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Google confidential | Do not distribute Revisão de Literatura e Desafios em Geoprocessamento em cenários de Cidades Inteligentes Juan José Rodríguez Orientadora: Nádia Puchalski Keywords: Geoprocess, GIS, Visualization,SmartCities 1/56

Geoprocess in smart cities concepts

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Revisão de Literatura e Desafios em Geoprocessamento em cenários de Cidades InteligentesJuan José RodríguezOrientadora: Nádia Puchalski

Keywords: Geoprocess, GIS, Visualization,SmartCities

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Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015

Sumário1. Introdução

2. Revisão Teórica

3. Desafios

4. Caso Prático

5. Conclusões

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Agradecimentos

1. À Deus, minha esposa, filha e minha querida família,2. CNPQ, Capes, MRE,3. À Profa. Nadia Puchalski,4. Aos Profs. da Dainf,5. A todos que direta ou indiretamente contribuíram e

contribuem para que este sonho de fazer um mestrado fora do meu país seja uma realidade..

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50%vive em cidades e a expectativa é de que, até 2050, essa proporção chegue a 70% (WHO, 2014)

consumo dos recursos e de energia do mundo, e geram 80% dos gases-estufa responsáveis pelo efeito estufa (Signori, 2008).

75% 2%ocupando apenas 2% do território mundial (Signori, 2008).

Motivação: Cidades

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As tecnologias geoespaciais, são o coração fundamental das cidades inteligentes, sendo essencial entender a variável "Onde" para tomar decisões informadas. Moura (2012)

Motivação: Lugares

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A liberação de dados de alvarás concedidos a localidade do bairro do Tatuquara, Batel e centro de Curitiba entre os anos de 1980 a 2013 (PMC,2015) e (IPPUC, 2015).

IPPUC (2015)

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Dados da IPPUC

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Foco do trabalho

SIG

Objetivos ● Conceitos ● Tipos de dados● Arquiteturas● Relacionamentos● Aplicações

Cidades Inteligentes

● Conceitos básicos● Necessidades● Característivas● Arquiteturas● Aplicações

DESAFIOS E TRABALHOS RELACIONADOS

VISUALIZAÇÃO E PROCESSAMENTO

● Algoritmos para Visualização de dados● Modelos e Arquiteturas escaláveis ● Minha Cidade Inteligente

Caso prático

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Referências Bibliogrâficas

SIG 29

Smartcities 14

S+S 6

Total 48

SIG

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Sumário1. Introdução

2. Revisão Teórica: SIG

3. Desafios

4. Caso Prático

5. Conclusões

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Sistemas de informação geográfica (SIG), são sistemas de informações baseado em computador que permite a captura, modelagem, manipulação, recuperação, análise e apresentação de dados georreferenciados (Worboys, 1995).

Sistemas de Informação Geográfica (SIG)

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Sistemas de Informação Geográfica - SIG

Id Estudante Endereço

001 Kathy Magdalena

Rua Arthur Carlos Peralta 1686

002 Kiara Rodriguez

Rua Bartolomé de las casas 163

003 Jorge Lucar Rua Visconde de Guarapuaba 42

004 Marcos Rester Rua 28 de Julho 3421

005 Ruben Flores Rua Coronel Inclan 453

006 Melissa León Rua Dias Rocha 34

Dados Informação

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Sistemas de Informação Geográfica - SIG

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Tipos de dados

Representado por pontos, linhas e polígonos através de coordenadas x e y.

Representados por objetos geográficos como rios, limites da cidade, e casas.

Vetorial

Metro de Río de Janeiro (1991)

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Tipos de dados

O terreno é representado por uma matriz M(i, j), composta por i colunas e j linhas, que definem células, denominadas como pixels.

Matricial

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Relacionamentos espaciais

Egenhofer (1991)

Topológica

A disjunção B A contém B B dentro de A A sobrepõe B

A toca B A é igual B B cobre A B cobre A

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Métricas Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

São medidas quantitativas expressadas como área, distância, comprimento e perímetro (Egenhofer, 1997).

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Métricas Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

Obter os nomes das unidades de saúde, nome dos pontos de ônibus mais próximos e a distância entre eles do bairro de Tatuquara.

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Métricas Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

SELECT DISTINCT ON(us2."NOME") us2."NOME", po2.layer, min(st_distance(us2.the_geom, po2.geom)/1000) as distancia

FROM saude."UNIDADE_DE_SAUDE" as us2, transporte.ponto_de_onibus as po2 WHERE us2."BAIRRO"='TATUQUARA' GROUP BY us2."NOME", po2.layer ORDER BY us2."NOME",distancia

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Métricas Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

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Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

Expressam orientações baseadas nos pontos cardinais como Norte, Sul, Leste, Oeste ou ainda posições de ordem como “à frente de”, “atrás de”, “sobre”, “sob” (Egenhofer, 1997).

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Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

Qual é o total e a porcentagem de linhas de Curitiba que passam por Tatuquara?

