Desenvolvimento de um sistema de informações geográficas em ambiente web para gestão espacial de estações rádio base

Desenvolvimento de um sistema de informações geográficas em ambiente web para...

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BELÉM – PARÁ 2009

Monografia apresentada à Faculdade Ideal - FACI, como requisito para obtenção do grau de Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas. Prof. Orientador: Atila Siqueira Soares

BELÉM – PARÁ 2009

Desenvolvimento de Sistemas pela Faculdade Ideal – FACI, defendida e aprovada em

Monografia apresentada como trabalho de conclusão de curso de Tecnologia em Análise e 06 / 01 / 2010 pela banca examinadora constituída pelos professores:

Orientador:Atila Siqueira Soares .

(Especialista)

Membro:Wanderson Alexandre da Silva Quinto .

(Mestre)

Membro:Leonardo Ormanes Tamer .

(Especialista)

Dedico a todos os profissionais de TI, principalmente aos desenvolvedores, que direta ou indiretamente, serviram de inspiração para minha carreira. Aos meus pais que ao longo desses anos podem ter sentido a falta da minha presença, mas jamais do meu amor.

Agradeço primeiramente a Deus por guiar os meus passos na estrada da vida, iluminando o meu caminho com sua luz que irradia vida.

Meu agradecimento especial aos meus pais, que não apenas deram-me vida, mas também a educação necessária para a compreensão do significado de responsabilidade e de virtude para a vida humana.

A todos os professores que ministraram alguma disciplina ao longo do curso, em especial ao meu orientador, Atila Soares, que desempenha exemplarmente seu papel de mediador no processo de ensino/aprendizagem, estando sempre disposto a prestar-me seu auxílio e contribuir para o desenvolvimento de um estudo de resultados.

A todos os amigos, que demonstraram apoio e compreensão durante o período que, de certa forma, estive ausente do convívio social para me dedicar a este estudo.

A Ass. de Comunicação Aline Reis e ao Eng. Fábio Seguins, funcionários da empresa

TIM, pela colaboração e atenção com relação às informações que serviram como base para a elaboração deste trabalho.

Agradeço também à minha namorada, Claudiana, que esteve sempre presente me apoiando e incentivando.

Quase todos conseguem o mesmo hardware; a diferença está no software. (Garry Kasparov)

Ultimamente, as empresas procuram a tecnologia da informação para permanecerem cada vez mais competitivas e organizadas. Utilizando sistemas de informação, as organizações são obrigadas a deixar um padrão departamental e partir para um padrão integrado de gestão e produção, assim a cultura da organização, pelo meio da comunicação, passa por transformações, para que os funcionários possam mudar seu modo de trabalho e colaborar para o sucesso da organização. Ao mesmo tempo, os Sistemas de Informações Geográficas em ambiente Web (SIG Web) passaram por um extraordinário crescimento nos últimos anos, o que os transformou em uma das ferramentas com maior empregabilidade na manipulação de dados geográficos na Internet. Os SIG Web, de uma forma geral, são diferenciados por uma interface fácil e intuitiva para o trabalho com informações geográficas. A esta interface são adicionadas algumas funcionalidades fundamentais para manipulação e controle das informações apresentadas em mapas. A facilidade de uso pelos usuários não especializados aliada com a capacidade da difusão cartográfica, constituem-se como as principais características para a popularização desse tipo de sistema. Ainda que os SIG Web tenham alcançado uma grande aceitação dos usuários em geral, o desenvolvimento de softwares dentro deste contexto não pode ser considerado um trabalho trivial. Alguns detalhes, como a tecnologia Web introduzida no sistema e as funcionalidades a serem oferecidas, são fatores determinantes na escolha da tecnologia de base no desenvolvimento do SIG Web. O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo o desenvolvimento de um Sistema de Informações Geográficas, em ambiente Java Web para uso da empresa de telefonia móvel: TIM Celular, com o intuito de acrescentá-lo, como um componente extra, aos sistemas que auxiliam na gestão espacial das Estações Rádio Base da empresa.

Palavras-chave: Desenvolvimento de Software, Sistema de Informação Geográfica, Java, Estação Rádio Base.

Recently, companies seeking information technology to remain increasingly competitive and organized. Using information systems, organizations are forced to leave a standard departmental and go for a standard integrated management and production, and the culture of the organization by means of communication, going through changes, so that employees can change their way of working and contribute to the success of the organization. At the same time, Geographic Information Systems in the Web environment (GIS Web) have undergone a remarkable growth in recent years, which made them one of the tools with greater employability in the handling of spatial data on the Internet. The GIS Web, in general, are distinguished by an easy and intuitive interface for working with geographic information. At this interface are added some core functionalities for manipulation and control of the information presented on maps. The ease of use by unskilled users coupled with the ability of the diffusion cartographic, as are the main features for the popularization of this type of system. Although the GIS Web have reached a wide acceptance of users in general, the software development within this context can not be considered a trivial work. Some details, such as Web technology introduced into the system and the features being offered are the decisive factors in the choice of technology on the development of GIS Web. This work completion course aims to develop a Geographic Information System in the Java Web environment for the use of mobile phone company: TIM Celular, in order to add it as a extra component to systems that assist in the spatial management of Base Station of the company.

