Centro Universitário Positivo - UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação Luiz Francisco Carvalho Júnior Sistema de aquisição e gerenciamento de dados sobre acidentes de trânsito através do uso da tecnologia de geoprocessamento Curitiba 2004
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Sistema de aquisição e gerenciamento de dados sobre ... · Sistema de aquisição e gerenciamento de dados sobre acidentes de trânsito através do uso da tecnologia de geoprocessamento
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Centro Universitário Positivo - UnicenP
Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação
Luiz Francisco Carvalho Júnior
Sistema de aquisição e gerenciamento de dados sobre acidentes de trânsito através do uso da
tecnologia de geoprocessamento
Curitiba 2004
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Centro Universitário Positivo - UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET
Engenharia da Computação Luiz Francisco Carvalho Júnior
Sistema de aquisição e gerenciamento de dados sobre acidentes de trânsito através do uso da
tecnologia de geoprocessamento Monografia apresentada à disciplina de Projeto Final, como requisito parcial à conclusão do Curso de Engenharia da Computação. Orientador: Professora Adriana Thomé
Curitiba 2004
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TERMO DE APROVAÇÃO
Luiz Francisco Carvalho Júnior
Sistema de aquisição e gerenciamento de dados sobre acidentes de trânsito através do uso
da tecnologia de geoprocessamento
Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso de
Engenharia da Computação do Centro Universitário Positivo, pela seguinte banca
2.4 Descrição................................................................................................................................... 3 2.4.1 Descrição geral do sistema ................................................................................................................. 3 2.4.2 Módulo Adicional............................................................................................................................... 4 2.4.3 Módulos do sistema............................................................................................................................ 4
2.5 Sistemas de informação geográfica (SIG)................................................................................. 5 2.5.1 Geoprocessamento.............................................................................................................................. 5
2.5.1.1 Características funcionais dos SIG S............................................................................. 6 2.5.1.2 Dados geográficos ................................................................................................................ 7
2.5.1.2.1 Natureza dos dados geográficos.............................................................................................. 8 2.5.1.2.2 Propriedades dos dados geográficos ....................................................................................... 9 2.5.1.2.3 Tipos de dados geográficos ................................................................................................... 11 2.5.1.2.4 Características dos dados espaciais ....................................................................................... 12
2.5.2 Sistema de informação geográfica-urbano....................................................................................... 15 2.5.3 ArcView GIS ..................................................................................................................................... 16
2.5.3.1 Estrutura de dados .............................................................................................................. 17 2.5.3.1.1 Topologia ............................................................................................................................... 17 2.5.3.1.2 Camadas................................................................................................................................. 17
2.6 NAVSTAR GPS................................................................................................................... 18 2.6.1.1 Características dos sinais GPS ....................................................................................... 19 2.6.1.2 Descrição dos receptores GPS........................................................................................ 20
2.8 Porta serial............................................................................................................................... 26 2.8.1 Modo Síncrono de Comunicação ..................................................................................................... 26 2.8.2 Modo Assíncrono de Comunicação ................................................................................................. 27 2.8.3 Canais Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex ................................................................................... 27 2.8.4 Interface serial no 8051 .................................................................................................................... 28 2.8.5 Comunicação RS-232 para o 8051................................................................................................... 28 2.8.6 Comunicação serial entre os módulos.............................................................................................. 29
2.9.3 Transmissão via telefonia celular..................................................................................................... 32
2.10 Especificação do Hardware .................................................................................................... 33 2.10.1 Análise dos meios de transmissão.................................................................................................... 33 2.10.2 Lista de componentes ....................................................................................................................... 36 2.10.3 Diagrama do hardware..................................................................................................................... 37 2.10.4 Esquemático do circuito ................................................................................................................... 40
2.11 Especificação do software ....................................................................................................... 40 2.11.1 Software de recepção e conversão dos dados .................................................................................. 41 2.11.2 SGBD (sistema gerenciador de banco de dados)............................................................................. 42
2.12 Especificação da validação do projeto .................................................................................... 43
