GeoBrasil 2002 –
Geoinformação na Gestão das Cidades
Ontologias do Espaço Urbano
e a Produção de Informação Geográfica
Gilberto Câmara (INPE)
Taciana Lemos Dias (PRODABEL)
Frederico Fonseca (Penn State Univ)
Licença de Uso: Creative Commons Atribuição-Uso Não-Comercial-Compartilhamento
http://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?


Como é possivel compartilhar dados sobre o espaço
urbano?


Ontologias que interoperam
Estudo


Ontologia Urbana única?
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




Processos


Ações (“valor venal do terreno” ou “regiões sensíveis a dengue”)
Modelos Espaciais


Unicidade (“lote”, “dengue”)
Relações entre conceitos
Partes, funções, atributos
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


Função


tarefa, atividade ou papel a ser desempenhado pelo objeto;
Estrutura


aspecto visível do objeto, referindo-se, ainda, ao seu arranjo, que
passa a constituir um padrão espacial;
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
Group
Location
Geographical
region
Amount
of
matter
Physical
obj ect
Liv ing
being
Group
of
people
Social
entity
Fruit
Animal
Country
Apple
Lepidopteran
Caterpillar
Butterfly
Vertebrate
Person
Organization
Ontologia: Brincar com Palavras
Ontologias

Formalização explicita de um modelo mental de uma
comunidade


Hipótese Linguística


comunidade de interesse
 Urbano (forma uma comunidade ou várias?)
“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
Universo
Universo
Universo
Universo
Ontológico
Formal
Estrutural
Implement.

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
Processo de Representação
Computacional
Universo
Universo
Universo
Universo
Ontológico
Formal
Estrutural
Implement.
Entidade
única
Poligono
Tabela
refúgio
Lista
de 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
Compartilhar Múltiplas “Visões” do
Espaço
Redes
Feições
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
Espaço como uma Dinâmica de Evolução
Urbana
S2
Realidade
S3
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
23
22
dono
endereço
cadastro IPTU
22
Guimarães
Caetés 768
250186
23
Bevilácqua
São João 456
110427
24
Ribeiro
Caetés 790
271055
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
avenida
a
avenida
a
plan
1996
a
avenida
1996
bairro
avenida
1996
d
e
bairro
d
e
bairro
b
c
1995
c
f
1996
c
f
1997
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
Ontologias Urbanas: A Questão da Escala
A Falácia 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
Renda individual per capita
distritos
Zonas od97
Zonas_renda
Ontologias Urbanas: Efeitos de Escala

Aumento da desagregação espacial


Cuidados na desagregação


uso de setores censitários do Censo 2000
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
Domínios do Conhecimento
Teorias
Conceitos
Qualitativos
Modelos
Inferenciais
Hipóteses
T estáveis
Análise
Espacial
Ontologias Urbanas

“Bolsões” de exclusão/inclusão social em São Paulo
Do Espaço das Áreas ao Espaço das
Superfícies
dados agrupados por áreas /
polígonos
geração de
centróides/Centros de
Massa do atributo
X,Y,Z
X,Y,Z
X,Y,Z
X,Y,Z
pontos / amostras
krigeagem
superfície contínua / grade
X,Y,Z
Produção da Topografia Social
Homicídios - Das Zonas às Superfícies
Fonte: SEADE
Homicídos - SP 1996
Homicídos - SP 1999
Slides: Marília Carvalho
ENSP/FIOCRUZ
Avaliação dos Serviços de Saúde
FONTE: FIOCRUZ
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
Meio-Ambiente
Superfície
Contínua
Objetos Naturais Mudanças
(Bona fide ? )
contínuas (lentas)
Cadastro
Objetos
de Objetos
Localização Fixa
Institucionais
(Fiat)
Mudanças
discretas
Políticas
Públicas
Indivíduos
(agregados
área)
Mudanças
contínuas
(rápidas)
Objetos
por Construídos
(Fiat)
Temporalidade
SocioEconomia
Padrões Espaço- Processos
Temporais
(superfícies)
Mudanças
contínuas
(rápidas)
Violência
Ocorrências
(região
ocorrência)
???
Roteamento
Objetos
Localização Móvel
de
?Processos?
Objetos
Criados Mudanças
pelo Homem
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???