INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA MT DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL

CURSO DE GEOPROCESSAMENTO

PROF. DR. GERALDO ANTONIO GOMES ALMEIDAIFMT – CAMPUS CUIABÁ

Capítulo 1

Fundamentos TeóricosO final do século XX, sem sombra de dúvidas, está consagrado como a

era do gerenciamento disciplinado de informações

Tecnologia SIG x Microscópio e Computadores

Por que os dados originais a serem usados nos SIGs devem ser precisos?

Se o conjunto de dados, originalmente, for constituído de “lixo”, o produto derivado de operações realizadas em ambiente SIG

será um “lixo” organizado, portanto sem utilidade.

CLIQUE AQUI PARA VER FIGURA

Sistemas de informações geográficas - SIGs

1.1 DADOS ESPACIAISOs fenõmenos relacionados ao mundo real podem ser descritos de três maneiras:

ESPACIAL TEMPORAL TEMÁTICA

Quando a variação muda de lugar para lugar (declividade, altitude, profundidade do solo)Quando a variação muda com o tempo

(densidade demográfica, ocupação do solo)Quando as variações são detectadas através demudanças de características (geologia, cobertura

vegetal)

Logo, estas três maneiras de se observar os fenômenos que ocorrem

na superfície da terra são, coletivamente, denominadas dados

espaciais (SINTON, 1978)

As descrições dos fenômenos relacionados ao mundo real podem ser arquivadas ora como dados, ora como

informações

DADOS INFORMAÇÃO

Conjunto de valores numéricos ou não que corresponde à descrição de fatos do

mundo real

Conjunto de dados que possui um determinado significado para um uso ou aplicação em

particular, ou seja, foi agregado ao dado um componente adicional, a interpretação

FATORES QUE DISTINGEM OS DADOS ESPACIAIS DOS DEMAIS DADOS

São relacionados a superfícies contíguas (Ex: superfícietopográfica, variação da temperatura, pressão, etc.)

Cada ponto contém coordenadas X, Y, Z, podendo terprecisão ilimitada

Dependência espacial, ou seja, a tendência da vizinhança influenciar uma determinada localização e possuir atributossimilares

Os dados espaciais estão distribuídos sobre a superfíciecurva da Terra

Os objetos ou condições do mundo real podem ser representados, discretamente, por:

PONTOS NÓSLINHAS

OU ARCOS CADEIASPOLÍGONOS

São áreas definidas por uma seqüência de linhas que nãose cruzam e se encontram em um nó, como, por exemplo,

uma unidade litológica ou uma área de ocorrência dedeterminado tipo de solo

Correspondem ao início ou fim de uma linha, ou àrepresentação do cruzamento de duas ou mais

linhas, como, por exemplo, foz de rios ou cruzamento de estradas

É um dado espacial formado por uma seqüência de pontosconectados, por exemplo, estradas e rios

Representam um tipo especial de linhas que correspondem aos segmentos lineares que definem os limites entre

polígonos, ou seja, uma linha que é compartilhada por dois polígonos, como por exemplo, limites

entre municípios ou fazendas

É um dado espacial que não possui área, é representadopor um único par de coordenadas e pode representar uma

determinada árvore, uma fonte ou temperatura

CONCEITOS IMPORTANTES

ESCALA:

Ex: Qual o significado escala de 1:50.000? 1cm no mapa = 50.000 cm, 500 m ou 0,5 km na superfície da terra

RESOLUÇÃO ESPACIAL:

Razão entre o comprimento ou área apresentada nomapa e o verdadeiro comprimento ou área existente na superfícieda terra.

Conteúdo do domínio geométricodividido pelo número de observações, normalizadas pela dimensãoespacial. O domínio geométrico representa a área coberta pelas observações.

