CONFEGE - Sessões Temáticas

A Representação do Espaço

Volume 7

Tomo4 sessões 57 a 59

CONFEGE

A REPRESENTAÇÃO DO ESPAÇO

57 Estruturas geodésicas: referencial nacional

58 Banco de dados geodésicos e gravimétricos

59 Atlas nacional eletrônico: a proposta da Associação Cartográfica Internacional {ICA)

ST57

ESTRUTURAS GEODÉSICAS

Coordenador: LUIZ FELIPE COUTINHO FERREIRA DA SILVA (IME)

Deverão ser abordados por esta Mesa os temas e tópicos a seguir apresentados: • Estrutura Clássica e Novas Concepções:

- substituição ou eliminação da estrutura existente - recuperação e manutenção da estrutura existente - propostas de transição: prazos e viabilidade - Córrego Alegre, SAD-69, SIRGAS - compatibilidade

• Homogeinização I Unificação dos referenciais - altimétrico, planimétrico, tridimensional - ID + 20 diferente de 3D - requisitos de qualidade - prazos e viabilidade - divulgação de resultados

• Política de investimentos e Necessidades Estratégicas - carência de dados e potencial de desenvolvimento - regiões prioritárias e expansão de redes - retomo à sociedade, disponibilidade dados - alternativas para captação de recursos

• Papel das Instituições - implantação e manutenção / gerência e fiscalização - governos e parque privado - terceirização - cooperação técnica - produção, utilização, ensino e pesquisa.

TENDENCIAS ACTUALES EN LAS ESTRUCTURAS GEODESICAS NACIONALES

RESUMEN

Melvin J. Hoyer R. Escuela de Ingenieria Geodesica

Universidad dei Zulia Apartado Postal 10311 Maracaibo, Venezuela

Se presenta una relacion de los elementos constituyentes de las estructuras geodesicas nacionales, analizando los elementos que las han caracterizado convencionalmente y las nuevas definiciones o innovaciones que detenninaran cambios en las mismas. Especial enfasis se hace en la influencia dei GPS, en los sistemas de referencia y en el papel de las instituciones gubemamentales que son responsables dei control geodesico basico de los paises y de la administracion de la informacion correspondiente.

1. INTRODUCCION

Los tiempos modernos exigen una optimizacion de recursos en todos los campos de la vida cotidiana, tecnica y cientifica de un pais. El facilismo que caracterizo muchos aspectos dei trabajo diario en el ayer de nuestros paises latinoamericanos, debe ser replanteado y sustituido por un manejo eficiente de las tecnologias y dei personal humano.

Por otro lado, de los analisis y estrategias que hoy pensemos y formulemos, depende el exito dei trabajo que ejecutemos en el futuro. La correcta y prudente adopcion de politicas y la esmerada planificacion, permitiran enfrentamos ai proximo siglo con las previsiones necesarias para no dejamos sorprender por los cambios que vendran.

A pesar de que no siempre se le reconoce su debida importancia, la estructura geodesica de un pais es un pilar fundamental en el cual se asienta el desarrollo dei mismo, ya que en ella se apoya no solo todo el trabajo cartografico dei territorio sino tambien todas las obras de ingenieria que requieren informacion basica.

En el presente trabajo se hace una definicion particular de lo que es la estructura geodesica de una nacion y se discuten algunos aspectos que pueden servir de antecedentes a la hora de analizar los diferentes elementos que en el dia de hoy y en un futuro muy cercano caracterizaran esa estructura.

No puede tratarse el tema sin mencionar la enorme influencia que el GPS tiene en el dia de hoy no solo en los proc:edimientos observacionales sino tambien en la seleccion de sistemas de referencia. Asi mismo se concede especial importancia ai papel que las instituciones o agencias cartograficas tienen en el buen funcionamiento dei servido geodesico y cartografico de un pais.

Las estructuras geodesicas nacionales al comienzo dei proximo siglo estaran caracterizadas por convenciones o definiciones cientificas de muy alta calidad, en este sentido la disponibilidad de sistemas de referencia globales con coordenadas para estaciones fiduciales actualizadas cada ano, sera un elemento muy importante. El GPS como bandera de los metodos de medicion y una automatizacion impresionante de los bancos· de datos, seran otras características muy influyentes en el servicio que recibira el usuario. Asi mismo las instituciones oficiales evaluaran el alcance de sus funciones,· limitando u optimizando en algunos casos la amplia gama de actividades que venian desempenando.

2. ESTRUCTURAS GEODESICAS NACIONALES

Las estructuras geodesicas nacionales generalmente se fundamentan en los siguientes elementos:

- Convenciones tecnicas y cientificas: se trata del conjunto de elementos seleccionados por el pais para sustentar o apoyar en ellos las mediciones, calculas y productos; pertenecen a este grupo , por ejemplo, el elipsoide de referencia, los puntos fundamentales u origenes para el control horizontal y vertical y las proyecciones cartografícas oficiales.

- Mediciones: efectuadas exclusivamente para el control geodesico basico o convalidadas para este fin.

- Banco de Datos: conformado por los valores de las coordenadas aceptadas como oficiales para las estaciones del contrai basico, por mapas topograficos y por conjuntos de datas digitales y todos los productos resultantes de su trabajo.

- Instituciones y Usuarios: se refiere a las instituciones publicas y privadas que tienen responsabilidades directas o indirectas en el trabajo geodesico-cartografico dei pais, asi como eluniverso de usuarios que se sirven de los productos de estas instituciones.

Se presentan a continuacion unos breves comentarias sobre algunos de estos elementos.

La seleccion de un elipsoide de referencia, con respecto ai cual se determinaban las coordenadas de un punto origen o fundamental, fue el principio de definicion mas utilizado para el datum geodesico, el cual a su vez se constituye en la plataforma o base en la cual se asienta el control geodesico basico de un pais. Todos los datums utilizados en Suramerica actualmente se refi~ren .al .~lipsoide internacional de Hayford - 1924, mientras que los puntos fundamentales son diferentes, por ejemplo La Canoa (PSAD-56) para Venezuela, Ecuador y Chile, Carrego Allegre y Chua (PSAD-69) en Brasil y Campo Inchauspe en Argentina.

La seleccion de las proyecciones cartograficas oficiales de un pais tambien forma parte de la estructura geodesica nacional del mismo ya que esto determina la representacion que en mapas y cartas se baga dei territorio de la nacion. Para mapas de grandes y medianas escalas se usa en casi todo el mundo la representacion conforme dei elipsoide en el plano, formulada por C. F. Gauss entre 1820 y 1830 la cual se utiliza con diferentes denominaciones y elipsoides en los diferentes paises, por de 1924, mientras que en Alemania se conoce como sistema Gauss-Krueger y se apoya en el elipsoide de Besssel. En Rusia se utiliza la misma representacion referida ai elipsoide de Krassowski (Grossman, 1976). Para mapas .de pequenas escalas cada pais utiliza la proyeccion que mejor se adapte a la representacion de su territorio.

En cuanto a los procedimientos de mediciones que tradicionalmente se utilizaron en el pasado para conformar la estructura geodesica de un pais;- se encuentran los metodos convencionales como triangulaciones, trilateraciones y poligonaciones para el contrai horizontal y que incluyeron las mediciones de angulos, distancias, azimutes y coordenadas astronomicas. .Mientras que para el contrai vertical se midieron circuitos de nivelacion apoyados en mediciones de diferencias de nível, mareografos y gravimetria. Hoy en dia, el uso cada vez mas creciente dei GPS, debe ser objeto de especial consideracion.

Producto dei calculo de todas estas mediciones se obtuvieron las coordenadas idimensionales para las posiciones y unidimensionales para las alturas, coordenadas que ai tener caracter oficial conforman el banco de datos nacional de la estrucutura geodesica dei pais, integrado adernas por el conjunto de mapas y cartas que representan el territorio de la nacion. Estos Bancos de datos han recibido el fuerte impulso de la computacion moderna, lo que ha derivado en mayor flexibilidad y potencialidad para administar la informacion geodesica oficial. Se trata no solo de incorporar ai banco de datos los valores de coordenadas generados con diferentes procedimientos convencionales de observacion, sino tambien mantener actualizados los conjuntos de datos que corresponden a mapas digitalizados y atributos de los sistemas de informacion.

En ·seccion aparte se tratara lo relativo a las instituciones oficiales encargadas dei trabajo geodesico y cartografico, en este caso el buen funcionamiento de la relacion institucion­usuario redundara en beneficias para todos los sectores, los encargados de producir y los de utilizar la informacion basica del territorio.

3. INFLUENCIA DEL GPS EN LA ESTRUCTURA GEODESICA NACIONAL

De la misma forma como debe considerarse el mejoramiento en el conocimiento de los elipsoides y sistemas de referencia , debe analizarse tambien el surgimiento de GPS como procedimiento observacional moderno, llamado a establecer cambios importantes no solo en las mediciones de la estructura geodesica nacional sino tambien en la seleccion de las correspondientes convenciones que la conforman. A diferencia de las tecnologias geodesicas anteriores, GPS se': trata no ·sólo de una simple herramienta de medicion, sino de un sistema propiamente dicho, que mediante su utilizacion en la navegacion y en el posicionamiento de precision da respuesta a todas las necesidades dei usuario.

Las razones de esta influencia son:

- Las mediciones GPS son relativamente mas rapidas y por lo tanto mas economícas que los procedimientos convencionales para levantamientos geodesicos de control nacional.

- Son tridimensionales, es decír permiten obtener simultaneamente coordenadas para la posicion y para la altura.

- El rango de exactitudes que permite obtener es muy flexible de acuerdo a la necesidad y es optimo para el control geodesico basico.

A estas ventajas se contraponen los siguientes aspectos:

- Sus coordenadas se refieren a sistemas de naturaleZa. diferente a las mediciones convencionales

.. Los valores de las alturas obtenidas son elipsoidales, por lo cual se requiere el conocimiento de la superficie geoidal para su debido aprovechamiento.

Las ventajas del GPS antes mencionadas han inclinado la balanza bacia esta tecnica satelital a la hora de tomar decisiones sobre el futuro de las redes convencionales como apoyo al control geodesico basico de un pais. Especialmente en nuestros paises latinoamericanos donde el porcentaje de destruccion de los monumentos medidos mucha.s veces supera el 50 % se han hecho analisis de factibilidad sobre la conveniencia de mantener y recuperar las redes convencionales en contraposicion con la implementacion de nuevas redes de control medidas por GPS. Varios paises como Venezuela, Colombía y Ecuador han tomado la decisíon de medir nuevas redes basicas con tecnologia satelital .

Por ejemplo, en Venezuela la red de triangulacion de primer orden cubre aproximadamente el 60 % del territorio nacional, correspondiendo a la parte norte del rio Orinoco el area com control basico y a la parte sur la zona descubierta. Segun estimaciones del ente oficial, el porcentaje de puntos destruidos en la actualidad, asciende a 60 % en zonas urbanas y 50 % en zonas rurales.

Luego de dotar a la zona sur dei Orinoco con una red basica de puntos GPS medida entre los anos de 1992 y I 993, se soluciona parcialmente el problema de las areas desprovistas de control basico y surge la siguiente interrogante : Que hacer con la red de triangulacion de primer orden en el norte del pais? reconstruir y remedir los puntos destruídos? iniciar un ajuste conjunto, hasta entonces no realizado? medir con GPS en algunos puntos seleccionados?.

Del analisis efectuado, se decidia medir una red GPS con puntos espaciados cada 100 Km. aproximadamente, lo que significa un total de 71 puntos. Las observaciones se efectuaron en 1995 y en la actualidad se esta en la fase de procesamiento.

Es decir, se concluyo que la reconstruccion y remedicion de los vertices de la cadena de triangulacion no tenia ningun sentido desde el punto de vista economico y tecnico.

Aparte de esto el uso cada vez mas intenso dei GPS por parte de empresas privadas y organismos oficiales, amerita que las autoridades geodesicas y cartograficas de los paises pongan a disposicion de todos los usuarios una red GPS basica lo suficientemente precisa que sirva de apoyo y referencia a todos.

4. SISTEMA DE REFERENCIA PARA LAS COORDENADAS OFICIALES

El elipsoide determinado por J. F. Hayford en 1909 fue adaptado como Elipsoide Internacional por la Asamblea General de la I.U.G.G. celebrada en Madrid en 1924. Su semieje mayor es de 6 378 388 m.

Posteriormente las Asambleas Generales de la I.U.G.G. efectuadas en Luzem (1967) y Camberra (1979) adoptaron los Sistemas de Referencia Géodesicos de 1967 y de 1980 respectivamente. Los semiejes mayores de los elipsoides asociados a estos sistemas son 6 378 160 m para el de 1967 y 6 378 137 m para el de 1980.

Adicionalmente debe mencionarse el WGS 84 o Sistema Geodesico Mundial 1984 ( .DMA 1987) con respecto ai cual se refieren las efemerides dei GPS y en cuya definicion se incluye un elipsoide de nivel cuyos parametros son identicos con los dei Sistema de Referencia Geodesico de 1980.

Desde 1989 el Servicio Internacional de Rotacion Terrestre (IERS) determina anualmente las coordenadas de un conjunto de estaciones fijas mundialmente distribuídas que definen el Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF) como representacion dei Sistema Terrestre Convencional (CTS) o Sistema Fundamental de Coordenadas Terrestres.

Las definiciones modernas dei datum geodesico, por ej. (Torge ,1992) no se fundamentan en la seleccion de puntos fundamentales u origenes, pues la posibilidad de referirse directamente ai geocentro mediante mediciones geodesicas satelitales ha hecho innecesario el origen local de las redes de control.