2.15 Descrição do software ............................................................................................................. 46 2.15.1 Casos de uso ..................................................................................................................................... 46 2.15.2 Diagrama de caso de uso .................................................................................................................. 48 2.15.3 Diagrama de classes (do software de aquisição) ............................................................................. 49 2.15.4 Diagrama de seqüência..................................................................................................................... 49
2.15.4.1 Inserir dados sobre acidentes de trânsito .................................................................... 49 2.15.4.2 Consultar o sistema............................................................................................................ 50 2.15.4.3 Inserir base-geográfica ..................................................................................................... 50 2.15.4.4 Alterar Base-geográfica ................................................................................................... 51
Figura 1 - Diagrama em blocos do projeto................................................................................................................. 4 Figura 2 Conceitos gráficos de localização, relação e descrição.......................................................................... 13 Figura 3 Conjunto de definições dos objetos espaciais......................................................................................... 14 Figura 4 - Exemplo de camadas ............................................................................................................................... 18 Figura 5 Diagrama em blocos do GPS .................................................................................................................. 21 Figura 6 - Comutação entre dispositivos.................................................................................................................29 Figura 7 Diagrama em blocos................................................................................................................................ 34 Figura 8 - Diagrama do hardware coletor de dados................................................................................................37 Figura 9 Diagrama do módulo transmissor ........................................................................................................... 37 Figura 10 Fluxograma do programa do microcontrolador.................................................................................... 39 Figura 11 - Esquemático do circuito utilizado no hardware .................................................................................... 40 Figura 12 Diagrama de contexto do software ....................................................................................................... 41 Figura 13 - Tela principal do sistema ....................................................................................................................... 52 Figura 14 - Tela principal com aproximação sobre os pontos ................................................................................. 53 Figura 15 - Caixa de pesquisa................................................................................................................................... 53 Figura 16 - Pesquisa realizada .................................................................................................................................. 54 Figura 17 - Informações sobre um ponto ................................................................................................................. 55 Figura 18 - Diferença entre dois pontos com mesma localização ........................................................................... 55
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LISTA DE SIGLAS
A/D
Analógico/Digital
ESRI - Environmental Systems Research Institute
Freq. Freqüência
GPS Global Positioning System
NAVSTAR - NAVigation Satellite with Time And Ranging
Neste trabalho é apresentado um sistema que possibilita a aquisição e
gerenciamento de dados sobre acidentes de trânsito através do uso da tecnologia de
geoprocessamento. Neste projeto os dados sobre os acidentes de trânsito são
coletados em campo por meio de um equipamento portátil e transmitidos para uma
base, chamada de central de geoprocessamento, via telefonia celular.
Desta forma é possível observar os locais onde ocorrem o maior número de
acidentes e extrair informações sobre eles, permitindo que seja possível agir
corretiva e preventivamente.
Palavras-chave: Bancos de dados geográficos, Sistemas de informações
geográficas.
x
ABSTRACT
In this project is presented a system that makes data acquisition and
management on traffic accidents through using geographic information system
technology. The traffic accidents data are collected in field by means of a portable
equipment and transmitted to a base, called geographic information system central
office, by telephony cellular. Doing that is possible to observe the places where occur
the largest number of accidents and generate statisticians about them, allowing the
possibility to act corrective and preventively.
Key-words: Geographic Data bases, Systems of geographic information.
1
1 INTRODUÇÃO
No Brasil, o número de acidentes vem sofrendo um aumento gradual a cada ano,
sendo que a grande maioria deles acontece no perímetro urbano. Isto é uma
conseqüência da rápida urbanização, que satura a capacidade do uso das vias,
causando um elevado número de acidentes.
Para corrigir esta crescente desorganização nas vias, os órgãos gestores de
trânsito necessitam de informações confiáveis, com grande velocidade, para que
possam tomar decisões corretas diante das mais diversas situações.
Neste projeto é apresentado um sistema de aquisição e gerenciamento de dados
sobre acidentes de trânsito, que se utiliza da tecnologia de geoprocessamento. O
projeto utiliza ferramentas da engenharia para solucionar um problema de contexto
global. Assim sendo, este trabalho é uma ferramenta para ajudar no controle e
monitoração de acidentes de trânsito.
Uma aplicação bastante clara do projeto é no auxílio para a tomada de uma ação
preventiva. Uma região onde ocorre um grande número de acidentes pode ter um fluxo
excessivo de veículos podendo, por exemplo, através de um diagnóstico do sistema,
mudar-se a malha de ruas desta região. Um cruzamento com grande número de
colisões entre veículos pode ter seu sentido alterado, uma avenida onde existe muitos
atropelamentos pode ter seu limite de velocidade reduzido.
