apostila de geoprocessamento[1]

MÓDULO 1

INTRODUÇÃO AO

GEOPROCESSAMENTO

Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis

Centro de Monitoramento Ambiental – CEMAM

Centro de Sensoriamento Remoto

Sistema de Proteção da Amazônia

PROJETO MANEJO DOS RECURSOS NATURAIS DA VÁRZEA – PROVÁRZEA

2º SEMESTRE 2004

Introdução ao Geoprocessamento

CONCEITOS BÁSICOS

O que é GEOPROCESSAMENTO ?

É o conjunto de todas as ciências, técnicas e tecnologias utilizadas para aquisição, armazenamento, gerenciamento, manipulação, processamento, exibição, documentação e disponibilização de dados e informações espaciais.


O que é GEOPROCESSAMENTO ?

Resposta : É o conjunto de todas as ciências, técnicas e tecnologias (geografia, cartografia, topografia, informática, geodésia, GPS, SIG, etc.), utilizadas para efetuar vários processos com dados e informações geograficamentereferenciadas.

O geoprocessamento, cada vez mais vem sendo utilizado na gestão de um ou mais temas (meio ambiente, redes de distribuição, planejamento urbano, exploração mineral, construções, comércio, acidentes, agricultura, etc.),presentes na superfície terrestre.

CONCEITOS BÁSICOS


Quais são os elementos do GEOPROCESSAMENTO ?O geoprocessamento é composto por cinco elementos e são utilizados na gestão de um ou mais temas existentes na superfície terrestre.

ELEMENTOS :DADOS GEOGRÁFICOS : Gráficos e Tabulares (em mudança).PROGRAMAS : PGIG, PGBD(R), PPI, PCAD, SO, WWW, outros programas. EQUIPAMENTOS : Computadores, Plotters, Mesas Digitalizadoras, Scanners, Dispositivos I/O, Dispositivos de Coleta de Dados, etc.PESSOAS : Equipe modelada e treinada conforme o tema em gestão.MÉTODOS DE TRABALHO E/OU APLICATIVOS : Adaptação dos dados geográficos, programas computacionais, equipamentos e pessoas na missão da instituição, empresa ou projeto.

CONCEITOS BÁSICOS


O grande objetivo do geoprocessamento é a geração de informações espaciais (mapas, tabelas, relatórios, estatísticas, gráficos etc.), para auxiliar os administradores na tomada de decisão.Os programas, equipamentos, profissionais, treinamentos, aplicativos e dados para geoprocessamento devem ser especificados e adquiridos em número e tipo, compatível com a qualidade e quantidade de informações espaciais exigidos pelos órgãos de tomada de decisão.

SIGLA SIGNIFICADOPGBD(R) Programa Gerenciador de Banco de Dados (Relacional)PGIG Programa Gerenciador de Informações GeográficasPPI Programa de Processamento de ImagensPCAD Programa CADSO Sistema OperacionalWWW Internet

CONCEITOS BÁSICOS


DADOS GRÁFICOS - (Pixels, Linhas, Pontos, Polígonos, Nós e Anotações) são utilizados para representar graficamente elementos geográficos (drenagem, sistema viário, relevo, vegetação, limite político etc.).

DADOS TABULARES - Os dados tabulares são relacionados aos dados gráficos e têm como função, descrever mais, detalhadamente, os elementos geográficos.

DADOS GEOGRÁFICOS - Os dados geográficos são constituídos da relação entre os dados gráficos e os dados tabulares. A função destes dados é representar graficamente, fisicamente, quantitativamente e qualitativamente os elementos existentes sobre a superfície terrestre.

FONTES DE DADOS GEOGRÁFICOS - Mapas Analógicos, Internet, Mapas Digitais, Memoriais Descritivos, GPS, Tabelas, etc.

DADOS GEOGRÁFICOS


A SUPERFÍCIE FÍSICA PODE SER DIVIDIDA EM TRÊS PARTES :

SUPERFÍCIE CONTÍNUA : Dificuldade em localizar bordas entre classes (solos, relevo, vegetação, geologia, etc). As bordas são obtidas com coleta de amostras e um processo de interpolação ou classificação. Utiliza-se estruturas matriciais (pixels) e vetoriais para representar esta superfície.

SUPERFÍCIE DISCRETA : Facilidade em localizar bordas entre classes (sistema viário, edificações, fronteiras agrícolas, etc.). As bordas são obtidas em levantamentos topográficos, aerofotogrametria, sensoriamento remoto, geodésia, etc. Utiliza-se principalmente estruturas vetoriais para representar esta superfície.