Como fue mencionado anteriormente, todos los paises suramericanos expresan las coordenadas de su control geodesico basico com respecto a datums diferentes. En la actualidad se procesan las observaciones de la campana SIRGAS medida en 1995, este proyecto Sistema de Referencia Geocentrico para America dei Sur tiene como objetivo dotar ai subcontinente de un nuevo datum de caracter geocentrico.

Como coordenadas de apoyo para el calculo de la red GPS de 57 puntos, se utilizan las emitidas por el IERS para las estaciones permanentes dei IGS (International GPS Service for Geodynamics) ubicadas en el area : Kourou, Fortaleza, Santiago, Isla de Pascua y Arequipa

Esto significa que las codrdenadas de todas las estaciones restantes vendrai1 expresadas en el ITRF 94 y cada pais tendra la oportunidad de vincular su mediciones nacionales a ellas. Cual sera la conducta a seguir por los diferentes paises, ai respecto? Las mediciones GPS que haran el sector oficial y privado de cada pais vendran expresadas en el WGS 84, por otro lado las coordenadas oficiales de las redes convencionales se refieren a los diferentes

datums, antes indicados. De esta forma habran estaciones SIRGAS con coordenadas en ITRF, mediciones GPS com valores en WGS 84 y vertices de triangulacion en PSAD 56 o PSAD69.

La mayoria de los paises disponen en la actualidad de parametros nacionales o locales para transformar de WGS 84 ai datum oficial y viceversa, por ej. (Hoyer et. al.,1995) adernas existen publicaciones ofidales de la DMA con valores para transformar de WGS 84 a casi todos los datums que existen en el mundo (DMA TM 8358.1 ).

De igual forma dada la compatibilidad entre ITRF y WGS 84 existen parametros entre estos dos sitemas por ej. (Boucher and Altamini, 1992). Es decir el problema no es de incompatibilidad entre un sistema u otro, el problema es la decision de adaptar como oficial alguno de ellos para las coordenadas y la cartografia de un determinado pais.

AI efecto,la Asamblea General de la IUGG/IAG en Viena, i'991, aprobo la recomendacion siguiente "que los grupos que trabajan en analisis geodesicos, geodinamicos u oceanograficos de alta precision deberian usar el ITRS directamente o vincular cuidadosamente su sistema particular a este"

De igual forma recomienda que para trabajos cartograficos, de navegacion o bancos de datos digitales en los cuales se requiere una exactitud submetrica, puede usarse el WGS 84 en lugar dei ITRS.

Podria pensarse que el organismo oficial de un pais puede ubicarse en una u otra recomendacion o entre ambas, dependiendo dei punto de vista con el cual se enfoque su actividad principal, es decir si se define como implementador dei control geodesico de precision o como productor de mapas y coordenadas de utilidad practica.

No puede escaparse dei analisis el tiempo y el costa economico y legal que significa la adopcion de un nuevo sistema , por ejemplo (Boljen, 1995) ana1i:za la situacion para los estados federales de Alemania

Al efecto y en consideracion a que desde el punto de vista cientifico y tecnico no hay dificultades importantes, deben imperar las necesidades y conveniencias de cada pais. Quizas lo mas logico y prudente seria adaptar la recomendacion de la IAG en Viena, es decir el ITRF para el contrai basico y el WGS 84 para las aplicaciones cartograficas.

5. LAS INSTITUCIONES OFICIALES GEODESICO-CARTOGRAFICAS

Dentro del contexto de la estructura geodesica nacional juega un papel de primer orden la(s) institucion(es) oficial(es) o agencia del gobiemo encargada de implementar y administrar el control geodesico basico del pais asi como los correspondientes productos cartograficos.

Tradicionalmente los paises han tenido una dependencia encargada de planificar, medir, generar y administrar estos productos. Hoy en dia puede analizarse y cuestionarse la amplitud de estasfunciones y pareciera que estas dependencias deben adaptar sustareas a las realidades economicas de sus paises y de la epocaque vivimos.

Al efecto en el funcionarniento de estas instituciones puedenhaber las siguientes variantes: - Con respecto ai financiarniento

À Financiamiento estada! total À Financiarniemto total dei usuario À Variantes intermedias

- Con respecto a la produccion

À Produccion interna de la agencia À Produccion dei sector privado À Variantes intermedias

- Con respecto a la distribucion de informacion y datos

À Distribucion directa À Distribucion por parte dei sector privado

Distribucion compartida

- Con respecto a la oferta de servicios

À Oferta amplia de servicios À Oferta limitada de servicios

Por ejemplo el Servicio Autonomo de Geografia y CartografiaNacional ( SAGECAN) de Venezuela es unente oficial adscrito alMinisterio dei Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables ~"R ),se financia casi totalmente dei presupuesto nacional peropuede generar ingresos propios por la oferta de servicios yproduce internamente casi el cien por ciento de los productoscartograficas que ella misma distribuye. Estas mismascaracteristicas o forma de funcionamiento la tienen la mayoria delos Institutos Geograficos Militares que existen en otros paisesde Suramerica.

La realidad cartografica de Venezuela actualmente es lasiguiente: un cubrimiento de mapas topograficos basicos, escalal:25.000, de aproximadamente el 65% dei territorio nacional,especialmente en la region norte dei rio Orinoco, sin embargo esuna cartografia en general muy desactualizada.

Hoy es necesario:

-Completar el cubrimiento nacional ( en forma convencional ydigital ).

- El mantenimiento de los datos y de los mapas.

Pero hay un problema fundamental: la falta de recursos, ya quelas inversione~ o asignaciones de presupuesto para generarinformacion basica son rrummas o cas1 inexistentes, encomparacion con la inversion en proyectos de infraestrucfura.

Esto tiene como consecuencias para las agencias cartograficasoficiales:

- Que haya dificultades para satisfacer las demandas deinformacion geografica.

- Que otras organizaciones, incluso oficiales, hayan decididosatisfacer sus necesidades, produciendo sus propios mapas ocontratando externamente a terceras partes.

Por todo lo anteriormente expuesto, tanto en Venezuela como enotros paises dei mundo se discute actualmente la conveniencia deque el sector oficial concentre tantas actividades en el ambitocartografico,

Las razones para esta discusion son:

- La necesidad de hacer cuantiosas inversiones en adquisicion deequipos.

- La necesidad de acometer grandes proyectos de mediciones.

- la necesidad de cambiar radicalmente algunas tecnologias.

-La optimizacion de los recursos humanos en el sectorgubernamental.

Es decir hay razones economicas, de inversion, pero tambien de gerencia y administracion.

Hay funciones basicas que quizas no deban ser delegadas,por parte de una agencia delgobiemo, estas son:

- La definicion de programas y proyectos. - El diseno de los productos. - La administracion de los datos. - La garantia de la calidad.

estas son actividades que en todo caso deben ser de competenciaexclusiva o mayoritaria de la dependencia gubemamental.

Pero quizas otras como la produccion y la distribucion de los productos, puedan ser ejecutadas por empresas privadas.

Es una realidad que ningun servicio geodesico-cartografico en elmundo, puede autofinanciarse, siempre sera necesario que elgobiemo cargue con parte de los costos de generar la informacionbasica dei territorio, pero tambien es una realidad que estosservicios pueden venderse y administrarse de manera de reducirconsiderablemente estas inversiones.

En Venezuela se ha realizado un estudio ( SNC-Lavalin, 1993) querecomienda convertir a SAGECAN en el "agente principal" de un "Programa Nacional de Informacion Topografica".

Este programa se define como la suma de todas las actividadesrelacionadas con el suministro de informacion geografica basica,como apoyo a la base de mapas y las aplicaciones del Sistema delnformacion Geografica.

El fundamento de la proposicion es implementar y operar unsistema orientado ai mercado, que se apoye menos en elfinanciamiento dei gobiemo.

Esto significa que la produccion de nuevos dates lo financia elusuario que los requiere y que los gastos de operacion losfinancia la venta de productos existentes o la prestacion deservicios afines. Asi mismo la mayor cuota de participacion enla produccion la tendra el sector privado, reduciendoconsiderablemente el numero de personas que se requiere para elfuncionamiento de la institucion.

Segun el estudio la propuesta es factible de complementarse y defuncionar, luego de una moderada inversion inicial por parte delGobiemo.

En todo caso y en todas partes del mundo, las institúcionesoficiales que producen informacion territorial deben mantener unaestrecha cooperacion tecnica con los otras dependenciasgubemamentales y con la empresa privada, donde estan sususuarios principales.

La relacion con otras agencias oficiales penrutrra opturuzar eltrabajo geodesico y cartografico, mientras que el sector privadopuede, no solamente ser un elemento productor por contrataciondirecta o indirecta, sino tambien el cliente o usuario masimportante.

De igual forma, el trabajo de experimentacion e investigaciondebe delegarse en Ias Universidades pues aun cuando la agenciacartografica oficial tenga los recursos economicos y humanosnecesarios para acometer esta funcion, en ningun caso podracumplir con ella en su totalidad, es decir siempre esrecomendable el intercambio mas estrecho con las Universidades olnstitutos afines de investigacion, pues el diseno de programasy de productos geodesicos y cartograficos, en nuestro países, engeneral amerita investigaciones previas que dictaminen, entreotras cosas, como aplicar y adaptar modernas tecnologiasextranjeras en nuestro media y para nuestras propiasnecesidades.

6. CONCLUSION

El usuario de los servicios geodesicos y cartograficos denuestros países en los proximos anos tendra un papel mucho masactivo que el de hoy. La modernizacion de la estructura geodesicanacional abarcara las convenciones y definiciones tecnicas ycientificas en las cuales se sustenta, incluira la automatizacionde metodos de medicion, de produccion y de atencion ai publico .Esto permitira que el usuario interactue con la estrucutra en unaforma mas dinamica, siendo parte importante de la seleccion desistemas de referencia de acuerdo a sus necesidades, de laadministracion y gerencia de las instituciones oficiales queveran en el un cliente activo mas que un usuario pasivo.

Las estructuras geodesicas nacionalis en Suramerica estarancaracterizadas por los siguientes factores: el ITRF, WGS 84 ySIRGAS seran parte fundamental de los sistemas de referenciaoficiales . El GPS sustituira casi totalmente los procedimientosobservacionales para el control geodesico basico. La computacionmodema pennitira optimizar los bancos de

datos y los productoscartograficos, asi mismo flexibilizara el suministro deinfonnacion. Las instituciones oficiales replantearan susfunciones de acuerdo a la realidad de los paises.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

- Boljen, J., "Ein Vorschlag zur Einfurung des ETRS89 als neuesamtliches Bezugssystem", Zeitschrift fur Vermessungswesen, HeftlO, Oktober 1995.

- Boucher, C. and Altamimi, Z; "The IERS TerrestrialReference System", Proceedings 6th Intemational GeodeticSymposium on Satellite Positioning, Vol. 1, Columbus 1992.

- DMA, Departament ofDefense, "Datums. Ellipsoids, Grids andGridReference Systems", DMA Technical Manual 8358.1, Septemberl990.

- DMA, Department of Defense, "World Geodetic System 1984", DMATechnical Report 8350.2, 1987

- Grossman, W., "Geodatische Rechnungen und Abbildungen in derLandesvermessung" Verlag Konrad Wittwer, Stuttgart 1976.

- Hoyer M., Acuna G., Wtldermann E., Royero G., "Latransformacion dei datum satelital WGS 84 al datum PSAD 56 enVenezuela", Novenas Jornadas Ci~nti.tico-Tecnicas de la Facultadde lngenieria, Universidad dei Zulia, Maracaibo, Mayo 1995.

- SNC-LA V ALIN, "Plan Estrategico presentado ai Servicio Autonomode Geografia y Cartografia Nacional dei MARNR", Noviembre 1993.

- Torge W., "Geodesy", Edit. Walter de Gruyter, Berlin, NewYork üBS/+1991.

ASPECTOS RELACIONADOS AO ESTABELECIMENTO DE UMA

REDE AL TIMÉTRICA CIENTÍFICA BRASILEIRA

Roberto Teix.eirz Luz

IBGE - DGC - Departamento de Geodésia

Av. Brasil, 15671, Rio de Janeiro, RJ, 21241-051

Fone (021) 391-8217 - Fax (021) 391-9028 - rbtluz@omega.lncc.br

APRESENTAÇÃO

Por ocasião da 1 ª CONFEGE, em setembro de 1968; a Rede Altimétrica de Alta

Precisão do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) contava com cerca de 70.000km de linhas de

nivelamento (Alencar, 1968). Até então, e ainda através das duas décadas posteriores, o

nivelamento geométrico realizado pelo IBGE tinha como principal objetivo o estabelecimento

.:le wna rede altimétrica fundamental que constituísse wr sistema único de referência para

trabalhos geodésicos e cartográficos, de acordo com as "Esp~cificações e Normas Gerais para

Levantamentos Geodésicos" (IBGE, 1983). Somente em meados da década de 80 essa rede

<.lcançou uma abrangência condizente com o declarado objetivo, e, desde então, os

levantamentos altimétricos têm visado à solução de problemas específicos e localizados -

como a reconstituição de linhas cujas Referências de Nível (RRNN) tivessem sido destruídas,

ou a densificação da rede fundamental onde se fizesse necessária. Hoje, a rede altimétrica do

SGB (Figura 1) supera as significativas marcas de 160.000 km de duplo nivelamento e 60.000

RRNN.

