Apostila SIG

Apostila SIG

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Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás – Sistemas de Informações Geográficas Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira

Apostila Elaborada para a Disciplina Sistema de Informações Geográficas da Coordenação da Área de Geomática do Centro Federal de Educação Tecnológica do Estado de Goiás para Aulas do Curso Superior de Tecnologia em Geoprocessamento. Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira.

GOIÂNIA 2006

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1. Introdução 1.1 O que é SIG?

Para se saber o que é SIG, é necessário definir o que é IG (Informação Geográfica). Neste sentido, se pode pensar que informação geográfica é: • informação sobre locais na superfície da Terra;

• conhecimento sobre onde alguma coisa está;

• conhecimento sobre o que está em uma dada localização A informação geográfica pode ser muito detalhada, por exemplo:

• informação sobre as localizações de todas as edificações em uma cidade;

• informação sobre cada árvore em uma floresta. Da mesma forma, o detalhamento da informação geográfica pode ser muito superficial. Por exemplo:

• o clima de uma grande região;

• a densidade populacional de um país; Como é possível observar, nos exemplos acima, conforme os objetivos a serem alcançados, a resolução geográfica pode variar. Outras características da informação geográfica são:

• sempre relativamente estática: o as feições naturais e muitas feições culturais (de origem humana) não são alteradas rapidamente; o ao imprimir a informação geográfica em papel, a mesma se torna estática.

• pode ser muito volumosa: o alguns terabytes (1012 bytes) de dados pode se produzido por um único satélite em um dia; o alguns gigabytes (109 bytes) de dados são necessários para descrever a rede viária do Brasil.

A informação geográfica pode ser expressa na forma digital, codificada em um alfabeto que utiliza somente dois caracteres (0 ou 1), denominado bits. Qualquer informação digital é uma seqüência de bits.

Para realizar coletas e manipulações de informações geográficas na forma digital, se fez necessário, o desenvolvimento de várias tecnologias, sendo que as de importante destaques são:

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• Sistema de Satélite de Navegação Global (GNSS) o um sistema de satélites orbitando a Terra e transmitindo sinais precisos para o posicionamento geográfico;

Este sistema de satélites é composto por um conjunto de satélites

Norte-Americanos (GPS), Russos (GLONASS) e da Comunidade Européia (Galileo). o os sinais transmitidos pelos satélites são recebidos, na superfície terrestre, por dispositivos eletrônicos especiais (receptores GNSS). o os receptores oferecem a medida direta de posição na superfície da Terra; o a localização é expressa em latitude/longitude ou ainda outro em outro sistema de coordenadas

• Sensoriamento Remoto o utiliza sensores a bordo de satélites e aeronaves para capturar informações sobre a superfície e atmosfera terrestre; o os sensores variam de acordo com a capacidade de detalhamento da observação espacial, espectral, temporal e radiométrica; o os sinais capturados pelos sensores são transmitidos para a Terra, recebidos em estações onde eles são transformados em imagens digitais.

Muitas outras tecnologias, ciências e técnicas são utilizadas na aquisição e manipulação de informações geográficas, entre elas, estão a cartografia, a geodésia, a topografia, a fotogrametria e os sistemas de informações geográficas (SIG), que são: o um sistema para entrada, manipulação e exibição de informações geográficas; o uma categoria de programa computacional; o uma instância prática de um SIG combina programa computacional com equipamentos, dados, usuários e procedimentos, para resolver um problema, auxiliar decisões e planejamentos.

O SIG é um tipo especial de sistema de informações. Os sistemas de informações são utilizados para manipular, sintetizar, pesquisar, editar e visualizar informações, geralmente armazenadas em bases de dados computacionais.

Uma aplicação comum dos sistemas de informações está relacionada com o gerenciamento de passageiros por empresas aéreas, para realizar reservas, venda de passagens e check-in de passageiros. O SIG utiliza informações especiais sobre o que está/ou ocorre na superfície da Terra.

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Existem muitos tipos de informações utilizadas em computadores: • números – os computadores são utilizados para realizar operações com números tais como adição, multiplicação, divisão, etc. • textos – os computadores são utilizados para processar palavras. É possível criar, editar, enviar e receber textos. • figuras – os computadores poder ser utilizados para processar imagens.

• listas, tabelas – os computadores podem ser utilizados no processamento de planilhas.

• sons – os computadores dispõem de dispositivos periféricos e processadores capazes de capturar, processar e emitir sons. • mapas e imagens da superfície terrestre – em programas computacionais para SIG.

