Utilização de SIG para gestão de dragagens portuárias

Utilização de SIG para gestão de dragagens portuárias

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A partir desta divisão acima referida, verifica-se que em ambos os casos, as operações de análise espacial lidam com dados ambientais. Em ambos os casos a análise espacial envolve um conjunto de procedimentos encadeados, cuja finalidade é a escolha de um modelo que considere explicitamente os relacionamentos espaciais presentes no fenómeno geográfico.

No caso de análise de padrões de pontos, um objectivo é a própria localização espacial dos eventos em estudo. Para o caso de análise de superfícies, o objectivo é reconstruir a superfície a partir de pontos de amostragem, dos quais se retiraram dados relativos às amostras.

Em geral o processo de modelação é precedido de uma fase de análise exploratória, associada à apresentação visual dos dados sob a forma de gráficos e mapas de identificação de padrões de dependência espacial do fenómeno em estudo (CÂMARA et al., 2001).

Os modelos de dados espaciais são geralmente apresentados em três grandes grupos: os de variação contínua; os de variação discreta e os de variação pontual (CÂMARA et al., 2001), sendo os modelos de variação continua os que melhor se aplicam à definição das áreas de dragagem, pois permitem gerar superfícies contínuas que definem as áreas de dragagem em zonas de risco, face à ocorrência de contaminantes, a partir de amostras de sedimentos recolhidas em diversos locais (amostra de pontos descontínuos).

As representações geométricas utilizadas incluem as seguintes alternativas (adaptado de CÂMARA et al., 2001):

- PONTOS 2D: Um=ponto2D é um par ordenado (x,y) de coordenadas espaciais. Um ponto indica um local de ocorrência de um evento, como o caso do grau de contaminação de uma amostra de sedimentos aos materiais dragados.

- POLÍGONOS: Um=polígono é um conjunto de pares ordenados {(x,y)} de coordenadas espaciais, de tal forma que o último ponto seja idêntico ao primeiro. Na situação mais simples, cada polígono delimita um objecto individual, como seja uma área de dragagem, um canal de navegação ou um limite de jurisdição portuária.

- AMOSTRAS: consistem de pares ordenados {(x,y,z)} nos quais os pares {(x,y)} indicam as coordenadas geográficas e {z} indica o valor do fenómeno estudado para essa localização. Usualmente as amostras estão associadas a levantamentos de campo, como seja: a altitude, a concentração de uma substância química numa área de dragagem, a granulometria dos sedimento numa área portuária, etc. O conceito de amostra pode ser generalizado para o caso de múltiplas medidas numa mesma localização geográfica.

- REDE REGULAR (grid): é uma matriz onde cada elemento está associado a um valor numérico, e a matriz associada a uma região da superfície terrestre, a partir da coordenada inicial, normalmente referida ao canto inferior esquerdo da matriz e, de espaçamentos regulares nas direcções horizontal e vertical.

- IMAGEM: é uma matriz onde cada elemento está associado a um valor inteiro (usualmente de 0 a 255), utilizada para visualização. Esta matriz é utilizada para apresentação gráfica de uma rede regular, onde os valores numéricos da rede são escalonados para o intervalo de apresentação da imagem, os maiores valores serão mostrados em níveis de cinza mais claros e, os menores em níveis de cinza mais escuros.

As geometrias associadas a pontos, amostras e polígonos apresentam-se na Figura 1 e a rede regular (grid) na Figura 12, usualmente a referência geográfica dos dados está guardada nas coordenadas das estruturas de dados, que está associada a uma projecção cartográfica planar, ou a valores de latitude (coordenada Y) e longitude (coordenada X). Na Figura 13 apresenta-se uma superfície gerada por uma rede irregular de triangulação (TIN).

Figura 1. Geometrias: ponto2D, amostra e polígono, adaptado de CÂMARA, G. et al. (2001).

Figura 12. Representação geométrica da rede regular, adaptado de CÂMARA, G. et al. (2001).