No entanto, o estabelecimento de wna rede altimétrica que atenda aos requisitos

científicos (op.cit.), a partir da rede existente, ainda aguarda a definição de linhas de ação e a

caracterização dos conceitos e métodos a ela associados. Este trabalho apresenta algwnas

considerações a respeito de tais conceitos e métodos, aprofundando as discussões levantadas

em Luz (1993). São abordadas: a reavaliação do Datum de lmbituba e da forma convencional

de definição de wn datum altimétrico; a análise dos modelos de materialização das estações

altimétricas e dos critérios de seleção de locais para essa materialização; a definição de

especificações técnicas mais rígidas para os levantamentos altimétricos científicos; a

informatização do tratamento das observações de nivelamento geométrico; e a definição do

tipo de altitude mais adequado para as estações do SGB.

-75

5

o

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-70 ~o -55 -50 -40 -35

Figura 1 - Rede Altimétrica de Alta Precisão do Sistema Geodésico Brasileiro,

com as isolinhas de precisão (cm) e as estações maregráficas selecionadas

para os estudos sobre datum altimétrico

DATUM ALTIMÉTRICO

5

o

-5

-10

-15

-20

-25

-30

A definição rigorosa de um datum altimétrico para redes continentais é uma das

prioridades nos estudos em desenvolvimento no IBGE. Entretanto, isso não significa que o

Datum Altimétrico do SGB sofrerá mudanças sem uma prévia e bem fundamentada discussão

com a comunidade cartográfica nacional. Na verdade, os estudos do IBGE visam à

caracterização detalhada de todas as operações necessárias à implementação de um datum

altimétrico em consonância co..:n os ditames da Geodésia, de forma a possibilitar tanto 1una

reavaliação do Datum de hnbituba, como a quantificação dos prováveis efeitos de uma

eventual redefinição do datum altimétrico brasileiro.

A correta compreensão dos fenômenos astronômicos, oceanográficos e meteorológicos

que têm efeito sobre o nível médio do mar, e a correlação deste com o Geóide, estão entre os

objetivos dos estudos em questão. Após o estabelecimento destas bases teóricas, também será

objeto de análise a forma de realização das observações maregráficas e de parâmetros

secundários (pressão atmosférica, ventos etc), bem como o posterior processamento, de modo

a obter a precisão necessária à sua utilização geodésica. Para esses estudos, foram

selecionadas quatro estações maregráficas distribuídas homogeneamente ao longo da costa

(Figura 1).

Tal menção à forma tradicional de definição de um datum altimétrico não pressupõe,

contudo, a não realização de estudos referentes a outros possíveis caminhos para o

estabelecimento de um datum altimétrico.

MATERIALIZAÇÃO DE RRNN

O modelo atualmente adotado para a materialização de RRNN (IBGE, 1988) vem se

mostrando inadequado para uso em redes de alta precisão. Além disso, as diretrizes de escolha

e preparação de locais para sua implantação também devem ser revistas. Os monumentos

atuais são suscetíveis à acomodação das camadas de solo (ou outros movimentos

geologicamente mais significativos) e também à alteração voluntária de sua posição original,

por desconhecimento ou vandalismo. A Figura 2 apresenta um exemplo de ocorrência - neste

caso, a variação do desnível 1033A-2969F a uma taxa superior a lmm/ano.

A estabilidade requerida por uma rede altimétrica científica pode ser alcançada somente

com a utilização de chapas cravadas em afloramentos rochosos ou de marcos profundos,

compostos por hastes metálicas que ligam a marca (chapa ou pino) ao substrato mais

resistente do solo (Floyd, 1978). No entanto, nem sempre seria possível a utilização desses

modelos de materialização, por razões tanto técnicas quanto financeiras. Assim, tais marcos

substituiriam apenas uma fração das atuais RRNN, em pontos notáveis da rede (nós) ou a

intervalos regulares (de 50 km a 100 km, por exemplo).

-0.824

g -0,825

"' ~ e "' CD

"C -0,826

-0,827 - - - - ---- - - - - -- - - - - - ----- - - - -- - - - - - - - - - - ----- - - - -

-0,828 +----+----+--~---+----+----+-----+---+---

3/03191 30/08/91 26/02/92 24/08/92 20102/93 19/08193 15/02/94 14108194 10/02/95 9/08195

data de medição

Figura 2-(Fonte: Luz, 1996) Evolução do desnível entre as RRNN 1033-A e 2969-:F

ESPECIFICAÇÕES 1ÉCNICAS PARA LEVANTAMENTOS CIENTÍFICOS

Medeiros et. al. ( 1996) apresentam experimentos em que se alcançaram precisões

melhores que 0,5 mm JkiD. Isso vem mostrar a necessidade não só de uma revisão das

especificações técnicas para nivelamento de alta precisão (IBGE, 1983) como também da

implementação das correções instrumentais que começam a se tomar possíveis no Brasil

(Faggion & Freitas, 1996). Detalhes como comprimento máximo de visada e observação de

parâmetros meteorológicos constituem ponto importante na revisão das especificações

técnicas, enquanto que a detenninação e aplicação dos fatores de aferição das miras verticais

inclui-se dentre as correções instrumentais mencionadas.

JNFORMATIZAÇÃO DO TRATAMENTO DAS OBSERVAÇÕES

Além de possibilitar a obtenção de desníveis adequados para o processo de ajustamento,

o proces~amento automatizado das observações de nivelamento geométrico permitiria uma

análise criteriosa não só dos padrões de operação de cada técnico envolvido nas operações,

bem como da aplicabilidade dos diversos modelos de correção de erros sistemáticos

encontrados na bibliografia geodésica (refração atmosférica, colimação de níveis, aferição de

miras etc). Esta última etapa aponta, claramente, para a necessidade do estabelecimento de

campos de prova, em que possam ser estudados e testados tais modelos.

Com a informatização do processamento, surge uma questão importante : deve-se

proceder ao reprocessamento das observações já realizadas ? Se, por um lado, a necessidade

de correção dos erros sistemáticos e o estudo da influência da utilização de diferentes

equipamentos e metodologias, desde o início dos trabalhos em 1945, aponta para uma resposta

positiva, por outro lado o enorme custo envolvido nessa atividade leva a sérias dúvidas.

Atualmente o IBGE estuda a alternativa de reprocessar somente as observações referentes aos

trechos que vierf..m a ser selecionados para compor a Rede Altimétrica Científica Brasileira

(RACB).

ALTITUDES CIENTÍFICAS

A natureza das altitudes do SGB há muito vem sendo questionada pela comunidade

acadêmica. Apesar do título "ortométricas", tais altitudes não atendem à definição clássica de

altitude ortométrica. o tipo de altitude mais adequado para as aplicações técnico-científicas

que se referem ao SGB é aquele denominado altitude dinâmica. É o único tipo que garante

que, dada uma superficie equipotencial (do campo da gravidade) qualquer, todos os pontos

nela contidos têm a mesma altitude. Tal não ocorre, por exemplo, com as altitudes

ortométricas.

Uma vez definida a natureza das altitudes a serem obtidas na RACB, devem ser

estabelecidos os requisitos e procedimentos para sua obtenção. A integração de observações

gravimétricas à rede altimétrica é um dos mais importantes, e já se encontra em andamento

nas operações de campo do DEGED. Outras providên~ias importantes são : a realização

sistemática de renivelamento de trechos ao longo de toda a rede, possibilitando assim a

detecção da ocorrência de movimentos verticais da crosta; e a consideração de aspectos

geodinâmicos do problema de posicionamento altimétrico (Cordini & Freitas, 1996).

BIBLIOGRAFIA

Alencar, J. C. M. (1968) Sistema Nacional de Nivelamer:to de 1ª Ordem, 12 Conferência

Nacional de Geografia e Cartografia, Documento Oficial da Comissão B, Fundação

IBGE, Rio de Janeiro.

Cordini, J. & Freitas, S. R. C. (1996) Efeitos geodinâmicos nas redes geodésicas verticais,

Anais do Congresso Técnico-Científico de Engenharia Civil, vol. 3, UFSC,

Florianópolis.

Faggion, P. L. & Freitas, S. R. C. (1996) Laboratório de Instrumentação Geodésica da

Universidade Federal do Paraná, Anais do Congresso Técnico-Científico de

Engenharia Civil, vol. 3, UFSC, Florianópolis.

Floyd, R. P. (1978) Geodetic Bench Marks, NOAA Manual NOS NGS 1, U. S. Dept. of

Commerce, Rockville.

IBGE (~983) Especificações e Normas Gerais para Levantament'>s Geodésicos, Boletim de

Serviço nº 1602, Suplemento, IBGE, Rio de Janeiro.

IBGE (1988) Instrução Técnica - Padronização de Marcos Geodésicos, Norma de Serviço

DGC nº 29/88, IBGE, Rio de Janeiro.

Luz, R. T. (1993) Algumas questões sobre a componente altimétrica do Sistema Geodésico

Brasileiro (SGB), Anais do XVI Congresso Brasileiro de Cartografia, vol. 1, Sociedade

Brasileira de Cartografia, Rio de Janeiro.

Luz, R. T. (1996) A influência das ondas de alta e média freqüência na observação do nível

do mar para aplicações geodésicas, Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.

Medeiros, Z. F.; Faggion, P. L.; Johansson Jr, A.; Goncho, G.; Miranda, J. M. P. & Freitas, S.

R. C. (1996) Otimização dos levantamentos altimétricos de precisão, Anais do

Congresso Técnico-Científico de Engenharia Civil, vol. 3, UFSC, Florianópolis.

DIRETRIZES PARA IMPLANTAÇÃO DA REDE GEODÉSICA GPS NACIONAL

Jorge Pimentel Cintra Professor de Técnicas Topográficas e Cartográficas

Livre-docente da Escola Politécnica da USP

RESUMO

Com base na implantação e ajuste da rede GPS do Estado de São Paulo, apresentamos

uma série de experiências aliadas a sugestões metodológicas para o estabelecimento e ajuste

da rede nacional.

1. O Estado da Questão

No presente momento (96), falando em redes geodésicas, é preciso ter em conta os

seguintes dados:

a) O Sistema Geodésico Brasileiro está definitio através de conhecida portaria do IBGE,

sendo caracteriz.ado por um elipsóide de revolução, com seus parâmetros, pelo vértice

fundamental (Chuá) e outras grandezas associadas como ondulação geoidal, azimute para

outro vértice, etc. Costuma-se resumir tudo isso com a expressão SAD-69.

b) Esse sistema encontra-se materializado através de vértices de uma cadeia de triangulação

que se estende por algumas regiões do país, tendo sido ajustada em tempos, o que resultou na

definição das coordenadas de cada vértice (Figura 1 ).

c) Em função da tecnologia da época (década de 40 e até antes) esses vértices situam-se no

alto de morros, muitas vezes com acesso bastante dificil. A rede está longe de cobrir todo o

território nacional, sendo sua distribuição ao longo de linhas 'las direções preferenciais norte -

sul e leste - oeste. Além disso, muitos vértices foram arrancados ou destruídos.

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FÔLHA RIO DE JANEIRO (SF 23)

TRIANGULAÇÃO-NIVELAMENTO

Figura 1 - Trecho da rede clássica de triangulação no Estado de São Paulo

2

3

d) Com o advento da tecnologia GPS surgiram diversas iniciativas de caráter oficial e

particular no sentido de implantar uma nova rede " definir um novo Sistema Geodéico

Brasileiro.

e) Entre essas iniciativas contam-se programas internacionais com vértices, em território

brasileiro, fazendo parte de "macro - redes", como é o caso da estação de VLBI situada em

Fortaleza. O Brasil participa, além disso, do projeto SIRGAS, que procura integ-ar toda a

América Latina num sistema unificado (Figura 2).

f) Contam-se também projetos de âmbito nacional como a Rede Brasileira de Monitoramento

Contínuo cujo objetivo é coletar dados para melhorar as efemérides precisas dos satélites

GPS ma.s que, em função de definição do IBGE, poderia formar }Jarte de uma rede fiducial

brasileira. Essa rede está repre5entada na Figura 3.

g) Paralelamente, em âmbito regional, alguns Estados mobilizaram-se e outros vem-se

mobilizando no sentido de consLruir uma rede GPS que, futuramente, possa ser integraJa

numa única rede nacional. É o caso dos Estados de São Paulo (Figura 4), e Paraná, cujas redes

estão construídas e ajustadas.

h) A tecnologia GPS, oferece muitas possibilidades quanto a métodos de observação e coleta

de dados e também muitas variantes para o processamento de dados. Isso tem como

conseqüência a obtenção de diferentes coordenadas para os vértices da rede, quando

calculadas por diferentes pesquisadores.

i) Paralelamente, existem diversos programas científicos que de certa forma influem no

ajustamento e coordenadas dessa rede. Por exemplo, a contínua melhoria do cálculo das

efemérides dos satélites (à disposição dos usuários via Internet), a permanente redefinição do

sistema de coordenadas (ITRF, com novas versões a cada ano) e outros.

•

-11 o -100 -90 -80 -70 -60

• •• •

-50 -40

Figura 2 - Vértices integrantes do projeto SIRGAS

4

. 10

o

·-1 o

·-20

·-30

·-40

·-50

Figura 3 - Vértices da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo

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Figura 4 - Vértices da Rede Geodésia GPS do Estado de São Paulo

5

6

2. A Necessidade de Definir Diretrizes e Metodologias

Esses são, salvo esquecimento, os dados mais importantes da questão. Frente a isso

surge a necessidade de definir diretrizes nos diversos âmbitos, desde a construção de vértices

até a metodologia de cálculo e ajuste de redes. O presente trabalho pretende contribuir nesse

sentido, levantando algumas questões e apontando alternativas para serem discutidas.

A necessidade de con!ar com vértices materializados e com coordenadas b~m

definidas advem da própria vida prática, em que empresas de aerofotogrametria precisam

referenciar os vôos, e os mapas decorrentes, a um sistema de coordenadas; empresas de

engenharia e de serviços públicos necessitam fazer projetos e locar obras de forma precisa,

coerente e num sistema único; e assim por diante.

