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Sistemas de Informações Geográficas. Unidade 4: Arquitetura de SIG Prof. Cláudio Baptista 2010.1. Arquitetura em Camadas. Separar as camadas de Armazenamento Manipulação Visualização. Arquitetura em Camadas. Arquitetura em Camadas. Primeira camada trata da Visualização e Manipulação:

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Presentation Transcript
Sistemas de informa es geogr ficas

Sistemas de Informações Geográficas

Unidade 4: Arquitetura de SIG

Prof. Cláudio Baptista

2010.1


Arquitetura em camadas
Arquitetura em Camadas

  • Separar as camadas de

    • Armazenamento

    • Manipulação

    • Visualização



Arquitetura em camadas2
Arquitetura em Camadas

  • Primeira camada trata da Visualização e Manipulação:

    • Visualização

      • oferece funções básicas para visualização de objetos tradicionais e georeferenciados

    • Manipulação

      • oferece funções para denição e manipulação destes objetos.


Arquitetura em camadas3
Arquitetura em Camadas

  • Segunda Camada corresponde ao nível de representação do modelo

    • oferece separadamente serviços de manipulação de alto nível para atributos convencionais

    • representação raster

    • representação vetorial


Arquitetura em camadas4
Arquitetura em Camadas

  • Terceira Camada engloba os subsistemas que oferecem serviços de armazenamento

    • Armazenamento de dados não-espaciais

    • Armazenamento de dados em formato raster

    • Armazenamento de dados em formato vector

    • Fazem uso do subsistema de Armazenamento Físico (SAF) que está na quarta camada


Estrat gias de implementa o
Estratégias de Implementação

  • Existem diferentes estratégias de implementação para a arquitetura em camadas, baseadas em sistemas de gerência de bancos de dados com grau crescente de funcionalidade

  • Estudaremos as estratégias:

    • Relacional

    • Dual

    • Campos Longos

    • Integrada


Estrat gias de implementa o1
Estratégias de Implementação

  • Relacional

    • Representação de temas por relações. Um objeto geográfico é uma tupla de uma relação

    • Atributos são tipos simples

    • Permite uso de SQL para consulta aos dados

    • Não há implementação de SV, SAM, SMM


Estrat gias de implementa o2
Estratégias de Implementação

Borda

País

  • Relacional - Exemplo

Ponto

Contorno


Estrat gias de implementa o3
Estratégias de Implementação

Consulta: “Obtenha os contornos da França”

select Borda.contornoId, X, Y

from Pais, Borda, Contorno, Ponto

where nome = ‘França’

and Pais.bordaId = Borda.BordaID

and Borda.ContornoID = Contorno.contornoID

and Contorno.pontoID = Ponto. pontoID

ORDER BY Borda.ContornoId, Ponto_num

  • Relacional - Exemplo


Estrat gias de implementa o4
Estratégias de Implementação

  • Relacional

    • Desvantagens

      • Dificuldade em elaborar consultas (princípio de independência de dados é quebrado)

      • Baixa performance (muitas junções!)

      • Não amigável, tem que se manipular pontos sempre

      • Dificuldade de definir tipos espaciais

      • Impossibilidade de expressar consultas espaciais (SMV e SMM)

Conclusão: Alternativa POUCO VIÁVEL!!!!! DON’T USE IT!


Estrat gias de implementa o5
Estratégias de Implementação

  • DUAL

    • Um SIG usando a arquitetura DUAL possui:

      • um SGBD relacional para armazenar em tabelas a componente convencional de todos os objetos (dados não espaciais)

      • arquivos normais para a componente espacial dos objetos.

    • Em termos da arquitetura proposta:

      • SMC e SAC sob um SGBD Relacional

      • smm, sam, smv e sav sobre o sistema de arquivos do sistema operacional


Estrat gias de implementa o6
Estratégias de Implementação

  • DUAL

    • Estratégia seguida pela grande parte de fabricantes de SIG:

      • ARC/Info

      • Geomedia

      • MapInfo

      • Autodesk


Estrat gias de implementa o7
Estratégias de Implementação

  • DUAL

    • Consulta

      • A execução de uma consulta em um ambiente dual tipicamente segue um plano bem rígido: a componente convencional da consulta é processada pelo sgbd relacional, em separado das restrições espaciais, que são deixadas a cargo do smm e do smv; os resultados parciais são posteriormente combinados pelo sm para gerar o resultado nal da consulta.

