dado georreferenciado x dado não espacial

    • Precisam ser diferenciados!

  • Como os modelos tratam isso?

  • Gmod e Mgeo+

    • Classes Convecionais e Geo-Classes

    • Distinção através de especialização


Fen menos geogr ficos e objetos convencionais1

Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • GeoOOA, MADS, OMT-G

    • Distinção por pictogramas

  • UML-GeoFrame

    • Estereótipos

  • Ex:

Ex: OMT-G

[5]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig1

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


Vis o de campos e de objetos como modelar

Visão de Campos e de Objetos – Como Modelar?

  • Campo - Distribuição contínua no espaço

    • Temperatura, tipo de solo, altimetria

  • Objetos:

    • Entidades bem definidas. Ex: Rio

  • GMOD

    • Geo-Classe especializa: Geo-Campo e Geo-Objeto

  • OMT-G

    • Pictogramas

  • GeoOOA

    • Representação raster = campo geográfico

  • UML-Geoframe

    • Estereótipos


Vis o de campos e de objetos como modelar1

Visão de Campos e de Objetos – Como Modelar?

  • Ex: Estereótipos – UMLGeoframe

Raster e campo geográfico:mesma representação

GeoOOA

[8]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig2

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


Aspectos tem ticos como modelar

Aspectos temáticos – Como modelar?

  • Grupo de representação de entidades com características e relacionamentos comuns. Ex: Hidrografia

  • MGeo+ e GMOD

    • Plano de Informação

      • Temas com diferentes visões da área de estudo

      • Ex: cidade, podemos modelá-la segundo vários aspectos, como por exemplo, suas construções, sua rede de vias de acesso, entre outras.

  • GeoFrame

    • Temas: agrupam conjunto de classes fortemente relacionados entre si.


Aspectos tem ticos

Aspectos Temáticos

  • Ex– UML-Geoframe

[2]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig3

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


Aspectos espaciais

Aspectos Espaciais

  • Fenômenos geográficos: podem ser descritos de forma:

    • Espacial, gráfica, temporal, textual/numérica

  • Ex: Município

    • Espacial: polígono que representa os limites do município

    • Gráfico: polígono e símbolo representando sua forma cartográfica em diferentes escalas

    • Temporal: data de emancipação e data em que os dados do município foram incluídos

    • Textual/Numérico: atributos descritivos: nome e população


Aspectos espaciais1

Aspectos Espaciais

  • Solução:

  • Objeto Espacial: localização geográfica e geometria

  • Visão de Objeto:

    • Ponto, linha, polígono

  • Visão de Campo:

    • Modelos numéricos, isolinhas, grade de célula

  • GeoIFO, Giser, Geo-ER e GMOD

    • Define uma associação entre a classe que descreve o fenômeno e a classe que do tipo objeto espacial correspondente a sua representação espacial


Aspectos espaciais2

Aspectos Espaciais

  • GeoOOA, Modul-R, OMT-G, MADS, UML-Geoframe

    • Pictogramas e Estereótipos substituem as associações

OMT-G: Visão de Campos

[5]


Aspectos espaciais3

Aspectos Espaciais

  • Ex: UML-Geoframe

Visão de Campos

Visão de objetos

[10]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig4

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


M ltiplas representa es

Múltiplas Representações

  • Um fenômeno geográfico pode ser representado em diferentes escalas, projeções e objetos espaciais

    • Ex: Município pode ser representado por um ponto e um polígono a depender da escala

  • Suportada por todos os modelos!

[5]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig5

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


In1008 projeto conceitual de bd

Aspectos EspaciaisSolução:Objeto Espacial: localização geográfica e geometriaVisão de Objeto:Ponto, linha, polígonoVisão de Campo:Modelos numéricos, isolinhas, grade de célulaGeoIFO, Giser, Geo-ER e GMODDefine uma associação entre a classe que descreve o fenômeno e a classe que do tipo objeto espacial correspondente a sua representação espacial(ilustrar)Relacionamentos Espaciais

  • Três tipos:

  • Métricos: incluem os possíveis relacionamentos entre os atributos espaciais(geométricos) das entidades: ex: distância entre coordenadas geográficas

  • Topológicos: são aquelas que se mantêm inalteradas após distorções (adjacência). Ex: mudança de projeção

  • Composição: quando um objeto é composto por outros. Ex: Arquipélago é composto por ilhas


In1008 projeto conceitual de bd

Relacionamentos EspaciaisTrês tipos:Métricos: incluem os possíveis relacionamentos entre os atributos espaciais(geométricos) das entidades: ex: distância entre coordenadas geográficasTopológicos: são aquelas que se mantêm inalteradas após distorções (adjacência). Ex: mudança de projeçãoComposição: quando um objeto é composto por outros. Ex: Arquipélago é composto por ilhas Relacionamentos Espaciais

  • Como modelar:

  • Mesmos construtores do formalismo de oridem (OO, E-R...). No entando:

  • MADS

    • Relacionamentos espaciais modelados por linhas tracejadas

  • OMT-G

    • Diferencia relacionamentos convencionais dos espaciais através de símbolos gráficos.