A precariedade da rede antiga, associada a uma desconfiança quanto à precisão das

coordenadas, e o advendo da nova tecnologia GPS são fatores que pressionam no sentido de

definir um novo Sistema Geodésico Brasileiro, definido cientificamente, que sirva às

necessidades práticas e que tenha estabilidade no tempo, isto é, que as coordenadas dos

vértices sejam oficializadas e não mudem com muita freqüência (no máximo a cada I O anos)

para não gerar incompatibilidade em levantamentos e obras de diferentes épocas.

Contraposta a essa estabilidade no tempo das coordenadas dos vértices, que

poderíamos definir como um imperativo da cartografia e da engenharia, está o contínuo fluir

das coordenadas, claro que no sentido de melhorar, constituindo o que poderíamos chamar de

imperativo científico da geodésia e de outras ciências afins.

Mais uma razão para definir diretrizes, satisfazendo as necessidades práticas e as

científicas, que não são incompatíveis. Com efeito, pode-se definir uma periodicidade de

alteração de coordenadas oficiais e, durante cada período intermediário, desenvolver os

7

estudos para aprimorar a precisão e os valores que serão fornecidos ao público usuário na

próxima re" isão.

Misturar os dois âmbitos - o prático e o científico - pode causar muitas perplexidades

e confusões. O leigo no assunto e usuário de coordenadas não entende o fato de que

referenciais e parâmetros estejam variando a cada ano e que estejam-se desenvolvendo

discussões intermináveis sobre métodos, procedimentos e cálculos.

O papel de definir essas diretrizes compete, sem dúvida, ao IBGE, ouvida a

comunidade científica e a usuária, para assegurar que o sistema tenha a qualidade desejada e

atenda aos fins a que se destina.

3. A Implantação Física da Rede

A integração c\Jrn redes internacionais, o desenvolvimento da Rede Brasileira de

Monitoramento Contínuo, aliada a uma de vértices fiduciais, parecem tarefas próprias do

IBGE, que pode realizá-las em colaboração com organismos e instituições de outros países e

contando também, quando se considere oportuno e conveniente, com universidades e

instituíções do país.

Com relação à implantação tisica de redes regionais (estaduais e municipais) pode ser

interessante delegar e inclusive atribuir essa função a organismos que atuem em cada região.

Razões para isso são: as dificuldades econômicas e gerenciais de um só. organismo

empreender essa tarefa para toda a extensão geográfica do país e realizar esse

empreendimento num lapso de tempo razoável.

Essa descentralização justifica-se em função do princípio de subsidiariedade (O Estado

apoiando e trabalhando em conjunto c::>m instituições menores, empresas privadas, etc.) e tem

a vantagem de colocar o problema mais próximo daqueles que o vivem.

8

Instituições regionais têm maior conhecimento das peculiaridades geográficas,

econômicas e sociais do seu entorno e têm condições de definir melhor o espaçamento dos

vértices, sua localização e diferentes densidades em regiões de maior ou menor

desenvolvimento. Uma universidade local pode, por exemplo, coordenar os trabalhos já que

conhece órgãos e instituições interessadas na implantação da rede como: prefeituras,

companhias de distribuição de água e coleta de esgotos, centrais hidroelétricas,

departamentos de estradas de rodagem, ferrovias, empresas de aerofotogrametria e a

iniciativa privada, de uma forma geral. Em locais mais carentes a iniciativa e o trabalho

direto do IBGE, e inclusive do exército, podem ser mais intensos.

Alguns cuidados devem ser tomados e algumas definições devem ser feitas na

implantação da rede. Por exemplo:

a) Cuidar da manutenção dos vértices para que sejam finr.~s. não sujeitos a recalque do

terreno e com boa definição do ponto. Se possível em pilar de concreto armado e com sistema

de centragem forçada;

b) Devem estar em regiões de fácil acesso, próximos a rodovias, por condições de logística e

em local de entrada controlada, sem dificuldade para o usuário qualificado e protegido contra

vandalismos. Podem situar-se em terrenos de barragens, caixas d'água, campus universitário

(cercado), etc. É interessante que exista uma instituição responsável pelo vértice, que seja

quem controle o acesso.

e) A geometria da rede deve ser tal que defina pontos em locais de fácil acesso rodoviário,

com densidade suficiente para evitar grandes deslocamentos em campanhas de observação e

no transporte de coordenadas para o local de interesse (obra, vôo, ... ). Isso caracteriza a rede

em termos de distâncias médias entre os vértices. Pode-se começar com re.des mais esparsas

que serão densificadas posteriormente, contando por exemplo com as prefeituras para instalar

ao menos um ponto em cada município.

9

Esse esquema geral, de coordenação por parte de uma universidade e prevendo a soma

de esforços de diversas instituiç,ões funcionou bem no Estado de São Paulo, que conta com

sua rede já implantada e ajustada.

Essa rede obedeceu às recomendações acima propostas, possui wna distância média

em tomo de l 00 km e já está sendo densificada com redes locais nas regiões de Campinas e

da Grande São Paulo.

4. Campanhas de Observação

Trata-se de uma etapa que exige infra-estrutura para trabalhos de campo: motoristas,

operadores de GPS, ajudantes, veículos, receptores de boa qualidade e precisão,

microcomputadores transportáveis (notebook).

O planejamento prévio deve prever as estações a serem ocupadas cada dia ( sessijo ), o

tempo gasto em deslocamentos, as bases comuns as duas sessões consecutivas, a descrição e a

monografia de cada vértice, etc.

É preciso também viabilizar fundos para gastos com gasolina, refeições, pernoites e

outros'. Deve-se também pensar no treinamento das equipes no uso de receptores GPS,

gravação dos dados e uso de micros para as funções específicas necessárias. Por tudo isso

percebe-se que os recursos necessários não estão ao alcance de todos e que é necessário

contar com o apoio e colaboração do IBGE, que dispõem em princípio dos recursos fisicos e

de pessoal de campo para executar essa tarefa É preciso contar com a necessidade, quase

certa, de financiar os gastos com material de consumo, combustíveis, diárias, etc. A

universidade ou o órgão gestor em cada Estado deve buscar recursos junto a agências de

fomento à pesquisa, convênios com a iniciativa privada ou com instituições internacionais.

IO

5. Processamento dos Dados

Trata-se de uma etapa de suma importância e que merece um tratamento à parte.

Parece conveniente, no entanto, anotar aqui alguns pontos de maior destaque e cuidados a

serem tomados.

a) Em relação às observações, é necessário definir a altura de corte (ângulo, 15º ou 20º)

abaixo do qual os da.dos de um determinado satélite serão desconsiderados. Também se deve

estabelecer um número mínimo de satélites observados simultaneamente para garantir a

precisão (5 ou 6), estando atento a satélites fora de perfeitas condições, como não é inc~mum

acontecer;

b) As equipes de campo deverão estar atentas para evitar condições de multicaminhamento,

medir se~npre a altura da antena e cuidar da sua orientação (nmte magnético). A prática

demonstrou que alguns problemas críticos vieram do pouco cuidado desses pontos;

e) Também devem ser definidos a utilização ou não de estações fiduciais, de âmbito

continental ou nacional. Em princípio, para processamento científico, deve-se partir de redes

maiores, com coordenadas definidas por programas globais I internacionais e que seriam

consideradas fixas no ajustamento. No entanto, tendo em conta que o Sistema Geodésico

Brasileiro considera Chuá como vértice fundamental, pode tornar-se obrigatório, no atual

estágio, ocupar esse vértice na campanha e considerar como fixas suas coordenadas oficiais

(necessidades práticas e não científicas).

d) Sem dúvida devem ser eliminadas as perdas de ciclo, tarefa demorada e que deve ser feita

manualmente, caso a caso. Também devem ser eliminados, se detectados, dados de períodos

em que houve multicaminhamento.

11

e) No processamento deve-se procurar utilizar as efemérides precisas CUJOS dados, em

princípio, estão disponíveis (sendo o ideal utilizar as fornecidas pelo IGS que resultam de um

trabalho muito cuidadoso);

t) Deve ser estudada a fixação ou não da ambigüidade, isto é, adotar um valor inteiro ou

deixar o resultado fracionário. Isso em função da comparação entre os desvios-padrão de uma

e outra opção;

g) Do ponto de vista científico será necessário definir também o referencial geocêntrico de

coordenadas a ser adotado. Por exemplo o WGS-84, corrigindo os resultados a última versão

do ITRF publicada. Mas novamente do ponto de vista prático, poderá ser necessário

considerar o sistema SAD-69, que é o oficial. Surgirá então, no decorrer dos trabalhos, a

necessidade de converter coordenadas do WGS-84 para o SAD-69. Os parâmetros de

transformação ~stão disponíveis (dados do IBGE, 1983) ou podem ser cal;:ulados;

h) O processamento é feito para cada sessão independentemente, com as estações que foram

ocupadas simultaneamente e adota-se o método da dupla diferença de fase. Havendo um

rastreio superabundante pode-se escolher um período menor (por exemplo, reduzir de 6 para

4 horas) em que as observações são melhores. Deve-se também corrigir os efeitos da

ionosfera, troposfera, maré terrestre e centro de fase da antena. Existem modelos para isso e

alguns programas oferecem diversas opções.

i) Uma vez processada cada sessão, realiza-se o ajuste integrado de toda a rede, através de um

processo de mínimos quadrados. Nessa operação eliminam-se os vetores com resíduos altos,

sendo necessário definir o que se considera como altos. Esses programas, além de fornecer as

coordenadas ajustadas calculam também as elipses de erro, dado fundamental para poder

analisar tanto a precisão dos resultados, e outros parâmetros para julgar a qualidade do

ajustamento. A figura 5 mostra as elipses de erro resultante de um dos ajustamentos da rede

do Estado de São Paulo.

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COMPARE POSITIONS

CREATE SUBSET

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TAG UECTORS UNTAG UECTOR

LAT: LON:

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...... N

13

j) Pela responsabilidade dos trabalhos e para garantir a confiabilidade dos resultados,

demonstra-se uma boa prática realizar o processamento e ajustamento da rede por diferentes

equipes. Para a rede do Estado de São Paulo foram feitos ajustes por diferentes pesquisadores

da equipe: junto à Universidade do Maine, Universidade de Nothingham, Universidade de

São Paulo. E o IBGE (Rio de Janeiro), também está calculando a rede. Os resultados são

convergentes.

k) Pelas inúmeras opções apontadas e pelos diversos programas de cálculo, verifica-se a

necessidade de padronizar pelo menos algumas hipóteses de processamento e ajuste.

1) Em função dos resultados que forem obtidos pode-se pensar em melhorar a rede em pontos

com resultados piores, planejando a reocupação de alguns vértices.

m) Outro problema a ser enfrentado é a ligação de redes regionais, por exemplo a do Estado

de São Paulo com a eh Paraná. E a interligação das diversas redes regionais mm1a única rede

nacional. Isso, com certeza, deve passar pela implantação de uma rede de ordem superior à

qual todas as regionais estariam interligadas.

6. Publicação e Oficialização dos Resultados

Por tudo o que ficou dito, considera-se que a oficialização de uma nova rede com as

coordenadas dos vértices é algo que exige prudência. Em função de reuniões com o IBGE,

estabeleceram-se alguns princípios e sumos. As premissas foram: o Sistema Geodésico

Brasileiro está definido e inclui o vértice Chuá, com suas coordenadas~ a rede do Estado de

São Paulo, ocupada com GPS, incluiu esse vértice fundamental brasileiro, que foi

considerado fixo nos diversos ajustamentos.

Então, todas as coordena~ obtidas estão referidas a Chuá e são consideradas como ~

sendo no sistema SAD-69. Esses valores, já publicados e oficializados pelo IBGE (1996),

estão· sendo utilizados para trabalhos de aerofotogrametria, redes municipais, etc.

14

Mais adiante, com novos cálculos e novos ajustes, poderão ser publicadas novas

coordenadas. Possivelm~nte englobando dados de novas redes e projetos como e SIRGAS,

RBMC, etc.

7. Conclusões

Esperamos, neste trabalho, ter levantado uma série de questões para discussão e para

posteriores estudos e pesquisas neste tema que se demonstra tão importante para o

desenvolvimento da cartografia e geodésia nacionais.

UNIFICAÇÃO DE SISTEMAS ALTIMÉTRICOS REGIONAIS NA REDE BRASILEIRA

Prof. Dr. Nicola Paciléo Netto Prof. Dr. Jorge Pimentel Cintra

Escola Politécnica da USP Departamento de Engenharia de Transportes

Laboratório de Topografia e Geodésia C.P. 61548, CEP: 05424-970, São Paulo - SP

RESUMO

Este trabalho apresenta uma proposta de metodologia para unificação da rede oficial

ajustada do IBGE com diferentes redes existentes em determinada região. O objetivo final é

estabelecer uma rede única, com cobertura e distribuição adequada, para município, região

metropolitana ou estado, com vértices materializados e protegidos, tendo suas altitudes

definidas e oficialiadas. Com base na experiência de trabalhos em desenvolvimento p.u-a a

região da Grande São Paulo, apresenta-se uma contribuição para instituições envolvidas em

trabalhos com nivelamento de precisão.

1. Introdução

A maioria das regiões metropolitanas brasileiras dispõe de uma quantidade de

RRNN (referências de nível) espalhada pelo seu território. Uma parte destes marcos,

implantada pelo IBG~, é utilizada como referência altimétrica. Empresas particulares e

públicas também implantaram RRNN para servir de referência em seus trabalhos de

cartografia, anteprojetos, projetos e obras de engenharia, conectadas ao IBGE ou partindo

de referências próprias.