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Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

SELECT COUNT(DISTINCT(li.linha))FROM transporte.linha_de_onibus as li left JOIN limites_legais.divisa_de_bairros as di ON ST_INTERSECTS(di.geom, li.geom)WHERE di.nome= 'TATUQUARA'

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Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado

Relacionamentos espaciais

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Arquiteturas

Adaptado de Li e Torres (2014).

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Arquiteturas

Adaptado de Li e Torres (2014).

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Aplicações

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Aplicações: DesktopFuncionalidade ESRI ArcGIS Idrisi 16

Taiga Edition QGIS GRASS

Licencia Proprietário Proprietário Software Livre Software Livre

Sistemas operacionais suportados Windows Windows Windows, Linux, MacOSX Windows, Linux, MacOSX

Foco

Full GUI baseado em GIS

Criação extensiva de dados, edição e análise

Imagem completa e pacote de processamento

matricial

Visualização, Edição

GRASS-Graphical User Interface

Full GUI baseado em GIS

Análise espacial e visualização científica

Consultas em banco de dados (SQL) Si - Si Si

Idiomas EN, ES, DE, FR, ,JA, Outros - 26

AR , CS, DE, EL, ES, FR, IT, JA, PL, PT, PT_BR, RU, SL, TH, TR, VI, ZH

Funcionalidade Scripting Python, VBScript,Perl, Javascript - Python Bash, Python, Perl

Versão Release 9.3.1 16 QGIS 1.3 GRASS 6.4

McConnell (2013)

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Aplicações: Desktop: TaxiVis

Juliana Freire et al. (2013)

● SIG for non experts.● Visualização em linguagem

inclusiva.● Análise e processamento

de dados.

● Processamento de dados.● Complexidade na

instalação e integração.● Não compatível com

Web/Mobile.● Visualização limitada.

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Sistema SIG/SAM da Copel.

Aplicações: Web: SIG/SAM da Copel.

● SIG for non Experts.● Visualização em

linguagem inclusiva.● Sistema acessível via

web e mobile.

● Desempenho limitado.● Não permite exportar

dados.● Navegabilidade

complexa em mobile.● Visualização limitada.● Não possui dados

temporais.

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USANDO IP DOS ESTADOS UNIDOS

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USANDO IP DO BRASIL

Aplicações: Web: Hollister

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Aplicações: Mobile: Waze● Dados fornecidos por

crowdsourcing.● Trafego em tempo real.● Interface, Usabilidade,

UX.● Bom desempenho.● Gamification.

● Dados não abertos.● Não esta disponível em

vários países. ● Offline● Não possui métodos e

algoritmos para identificar a localização do usuário.50M usuários ativos. SINAI (2014)

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1. Introdução

2. Revisão Teórica: Cidades Inteligentes

3. Desafios

4. Caso Prático

5. Conclusões

Sumário

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Cidades InteligentesUma cidade inteligente é aquela cidade que utiliza tecnologias inteligentes para integrar suas infraestruturas e serviços, a qual se esforça em aproveitar estas tecnologias para melhorar a eficiência, a eficácia, a transparência e a sustentabilidade. (Alawadhi, 2012).

ONU - N-HABITAT (2008

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Cidades Inteligentes

UK Trade & Investments (2011)

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Open GeoSpatialConsortium

Percivall, OGC (2015).

Fornece tecnologia geomática, interoperável incluindo Sistemas de Informação Geográfica.

GML Linguagem de Markup Geography

KML Keyhole Markup Language é uma linguagem de markup baseado em XML para representar dados geográficos em três dimensões

WFS Web Feature Service ou Serviço de entidades vetoriais com informações sobre a entidade armazenada em uma camada vetorial (cover), que tem as características definidas na consulta.

WMS Web Map Service que produz mapas em formato de imagem para serem visualizados por um navegador web ou um cliente simples

WCS Web Coverage Service ou serviço de coberturas na web (dados matriciais);

CSW - Web Catalogue Service ou Serviço de catálogos.

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Percivall, OGC (2015).

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Percivall, OGC (2015).

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Aplicações

GoogleSelf DrivingCar

Google X (2015).

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Aplicações

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Sumário1. Introdução

2. Revisão Teórica:

3. Desafios

4. Caso Prático

5. Conclusões

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Desafios: SIG1. Crowdsourcing: Não existem técnicas amplamente utilizadas para autenticar a localização de

dispositivos móveis e avaliar a qualidade de informação fornecida por Crowdsourcing (Wang 2015)

2. Segurança: Arquiteturas que garantam segurança e privacidade em relação aos dados georreferenciados são aspectos importantes que debem ser abordados garantindo a integridade e segurança dos dados (Bertino et al., 2008)

3. Processamento de dados: Os sistemas de informação, incluindo tecnologias SIG apresentam desafios significativos para lidar com grandes dados. Uso de MapReduce, Processamento de Fluxo, e Tecnologias NoSQL (Manyika, 2011), geoprocessamento utilizando computação em nuvem (Shao et al., 2012).