Ex1: Se a área do Brasil é de, aproximadamente, 8,5 milhões dekm2 e existem 26 Estados, a resolução de um mapa que

represente os Estados será de:

sobservaçõe de númeroáreaR km 572

26km 10 5,8 26

R

Ex2: Se levarmos em consideração o número de municípios, no caso brasileiro nós temos 5.022 (dados de 1996), a resolução média de um mapa que represente os municípios será de:

sobservaçõe de númeroáreaR km 41

022.5km 10 5,8 26

R

Os dados espaciais, em diferentes ESCALAS e RESOLUÇÕES, podem ser codificados em:

RepresentaçõesDigitais

Disposição das entidades espaciais em papel

RepresentaçõesAnalógicas

Codificação das entidades espaciais emlinguagem binária, portanto em formato

adequado para serem armazenadas em computadores

Os processos envolvidos na transformação de dados analógicos em dados digitais são, coletivamente,

conhecidos como:

CAPTURA DE DADOS

ESCANERIZAÇÃO DIGITAÇÃOMANUAL

OBS1: a digitação manual é ainda amplamente usada, pelofato, da escanerização depender da qualidade dos mapasoriginais entre outros fatores.

OBS2:Como os dados espaciais correspondem sempre a uma generalização ou aproximação da realidade, eles contêm INCERTEZAS e IMPRECISÕES

As fontes de dados espaciais podem serconsideradas como:

PRIMÁRIAS Correspondem àquelas medidas diretamente no campo

SECUNDÁRIASCorrespondem àquelas derivadasde mapas e banco de dadospersistente

Representação VETORIAL e representação RASTER ou MATRICIAL

Representação Teoria das Cores

Modelo aditivo Modelo subtrativo

Preto (255,255,255)

Branco (0,0,0)

Branco (255,255,255)

Preto (0,0,0)

Fonte de luz Luz Refletida

Representação Teoria das Cores

Representação Teoria das Cores

Representação Teoria das Cores

Representação Teoria das Cores

QUAL A DIFERENÇA ENTRE TECNOLOGIA E GEOTECNOLOGIA ????

TECNOLOGIA

GEOTECNOLOGIA

É a ciência dos meios (SCRUTON, 1982)

É a arte e a técnica de estudar asuperfície da terra e adaptar asinformações às necessidades dosmeios físicos, químicos e biológicos

OBS Fazem parte da geotecnologia o ProcessamentoDigital de Imagens (PDI), a Geoestatística e osSIGs

1.2. OS SUPORTES DOS SIGsPor que os SIGs é considerado uma ciência

MULTIDISCIPLINAR ???Por que para atenderem às expectativas dos usuários eà demanda da sociedade, necessitam de apoio de vários

campos do conhecimento humano, sendo eles:

CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

GERENCIAMENTODAS INFORMAÇÕES CARTOGRAFIA

GEODÉSIA FOTOGRAMETRIA TOPOGRAFIA

PROCESSAMENTODIGITAL DE IMAGENS GEOGRAFIA

CARTOGRAFIA: Conjunto de operações científicas, artísticas etécnicas produzidas a partir de resultados de observações diretas ou de explorações de documentação, tendo em vista a elaboração de cartas e plantas.

MAPA: Segundo a ABNT, mapa é a “representação gráfica em, geral, em superfície plana, numa determinada escala, com aRepresentação de acidentes físicos e culturais da superfície da Terra, de um planeta ou de um satélite”.

QUAL O MAPA MAIS ANTIGO QUE SE TEM NOTÍCIA??

É o mapa de Ga-Sur, feito na Babilônia. Eraum tablete de argila cozida com tamanho de7 cm x 8 cm, datado aproximadamente de2400 a 2200 a.C. Representava um vale, presumivelmente o do rio Eufrates, e foi

concebido para resolver problemas militares

CARTAS: “Representação dos aspectos naturais e artificiais daTerra, destinadas a fins práticos da atividade humana, permitindoa avaliação precisa de distâncias, direções e localizações.

MAPAS TEMÁTICOS:de solos, de rochas etc., que possuem características determinadas.O tema pode ser:

São mapas específicos, como mapas de

Qualitativo Quantitativo

Classes de soloProfundidade do lençol freático, espessura de solos etc.

MAPAS POLITEMÁTICOS

Mostram informações qualitativas e quantitativas sobre mapas, por exemplos, mapas de solo mostrando o

resultado da produção agrícola.

DEFINIÇÕES IMPORTANTES

GEODÉSIA

FOTOGRAMETRIA

TOPOGRAFIA

SENSORIAMENTOREMOTO

Observa e mede a forma e o tamanho do planeta Terraou parte dele e determina a exata localização dos pontossobre a superfície.

É a ciência que produz medidas confiáveis através da Fotografia, normalmente aérea, sendo utilizadas emMapeamentos e levantamentos.