      • => redução da possibilidade de otimização da consulta com um todo!! ( reduz performance)


Estrat gias de implementa o8
Estratégias de Implementação

  • DUAL

    • Problemas:

      • Requer treinamento em dois mundos distintos (SGBD + SIG)

      • Não utiliza recursos de SGBD (concorrência, tolerância a falhas, otimização, integridade) para os dados espaciais

      • SAM e SAV só usam as funcionalidades de sistema de arquivo (pobre)

      • Problema de integridade: se removermos um objeto espacial, quem garante que os respectivos dados convencionais também serão removidos???


Estrat gias de implementa o9
Estratégias de Implementação

  • Campos Longos (BLOBS)

    • Esta estratégia baseia-se no uso de SGBDs relacionais com suporte para campos longos, nos quais são armazenadas as componentes espaciais dos objetos

    • Então, SMC, SAC, SAV e SAM estão no SGBD

    • Porém, SMM e SMV ainda estão fora do SGBD


Estrat gias de implementa o10
Estratégias de Implementação

  • Campos Longos (BLOBS)

    • Vantagens

      • uso de um SGBD para representação de dados convencionais e espacias, fazendo uso de toda funcionalidade de um SGBD

    • Desvantagens

      • Um BLOB é uma caixa preta (binário) em que se pode acessar todo o objeto ou parte deste, mas sem conhecer a semântica do objeto

      • Em consequência, a implementação do SIG ainda deve incluir métodos de acesso espacial e um otimizador de consultas que prepare planos de execução que façam uso destes métodos


Estrat gias de implementa o11
Estratégias de Implementação

  • Integrada

    • uso de um SGBD estensível (Orientado -a objeto ou Objeto -Relacional) que disponha de mecanismos que permitam implementar o tratamento das componentes espaciais através de extensões ao seu ambiente

    • Exemplos: PostgresQL, Oracle 9i, Informix Universal Server, IBM DB2 Universal Server, O2 e ObjectStore


Estrat gias de implementa o12
Estratégias de Implementação

  • Integrada

    • SGBD’s estensíveis permitem adicionar novos tipos de dados e operações voltadas para as funcionalidades espaciais.

    • DDL e DML são estendidas para usar estes novos tipos e operações

    • Mecanismos de indexação espacial (Rtree) podem ser criados e o SGBD saberá como otimizar consultas usando estes novos mecanismos


Estrat gias de implementa o13
Estratégias de Implementação

  • Integrada

    • Vantagens:

      • Total integração de dados convencionais com espaciais, inclusive usando toda funcionalidade provida por um SGBD

      • Semântica de dados espaciais conhecida

      • smm, sam, smv e o sav como extensões do sgbd

      • Melhor performance


Evolu o dos sigs
Evolução dos SIGs

  • No princípio existia apenas uma coleção de rotinas com as quais um bom programador poderia contruir um SIG

  • 1980: uso de uma API mais sofisticada com interface via linha de comando, execução em workstations

  • 1990: Introdução de GUI, capacidade de customização => permitiu o desenvolvimento de aplicações para um domínio específico



Arquitetura distribu da cliente servidor
Arquitetura Distribuída Cliente-Servidor

  • Duas Camadas

Desktop

Data Server


Arquitetura distribu da cliente servidor1
Arquitetura Distribuída Cliente-Servidor

  • 3 (n) Camadas

Desktop

Application

Server

Data Server

Uso massivo de componentes

Introdução dos g-services


Tipos de sigs
Tipos de SIGs

  • Podemos classificá-los em 6 categorias:

    • Profissional

    • Desktop

    • Hand-held

    • Component

    • Viewer

    • Internet


Sig profissional
Sig Profissional

  • É o SIG completo capaz de realizar

    • coleta de dados, display e edição

    • administração de BD

    • geoprocessamento e análise avançada

    • transformação

    • geo-estatística

    • suporte a vector e raster

    • análise em 3D

  • Exemplo: ESRI ARC/GIS 8

  • Preço varia entre US$ 8.000 a 20.000 por licença


Sig desktop
SIG Desktop

  • Mais focado em uso dos dados do que na sua criação

  • Inclui ferramentas para fazer mapas, relatórios, gráficos

  • É o tipo de SIG mais usado hoje em dia (custo X benefício)

  • Exemplos: ESRI Arc/View, Intergraph GeoMedia, Idrisi, MapInfo

  • Preços: de US$ 1000 a 2000


Sig hand held
SIG Hand held

  • Capacidade de SIG móvel

  • displays de 320 X 240 pixels

  • Programa e dados residem em memória (não há discos) e memória é pequena (16K, 64K, 16M, 64M)

  • Ex.: Autodesk OnSite, ESRI ArcPad, Smallworld Scout

  • Preços: US$ 500,00


Componentes de sig
Componentes de SIG

  • Fabricantes fornecem coleções de componentes para SIG

  • Progamadores usam estes componentes para desenvolver aplicações específicas e otimizadas

  • Ex: ESRI MapObjects, MapInfo MapX

  • Preços: US$ 1000 a 2000 pelo kit de desenvolvimento + US$ 100 por aplicação deployed


Sig viewers
SIG Viewers

  • Provêm apenas funcionalidade limitada (display, query e mapas simples)

  • Desenvolvidos no final da década de 90, são em geral de graça.

  • Ex. ESRI ArcExplorer, Intergraph GeoMedia Viewer, MapInfo ProViewer

  • Razão maior de existência: ajuda a vender o formato de dados e terminologia específica de um dado fabricante!


Internet sig
Internet SIG

  • É o tipo que mais promete para uso em massa dado o sucesso da Internet

  • Na maioria dos casos deseja-se apenas display e query, tende a mudar no futuro quando tecnologia se aperfeiçoar

  • Ex de aplicações MS Expedia tem mapas interativos (www.expediamaps.com ) MapQuest permite encontrar caminhos com direções (www.mapquest.com)

  • Ex de Fabricantes: ESRI ArcIMS, Intergraph Geomedia Web Map, MapInfo MapXtreme

  • Preço: US$ 5000 a 25000


Internet sig usando arquitetura integrada
Internet SIG usando Arquitetura Integrada

  • Grande projetos de SIG usam arquitetura em n camadas

  • Uso de SGBD com estensibilidade de SIG

  • Ex.: AutoDesk Vision, ESRI ArcSDE, MapInfo SpatialWare

  • Preço US$ 10000-25000 dependendo do número de usuários


Sig corporativo
SIG-Corporativo

  • Não é:

    • uma licença corporativa (Enterprise License)

    • um repositório centralizado de mapas e dados cadastrais


Sig corporativo1
SIG-Corporativo

  • por um conjunto de componentes que, integrados ao fluxo de trabalho da empresa, geram uma melhoria dos processos primordiais da mesma


Sig corporativo caracter sticas
SIG-Corporativo: características

  • O alinhamento com as prioridades da empresa;

  • A definição de um conjunto de dados precisos, atualizados e bem definidos para dar suporte ao negócio da empresa;

  • A acessibilidade a todos os níveis de usuários;

  • A relevância ao fluxo de trabalho operacional da empresa nas áreas de operação, planejamento e expansão;

  • A integração com os demais sistemas e dados corporativos da empresa;

  • Retorno de investimento (ROI) demonstrado; e

  • Sustentabilidade.


Sig corporativo n veis de maturidade
SIG-Corporativo: níveis de maturidade

  • implantação do SIG-Corporativo, contempla cinco níveis:

    • Nível 1: Entusiastas

    • Nível 2: Departmental

    • Nível 3: Centralizado

    • Nível 4: Integrado

    • Nível 5: Corporativo


N vel 1 entusiastas
Nível 1: Entusiastas

  • existe na empresa um grupo de indivíduos que de maneira isolada adquirem ferramentas de SIG e usam a tecnologia com o único interesse de suportar algumas das suas tarefas isoladamente.

