SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIAL - SENAC
CAMPUS SANTO AMARO - CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO (LATO SENSU)
GEOPROCESSAMENTO: PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES
FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO PARA GEOPROCESSAMENTO
Docente: Engº Luiz Carlos Soares Domingues
FSI-GEO - Sumário Geral
Sistema de Informação Geográfica
HWPC / Servidor (CPU-Z, TestScreens)
SWWindows (2K XP 2K3)Linux (Mandriva ou Poseidon/Debian)Básico / Free SoftWareOpenOffice, QGIS, GRASS, 3DEM, HyperCube, QGrid, MapImagery
DWVetorial (ponto, linha, região)Rede (Topologia, especializada)Raster
Imagem (RGB, HSI, Bandas)DEM (USGS-TOPO30, DTED)
PWMurphy, Peter Drucker e outros
DADOS INFORMAÇÃO
OBJETIVO
USUÁRIO
realimentação(feed back)
Sistema e Informação
Informação Automática
Sistema de Informação Geográfica - HW
Primeira GeraçãoVálvula – ENIAC (1945)
Segunda GeraçãoTransistor – IBM-7094 (1960)
Sistema de Informação Geográfica - HW
Terceira GeraçãoCI – IBM/360 (1964)
Quarta GeraçãoVetorial – CRAY-1 (1978)
Sistema de Informação Geográfica - HW
Quinta GeraçãoScalable Parallel Cluster - IBM DeepBlue (1996)
Internet – Projeto Seti@Home (1998)
Sistema de Informação Geográfica - SW
Fundação da Microsoft (1978)Top row: Steve Wood (left), Bob Wallace, Jim Lane. Middle row: Bob O'Rear, Bob Greenberg, Marc McDonald, Gordon Letwin. Bottom row: Bill Gates, Andrea Lewis, Marla Wood, Paul Allen. December 7, 1978.
Paul Allen & Bill Gates(acima: 1968 abaixo: 1978)
Sistema de Informação Geográfica - SW
Linus Torvalds – criador do LINUX (1993)
Sistema de Informação Geográfica - SW
Sistema de Informação Geográfica - SW
Linha do Tempo - GISAno Evento
1950 SAGE (Semi Automatic Ground Environment) air defense system (MIT).
1957 PRONTO, primeiro sistema comercial de programação de controle numérico, devido a Dr. Patrick J. Hanratty, o “Pai do CADD/CAM“.
1959 MIMO (Map In Map Out), modelo para aplicação de computadores a cartografia, proposto por Waldo Tobler.Calcomp, companhia pioneira do ploters é fundada.
1960 SKETCHPAD de Ivan Sutherland, o primeiro sistema CAD.1963 CGIS (Canadian Geographic Information System, Roger Tomlinson).1966 SYMAP (Synagraphic Mapping System, Howard Fisher).1969 ESRI (Environment Sys Research Inst, Jack & Laura Dangermond).
Intergraph Corporation (Jim Meadlock).Computervision e Applicon, companhias voltadas para CAD /CAM.
1971 CGIS torna-se totalmente operacional.1972 LANDSAT (ERTS-1) é lançado;
GFIS da IBM tem seu desenvolvimento iniciado.1974 LANDSAT / INPE estação terrestre em operação (GE Image-100
operando em um computador Digital PDP-11/45).1976 Apple, o primeiro micro-computador pré-montado (pronto para uso).1977 CP/M, sistema para micro desenvolvido por Gary Kildall
Microsoft Basic é licenciado pela Apple.1978 ERDAS, referência em processamento de imagens, é fundada.1980 MAP (Map Analysis Package, Dana Tomlin). 1981 SISGRAPH (repr Intergraph no Brasil é fundada).
Themag compra o primeiro sistema Intergraph vendido no Brasil;ARC/INFO é lançado pela ESRI;IBM-PC é lançado, demarcando a revolução da micro-informática.
1982 AutoCAD, criado por John Walker, é lançado pela Autodesk (Nov/82).1984 Reserva de Mercado para Informática estabelecida (lei 7232/84).
INPE/DPI Divisão de Processamento de Imagens é criada.1985 MicroStation, versão PC do IGDS-Intergraph é lançado;
GPS (Global Positioning System) torna-se operacional;GRASS (Geographic Resouces Analysis Support System) é iniciado no
US Army Construction Engineering Research Lab.
Ano Evento
1986 MapInfo (versão MS-DOS).SPOT, primeiro satélite cartográfico.Peter Burrough "Principles of Geographic Information Systems
for Land Resources Assessment“.SITIM/SGI, precursor do Spring, é lançado pelo INPE/DPI (versão DOS)
1987 IDRISI é iniciado por Ron Eastman na Universidade de Clark.SIGAL (Sistema de Informação Geográfica – Analisador Lógico / Themag) Álgebra de Mapas (Modelagem Lógica) para o Macrozon / SUDELPA.