Fornece técnicas para determinar a área de qualquer porção da superfície terrestre, além de comprimento e direção de linhas e o contorno de superfície.

Tecnologia que obtém medidas de objeto sem tocá-lo fisicamente e oferece um vasto arsenal de produtos caracterizados por imagens de diferentes resoluções espaciais e espectrais.

ALGUMAS APLICAÇÕES DOS SIGs

Planejamento urbano

Engenharia civil

Governo

Segurança

Infra-estrutura

Vigilância sanitária

Detalhes da aplicação

Planejadores urbanos necessitamde informações detalhadas sobre a distribuição da terra e recursos

nas cidades

Planejamento urbano

Os engenheiros civis necessitamplanejar estradas, canais e

barragens e estimar o custo de remoção de terra

Engenharia civil

Os governos precisam saber adistribuição espacial dos hospitais,

das escolas, da segurança

Governo O departamento de polícia precisa saber os níveis de segurança

das cidadesSegurança

A enorme quantidade de infra-estrutura, como água, gás,

eletricidade telefonia, esgotoe lixo, Necessita ser registrada

e gerenciada.

Infra-estrutura

A vigilância sanitária pode ser gerenciada através do uso de

geografia em processos epidemiológicos, como foi utilizada na Inglaterra no

século XIX.

Vigilância sanitária OUTRAS APLICAÇÕES

DEFINIÇÕES IMPORTANTES

SISTEMA

INFORMAÇÕES

SISTEMA DEINFORMAÇÕES

É o conjunto de elementos entre os quaishaja alguma relação. Um exemplo é o ônibus,pois todos os componentes atuam juntos para

proporcionar um meio de transporte ágil e seguro.

Correspondem à derivação da interpretação de dados, os quais são representações simbólicas

de certas características (BENYON, 1990)

É uma cadeia de operações que nos remete a planejar a observação e a coleção de dados,

para armazená-los, analisá-los e usar as informações derivadas em algum processo

de tomada de decisão (CALKINS & TOMLINSON, 1977)

1.3. Definição de SIG

Ducker (1979)

Ozemoy, Smith e Sicherman (1981)

Burrough (1981)

Devine e Field (1981)

Opershaw (1987)

DOE (1979)

Smith et al.(1987)

Parker (1988)

Cowen (1988)

FICC (1988)

Parent (1988)

Hanigan (1988)

Aronoff (1989)

Carter (1989)

Koshkariov, Tikunov e Trokimov (1989)

Star e Estes (1990)

Goodchild (1991)

DEFINIÇÃO COMPLETA

Ducker (1979)

Um caso especial de sistemas de informações, no qual o banco dedados consiste em informações sobre características distribuídasespacialmente, atividades e eventos, os quais são definidos no

espaço como pontos, linhas ou áreas.

Ozemoy, Smith e Sicherman (1981)

Um elenco de funções automáticas que fornece aos profissionais, com avançada capacidade, o armazenamento, recuperação,

manipulação e exibição de dadosgeograficamente definidos.

DEFINIÇÃO COMPLETA

Os SIGs necessitam usar o meio digital, portanto o uso intensivo da informática é imprescindível; deve existir uma base de dados

integrada, estes dados precisam estar geo-referenciados e comcontrole de erro; devem conter funções de análises destes dados

que variem de álgebra cumulativa (operações tipo soma, subtração,multiplicação, divisão etc) até álgebra não cumulativa (operações

lógicas)

1.4. Inter-relações entre SIG, CADD, SGBD, SMDE e SR

CADD: O CADD (Projetos de desenhos assistidos por computador) foiconcebido para desenhar objetos e possui ligações rudimentares combanco de dados (NEWELL & THERIAULT, 1990). Estes sistemas possuem poucas informações sobre topologia.

SGBD: O SGBD (Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados)são aplicativos otimizados para armazenar e recuperar dados nãográficos.

SR: O SR (Sensoriamento Remoto) é definido como um conjunto detécnicas que tem como objetivo específico medir características físicasde um objeto sem tocá-lo.

SMDE: O SMDE (Sistemas de Modelos Digital de Elevação)representam os dados espaciais de forma contínua em um espaçogeográfico determinado.