  • tecnologia SIG é licenciada de maneira individual e usada como aplicações Desktop – SIG Desktop

  • dados são adquiridos, usados uma vez e descartados.


N vel 2 departamental
Nível 2: Departamental

  • Departamentos específicos da empresa reconhecem o valor da tecnologia SIG para seu uso interno

  • Departamentos criam uma infraestrutura própria de hardware e software e disponibilizam serviços baseados em tecnologia SIG para outros setores da empresa.

  • Dados relevantes para o departamento são gerados e armazenados a nível de departamento


N vel 3 centralizado
Nível 3: Centralizado

  • empresa busca a centralização, preocupada inicialmente com a consolidação de uma base de dados única e otimização da infraestrutura computacional.

  • é estabelecida uma unidade centralizada para disponibilizar serviços SIG para diversos equipamentos

  • O sistema centralizado inicia a definição de padrões que melhoram a qualidade dos dados e de processos de fluxo de trabalho internos, além da formalização de solicitações.

  • resulta em redução de custos e otimização dos recursos.


N vel 4 integra o
Nível 4: Integração

  • busca-se a integração da tecnologia SIG aos diversos fluxos de trabalho da empresa, resultando na integração das aplicações corporativas com as funcionalidades SIG, o que resulta na demanda por modelos de dados e tecnologias mais avançadas.

  • São definidos comitês de lideres operacionais (ou grupos temáticos) para coletar as demandas e direcionar a política SIG dentro da empresa.


N vel 5 corporativo
Nível 5: Corporativo

  • o plano estratégico de tecnologia SG está alinhado com o plano estratégico corporativo

  • a tecnologia SIG é reconhecida como fundamental para incremento da eficiência da empresa e como ferramenta de apoio à decisão

  • a integração da tecnologia SIG com os sistemas corporativos e críticos da empresa é estabelecida

  • os atributos do SIG são embutidos nos bancos de dados espaciais (Geodatabases)


Sig corporativo2
SIG-Corporativo

  • Quanto à integração dos dados:

    • Arquitetura Dual

    • ArquiteturaIntegrada

  • Quanto à distribuição dos dados:

    • Dados Centralizados

    • Dados Distribuídos

  • Quanto à funcionalidade:

    • Arquitetura em 3 Camadas

    • Arquitetura Multicamadas

    • Arquitetura Orientada a Serviços – SOA




Arquitetura quanto distribui o dos dados
Arquitetura: quanto à distribuição dos dados

  • Arquitetura com Dados Centralizados


Arquitetura quanto distribui o dos dados1
Arquitetura: quanto à distribuição dos dados

  • Arquitetura com Dados Centralizados:

    • Requisitos: aquisição/instalação/configuração de hardware (servidor) e software (banco de dados espacial e SIG).

    • Vantagens: baixo custo de instalação; baixo custo de manutenção (atualização de documentos externos, cópias de segurança, reinstalação/reconfiguração de hardware e software). Maior segurança na atualização dos dados que ficaria a cargo de um único setor na empresa.

    • Desvantagens: dependência total da rede de comunicação de dados de longa distância (WAN); ponto único de fragilidade caso não seja montada uma estrutura com redundância de servidores e banco de dados; potencialmente maior latência de rede para recuperar informação.


Arquitetura quanto distribui o dos dados2
Arquitetura: quanto à distribuição dos dados

  • Arquitetura com Dados Distribuidos Sem Réplica


Arquitetura quanto distribui o dos dados3
Arquitetura: quanto à distribuição dos dados

  • Arquitetura com Dados DistribuidosSemRéplica:

    • Requisitos: aquisição/instalação/configuração de hardware (servidor) e software (banco de dados espacial e SIG) para cada centro.

    • Vantagens: independência parcial de rede de comunicação de dados de longa distância (WAN) – no caso, não é preciso ter conectividade até um único servidor central o tempo todo.

    • Desvantagens: custo médio de instalação; custo médio de manutenção (atualização dos dados espaciais, cópias de segurança, reinstalação/reconfiguração de hardware e software); dependência da rede de comunicação de dados de longa distância (WAN) para unidades não instaladas junto do centro regional; potencialmente maior latência de rede para recuperar informação.


