IN1008 – Projeto Conceitual de BD

CIn/UFPE – IN1008 – Projeto Conceitual de Banco de Dados - Prof. Robson Fidalgo 1


IN1008 – Projeto Conceitual de BD

Modelagem Conceitual para Banco de Dados

Geográficos – Exemplos de aplicações usando

uma ferramenta CASE

Por:

Ana Cecília Vital de [email protected]

20/05/2008


Roteiro

• Objetivo

• Principais conceitos

• Modelagem Conceitual para BDG

• Modelo UML-Geoframe

• Ferramenta ArgoCaseGeo

• Exemplo de aplicação

• Considerações Finais

• Referências

CIn/UFPE – IN1008 – Projeto Conceitual de Banco de Dados - Prof. Robson Fidalgo

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

• 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


• 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];

Principais Conceitos


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 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



• 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



• 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



• 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



• Histórico• UML-GeoFrame – 1998/1999

Framework GeoFrame (UFRGS) UML + Estereótipos Geoframe + UML


Evolução cronológica

[6]


Modelagem Conceitual para

Bancos de Dados Geográficos


Requisitos de Modelagem Conceitual para aplicações SIG

• Os modelos para BDG devem prover:

1. Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

2. Visão de Campos e de Objetos

3. Aspectos Temáticos

4. Aspectos Espaciais

5. Múltiplas Representações

6. Relacionamentos Espaciais

7. Aspectos Temporais


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


Fenômenos Geográficos e objetos convencionais

• GeoOOA, MADS, OMT-G Distinção por pictogramas

• UML-GeoFrame Estereótipos

• Ex:Ex: OMT-G

[5]



• 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


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


Visão de Campos e de Objetos – Como Modelar?

• Ex: Estereótipos – UMLGeoframe

Raster e campo geográfico:mesma representação

GeoOOA

[8]





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 Temáticos

• Ex– UML-Geoframe

[2]





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 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 Espaciais

• GeoOOA, Modul-R, OMT-G, MADS, UML-Geoframe Pictogramas e Estereótipos substituem as associações

OMT-G: Visão de Campos

[5]


Aspectos Espaciais

• Ex: UML-Geoframe

Visão de Campos

Visão de objetos

[10]





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]





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


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


• 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.



• Ex: OMT- G

[5]



• Exemplos• Gmod

[5]





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 Temporais

• Ex:• GeoOOA

[5]





[5]


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:Notação UML utilizada

[10]


Framework Geo-Frame Coleção de Temas

Sem representação geográfica

Possuem identidade

própria. Ex: estrada

Possui localização geográfica

Pacotes que representam aspectos que

serão abordados

Como o fenômeno é

visto: temperatura,

altimetria

[3] [4]

Imagens de satelite

Formas de Reprsentação

Composto por vários

objetos. Ex: arquipelago


Modelo UML-Geoframe

• Processo de modelagem

1. Identificar temas e subtemas por região

2.Construir diagramas de classes por tema

3.Modelar o componente espacial dos fenômenos geográficos


Modelo UML-Geoframe


1. Identificar temas e subtemas por região Escolher a área geográfica a ser representada Identificar os temas

TemasSubtemas

Representados por Pacotes

[2]


Modelo UML-Geoframe


2. Construir Diagramas de Classes por Tema• Modelar classes enquanto

OBJETOGEOGRÁFICO CAMPOGEOGRÁFICO ou OBJETONÃOGEOGRÁFICO.

• Utilizar Estereótipos para representar as classes


Modelo UML-Geoframe

• Estereótipos

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

[4]

[2]


Modelo UML-Geoframe

• Função categórica• 1 – Argiloso 2 - Arenoso


Modelo UML-Geoframe

2. Construir Diagramas de Classes por Tema• Ex:

Objeto não-geográfico

Polígono

Objeto geográfico


Modelo UML-Geoframe


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-Geoframe


3. Modelar o componente espacial dos fenômenos geográficos

[10]


Abordagem Prática

Ferramenta 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



• Baseado no modelo UML-Geoframe• Possui 4 módulos

Módulo gráfico Módulo Dicionário de Dados Geração automática Engenharia Reversa (em desenvolvimento)


ArgoCaseGeo: arquitetura

[2]


Módulo Gráfico

• Diagramas e estereótipo• Padrões de Análise

Mecanismo de Reutilização Solução para um problema recorrente em um contexto

específico Aumenta a produtividade


ArgoCaseGeo – Módulo Gráfico

Módulo de Navegação

Módulo Gráfico

Propriedades


Módulo Gráfico – Padrões de Análise

Descrição da solução

Solução

Padrões Disponíveis


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

1. Semânticos Nomes de classes, atributos, multiplicidades Sâo armazenados no dicionário de dados

2. Gráficos(desenhos) armazenados em arquivo próprio do ArgoCaseGeo

[9]



• Arquivo XMI• Tags

Delimilitam as classes

• Features Características



• Dicionário de Dados -Arquivo XMITEMA

CLASSE


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



• Abordagem prática

• Modelo UML-GeoFrame

• Ferramenta Case ArgoCaseGeo

• Exemplo (Mostrar a ferramenta)

• (Exemplo daquele pdf)


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)


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


Referências• [1] ArgocaseGeo http://

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/ProjetodeBDpar

aSistemasdeInformacaoGeografica.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.


• [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.

Referências


Documents

IN1008 – Projeto Conceitual de BD