PROF. Roberto Wagner Lourenço Engenharia Ambiental
UNESP Sorocaba
Fundamentos Teóricos
O 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.
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Sistemas de informações geográficas - SIGs
1.1 DADOS ESPACIAIS
Os 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 de
mudanças 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: superfície
topográfica, variação da temperatura, pressão, etc.)
Cada ponto contém coordenadas X, Y, Z, podendo ter
precisão ilimitada
Dependência espacial, ou seja, a tendência da vizinhança
influenciar uma determinada localização e possuir atributos
similares
Os dados espaciais estão distribuídos sobre a superfície
curva da Terra
Os objetos ou condições do mundo real podem
ser representados, discretamente, por:
PONTOS NÓS LINHAS
OU ARCOS CADEIAS
POLÍGONOS
São áreas definidas por uma seqüência de linhas que não
se cruzam e se encontram em um nó, como, por exemplo,
uma unidade litológica ou uma área de ocorrência de
determinado tipo de solo
Correspondem ao início ou fim de uma linha, ou à
representação 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 pontos
conectados, 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 representado
por 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 no
mapa e o verdadeiro comprimento ou área existente na superfície
da terra.
Conteúdo do domínio geométrico
dividido pelo número de observações, normalizadas pela dimensão
espacial. O domínio geométrico representa a área coberta pelas
observações.
Ex1: Se a área do Brasil é de, aproximadamente, 8,5 milhões de
km2 e existem 26 Estados, a resolução de um mapa que
represente os Estados será de:
sobservaçõe de número
áreaR km 572
26
km 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 número
áreaR km 41
022.5
km 10 5,8 26
R
Os dados espaciais, em diferentes ESCALAS e
RESOLUÇÕES, podem ser codificados em:
Representações
Digitais
Disposição das entidades
espaciais em papel
Representações
Analógicas
Codificação das entidades espaciais em
linguagem 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 DIGITAÇÃO
MANUAL
OBS1: a digitação manual é ainda amplamente usada, pelo
fato, da escanerização depender da qualidade dos mapas
originais 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 ser
consideradas como:
PRIMÁRIAS Correspondem àquelas medidas
diretamente no campo
SECUNDÁRIAS
Correspondem àquelas derivadas
de mapas e banco de dados
persistente
Representação VETORIAL e representação
RASTER ou MATRICIAL
QUAL A DIFERENÇA ENTRE TECNOLOGIA
E GEOTECNOLOGIA ????
TECNOLOGIA
GEOTECNOLOGIA
É a ciência dos meios (SCRUTON,
1982)
É a arte e a técnica de estudar a
superfície da terra e adaptar as
informações às necessidades dos
meios físicos, químicos e biológicos
OBS Fazem parte da geotecnologia o Processamento
Digital de Imagens (PDI), a Geoestatística e os
SIGs
1.2. OS SUPORTES DOS SIGs
Por que os SIGs é considerado uma ciência
MULTIDISCIPLINAR ???
Por que para atenderem às expectativas dos usuários e
à demanda da sociedade, necessitam de apoio de vários
campos do conhecimento humano, sendo eles:
CIÊNCIA DA
COMPUTAÇÃO
GERENCIAMENTO
DAS INFORMAÇÕES CARTOGRAFIA
GEOPROCESSAMENTO Sensoriamento
Remoto TOPOGRAFIA
DEMAIS CAMPOS DO
CONHECIMENTO...
TEMPO TEMPO
CO
MP
LE
XID
AD
E
CU
ST
O
EVOLUÇÃO DAS RELAÇÕES DE CUSTO, TEMPO E
COMPLEXIDADE ENTRE SOFTWARE E
HARDWARE
CARTOGRAFIA: Conjunto de operações científicas, artísticas e
técnicas 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 a
Representação 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. Era
um tablete de argila cozida com tamanho de
7 cm x 8 cm, datado aproximadamente de
2400 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 da
Terra, destinadas a fins práticos da atividade humana, permitindo
a 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 solo Profundidade 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
SENSORIAMENTO
REMOTO
Observa e mede a forma e o tamanho do planeta Terra
ou parte dele e determina a exata localização dos pontos
sobre a superfície.
É a ciência que produz medidas confiáveis através da
Fotografia, normalmente aérea, sendo utilizadas em
Mapeamentos 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.
