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