Keywords: Software Development, Geographic Information System, Java, Base Station.

Figura 2.1: Arquitetura Universal de um SIG23
Figura 2.2: Ciclo de um SIG25
Figura 2.3: Subtipos de feature35
Figura 2.4: Subtipos de coverage35
Figura 2.5: Componentes do Sistema Celular36
Figura 2.6: Centro de Comutação e Controle37
Figura 2.7: Estação Rádio Base37
Figura 2.8: Estação Móvel (telefone celular)38
Figura 2.9: Visualização de células hexagonais e circulares39
Figura 2.10: Formação de uma célula (área coberta)39
Figura 2.1: Representação da visualização do topo de uma ERB40
Figura 3.1: GMarker com ícone padrão47
Figura 3.2: Diagrama de Caso de Uso do Sistema5
Figura 3.3: Diagrama de Classes do sistema61
Figura 4.1: Página inicial do sistema62
Figura 4.2: Página de cadastro de estações63
Figura 4.3: Visualização espacial (arruamento) das estações64
Figura 4.4: Exemplo de relatório gerado pelo sistema65
Tabela 2.1: Cronologia da tecnologia dos SIG21
Tabela 2.2: Exemplos do emprego de SIG26
Tabela 3.1: Caso de uso efetuar logon56
Tabela 3.2: Caso de uso alterar senha56
Tabela 3.3: Caso de uso cadastrar usuário57
Tabela 3.4: Caso de uso excluir usuário57
Tabela 3.5: Caso de uso cadastrar ERB58
Tabela 3.6: Caso de uso pesquisar ERB58
Tabela 3.7: Caso de uso atualizar dados de ERB59
Tabela 3.8: Caso de uso excluir ERB59
Tabela 3.9: Caso de uso gerar relatórios60
APIApplication Programming Interface (Interface de Programação de Aplicativos)
CADComputer Aided Design (Projeto Assistido por Computador)
CCentro de Comutação e Controle
CDDLCommon Development and Distribution License
DAOData Access Object
DWRDirect Web Remoting
EJBEnterprise Java Beans
EJB QLEnterprise JavaBeans Query Language
EMEstação Móvel
ERBEstações Rádio Base
ESRIEnvironmental Systems Research Institute
GISGeographic Information System
GMLGeography Markup Language
GPLGeneral Public License
GPSGlobal Positioning System (Sistema de Posicionamento Global)
HTMLHyperText Markup Language
JAXBJava Architecture for XML Binding
JDBCJava Database Connectivity
JDOJava Data Objects
JOXJava Objects in XML
JPAJava Persistence API
JRXMLJasperReports eXtensible Markup Language
JSFJavaServer Faces
JSONJavaScript Object Notation
JSPJavaServer Pages
KMLKeyhole Markup Language
LAMPLinux, Apache, MySQL e PHP, Perl ou Python
ODBCOpen Data Base Connectivity
OGCOpen Geospatial Consortium
PDFPortable Document Format
PHPHypertext Preprocessor

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS POO Programação Orientada a Objetos

RTFRich Text Format
RUPRational Unified Process (Processo Unificado da Rational)
SFSSimple Features Specification
SGBDSistema Gerenciador de Banco de Dados
SISistema de Informação
SIGSistema de Informação Geográfica
SQLStructured Query Language
TIMTelecom Italia Mobile
TMTerminal Móvel
UMLUnified Modeling Language (Linguagem de Modelagem Unificada)
WFSWeb Feature Service
WMSWeb Map Service