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
SISTEMA
INFORMAÇÕES
SISTEMA DE
INFORMAÇÕES
É o conjunto de elementos entre os quais
haja 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)
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
Componentes Básicos do SIG
Mundo Real
Coleção de Dados
Fonte de Dados
Gerenciamento de Dados
Análise e
Envio de dados
Análises
Usuários
Tomada de decisão
CICLO SIG
Componentes de Informática
Os componentes gerais de informática
necessários para um SIG são:
1. Equipamentos de Entrada
- Facilitar a entrada dos dados no SIG
Componentes de Informática
Os componentes gerais de informática
necessários para um SIG são:
2. Processamento
- Computadores e Microcomputadores
Componentes de Informática
Os componentes gerais de informática
necessários para um SIG são:
3. Saída
-Decodificam os dados em informação que pode
ser entendida pelo usuário.
Plotters e impressoras
Módulos de Programa de Aplicação
Um SIG é dividido em quatro subsistemas:
1) Entrada
2) Gerencia de dados
3) Análise
4) Saída
veja
veja
veja
veja
Entrada
Coletar e obtenção dados espaciais e não
espaciais
Montagem do banco de
dados voltar
Gerência de Dados
Organizar a base de dados de modo a permitir
sua recuperação, atualização e edição
Uma dimensão
Duas dimensões
Sem dimensão
voltar
Análise
Usa o potencial dos computadores para medir,
comparar e descrever o conteúdo do banco de
dados. Podem ser divididas em:
FERRAMENTAS – Consulta a base de dados
• Refere-se as perguntas sobre as informações
armazenadas.
QUE TIPO DE SOLO EXISTE EM TAL LOCAL??
A ÁREA É DE QUE TIPO DE LATOSSOLO ???
AS ÁREAS DE LATOSSOLO ENCONTRAM-SE
A MENOS DE 100 M DOS CORPOS D’ÁGUA??
FERRAMENTAS – Álgebra de mapa
- Combinar mapas de acordo
com uma equação matemá-
tica
FERRAMENTAS – Operadores de distância
- A distância euclidiana e
distância custo são duas
principais formas de análise
FERRAMENTAS – Operadores de Vizinhança
- O especialista cria novas informações espaciais
- Geração de modelos numéricos de terrenos
e filtro digital
OPERAÇÕES DISPONÍVEIS – Consulta ao banco
de dados
- Selecionam-se diversas combinações de variá-
veis para análise
- Não acrescenta-se novas informações
OPERAÇÕES DISPONÍVEIS – Geração de novos
mapas
- Permite a combinação de componentes selecio-
nados do banco de dados para produzir novos
mapas
- EX: Mapa de distancia fluvial a partir de um com
rede hidrográfica
OPERAÇÕES DISPONÍVEIS – Modelagem
- O banco de dados não
representa apenas o ambiente,
mas é seu modelo em escala
- Entender o mundo de
maneira mais simplicista
voltar
Saída Como dos dados são apresentados aos
usuários
Mostrar toda a base de dados ou parte dela em
forma de tabela, gráfico ou mapas
Próximo
Módulos de Programa de Aplicação
Interface
É o principal meio de comunicação entre o
usuário e o sistema
Torna atividades complexas em procedimentos
especializados (menu)
Interface gráfica SPRING
Recursos Humanos
Responsável por definir projetos, implementar,
usar e prestar assistências ao SIG
Exige pessoas treinadas e conhecedoras das
funcionalidades do sistema
Garbage In, Garbage Out
Sai lixo
organizado Entra lixo
Recursos Humanos
Níveis de interação das pessoas com o
sistema:
Usuários:
• São pessoas treinadas em SIG
Digitalização
Checagem de erros
Análise dos dados brutos
Saída final da análise
Operadores:
• Operações diárias do sistema
• Colocação do sistema em funcionamento caso
haja alguma interrupção
• Realizam o treinamento dos usuários
• Geralmente começaram suas atividades como
usuários
Proprietários do Sistema:
• Instituição financiadora
Departamento universitário
Empresa pública ou privada
• Devem acreditar no potencial do SIG
Recursos Humanos
Colaboradores externos ao SIG
Fornecedores do sistema:
• Assistência ao cliente e atualizações no sistema
Oferecem cursos preparatórios
Competição entre fornecedores
Fornecedores de dados:
• Empresas públicas, privadas ou usuários
• Maior fornecedor de dados do Brasil: IBGE
• Geralmente as empresas públicas colocam os
dados a disposição dos usuários
Desenvolvedores de aplicação:
• São programadores treinados com capacidade
de intermediar com usuários e desenvolver aplica-
ções (Macrolinguagem)
• Desenvolvem aplicações com uma ou mais fun-
ções no sistema
Analista de SIG:
• Definição dos objetivos do SIG na empresa
• Ajustes necessários para tornar o sistema mais
eficiente
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 perguntas
Mapas, 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