Slide 1 - Geoprocessamento

P. P. G. em Agricultura de Precisão – DPADP0803: Sistemas de Informações Geográficas aplicados a A. P. (Prof. Dr. Elódio Sebem)
Introdução histórica dos SIGs
Desde as primeiras civilizações até a atualidade os dados espaciais foram recopilados por
navegantes, geógrafos e agrimensores para serem armazenados em um código ou forma
pictórica pelos cartógrafos.
Romanos => os agrimensores faziam parte do governo.
A queda do Império Romano provocou uma parada na agrimensura e na criação de mapas.
=> Recomeçou com os descobrimentos geográficos na época do Renascimento.
Século XVII => Mercator demonstrou que não só o uso de um sistema de projeção
matemático e um ajustado sistema de coordenadas melhorava a confiança nas medidas e
a localização das áreas de terra, senão que o registro de fenômenos espaciais através de
um modelo padrão de distribuição de fenômenos naturais e assentamentos humanos era
de um valor incalculável para a navegação, para a busca de rotas e a estratégia militar.
Século XVIII => Os estados europeus haviam percebido a grande importância da
cartografia sistemática das suas terras.
Nasce a Geographical Information Society para a produção de mapas cadastrais e
topográficos em todos os países europeus.
Século XIX => Começa o estudo da Terra e seus recursos naturais através de cartografias
temáticas: Geofísica, Geodésia, Geologia, Geomorfologia, Edafologia, Ecologia e Territorial
Cadastral.
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Introdução histórica dos SIGs
Século XX => A demanda de mapas topográficos e de recursos naturais acelerou o
desenvolvimento de técnicas de fotogrametria e uso de imagens orbitais, para a
elaboração de mapas de grandes áreas com grande precisão.
Nas décadas de 60 e 70 se começa a utilizar o computador para as tarefas de confecção
de mapas. O principal objetivo era conhecer dados dos recursos naturais do solo e da
paisagem, os quais poderiam ser utilizados na gestão otimizada dos recursos naturais,
avaliações e planejamentos.
Os SIGs se desenvolveram paralelos às técnicas aplicadas a cartografia e à análise espacial.
Podemos citar várias disciplinas interrelacionadas como a topografia, cartografia
temática, geografia, engenharia civil, planificação rural e urbana, edafologia, inventário,
fotogrametria, etc.
As últimas incorporações foram a utilização de redes de computadores, sensores remotos e
análises de imagens de satélite, coleta de dados através de formulários eletronicos
georreferenciado, equipamentos topográficos (estações totais) com bancos de dados,
navegadores GNSS, etc..
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Definições
Os SIGs são uma tecnologia que permite fazer a gestão e análise da informação espacial e
surgiu da necessidade de resposta rápida para a resolução de problemas do mundo real.
O termo Sistema de Informação se refere a união da informação e as ferramentas
computacionais (software) para análises com objetivos concretos.
Ao incluirmos o termo Geográfica assumimos que a informação é espacialmente explícita,
ou seja, se inclui sua posição no espaço.
O mundo real passa a ser abstraído em níveis de informação. Estes níveis de informação
forma as camadas (layers) que compõem o SIG.
A informação espacial das diversas camadas digitais que representam o mundo real
representam diversas variáveis ou objetos que podem estar no formato raster ou
vetorial.
A primeira referência o termo SIG aparece em Tomlinson em 1967: “um software cujo
objetivo é desenvolver um conjunto de tarefas com informação geográfica digitalizada”.
Se tratava do SIG do Canadá (CGIS).
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Definições
Berry (1987) define SIG como “um software desenhado para a manipulação, análise e
cartografia da informação espacial”.
Também em 1987, o Departament of Environment dos EUA, define SIG como “um
sistema para capturar, armazenar, verificar, manipular, analisar e representar dados que
estão espacialmente referenciados a Terra”.
