{"id":10931,"date":"2023-06-27T09:00:00","date_gmt":"2023-06-27T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/?p=10931"},"modified":"2023-06-25T20:22:12","modified_gmt":"2023-06-25T18:22:12","slug":"topologia-disse-topologia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/pt\/topologia-disse-topologia\/","title":{"rendered":"Topologia, disse topologia?"},"content":{"rendered":"\n

Este artigo explora o conceito fundamental de topologia em SIG (Sistemas de Informa\u00e7\u00e3o Geogr\u00e1fica) e a sua aplica\u00e7\u00e3o na modela\u00e7\u00e3o e an\u00e1lise de dados geoespaciais. Examina em pormenor os diferentes aspectos da topologia, como as rela\u00e7\u00f5es espaciais, as restri\u00e7\u00f5es topol\u00f3gicas e as opera\u00e7\u00f5es topol\u00f3gicas.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Explica como a topologia pode ser utilizada para representar e gerir liga\u00e7\u00f5es espaciais entre elementos geogr\u00e1ficos, garantindo a coer\u00eancia e a integridade dos dados. Destaca as vantagens da utiliza\u00e7\u00e3o da topologia, como a dete\u00e7\u00e3o de erros de geometria, a gest\u00e3o de sobreposi\u00e7\u00f5es e a realiza\u00e7\u00e3o de an\u00e1lises espaciais avan\u00e7adas.<\/em><\/p>\n\n\n\n

O artigo tamb\u00e9m aborda as ferramentas e funcionalidades dispon\u00edveis no software SIG, como o QGIS e o PostGIS, para implementar e explorar a topologia. Oferece exemplos concretos e conselhos pr\u00e1ticos para trabalhar com topologia num contexto SIG, proporcionando aos leitores uma compreens\u00e3o aprofundada da sua import\u00e2ncia e aplica\u00e7\u00f5es.<\/em><\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

A topologia \u00e9 um ramo da matem\u00e1tica e da geometria que estuda as propriedades espaciais dos objectos e as suas rela\u00e7\u00f5es. Em geografia e SIG (Sistemas de Informa\u00e7\u00e3o Geogr\u00e1fica), a topologia \u00e9 utilizada para descrever e analisar as rela\u00e7\u00f5es espaciais entre entidades geogr\u00e1ficas, como pontos, linhas e pol\u00edgonos.<\/p>\n\n\n\n

A topologia \u00e9 utilizada para definir regras e restri\u00e7\u00f5es sobre a forma como as caracter\u00edsticas geogr\u00e1ficas est\u00e3o ligadas, partilham limites ou se sobrep\u00f5em. Fornece uma estrutura de rede para representar e compreender as rela\u00e7\u00f5es espaciais com maior exatid\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Os conceitos-chave da topologia incluem n\u00f3s (pontos de jun\u00e7\u00e3o), arestas (linhas que ligam os n\u00f3s) e faces (regi\u00f5es delimitadas por arestas). Estes elementos s\u00e3o utilizados para descrever rela\u00e7\u00f5es topol\u00f3gicas como a conetividade, a contiguidade, a adjac\u00eancia e a sobreposi\u00e7\u00e3o entre entidades geogr\u00e1ficas.<\/p>\n\n\n\n

A utiliza\u00e7\u00e3o da topologia nos SIG tem muitas vantagens, como a gest\u00e3o de erros geom\u00e9tricos, a garantia da integridade dos dados espaciais, a facilita\u00e7\u00e3o de opera\u00e7\u00f5es espaciais avan\u00e7adas (como intersec\u00e7\u00f5es e buffers) e a cria\u00e7\u00e3o de redes de transporte ou redes hidrogr\u00e1ficas.<\/p>\n\n\n\n

Em suma, a topologia \u00e9 uma disciplina que estuda as rela\u00e7\u00f5es espaciais entre objectos geogr\u00e1ficos, permitindo uma melhor compreens\u00e3o e uma an\u00e1lise precisa dos dados espaciais.<\/p>\n\n\n\n

