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Estrutura de Dados

Os dados com componente geográfico podem possuir dois tipos de estrutura ou modelo de dados: Vetorial ou Raster.

Tipo de organização dos dados geográficos no computador:

Um dos principais problemas no desenvolvimento de projetos de SIG é adaptar uma realidade complexa e continua ao mundo virtual que é simplificada e em elementos discretos.

O desenvolvimento de um banco de dados espacial leva sempre a uma simplificação da realidade para adaptá-la ao um modelo de dados.

No Modelo vetorial se considera que a realidade está dividida em uma série de objetos discretos (pontos, linhas e polígonos) a que se podem associar diversas propriedades quantitativas ou qualitativas.

Estes objetos se codificam por sua posição no espaço (linhas e pontos) ou pela posição de seus limites (polígonos).

As mudanças de escala supõe em muitos casos que os objetos mudem de um tipo a outro.

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Estrutura de Dados

No Modelo Raster pelo contrário se considera a realidade como um elemento contínuo com base em uma variação contínua e em que as fronteiras são a exceção.

A representação é realizada dividindo esses elementos contínuos em uma série de células (píxeis) em que cada uma receberá um valor para cada variável considerada.

As mudanças de escala refletirão no tamanho da representação visual de cada píxel.

Atualmente os softwares de SIG trabalham com ambos modelos de dados conseguindo com isso maior versatilidade.

Estrutura Vetorial: Pontos, Linhas e Polígonos

As unidades vetoriais estão caracterizadas pelo fato de que a sua localização geográfica pode ser definida independentemente e de forma muito precisa, mediante suas relações topológicas.

As camadas vetoriais são úteis para descrever os diferentes elementos do terreno, tais como: estradas, rede hidrográfica, limites administrativos, etc.

Para isso se armazenam uma série de pontos (X, Y) que descrevem a localização dos elementos (pontos), ou sua trajetória (linhas) ou limites (polígonos) mediante uma sequência de pontos unidos por linhas retas.

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Estrutura de Dados

Estrutura Vetorial: Pontos, Linhas e Polígonos

Pontos: estrutura vetorial mais simples, cuja informação só requer uma posição X, Y e pelo menos um valor de Z para o atributo.

Linhas: sendo elas simples ou soltas estão compostas por pontos com suas correspondentes X, Y e pelo menos um valor de Z para o atributo de toda a linha.

Arcos: ou cadeias são objetos (linhas) mais complexos e se utilizam para representar linhas curvas ou não retilíneas.

Quando os arcos se unem devem estar conectados em um tipo especial de ponto chamado nó, cuja função consiste em aportar a informação sobre o tipo de critério utilizado para a conexão dos arcos.

Os nós também são utilizados para guardar a informação sobre os limites dos arcos que ao conectar-se formam polígonos, proporcionando informação sobre os polígonos vizinhos da esquerda e da direita, e sobre o polígonos fechados.

Uma vez criados os polígonos podemos gerar os atributos associados a cada um deles.

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Estrutura de Dados

Estrutura Raster: malha de células ou píxeis

A forma mais simples de píxel é a célula quadrada e a malha regular em forma de mosaico.

A localização das entidades se define com a referencia direta da matriz de dados em que cada píxel está associado a uma parcela quadrada do território.

A resolução ou escala dos dados raster é a relação entre o tamanho do píxel e o tamanho representado pela célula no terreno.

A variação da informação pode ser representada na matriz de dados com diferentes números por píxel. Cada píxel possui seu próprio atributo.

As operações espaciais mais típicas são mais simples de executar na estrutura raster já que podemos combinar os atributos de várias camadas raster.

Resumindo, cada um dos píxeis contem um valor numérico que expressa uma determinada característica do terreno nessa localização.

São exemplos deste tipo de representação: altitudes, conteúdos de biomassa, temperatura e precipitação.

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Estrutura de Dados

VANTAGENS Estrutura Vetorial

 Boa representação no modelo de dados.

 Estrutura de dados compactos.

 A topografia pode explicitamente, portanto favorável para uma análise de redes.

ser descrita  A transformação simples das coordenadas (georreferenciamento) e georretificação.

 A representação, possível.

atualização y generalização dos gráficos e atributos é

Estrutura Raster

 Estrutura de dados simples.

 Manipulação simples mediante localização específica dos atributos dos dados.

 Muitos tipos de análises espaciais e filtros podem ser aplicados.

 Os modelos matemáticos são fáceis porque todas as entidades espaciais tem uma forma simples e regular.

 A tecnologia é barata.

 Muitas dados estão disponíveis.

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Estrutura de Dados

DESVANTAGENS Estrutura Vetorial

 Estrutura de dados complexa.

 A combinação de várias redes de polígonos por intersecção e sobreposição é difícil e requer um computador potente.

 A representação e impressão costuma ser cara, particularmente em alta resolução.