No mesmo ano Smith et al. (1987) => “um banco de dados indexados espacialmente,
sobre o qual opera um conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre
entidades espaciais”.
Em 1988 Burrough e McDonnell ampliam o conceito a “um sistema de ferramentas
(geralmente softwares) para reunir, introduzir, armazenar, recuperar, transformar e
mapear dados espaciais sobre o mundo real com o objetivo de satisfazer múltiplos
propósitos”.
Para Cowen (1988) é “um sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados
espacialmente num ambiente de respostas a problemas”.
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Definições
Aronoff (1989) => "Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados
para armazenar e manipular dados georreferenciados“.
Em 1990, o National Center of Geographic Information and Analysis (NCGIA) dos
EUA, define SIG como “sistema de hardware, software e procedimentos elaborados para
facilitar a obtenção, gestão, manipulação, análise, modelagem, representação e saída dos
dados espacialmente referenciados, para resolver problemas complexos de planejamento
e gestão territorial”.
Câmara e Medeiros (1998) comentam que o termo “Sistema de Informações
Geográficas” (SIG) refere-se “àqueles sistemas que efetuam tratamento computacional de
dados geográficos”.
Comentam ainda que um SIG “armazena a geometria e atributos dos dados que estão
georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre numa projeção cartográfica
qualquer”.
E também que “os dados tratados em geoprocessamento têm como principal característica a
diversidade de fontes geradoras e de formatos apresentados”.
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Componentes de um SIG
A estrutura de um SIG é composta pelos seguintes elementos:
Usuários: as tecnologias envolvidas nos SIGs possuem um valor limitado sem os
especialistas que possam utilizar os sistemas e desenvolver planos de implementação dos
mesmos.
Sem o pessoal com conhecimento técnico em desenvolvimento, a informação fica
desatualizada, o software não é utilizado em todo o seu potencial e o custo de
manutenção do hardware acaba sendo elevado para os resultados obtidos.
Software: os softwares de SIG proporcionam as ferramentas e funcionalidades necessárias
para armazenar, analisar e mostrar as informações geográficas.
Os componentes principais dos softwares de SIG são:
 Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados.
 Interfase gráfica de usuários (IGU) para acesso as ferramentas.
 Ferramentas de captura e manipulação da informação geográfica.
 Ferramentas de suporte a consultas, análises e visualização de dados geográficos.
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Componentes de um SIG
Hardware: atualmente existem SIGs que funcionam em todos os sistemas operacionais
sejam eles em computadores individuais ou em rede.
Dados: o componente mais importante de um SIG é a informação.
Para atingir os objetivos do SIG os dados devem ter qualidade.
A obtenção de bons dados geralmente absorve entre 60 e 80% do orçamento de uma
implementação de SIG, sendo um processo demorado.
A política de qualquer organização que trabalhe com SIGs deve incluir a manutenção,
organização e manipulação dos dados.
Métodos: para que um SIG tenha um implementação exitosa deve ter um bom desenho
(esquema) e regras de atividades bem definidas, que são os modelos e as práticas
operacionais exclusivas de cada organização.
Duas frases interessantes:
“Se os dados de entrada de um SIG são lixo o resultado de saída do SIG será lixo
organizado.”
“O melhor software e hardware do mundo não podem compensar a incompetência de quem
os maneja.”
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Componentes de um SIG
Em relação aos softwares de SIG podemos dividi-los em 5 partes funcionais:
1) Entrada de dados e verificação (input):
Inclui todos os aspectos para capturar dados espaciais de diversas fontes: Mapas
existentes, observações de campo e sensores (fotografias aéreas, satélites e
instrumentos de gravação) e poder converte-los em um formato padrão.
2) Armazenamento de dados e manipulação do banco de dados:
Engloba os procedimentos de localização dos dados, relacionamentos ou topologia e
atributos dos elementos geográficos (pontos, linhas, polígonos e entidades mais
complexas que representam objetos da superfície terrestre).