SUPERFÍCIE ABSTRATA : As fronteiras entre bordas não existem fisicamente sobre a superfície física (zoneamento eleitoral, limites políticos, etc). As bordas são registradas em decretos ou memoriais descritivos. Utiliza-se principalmente estruturas vetoriais para representar esta superfície.

DADOS GEOGRÁFICOS


ESTRUTURA DE DADOS GRÁFICOS : Estrutura vetorial (linhas, pontos e polígonos) e estrutura matricial (pixels, imagens).

ESTRUTURA DE DADOS TABULARES : Tabelas (itens e registros).

Os dados gráficos são ligados ou relacionados aos dados tabulares por meio de um identificador.

DADOS GEOGRÁFICOS

1

2

3

4

ID CONTINENTE

1 AMÉRICA DO SUL

2 AMÉRICA DO NORTE

3 ÁFRICA

4 ÁSIA


ESTRUTURA DE DADOS GRÁFICOS : os dados gráficos formados por coordenadas, que definem vetores (pontos, linhas e polígonos), no caso de dados matriciais (imagens) eles devem ser georreferenciados para que se consiga obter relações espaciais (área, distâncias, etc.) sobre a imagem.

ESTRUTURA DE DADOS TABULARES : os dados tabulares ou descritivospossuem a tarefa de descrever as entidades gráficas pertencentes à estrutura de dados gráficos.

Os dados gráficos são ligados ou relacionados aos dados tabulares por meio de um identificador (link).

DADOS GEOGRÁFICOS


Dados Espaciais Atributos

DADOS GEOGRÁFICOS

1

2

3

4

Nome da rua

Faixa de endereço do lado esquerdo

Faixa de endereço do lado direito

Comprimento da rua

Sentido


Os dados geográficos possuem dois componentes : O dado espacial e o atributo. Como exemplo desta relação citamos :- As posições de ruas e seus nomes;- A localização de um lote e o nome de seu proprietário;- A posição de uma área e seu tipo de vegetação;

Dados espaciais são representações de feições geográficas associadas com posições do mundo real (dado posicional). Feições geográficas são representadas nos mapas por um único objeto (pontos, linhas ou polígonos). Exemplos : postes (pontos); estradas (linhas ou arcos); lotes (polígonos);

Atributos são descrições de feições geográficas. Exemplos : nome de uma rua; proprietário de um lote; tipo de vegetação.

Em geoprocessamento são relacionados dados espaciais e atributos para suportar:- Criação de mapas exibindo objetos geográficos e suas descrições;- Pesquisa e relatórios sobre as bases de dados;- Análises geográficas.

DADOS GEOGRÁFICOS


Cada nível possui dados espaciais e atributosligados por um único identificador.

Níveis em uma basede dados geográficos.

UMA BASE DE DADOS GEOGRÁFICOS

ATRIBUTOS

21

21FEIÇÕES

COMPRIMENTOSOLOS

LOTES

MUNICÍPIOS

DRENAGEM

ALTIMETRIA

USO DO SOLO

RODOVIAS

VEGETAÇÃO


A base de dados geográficos na maioria das vezes é elemento mais oneroso e demorado de se obter. Sua completeza e acurácia afetam toda a aplicação. Ela é uma coleção dos dados das feições contidas no mesmo espaço do mundo real e é organizada da maneira mais eficiente possível para servir uma ou mais aplicações. Uma base de dados geográficos deve ser mantida por um conjunto de procedimentos bem documentados e bem organizados. Diferentes tipos de dados devem ser armazenados de diferentes maneiras. Eles são ligados por um identificador único, o qual é armazenado no arquivo de dados espaciais e no arquivo de atributos.Atributos são armazenados em tabelas e gerenciados por SGBDR.Dados espaciais são armazenados em arquivos e gerenciados pelo SGIG.Feições geográficas são organizadas em níveis ou temas de informação. Por exemplo, um mapa base pode ser organizado em temas como limites políticos, drenagem, rodovias, altimetria e pontos de controle.Pontos, linhas e polígonos podem ser armazenados como níveis separados.As feições podem ser organizadas pela sua representação (drenagem e rodovias são feições lineares, mas são armazenadas em níveis separados pois seus atributos são diferentes).

UMA BASE DE DADOS GEOGRÁFICOS


PONTOS

LINHAS

POLÍGONOS

FEIÇÕES


O mundo é muito complexo para armazenar todas as informações sobre ele em uma base de dados geográficos. É necessário portanto simplificar os fenômenos do mundo real para armazená-lo digitalmente. As feições dos temas representam uma simplificação dos fenômenos geográficos do mundo real.