4. Integração de dados: Integrac ao de diversas fontes de dados georreferenciados e sua respectiva geometria em relac ao a locais, para que servic os de busca online fornec am informac oes sobre servic os disponiveis aos usuarios (Tan and Wong, 2006).

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Desafios: SIG5. Localização e Navegação em Interiores: pode ser difícil de navegar, para onde você está

indo, esquecer onde deixou as coisas, e difícil de reconhecer a sua posição atual ou onde você estacionou o carro (Liu, 2010). O GPS tem uma precisão de menos de 10 metros (Gu, 2009), portanto, não pode ser utilizado em ambientes interiores.

6. Revisão Histórica: Definic ao da posic ao de uma localidade que foi mudando de posic ao ao longo da historia como a capital da Russia ou nomes de localidades que sofrem alterac oes (St. Petersburg, Petrograd, Leningrad na Russia ), ou fronteiras geograficas que mudaram (Alemanha com diferentes fronteiras no decorrer da historia) (NGB, 2015).

7. Informação em tempo real: Muitas das empresas que prestam serviços de mapeamento web, tais como Google ou Bing, enfrentam obstáculos de manter dados atualizados dos mapas devido a que diariamente existirem ruas que são reestruturadas, novos negócios iniciando suas atividades, outros negócios que fecham por diversas razões.

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Desafios: SIG8. Interface e visualização:

SIG são sistemas complexos. São difíceis de usar e precisa de tempo para conseguir ter domínio sobre a ferramenta. Para que uma organização possa executar uma operação produtiva usando SIG, existe a necessidade de profissionais especializados com treinamento suficiente a nível técnico para gestionar os sistemas (Haklay, 2008)

incontável variedades de telas, resoluções e dispositivos existentes, onde é complicado para o desenvolvedor conseguir otimizar a interface, de modo que possa atender todos os dispositivos possíveis já seja em versões desktop, mobile ou wearable.

Um grande volume de dados que precisam se mostrados no mapa gera dificultades nos processos de visualização, seleção e velocidade da informação sobre o mapa. Em termos de usabilidade vemos que quanto mais pontos exista numa região, mais difícil será para o usuário encontrar o ponto que deseja.

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Desafios: Cidades InteligentesFocus Fatores

Pessoas inteligentes Formação continua, Participação na vida pública.

Economia Inteligente Empreendedorismo, Produtividade , Relacionamento internacional , Capacidad de transformar.

Administração Pública Inteligente Participação na tomada de decisões, Serviços públicos e sociais, Governação transparente.

Mobilidade inteligente Accessibilidade local e internacional, Disponibilidade de infraestrutura de TICs, Sistema de transportes sustentável, inovador e seguro.

Ambiente Inteligente Atratividade das condições naturais, Poluição, Proteção ambiental, Gestão sustentável dos recursos.

Vida Inteligente Condições de saúde, Segurança, Qualidade de Habitação, Atratividade turística, Coesão social.

Rede European Smart Cities (2015).

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Sumário1. Introdução

2. Revisão Teórica:

3. Desafios

4. Caso Prático

5. Conclusões

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Caso Prático: CenárioA liberação de dados de alvarás concedidos a localidade do bairro do Tatuquara, Batel e centro de Curitiba entre os anos de 1980 a 2013 (PMC,2015) e (IPPUC, 2015).

IPPUC (2015)

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente

Mapa interativo dos negócios da cidade de Curitiba, que permitirá aos cidadãos realizar análise histórica georreferenciada, baseada em redes complexas para abertura de novos negócios

Autoria propria (2015)

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente● SIG for non

Experts.● Visualização em

linguagem inclusiva.

● Sistema acessível via web e móveis.

● Análise histórica.

● Arquitetura escalável.

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente

Dado: 1º lugar no Concurso Cidades Inteligentes Simpósio Brasileiro de Telecomunicações SBRT 2015

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Objetivo: Minha Cidade Inteligente

Organizar a informação da cidade GEOGRAFICAMENTE

e fazê-la acessível e útil49/56

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio

IPPUC (2015)

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio

IPPUC (2015)

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio

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IPPUC (2015)

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio

IPPUC (2015)

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Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio

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Sumário1. Introdução

2. Revisão Teórica:

3. Desafios

4. Caso Prático

5. Conclusões

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Conclusões1. SIG em diversas áreas e cenários apresentando constantes evoluções.2. SIG Multiplatform: SIG Desktop, Web, Móveis.3. Grandes desafios por resolver: Segurança, Processamento, Integração,

Interface, Visualização.4. Cidades inteligentes apresentam um cenário que precisa ser atendido e SIG é

um elemento fundamental.

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Trabalhos futuros1. Realizar estudos de Algoritmos de Predição para descoberta de padrões em

relacionamentos de estabelecimentos de uma cidade.2. Realizar estudos em Algoritmos para visualização de dados geográficos.3. Realizar estudos em Arquiteturas e tecnologias escaláveis para

processamento de dados. 4. Continuar o desenvolvimento de Minha Cidade Inteligente.