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Introdução aos SIG

1. Conceitos relativos a sistemas de informação

2. Modelação geográfica i. Natureza da entidade

ii. Modo de observação

iii. Classificação funcional

3. SIG i. História do desenvolvimento dos SIG

ii. SIG/CIG – Domínios de aplicação

4. Modelos de dados i. Características mais comuns

Sistemas de informação

• Universo de Discurso (UoD) - É o fragmento do mundo real sobre o qual incide a tarefa de modelação e sobre o qual se foca a construção do sistema. A identificação do UoD pressupõe a identificação da fronteira do sistema e das entidades do mundo real (EMR).

• Estrutura de Conceitos - Conjunto de abstracções básicas que permitem identificar e caracterizar as EMR.

• Modelo - Interpretação de um dado UoD segundo uma determinada estrutura de conceitos.

Mundo Real

[modificado de Matos, 2002; Silva,2000]

fenómeno é tudo o que é

objecto de experiência

possível, isto é, tudo o que

aparece no tempo ou no

espaço (Kant)

Mundo Real (ou hipotético...)

[modificado de Matos, 2002; Silva,2000]

Casa Casa

Casa

Casa

Sinal

Rua

UoD

Vista do mundo real ou hipotético

que inclui os aspectos de interesse

parte da realidade que

nos interessa

Zona

Comercial

Mundo Real

UoD

Domínio do Problema

Zona

Habitacional

Limite de Freguesia

[modificado de Matos, 2002; Silva,2000]

A forma como se discorre sobre o

UoD depende do domínio do

problema, isto é, da forma como

um dado cliente ou utilizador

descreve aquilo que pretende de

um sistema.

Mundo Real

UoD

Domínio do Problema

Zona

Habitacional

Domínio da Solução

Um determinado problema pode

ser resolvido de várias formas:

não existe uma forma única de

modelar um sistema.

O domínio da solução é apenas

um de entre os possíveis.

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Mundo Real

UoD

Domínio do Problema

Zona

Habitacional

Domínio da Solução

Uma determinada solução pode ser

implementada em plataformas diferentes

(e.g. diferentes SIG comerciais).

O domínio da realização é condicionado

pelas estruturas de dados e as operações

suportadas por cada tipo de plataforma.

Domínio da

Realização

Informação geográfica

Informação Geográfica - Todo e qualquer tipo de informação

georreferenciada, ou seja, associada a uma localização sobre a

Terra através de um sistema de referenciação espacial. A

referenciação espacial (georreferenciação) pode ser feita através de

um sistema de coordenadas (referenciação directa) ou através de

um endereço geográfico (referenciação indirecta ou por geocódigo).

Informação geográfica

Dados Geográficos - Forma de estruturação e "empacotamento"

da informação geográfica, de acordo com um determinado

modelo de dados geográfico.

Conjunto de Dados Geográficos (CDG) - Colecção de dados

geográficos, tipicamente realizada em função de uma lógica

temática ou de um propósito de transferência de dados.

Modelação geográfica

Razões pelas quais a modelação geográfica dos

fenómenos varia:

Natureza das entidades

Tem a ver com características das próprias EMR

Modo de observação

Tem a ver com o registo das características

Funcionalidade da informação

Tem a ver com o uso a dar à informação

Natureza da entidade

• ATÓMICO OU “PLENUM” Dicotomia referente à partição do

universo em entidades atómicas (compatível com fronteiras

definidas e estrutura vectorial) ou num “plenum” (compatível com

a não utilização de fronteiras e estrutura matricial). A subdivisão

de uma casa não é uma casa mas a subdivisão de uma porção de

mar continua a ser mar.

• HOMOGÉNEO OU HETEROGÉNEO Característica associada

a entidades extensivas compostas por outras com fronteiras bem

definidas. Um bosque é composto por árvores, uma árvore tem

fronteira bem definida mas não é um pequeno bosque (uma

analogia semelhante pode ser construída para uma casa e uma

cidade).

Natureza da entidade

• DESCONTÍNUO OU CONTÍNUO –

Característica associada à conti-

nuidade na transição de uma entidade

para outra. A um edifício pode ser

associada uma transição abrupta

entre ser ou não edifício enquanto

uma descrição de distribuição de

pluviosidade terá uma transição

contínua.

• CONTÍGUO OU DISPERSO –

Característica referente ao facto de

uma entidade poder não ter unicidade

espacial. Um exemplo é o de povoação

comportando-se como uma entidade e

podendo no entanto estar dispersa.

3

Imagem LANDSAT 89

Imagem LANDSAT 99

Variação no tempo PERMANENTE OU VARIÁVEL –

Característica associada à

variabilidade das fronteiras de

uma entidade, podendo

inclusivamente essa

variabilidade alternar entre a

existência e a não existência

da entidade.

Desenho de margens

Subjectividade ou impossibilidade de definição rigorosa

Modo de observação

• “ESCALA” A escala de observação, como sinónimo de nível de

generalização, é uma das principais responsáveis não só pelo

tipo de objectos como pelas suas fronteiras.

• RESOLUÇÃO A resolução identifica a menor dimensão a

considerar; sublinhe-se que quanto maior a resolução mais

complexas e difusas serão as fronteiras.

• ERRO Erro com que se determina a delimitação de uma

entidade.