Hoje porém, podemos const'4.tar que, diversos trabalhos de cartografia, assim como

obras e projetos tem referências altimétricas diferentes, gerando muitas vezes problemas na

implantação de novos empreendimentos.

Diante desses fatos negativos, a unificação das diversas redes existentes, formando

um sistema altimétrico unificado, será uma solução viável e prática para suprir as

deficiências de informações altimétricas de precisão, indispensáveis nos trabalhos de

cartografia e na implantação de obras de engenharia.

2. Proposta da Metodologia

• Definir uma rede básica altimétrica da região, constituída de RRNN já implantadas pelo

IBGE, através de uma análise criteriosa, objetivando garantir ~ distribuição homogênea

ao longo dessa área. Essas RRNN devem ser obrigatoriamente integrantes da rede

altimétrica de precisão do Sistema Geodésico Brasileiro.

• Reconhecimento em campo das RRNN escolhidas para a verificação da situação das

mesmas, principalmente quanto a sua estabilidade, pois muitas vezes esses marcos estão

desaparecidos e devem ser substituídos por outros próximos ou restabelecidos pelo IBGE.

• Definida a rede básica altimétrica deverão ser escolhidas as RRNN das demais redes que

em conjunto com essa rede básica formarão o sistema altimétrico unificado da região,

apresentando uma distribuição homogênea ao longo de toda área. Cabe salientar que, as

RRNN implantadas pelo IBGE deverão obrigatoriamente fazer parte do sistema.

• Reconhecimento em campo das RRNN escolhidas, de maneira semelhante aos pontos da

rede básica.

• Verificar se as RRNN escolhidas estão referenciadas à rede do IBGE e, caso não estejam,

será necessário um trabalho de nivelamento de precisão para a unificação das mesmas a

ser realizado, obrigatoriamente, pelos respectivos órgãos ou instituições dessas redes com

supervisão do IBGE.

• Projeto de um banco de dados adequado para armazenamento de textos descritivos,

croquis e fotografias, relativas as RRNN desse sistema unificado permitindo também uma

integração com Sistemas de Infonnações Geográficas. Este banco de dados deverá ser

gerenciado pelo IBGE ou outra instituição conveniada.

A manutenção da rede básica deve ser realizada por universidades ou instituições públicas

locais.

3. Projeto em andamento na Região da Grande São Paul~"

3.1 Introdução

A Região Metropolitana da Grande São Paulo dispõe de uma grande quantidade de

RRNN (referências de nível) espalhadas por todo o seu vasto território. Uma parte destes

marcos foi implantada pelo IBGE (Fw1dação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística)

e usados como referência altimétrica para os trabalhos de mapeamento sistemático.

Vários órgãos e empresas públicas também implantaram RRNN na Grande São

Paulo, como por exemplo: EMPLASA (Empresa Metropolitana de Planejamento da Grande

São Paulo), SABESP (Saneamento Básico de São Paulo), FEP ASA, Metrô, dentre outras.

A EMPLASA, como órgão responsável pelo mapeamento sistemático da Grande

São Paulo, fez o adensamento da rede altimétrica implantada pelo IBGE, para servir de

referência aos trabalhos de cartografia básica.

Entre as diversas redes existentes algumas estão conectadas ao IBGE e a

EMPLASA, e outras partiram de referências próprias.

Hoje porém, podemos constatar que diversos trabalhos de cartografia e obras de

engenharia tem referências altimétricas diferentes, nos 39 municípios da Grande São Paulo,

ocasionando graves problemas nos empreendimentos realizados nessas áreas.

Para tanto, a EPUSP através do Departamento de Engenharia de Transportes (PTR)

apresentou ao ffiGE, EMPLASA, SABESP, METRÔ e outras instituições uma proposta de

unificação das várias redes altimétricas na região metropolitana de São Paulo. Estes

trabalhos já estão sendo desenvolvidos através da metodologia proposta com o

gerenciamento da EPUSP - PTR, e apôio do ffiGE, e demais instituições.

3.2 Sistema Cartográfico Nacional

A rede altimétrica de precisão que corta todo o Brasil é de responsabilidade do

IBGE. As atribuições estão no capítulo VIlI do decreto Lei número 243 de 28 de fevereiro

de 1967, que determina a competência da Instituição quanto aos levantamentos Geodésicos.

3.3 Sistema Cartográfico Metropolitano ( SCM )

Um decreto do Estado de São Paulo de 1977 transformou em referência obrigatória

o SCM a todos os trabalhos de cartografia, anteprojetos, projetos, implantação e

acompanhamento de obras realizados na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) pelas

entidades da administração pública direta e indireta ou da iniciativa privada.

3.4 'Redes Existentes na Região da Grande São Paulo

Além das redes oficiais do IBGE e da EMPLASA, vários órgãos públicos e

empresas autárquicas possuem suas próprias redes de nivelamento, tais como, SABESP,

ELETROPAULO, FEPASA, DERSA, PETROBRÁS, CONGÁS, METRÔ, Prefeituras

(Guarulhos, Santo André, Diadema, São Bernardo, Osasco, etc ... ), etc.

O antigo IGG, possuía uma rede de RRNN na Grande São Paulo, que foi

incorporada à EMPLASA.

3.5 Coleta de Dados

A coleta de dados consiste na busca de informações sobre RRNN que existam na

região da Grande São Paulo e de outras informações que possam auxiliar no projeto.

A rede de nivelamento do IBGE na região da Grande São Paulo é constituída de

aproximadamente 429 RRNN, dentre as quais 78 foram reocupações de RRNN de outros

órgãos.

Essas RRNN já foram coletadas, com suas respectivas monografias e características.

Os dados sobre as RRNN da EMPLASA também já foram levantados constituído de

aproximadamente 1695 RRNN, bem como, da SABESP, METRÔ e ELETRP AULO.

As RRNN da EMPLASA, do ffiGE e dos demais órgãos já foram plotadas em um

mapa da Grande São Paulo na escala de 1:150.000, tendo-se uma idéia da distribuição

espacial das mesmas.

Outros materiais já coletados:

- Planta Geral de Vértices Geodésicos GPS da Sabesp, folha 01 e 02 na escala de 1:50.000.

- Mapa da Grande São Paulo na escala de 1: 100. 000.

3.6 Escolha da Rede Básica da Região

Com esses dados foram eleitos 43 RRNN do IBGE que constituirão a rede

geodésica básica altimétrica da região da Grande São Paulo.

Todos esses RRNN foram reconhecidos em campo e fotografados realizando-se

uma revisão da monografia fornecida pelo IBGE.

Essa rede foi plotada em um mapa da região metropolitana da Grande São Paulo na

escala 1:200.000 mostrando uma distribuição aproximadamente homogênea nessa área.

O projeto em desenvolyimento encontra-se na fase de definição dos pontos que

constituirão o sistema altimétrico unificado regional.

4. Conclusão

Processando-se a metodologia proposta com a unificação de vários sistemas

altimétricos na rede básica do IBGE todos os dados do sistema altimétrico unificado dessa

região estarão disponíveis aos interessados em um único banco de dados.

Todos os RRNN unificados poderão ser integradas a um SIG, servindo para a

construção de modelos digitais de terreno, como pontos de controle no nivelamento com o

GPS e para um refinamento do mapa geoidal local com a utilização de observações GPS.

A ampliação da rede se dará com a própria inclusão no banco de dados das novas

RRNN que as empresas determinarem.

Após a implantação da unificação do sistema altimétrico de uma região, sua

manutenção e gerenciamento deverá ficar à cargo de uma universidade ou órgão oficial

local conveniada com o ffiGE.

BIBLIOGRAFIA

- Informativo do IGG Revista Engenharia, nº 428.

- Secretaria de Planejamento e Gestão, EMPLASA S.A. - Sistema Cartográfico

Metropolitano. - Guia de Informações para o Usuário. São Paulo. Fevereiro de 1993.

- ABNT NBR 13133 - Execução de Levantamento Topográfico, maio de 1994. ,, ; '

- IBGE Boletim de Serviço nº 1602, Semana 331, Ano XXXII. Rio de Janeiro. 01 agosto

de 1993.

- NOAA Manual NOS NGS 3. Geodetic Leveling. National Geodetic Survey. Rockille, Md.

August 1981.

DIRETRIZES PARA O PROCESSAMENTO DE DADOS E AJUSTAMENTO DE REDES

GEODÉSICAS GPS

Jorge Pimentel Cintra Professor de Métodos de Ajustaniento em Geodésia e Topografia

Escola Politécnica da USP

Edvaldo Simões da Fonseca Junior Professor de Técnicas Topográficas e Cartográficas

Escola Politécnica da USP

Paulo Cesar Lima Segantine Professor de Sistema de Posicionamento Global - GPS

Escola de Engenhariade São Carlos - EESC/USP

Resumo

1

Apresenta-se neste trabalho diversos cuidados, após, e definições a serem tomadas

por diversas etapas para o processamento de dados e ajustamento de redes.

Descreve-se também os diferentes processos para obtenção de dados bem como

suas vantagens e desvantagens.

CCJncl ue-se com a indicação da necessidade de uma paà .. :onização para tomar

possível a comparação de resultados obtidos por equipes diversas.

1. Cuidados e Anotações Preliminares

A escolha do método de observação nos levantamentos com GPS depende das

necessidades particulares do projeto em questão, especialmente, quanto ao nível de

precisão que se deseja obter. A fim de complementar as tarefas de preparação de uma

sessão de observação, recomenda-se conferir a posição da antena e medir sua altura com

relação ao ponto cuja posição se deseja determinar. Os primeiros receptores requeriam as

2

anotações de alguns dados, mas os atuais realizam esta tarefa armazenando todos os dados

de observação em suas memórias internas.

Uma recomendação, oriunda da prática, é manter o hábito de realizar anotações de

campo. Estas anotações devem conter, no mínimo, as seguintes informações:

O nome da estação

O identificador da estação (número ou nome do arquivo de dados)

O nome do operador

O número serial do receptor e da antena

O altura da antena

+ vertical

+ inclinada

O hora de início e fim da operação de campo

O número e os respectivos PRN dos satélites observados

O posição inicial do ponto (obtida pela navegação)

O relato sobre possíveis problemas durante a operação

O cuidados na definição dos pontos

O orientação da antena

O evitar locais passíveis de multicaminhamento

De acordo com a precisão requerida, os dados GPS podem ser obtidos partir de processos

estáticos ou rápidos.

2. Processos de Observação

a) Processo estático

O processo de levantamento estático é a técnica onde dois ou mais receptores,

envolvidos na missão, permanecem fixos nas estações durante toda a sessão de observação.

Este processo, requer algumas horas de observações para medir a fase dos sínais das

portadoras que alcançam as antenas dos receptores. Este processo continua sendo o mais

usado, visto que requer somente que os pontos observados tenham uma visão desobstruída

do horizonte e sem a presença de objetos que possam interfir na captação dos sinais.

Num primeiro instante, devido a natureza dos osciladores de sinais, o verdadeiro

atraso total da fase ( ~<p) entre as medidas da fase, em ambos receptores, é desconhecida. A

parte não observável deste atraso de fase é, no entanto, conhecida como sendo um múltiplo

do número total de ciclos. Esta quantidade desconhecida representa um parâmetro que

precisa ser encontrado e que é, normalmente, designado de número inicial (inteiro) de

ciclos da ambigüidade ou simplesmente ambigüidade. O uso típico do processo estático

inclui serviços tais como:

O controle de pontos para a aerofotogrametria

O levantamentos de divisas

O levantamentos locais

O implantação de redes geodésicas

O avaliação do deslocamento de placas tectônicas etc.

4

b) Métodos rápidos

Várias técnicas têm sido desenvolvidas nos últimos anos explorando a capacidade

do sistema GPS, de modo a fornecer as coordenadas de pontos, após um pequeno tempo de

observação, mesmo nos casos em que a antena estiver em movimento durante a trajetória.

Algumas vezes, os métodos de levantamentos rápidos são chamados de processos

cinemáticos. Além disso, diferentes termos descrevem particulares tipos de levantamentos

rápidos, como por exemplo: semi-cinemtítico, pseudocinemático, cinemático verdadeiro,

rápido cinemático, pseudoestático, cinemático 'stop-and-go' etc.

c) Processo cinemático (stop-and-go)

Levantamento cinemático é aquele em que, inicialmente, dois receptores são

colocados sobre dois pontos conhecidos e são coletados dados, de quatro ou mais satélites,

por alguns minutos. Depois, um dos receptores se mantém fixo enquanto o outro é movido

ao longo da trajetória planejada. O receptor móvel pode afastar-se quanto seja necessário,

desde que se mantenha constante sintonia de sinais entre este receptor e os satélites (quatro

no mínimo) medindo-se a fase da portadora e/ou o código. Deve-se cuidar de que não haja

perda de sintonia, para que o vetor entre a estação fixa e a móvel, possa ser determinado

com precisão. Os levantamentos cinemáticos são mais produtivos, pois um grande número

de pontos podem ser determinados em menor tempo.

O processo cinemático é mais apropriado para áreas desobstruídas (por exemplo,

sem a presença de construções, árvores, viadutos etc.). Áreas suburbanas podem ser

subdivididas em regiões desobstruídas a serem levantadas cinematicamente.

5

O problema fundamental neste processo é determinar a ambigüidade antes de

iniéiar a operação de levantamento. Para isso existem três técnicas básicas:

O observação de uma linha base inicial através do método estático antes das

operações cinemáticas

O pequeno tempo de observação de uma linha base conhecida

O troca de antenas (em inglês 'antena swapp')

d) Processo cinemático puro (on-the-fly)

Para várias finalidades, em particular para a navegação marítima e aérea, é

necessário ter o conhecimento das coordenadas da trajetória de um veículo dotado de

receptor GPS. Neste caso, pode ocorrer a perda de sinal, face ao movimento dos receptores.