A representa\u00e7\u00e3o topol\u00f3gica baseia-se na premissa de que, na realidade, as caracter\u00edsticas geom\u00e9tricas raramente s\u00e3o independentes umas das outras. Por exemplo, quando olhamos para uma cidade a partir do espa\u00e7o, vemos uma rede complexa de ruas que delimitam blocos de casas interligados.<\/p>\n\n\n\n

Com um modelo geom\u00e9trico tradicional, utilizar\u00edamos linhas para representar as ruas e pol\u00edgonos para representar os blocos de casas. No entanto, uma vez desenhadas as ruas, j\u00e1 sabemos exatamente onde est\u00e3o os blocos. A necessidade de criar pol\u00edgonos para eles torna-se ent\u00e3o sup\u00e9rflua. \u00c9 aqui que entra a topologia.<\/p>\n\n\n\n

Ao utilizar a topologia, podemos evitar esta redund\u00e2ncia, ligando fronteiras e zonas partilhadas uma vez na base de dados. Desta forma, as geometrias que partilham estes limites s\u00e3o ligadas entre si. Isto poupa tempo e espa\u00e7o de armazenamento, ao mesmo tempo que proporciona uma melhor representa\u00e7\u00e3o das rela\u00e7\u00f5es espaciais reais.<\/p>\n\n\n\n

Ao adotar a topologia, est\u00e1 a dar um passo importante para compreender a modela\u00e7\u00e3o geom\u00e9trica e as suas aplica\u00e7\u00f5es pr\u00e1ticas.<\/p>\n\n\n\n

Nos nossos dois \u00faltimos artigos (Elimina\u00e7\u00e3o de sobreposi\u00e7\u00f5es e lacunas entre pol\u00edgonos numa camada (com QGis e Postgis)<\/a>, e Elimina\u00e7\u00e3o de sobreposi\u00e7\u00f5es e lacunas entre pol\u00edgonos numa camada (com QGis e Geopackage)<\/a>) mencion\u00e1mos a \u00ab\u00a0consist\u00eancia topol\u00f3gica\u00a0\u00bb de uma camada..<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

Esta camada representava localidades, mas com espa\u00e7os vazios entre os pol\u00edgonos.<\/p>\n\n\n\n

Analis\u00e1mos dois procedimentos para eliminar estes espa\u00e7os vazios e obter uma representa\u00e7\u00e3o mais est\u00e9tica para visualiza\u00e7\u00e3o e impress\u00e3o, ao ter uma \u00fanica fronteira entre os pol\u00edgonos. Utiliz\u00e1mos um termo errado comum, referindo-nos \u00e0 \u00ab\u00a0consist\u00eancia topol\u00f3gica\u00a0\u00bb em vez de \u00ab\u00a0consist\u00eancia geom\u00e9trica\u00a0\u00bb. Vejamos isto com um pouco mais de pormenor.<\/p>\n\n\n\n

Topologia no PostGIS<\/h2>\n\n\n\n

No PostGIS, existem tr\u00eas tipos de representa\u00e7\u00e3o de dados vectoriais.<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. O modelo geom\u00e9trico padr\u00e3o: cada geometria \u00e9 uma unidade separada, e os elementos partilhados, como os limites das superf\u00edcies (pol\u00edgonos), s\u00e3o duplicados em cada geometria.<\/li>\n\n\n\n
  2. O modelo geogr\u00e1fico: trata cada peda\u00e7o de espa\u00e7o como uma unidade separada, duplicando os limites, mas considera estas unidades num espa\u00e7o esferoidal em vez de planar.<\/li>\n\n\n\n
  3. O modelo topol\u00f3gico: oferece uma vis\u00e3o 2D do mundo semelhante \u00e0 do modelo geom\u00e9trico, mas com uma diferen\u00e7a essencial. No modelo topol\u00f3gico, os limites e as zonas partilhadas s\u00e3o armazenados uma vez na base de dados e ligados \u00e0s geometrias que partilham esses limites. Estas geometrias, cujas arestas est\u00e3o ligadas, s\u00e3o designadas por \u00ab\u00a0topogeomas\u00a0\u00bb.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Estas diferentes representa\u00e7\u00f5es permitem escolher a melhor abordagem em fun\u00e7\u00e3o das necessidades espec\u00edficas da an\u00e1lise espacial.<\/p>\n\n\n\n