Desta maneira este projeto faz-se muito útil para o departamento de trânsito de
uma cidade ou de uma malha rodoviária, bastando somente a adaptação do projeto
para cada caso.
2
2 ESPECIFICAÇÃO
2.1 Descrição
Este projeto faz uso da axiomática da localização e do processamento de dados
geográficos, para ajudar na análise e prevenção de acidentes de trânsito, bem como
levantar dados estatísticos sobre eles. Isso é possível pois, com a coleta, tratamento,
análise e apresentação das informações quase que instantaneamente em mapas
digitais geo-referenciados; podem ser pesquisados locais, número de vítimas e épocas
do ano em que mais ocorrem acidentes.
Com uma base de dados consistente é possível gerar informações para a tomada
de decisões para a prevenção de acidentes. Isto pode ser feito através de uma melhora
na sinalização, da implantação de um semáforo, da limitação de velocidade (com
lombada ou radar eletrônico), da implantação de faixas de pedestre, ou até mesmo
uma mudança das vias de trânsito locais. Sendo estas decisões totalmente
fundamentadas em dados concretos, o que é possível através do uso da tecnologia de
geoprocessamento, a possibilidade de um erro é minimizada.
2.2 Motivação
A população mundial vem aumentando significativamente nos últimos 30 anos, e
com isso acarreta-se uma necessidade também crescente de melhoria nos meios de
transporte. É preciso garantir que um volume cada vez maior de pessoas faça valer o
seu direito de ir e vir, e um número também maior de cargas e informações precisa
trafegar de canto à canto do globo, seja por estradas de rodagens, vias públicas,
transporte aéreo ou marítimo.
Para este volume intenso de tráfego é preciso constantemente estabelecer e
aprimorar regras para se obter ordem neste meio comum. Por exemplo, em uma via
pública é necessário periodicamente se fazer uma avaliação de fluxo dos veículos que
ali transitam diariamente, do número de acidentes ocorridos etc.
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Neste contexto o projeto está inserido, um sistema de informação para auxilio a
tomada de decisões, sendo útil para o departamento de trânsito de uma cidade.
2.3 Objetivos
O objetivo deste projeto é criar um sistema de aquisição e gerenciamento dos
dados sobre acidentes de trânsito de forma que, ao acontecer um acidente, um agente
possa obter in loco as coordenadas GPS (Global Positioning System), os dados do
número de feridos, e o número de vítimas fatais do acidente; e os forneça ao módulo
transmissor. Estas informações são transmitidas para uma central de
geoprocessamento onde é feita a análise dos dados e onde pode-se visualizar o local
onde ocorreu o acidente, bem como seus dados.
2.4 Descrição
2.4.1 Descrição geral do sistema
O sistema faz a aquisição dos dados em campo a partir de um hardware coletor,
onde são digitados os dados referentes aos acidentes. Os dados são:
1. as coordenadas GPS, que são obtidas automaticamente pelo módulo
coletor de dados;
2. as informações do número de feridos e
3. o número de vítimas fatais.
Após a etapa de entrada dos dados é feita a transmissão para uma central
chamada de central de geoprocessamento , onde os dados são primeiramente
recebidos. Em seguida, é realizado um tratamento e análise desses dados para gerar a
visualização das informações sobre os acidentes em um software de
geoprocessamento.
Ao término de todo o tratamento dos dados é possível extrair informações como:
em que local ocorre o maior número de acidentes,
onde ocorre o maior número de acidentes com vítimas fatais e
4
onde ocorre o maior número de acidentes sem vítimas.
Na figura 1 pode-se observar o diagrama em blocos do projeto, onde cada caixa indica um módulo importante da implementação.
Figura 1 - Diagrama em blocos do projeto
2.4.2 Módulo Adicional
Como módulo adicional foi proposto o acoplamento de uma câmera fotográfica
(uma web-cam por exemplo) ao hardware de coleta e transmissão. Desta forma, além
dos dados de localização e informação sobre o acidente, poderão ser enviadas
fotografias das placas dos automóveis envolvidos no mesmo.
2.4.3 Módulos do sistema
O sistema em questão pode ser dividido em 5 partes funcionais, são elas: módulo
coletor de dados, módulo transmissor e receptor, módulo de conversão do formato de
dados, módulo de geoprocessamento e o módulo de extração de informações do
sistema:
Entrada dos dados
Módulo GPS
Formatação dos dados para envio
Transmissão via telefonia celular
Recepção dos dados
5
O módulo coletor de dados tem uma interface onde é feita a entrada dos dados.
