Geoprocess in smart cities concepts

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Geoprocess in smart cities concepts

  1. 1. Google confidential | Do not distribute Revisão de Literatura e Desafios em Geoprocessamento em cenários de Cidades Inteligentes Juan José Rodríguez Orientadora: Nádia Puchalski Keywords: Geoprocess, GIS, Visualization,SmartCities 1/56
  2. 2. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sumário 1. Introdução 2. Revisão Teórica 3. Desafios 4. Caso Prático 5. Conclusões 2/56
  3. 3. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Agradecimentos 1. À Deus, minha esposa, filha e minha querida família, 2. CNPQ, Capes, MRE, 3. À Profa. Nadia Puchalski, 4. Aos Profs. da Dainf, 5. A todos que direta ou indiretamente contribuíram e contribuem para que este sonho de fazer um mestrado fora do meu país seja uma realidade.. 3/56
  4. 4. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 50% vive em cidades e a expectativa é de que, até 2050, essa proporção chegue a 70% (WHO, 2014) consumo dos recursos e de energia do mundo, e geram 80% dos gases-estufa responsáveis ​​pelo efeito estufa (Signori, 2008). 75% 2% ocupando apenas 2% do território mundial (Signori, 2008). Motivação: Cidades 4/56
  5. 5. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 As tecnologias geoespaciais, são o coração fundamental das cidades inteligentes, sendo essencial entender a variável "Onde" para tomar decisões informadas. Moura (2012) Motivação: Lugares 5/56
  6. 6. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 A liberação de dados de alvarás concedidos a localidade do bairro do Tatuquara, Batel e centro de Curitiba entre os anos de 1980 a 2013 (PMC, 2015) e (IPPUC, 2015). IPPUC (2015) 5/56 Dados da IPPUC
  7. 7. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Foco do trabalho SIG Objetivos ● Conceitos ● Tipos de dados ● Arquiteturas ● Relacionamentos ● Aplicações Cidades Inteligentes ● Conceitos básicos ● Necessidades ● Característivas ● Arquiteturas ● Aplicações DESAFIOS E TRABALHOS RELACIONADOS VISUALIZAÇÃO E PROCESSAMENTO ● Algoritmos para Visualização de dados ● Modelos e Arquiteturas escaláveis ● Minha Cidade Inteligente Caso prático 6/56
  8. 8. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Referências Bibliogrâficas SIG 29 Smartcities 14 S+S 6 Total 48 SIG 7/56
  9. 9. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sumário 1. Introdução 2. Revisão Teórica: SIG 3. Desafios 4. Caso Prático 5. Conclusões 8/56
  10. 10. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sistemas de informação geográfica (SIG), são sistemas de informações baseado em computador que permite a captura, modelagem, manipulação, recuperação, análise e apresentação de dados georreferenciados (Worboys, 1995). Sistemas de Informação Geográfica (SIG) 9/56
  11. 11. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sistemas de Informação Geográfica - SIG Id Estudante Endereço 001 Kathy Magdalena Rua Arthur Carlos Peralta 1686 002 Kiara Rodriguez Rua Bartolomé de las casas 163 003 Jorge Lucar Rua Visconde de Guarapuaba 42 004 Marcos Rester Rua 28 de Julho 3421 005 Ruben Flores Rua Coronel Inclan 453 006 Melissa León Rua Dias Rocha 34 Dados Informação 10/56
  12. 12. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sistemas de Informação Geográfica - SIG 11/56
  13. 13. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Tipos de dados Representado por pontos, linhas e polígonos através de coordenadas x e y. Representados por objetos geográficos como rios, limites da cidade, e casas. Vetorial Metro de Río de Janeiro (1991) 12/56
  14. 14. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Tipos de dados O terreno é representado por uma matriz M(i, j), composta por i colunas e j linhas, que definem células, denominadas como pixels. Matricial 13/56
  15. 15. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Relacionamentos espaciais Egenhofer (1991) Topológica A disjunção B A contém B B dentro de A A sobrepõe B A toca B A é igual B B cobre A B cobre A 14/56
  16. 16. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Métricas Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais São medidas quantitativas expressadas como área, distância, comprimento e perímetro (Egenhofer, 1997). 15/56