    Nos dois artigos mencionados, o que obtivemos foram pol\u00edgonos com limites que se fundem perfeitamente. N\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel distinguir estes pol\u00edgonos dos que resultam de uma topologia. E para o uso a que nos destinamos (visualiza\u00e7\u00e3o ou impress\u00e3o), o facto de estes pol\u00edgonos serem geometricamente coerentes \u00e9 o mesmo que se fossem topologicamente coerentes.<\/p>\n\n\n\n

    Por outro lado, se tiv\u00e9ssemos planeado editar as geometrias, modificando os limites, haveria uma grande diferen\u00e7a, porque num caso ter\u00edamos duas linhas sobrepostas como limites e no caso de uma verdadeira topologia ter\u00edamos apenas uma \u00fanica linha.<\/p>\n\n\n\n

    Edi\u00e7\u00e3o topol\u00f3gica no QGis<\/h2>\n\n\n\n

    Para complicar a compreens\u00e3o, mas tamb\u00e9m para tornar o trabalho muito mais f\u00e1cil, o QGis oferece uma ferramenta de \u00ab\u00a0edi\u00e7\u00e3o topol\u00f3gica<\/a>\u00ab\u00a0:<\/p>\n\n\n

    \n
    \"topologicalEditing\"\/<\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Edi\u00e7\u00e3o topol\u00f3gica<\/sup> : Este bot\u00e3o ajuda a editar e a manter os limites partilhados entre caracter\u00edsticas. Quando esta op\u00e7\u00e3o est\u00e1 activada, o QGIS \u00ab\u00a0detecta\u00a0\u00bb os limites partilhados. Quando move v\u00e9rtices\/segmentos partilhados, o QGIS tamb\u00e9m os move nas geometrias das entidades vizinhas.<\/p>\n\n\n\n

    Para compreender bem esta ferramenta, ela simula uma constru\u00e7\u00e3o topol\u00f3gica. Quando duas fronteiras s\u00e3o sobrepostas, associa-as e quaisquer altera\u00e7\u00f5es s\u00e3o efectuadas duas vezes, uma em cada fronteira.<\/p>\n\n\n\n

    Esta ferramenta \u00e9 muito \u00fatil para atualizar manualmente os pol\u00edgonos. Mas a utilidade de uma verdadeira topologia vai muito para al\u00e9m deste tipo de opera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    Uma topologia \u00e9 um conceito em que os objectos s\u00e3o definidos pelas suas rela\u00e7\u00f5es e n\u00e3o pelas suas geometrias. Em vez de linhas, manipulamos arestas, n\u00f3s e faces.<\/p>\n\n\n\n

    Assume-se que uma rede topol\u00f3gica tem as suas linhas (arestas) ligadas a pontos \u00fanicos (n\u00f3s).<\/p>\n\n\n\n

    Criar topologias no Postgis<\/h2>\n\n\n\n

    O princ\u00edpio \u00e9 simples: a partir de uma camada que cont\u00e9m geometrias, s\u00e3o criadas e preenchidas tr\u00eas tabelas principais:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    1. uma tabela de linhas (arestas) com as linhas se for uma camada do tipo Polilinha ou com as linhas que contornam as superf\u00edcies se for uma camada de Pol\u00edgono.<\/li>\n\n\n\n
    2. uma tabela de pontos (n\u00f3s) com as intersec\u00e7\u00f5es das linhas da tabela anterior<\/li>\n\n\n\n
    3. uma tabela das \u00e1reas rectangulares (faces) das linhas ou pol\u00edgonos das outras duas tabelas.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      Para compreender bem a diferen\u00e7a entre a geometria de uma camada e a topologia dessa camada, o melhor \u00e9 consultar as tabelas de atributos de cada elemento.<\/p>\n\n\n\n