Daí, surge o problema de determinar a perda de ciclo ocorrida e, consequentemente, uma

nova determinação da ambigüidade. Para a solução destes casos, toma-se necessário o

conhecimento de métodos de inicialização estática e que incluam a capacidade de

recuperar os ciclos e/ou resolver a ambigüidade durante o movimento, normalmente

utilizam-se as expressões 'on the run' (OTR)ou 'on thefly' (OTF).

e) Processo rápido-estático

Este processo usa códigos ou combinações das portadoras para uma rápida

inicialização (isto é, resolução da ambigüidade) no modo estático. Este, requer medidas de

ambos os códigos e das portadoras em ambas freqüência. Observarções de 5 a 1 O minutos

podem produzir resultados com precisões da ordem de 1 ppm.

6

f) Processo pseudocinemático

Nesse processo, um par de receptores ocupa um par de pontos por dois breves

intervalos de tempo (por exemplo de 2-5 minutos), que são intercalados por um tempo de

30 a 60 minutos. Este método também é chamado de estático intermitente ou estático

instantâneo e a precisão alcançada é comparável à obtida pelo método estático. A

vantagem da observação de 1 O minutos versus 60 minutos do estático é, até certo ponto,

diminuída pelo tempo dispendido pelo deslocamento entre os pontos para a segunda

observação. A aplicação ideal deste método é para pontos que se encontram ao longo de

uma rodovia, onde os operadores podem locomover-se rapidamente entre os pontos.

Sua principal vantagem é que, para um dado tempo de observação, pode-se

levantar um maior número de pontos, em comparação com o método estático. Comparado

com o proces~o cinemático, apresenta a vantagem de admitir a perda de contato entre o

satélite e o receptor e de o número de satélites observados não ser um elemento limitante

para o processo. Corno restrição, pode-se dizer que este processo é mais adequado para

aplicações localizadas. Os exemplos típicos deste processo são:

O levantamentos de pontos de controle para a aerofotogrametria

O levantamentos topográficos etc ..

Todos os métodos de levantamentos relatados apresentam um ponto em comum: a

resolução inicial da ambigüidade. A habilidade de resolver a fase inicial da ambigüidade é

o ponto crucial do posicionamento preciso com a tecnologia GPS. Demonstra-se através de

resultados que a precisão da ordem de milímetros pode ser alcançada quando a

7

ambigüidade é determinada escolhendo-se valores inteiros. No uso dos métodos

cinemáticos, pseudocinemáticos ou qualquer outro deve ser dada uma grande atenção ao

problema no sentido de corrigir manualmente os parâmetros da ambigüidade.

Para o caso de uma rede recomenda-se o uso do método estático definindo também

a geometria da rede, a logística de ocupação e o tempo de observação em função da

finalidade.

3. Definição da Metodologia de Processamento

Quando o usuário adquire um par de receptores GPS, faz parte deste conjunto um

programa para o pós-processamento dos dados. Por mais que os representantes destas

empresas tentem garantir a simplicidade deste processo, pode-se afirmar que a etapa de

pós-processamento é uma tarefa laboriosa e requer experiência por parte do usuár.o. A

obtenção de um resultado confiável necessita de tomadas de decisões rápidas e objetivas.

Este problema é ainda mais agravante quando se utilizam progra:::nas científicos onde, a

princípio, espera-se que o usuário seja especialista no assunto.

Na etapa de pós-processamento, o usuário deve definir previamante:

O as estratégias do pós-processamento de dados.

O a utilização ou não, de efemérides precisas: recomenda-se a adoção de

efemérides oriundas do IGS pois levam em consideração dados de estações GPS

brasileiras (FORTALEZA e BRASÍLIA) e são calculadas em função de

informações de outras agências;

O a utilização ou não, de estações fiduciais internacionais;

8

O o uso de estações fiduciais nacionais, quando estiverem disponíveis;

O a existência ou não, por parte do IBGE, de uma política de amarração de redes

locais, SIRGAS, RBMC, CIGNET etc.

O se há ou não necessidade de atualizar as coordenadas das estações de referência

para a época da observação;

O as estratégias do pós-processamento de dados.

4. Cuidados no Pós-processamento

O correção da perda de ciclo, optando pelo processo:

+ manual ou automático

O escolha do melhor período de rastreio dos dados observados;

O eliminação de satélites com:

• problemas do relógio

+ baixa elevação (aconselhável~ 15°)

+ excesso de perda de ciclo

O medida correta da altura da antena

+ altura inclinada

+ altura vertical

O escolha do satélite de referência

+ único satélite

+ múltiplos satélites

9

O definição de modelos matemáticos para a correção de efeitos da ionosfera e

troposfera

O consideração ou não dos deslocamentos causados pelo efeito da maré terrestre

O conversão do formato do arquivo de dados gerado pelo receptor, para o formato

necessário para o processamento (alguns programas só usam o formato R.INEX)

O estudar a influência do centro de fase da antena na precisão dos resultados

O estratégias usadas pelos programas no ajustamento das sessões

• ajustamento por linha base

• ajustamento para a sessão

O importância da realização do pós-processamento e ajustamento por diferentes

grupos de pesquisadores com diferentes programas

O importância do uso de coordenadas iniciais confiáveis, a fim de evitar problemas

na precisão dos resultados (a influência da perda de ciclo é muito grande)

5. Conclusões

Em função das múltiplas opções em todas as etapas é natural que diferentes grupos

de pesquisadores cheguem a resultados diversos. Frente a isso, toma-se dificil a escolha do

resultado final; neste sentido faz-se necessário definir uma metodologia padrão para as

etapas de observação, pré-processamento, processamento e ajustamento de redes.

Este resumo exemplifica bem as tendências gerais no desenvolvimento dos atlas eletrônicos. Os primeiros sistemas de mapeamento eletrônico permitiram uma interação consideravelmente menor, e foram baseados principalmente numa organização seqüencial de informações, enquanto que os sistemas modernos baseados em hipermídia facilitam um acesso não seqüencial às informações, o que engaja os usuários no processo de seleção das informações e de determinação da seqüência de leitura de mapas.

Outra tendência notável é que a velocidade do processamento da informação há quinze anos era muito mais lento do que atualmente, e portanto os primeiros mapas e atlas baseados nestes sistemas eram mais estáticos e menos dinâmicos do que os produtos atuais. Progressos semelhantes foram feitos na velocidade da transmissão das informações. A capacidade cada vez maior das redes de comunicação proporciona acesso a vastos acervos de informações armazenados em localizações remotas. Com base nestas informações e na capacidade de processamento de dados on-line, os usuários se beneficiarão do mapeamento à distância.

As tecnologias em crescente evolução aumentarão ainda mais o desenvolvimento de mapas e atlas eletrônicos. A utilização destes produtos por sua vez estimulará a educação, o processo decisório e o desenvolvimento sustentado. À medida que estas tecnologias e metodologias evoluem e amadurecem, elas serão aplicadas a uma ampla variedade de aplicações da vida real e poderão ajudar nas decisões e proporcionar soluções de maneira muito eficaz.

BIBLIOGRAFIA

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Amberg Wolter, 1993, "Design Concepts of the National PC-Atlas of Sweden'', Anais do Seminário sobre Atlas Eletrônicos, Visegrad, Hungria, 27-29 de abril de 1993, pp. 113-128

Beaudoin, M. 1996, comunicações pessoais, Canada Centre for Remote Sensing.

Bemabe M.A., 1992, "Cartografia Dinamica: el crecimiento urbanistico de Madrid; Comentarios a un trabajo Fin de Carrera realizado en multimedia", in Anais do Encontro da Comissão do ICA para Atlas Nacionais e Regionais, Madrid, Espanha, pp. 313-319 (trabalho publicado em Espanhol e en Inglês).

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Keller. C.P., 1995, "Visualizing Digital Atlas Infonnation Products and the User Perspective," Cartographic Perspectives, boletim do North American Cartographic Information Society, no. 20, inverno de 1995, pp. 21-28.

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Kotcher, B. 1993 "The National Geographic Society, Picture Atlas of the World," apresentado no Seminário sobre Atlas Eletrônicos, Visegrad, Hungria, abril 27-29, 1993, trabalho não incluído nos anais de 1993.

ST58

BANCOS DE DADOS GEODÉSICOS E GRA VIMÉTRICOS

Coordenador: ANTÔNIO CARVALHO FILHO *

O Banco de Dados Geodésicos, estabelecido e gerenciado pelo IBGE, engloba os dados integrantes das informações de utilização mais freqüente, relativas às estações do Sistema Geodésico Brasileiro - SGB. É um sistema desenvolvido em linguagem Clipper 5.2, operando em rede local Netware 3.2 utilizando estações HP.

O Banco de Dados Gravimétricos, sob a responsabilidade do IBGE, armazena e gerência dados gravimétricos do Brasil, provenientes das diversas entidades que atuam na área de Geodesia e Geofisica. Trata-se de um sistema desenvolvido sob o gerenciador de banco de dados IDMS da CULLINET - sistema operacional MVSXA, operando em equipamentos IBM e podendo ser acessado por qualquer terminal, local ou remoto, ligado a rede de teleprocessamento do IBGE.

Esta Mesa Redonda visa à discussão junto a comunidade dos aspectos ligados a recepção, armazenamento e divulgação dos Dados Geodésicos e Gravimétricos.

Como perspectiva, devemos considerar o desenvolvimento de um sistema de informação, constituído pelo Banco de Dados Geodésicos, Banco de Dados Gravimétricos e a totalidade das informações de natureza geodésica existentes em diversos meios.

* Antônio Carvalho Filho é chefe da DEGED/DIDAF do IBGE

METADADOS GEOESPACIAIS DIGITAIS

Gilberto Pessa11/1a Ribeiro Universidade Federal Fluminense

Departamento de Cartografia Caixa Postal 107.061 ICEP: 24.251-970

Campus Praia Vermelha - Niterói - RJ - Brasil Tel.: (021) 719-4241 /Fax: (021) 722-0155

E-Mail: gcggpri@vm.uff.br

1. INTRODUÇÃO

Instituições nacionais que lidam com dados geográficos, nas condições de geradoras desses dados ou de usuárias deles, já têm sentido a necessidade de se estabelecer, de fonna organizada e prática, padrões de conteúdo para Metadados Geoespaciais Digitais (MGD), em outras palavras, dados sobre dados a partir de um dicionário digital de dados. Um aspecto muito importante para o desenvolvimento de bases de dados de utilização por diversos grupos de usuários, com múltiplos interesses, é a documentação de seu conteúdo. Sem documentação apropriada torna-se dificil para os usuários localizar os dados necessários para as suas aplicações, bem como entender seu sigriificado. Uma vez encontrados os dados, normalmente é necessário conhecer como foram coletados e que acurácias possuem. As descrições desses dados armazenados são comumente denominadas de Metadados.

Um dicionário de dados é usado para organizar os Metadados. Ele poderá conter uma seção descreverido, numa visão geral, como os dados são subdivididos em arquivos, que campos de registros se relacionam, e possuir tópicos tais como convenções adotadas em sua definição. Uma s• '.cão principal desse dicionário de dados deveria conter os Metada.dos assim como as descrições de cada campo. Para cada campo, os seguintes ítens poderiam ser incluídos: nome do campo, descrição do campo, tipo de dados, formato, métodos da coleção de dados, acurácia, unidades e qualquer outra informação que julgue relevante. Podem ser propostos: conteúdo, qualidade, formatos e condições de uso de dados geográficos, necessários para o desenvolvimento de projetos multidisciplinares para o uso em Sistemas de Informação Geográfica (SIG).

Esses padrões especificam o conteúdo das infonnações da base de Metadados para um conjunto de dados geoespaciais digita.is. Padrões já foram e estão sendo propostos em países de economia avançada, corno os Estados Unidos (FGDC, 1994) e o Canadá (MURRAY, D. & LUTZ, D., 1994), e benefícios concretos têm surgido com a sua adoção. Os padrões a serem, de forma introdutória, comentados aqui e alguns de seus elementos especificados se referem à informação de conteúdo para um conjunto de dados geoespaciais digitais. O propósito para o estabelecimento desses padrões é fornecer terminologia e definições comuns para conceitos relacionados a esses MGD.

É possível se estabelecer padrões de forma que organizações possam ser convidadas e encorajadas a usá-los no sentido de contribuir para documentar seus dados geoespaciais. A razão principal para a documentação desses dados é a manutenção dos investimentos das organizações em seus dados geoespaciais. Organizações que não documentam seus dados, freqüentemente, com o decorrer do tempo, ficam sujeitas a superposição de esforços de coleta e manutenção de seus dados, vulneráveis a problemas de inconsistências, e, principalmente, pagarão um alto custo pelo não uso, ou uso impróprio dessa informação. Elas necessitam de um maior controle dos seus dados e, cada vez mais, também de conhecer melhor o conteúdo e a qualidade dos mesmos, de forma automatizada e eficiente. Outro motivo importante para o estabelecimento desses padrões é a necessidade de

disseminação das informações e acesso a aquelas informações mantidas ou de propriedade de outras organizações. Os padrões especificam o formato e quais informações permitem aos usuários conhecer os dados existentes e a sua adequabilidade para suas aplicações, assim como as condições para acessá-los. Padrões como esses ajudam também à execução de transferência de dados para sistemas de outras organizações, ou para outros usuários, além de promover intercâmbio de informações.