Arquitetura quanto distribui o dos dados4
Arquitetura: quanto à distribuição dos dados

  • Arquitetura com Dados Distribuidos Com Réplica


Arquitetura quanto distribui o dos dados5
Arquitetura: quanto à distribuição dos dados

  • Arquitetura com Dados Distribuidos Com Réplica

    • Requisitos: aquisição/instalação/configuração de hardware (servidor) e software (banco de dados espacial e SIG) para sede e para cada centro. As instalações do centro fariam acessos de consulta aos seus dados através de LAN e aos dados de externos àquela instalação através de WAN.

    • Vantagens: independência parcial de rede de comunicação de dados de longa distância (WAN) – no caso, não é preciso ter conectividade até um único servidor central o tempo todo. Maior disponibilidade dos serviços em função da replicação dos dados, isto implica em menor vulnerabilidade do sistema.

    • Desvantagens: custo alto de aquisição (várias licenças de SGBD espacial e SIG), alto custo de instalação (pois tem que instalar na sede e outras unidades); custo alto de manutenção (atualização dos dados espaciais requer sincronismo das réplicas com o banco de dados central, cópias de segurança, reinstalação/reconfiguração de hardware e software); dependência da rede de comunicação de dados de longa distância (WAN) para unidades não instaladas junto do centro regional; potencialmente maior latência de rede para recuperar informação no caso de acesso às informações externas à instalação.


Arquitetura quanto funcionalidade
Arquitetura: quanto à funcionalidade

  • Arquitetura em 3 Camadas

  • Arquitetura Multicamadas

  • Arquitetura Orientada a Serviços – SOA


Arquitetura quanto funcionalidade1
Arquitetura: quanto à funcionalidade

  • Arquitetura em 3 Camadas


Arquitetura quanto funcionalidade2
Arquitetura: quanto à funcionalidade

  • Arquitetura Multicamadas


Arquitetura quanto funcionalidade3
Arquitetura: quanto à funcionalidade

  • Arquitetura Orientada a Serviços (SOA)




Arcgis server1
ARCGIS SERVER

  • Vantagens: solução bastante completa incluindo manipulação de dados vetoriais, raster e 3D. Suporte à plataformas móveis, serviços de geocoding e roteamento. Acesso a vários SGBDs incluindo Oracle Spatial. Implementação de padrões OGC e ISO, catálogo. Solução Web e desktop.

  • Desvantagens: custo mais elevado, não possui nada em comunidade opensource.


Autodesk mapguide enterprise
Autodesk Mapguide Enterprise


Autodesk mapguide enterprise1
Autodesk Mapguide Enterprise

  • Vantagens: custo mais reduzido, versão opensource que provê uma gama de componentes a custo reduzido.

  • Desvantagens: Web services: só implementa WMS e WFS. Gerência de metadados limitada, implementada através do Topobase. Não dá suporte a edição de mapa via Web (Web mapediting). Não contempla serviços para plataformas móveis.



Geomedia1
Geomedia

  • Vantagens: solução bastante completa e aberta com relação à utilização de dados de diversas fontes e formatos, incluindo manipulação de dados vetoriais, raster e 3D. Suporte a plataformas móveis, serviços de geocoding e roteamento. Acesso a vários SGBDs incluindo Oracle Spatial. Implementação de padrões OGC e ISO, catálogo. Solução Web e desktop.

  • Desvantagens: custo mais elevado, não possui nada em comunidade opensource, modelo de desenvolvimento e tecnologias extremamente acopladas aos modelos proprietários da Microsoft.



Mapinfo1
MapInfo

  • Vantagens: custo reduzido quando comparado à plataforma ESRI. Plataforma escalável e estensível. Acesso ao Oracle Spatial e diversos outros SGBDs.

  • Desvantagens: Falta de suporte no Brasil e em Recife. Não provê suporte para aplicações 3D nem plataformas móveis. Limitado suporte a Raster. Só roda em plataforma Windows e .NET.


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