1989 MGE (Modular GIS Environment, Intergraph, modularidade em GIS).1991 Windows 3.1‑ , funcional para LAN, vende 50 milhões de cópias.
Linux tem o desenvolvimento iniciado por Linus Torvalds.1992 MGE-PC (Intergraph; MapInfo como módulo para mapeamento temático).
Reserva de Mercado para Informática encerrada.1993 Mosaic, o primeiro navegador Iternet (Marc Andreessen, Netscape).1994 Windows 95‑ (Microsoft, torna-se o sistema operacional dominante para
PC). 1995 MapInfo Professional (Windows-95 / Microsoft Office).1996 SPRING é disponibilizado gratuitamente na Internet;
OpenGIS é lançado como um Consórcio.1997 Microsoft DataMap da MapInfo é distribuído com o Excel-97.1998 TerraServer (Aerial Images Inc, Microsoft, USGS e Compaq).1999 CBERS-1 satélite brasileiro-chinês é lançado em Outubro.2000 TerraLib lançado como solução do SITIM para servidores WWW.
GPS-SA (Seletive Avaiabllity) desligada pelo presidente dos USA (Clinton)2001 Lei do Software consolida opção por incentivos ao setor (lei 10.176/2001).2003 TerraLib versão 2.0 é disponibilizado na Internet.
2004 Web 2.0 Conference e Sumatra Tsunami (26 de Dezembro; 9.3 Ritcher)
2005 Google Maps (8 de Fevereiro) e AJAX (18 de Fevereiro)Maps API (Junho) e Google Earth (globo digital)
2006 Google Maps API ver 2 (3 de Abril)
2007 Google Maps Geocoding incluiu o Brasil (10 de Maio)Google Maps Brasil é anunciado (24 de Outubro)
Fonte: http://www.casa.ucl.ac.uk/gistimeline/http://terralib.dpi.inpe.br/paper.htmlhttp://mbinfo.mbdesign.net/CAD-History.htm
Sistema de Informação Geográfica - SW
Mapa SYMAP (1966) Sistrema SIGAL – SUDELPA (1987)
Como um GIS FuncionaGIS conecta feições mapeadas aos dados de atributos, permitindo a elaboração de “análises espaciais”.
002
001 003
004Line 2
Line 1
Lin
e 4
Lin
e 3
Line 6Line 5
Line 8
Lin
e 7
Lin
e 9
A
Lines Points Polygons
Processamento de Imagens – Espectro da Luz
Processamento de ImagensApresentação de Imagens
• Fenômeno Físico (onda eletromagnética):Crominância + Luminância
• Percepção Visual: Matiz, Saturação, Intensidade / Brilho, Contrate;
• Representação (Modelo) de Cor: HSI, RGB, CMY, CMYK, YCbCr, YUV
• Captura, Representação e Armazenagem pixel: tamanho e granulação
sampling size: (a) 512x512, (b) 128x128, (c) 64x64, (d) 32x32;quantizing level: (a) 6 bits; (b) 4 bits; (c) 2 bits; (d) 1 bit;
Processamento de ImagensOperações Estatísticas
• Correção de Intensidade Correção de Gama ( out = in 1/γ) Look-up Table (LUT) Costrast Stretching Equalização de Histograma Especificação de Histograma
Operações e Transformações Espaciais• Posição Espacial
Máscara e Remoção de Gradação Gabaritos e Convoluções Outras Operações sobre Janelas
• Transformações Geométricas
Detecção, Morfologia, Combinação
Inferência, Reconhecimento, Classificação
Transformação de Fourier (FFT)
Correlação Espacial
Processamento de Imagens - Retificação
Processamento de Imagens - Retificação
Projeções Cartográficas
Processamento de Imagens – Wavelet (DWT)
DWT (JPEG2000) Discret Wavelet Transfor
DCT (JPEG) Discret Cosine Transfor
Processamento de Imagens
Processamento de Imagens
Compactação Wavelet (160x)
Processamento de Imagens
Compactação JPEG (160x)
Processamento de Imagens - Mosaico
Processamento de Imagens - Mosaico
Processamento de Imagens - Distribuição
MapServer (Free SoftWare)Current Version: 4.6.1 (2005)
ERMapper WebServerIntegração caom o GoogleEarth
Exemplo 4 (Wavelet ECW x MrSID)
Origens: ECW mapeamento geotécnico (compressão típica 40x-200x)MrSID militar – datiloscopia (impressão digital – típ. 15x-50x)
Compressão: meta 40xTamanho: 1090MBytes
Compressão: 85xTamanho: 13 MB
Compressão: 45xTamanho: 24 MB
Exemplo 4 (Wavelet ECW x MrSID)
Processamento de Imagens – Landsat 7
Level 0 Reformatted (L0R)Level 1 Radiometrically Corrected (L1R)
Level 1 Geometrically Corrected (L1G)
Sistema GPS / NAVSTAR
Coordenadas Geográficas Coordenadas ECEF
Sistema GPS / NAVSTAR
Sistema GPS / NAVSTAR