      A camada original com geometrias<\/h3>\n\n\n\n

      Se pegarmos na camada de localidade e olharmos para a sua tabela de atributos:<\/p>\n\n\n\n

      \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

      Vemos atributos que est\u00e3o ligados aos identificadores das camadas. Cada localidade est\u00e1 situada numa comuna, tem um nome e uma data de cria\u00e7\u00e3o e de atualiza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

      Tabelas topol\u00f3gicas Postgis<\/h2>\n\n\n\n

      Utilizamos o seguinte script SQL:<\/p>\n\n\n\n

      SELECT topology.CreateTopology('LD_topo', 2154); 
      SELECT topology.AddTopoGeometryColumn('LD_topo', 'public', 'LD', 'topo_geom', 'polygon')
      UPDATE public.\"LD\" SET topo_geom = topology.toTopoGeom(geom, 'LD_topo', 1, 20.0);<\/code><\/pre>\n\n\n\n
      A primeira linha cria um esquema para alojar a topologia da camada (LD_topo)<\/p>\n\n\n\n
      A segunda adiciona uma nova coluna \u00e0 camada original para guardar a geometria topol\u00f3gica (topo_geom)<\/p>\n\n\n\n
      A terceira preenche esta nova coluna com a vers\u00e3o topol\u00f3gica da geometria, com uma toler\u00e2ncia de 20 metros, ou seja, todos os n\u00f3s num raio de 20 metros ser\u00e3o considerados comuns. A tabela LD.topo_geom resultante ter\u00e1 uma coluna de geometria (geom) com a geometria original e uma coluna de geometria (topo_geom) com a geometria corrigida, topologicamente correcta.<\/p>\n\n\n\n
      \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n
      Quando abrimos a tabela de atributos, vemos uma coluna geom que \u00e9 a geometria original. No fundo, pode ver que os espa\u00e7os entre as localidades foram corrigidos na nova topologia.<\/p>\n\n\n\n
      O que \u00e9 que posso encontrar nas tr\u00eas tabelas de topologia?<\/h2>\n\n\n\n
      A tabela de n\u00f3s e faces cont\u00e9m simplesmente um identificador. \u00c9 a tabela de arestas que cont\u00e9m a verdadeira informa\u00e7\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n
      \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n
      Para cada polilinha que comp\u00f5e os limites do pol\u00edgono, o quadro indica<\/p>\n\n\n\n
        \n
      • o ponto de partida (n\u00f3)<\/li>\n\n\n\n
      • o n\u00f3 final<\/li>\n\n\n\n
      • a linha (aresta) antes do ponto inicial<\/li>\n\n\n\n
      • a linha (aresta) depois do ponto final<\/li>\n\n\n\n
      • o pol\u00edgono (face) \u00e0 esquerda da linha<\/li>\n\n\n\n
      • o pol\u00edgono (face) \u00e0 direita da linha<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
        Conclus\u00e3o: quando e porqu\u00ea utilizar a topologia no Postgis?<\/h2>\n\n\n\n
        A utiliza\u00e7\u00e3o da topologia no PostGIS oferece uma s\u00e9rie de vantagens e caracter\u00edsticas interessantes:<\/p>\n\n\n\n
          \n
        1. Integridade espacial: A topologia ajuda a manter a integridade espacial dos dados geoespaciais, assegurando que as geometrias cumprem as regras topol\u00f3gicas. Isto evita erros geom\u00e9tricos, como sobreposi\u00e7\u00f5es, lacunas ou intersec\u00e7\u00f5es n\u00e3o autorizadas entre elementos.<\/li>\n\n\n\n
        2. Opera\u00e7\u00f5es topol\u00f3gicas avan\u00e7adas: A topologia permite a realiza\u00e7\u00e3o de opera\u00e7\u00f5es avan\u00e7adas com base nas rela\u00e7\u00f5es espaciais entre entidades, como intersec\u00e7\u00f5es, uni\u00f5es, diferen\u00e7as, cortes, etc. Estas opera\u00e7\u00f5es t\u00eam em conta a estrutura topol\u00f3gica dos dados, fornecendo resultados exactos e consistentes.<\/li>\n\n\n\n