Este módulo faz também a coleta automática das coordenadas GPS.
O módulo transmissor e receptor faz a comunicação entre o módulo coletor e a
central de geoprocessamento.
O módulo de conversão do formato de dados faz a comunicação entre dois
sistemas diferentes de dados, colocando os dados no formato exigido pelo
software de geoprocessamento.
O módulo de geoprocessamento tem uma interface com usuário que mostra as
saídas do sistema, pontos em que ocorreram acidentes e informações sobre
eles.
O módulo de extração de informações do sistema, faz uma pesquisa em todos
os pontos e mostra ao usuário os resultados.
2.5 Sistemas de informação geográfica (SIG)
2.5.1 Geoprocessamento
A geografia é uma ciência antiga. O corpo de conceitos por ela desenvolvida é
amplo e complexo. São exemplos os conceitos de região, paisagem e ambiente, de uso
corrente na literatura geográfica há muitas décadas. O geoprocessamento, ao
contrário, é um campo de conhecimento (e de atividade) recente.
Os sistemas de informação geográfica (SIG), utilizando o Geoprocessamento,
constituem uma estrutura de interface entre a Geografia, o Processamento de Dados e
a Comunicação (ou Teoria da informação). Esta estrutura é merecedora da atenção
crescente que tem recebido por parte de geógrafos e especialistas em computação,
tendo despertado vigoroso interesse não apenas destes profissionais, mas de toda a
comunidade ambientalista e, em boa medida, de administradores responsáveis por
problemas que tenham expressão territorial. Administrar com eficiência recursos
ambientais disponíveis em um vasto território é um desafio. Enfrentar este desafio,
respeitando e promovendo a qualidade de vida dos habitantes, é tarefa de mérito
comparável à sua envergadura (Xavier da Silva, 1997).
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O conceito SIG (Sistema de Informação Geográfica) foi desenvolvido
originalmente nos anos 60, como um meio de sobrepor e combinar diversos tipos de
dados em um mesmo mapa. O SIG associa atributos gráficos e não-gráficos de
recursos cartográficos. Os mapas resultantes mostram dados geográficos, ambientais
ou demográficos, separadamente ou em combinação.
O SIG possui uma estrutura flexível de dados baseada em relações topológicas.
Os sistemas típicos apresentam recursos de ponto, linha e área, cada linha tendo
dados com ligação e configuração espacial. Esta informação coordenada tem, então,
remissão recíproca com arquivos de atributos(Xavier da Silva, 1997)..
Pode-se dizer que sistemas de informação geográfica são sistemas destinados ao
tratamento de dados referenciados espacialmente. Estes sistemas manipulam dados
de diversas fontes como mapas, imagens de satélites, cadastros e outras, permitindo
recuperar e combinar informações e efetuar os mais diversos tipos de análise sobre os
dados (Paredes,1994).
A utilização em larga escala de tais sistemas tornou-se possível a partir da
disponibilidade, a custos aceitáveis, de diversas tecnologias como a cartografia digital,
os banco de dados e o processamento digital de imagens. Tipicamente, um SIG
combina essas tecnologias com técnicas de análise e manipulação da informação
espacial (Xavier da Silva, 1997).
2.5.1.1 Características funcionais dos SIG S
O SIG é um sistema que subsidia o processo de observação do mundo real em
atividades de definição, mensuração, classificação, enumeração. Faz a atuação sobre
o mundo real em atividades de operação, manutenção, gerenciamento, construção, etc.
Normalmente, o SIG realiza as seguintes funções básicas:
aquisição;
gerenciamento;
análise e
exibição de resultados.
A função de aquisição está relacionada com a conversão de informações
analógicas em digitais. A coleta de dados é proveniente de diversas fontes como
7
fotografias aéreas, ortofotos1, levantamentos topográficos e aerofotogramétricos,
imagens de satélites, mapas bi e tridimensionais, cartas, relatórios estatísticos,
levantamentos de população e outras fontes de informações, obtidas por intermédio de
restituidores, ortoprojetores, fitas magnéticas, digitalizadores e entrada de dados via
teclado (Paredes, 1994).