Lotes, vegetação, solos, etc.

Feições poligonais, áreas homogêneas com fronteiras

Polígonos

Vias, drenagem, redes de distribuição, etc.

Feições lineares, um conjunto de posições x e y

Linhas

Poços, construções, postes, etc.

Feições pontuais, uma única posição x e y

Pontos

ExemplosO que podem representarTipos de Feições

FEIÇÕES DE TEMAS


EQUIPAMENTOS

Captura e entrada

Armazenamento e Processamento

Saída e intercâmbio


A quantidade e os tipos de equipamentos dependem das necessidades para a gestão do tema em questão:

Captura e Entrada : Mesas digitalizadoras, Scanners, Teclados, GPS, Estações Totais, Teodolitos, Níveis, Internet, RestituidoresFotogramétricos, etc.

Armazenamento e Processamento : Computadores RISC, CISC, Motorola, Mainframes, Disquetes, zip-drive, jazz-drive, CD-ROM, DVD, discos ópticos, etc.

Saída e Intercâmbio : Plotters, impressoras, Internet, redes de comunicação, etc.

EQUIPAMENTOS


A quantidade e o tipos de profissional dependem das necessidades que os sistemas irão atender:

Técnicos;Engenheiros;Geógrafos;Outros profissionais;

Equipe multidisciplinar.

RECURSOS HUMANOS


A quantidade e os tipos de profissionais dependem das necessidades que os sistemas irão atender.

PROFISSIONAIS: geógrafos, arquitetos, engenheiros, programadores, biólogos, digitadores, digitalizadores, etc.

Os profissionais devem ser treinados e formar uma equipe de trabalho multidisciplinar.

RECURSOS HUMANOS


N.G.

A.T.

U.G.

N.G. - Núcleo de Geoprocessamento

A.T. - Analistas temáticos

U.G. - Usuários gerais

OS TRÊS NÍVEIS DE USUÁRIOS


Fazem alguns anos, o geoprocessamento era uma tecnologia restrita à laboratórios que eram montados utilizando-se grandes investimentos monetários e temporais. Ficava restrito à especialistas e pesquisadores que muitas vezes não conseguiam suprir suas instituições de informações espaciais em quantidade e qualidade desejáveis. Este cenário crítico ocorreu em todo o mundo e muitas vezes o geoprocessamento foi questionado. Por que investir tanto se o retorno parece ser tão pouco? Esta era a pergunta que mais incomodava os investidores do geoprocessamento e portanto os tomadores de decisões que necessitavam de dados espaciais.

Com o passar dos anos, este quadro felizmente mudou, hoje o geoprocessamento pode ser distribuído para todos os setores de uma instituição ou organização e muitas vezes até para fora delas.

Em uma instituição ou empresa, o geoprocessamento pode ser implantado em três níveis: Núcleo de Geoprocessamento, Analistas Temáticos e Usuários Gerais.

OS TRÊS NÍVEIS DE USUÁRIOS


Profissionais altamente capacitados;Computadores sofisticados;Programas computacionais sofisticados e complexos;Grandes bases de dados;Construção de aplicativos;Elaboração de metodologias;Suporte técnico;Elaboração de programas de capacitação;Pesquisas avançadas em geoprocessamento;Análises espaciais sofisticadas.

NÍVEL NÚCLEO DE GEOPROCESSAMENTO


O Núcleo de Geoprocessamento nada mais é do que um laboratório de geoprocessamento, porém com número reduzido de profissionais altamente capacitados, operando computadores e programas computacionais que geram, tratam, manipulam e analisam grandes bases de dados geográficos digitais, que elaboram metodologias e realizam a construção de aplicativos. O Núcleo de Geoprocessamento é responsável ainda pela capacitação e suporte aos vários profissionais da instituição.O Núcleo de Geoprocessamento se preocupa o tempo todo em conhecer as novas tecnologias que surgem a cada dia dentro do geoprocessamento, realizar análises complexas, além da realização de pesquisas avançadas em geoprocessamento.A estrutura de um Núcleo de Geoprocessamento deve ser a mais “enxuta“ possível, porém da mais alta qualidade.Todas as especificações de compra de equipamentos, programas computacionais e serviços de geoprocessamento devem ser realizadas pelo Núcleo de Geoprocessamento.Resumindo, o Núcleo de Geoprocessamento é o provedor de dados, suporte técnico, capacitação, novas metodologias e/ou aplicativos para toda a instituição.

