instituto federal de educaÇÃo,ciÊncia e tecnologia mt departamento de construÇÃo civil
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA MT DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL
CURSO DE GEOPROCESSAMENTO
PROF. DR. GERALDO ANTONIO GOMES ALMEIDAIFMT – CAMPUS CUIABÁ
Capítulo 1
Fundamentos TeóricosO 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.
CLIQUE AQUI PARA VER FIGURA
Sistemas de informações geográficas - SIGs
1.1 DADOS ESPACIAISOs 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 demudanças 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: superfícietopográfica, variação da temperatura, pressão, etc.)
Cada ponto contém coordenadas X, Y, Z, podendo terprecisão ilimitada
Dependência espacial, ou seja, a tendência da vizinhança influenciar uma determinada localização e possuir atributossimilares
Os dados espaciais estão distribuídos sobre a superfíciecurva da Terra
Os objetos ou condições do mundo real podem ser representados, discretamente, por:
PONTOS NÓSLINHAS
OU ARCOS CADEIASPOLÍGONOS
São áreas definidas por uma seqüência de linhas que nãose cruzam e se encontram em um nó, como, por exemplo,
uma unidade litológica ou uma área de ocorrência dedeterminado tipo de solo
Correspondem ao início ou fim de uma linha, ou àrepresentação 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 pontosconectados, 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 representadopor 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 nomapa e o verdadeiro comprimento ou área existente na superfícieda terra.
Conteúdo do domínio geométricodividido pelo número de observações, normalizadas pela dimensãoespacial. O domínio geométrico representa a área coberta pelas observações.
Ex1: Se a área do Brasil é de, aproximadamente, 8,5 milhões dekm2 e existem 26 Estados, a resolução de um mapa que
represente os Estados será de:
sobservaçõe de númeroáreaR km 572
26km 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 númeroáreaR km 41
022.5km 10 5,8 26
R
Os dados espaciais, em diferentes ESCALAS e RESOLUÇÕES, podem ser codificados em:
RepresentaçõesDigitais
Disposição das entidades espaciais em papel
RepresentaçõesAnalógicas
Codificação das entidades espaciais emlinguagem 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 DIGITAÇÃOMANUAL
OBS1: a digitação manual é ainda amplamente usada, pelofato, da escanerização depender da qualidade dos mapasoriginais 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 serconsideradas como:
PRIMÁRIAS Correspondem àquelas medidas diretamente no campo
SECUNDÁRIASCorrespondem àquelas derivadasde mapas e banco de dadospersistente
Representação VETORIAL e representação RASTER ou MATRICIAL
Representação Teoria das Cores
Modelo aditivo Modelo subtrativo
Preto (255,255,255)
Branco (0,0,0)
Branco (255,255,255)
Preto (0,0,0)
Fonte de luz Luz Refletida
Representação Teoria das Cores
Representação Teoria das Cores
Representação Teoria das Cores
Representação Teoria das Cores
QUAL A DIFERENÇA ENTRE TECNOLOGIA E GEOTECNOLOGIA ????
TECNOLOGIA
GEOTECNOLOGIA
É a ciência dos meios (SCRUTON, 1982)
É a arte e a técnica de estudar asuperfície da terra e adaptar asinformações às necessidades dosmeios físicos, químicos e biológicos
OBS Fazem parte da geotecnologia o ProcessamentoDigital de Imagens (PDI), a Geoestatística e osSIGs
1.2. OS SUPORTES DOS SIGsPor que os SIGs é considerado uma ciência
MULTIDISCIPLINAR ???Por que para atenderem às expectativas dos usuários eà demanda da sociedade, necessitam de apoio de vários
campos do conhecimento humano, sendo eles:
CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
GERENCIAMENTODAS INFORMAÇÕES CARTOGRAFIA
GEODÉSIA FOTOGRAMETRIA TOPOGRAFIA
PROCESSAMENTODIGITAL DE IMAGENS GEOGRAFIA
CARTOGRAFIA: Conjunto de operações científicas, artísticas etécnicas 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 aRepresentação 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. Eraum tablete de argila cozida com tamanho de7 cm x 8 cm, datado aproximadamente de2400 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 daTerra, destinadas a fins práticos da atividade humana, permitindoa 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 soloProfundidade 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
SENSORIAMENTOREMOTO
Observa e mede a forma e o tamanho do planeta Terraou parte dele e determina a exata localização dos pontossobre a superfície.
É a ciência que produz medidas confiáveis através da Fotografia, normalmente aérea, sendo utilizadas emMapeamentos 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.
ALGUMAS APLICAÇÕES DOS SIGs
Planejamento urbano
Engenharia civil
Governo
Segurança
Infra-estrutura
Vigilância sanitária
Detalhes da aplicação
Planejadores urbanos necessitamde informações detalhadas sobre a distribuição da terra e recursos
nas cidades
Planejamento urbano
Os engenheiros civis necessitamplanejar estradas, canais e
barragens e estimar o custo de remoção de terra
Engenharia civil
Os governos precisam saber adistribuição espacial dos hospitais,
das escolas, da segurança
Governo O departamento de polícia precisa saber os níveis de segurança
das cidadesSegurança
A enorme quantidade de infra-estrutura, como água, gás,
eletricidade telefonia, esgotoe lixo, Necessita ser registrada
e gerenciada.
Infra-estrutura
A vigilância sanitária pode ser gerenciada através do uso de
geografia em processos epidemiológicos, como foi utilizada na Inglaterra no
século XIX.
