Ontologias do Espaço Urbano e a Produção de Informação Geográfica Gilberto Câmara (INPE)...

Ontologias do Espaço Urbano e a Produção de Informação Geográfica

Gilberto Câmara (INPE)Taciana Lemos Dias (PRODABEL)

Frederico Fonseca (Penn State Univ)

GeoBrasil 2002 –Geoinformação na Gestão das Cidades

Licença de Uso: Creative Commons Atribuição-Uso Não-Comercial-Compartilhamentohttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/br/

Motivação Pode existir um “cadastro multi-finalitário?” É possível, numa mesma prefeitura, ter um único banco de

dados geográfico, que organize todas as informações sobre o espaço urbano?

Ontologia Urbana única? Como é possivel compartilhar dados sobre o espaço urbano?

Ontologias que interoperam Estudo

Investiga os limites téoricos e conceituais Conceitos chave

Espaço urbano Ontologias

Condição de Existência Quando duas ontologias são iguais?

Mapeamento de conceitos

O conhecimento é possível? “Se quisermos apreender a essência de um

complexo de noções abstratas, devemos por um lado investigar as relações mútuas entre os conceitos e as afirmações feitas a seu respeito e, por outro, investigar como eles se relacionam com as experiências.”

Albert Einstein

Componentes de Ontologia Urbana Conceitos

Unicidade (“lote”, “dengue”) Relações entre conceitos Partes, funções, atributos

Processos Ações (“valor venal do terreno” ou “regiões sensíveis a dengue”)

Modelos Espaciais Geometrias associadas a conceitos

Modelos temporais Cada ontologia tem seu modelo temporal

Organização Ontologias Urbanas

Afinal das contas, o que é o “espaço urbano”? Como as diferentes visões do “espaço urbano” afetam

a concepção e uso de SIG ? O que fazer para dar suporte a estas visões diferentes? Pode existir um “cadastro multi-finalitário?”

Espaço como Totalidade “Forma e Função, Estrutura e Processo” (Milton Santos) Forma

aspecto visível do objeto, referindo-se, ainda, ao seu arranjo, que passa a constituir um padrão espacial;

Função tarefa, atividade ou papel a ser desempenhado pelo objeto;

Estrutura maneira pela qual os objetos estão inter-relacionados

Processo estrutura em seu movimento de transformação, ação que se realiza continuamente visando um resultado qualquer,

implicando tempo e mudança

Ontologia Ontologia

Descreve “o que existe” Lista de conceitos usados para modelar informação

Ex: dicionário

Porque ontologias são importantes? Modelagem formal de domínios de aplicação Compreender o conteúdo de bancos de dados Compartilhar ontologias : essencial para comunicação

Entity

LocationPhysicalobject

Livingbeing

Amountof

matter Socialentity

Group

Geographicalregion

FruitAnimal Country

Groupof

people

AppleLepidopteran Vertebrate

Organization

PersonCaterpillar Butterfly

Ontologia: Brincar com Palavras

Ontologias Formalização explicita de um modelo mental de uma

comunidade comunidade de interesse

Urbano (forma uma comunidade ou várias?) Hipótese Linguística

“Os limites da minha linguagem são os limites do meu mundo” (Wittgenstein)

Hipótese do Condicionamento Ontológico “Os limites da minha visão de mundo são os limites do meu banco

de dados “ Modelo mental condiciona o modelo lógico (TADs)

Processo de Representação Computacional

Níveis de abstração Ontologias (conceitos do mundo real): lote, tipo de

solos Formal: entidades (objetos) x processos (campos) Estruturas de dados: matrizes, vetores Implementação: código em linguagem de computador

Universo

Ontológico

Universo

Formal

Universo

Estrutural

Universo

Implement.

Processo de Representação Computacional

Universo

Ontológico

Universo

Formal

Universo

Estrutural

Universo

Implement.

refúgio Entidadeúnica

PoligonoTabela

Listade coord.

Universo Ontológico Domínio de aplicação

estabelece conceitos (“visão de mundo”) ex: “refúgio” e “fragmento” em ecologia “concentração de poluentes”

Como traduzir os conceitos para o SIG ? Associação formal

campos/objetos (e suas especializações) Mensuração

levantamento de campo

Processo de Representação Computacional

Decisões concretas Atributos

Que medidas caracterizam os dados ? Partição geométrica do espaço

Que estruturas de dados são necessárias ? Escala

Qual o nível de detalhe? Analise

Que procedimentos de extração de informação serão utilizado?

Ex: câncer de esôfago e exclusão/inclusão social

Mapas Temáticos Superfícies Imagens

FeiçõesRedes

Compartilhar Múltiplas “Visões” do Espaço

Diferentes Leituras do Espaço Geográfico

Percepções do Espaço

Espaço como uma subdivisão planar

Espaço como uma superfície contínua

Percepções do Espaço

Espaço como uma superfície de decisão

Espaço como Clusters de Eventos

Realidade

S 2

S 3

Espaço como uma Dinâmica de Evolução Urbana

O “Urbano” e Suas Circunstâncias Afinal das contas, o que é um SIG para gestão

urbana?