A função de gerenciamento consiste na inserção, remoção ou modificação dos
dados, sendo normalmente realizada através de um sistema de gerenciamento de
banco de dados ( SGBD ), normalmente comportando as seguintes tarefas:
armazenamento em banco de dados;
manutenção e recuperação de dados;
preservação da integridade dos dados;
controle de processo e
manipulação de arquivos (criar, inserir, modificar).
A função de análise efetua o exame dos dados que contenham informações
relacionadas, a fim de gerar novas informações que atendam às diversas visões
externas permitidas pelo sistema. Nesta etapa, poder-se-ão realizar as seguintes
tarefas:
seleção e agregação de informações;
controle da geometria e topologia;
conjugação de informações temáticas e
extração de informações estatísticas.
A função de exibição de resultados refere-se principalmente à representação dos
resultados dos dados manipulados e poderá ser exclusivamente constituída por dados
não-gráficos (Xavier da Silva, 1997).
2.5.1.2 Dados geográficos
1 Ortofotos Imagem fotográfica onde as feições nela contidas são apresentadas em suas verdadeiras posições, sendo desta forma, geometricamente equivalente a um mapa de linhas e símbolos, onde podem ser feitas medidas diretas de posição, distâncias, ângulos horizontais e áreas.
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A Geografia assim como os dados que a descrevem fazem parte do mundo o
nosso dia-a-dia. Normalmente, cada decisão que tomamos é obrigada, influenciada ou
ditada pelos fatores da geografia. Estudos indicam que aproximadamente 90% das
decisões feitas pelas prefeituras e órgãos estaduais ou federais, estão relacionadas
com a geografia.
Desta forma, informação geográfica é o conjunto de dados (físicos, sociais,
econômicos, etc), cujo significado contém uma associação ou relação com uma
localidade específica (Xavier da Silva, 1997).
O mundo real consiste de muitas características geográficas. Elas permitem
efetivar diversas tarefas temáticas e ajudam responder perguntas como: onde está?
Quais são suas características? Como se relacionam entre eles e entre suas
características?, etc.
2.5.1.2.1 Natureza dos dados geográficos
Um SIG é muito mais do que um software de tecnologia avançada para efetivar
estudos de diferentes temas. Na verdade, o SIG nos leva ao entendimento da própria
natureza dos dados espaciais, das formas ou dos caminhos que as razões humanas
nos levam a apreender sobre eles e dos processos de decisões baseados nesses
dados. Dessa forma, é importante conhecer a natureza dos dados espaciais,
especialmente saber como as variações geográficas podem ser descritas e medidas,
ou como pode sua incerteza e o erro serem conhecidos.
A geografia é vista na Base de Dados (BD) do SIG como um depósito ocupado
por objetos, cujo espaço é definido através de relações entre locais. Vários espaços
podem ser visualizados dependendo da natureza desses relacionamentos.
O verdadeiro valor do SIG está na habilidade de analisar os dados espaciais
(Goodchield,1988). Por exemplo, tarefas descritivas, como localize e mostre todos os
grupos populacionais acima de 5000 , engloba questões do tipo que ou onde (bom
para planejamentos) e respostas de questões analíticas do tipo: por que , que se (
talvez para construir modelos ou simular predições) se requer o acesso a dados
descritivos e a informações localizacionais. Esses exemplos mostram a necessidade de
pesquisar amplamente os conceitos sobre os tipos de espaços apropriados e sua forma
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de estruturar e manipular. Assim, é fundamental definir o espaço e a construção da
tipologia de espaços ( Paredes, 1994).
2.5.1.2.2 Propriedades dos dados geográficos
Todos os dados gráficos ou fenômenos geográficos possuem propriedades
intrínsecas que precisam ser conhecidas, sobretudo para os propósitos de
geocodificação. Normalmente, são as seguintes:
Localização - Assim como se usa a terceira dimensão ( Z ) para descrever a
elevação da superfície terrestre, as duas dimensões ( X,Y) de localização sobre o
plano ou a esfera são propriedades geográficas básicas para determinar a posição
dos dados geográficos. A grande maioria dos sistemas de coordenadas são
cartesianos. Dessa forma a localização é uma característica fundamental dos
dados geográficos e cartográficos.
Volumetria
Bases de dados geográficos e cartográficos contém milhares ou
milhões de elementos de dados. Muitos problemas de processamento de dados
cartográficos estão relacionados aos problemas geométricos de grande conjunto de
dados. Como resultado, em cartografia computadorizada, há problemas de
memória e eficiência na estrutura de dados. Por isso, o custo de armazenamento
de dados é alto. Mesmo porque o volume de armazenamento, o tempo de acesso a
esse volume, são considerações importantes que devem ser superadas.