The Global Positioning System (by Peter A Dana)http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_f.html
Sistema GPS / NAVSTAR
MapInfo / QGIS Básico e Avançado
Conceitos básicos e introdução
Utilização de dados diversos
Controle de níveis de mapas
Recursos de rotulação
Criação de mapas temáticos utilizando-se tabelas
Consultas e buscas geográficas
Criação e análise de áreas de cobertura
Geocodificação
Layout
Cópia e alteração de mapas gerados no MapInfo para outra aplicação
Operações com objetos gráficos
Atualização de colunas
Mapa temático bivariado
MapImagery e Imagens Raster
MapBasic Window e edição de áreas de trabalho
Tabelas ODBC e vinculadas
Edição de mapas de ruas
Geocodificação avançada
Seleção por SQL
MapInfo
GRDB
ARQ
• MapInfo
• DBase
• Excel, Lotus
• Access
DBMS
• Oracle
• SQL Server
• MySQL
• ODBC
IMG
• TIFF, BIL
• ECW, SID
• ALG, ERS
• URL, JPG
GRID
• MIG
• DEM, TOPO3
• USGS, NOAA
• QG, GRD
Listagem
Gráfico
Redistribuição
Mapa
SQL View
• TAB MapInfo
• Tabela DBMS
LayOut
Área de Trabalho
(WorkSpace)
Processamento de Imagens – MapImagery
http://www.rga.com.br/mimgry_uso.html
http://www.ermapper.com/
Processamento de Imagens – MapImagery
Sistema Modular InfoGeo – Imagens e DEM
GeoTIF16
ECW
MapImagery
ALG
3DEMUSGSGTOPO30
NOAAGLOBE
GeoTIF32
SRTM
TerrainMatrix
QuickGrid
3DEMconv
ECW-JP2K
ERViewer
GeoTIF16XYZ
MapInfo
AutoCAD
uStation
ArcGIS
WWW
PhotoShop
• • •
GLCFGlobal Land Cover Facility
• • • HyperCube • • •
• • •
ERS
Processamento de Imagens – Bandas e Sensores
http://www.infoterra-global.com/data_media/spec_bands.gif
Descrição das Bandas: http://www.infoterra-global.com/banddescrips.htm
Dados e Imagens: http://www.infoterra-global.com/data.htm
Esquema de Utilização – Exemplo Imagem Landsat
• DataSets ERMapper Utilizados » Landsat_TM_year_1985.ers (bandas 1 a 7) » Landsat_TM_year_1991.ers (bandas 1 a 7) » Landsat_TM_two_year_Virtual_Dataset.ers (bandas 1 a 14) » LsTM_SPOT_Pan_Virtual_Dataset.ers
Normalized Difference Vegetation Index
NDVI = (I1 – I2) / (I1 + I2) {I1: b3 / RED; I2: b4 / NIR}
• There are various algorithms used to highlight vegetation. They all use the high near-infrared (NIR) reflectivity of green vegetation (band 4: 0.83um) compared to the high red chlorophyll absorption (band 3: 0.66um) to highlight vegetation.• Note: Like most processing techniques for Landsat TM, this formula can enhance information other than vegetation, as there are materials other than vegetation that have a high spectral response in NIR and low spectral response in Red.•As dry vegetation has a different spectral response to green vegetation, this algorithm is not ideal for highlighting dry grass. The ratio of band 5 over band 7 (e.g. 1.65 um / 2.215 um) is better at highlighting dry vegetation. Unfortunately, the 5/7 ratio will also highlight hydroxides.
DEM – Digital Elevation Model
X
Y
500 1000
500
800
110
110
120130
200
140
QuikGrid•Utilizar entrada de pontos dispersos•Formato DCAnpt,x,y,z,desc
DEM – Digital Elevation Model
Modelo Digital de Elevação preparado com o programa QuikGrid( http://www.perspectiveedge.com/ )
DEM – Digital Elevation Model
Modelo Digital GLOBE 30” – Rio de JaneiroPreparado com o programa 3DEM
Web 2.0 - JavaScript & AJAX
ClienteNAVEGADOR(BROWSER)
PáginaHTML
GET URL
Eventos
PáginaDHTML
Dados:XML, JSON
Visual:CSS, HTML
Bancode
Dados
JavaScriptBrowser DOM
Resp
Servidor HTTP
AJAX << XmlRequest
Dados
Performance Test Results (Feature Density)
MapServer extracts features from SDE slightly faster than ArcIMS does.
Feature Density vs. Response Time
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
1200
0
2400
0
3600
0
4800
0
6000
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7200
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8400
0
9600
0
1080
00
1200
00
1320
00
1440
00
Number of Features
Avera
ge R
esp
on
se T
ime (
ms)
MapServer (SDE)
ArcIMS (SDE)
MapServer (.shp)
http://www.refractions.net/expertise/whitepapers/mapserver-arcims/mapserver-vs-arcims.pdf