O armazenamento, a recuperação, a pesquisa, a manipulação, o envio, a recepção, a cópia e a exibição de informações podem ser realizados manualmente, porém desta forma essas atividades podem ser muito lentas, tediosas, de difícil padronização e com maior probabilidade de ocorrência de erros. Além disso, mapas em papel são difíceis de manejar, armazenar, enviar, receber e copiar. Desta forma, a utilização de computadores, dotados de programas computacionais de SIG, torna essas operações mais fáceis e produtivas.

Atualmente, todos os tipos de informações podem ser manipulados por computadores, dotados de programas computacionais específicos.

Existem dois significados distintos para SIG, um deles se refere a uma aplicação real de

SIG, incluindo equipamentos, dados, programas computacionais, recursos humanos e métodos necessários para resolver um problema (uma aplicação de SIG), conforme se pode observar na figura 1. Um outro significado de SIG se refere a um tipo de programa computacional vendido ou então disponibilizado por um desenvolvedor de programas computacionais.

Figura 1 – Uma aplicação de SIG

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Neste curso, será considerado o primeiro significado de SIG, pois ele abrange também o segundo significado.

Os equipamentos para SIG são os mesmos utilizados em qualquer outra aplicação (teclado, monitor, cabos, dispositivos para Internet, processadores CISC e/ou RISC). No entanto a esses equipamentos comuns, podem ser adicionados periféricos extras, tais como receptores de sinais GNSS, grandes impressoras/plotters, restituidores fotogramétricos digitais, scanners, etc. O conjunto de equipamentos de um SIG depende da aplicação e do gerenciamento estratégico da instituição onde o SIG está sendo implantado. Muitas vezes, de comprar um determinado equipamento, se faz a opção de terceirizar o serviço, por exemplo, em vez de comprar um oneroso scanner colorido em formato A0 para digitalizar 500 mapas e depois deste serviço o equipamento cair em desuso, opta-se por terceirizar este serviço em empresas especializadas.

Atualmente, um SIG pode ser aplicado a praticamente todas as atividades humanas, uma vez que essas atividades são sempre executadas em algum local, em alguma posição geográfica. As grandes aplicações de Sistemas de Informações Geográficas requerem a montagem de uma equipe multidisciplinar, envolvendo profissionais de informática, bancos de dados, cartografia (cartografia, sensoriamento remoto, fotogrametria, geodésia, etc.) e os outros profissionais das áreas de aplicações do SIG, ou seja, se o SIG estiver sendo aplicado na gestão de distribuição elétrica, se fazem necessários na equipe os profissionais diretamente relacionados com gestão de eletricidade, o mesmo raciocínio pode ser feito com relação a agricultura, planejamento urbano, etc. Além desses profissionais, se faz necessário contemplar também as pessoas que utilizarão as informações geográficas produzidas pelo sistema, pessoas essas, nem sempre relacionadas com a aplicação ou a instituição onde o sistema está implantado. Desta forma, é possível categorizar os recursos humanos em três grupos, o núcleo de geomática, os usuários temáticos e os usuários gerais, conforme se pode observar na figura 2.

O Núcleo de Geomática é um laboratório, porém com número reduzido de profissionais altamente capacitados, operando computadores e programas computacionais que geram, tratam, manipulam e analisam grandes bases de dados geográficos, que elaboram metodologias e realizam a construção de aplicativos. Este núcleo é responsável ainda pela capacitação e suporte aos vários outros usuários do sistema, em especial aos usuários temáticos que serão descritos mais adiante.

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O Núcleo de Geomática se ocupa em dominar os novos conceitos científicos e tecnológicos que surgem a cada dia, realizar análises complexas, além de pesquisas avançadas em SIG.

Todas as especificações de compra de equipamentos, programas computacionais e serviços relacionados com SIG, devem ser realizados pelo Núcleo de Geomática. Este grupo de usuários atua como o provedor de dados, suporte técnico, capacitação, novas metodologias e/ou aplicativos para toda a instituição onde o SIG está implantado.

Figura 2 – Categorias de recursos humanos envolvidos em um SIG

Os Analistas Temáticos têm o interesse principal na gestão de um determinado tema. Por exemplo, pode ser um arquiteto interessado no planejamento urbano de um município ou então um biólogo interessado na gestão de algum ecossistema. O foco principal destes profissionais, portanto não é o SIG, que, todavia é uma ferramenta imprescindível na gestão do tema.

