P. P. G. em Agricultura de Precisão – DPADP0803: Sistemas de Informações Geográficas aplicados a A. P. (Prof. Dr. Elódio Sebem)
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
Estrutura Raster
 Boa representação no modelo de dados.
 Estrutura de dados simples.
 Estrutura de dados compactos.
 Manipulação simples mediante localização
específica dos atributos dos dados.
A
topografia
pode
ser
descrita
explicitamente, portanto favorável para
uma análise de redes.
 A transformação simples das coordenadas
(georreferenciamento) e georretificação.
A
representação,
atualização
y
generalização dos gráficos e atributos é
possível.
 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)
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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
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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
1
1
UFVGeocapacitar
2
2
2
1
3
2
2
2
3
3
2
2
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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
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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
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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
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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
Vetor
Raster
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.