Um ponto de partida para coordenar a aquisição e o acesso a dados geográficos pode estar na detenninação de uma infraestrutura de dados espaciais, a princípio em âmbito nacion-al, mas com possibilidade de globalização, num esforço conjunto pelas instituições depositárias desses dados. V árias aplicações e organizações podem ser beneficiadas por esses padrões. A ordem na qual os elementos dos dados são avaliados e a relativa importância dos elementos dos dados não serão as mesmas para todos os usuários, ou para todas os projetos que usam os Metadados. Usuários de diferentes projetos, ou em diferentes estágios de avaliação, podem requerer ou preferir que um conjunto de informações esteja disponível, a diferentes níveis de abstração, ou em diferentes formas.

2. PADRÕES DE CONTEÚDO

Padrões de conteúdo desses Metadados federais nacionais podem ser propostos a partir de tendências de países como Estados Unidos e Canadá, e são citados aqui os seguintes padrões estrangeiros: o SAIF (Spatial Archive andlnterchange Format) (MURRAY, D. & LUTZ, D., 1994) e do FGDC (Federal Geographic Data Committee) (FGDC, 1994). Os padrões podem definir elementos de dados para os seguintes tópicos, envolvendo informações sobre: a identificação do conjunto de dados; a qualidade dos dados, inclwndo atributos de acurácia, completez.a, consistência, fontes de informação e métodos usados para produzir os dados; a organização dos dados espaciais através de um mecanismo usado para representar a informação no conjunto de dados; a referência espaciaJ descrevendo, por exemplo, sistemas de projeção, sistemas de coordenadas e referenciais geodésicos; os atributos e as entidades incluindo tipos e :>eus atributos e os donúnios a partir dos Q' ~ais os valores dos atnõutos podem ser válidos; ~ distribu'ção, a localização, e os procedimentos para a obtenção dos dados; e, por fim, a atualidade dos Metadados.

Padrões cadastrais, por exemplo, já foram estabelecidos por meio de comitês compostos por organizações governamentais nos E.D.A. no sentido de tornar aplicável, para toda coleção de dados cadastrais, a automação de registros de propriedades que envolvem órgãos em todos os níveis de governo e no setor privado (FGDC, 1994). Esses padrões: fornecem um repositório de dados para a informação armazenadas publicamente; produzem valores de coordenadas a partir de informação contida nos padrões usando métodos de análise matemática e estatística; pennitem o controle de dados espaciais; fornecem informação padronizada para a informação de controle espacial incluindo: controle espacial relativo a pontos extremos de quadriculas identificados, Metadados relacionados à linhagem e à qualidade, e o controle espacial que está relacionado a áreas legais identificadas; e, finalmente, pennitem informação de registro de propriedades seguindo os padrões para serem registrados por meio de uma representação gráfica de sua extensão espacial.

A função desses padrões será, basicamente, fornecer as definições e formar uma rede para automatizar registros de propriedades e dados cadastrais, em uma forma padrão, em todos os níveis governamentais e também no setor privado. Os padrões resultantes poderão acomodar a automação dos dados exatamente como eles se encontram no registro público.

configuration of the system we can talk about stand alone products versus systems operating within a network environment. Further, one can base the classification of electronic atlases on the content of an atlas. ln this case the classifications adapted for conventional atlases apply. The field of Electronic Atlases is one of the youngest branches of cartography. It is strongly influenced by a rapid rate of change imposed by the computing industries, thus no authoritative, definitive cartographic terminology exists, and many scientist are defining their products using terminology adapted from other fields, mainly from computer science. Readers may find many terms that are being used to describe the electronic maps and map related products including electronic atlases. They include: multimedia or hypennedia atlases, interactive mixed media atlases, electronic maps, virtual maps, softcopy maps, etc. The process of using electronic maps and geographic information in digital fonn is also closely related to cartographic visualization. However, the focus here is not on a ready product but on the process of data analysis and decision support [MacEachren, 1994].

3. Early Developments of Electronic Atlases: (1987-1991)

The beginning of development of Electronic Atlases within the National Atlas context, can be traced to 1983, when a paper describing experimental work in the development of the prototype of an Electronic Atlas of Canada was presented at the Autocarto VI conference [Siekierska, 1983].

The first Electronic Atlas system presented at an ICA conference was the Electronic Atlas of Arkansas, developed at the University of Arkansas, USA, and presented in Morelia, Mexico in 1987 [Smith, 1987]. The first atlases discussed at length within the Commission on National Atlases were the Canadian Electronic Atlas prototype system and the PC Electronic Atlas of Sweden, presented at the very :first working meeting of the Commission held in Stockholm and in Kiruna, Sweden, in 1988 [Siekierska, 1989].

Electronic Atlas of Arkansas The Electronic Atlas of Arkansas was developed at the University of Arkansas, USA. lt is an IBM PC based atlas composed of about one hundred static maps of the state of Arkansas, with in-house-developed programs for searching and browsing [Smith, 1987]. To market this atlas and to develop other electronic atlases a company called Electromap lnc. was established by the developers. Subsequently they published the Electromap World Atlas, and the Interactive Atlas ofthe State of Georgia [Smith and Parker, 1995].

Electronic Atlas of Canada prototype system The prototype of the Electronic Atlas of Canada was developed in 1981-1982. It was an in­house-developed system based on a PDP computer, the second version was implemented on a Sun workstation. The system was based on GIS concepts, but had extended electronic mapping capabilities. The functions included an interactive selection of class intervals, based on frequency distribution histograms, an automated rule based generalization based on a visual threshold generalization theory, and two types of animation: a historical animation of past events and a projection of future distributions [Siekierska, 1983]. The system was mainly used to develop various concepts of electronic mapping. Subsequent versions included derivation of small multimedia modules, which are now available on CD-ROM [Siekierska, 1993].

The PC Electronic Atlas of Sweden The PC-Atlas of Sweden is based on in-house-developed software, supported by DBase with import capabilities to MAPINFO and ARC/INFO. The content of this atlas is coordinated with the National Atlas of Sweden, whereby the electronic version supports the conventional atlas by providing supplementary data. The use of the atlas is facilitated by a structured interface geared to several user groups. Novice users can view existing maps, more experience users can interact with mapping parameters and design their own maps. The atlas has the capability to display infonnation at various scales baseei on generalization thresholds and it permits comparison between various maps by displaying two maps side by side [ Amberg, 1993].

The characteristic of the early stage of creation of electronic atlases was the use of in­house-developed special purpose software. This contributed to the development of a wide range of functionality and to the existence of a high degree of innovation in those atlases. ln the follow up years the majority of atlases were based on commercially available software. This limited the overall range of functionality but it reduced the cost of development and contributed to a wide spread utilization of the products.

4. The Recent Development ofElectronic Adases: (1991-1995)

The first N ational Atlas Commission meeting during which a separate session on Electronic Atlases was held was organized in Madrid, Spain, in 1992. During this session the following electronic atlases and electroruc maps were presented and discussed [Proceedings, 1992].

Atlas of Biskaia, an IBM PC based system developed in the Institute of Applied Geography, in Spain. The atlas contains about 20 maps at scale 1: 100 000 and 1: 200 000 showing thematic geography ofthe region [Sabiron i Herrero. 1992].

GEOSCOPE - Global Change Encyclopedia, an IBM-PC product developed by the Canada Centre for Remote Sensing, with support from the Canadian Space Agency and private industry. It contains a broad and diversified collection of geographical data sets with mainly remotely sensed images of the world. However many thematic data in vector format, both global and regional, are included. Based on these data a set of scenarios explaining severa! geographical issues have been created. The system engine permits the users to add their own data to create user designed scenarios [Simard, 1992].

Territorial Evolution of Canada, a Hypermedia map. A subset of the Electronic Atlas of Canada, developed into a stand-alone product, based on MacroMind Director Multimedia software. It contains an animated presentation of Canada's national and provincial boundaries from the time of Confederation until the present time. The product is distributed on CD-ROMs formatted for use on IBM-PC and Macintosh computers [Armenakis et al., 1992].

The Multimedia Map ofthe City of Madrid developed at the Department of Topographic Engineering and Cartography of the Polytechnic University of Madrid, Spain. It presents the growth ofMadrid from the foundation ofthe city in the ninth century until today. The

and Training, and the Commission on Map and Spatial Data Use. The papers presented at this event were published in the bulletin of the North American Cartographic Infonnation Society called Cartographic Perspectives No. 20, winter 1995. The presentations focused on recent trends in development of electronic atlases [Rystedt, 1995], user requirements [Keller, 1995], the potential of electronic atlases for geographic education [Dymon, 1995], and new fonns, concepts and structures ofEuropean National Atlases [Ormeling, 1995]. A new capability of accessing National Atlas Infonnation via the internet (such as the NAISNET facility of the Canadian National Atlas Information Service) was mentioned [Rystedt, 1995]. Further, plans for the creation of an electronic "Personalized National Atlas ofthe United States" were presented [Morrison, 1995]. Such an atlas could become a subset of the National Spatial Data Infrastructure, currently under development, that eventually will offer access to spatial data to every home and office.

The high number of participants at the Reno session proved the continuing interest in development of electronic atlases. The ICA Commission facilitates such development by providing a forum for discussions on issues related to the transition from conventional paper atlases to electronic atlases. The results of these discussions are continuously increasing developments of electronic products.

5. Current Development of Electronic Atlases

ln 1996, a session on Electronic Atlases wil1 be organized by the ICA Commission on National and Regional Atlases, at the at the IGU (lnternational Geographic Union) congress to be held in August, 1996 in Hague, the Netherlands. During this session current developments of electronic atlases will be discussed. Some of them are: the creation of a National Atlas Information System in Sweden, the design and production of an electronic version ofthe National Economic Atlas ofChina, anda demonstration of a prototype of an Electronic Atlas of Switzerland. Further demonstrations of the Electronic Atlases of Canada, France, Sweden, China, Russia, Japan and probably some others will be given. A noticeable trend in the development of electronic atlases and national atlas information systems is the use of the World Wide Web. The internet provides access to information which far surpasses the capabilities of information access methods of the past. The National Atlas of Canada information service WWW site, featuring various electronic atlases, databases and map products within the Internet and Schoolnet environment, will be presented during this session [Siekierska and Williams, 1996].

6. Present use of Electronic Atlases

The current users of electronic atlases can be subdivided into three main groups: schoo.ls and educational communities, the general public and private sector and, finally, govemments and decision making institutions.

With the increasing installation of computers in schools there is an increasing demand for electronic teaching materiais [Van Elzakker, 1993]. Thus the widest use of electronic atlases at the present time is in the educational sector. View-only electronic atlases are successfully used at the elementary school level. The interactive multimedia products are attractive to chlldren who are familiar with computer video games. At the secondary and

senior levels products which permit creation of various scenarios, and which include large amounts of infonnation, such as GEOSCOPE, the Global Change Encyclopedia, are very popular. Further, systems which permit users to create their own maps are also in high demand in the educational environment [Rystead, 1995].

Some educational projec..'1s involve school children in the atlas creation stage. The most famous project of this type was the Domesday project in the UK. [Openshaw and Mounsey, 1987]. ln this project children were involved in the collection of information which described their communities. ln Canada a similar project was initiated entitled "Our Home our Communities" [Siekierska, 1993]. The electronic atlas resulting from this project has been a focus of conferences organized for children to provide them with an opportunity to describe their communities to other children and to leam about other communities that participated in the project. This is an innovative way of teaching geography by utilizing a new medium of cartographic presentation.

Recently, new electronic communication media have provided new opportunities for producing and distributing maps and related geographic information on the infonnation highway. The National Atlas on "Schoolnet" is a new initiative to provide on-line geographic information to high school students across Canada. The project was launched in September 1995. This is a government initiative to provide 16 000 schools with access to internet. The Electronic Atlas of Canada, especially modified for use in a school environment, became part of the Schoolnet. A new module of the Electronic Atlas, called Issue Mapper, will be added to the atlas to permit students to derive maps related to the topics which are presently of major concem or interest.

Another rapidly growing market for electronic map products is the general public. The sales of computers for home use is rapidly growing and this increases the sales of electronic products. Besides home computers, electronic atlases have been successfully used in the museum and exhibition environment [Berube, 1992]. Multimedia are well suited for this type of use. An example of this application is the multimedia atlas specially designed for unmanned, stand-alone presentation, showing Territorial Evolution of Canada. This atlas was very popular during the Canada House exhibition organized to commemorate the 125th anniversary of Canadian Confederation, which was celebrated in 1992 [Siekierska, 1993].

Finally, it is anticipated that electronic atlases will be widely used within governments and other decision making institutions. Until recently govemment offices were mainly using large workstations, equipped with GIS type of software. However, recent trends are to integrate other types of software within GIS, including electronic mapping, image processing, map publishing, etc. This will provide managers and decision makers with powerful tools to support their decision making, based on a variety of information readily available either in digital or analog format [Van Elzakker, 1993].

An example of a system which was envisaged as a decision support tool is ELADA 21. The system has been developed to facilitate reporting on the state of the enviromnent for the countries who have signed the Biodiversity convention and therefore are obliged to report the progress that has been made. At the present time six countries participate in this project: the Bahamas, Canada, Costa Rica, Kenya, Poland, and Thailand. ELADA 21 is presently available on CD-ROM for Beta testing purposes on a limited basis. A special

module is being developed to allow the system to operate within the internet environment [Beaudoin, 1996].