Dimensionamento
Normalmente, a cartografia tem dividido as entidades em
pontos, linhas e áreas. Deve-se conhecer que o mensuramento varia desde
nominal, ordinal, intervalo até razão.
Continuidade
Alguns tipos de mapas como os altimétricos assumem uma
distribuição contínua, enquanto outros, como mapeamentos cloropléticos (mapas
onde é possível explorar visualmente o dado objeto de análise) assumem
distribuição descontínua. A continuidade é uma propriedade geográfica importante,
mas que nem sempre obedece à distribuição estatística. Entretanto, a classificação
do espaço por áreas ou regiões é possível graças à continuidade.
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Tamanho
Muitos fenômenos geográficos podem ser medidos diretamente, por
exemplo, por levantamentos topográficos ou fotografias aéreas. Um ponto é
medido a nível de localização (X,Y), adjacência e elevação. Uma linha possui
comprimento, direção, conectividade e movimentação. Um polígono possui
topologia, área, limites, perímetro, localização e orientação. O volume tem
topologia, continuidade, declividade, vertente, superfície, localização e elevação.
Muitas dessas propriedades são relativamente fáceis de medir se a base de dados
cartográfica estiver codificada. Outros são extremamente difíceis e como tal, são
usados para analisar após serem abstraídos dos mapas. As medições são
implementadas usando-se certos algoritmos.
Distribuição
A densidade é uma medida de distribuição dos fenômenos que se
distribuem no espaço. A densidade pode ser calculada pela contagem dos objetos
cartográficos e pelos atributos de um conjunto de unidades geográficas. A
densidade de um fenômeno geográfico possui grande aplicação não apenas na
medida e geocodificação, mas também na generalização, tematização e
simbolização do mapa.
Padrão
Os padrões descrevem a estrutura da distribuição dos fenômenos
geográficos. Essa descrição envolve proximidade e cruzamento entre objetos. Esse
relacionamento envolve distância e tamanho dos padrões bem como evidencia sua
repetitividade.
Vizinhança
Se o padrão é a repetição de um atributo sobre o espaço, a
vizinhança define a variação do dado geográfico no espaço. Cada variação
depende da distância, indicando que distâncias de separação pequenas significam
similaridade e grandes distâncias indicam desuniformidade. Dentro da geografia, a
função distância tem sido caracterizada e medida usando-se ferramentas como
funções de correlação, modelos de interação espacial, modelos de destruição de
distâncias, etc..
Contigüidade
Normalmente, a contigüidade está relacionada à justaposição
(situação de contigüidade) dos dados, por isso, é uma expressão geográfica do
campo topológico. No partilhamento de limites comuns em mapas políticos,
11
interessa o comprimento desse limite, medido geometricamente, assim como em
coberturas de solos, uso do solo, etc. A contigüidade é expressa de diversas
maneiras e definida em termos de limite partilhado, como redes, indicando
conectividade e na forma de pixeis na estrutura de grid.
Forma
A medição direta da forma é bastante difícil e complexa. A forma
representa a composição de gráficos de pequenas dimensões.
Escala
É uma propriedade quantitativa dos dados cuja representação varia e
sua faixa é limitada pela finalidade cartográfica dos fenômenos. Sua particularidade
é prover precisão topográfica e característica métrica aos dados ou fenômenos
geográficos (Xavier da Silva, 1997).
2.5.1.2.3 Tipos de dados geográficos
Normalmente, os dados geográficos compreendem três tipos:
O dado espacial, que se refere à localização, à forma e às relações entre as
entidades espaciais. Um dado espacial é um elemento localizado no espaço
mediante um sistema predefinido de coordenadas que podem ser descritas por
meio de atributos e sua relação com outros elementos pode ser perfeitamente
estabelecida.
O dado descritivo, que se refere às características da entidade espacial (
também denominado atributo ).
O dado temporal, que se refere ao período ou época da ocorrência do
fenômeno ou fato geográfico.
Em abordagem simplificada, o SIG manipula dois tipos de dados principais:
geométricos, que descrevem características do próprio espaço ou características
geométricas de objetos; e não geométricos, que descrevem outros tipos de
características ( Paredes, 1994).