NÍVEL NÚCLEO DE GEOPROCESSAMENTO


Profissionais preocupados com a gestão de um tema específico;Profissionais com bons conhecimentos em geoprocessamento;Computadores pessoais com boa capacidade de processamento;Programas computacionais fáceis de utilizar;Bases de dados de médio ou pequeno porte;Utilização de aplicativos construídos pelo N.G.;Elaboração de metodologias junto com o N.G.;Clientes do programa de capacitação;Análises espaciais rotineiras;Pesquisas avançadas utilizando geoprocessamento no tema em gestão.

NÍVEL ANALISTAS TEMÁTICOS


O nível de Analistas Temáticos tem 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 destesprofissionais é a gestão de um tema específico e não o geoprocessamento, que todavia é uma ferramenta imprescindível na gestão do tema. Assim para os analistas temáticos o geoprocessamento é uma ferramenta que se deve utilizar na gestão do tema em questão.Os Analistas Temáticos devem ter bons conhecimentos em geoprocessamento; recebem capacitação do Núcleo de Geoprocessamento; utilizam a base de dados de pequeno ou médio porte que acessam diretamente no N.G.; utilizam computadores pessoais de médio porte e utilizam aplicativos de geoprocessamento desenvolvidos pelo N.G..Os programas computacionais dos Analistas Temáticos devem ser fáceis de utilizar, de tal forma que o usuário não necessite ser um especialista em geoprocessamento para utilizá-los.Os Analistas Temáticos são necessários na elaboração de metodologias de geoprocessamento fornecendo informações conceituais, testando e aprovando novas metodologias. Os produtos gerados pelos Analistas Temáticos são informações geográficas que podem estar na forma de mapas, relatórios, tabelas e estatísticas armazenadas em meio analógico e digital.

NÍVEL ANALISTAS TEMÁTICOS


Profissionais tomadores de decisões e seus assessores;Profissionais que não necessitam ter conhecimentos de geoprocessamento;Profissionais que necessitam de informações geográficas;Programas computacionais fáceis de utilizar para visualização e consulta;Bases de dados de médio ou pequeno porte;Utilizam aplicativos multimídia e internet;Não necessitam ser capacitados em geoprocessamento;Analisam as informações geográficas visualmente;Geram mapas simples que geralmente integram seus relatórios.

NÍVEL USUÁRIOS GERAIS


Os usuários gerais são aqueles profissionais que necessitam utilizar informações espaciais, mas tem pouco ou nenhum conhecimento a respeito de geoprocessamento. Utilizam computadores simples, e necessitam de aplicativos simples 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 geoprocessamento, eles analisam as informações espaciais da mesma forma que analisariamum mapa em papel.Os usuários temáticos são compostos pela grande maioria de profissionais que integram a instituição.

NÍVEL USUÁRIOS GERAIS


Linguagens Program as G E N É R IC A S V B , D ELPH I, V C , JAV A, C ++

A M L AR C /IN FO (U N IX , N T, V M S) SM L PC -AR C /IN FO

A V E N U E AR C V IEW (O rientada a objetos) E M L ER D AS-IM AGIN E ID L EN V I

M D L IN TER GR APH A U T O L ISP AU TO C AD

Os aplicativos são conjuntos de programas que têm como objetivo principal facilitar e aumentar a produção. Geralmente os aplicativos são escritos em linguagens de macro ou linguagens comuns como ilustrado anteriormente.

MÉTODOS DE TRABALHO E/OU APLICATIVOS


Cadastros Análises Gerenciamento e Projetos

Tipos de Florestas Locais para desenvolvimento Otimização do uso do SoloPropriedades do solo Posicionamento de serviços Gerenciamento fundiárioRedes de utilidades Monitoramento Gestão da distribuiçãoLoteamentos Roteamentos Auxílio a projetosUso do solo

APLICAÇÕES EM GEOPROCESSAMENTO


O geoprocessamento pode ser utilizado para ajudar na resolução de vários problemas em vários temas, em três níveis:

Cadastral: Levantamentos (Topografia, Geodésia, GPS, Aerofotogrametria, etc.), consultas e pesquisas, mapas, tabelas,gráficos, estatísticas, etc.;Análises: Cruzamentos entre dados espaciais, geração e análises de superfície, análises hidrológicas, análises de rede, simulações de manobras em equipamentos urbanos, impactos de ações, avaliação de acidentes, tendências, etc.;Gerenciamento e Projetos: Projetos de infra-estruturas, avaliação de custos, gerenciamento do uso do solo, etc..

APLICAÇÕES EM GEOPROCESSAMENTO

apostila de geoprocessamento[1]

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