Modelagem de restrições de integridade espaciais em aplicações de rede através do modelo UML-GeoFrame

Abstract

Este trabalho está situado na área de sistemas de informação geográfica, especificamente abordando a modelagem de bancos de dados geográficos em domínios em que são fundamentais as informações referentes à conectividade de seus elementos. É tratada também a especificação de restrições de integridade sobre os elementos de uma rede, pois acredita-se que dessa forma seja possível alcançar uma maior qualidade dos dados geográficos. Como a ausência de construtores de rede no modelo UML-GeoFrame impossibilitava representar adequadamente os relacionamentos de conectividade entre os elementos da aplicação, este trabalho teve como objetivo propor uma extensão ao modelo para que fossem disponibilizados os construtores necessários para a elaboração de diagramas de classe envolvendo elementos de rede. Foi proposto também o uso da Object Constraint Language (OCL) para especificação formal de restrições de integridade. A fundamentação teórica possibilitou que fossem compreendidos os tipos de representações de dados espaciais, a modelagem conceitual de bancos de dados geográficos, a importância de uma linguagem formal para inclusão de informações complementares ao esquema conceitual, e a classificação dos diferentes tipos de restrições de integridade espaciais. A proposta foi organizada apresentando-se as diversas etapas da evolução do framework GeoFrame, apontando as vantagens e desvantagens encontradas em suas versões preliminares. A viabilidade da proposta foi evidenciada através de dois estudos de caso, com a elaboração de esquemas conceituais para os sistemas de distribuição de água e energia elétrica. Para complementar, o primeiro estudo de caso foi acompanhado de uma comparação entre os construtores de rede dos modelos UML-GeoFrame e OMT-G, e o segundo estudo de caso comparou os modelos UMLGeoFrame e GeoOOA. O objetivo foi apresentar as semelhanças, vantagens e desvantagens identificadas entre os modelos.

This work is in the field of geographical information systems, specifically approaching geographic database modeling in domains in which information referring to element connectivity is fundamental. It also deals with specification of integrity constraints on elements of a network, since we believe that it is possible to obtain better quality of geographic data in this way. Because of the absence of network constructors in the UML-GeoFrame, data modeling lacked the suitable representation tools for connectivity relationships between the elements of the application. Therefore, the objective of this work was to propose an extension to the model to include the necessary constructors to design class diagrams involving network elements. Object Constraint Language (OCL) was also proposed for formal specification of integrity constraints. The theoretical foundation made it possible to understand types of representations of spatial data, conceptual modeling of geographic databases, the importance of a formal language for inclusion of complementary information to the conceptual scheme, and the classification of the different types of spatial integrity constraints. The proposal presents the several evolution stages of the GeoFrame framework, pointing out advantages and disadvantages in its first versions. The feasibility of the proposal was evaluated using two case studies; designing conceptual schemes for water and electric power distribution systems. As complementary information, the first study case was tied in with a comparison between the network constructors of the UML-GeoFrame and OMT-G data models, and the second case study between the UML-GeoFrame and GeoOOA data models. The aim was to present the similarities, advantages and disadvantages identified between the models.