Os Analistas Temáticos devem ter bons conhecimentos de SIG, devem receber suporte do

Núcleo de Geomática, utilizam base de dados de pequeno ou médio porte que acessam diretamente no núcleo de geomática, utilizam computadores pessoais de médio porte e também aplicativos fáceis de utilizar.

Os Analistas Temáticos são necessários na elaboração de metodologias de análises espaciais específicas, fornecendo informações conceituais, testando e aprovando novas metodologias. Os produtos gerados pelos analistas temáticos são informações geográficas que

Núcleo Geomatica

Analistas Temáticos

Usuários Gerais

Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás – Sistemas de Informações Geográficas Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira podem estar na forma de mapas, relatórios, tabelas e estatísticas armazenadas em meio analógico e digital.

Os Usuários Gerais são pessoas que necessitam utilizar informações espaciais, mas tem pouco ou nenhum conhecimento a respeito de SIG. Utilizam computadores simples, e necessitam de aplicativos simples, de uso intuitivo, com capacidade de multimídia ou que podem ser acessados via internet.

Os mapas produzidos pelos Usuários Gerais geralmente integram relatórios e servem para ilustrar alguma realidade geográfica. Não é necessário capacitar os Usuários Gerais em Sistemas de Informações Geográficas, eles analisam as informações espaciais da mesma forma que analisariam um mapa em papel.

Outro importante componente de um SIG é a base de dados geográficos, que é um tipo especial de dado, pois agrega além dos dados espaciais (pontos, linhas, polígonos e células (pixels)), os dados tabulares que tem como função descrever cada uma das entidades espaciais.

Os dados espaciais são utilizados para representar graficamente elementos geográficos (drenagem, sistema viário, relevo, vegetação, limite político etc.), enquanto que os dados tabulares são relacionados aos dados gráficos e tem como função descrever mais detalhadamente os elementos geográficos.

Desta forma, os dados geográficos são produzidos a partir da relação entre os dados espaciais e os dados tabulares, a função destes dados é representar graficamente, fisicamente, quantitativamente e qualitativamente os elementos existentes na superfície terrestre.

Os programas computacionais de SIG possuem ferramentas para manipular os dados geográficos a fim de produzir informações geográficas. Esses programas possuem ferramentas para exibirem dados e informações geográficas, ferramentas para realizar edição, alteração e transformação de dados geográficos, ferramentas para medir distâncias e áreas, ferramentas para combinar mapas, entre outras. As funções básicas de um programa SIG são simples, mas podem se tornar sofisticadas para atender a demandas específicas tais como:

• manutenção de inventários;

• gerenciamento de infraestruturas;

• julgamento de susceptibilidade de áreas para diferentes propósitos;

• auxilio à usuários na tomada de decisões em processos de planejamento;

• realizar análises preditivas.

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Essas funções sofisticadas exigem especialização humana, bases de dados específicas e muitas vezes a customização (adaptação) do programa computacional de SIG e ainda a integração deste programa computacional com programas computacionais específicos tais como programas computacionais para processamento de imagens digitais, programas computacionais para desenhos e projetos, programas computacionais para bancos de dados, etc.

1.2 Quais as aplicações de um SIG?

As atividades humanas sempre são desenvolvidas em alguma localidade geográfica e, portanto podem ser geograficamente referenciadas, desta forma, são praticamente infindáveis as possibilidades de aplicações de Sistemas de Informações Geográficas. No entanto, serão relacionadas as aplicações mais comuns e consagradas mundialmente.

As companhias de gestão de infraestruturas, tais como gás, telefone, eletricidade, água, esgoto, TV a cabo, entre outras. Cada uma dessas companhias geralmente possui milhares de consumidores, cada um deles com uma conexão com a rede de infraestrutura, além disso, necessitam gerenciar milhares de quilômetros de fios e dutos (subterrâneos e aéreos), com transformadores, chaves, válvulas, representando muitas vezes bilhões de dólares em infraestrutura instalada. Os sistemas de informações Geográficas aplicados à gestão de infraestruturas também recebem o nome de AM/FM (Automatic Mapping/ Facility Management).

Uma companhia de gestão de infraestrutura pode receber milhares de telefonemas para manutenção em um único dia assim, necessitam gerenciar todas essas atividades, manter informações acuradas sobre o posicionamento geográfico de todos consumidores, equipamentos e atividades, manter os registros de atividades atualizados, realizar avaliações diárias dos serviços executados e ainda fornecer informações para outras instituições, por exemplo, fornecer as informações sobre a tubulação subterrânea da rede de esgoto para a empresa de telefonia que necessita cavar um buraco em uma determinada posição geográfica.

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