Componentes de
um banco de dados
geográfico
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Componentes de um SIG
Em relação aos softwares de SIG podemos dividi-los em 5 partes funcionais:
3) Transformação dos dados:
Podemos relacionar dois tipos de operações de transformação:
=> Transformações necessárias para eliminar erros dos dados ou para atualiza-los ou
ainda para ajustamento de problemas de georreferenciamento.
=> Métodos de análise que podem ser aplicados aos dados para responder as perguntas
formuladas ao SIG.
As transformações podem ser aplicadas na espacialização dos dados (topologia) e nos
aspectos não espaciais dos dados, separadamente ou em combinação.
4) Interação com o usuário:
Se refere a qualidade da interface do software com o usuário, buscando com que ela seja
o mais amigável possível.
5) Saída dos dados e apresentação (output):
Se refere aos formato com que os dados serão apresentados e como os resultados das
análises informam aos usuários.
Os dados podem ser apresentados na forma de mapas, tabelas ou figuras, sejam elas em
meio digital ou analógico.
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Aplicações dos SIGs
Um SIG é uma ferramenta que permite a integração de bancos de dados espaciais e a
implementação de diversas técnicas de análise de dados.
Portanto, qualquer atividade relacionada com o espaço podem beneficiar-se do trabalho dos
SIGs e podemos destacar as seguintes aplicações:
=> Científicas: ciências ambientais, meio ambiente, desenvolvimento de modelos
empíricos, modelagem cartográfica, modelos dinâmicos, sensoriamento remoto, etc.
=> Gestão: cartografia automática, informação pública, cadastro, planejamento físico,
ordenação territorial, planejamento urbano, estudos de impacto ambiental, avaliação de
riscos, etc.
=> Empresarial: marketing, estratégias de distribuição, planejamento de transportes,
localização ótima de empreendimentos, etc.
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Aplicações dos SIGs
Apesar de aplicações serem bem diferentes umas das outras os SIGs realizam e executam
tarefas comuns:
Organização de dados: armazenar dados com o objetivo de substituir as mapotecas
analógicas pelas digitais possui vantagens óbvias, entre as quais está a redução do
espaço físico necessário, o fim da deterioração dos produtos de papel, a rápida
recuperação dos dados, a possibilidade de produzir cópias sem perda de qualidade, etc.
Visualização dos dados: armazenar dados com o objetivo de substituir as mapotecas
analógicas pelas digitais possui vantagens óbvias, entre as quais está a redução do
espaço físico necessário, o fim da deterioração dos produtos de papel, a rápida
recuperação dos dados, a possibilidade de produzir cópias sem perda de qualidade, etc.
Produção dos Mapas: em geral os SIGs possuem ferramentas completas para produção de
mapas, sendo bastante simples a inclusão de grades de coordenadas, escala gráfica e
numérica, legenda, indicação do norte e textos.
Consulta espacial: possivelmente a função mais importante dos SIGs é a possibilidade de
perguntar quais são as propriedades de um determinado objeto, o em que locais
acontecem tais propriedades. A interação entre o usuário e os dados se converte em
dinâmica e extremamente poderosa.
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Aplicações dos SIGs
Análise espacial: consiste no uso de um conjunto de técnicas de combinação entre os níveis
de informação (camadas) com o objetivo de evidenciar padrões ou estabelecer relações
dentro dos dados que ficavam anteriormente ocultos ao analista. É uma maneira de inferir
significado a partir do cruzamento dos dados.
Previsão: um dos propósitos dos SIGs é a verificação de cenários, modificando os
parâmetros para avaliar como os eventos, naturais o não, ocorrerão se as condições
fossem diferentes, obtendo um conhecimento mais geral dos objetos ou da área de
estudos.
Criação de Modelos: a capacidade de armazenamento, recuperação e análise de dados
espaciais converte os SIGs em plataformas ideais para o desenvolvimento e aplicação de
modelos distribuídos espacialmente e para validação de cenários hipotéticos.