Relacionamentos espaciais

Relacionamentos Espaciais

  • Ex: OMT- G

[5]


Relacionamentos espaciais1

Relacionamentos Espaciais

  • Exemplos

  • Gmod

[5]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig6

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


Aspectos temporais

Aspectos Temporais

  • Possibilitam o estudo da evolução dos fenômenos geográficos

  • GMOD

    • Geo-classes e classes convencionais -> Associações com a classe Tempo

  • GeoOOA

    • Pictograma especial de relógio

    • Conexão ancestral:

      • associações entre versões de um mesmo objeto

  • Modul-R

    • Pictogramas


Aspectos temporais1

Aspectos Temporais

  • Ex:

  • GeoOOA

[5]


Requisitos de modelagem conceitual para aplica es sig7

Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

  • Os modelos para BDG devem prover:

  • Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

  • Visão de Campos e de Objetos

  • Aspectos Temáticos

  • Aspectos Espaciais

  • Múltiplas Representações

  • Relacionamentos Espaciais

  • Aspectos Temporais


In1008 projeto conceitual de bd

[5]


Estudo de caso

Estudo de Caso

Modelo UML-Geoframe


Estudo de caso modelo uml geoframe

Estudo de Caso – Modelo UML-Geoframe

  • Modelo UML-Geoframe

    • Linguagem UML + Framework Geoframe

  • Geoframe: “é um framework conceitual que fornece um diagrama de classes básicas para auxiliar o projetista nos primeiros passos da modelagem conceitual de dados de uma nova aplicação de SIG”.[6]

    • Desenvolvido por Lisboa Filho and Iochpe, 1999

  • Orientado a Objeto

  • Notação gráfica do Diagrama de Classes UML


Uml geoframe nota o uml utilizada

UML-GeoFrame:Notação UML utilizada

[10]


Framework geo frame

Framework Geo-Frame

Coleção de Temas

Pacotes que representam aspectos que serão abordados

Possui localização geográfica

Possuem identidade própria. Ex: estrada

Sem representação geográfica

Como o fenômeno é visto: temperatura, altimetria

Composto por vários objetos. Ex: arquipelago

Formas de

Reprsentação

Imagens de satelite

[3] [4]


Modelo uml geoframe

Modelo UML-Geoframe

  • Processo de modelagem

  • Identificar temas e subtemas por região

  • Construir diagramas de classes por tema

  • Modelar o componente espacial dos fenômenos geográficos


Modelo uml geoframe1

Modelo UML-Geoframe

Representados por Pacotes

  • Processo de modelagem

  • Identificar temas e subtemas por região

    • Escolher a área geográfica a ser representada

    • Identificar os temas

Subtemas

Temas

[2]


Modelo uml geoframe2

Modelo UML-Geoframe

  • Processo de modelagem

    2.Construir Diagramas de Classes por Tema

  • Modelar classes enquanto

    • OBJETOGEOGRÁFICO

    • CAMPOGEOGRÁFICO ou

    • OBJETONÃOGEOGRÁFICO.

  • Utilizar Estereótipos para representar as classes


Modelo uml geoframe3

Modelo UML-Geoframe

  • Estereótipos

[4]

Representação de campos categóricos ou relacionamentos. Ex: tipo de solo

[2]


Modelo uml geoframe4

Modelo UML-Geoframe

  • Função categórica

  • 1 – Argiloso 2 - Arenoso


Modelo uml geoframe5

Modelo UML-Geoframe

2.Construir Diagramas de Classes por Tema

  • Ex:

Objeto não-geográfico

Objeto geográfico

Polígono


Modelo uml geoframe6

Modelo UML-Geoframe

  • Processo de modelagem

    3.Modelar o componente espacial dos fenômenos geográficos

    • Associação entre as classes

    • Combinação de dois ou mais estereótipos

    • Modelagem de campos categóricos: o espaço é classificado em categorias mutuamente exclusivas

    • ou seja, uma variável possui um valor do tipo categoria em todos os pontos dentro de uma região (ex.: tipos de solos, fértil, infértil...).