Os dados geométricos se caracterizam, marcadamente, por serem:
Posicionais
caracterizam a posição de um objeto. Atributos de posição são
necessários para caracterizar diferentes objetos ou diversos fatos geográficos
12
como uma cidade, a fronteira entre dois municípios, e um ponto de coleta de
lixo, áreas inundadas, precipitação pluviométrica, etc..
Topológicas
caracterizam relacionamentos de vizinhança ou de conexão
entre objetos. Dois municípios divididos por um rio ou duas cidades conectadas
através de uma malha viária são exemplos de objetos entre os quais podem
existir relacionamentos de natureza topológica.
Amostrais
caracterizam valores de grandezas físicas ou de outras
propriedades de um ponto ou de uma região. Dados amostrais podem ser, por
exemplo, o valor da altura de um ponto num MDT ( Modelo Digital do Terreno ),
ou o nível de refletância de um pixel numa imagem de satélite, etc.
2.5.1.2.4 Características dos dados espaciais
Os dados espaciais são aqueles que se referenciam no espaço terrestre por meio
de coordenadas x,y ( que descrevem a localização ) e uma variável z, que representa o
atributo.
Os dados espaciais descrevem objetos do mundo real em termos de posição com
relação a um sistema de coordenadas, de atributos (cor, custo, etc) e parâmetros
espaciais pelas relações topológicas, e descrevem a união desses dados entre si.
Desta forma a:
localização: define a condição geométrica das entidades; normalmente
identificado por coordenadas;
relação: define a topologia das entidades, sempre identificadas por apontadores
e
descrição: define os atributos das entidades, geralmente identificados por
códigos.
As figuras seguintes ilustram, graficamente, os conceitos de localização, relação e
descrição. Na figura de localização observa-se as coordenadas que compõem cada
segmento de reta (Xn, Yn), na figura de descrição a legenda mostra qual o tipo de
solo em cada área do gráfico; e na figura de relação está sendo mostrado a relação
entre as duas outras figuras.
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Figura 2 Conceitos gráficos de localização, relação e descrição
FONTE: adaptada de paredes (1994), pág. 120
A padronização dos dados espaciais está baseada em entidades do mundo real e
o mecanismo para representá-las é feito sob objetos numa base de dados cartográfica.
Dentro dessa proposta existem conjuntos de definições dos objetos espaciais, que
estão divididos em classes baseadas na dimensão espacial dos mesmos.
Um objeto 0 dimensional é um ponto que especifica uma localização geométrica.
Pelo enfoque matemático o ponto é uma localização primitiva que não possui área.
Esses pontos são usados também para posicionar textos, símbolos, etc.
Um objeto 1-dimensional é uma linha entre dois pontos. Possuem muitas formas
complexas: retas e curvas resultantes de funções matemáticas. Nessa linha,
diferenciam-se perfeitamente o ponto final como início da linha e ponto final como fim
da linha, que são aspectos importantes numa análise de redes.
Um objeto 2-dimensional é uma área que também apresenta diversas formas.
Os exemplos seguintes ilustram, globalmente, as variações e as condições deste
tipo de dados:
0.0 X
Y
LOCALIZAÇÃO
1
2
3
4
5
DESCRIÇÃO
X
Y1
2
3
4
5
RELAÇÃO
X
Y
5
1
2
3
4
6
7
8
9
1= Solo arenoso, área urbana, população,etc... O sentido da direção é: desde...>até 2=Solo argiloso,área rural,despovoado,etc... A localização é: à direita de, abaixo de,etc.. 3= Exploração mineira, vias em construção, etc... 4= Área desértica, vegetação,etc... <atributo,atributo,...,atributo>
X1 Y1
X3 Y3
X2 Y2
X4 Y4
X5 Y5 X6 Y6
X7 Y7
X8 Y8
X9 Y9
14
Figura 3 Conjunto de definições dos objetos espaciais
FONTE: adaptado de Paredes (1994), pág. 121
Pontos
Formato
- Única Coordenada X, Y; - Sem comprimento; - Sem área
Exemplos
- Acidente de trânsito; - Árvore de rua; -Altitude; -Título de áreas; - Início e final de linhas
Linhas
- Cadeia de coordenadas x, y com ponto inicial e final; - Tem comprimento mas não área.
Formato
- Estradas; - Redes de drenagem; - Lihas de rotas; - Linhas de falhas; - Limites de áreas.