TODOS ESSES SISTEMAS SÃO PRECUSORES DOS SIGs E SÃO, DE CERTA FORMA, INTER-RELACIONADOS

VEJA FIGURA

SMDE

SR

CADD

SGBD

SIG

Inter-relações entre as tecnologias SGBD, SMDE, SR, CADD e SIG

Os elementos básicos de um SIG são:

Os equipamentos HARDWARE

Os aplicativos SOFTWARE

O pessoal especializado PEOPLEWARE

O banco de dados DATAWARE

Obs: 70% do custo de implementação de um SIG refere-se à montagem de uma base de dados

Os aplicativos tem sido gerados a partir de três vertentes

Processamento de arquivos:

Modelo híbrido: Os dados não espaciais são armazenados emUm sistema de gerenciamento de banco de dados e, em sepaado,Um programa é acionado para analisar os dados geográficos. Ex:Arc/INFO, ArcMap e o REGIS.

ArcMap Expansão gráfica: Tanto os dados geográficos quanto os dados

não espaciais são armazenados em SGBD, o qual é estendido parafornecer apropriadas funções analíticas. Ex: TIGRIS e SYSTEM9.

Cada elenco de dados e funçõesé armazenado como um arquivo separado, e todos são ligados durante operações analíticas. Ex: GRASS e IDRISI.

Idrisi32

LOCALIZAÇÃO

CONDIÇÃO

TENDÊNCIA

ROTA

PADRÃO

SIMULAÇÃO

MODELAMENTO

O que está em...?

Onde está...?

O que mudou...?

Qual o melhor caminho...?

Qual a melhor variável...?

Ocorrendo um evento...

Se ocorrer...

Questões básicas a serem respondidas por um SIG (modificado de RHIND, 1990)

Objetivos suplementares de um SIG:

Produzir mapas de maneira muito mais rápida

Baratear o custo de produção de mapas

Facilitar a utilização de mapas

Produzir mapas mais elaborados

Possibilitar a automação da atualização e revisão

Revolucionar a análise quantitativa de dados espaciais

Os principais tipos de saídas de um SIG são:

TEXTOS GRÁFICOS DADOS DIGITAIS OUTROS

Tabelas, listas, números frases em resposta a determinadas perguntasMapas, imagens no monitor

Dados para serem transmitidos via rede ou serem armazenados em

determinados meios magnéticos ou óticos

Sons e imagens em 2,5-D

Apresentação adaptada do PROF. ALEXANDRE ROSA DOS

SANTOSEngenheiro Agrônomo - UFES

Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFVDoutorado em Engenharia Agrícola - UFV

Os SIGs são usualmente aceitos como sendo uma tecnologia

que possui o ferramental necessário para realizar análises com

dados espaciais e, portanto, oferece, ao ser implementada,

alternativas para o entendimento da ocupação e utilização do

meio físico, compondo o chamado universo da GEOTECNOLOGIA,

ao lado do Processamento Digital de Imagens (PDI) e da

Geoestatística

A TECNOLOGIA SIG está para as análises geográficas,

assim como o MICROSCÓPIO, o TELESCÓPIO e os

COMPUTADORES estão para outras ciências (Geologia, Astronomia, Geofísica, Administração, entre outras

LIXO LIXO

Se os dados originais forem imprecisos, o produto final será um “lixo” organizado.

A definição apropriada para dados espaciais é que são elementos definidos pelas variáveis X, Y e Z,

possuem localização no espaço e estão relacionados a determinados Sistemas de Coordenadas, como, por exemplo, a projeção de Mercator, longitude-latitude, e

que a eles podem estar associadas infinitas características ou atributos. Assim, a um determinado dado espacial podem estar relacionado, por exemplo,

temperatura, tipo de rocha, solo, vegetação, porosidade, profundidade, ou seja, um número infinito

de variáveis

Planejamento

ArquiteturaGerenciamentoTerritorial

Engenharia Florestal

PlanejamentoMilitar

Gerenciamentode

Infra-Estrutura Gerenciamentode Recursos

Hídricos

Geologia e

Geofísica

Análise Ambiental

Seleção de locais para

Empreendimen-tos

NÚCLEODO SIG

Geração de

informação

Gerenciamento

Análise Ambiental

Estruturação de Dados

Aquisiçãoe armaz.

de Dados