Simulação da determinação da posição de um ponto

através de uma amostra de 1000 medições.

Ainda que se utilize sempre a mesma metodologia, a determinação duma posição no

espaço (ponto vermelho na figura) originará forçosamente valores distintos a cada

medição. Esta variação só não é detectada pelos utilizadores se a precisão do

instrumento de medida for muito baixa. Caso não haja enviesamento na medida,

obteremos uma nuvem de pontos (a cinzento na figura), que, de acordo com a teoria

do erro, seguirá uma distribuição normal.

Funcionalidade Duas formas de representação abstracta de

vias. À esquerda, rede de eixos médios; à

direita, linha correspondente aos lancis dos

passeios.

Representação do percurso viário mais

curto entre dois pontos em Lisboa

Os requisitos da IG são definidos em função das operações que o sistema deve

suportar. Os objectivos condicionarão a selecção dos objectos geográficos a

incorporar no sistema, determinarão o nível de detalhe geométrico, o levantamento

dos atributos necessários, e a selecção do modelo geográfico a utilizar.

No exemplo, as linhas a vermelho poderão ser adequadas para a representação

cartográfica de ruas a escalas grandes, e têm maior detalhe geométrico do que a

representação a azul. Contudo, não permitem a realização de análises de rede.

Se o objectivo envolver determinar caminhos óptimos, análise de acessibilidades

rodoviárias, etc., é mais eficiente optar por uma representação de vias geometricamente

mais abstracta e fazer um levantamento dos eixos médios.

Classificação funcional

• INFORMAÇÃO DE CONTEXTO - Utilizada com fim descritivo

• INFORMAÇÃO ESTRUTURANTE - Garante a coerência espacial de todos os outros temas

• INFORMAÇÃO DE INVENTÁRIO - Compreende as entidades

que deverão ser representadas exaustivamente

• INFORMAÇÃO DE SUPORTE - É objecto de opção e condiciona os resultados

• INFORMAÇÃO DERIVADA - Provém de operações de análise

4

Os elementos gráficos do CDG deverão ser

sempre utilizados para construção de

fronteiras noutros temas?

O CDG deverá incluir todas as entidades

(sem omissão) sob pena de a análise ficar errada?

O CDG será utilizado para operações de

análise (automáticas ou não) e é objecto de

opções de construção que afectarão os

resultados?

O CDG resulta de operações de análise

(automáticas ou não) ?

(os elementos gráficos não serão utilizados

para a construção de outro CDG, e só

servem para facilitar a leitura)

NÃO

ESTRUTURANTE

NÃO NECESSARIAMENTE

NÃO

NÃO

INVENTÁRIO

SUPORTE

DERIVADA

CONTEXTO

SIM

SIM

SIM

SIM

EXEMPLO DE INFORMAÇÃO DE CONTEXTO

carta de risco do litoral; qual a info. de contexto?

zonas de

risco

construções

escolas

limites das

freguesias

zonas

residenciais

zonas não

residenciais

carta das escolas de Lisboa EXEMPLO DE INFORMAÇÃO DE INVENTÁRIO

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e

4a

4d

1a

3b

1

3a 2b

2a

esp. urbano

esp. urbanizável

estradas

limites

administrativos

hipótese de pista

do aeroporto da

Ota

INVENTÁRIO, SUPORTE E DERIVADA

SEM INFORMAÇÃO

ESTRUTURANTE

50 0 50 100 Meters

COM INFORMAÇÃO

ESTRUTURANTE SIG

Um sistema de

informação

aplicado à

modelação

geográfica de

fenómenos e à

sua análise

5

Modelos de dados

Os principais:

• Vectorial

• Matricial

Outros (aplicação muito específica)

• Orientado a objectos

• Difuso

• Temporal

• 3D

Modelo vectorial relacional

ID

ID

INFORMAÇÃO ESPACIAL

TABELA DE ATRIBUTOS

OUTRAS TABELAS

(topológico ou não topológico)

Modelo vectorial relacional

MODELO RELACIONAL ESTENDIDO – atributos variam ao longo da entidade

Modelo matricial

Modelo orientado a objectos

SIT-(E

DINF

OR)

Modelo difuso

6

Modelo temporal

MANCHAS DE MONTADO (SOBREIRO E AZINHEIRA)

DENSIDADE – 1943 -1985

EXTENSÃO – 1943 -1985

Modelo 3D

Características mais comuns

LIGAÇÃO OBJECTO-REGISTO

Características mais comuns ORGANIZAÇÃO

POR CAMADAS

(LAYERS)

CAPACIDADE DE

PRODUÇÃO DE

CARTOGRAMAS

(ALTERAÇÃO DA

SIMBOLOGIA)

Características mais comuns CAPACIDADE DE

INTERROGAÇÃO

ANÁLISE ESPACIAL

Questões • Que problemas existem se quisermos encontrar as

freguesias de Portugal com área de ”bosque” superior a 30 hectares?

• Se se usar cartografia à escala 1:10000, significa isso que todos os comprimentos medidos são na realidade 10000 vezes inferiores nessa cartografia do que no mundo real?

• Que modelo de dados seria adequado para a gestão de espaços de um edifício como o pavilhão de Civil?

• Como está estruturada a informação num SIG?

• O Google Earth é um SIG?