O “Urbano” e Suas Circunstâncias Afinal das contas, o que é um SIG para gestão urbana?

Diferentes visões do fenômeno urbano Cadastro lotes e logradouros Roteamento Políticas públicas (saúde, educação, assistência social) Planejamento Urbano Meio-Ambiente

Ontologias Urbanas Cadastro lotes e logradouros

Mundo ocupado por “objetos” de localização fixa Mudanças temporais discretas

Entidades geográficas institucionais Construídas pelo homem (fiat) Existência depende de contrato social (e.g., lei de uso

do solo urbano) The Structure of Social Reality

Representação de Cadastro

Dualidade entre localização e atributos

Lotes

geoid dono cadastro IPTU

22 Guimarães Caetés 768

endereço

22250186

23 Bevilácqua São João 456 110427

24 Ribeiro Caetés 790 271055

23

Para que serve uma linha?

Setores censitários em São José dos Campos

Para que serve uma linha? Setores Censitários

Papel institucional Linhas no mapa

Função social Levantamento de dados Indicadores sociais

Estrutura Geral “Uma área é um setor

censitário no Censo 1991”

Modelos Temporal para Objetos Institucionais Urbanos

Planejamento Estradas:

Avenida

bairro

plan1996

a

bc

avenida

bairro

avenida1996

a

d

c

e

f

1995 1996 1997

avenida

bairro

avenida1996

a

d

c

e

f

Ontologias Urbanas

Políticas Públicas espaço: ocupado por

cidadãos depende de

características dos indivíduos

problema dados agregados por

área

Problema das Unidades de Área Modificáveis - MAUP

A Falácia EcológicaFalácia Ecológica envolve a inferência não apropriada de relações em nível individual a partir de resultados agregados em unidades de área. Isto ocorre, tipicamente, quando o dado agregado é a única fonte disponível, porém o objeto de estudo são características e relacionamentos em nível do indivíduo.

Wrigley, et. al , 1996

Ontologias Urbanas: A Questão da Escala

Renda individual per capita

Zonas od97

distritos

Zonas_renda

Ontologias Urbanas: Efeitos de Escala Aumento da desagregação espacial

uso de setores censitários do Censo 2000 Cuidados na desagregação

efeitos de pequenas áreas (instabilidades) Uso de estatística (convencional e espacial)

determinação de “clusters” construção de superfícies

Ontologias Urbanas Análises Socioeconômicas

Fenômenos contínuos no espaço Padrões espaço-temporais podem ser tão importantes

quanto efeitos individuais uso de representações de superfícies

Análise Espacial

ModelosInferenciaisTeorias

ConceitosQualitativos

HipótesesTestáveis

AnáliseEspacial

Domínios do Conhecimento

Ontologias Urbanas

“Bolsões” de exclusão/inclusão social em São Paulo

pontos / amostras

superfície contínua / grade

dados agrupados por áreas / dados agrupados por áreas / polígonospolígonos

X,Y,Z

X,Y,Z

X,Y,ZX,Y,Z

X,Y,Z

geração de centróides/Centros de

Massa do atributo

krigeagem

Do Espaço das Áreas ao Espaço das Superfícies

Produção da Topografia Social

Homicídos - SP 1996 Homicídos - SP 1999

Fonte: SEADE

Homicídios - Das Zonas às Superfícies

FONTE: FIOCRUZ

Slides: Marília CarvalhoSlides: Marília CarvalhoENSP/FIOCRUZ ENSP/FIOCRUZ

Avaliação dos Serviços de Saúde Avaliação dos Serviços de Saúde

Ontologias Urbanas

Meio-Ambiente funções contínuas; localização – fixa Existem independentemente de nossa vontade

(bona fide) Não precisam de contrato social Não são objetos institucionais

Ontologias Urbanas

Validação da hipótese linguística?

Ontologias Urbanas Tipo de Dado Ontologia Temporalidade

Meio-Ambiente Superfície Contínua

Objetos Naturais (Bona fide ? )

Mudanças contínuas (lentas)

Cadastro Objetos de Localização Fixa

Objetos Institucionais (Fiat)

Mudanças discretas

Políticas Públicas

Indivíduos (agregados por área)

Objetos Construídos

(Fiat)

Mudanças contínuas (rápidas)

SocioEconomia Padrões Espaço-Temporais (superfícies)

Processos Mudanças contínuas (rápidas)

Violência Ocorrências (região de ocorrência)

?Processos? ???

Roteamento Objetos Localização Móvel

Objetos Criados pelo Homem

Mudanças discretas

Revisão Ontologias Urbanas

Como as diferentes visões do “urbano” afetam a concepção e uso de SIG ?

...... O que fazer para dar suporte a estas visões diferentes?

..... Pode existir um “cadastro multi-finalitário?”

NÃO, cada ontologia urbana requer uma organização de dados distinta???