        3. Gest\u00e3o dos erros de digitaliza\u00e7\u00e3o: A topologia permite detetar e resolver os erros de digitaliza\u00e7\u00e3o, como os erros geom\u00e9tricos ou topol\u00f3gicos, fornecendo ferramentas para simplificar, limpar e corrigir os dados.<\/li>\n\n\n\n
        4. Rastreabilidade das altera\u00e7\u00f5es : A topologia regista as altera\u00e7\u00f5es efectuadas nos dados geoespaciais, facilitando o acompanhamento das altera\u00e7\u00f5es e a gest\u00e3o das vers\u00f5es dos dados.<\/li>\n\n\n\n
        5. Consultas espaciais optimizadas: utilizando a topologia, as consultas espaciais podem ser optimizadas explorando a estrutura topol\u00f3gica dos dados. Isto melhora o desempenho das consultas espaciais, particularmente para dados complexos ou volumosos.<\/li>\n\n\n\n
        6. Integra\u00e7\u00e3o com outras ferramentas GIS: A topologia PostGIS \u00e9 compat\u00edvel com outras ferramentas GIS, como o QGIS, permitindo uma integra\u00e7\u00e3o e interoperabilidade perfeitas entre diferentes plataformas.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n
          Em suma, a utiliza\u00e7\u00e3o da topologia no PostGIS permite melhorar a qualidade dos dados geoespaciais, realizar opera\u00e7\u00f5es avan\u00e7adas baseadas em rela\u00e7\u00f5es espaciais e otimizar as consultas espaciais, oferecendo assim uma melhor gest\u00e3o e an\u00e1lise dos dados geogr\u00e1ficos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
          Este artigo explora o conceito fundamental de topologia em SIG (Sistemas de Informa\u00e7\u00e3o Geogr\u00e1fica) e a sua aplica\u00e7\u00e3o na modela\u00e7\u00e3o e an\u00e1lise de dados geoespaciais. Examina em pormenor os diferentes aspectos da topologia, como as rela\u00e7\u00f5es…<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":10926,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"give_campaign_id":0,"_bbp_topic_count":0,"_bbp_reply_count":0,"_bbp_total_topic_count":0,"_bbp_total_reply_count":0,"_bbp_voice_count":0,"_bbp_anonymous_reply_count":0,"_bbp_topic_count_hidden":0,"_bbp_reply_count_hidden":0,"_bbp_forum_subforum_count":0,"sfsi_plus_gutenberg_text_before_share":"","sfsi_plus_gutenberg_show_text_before_share":"","sfsi_plus_gutenberg_icon_type":"","sfsi_plus_gutenberg_icon_alignemt":"","sfsi_plus_gutenburg_max_per_row":"","_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[2136,2134],"tags":[2158,2160,2243],"class_list":["post-10931","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-postgis","category-qgis","tag-postgis-pt","tag-qgis-pt","tag-topologia"],"aioseo_notices":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/i0.wp.com\/www.sigterritoires.fr\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/b6-1.png?fit=3000%2C1680&ssl=1","jetpack_shortlink":"https:\/\/wp.me\/p6XU0A-2Qj","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10931","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10931"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10931\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/10926"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10931"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10931"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sigterritoires.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10931"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}