RMI Remote Method Invocation XML eXtensible Markup Language

1 INTRODUÇÃO15
1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO16
1.2 O PROBLEMA17
1.3 OBJETIVOS DO TRABALHO17
1.3.1 Objetivo Geral17
1.3.2 Objetivos Específicos18
1.4 JUSTIFICATIVA18
1.5 OS SISTEMAS DE INFORMAÇÃO NAS ORGANIZAÇÕES19
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA CONCEITUAL20
2.1 GEOPROCESSAMENTO20
2.1.1 Histórico20
2.1.2 Sistema de Posicionamento Global (GPS)21
2.1.3 Classificação de Sistemas de Informação Geográfica2
2.1.3.1 Arquitetura SIG2
2.1.3.2 Consulta e Análise Espacial23
2.1.3.3 Importância do SIG23
2.1.3.4 Etapas que constituem um SIG24
2.1.3.5 Emprego de um SIG26
2.1.3.6 A vantagem do SIG Web sobre o SIG Desktop26
2.2 MODELAGEM DE SISTEMAS UTILIZANDO UML28
2.2.1 A importância da modelagem29
2.3 O PROCESSO UNIFICADO31
2.3.1 Introdução31
2.3.1.1 Direcionado a Caso de Uso31
2.3.1.2 Centrado na arquitetura32
2.3.1.3 Iterativo e Incremental32
2.4 ESPECIFICAÇÕES DO OPEN GEOSPATIAL CONSORTIUM3
2.4.1 Modelo conceitual do OGC34
2.5 SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO MÓVEIS (SISTEMA CELULAR)36
2.5.3 Estação ou Terminal Móvel (EM ou TM)38
2.5.4 Representação do Sistema Celular38
3 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA41
3.1 PRINCIPAIS TECNOLOGIAS UTILIZADAS41
3.1.1 Java41
3.1.2 MySQL41
3.1.3 NetBeans IDE42
3.1.4 MySQL Workbench43
3.1.5 Java Platform, Enterprise Edition (Java E)43
3.1.6 JavaServer Faces (JSF)43
3.1.7 JavaServer Pages (JSP)4
3.1.8 Java Persistence API (JPA)45
3.1.9 GlassFish Enterprise Server45
3.1.10 Google Maps API46
3.1.10.1 GMap47
3.1.10.2 GMarker47
3.1.10.3 GPolyline48
3.1.10.4 GIcon48
3.1.10.5 GEvent48
3.1.10.6 GPoint48
3.1.10.7 GSize49
3.1.10.8 GBounds49
3.1.10.9 Geocoding49
3.1.1 JasperReports50
3.1.12 iReport50
3.2 ESTRUTURA DO SISTEMA51
3.2.1 Requisitos51
3.2.1.1 Requisitos Funcionais51
3.2.1.1.1 Requisitos Funcionais do Sistema51
3.2.1.2 Requisitos não Funcionais53
3.2.1.2.1 Requisitos não Funcionais do Sistema53
3.2.4 Classes do sistema61
4 APLICAÇÃO DO SISTEMA DESENVOLVIDO62
4.1 UTILIZAÇÃO DO SISTEMA62
4.1.1 Acesso a aplicação (página inicial)62
4.1.2 Operações da aplicação63
4.1.3 Visualização espacial de estações64
4.1.4 Geração de Relatórios64
4.2 SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE TOMADA DE DECISÃO65
4.3 CONSIDERAÇÕES SOBRE O DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA6
5 CONCLUSÃO68
5.1 FUTURAS IMPLEMENTAÇÕES68
5.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS68

1 INTRODUÇÃO

Os Sistemas de Informação Geográfica - SIG (Geographic Information System - GIS) são usados no gerenciamento dos dados referenciados geograficamente, ou seja, dados que possuem ligação a coordenadas geográficas. A partir do momento em que sua localização é definida usando algum sistema de coordenadas, ele passa a ser um objeto geo-referenciado.

Um amplo agrupamento de funcionalidades comportam o processamento espacial dos dados e sua exposição cartográfica, incluindo continuada interação via mapas. Ao mesmo tempo, um SIG emprega práticas de gerenciamento de bases de dados, como análise estatística e consultas espaciais. Tais competências fazem à distinção do SIG dos demais sistemas de informação e tornam este um instrumento precioso para um amplo universo de organizações, objetivando esclarecer eventos, premeditar resultados e delinear táticas referentes a aplicações onde a extensão espacial deve, obrigatoriamente, ser levada em consideração (BRITO e ROSA, 1996).

Empresas públicas e privadas de diversos setores como, por exemplo, telefonia, companhias petrolíferas, empresas concessionárias de energia elétrica, de saneamento urbano, mineração, entre outras, utilizam os sistemas de informação geográfica como ferramentas indispensáveis, tanto nas atividades operacionais, quanto nas atividades gerenciais.

Os SIG utilizados atualmente disponibilizam um enorme conjunto de operações de manipulação e análise espacial. Porém, a complexidade destes sistemas requisita enormes investimentos tanto na compra do software quanto em treinamentos de usuários, o que torna muitas vezes inviável o seu emprego por parte de algumas organizações. No entanto, em contraste com este fato, nota-se um aumento cada vez mais crescente na disponibilização de dados georreferenciados, o que tem permitido uma maior popularização do uso desses sistemas. Além disso, verifica-se que, grande parte dos usuários tem a necessidade de utilizar apenas uma parte ínfima das funções disponíveis nos SIG, o que torna o investimento ainda mais arriscado do ponto de vista custo/benefício.

Uma solução encontrada para estes usuários e/ou empresas é o desenvolvimento de aplicações que possam permitir a manipulação de dados georreferenciados de forma alternativa e específica dento do universo de SIG.