  17. 17. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Métricas Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais Obter os nomes das unidades de saúde, nome dos pontos de ônibus mais próximos e a distância entre eles do bairro de Tatuquara. 16/56
  18. 18. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Métricas Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais SELECT DISTINCT ON(us2."NOME") us2."NOME", po2.layer, min(st_distance(us2.the_geom, po2.geom)/1000) as distancia FROM saude."UNIDADE_DE_SAUDE" as us2, transporte.ponto_de_onibus as po2 WHERE us2."BAIRRO"='TATUQUARA' GROUP BY us2."NOME", po2.layer ORDER BY us2."NOME",distancia 17/56
  19. 19. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Métricas Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais 18/56
  20. 20. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais Expressam orientações baseadas nos pontos cardinais como Norte, Sul, Leste, Oeste ou ainda posições de ordem como “à frente de”, “atrás de”, “sobre”, “sob” (Egenhofer, 1997). 19/56
  21. 21. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais Qual é o total e a porcentagem de linhas de Curitiba que passam por Tatuquara? 20/56
  22. 22. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais SELECT COUNT(DISTINCT(li.linha)) FROM transporte.linha_de_onibus as li left JOIN limites_legais.divisa_de_bairros as di ON ST_INTERSECTS(di.geom, li.geom) WHERE di.nome= 'TATUQUARA' 21/56
  23. 23. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Direcionais Definição Exemplo SQL Resultado Relacionamentos espaciais 22/56
  24. 24. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Arquiteturas Adaptado de Li e Torres (2014). 23/56
  25. 25. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Arquiteturas Adaptado de Li e Torres (2014). 24/56
  26. 26. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Aplicações 25/56
  27. 27. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Aplicações: Desktop Funcionalidade ESRI ArcGIS Idrisi 16 Taiga Edition QGIS GRASS Licencia Proprietário Proprietário Software Livre Software Livre Sistemas operacionais suportados Windows Windows Windows, Linux, MacOSX Windows, Linux, MacOSX Foco Full GUI baseado em GIS Criação extensiva de dados, edição e análise Imagem completa e pacote de processamento matricial Visualização, Edição GRASS-Graphical User Interface Full GUI baseado em GIS Análise espacial e visualização científica Consultas em banco de dados (SQL) Si - Si Si Idiomas EN, ES, DE, FR, ,JA, Outros - 26 AR , CS, DE, EL, ES, FR, IT, JA, PL, PT, PT_BR, RU, SL, TH, TR, VI, ZH Funcionalidade Scripting Python, VBScript,Perl, Javascript - Python Bash, Python, Perl Versão Release 9.3.1 16 QGIS 1.3 GRASS 6.4 McConnell (2013) 26/56
  28. 28. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Aplicações: Desktop: TaxiVis Juliana Freire et al. (2013) ● SIG for non experts. ● Visualização em linguagem inclusiva. ● Análise e processamento de dados. ● Processamento de dados. ● Complexidade na instalação e integração. ● Não compatível com Web/Mobile. ● Visualização limitada. 27/56
  29. 29. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sistema SIG/SAM da Copel. Aplicações: Web: SIG/SAM da Copel. ● SIG for non Experts. ● Visualização em linguagem inclusiva. ● Sistema acessível via web e mobile. ● Desempenho limitado. ● Não permite exportar dados. ● Navegabilidade complexa em mobile. ● Visualização limitada. ● Não possui dados temporais. 28/56
  30. 30. USANDO IP DOS ESTADOS UNIDOS Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 USANDO IP DO BRASIL Aplicações: Web: Hollister 29/56
  31. 31. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Aplicações: Mobile: Waze ● Dados fornecidos por crowdsourcing. ● Trafego em tempo real. ● Interface, Usabilidade, UX. ● Bom desempenho. ● Gamification. ● Dados não abertos. ● Não esta disponível em vários países. ● Offline ● Não possui métodos e algoritmos para identificar a localização do usuário.50M usuários ativos. SINAI (2014) 30/56
  32. 32. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 1. Introdução 2. Revisão Teórica: Cidades Inteligentes 3. Desafios 4. Caso Prático 5. Conclusões Sumário 31/56