Figura 13. Superfície e malha irregular triangular correspondente, adaptado de CÂMARA, G. et al. (2001).

No modelo geo-relacional (ver ponto 5) os atributos descritivos de cada objecto são organizados na forma de uma tabela, onde as linhas correspondem aos dados (registos) e as colunas aos atributos (características). Cada linha da tabela corresponde aos valores associados a uma entidade geográfica. A cada entidade geográfica está associado um identificador único, através do qual é feita uma ligação lógica entre os seus atributos e a sua representação geométrica.

Para as superfícies, a situação mais comum é tratar apenas com arquivos gráficos, sem o armazenamento dos resultados num SGBD relacional, neste caso, a situação mais usual é que os dados de entrada são armazenados como amostras, adicionadas a um polígono com os limites da área de estudo (CÂMARA et al., 2001). O processo de interpolação (estimação) produz uma rede regular que descreve de forma aproximada o fenómeno na área de estudo.

Para além da percepção visual da distribuição espacial de um fenómeno, é muito importante tentar definir padrões existentes com considerações objectivas e mensuráveis (CÂMARA et al., 2001), constituindo uma análise espacial de dados geográficos, como: - Estimar a extensão das áreas de dragagem e dos volumes de materiais dragados;

- Observação da distribuição espacial da concentração das substâncias químicas, de forma a traduzir a existência de algum padrão espacial, que possa estimar a distribuição de uma substância química numa área de dragagem;

- Análise dos materiais dragados para fins de aptidão ambiental quanto à permissão de imersão no mar; etc.

O ênfase da análise espacial é mensurar características e relacionamentos, tendo em conta a localização espacial do fenómeno em estudo, ou seja, incluindo o espaço à analise que se deseja realizar.

Um conceito chave na compreensão e análise dos fenómenos espaciais é a dependência espacial. De uma forma geral, pode-se afirmar que a maioria das ocorrências espaciais, naturais, apresentam uma relação entre si que depende da distância (CÂMARA et al.; 2001). Sendo assim transmitido o principio de que os locais próximos a uma amostra de sedimentos contaminados, têm uma maior probabilidade de também estarem contaminados.

Todas as funções importantes de análise de dados espaciais focam-se no desenvolvimento e síntese de relações espaciais nos dados, de forma a resolver problemas espaciais e a dar respostas científicas. De acordo com WRIGHT and BARTLETT (1999) as principais operações de análise espacial usadas num SIG são: a interpolação de dados, a geração de isolinhas de valores (ex.: curvas de nível, etc.), a geração de zonas de buffer e a “fusão” de temas. Estes autores, salientam ainda que, profissionais da geologia e geofísica marinha, utilizam comummente ainda outras operações de análise espacial como: o método de interpolação IDW e TIN, que estão disponíveis na maioria dos software de SIG do mercado.

Nas tabelas que seguem, apresentam-se algumas das funcionalidades analíticas para análise espacial disponíveis nas aplicações SIG.

Tabela 7 - Funcionalidades analíticas para análise espacial em geologia e geofísica marinha (listadas alfabeticamente) disponíveis nas aplicações sig, adaptado de WRIGHT and BARTLETT (1999)

OPERAÇÃO ESPACIAL DESCRIÇÃO AZIMUTE Geoprocessa o azimute e a localização geográfica de pontos

Calcula distâncias entre entidades, cria grids de distâncias a partir da fonte, cria polígonos de zonas de distâncias exe: BUFFER, REGIONBUFFER, POINTDISTANCE, NODEDISTANCE, EUCLIDEANDISTANCE, PATHDISTANCE, NEAR

BUFFER Geoprocessa distâncias a partir de pontos, linhas e polígonos.

CLASSIFICAÇÃO DE ATRIBUTOS Agrupa os valores dos dados dos atributos em classes.

Geoprocessa os declives e a orientação dos declives baseado num plano apropriado.

DESIGNAÇÃO Criação de polígonos em volta de pontos, cálculo de distancias

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