A característica básica de um sistema alternativo é que este é mais específico, utilizando apenas um conjunto limitado de funcionalidades dos SIG, o que faz com que este fique restrito, geralmente, a simples inserção, atualização e visualização de dados georreferenciados, tendo como base um conjunto reduzido, mas preciso, de operações de análise espacial. A importância destes sistemas vem crescendo de tal forma que fez com que até mesmo a empresa Microsoft decidisse pela inclusão de um visualizador de dados geográficos denominado MapPoint, em seu pacote Microsoft Office. Estimativas apontam que esta será a principal forma de comercialização de SIG nos próximos anos, principalmente para aplicação em no âmbito da Internet.

Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um SIG em ambiente Web e mostra como o trabalho realizado com SIG Desktop convencional pode ser incrementado com o uso de SIG alternativo, sem a necessidade de usar um conjunto de funcionalidades complexas dos SIG proprietários, tornando o uso da aplicação de um SIG transparente, até mesmo para o usuário menos experiente.

1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO

Este trabalho foi estruturado em cinco capítulos. Neste capítulo é apresentada resumidamente uma explanação geral sobre o sistema, bem como a justificativa, os objetivos e a natureza na qual este trabalho está focado.

No segundo capítulo é feita uma abordagem dos tópicos importantes sobre

Geoprocessamento, Sensoriamento Remoto e Linguagem de Modelagem Unificada, mostrando algumas definições e conceitos de referencial teórico. Veremos ainda a importância da padronização dos sistemas de informações geográficas e suas particularidades, as quais se moldam de acordo com cada interesse dos órgãos ou empresas.

O terceiro capítulo apresenta as principais tecnologias envolvidas no desenvolvimento do sistema e explica também, os aspectos gerais da linguagem de programação Java que foi utilizada para a implementação do sistema e da API do Google Maps, a qual foi utilizada para o carregamento do mapa Web da aplicação. Ainda neste capítulo, é exposta a estrutura do sistema por meio de diagramas de caso de uso, com o fluxo de cada caso de uso, juntamente com as classes utilizadas, através do respectivo diagrama de classes.

O quarto capítulo demonstra algumas funcionalidades básicas do sistema em questão, expondo de forma simples algumas de suas telas, geração de relatórios e exemplo de tomada de decisão que podem ser feitas com o uso do sistema.

Por fim, o quinto capítulo aborda as considerações finais em relação ao sistema e os trabalhos futuros que poderão ser realizados.

1.2 O PROBLEMA

A TIM (Telecom Italia Mobile) Brasil é uma empresa atuante na área de telefonia, presente em todos os estados brasileiros, que surgiu no final da década de 90 como uma subsidiária do grupo europeu Telecom Itália e ligeiramente se posicionou entres as empresas líderes no mercado brasileiro de telecomunicações.

Devido à expansão da empresa no mercado, surgiu à necessidade de um domínio maior das informações e automatização de procedimentos. Através de uma visita inicial junto à empresa, foi constatado que a mesma buscou determinadas ferramentas encontradas no mercado, entretanto em razão das suas necessidades, teve que fazer certas adaptações às ferramentas, devido as suas regras de negócio e também por se tratarem de softwares em ambiente desktop.

1.3 OBJETIVOS DO TRABALHO

O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo o desenvolvimento de um Sistema de Informações Geográficas (SIG), em ambiente Web para uso da empresa de telefonia TIM Celular S/A, com o intuito de acrescentá-lo, como um componente extra, aos sistemas que auxiliam na gestão espacial das Estações Rádio Base (ERB) da empresa, suprimindo a necessidade de investimento em arquiteturas fechadas, custosas e proprietárias, além de servir como ponto de partida para a migração dos sistemas SIG Desktop utilizados hoje na empresa, para o ambiente SIG Web, que é uma tendência inevitável do mercado de trabalho mundial.

1.3.1 Objetivo Geral

Desenvolver um sistema de informações geográficas, adicional ao conjunto de sistemas utilizados em uma empresa do ramo de telefonia.

18 1.3.2 Objetivos Específicos

• Compreender a estrutura da tecnologia de informação geográfica utilizada pela empresa; • Estudar, modelar, analisar e desenvolver sistemas de informações geográficas;

• Contribuir para desenvolvimentos de sistemas futuros.

1.4 JUSTIFICATIVA

A noção mais comumente associada ao conceito de software é a de um programa de computador. Entretanto, essa noção talvez não seja mais adequada para formamos uma idéia do que são os elementos básicos relacionados com esse conceito. De fato, quando pensamos a respeito de um programa de computador, torna-se bastante difícil ignorar aspectos relacionados com:

• Otimização do desempenho do sistema, no que diz respeito a espaço de armazenamento e tempo de execução; • Robustez do sistema em relação a operações e/ou dados inválidos;

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