  33. 33. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Cidades Inteligentes Uma cidade inteligente é aquela cidade que utiliza tecnologias inteligentes para integrar suas infraestruturas e serviços, a qual se esforça em aproveitar estas tecnologias para melhorar a eficiência, a eficácia, a transparência e a sustentabilidade. (Alawadhi, 2012). ONU - N-HABITAT (2008 32/56
  34. 34. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Cidades Inteligentes UK Trade & Investments (2011) 33/56
  35. 35. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Open GeoSpatial Consortium Percivall, OGC (2015). Fornece tecnologia geomática, interoperável incluindo Sistemas de Informação Geográfica. GML Linguagem de Markup Geography KML Keyhole Markup Language é uma linguagem de markup baseado em XML para representar dados geográficos em três dimensões WFS Web Feature Service ou Serviço de entidades vetoriais com informações sobre a entidade armazenada em uma camada vetorial (cover), que tem as características definidas na consulta. WMS Web Map Service que produz mapas em formato de imagem para serem visualizados por um navegador web ou um cliente simples WCS Web Coverage Service ou serviço de coberturas na web (dados matriciais); CSW - Web Catalogue Service ou Serviço de catálogos. 34/56
  36. 36. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Percivall, OGC (2015). 35/56
  37. 37. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Percivall, OGC (2015). 36/56
  38. 38. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Aplicações Google Self Driving Car Google X (2015). 37/56
  39. 39. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Aplicações 27/45
  40. 40. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sumário 1. Introdução 2. Revisão Teórica: 3. Desafios 4. Caso Prático 5. Conclusões 39/56
  41. 41. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Desafios: SIG 1. Crowdsourcing: Não existem técnicas amplamente utilizadas para autenticar a localização de dispositivos móveis e avaliar a qualidade de informação fornecida por Crowdsourcing (Wang 2015) 2. Segurança: Arquiteturas que garantam segurança e privacidade em relação aos dados georreferenciados são aspectos importantes que debem ser abordados garantindo a integridade e segurança dos dados (Bertino et al., 2008) 3. Processamento de dados: Os sistemas de informação, incluindo tecnologias SIG apresentam desafios significativos para lidar com grandes dados. Uso de MapReduce, Processamento de Fluxo, e Tecnologias NoSQL (Manyika, 2011), geoprocessamento utilizando computação em nuvem (Shao et al., 2012). 4. Integração de dados: Integração de diversas fontes de dados georreferenciados e sua respectiva geometria em relação a locais, para que serviços de busca online forneçam informações sobre serviços disponíveis aos usuários (Tan and Wong, 2006). 40/56
  42. 42. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Desafios: SIG 5. Localização e Navegação em Interiores: pode ser difícil de navegar, para onde você está indo, esquecer onde deixou as coisas, e difícil de reconhecer a sua posição atual ou onde você estacionou o carro (Liu, 2010). O GPS tem uma precisão de menos de 10 metros (Gu, 2009), portanto, não pode ser utilizado em ambientes interiores. 6. Revisão Histórica: Definição da posição de uma localidade que foi mudando de posição ao longo da história como a capital da Rússia ou nomes de localidades que sofrem alterações (St. Petersburg, Petrograd, Leningrad na Rússia ), ou fronteiras geográficas que mudaram (Alemanha com diferentes fronteiras no decorrer da história) (NGB, 2015). 7. Informação em tempo real: Muitas das empresas que prestam serviços de mapeamento web, tais como Google ou Bing, enfrentam obstáculos de manter dados atualizados dos mapas devido a que diariamente existirem ruas que são reestruturadas, novos negócios iniciando suas atividades, outros negócios que fecham por diversas razões. 41/56
