Bases de Dados Espaciais
Uma Base de Dados espacial é um sistema que permite armazenar e consultar dados que representam objetos definidos num espaço geométrico, tais como localizações, formas e contornos geográficos.
As bases de dados espaciais são essenciais em várias aplicações que envolvem dados geoespaciais, como sistemas de informações geográficas (SIG), planeamento urbano, navegação por GPS e gestão de recursos naturais.
Os três aspetos que diferenciam os bases de dados espaciais em relação à flexibilidade, desempenho e análise são:
- Tipos de dados espaciais: A maioria suporta dados vetoriais simples (pontos, linhas, polígonos) e símbolos. No entanto, alguns oferecem suporte a elementos mais complexos, como imagens e cenas 3D. Muitos aderem aos padrões estabelecidos pelo OGC - Open Geospatial Consortium.
- Indexação espacial: Os índices espaciais variam entre os bases de dados e são cruciais para o desempenho. São multidimensionais, utilizados para o processamento eficiente de operações espaciais.
- Funções espaciais: Em SQL, estas funções são usadas para consultar propriedades e relações espaciais.
Bases de dados espaciais podem ser utilizados em aplicações que vão além do âmbito geográfico, como na anatomia do corpo humano, em circuitos integrados de grande escala, em estruturas moleculares, campos eletromagnéticos, entre outros.
Características de Bases de Dados Espaciais
Enquanto uma Base de Dados tradicional dispõe de tipos de dados para armazenar números, conjunto de caracteres (strings) e datas, uma Base de Dados espacial implementa tipos de dados para representar características geográficas, abstraindo e encapsulando estruturas espaciais como limites e dimensões. Esses tipos são organizados numa hierarquia, com cada subtipo herdando a estrutura e o comportamento do seu supertipo.
Outra diferença está no acesso rápido e aleatório a um subconjunto de dados. Em bases de dados tradicionais esta necessidade geralmente é atendida através de índices B-Tree. Já bases de dados espaciais usam "índices espaciais" para responder a perguntas como: "quais objetos estão dentro desta caixa delimitadora específica?". Implementações comuns incluem R-Tree e Quadtree, além de índices baseados em grelha e índices GeoHash.
Bases de dados espaciais disponibilizam um conjunto de funções para análise de componentes geométricos, determinação de relações espaciais e manipulação de geometrias, incluindo conversão, gestão, recuperação, comparação e geração de novas geometrias.
Sistemas de Referência Espacial
Um Sistema de Referência Espacial é um conjunto de coordenadas utilizado para descrever a posição e orientação de objetos no espaço. Ele fornece um quadro de referência para localizar pontos, determinar direções e medir distâncias no espaço tridimensional. Existem diferentes tipos de sistemas de referência espacial, como sistemas cartesianos, sistemas esféricos e sistemas celestes, cada um com as suas próprias coordenadas e métodos de medição.
Sistemas de informações geográficas (SIG) e bases de dados espaciais utilizam-se de Identificadores do Sistema de Referência Espacial (SRID) para garantir que os dados geográficos sejam interpretados corretamente em relação ao sistema de coordenadas apropriado. O SRID é um código numérico que identifica um sistema de referência espacial específico. Cada sistema de referência espacial, como WGS84 (World Geodetic System 1984) ou UTM (Universal Transverse Mercator), possui um SRID único atribuído a ele.
O SRID permite que os sistemas de software entendam e interpretem corretamente os dados espaciais, garantindo a precisão e consistência nas análises e visualizações geoespaciais.
Arquitetura dos Sistemas de Informações Geoespaciais
A arquitetura dos Sistemas de Informações Geoespaciais evoluiu de dados armazenados em ficheiros simples para uma integração completa com bases de dados objeto-relacional. Esta evolução resultou em sistemas mais seguros, rápidos e eficientes para o trabalho com geoinformação.
PostGIS
PostGIS é uma extensão espacial gratuita e de código aberto para o PostgreSQL, que estende a sua capacidade dando suporte ao armazenamento, indexação e consulta de dados espaciais. Transforma o PostgreSQL numa Base de Dados espacial, permitindo o uso e armazenamento de objetos SIG (Sistemas de Informação Geográfica), incluindo suporte para índices espaciais GiST e R-TREE, além de funções para análises básicas e processamento de objetos SIG.
PostGIS segue os padrões da OGC - Open Geospatial Consortium e é amplamente utilizado, viabilizando cálculos de distância entre posições de GPS, entre outras funções.
Desde a sua primeira versão em maio de 2001, o PostGIS evoluiu significativamente, adicionando suporte para análise de dados, integração com aplicações externos como Mapserver e GEOS, e aderência às especificações "Simple Features for SQL" da OGC - Open Geospatial Consortium.
Diversas organizações e softwares utilizam o PostGIS. Abaixo citamos alguns exemplos:
Recursos do PostGIS
O PostGIS amplia os recursos do sistema de gestão de Base de Dados PostgreSQL, adicionando suporte para armazenamento, indexação e consulta de dados geoespaciais:
- Armazenamento de Dados Espaciais: Permite armazenar diferentes tipos de dados espaciais, como pontos, linhas, polígonos e multigeometrias, tanto em 2D quanto em 3D;
- Indexação Espacial: Facilita a pesquisa e recuperação rápida de dados espaciais com base em sua localização, usando índices espaciais eficientes;
- Funções Espaciais: Oferece uma ampla gama de funções para análise espacial, permitindo filtrar, analisar e realizar operações geométricas com os dados espaciais;
- Processamento de Geometrias: Inclui ferramentas para processamento e manipulação de geometrias, como simplificação, conversão e generalização de dados espaciais;
- Suporte a Dados Raster: Permite o armazenamento e processamento de imagens raster e dados de grelha, como mapas de elevação e imagens de satélite;
- Geocodificação e Geocodificação Reversa: Fornece funções para converter endereços em coordenadas geográficas e vice-versa; e
- Integração: Pode ser integrado com uma variedade de ferramentas e sistemas de terceiros, como QGIS, GeoServer, MapServer, ArcGIS e Tableau, para análise e visualização de dados espaciais.
PostGIS é uma ferramenta poderosa e flexível para a gestão de dados espaciais num ambiente de Base de Dados relacional, oferecendo suporte abrangente para uma ampla gama de aplicações geoespaciais.
- Fonte: https://www.postgis.net