Exemplos
Polígonos
- Cadeia de coordenadas com mesmo ponto inicial; - Possui comprimento, e área.
- int porta; - float x; - float y; - int fatais; - int feridos;
-Char leitura;
- char buffer;
-Tquery *query
1
0..*
50
2.15.4.2 Consultar o sistema
O diagrama mostra a consulta do usuário ao sistema.
2.15.4.3 Inserir base-geográfica
O diagrama mostra o administrador do sistema inserindo uma nova base-
geográfica no sistema.
Usuário Sistem Geo
1. Consultar ()
Administrador Sistem Geo
1. Inserir ()
Cserial Ccontrole
Cmodem
1. int inport();
2. recepciona();
3.void recepciona();
Novo dado
CBroker
4.void desmaterialize (x,y,fat,ferid);
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2.15.4.4 Alterar Base-geográfica
O diagrama mostra o administrador do sistema alterando a base-geográfica do
sistema.
Administrador Sistem geo
1. Alterar ()
52
3 RESULTADOS
Para a validação do projeto foram realizados vários testes, procurando-se coletar
o maior número de pontos possíveis. A localização de pontos coletados no mesmo
local varia um pouco devido a precisão do GPS utilizado, o GPS possui precisão de 10
metros.
Na figura 13 observa-se a tela principal do sistema de geoprocessamento,
mostrando a saída do sistema, onde pode-se observar o mapa da cidade de Curitiba,
com as linhas verdes representando as ruas e avenidas e os pontos registram cada
acidente de trânsito individualmente.
Figura 13 - Tela principal do sistema
Na figura 14 observa-se a mesma tela de saída, mas com um zoom aplicado na
área central da cidade de Curitiba.
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Figura 14 - Tela principal com aproximação sobre os pontos
Na figura 15 é mostrada a caixa pesquisar , esta caixa permite ao usuário efetuar
pesquisa sobre os pontos.
Figura 15- Caixa de pesquisa
54
Na figura 16 observa-se o momento após a pesquisa ser realizado, onde são
selecionados os pontos que atendem aos requisitos da pesquisa.
Figura 16- Pesquisa realizada
A figura 17 mostra a caixa de informações sobre um ponto, esta caixa é aberta
quando é utilizada a ferramenta info e é clicado sobre um ponto que representa um
acidente.
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Figura 17- Informações sobre um ponto
A figura 18 mostra a diferença de localização entre dois pontos coletados no
mesmo local, está diferença é devido a imprecisão do GPS utilizado no projeto.
Figura 18- Diferença entre dois pontos com mesma localização
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4 CONCLUSÃO
O projeto implementado proporcionou estudos sobre assuntos e detalhes não
vistos anteriormente, como transmissão por telefonia celular, GPS e conceitos
geográficos. Os resultados obtidos foram os esperados, conseguindo cumprir as
funcionalidades propostas, além disso sua implementação mostrou-se viável.
Entretanto para que o projeto torne-se comercialmente viável há vários aspectos
que devem ser alterados, pode-se citar:
Alteração do meio de transmissão, pelo estudo realizado a melhor forma
mostrou ser a transmissão por satélite e baixa órbita e
Substituir o GPS por um módulo GPS que possa ser acoplado diretamente ao
microcontrolador, eximindo o usuário de seu funcionamento e configurações.
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5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Rs-485 links and Networks. Madison, WI ,USA, Lakeview Research, 1998.
ENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH INSTITUTE, INC. Getting to Know
ArcView GIS. The geographic information system (GIS) for everyone.
Redlands, CA,USA, 1999.
GALERA MONICO, J.F. Posicionamento pelo NAVSTAR-GPS. Descrição,
fundamentos e aplicações. São Paulo, Unesp, 2000.
NASCIMENTO, J. Telecomunicações. São Paulo, Makron Books, 2000.
PAREDES, E.A Sistema de informação geográfica, princípios e aplicações
(geoprocessamento). São Paulo, Érica, 1994.
PEREIRA DA SILVA, V, Aplicações práticas do microcontrolador 8051. São
Paulo, Erica,2000.
ORMSBY, T. Extending ArcView GIS. Teach yourself to use ArcView GIS
extensions. Redlands, CA, USA, Environmental Systems Research Institute,
Inc. (ESRI), 1999.
XAVIER DA SILVA, J. Geoprocessamento para análise ambiental. São Paulo,
Sermograf, 1997.
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