 A análise espacial com unidades básicas como polígonos são impossíveis sem dados extra, por que estes se consideram internamente homogêneos.

 Os processamentos de interações espaciais são mais complicados, porque cada entidade espacial dispõe de um sistema e forma diferente.

Estrutura Raster

 Grande volume dos dados (ocupa mais espaço em disco).

 Ao utilizar pixeis de grande tamanho para reduzir o tamanho dos arquivos se reduz também a resolução resultando uma perda de informação e estruturas do terreno pouco definidas.

 Os mapas raster originais são pouco elegantes, ainda que isso não chegue a ser um problema.

 As transformações de coordenadas são difíceis e o tempo de processamento é alto, inclusive com perdas de informações ou aparecimento de distorções nos elementos representados.

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Estrutura de DADOS

Diferentes maneiras de armazenamento e representação: ==> Vetorial



Ponto



Linha



Área ou Polígono



Rede

==> Matricial (Raster)



Células (Pixeis)

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Estrutura de DADOS

Vetorial x Raster

Modelo Vetorial Modelo Matricial (Raster) 8

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Estrutura de DADOS

Vetorial

(pontos, linhas, áreas e redes)

 Feições espaciais são constituídas por figuras geométricas básicas;  Valor único para cada polígono;  Bordas definidas.

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Estrutura de DADOS

x2, y2 Definição do vetorial x1, y1



Objetos no mapa são vetores ligados

UFVGeocapacitar 10

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Edição de Dados Vetoriais

Estrutura Vetorial Como é efetuada a edição de dados vetoriais?

O processo de edição de vetores consiste inicialmente em digitalizar linhas, corrigir ou ajustar os nós, para então constituir polígonos.

Quais erros estão associados à digitalização de vetores?

Digitalização de número de pontos insuficientes: a representação do formato de curvas depende do número de vértices utilizados. Consequentemente, o erro relativo à digitalização de linhas retas é muito menor que o resultante da digitalização de curvas complexas.

Na vetorização semiautomática a definição coerente do Fator de Digitalização pode minimizar este erro, no entanto fatores de digitalização muito pequenos produzem linhas com excesso de pontos.

Alguns erros podem ser evitados e outros provocados a partir da escolha da topologia manual ou automática, podendo ser classificados quanto a estes procedimentos.

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Estrutura de DADOS

• Matricial (Raster)

 Usa organização celular para dados espaciais;  Cada célula tem um valor;  Sofwares SIG são providos de ferramentas para álgebra espacial.

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Estrutura de DADOS

Matricial ou Raster Modelo simples Pixel - Um valor numérico 2 2 3 3 2 2 1 1 1 2 2 2 2 3 2 2

UFVGeocapacitar 13

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Estrutura de DADOS

Matricial ou Raster

 Linhas e colunas com células de tamanho igual  Cada célula armazena um valor  Exemplos:  imagens (tif, bmp, sid, jpg, img)  grids (formato raster)  DEM/MDT (modelo digital de terreno) UFVGeocapacitar 14

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Estrutura de DADOS

Comparando Formatos

Grande Variação de Dados

Bordas nítidas Falta Dado Valor único

Grid/Raster provê maior variação de dados e bordas menos precisas.

Dados faltando são facilmente identificados.

UFVGeocapacitar 15

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Estrutura de DADOS

Conversão entre modelos Vetoriais e Matriciais

 Os softwares GIS realizam tal coversão;  Alguns problemas esperados: • • • Vetor para raster – Perde a precisão do vetor Raster para vetor – Perde a variação dos dados Raster para vetor (polígonos) – Distorções nas bordas 16

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Estrutura de DADOS

Vetores Raster Pontos Linhas Polígonos

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Estrutura de DADOS

Vetorial Raster Pontos Linhas Polígonos

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Estrutura de DADOS

Raster Vetor

X

 Cada formato tem capacidades únicas e também limitações;  Um formato não é melhor que o outro;  Formatos apropriados para diferentes tipos de análise;  Deve-se usar ambos os formatos quando apropriado.

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Métodos de Exibição de Dados Geográficos

O Método de Exibição depende da estrutura do DADO Exercícios:

1) Quais os tipos de dados podem ser representados pelas estruturas vetoriais?

2) Enumere e descreva quais são os três elementos básicos da estrutura vetorial: 3) Quais são as principais formas de representações vetoriais? Descreva cada uma delas

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Métodos de Exibição de Dados Geográficos

Geometrias de Pontos, Linhas & Polígonos

Uma feição de ponto é a mais simples – ela é armazenada como um único par de coordenadas x,y.

Feições de linha e polígono são compostas de segmentos.

• Se um segmento é uma linha reta, ele é armazenada como dois pares de coordenada x,y que definem os pontos finais.

• Se um segmento é uma curva, ele é armazenado como coordenadas dos pontos finais com uma fórmula que define a curva conectando-os.