  43. 43. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Desafios: SIG 8. Interface e visualização: SIG são sistemas complexos. São difíceis de usar e precisa de tempo para conseguir ter domínio sobre a ferramenta. Para que uma organização possa executar uma operação produtiva usando SIG, existe a necessidade de profissionais especializados com treinamento suficiente a nível técnico para gestionar os sistemas (Haklay, 2008) incontável variedades de telas, resoluções e dispositivos existentes, onde é complicado para o desenvolvedor conseguir otimizar a interface, de modo que possa atender todos os dispositivos possíveis já seja em versões desktop, mobile ou wearable. Um grande volume de dados que precisam se mostrados no mapa gera dificultades nos processos de visualização, seleção e velocidade da informação sobre o mapa. Em termos de usabilidade vemos que quanto mais pontos exista numa região, mais difícil será para o usuário encontrar o ponto que deseja. 42/56
  44. 44. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Desafios: Cidades Inteligentes Focus Fatores Pessoas inteligentes Formação continua, Participação na vida pública. Economia Inteligente Empreendedorismo, Produtividade , Relacionamento internacional , Capacidad de transformar. Administração Pública Inteligente Participação na tomada de decisões, Serviços públicos e sociais, Governação transparente. Mobilidade inteligente Accessibilidade local e internacional, Disponibilidade de infraestrutura de TICs, Sistema de transportes sustentável, inovador e seguro. Ambiente Inteligente Atratividade das condições naturais, Poluição, Proteção ambiental, Gestão sustentável dos recursos. Vida Inteligente Condições de saúde, Segurança, Qualidade de Habitação, Atratividade turística, Coesão social. Rede European Smart Cities (2015). 43/56
  45. 45. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sumário 1. Introdução 2. Revisão Teórica: 3. Desafios 4. Caso Prático 5. Conclusões 44/56
  46. 46. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Cenário A liberação de dados de alvarás concedidos a localidade do bairro do Tatuquara, Batel e centro de Curitiba entre os anos de 1980 a 2013 (PMC, 2015) e (IPPUC, 2015). IPPUC (2015) 45/56
  47. 47. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente Mapa interativo dos negócios da cidade de Curitiba, que permitirá aos cidadãos realizar análise histórica georreferenciada, baseada em redes complexas para abertura de novos negócios Autoria propria (2015) 46/56
  48. 48. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente ● SIG for non Experts. ● Visualização em linguagem inclusiva. ● Sistema acessível via web e móveis. ● Análise histórica. ● Arquitetura escalável. 47/56
  49. 49. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente Dado: 1º lugar no Concurso Cidades Inteligentes Simpósio Brasileiro de Telecomunicações SBRT 2015 48/56
  50. 50. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Objetivo: Minha Cidade Inteligente Organizar a informação da cidade GEOGRAFICAMENTE e fazê-la acessível e útil 49/56
  51. 51. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio IPPUC (2015) 50/56
  52. 52. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio IPPUC (2015) 51/56
  53. 53. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio 52/56 IPPUC (2015)
  54. 54. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio IPPUC (2015) 53/56
  55. 55. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Caso Prático: Minha Cidade Inteligente - Desafio 54/56
  56. 56. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Sumário 1. Introdução 2. Revisão Teórica: 3. Desafios 4. Caso Prático 5. Conclusões 55/56
  57. 57. Juan José Rodríguez (UTFPR) | Geoprocessamento em Cidades Inteligentes | 11 de Dezembro de 2015 Conclusões 1. SIG em diversas áreas e cenários apresentando constantes evoluções. 2. SIG Multiplatform: SIG Desktop, Web, Móveis. 3. Grandes desafios por resolver: Segurança, Processamento, Integração, Interface, Visualização. 4. Cidades inteligentes apresentam um cenário que precisa ser atendido e SIG é um elemento fundamental. 56/56 Trabalhos futuros 1. Realizar estudos de Algoritmos de Predição para descoberta de padrões em relacionamentos de estabelecimentos de uma cidade. 2. Realizar estudos em Algoritmos para visualização de dados geográficos. 3. Realizar estudos em Arquiteturas e tecnologias escaláveis para processamento de dados. 4. Continuar o desenvolvimento de Minha Cidade Inteligente.

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