Modelo uml geoframe7

Modelo UML-Geoframe

  • Processo de modelagem

    3.Modelar o componente espacial dos fenômenos geográficos

[10]


Abordagem pr tica

Abordagem Prática

Ferramenta Argocasegeo


Ferramenta case argocasegeo

Ferramenta Case ArgoCaseGeo

  • Ferramenta case

  • Código aberto

  • Desenvolvido desde 2004 pela DPI-UFV – Viçosa

  • Extensão da ferramenta Argo-UML

  • Desenvolvido em Java

  • Código aberto

  • http://www.dpi.ufv.br/projetos/argocasegeo/ArgoCASEGEO2.exe


Ferramenta case argocasegeo1

Ferramenta Case ArgoCaseGeo

  • Baseado no modelo UML-Geoframe

  • Possui 4 módulos

    • Módulo gráfico

    • Módulo Dicionário de Dados

    • Geração automática

    • Engenharia Reversa (em desenvolvimento)‏


Argocasegeo arquitetura

ArgoCaseGeo: arquitetura

[2]


M dulo gr fico

Módulo Gráfico

  • Diagramas e estereótipo

  • Padrões de Análise

    • Mecanismo de Reutilização

    • Solução para um problema recorrente em um contexto específico

    • Aumenta a produtividade


Argocasegeo m dulo gr fico

ArgoCaseGeo – Módulo Gráfico

Módulo de Navegação

Módulo Gráfico

Propriedades


M dulo gr fico padr es de an lise

Módulo Gráfico – Padrões de Análise

Descrição da solução

Solução

Padrões Disponíveis


M dulo dicion rio de dados

Módulo Dicionário de Dados

  • Esquema de dados com descrição dos elementos

  • Armazenados no formato XMI

  • XMI: possibilita o compartilhamento de modelos entre ferramentas de modelagem diferentes

  • Esquema: 2 tipos de dados

  • Semânticos

    • Nomes de classes, atributos, multiplicidades

    • Sâo armazenados no dicionário de dados

  • Gráficos(desenhos)‏

    • armazenados em arquivo próprio do ArgoCaseGeo

[9]


M dulo dicion rio de dados1

Módulo Dicionário de Dados

  • Arquivo XMI

  • Tags

    • Delimilitam as classes

  • Features

    • Características


M dulo dicion rio de dados2

Módulo Dicionário de Dados

  • Dicionário de Dados -Arquivo XMI

TEMA

CLASSE


M dulo gera o autom tica mga

Módulo Geração Automática (MGA)

  • Transformação do esquema conceitual para o lógico

  • Dependente do SIG

    • Cada SIG tem seu próprio modelo lógico de dados

  • Argocasegeo suporta 3 módulos de geração automática (esquema lógico-espacial)‏

    • SIG Arc View (Formato Shape)‏

    • SIG Geomedia

    • TerraLib


Ferramenta case argocasegeo2

Ferramenta Case ArgoCaseGeo

  • Abordagem prática

  • Modelo UML-GeoFrame

  • Ferramenta Case ArgoCaseGeo

  • Exemplo (Mostrar a ferramenta)‏

  • (Exemplo daquele pdf)‏


Considera es finais

Considerações Finais

  • Modelo UML-Geoframe

    • Material vasto, fácil de ser encontrado

    • Fácil entendimento

    • Facilidade de uso

    • Já suporta aspectos temporais (Geoframe-T)

    • (http://www.geoinfo.info/geoinfo2001/papers/125luciana.pdf)


Considera es finais1

Considerações Finais

  • Ferramenta Argocasegeo

  • Pontos positivos

    • Ferramenta própria para modelo UML-Geoframe

    • Criação de diagramas intuitiva

    • Padrões de análise - reuso

  • Pontos negativos

    • Tutorial muito simples

    • Apenas para módulo gráfico (diagramas)

      • Help da ferramenta é pobre

      • Aborda apenas Padrões de Análise

  • Módulo dicionário de dados confuso


Refer ncias

Referências

  • [1] ArgocaseGeohttp://www.dpi.ufv.br/projetos/argocasegeo/index.htm[2] DONILSON Lopes; LIMA, Sérgio Muinhos. Modelagem Conceitual de Banco de Dados Geográficos. Rosa, Donilson Lopes; Lima, Sérgio Muinhos

  • [3] Framework Geoframe. http://www.sbc.org.br/reic/edicoes/2001e2/tutoriais/ProjetodeBDparaSistemasdeInformacaoGeografica.pdf Acessado em 10/05/2008

  • [4] Geoframe. http://www.dpi.ufv.br/~jugurta/papers/geoinfo99.pdf

  • [5] BORGES, K. A. V. Modelagem de Dados Geográficos: uma Extensão do Modelo OMT para Aplicações. Geográficas.


Refer ncias1

Referências

  • [6] LISBOA,Filho; IOCHPE, Cirano. Um Estudo sobre Modelos Conceituais de Dados para projeto de Banco de dados Geográfico.

  • [7]Geoframe-T. http://www.geoinfo.info/geoinfo2001/papers/125luciana.pdf

  • [8] GeoOOA. http://www.fernuni-hagen.de/se/PDFs/GIS-ICRE96.pdf

  • [9] XMI. http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0310827_06_cap_03.pdf

  • [10] LISBOA,Filho; IOCHPE, Cirano. Projeto de Banco de Dados para Sistemas de Informação Geográfica.


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