Artigo da SQL Magazine 28 - Modelagem de banco de dados com UML-GeoFrame

Modelagem de banco de dados geográficos para gestão ambiental de ferrovias usando o modelo UML-GeoFrame

Evaldo de Oliveira da Silva e Jugurta Lisboa Filho

O objetivo deste artigo é mostrar aos estudantes e profissionais da área de informática que desenvolvem sistemas de informações geográficas a possibilidade de especificar um banco de dados geográficos seguindo uma metodologia de projeto apropriada, utilizando a linguagem UML enriquecida do framework GeoFrame.

A motivação em escrever este artigo surgiu com estudos feitos sobre as diretrizes de preservação do meio ambiente elaboradas pelo Ministério dos Transportes. Estas diretrizes propõem às ferrovias privatizadas adotarem políticas de Gestão Ambiental. Um dos caminhos possíveis para a gestão ambiental é estabelecer a utilização de Sistemas de Informações Geográficas (SIG´s) para o gerenciamento e monitoramento dos impactos ambientais que uma ferrovia pode causar. Neste contexto, o framework UML-GeoFrame pode ser utilizado como ferramenta de modelagem conceitual na elaboração de diagramas de classes para especificação de banco de dados geográficos, que é o principal foco deste artigo.

O artigo está dividido em duas partes:

·         Conceitos do modelo UML-GeoFrame;

·         Especificação de um banco de dados geográficos usando o UML-GeoFrame.

Conhecendo o UML-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.

Um framework serve como instrumento de reutilização e não precisa ser implementado em uma linguagem de programação para solucionar o problema. O GeoFrame foi desenvolvido para ser genérico o bastante para expressar a idéia de um projeto conceitual parcial para várias aplicações geográficas. Ele foi definido de acordo com as regras do formalismo de orientação a objetos, utilizando a notação gráfica do diagrama de classes da UML. Além disso, este framework representa suas classes e relacionamentos de objetos espaciais através de estereótipos (estes permitem estender o uso de um diagrama de classes baseado em notações já existente). Os tipos de estereótipos existentes no GeoFrame são de generalização e associação. O estereótipo de generalização serve para representar objetos das três principais classes do GeoFrame, que são: OBJETOS_NÃO_GEOGRÁFICOS, CAMPOS_GEOGRÁFICOS e OBJETOS_GEOGRÁICOS, consideradas classes de domínio no diagrama. Toda classe que for modelada a partir destas classes deverá ter o respectivo estereótipo, evitando relacionamentos entre elas e a poluição visual do diagrama. O estereótipo de associação serve para substituir relacionamentos de objetos representados como fenômenos geográficos, objetos que tenham representação espacial e forma geométrica.

As Figuras 1, 2 e 3 mostram, respectivamente, o diagrama de classes que compõe o GeoFrame e os estereótipos criados para atender à modelagem conceitual de um banco de dados geográficos. A seguir são detalhadas as principais classes que compõem o GeoFrame.

Figura 2. Estereótipos para generalização entre as classes modeladas no GeoFrame.

Figura 3. Estereótipos para associação entre as classes modeladas no GeoFrame.

Classes Tema e Região Geográfica

Toda aplicação que manipula informações geográficas visa o controle e a manipulação de um conjunto de dados para uma região específica, formando um banco de dados geográficos. Para cada região geográfica pode ser especificada uma coleção de temas. A formação de um banco de dados geográficos é feita inicialmente pelas classes TEMA e REGIÃOGEOGRÁFICA, permitindo dividir o esquema de dados agrupados em classes que estão fortemente relacionadas entre si. O modelo UML-GeoFrame emprega a notação de pacote da UML para agrupar as classes de um determinado tema, possibilitando uma visualização melhor do modelo de classes. A Figura 4 mostra um exemplo de uso das classes TEMA e REGIÃOGEOGRÁFICA, em que a região geográfica está intrínseca aos dados.

Figura 4. Exemplo do uso das classes TEMA e REGIÃOGEOGRÁFICA.

Classe Objeto Não Geográfico e Fenômeno Geográfico

Em um esquema de banco de dados geográficos podem existir objetos que não possuem características geométricas como, dados sobre a população do município em cada senso demográfico, as unidades federativas, etc. Estes tipos de objetos são modelados como pertencentes a subclasses da classe OBJETONÃOGEOGRÁFICO.

A classe FENÔMENOGEOGRÁFICO generaliza qualquer fenômeno que ocorre na superfície terrestre. Pode modelar dados geográficos como: curso d´água, pátio ferroviário ou a própria linha férrea. A Figura 5 ilustra um tema sobre atividade carbonífera, no qual as classes PRODUÇÃOCARVÃO e MINACARVÃO são respectivamente objetos não geográficos e fenômenos geográficos (atente para o estereótipo no canto superior direito das classes da Figura 5 considerando a definição de estereótipos descrita na Figura 2).

...