Vigilância sanitária OUTRAS APLICAÇÕES
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
SISTEMA
INFORMAÇÕES
SISTEMA DEINFORMAÇÕES
É o conjunto de elementos entre os quaishaja 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)
1.3. Definição de SIG
Ducker (1979)
Ozemoy, Smith e Sicherman (1981)
Burrough (1981)
Devine e Field (1981)
Opershaw (1987)
DOE (1979)
Smith et al.(1987)
Parker (1988)
Cowen (1988)
FICC (1988)
Parent (1988)
Hanigan (1988)
Aronoff (1989)
Carter (1989)
Koshkariov, Tikunov e Trokimov (1989)
Star e Estes (1990)
Goodchild (1991)
DEFINIÇÃO COMPLETA
Ducker (1979)
Um caso especial de sistemas de informações, no qual o banco dedados consiste em informações sobre características distribuídasespacialmente, atividades e eventos, os quais são definidos no
espaço como pontos, linhas ou áreas.
Ozemoy, Smith e Sicherman (1981)
Um elenco de funções automáticas que fornece aos profissionais, com avançada capacidade, o armazenamento, recuperação,
manipulação e exibição de dadosgeograficamente definidos.
DEFINIÇÃO COMPLETA
Os SIGs necessitam usar o meio digital, portanto o uso intensivo da informática é imprescindível; deve existir uma base de dados
integrada, estes dados precisam estar geo-referenciados e comcontrole de erro; devem conter funções de análises destes dados
que variem de álgebra cumulativa (operações tipo soma, subtração,multiplicação, divisão etc) até álgebra não cumulativa (operações
lógicas)
1.4. Inter-relações entre SIG, CADD, SGBD, SMDE e SR
CADD: O CADD (Projetos de desenhos assistidos por computador) foiconcebido para desenhar objetos e possui ligações rudimentares combanco de dados (NEWELL & THERIAULT, 1990). Estes sistemas possuem poucas informações sobre topologia.
SGBD: O SGBD (Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados)são aplicativos otimizados para armazenar e recuperar dados nãográficos.
SR: O SR (Sensoriamento Remoto) é definido como um conjunto detécnicas que tem como objetivo específico medir características físicasde um objeto sem tocá-lo.
SMDE: O SMDE (Sistemas de Modelos Digital de Elevação)representam os dados espaciais de forma contínua em um espaçogeográfico determinado.
TODOS ESSES SISTEMAS SÃO PRECUSORES DOS SIGs E SÃO, DE CERTA FORMA, INTER-RELACIONADOS
VEJA FIGURA
SMDE
SR
CADD
SGBD
SIG
Inter-relações entre as tecnologias SGBD, SMDE, SR, CADD e SIG
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
Os aplicativos tem sido gerados a partir de três vertentes
Processamento de arquivos:
Modelo híbrido: Os dados não espaciais são armazenados emUm sistema de gerenciamento de banco de dados e, em sepaado,Um programa é acionado para analisar os dados geográficos. Ex:Arc/INFO, ArcMap e o REGIS.
ArcMap Expansão gráfica: Tanto os dados geográficos quanto os dados
não espaciais são armazenados em SGBD, o qual é estendido parafornecer apropriadas funções analíticas. Ex: TIGRIS e SYSTEM9.
Cada elenco de dados e funçõesé armazenado como um arquivo separado, e todos são ligados durante operações analíticas. Ex: GRASS e IDRISI.
Idrisi32
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 perguntasMapas, 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
Apresentação adaptada do PROF. ALEXANDRE ROSA DOS
SANTOSEngenheiro Agrônomo - UFES
Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFVDoutorado em Engenharia Agrícola - UFV
Os SIGs são usualmente aceitos como sendo uma tecnologia
que possui o ferramental necessário para realizar análises com
dados espaciais e, portanto, oferece, ao ser implementada,
alternativas para o entendimento da ocupação e utilização do
meio físico, compondo o chamado universo da GEOTECNOLOGIA,
ao lado do Processamento Digital de Imagens (PDI) e da
Geoestatística
A TECNOLOGIA SIG está para as análises geográficas,
assim como o MICROSCÓPIO, o TELESCÓPIO e os
COMPUTADORES estão para outras ciências (Geologia, Astronomia, Geofísica, Administração, entre outras
LIXO LIXO
Se os dados originais forem imprecisos, o produto final será um “lixo” organizado.
A definição apropriada para dados espaciais é que são elementos definidos pelas variáveis X, Y e Z,
possuem localização no espaço e estão relacionados a determinados Sistemas de Coordenadas, como, por exemplo, a projeção de Mercator, longitude-latitude, e
que a eles podem estar associadas infinitas características ou atributos. Assim, a um determinado dado espacial podem estar relacionado, por exemplo,
temperatura, tipo de rocha, solo, vegetação, porosidade, profundidade, ou seja, um número infinito
de variáveis
Planejamento
ArquiteturaGerenciamentoTerritorial
Engenharia Florestal
PlanejamentoMilitar
Gerenciamentode
Infra-Estrutura Gerenciamentode Recursos
Hídricos
Geologia e
Geofísica
Análise Ambiental
Seleção de locais para
Empreendimen-tos
NÚCLEODO SIG
Geração de
informação
Gerenciamento
Análise Ambiental
Estruturação de Dados
Aquisiçãoe armaz.
de Dados
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