As similar project with a special focus on Latin America, called ELALA (Electronic Atlas ofLatin America) was proposed to PAIGH (the Pan American Institute ofGeography and History) in 1995. The proposal has won the first prize in the geographical category of projects of "major proportions". The goal of the project is to develop a whole range of atlases and specialized products, including multimedia maps for blind and visually impaired people, and for mapping the sustainable development [Taylor et ai., 1995]. The project is currently in the funding application stage. The preliminary responses obtained from the major funding institutions have been very encouraging. The following countries of Latin America have expressed their interest in participating in this project: Argentina, Brazil, Chile, Columbia, Costa Rica, Peru, and Mexico. Severa! ICA Commissions, including the Commission on National and Regional Atlases, Commission on Tactile Mapping, Commission on Gender and Cartography [Siekierska, 1995] and Working Group on Maps and Children, will provide support and co-operation.

6. Conclusions

This paper has provided a general overview of the development of Electronic atlases based on the experience ofthe ICA Commission on National and Regional Atlases. Most ofthe systems which have been presented and discussed during the Commission's annual meetings or at the special sessions organized by the Commission have been briefly reviewed.

This overview illustrates well the general trends in development of electronic atlases. The early electronic mapping systems permitted considerably less interaction, and were based mainly on a sequential organization of information, whereas modem hypermedia based systems facilitate a non-sequential, flexible access to information, which engages users in the process of selecting information and of determining the sequence of map reading.

Another noticeable trend is that the speed of information processing fifteen years ago was much slower then at the present time, thus the early maps and atlases based on those systems were more static and less dynamic than present day products. Similar progress has been made in the speed of information transmission. The rapidly increasing capacity of communication networks provides access to vast amounts of information stored in remote databases. Based on this information and on the on-line data processing capabilities, the users will profit from mapping ata distance.

The continuously evolving technologies will further enhance the development of electronic maps and atlases. The use of these products will in tum enhance education, decision making and sustainable development. As these technologies and methodologies evolve and mature they will be applied to a wide variety of real life applications and be able to assist decisions and provide solutions in a most effective way.

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BANCO DE DADOS GEODÉSICOS E GRA VIMÉTRICOS

1. OBJETIVO

Jesús Fernando Mansilla Baca Eng. Cartógrafo Mestre em Ciências

E-mail : Jesus@cnps.embrapa.br

O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta da

modelagem de um sistema de armazenamento de dados geodésicos, que permita um

gerenciamento dos mesmos em forma ágil, eficiente e segura; ele é um resumo da

tese de mestrado do autor no Instituto Militar de Engenharia, ao final do qual se

obteve como resultado os esquemas da Análise de Dados, da Análise Funcional e

um Protótipo do referido sistema.

2- POSICIONAMENTO

Os dados geodésicos de um país são as informações precisas de

planimétrica, altimétrica e gravimetria necessárias para o desenvolvimento de obras

de arte, arquitetura, urbanismo, estudos científicos, etc. Esta informação é obtida

por uma coleção de dados de campo feita desde tempos passados e que continuam

até agora. Tal informação foi e é feita por várias instituições, empregando-se

diferentes técnicas, aparelhos, equipes, precisões, etc., o que faz dela um sistema

chamado Sistema Brasileiro de Informações Geodésicas. Pode-se notar que a

complexidade deste sistema e sua particularidade técnica o caracteriza como

científico, onde as técnicas da análise de sistemas e modelagem de dados ( Análise

Estruturada, Análise Essencial, Banco de Dados, etc. ) não têm sido muito

empregadas. Apesar que ditas técnicas com muitos anos de criadas, atualmente não

só no Brasil, como também em muitos países, ainda empregam-se sistemas feitos

em forma empírica, sem a modelagem de uma arquitetura global e completa, porém

se fazendo programas que interligados formam sistemas; e os dados armazenam-se

em arquivos, onde os campos são colunas nas linhas sob as quais têm que se

aplicar programas específicos para a criação, atualização, extração e exclusão de

ditos dados. Ademais, estes não estão formatados e geralmente só passavam pela

análise visual do operador do sistema.

No Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o Departamento de

Geodésia é orgão encarregado do tratamento destes dados e para o gerenciamento

desta informação esta Instituição tem desenvolvido um constante esforço para

conseguir implementar o Banco de Dados Geodésicos, como mostram trabalhos que

se iniciaram desde 1984, com todo o apoio que presta para o desenvolvimento de

trabalhos de pesquisa nesta área, assim como a realização de eventos como o

presente.

Pesquisas feitas em outros países nos mostram exemplos como os Estados

Unidos, onde suas Instituições ainda mantêm seus sistemas baseados em arquivos.

Já no Canadá estão desenvolvendo um Banco de Dados Geodésicos que aproveita

as técnicas modernas de modelagem de dados e análise de sistemas.

Neste contexto, o presente trabalho pretende apresentar uma abordagem já

empregada com êxito no desenvolvimento de sistemas, principalmente comerciais, e

como já foi apresentado, não em aplicações científicas na área de informação

geodésica. Empregam-se conceitos de Engenharia de Software, Modelagem de

Dados pelo emprego do Diagrama Entidade-Relacionamento (DER) e Diagrama

Entidade-Relacionamento Estendido (DERE), Análise de Sistemas com o emprego

do Diagrama de Fluxo de Dados e Diagrama Hierárquico de Sistemas, etc. Pela

complexidade do sistema e o volume de informação foi empregado as ferramentas

CASE da ORACLE (CASE*Designer, CASE*Generator, etc.) o que permitiu seguir o

ciclo de vida completo de um sistema controlado por um supervisor (CASE), o que

facilitou todo o desenvolvimento até chegar ao protótipo.

3. - CONCEITOS QUE DEVEM ORIENTAR O DESENVOLVIMENTO DE UM

SISTEMA

2

A construção de um sistema deve ter um conjunto de definições conceituais

que servirão como um norte a ser seguido durante todo o desenvolvimento, em cada

uma das etapas deste deverão ser verificados os itens a seguir.

3.1 DEFINIÇÃO DE OBJETIVOS E REQUISITOS QUE DEVE CUMPRIR O SISTEMA

Isto é o mais elementar porêm o mais importante, pois os objetivos serviram

como rumo que devem seguir todos os trabalhos feitos; e os requisitos serão os

limites até onde deverá desenvolver-se o sistema. No entanto isto não significa que

são elementos estáticos, pois o próprio desenvolvimento obrigará a realizar

pequenos cambies neles.

3.2 ARQUITETURA GLOBAL DOS DADOS

Uma arquitetura global permite uma fácil identificação e entendimento dos

dados com a realidade que foi modelada. Existem modelos para construção de

Banco de Dados que permitem uma modelagem em alto nível, ou seja, com emprego

de elementos visuais que facilitam o entendimento dos usuários finais, o qual ajuda

para uma interação analista/usuário para definição dos elementos do Banco de

Dados, as Funções das Organizações, etc. Por outro lado, uma arquitetura global

permite uma evolução mais eficaz de acordo as necessidades do Sistema, pois pelo

emprego da técnica de controle de versões é possível se aplicar as novas

potencialidades dos sistemas sem perder os dados e informação já trabalhada e

produzida.

3.3 ABORDAGEM DE DADOS E FUNÇÕES EM FORMA CONJUNTA

Os dados num sistema não permanecem estáticos, mas fluem pelo sistema

através das funções, que precisam deles . para satisfazer determinadas

necessidades.do usuário. Desta maneira uma Análise conjunta de Dados e Funções

é a metodologia mais adequada para obter-se os melhores Esquemas Conceituais

de Dados e Funções, pois na construção de tais esquemas procede-se pelo

desenvolvimento iterativo entre as duas análises, procurando estabelecer o melhor

acoplamento entre os esquemas resultantes.

3

3.4 ENFOQUE DE VISÕIES

As Instituições encarregadas dos Sistemas Geodésicos, geralmente têm

dentro de seu esquema organizacional uma unidade encarregada de tal tarefa (no

caso do Brasil a organização é o IBGE, a Instituição encarregada do Sistema

Geodésico Brasileiro e dentro dela tem uma subunidade que está dentro do

Departamento de Geociências), hierarquicamente abaixo dela, existem outras

subunidades que basicamente se subdividem de acordo com o apresentado na

FIGURA 1 DER de um SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEODÉSICAS.

Cada subunidade caracterizada pelo tipo de técnicas empregadas ou trabalho

que realizam, contando esta com pessoal especializado para cumprir sua função,

executando funções mais específicas e ficando encarregado de determinado tipo de

dados e informação geodésicos. É dizer, aqui podemos capturar as necessidades

internas de dados dos usuários das diferentes técnicas geodésicas; podemos

concluir que em cada técnica geodésica são empregadas diferentes entidades

(dados), o que podemos associar as visões que cada interessado tem. Assim

mesmo, é possível se apreciar que determinados dados são requeridos por todos os

usuários; a este tipo de dados, nos podemos denominar globais pois são geralmente

usados pelos usuários das diferentes subunidades; assim mesmo da análise das

figuras mencionadas anteriormente, podem ser detectadas as funções específicas

necessárias para os diferentes usuários (visões).

Por outro lado, temos outro tipo de interessado que é o usuário externo,

aquele que vai ao IBGE à procura de informação geodésica que lhe permita

desenvolver seus trabalhos de engenharia, arquitetura, empresariais, científicos, etc.

Tal usuário tem outra visão dos dados que ele requer para satisfazer suas

necessidades.

Então, para o desenvolvimento do Novo Sistema, podemos partir pelo enfoque

que os usuários têm do Sistema (visões), ou seja, particionando um sistema grande e

complexo em pequenos subsistemas, tal como naturalmente estejam no mundo real.

Nestes subsistemas se procurará satisfazer todas as necessidades de cada usuário,

de cada visão. Posteriormente, se procederá à integração num Sistema com uma

Arquitetura Global. Sendo que aqui o enfoque conjunto da análise de dados e

funções ajuda a construir um Sistema integrado, satisfazendo as necessidades de

todos os usuários, não só de dados mas também de funções.

Como conclusão deste item, pode-se apreciar que a modelagem pela análise

das diferentes necessidades de dados dos usuários e as funções que os empregam

no Sistema ajudaria a modelagem, sendo que tal metodologia é o estudo das visões

que os usuários têm do Sistema.

3.5 SEGURANÇA DO SISTEMA

Um Sistema qualquer precisa aplicar medidas de segurança, para neutralizar

possíveis ações intencionadas ou não de causar prejuízo nos dados e informação.

Este tipo de medidas pode ser aplicado, empregando um Sistema Gerenciador de

Banco de Dados, o qual permita aplicar tais métodos, preferencialmente pela

aplicação a grupos de usuários com senhas de acesso aos diferentes elementos do

Banco de Dados e manipulação de determinadas funções estritamente necessárias

para cumprir seu trabalho. O emprego de um SGBD que possua funções para a

definição de medidas de segurança, permitirá ter um controle sobre possíveis atos

involuntários ou intencionados de destruição, uso indevido, etc., da informação do

Sistema.

Por outro lado, aplicando a abordagem de visões para a análise de dados e

funcional, podem ser agregadas as medidas de segurança aplicadas a cada visão

(conjunto de dados e funções de uso de cada usuário). Exemplo : o Chefe de

Planimetria terá acesso integral a todos os dados planimétricos, os encarregados de

Triangulação, Poligonação, Trilateração e Levantamentos por Rastreamento de

Satélites terão acesso a seus respectivos dados e funções que manipulam tais

dados. Todos os usuários externos e internos terão possibilidades de recuperar os

dados globais, mas não de aplicar funções de inserção, atualização e exclusão.

As funções aplicáveis aos dados globais serão responsabilidade do Gerente

do Banco de Dados, que receberá estes dados das diferentes subunidades

(planimetria, altimetria e gravimetria).

5

3.6 MODELO DE BANCO DE DADOS A SER EMPREGADO

O modelo de Banco de Dados deve ser aquele que permita uma evolução

constante tanto de hardware e software. Os modelos que têm embasamentos

teóricos bem desenvolvidos são os mais adequados, pois a evolução da técnica

geralmente continua sob o trilho do que está sendo ou foi pesquisado. Em todo caso,

se aparecerem novas inovações ou paradigmas, os modelos que têm embasamentos

teóricos terão mais facilidades para evoluir aos novos modelos ou paradigmas; em

muitos casos os novos paradigmas algumas vezes resultam de evoluções de

paradigmas já desenvolvidos.

Nesta situação, os Bancos de Dados Orientados a Objetos seria o tipo ideal

de modelo a empregar-se. Porém este modelo ainda está em pesquisa e não tem

característica padrão e também porque os dados geodésicos estritamente são

atômicos, pois se referem a atributos de determinados pontos no espaço os quais

podem ser modelados no modelo relacional.

Como uma conseqüência do anteriormente mencionado o modelo relacional é

o mais adequado, pois tem embasamentos teóricos bem desenvolvidos (álgebra e

cálculo relacionais); é o modelo mais amplamente usado e por tanto o mais testado,

o que dá segurança na qualidade dos resultados; tem restrições de integridade dos

dados; está em constante evolução com a agregação de novas funções não próprias

de operações relacionais, porque facilita a manipulação dos dados; tem uma grande

quantidade de empresas dedicadas a construção de Sistemas de Gerenciadores de

Banco de Dados, porque existe um mercado com mais opções destes produtos

{alguns oferecendo características do paradigma de Orientação a Objetos, interface

com linguagens estruturadas PUSQL, diferentes compiladores, etc.).

4- ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO

Pela grandeza e complexidade do Sistema de Informações Geodésicas, um

enfoque global de desenvolvimento não é o mais recomendado, sendo mais

adequado o particionamento por partes (subsistemas), para depois integrá-los numa

arquitetura global. O Sistema em forma natural se encontra dividido; motivo pelo qual

6

a estratégia a ser seguida deve ser de estudo detalhado dos diferentes subsistemas

para capturar as características mais importantes que devem ser parte do Novo

Sistema.

Um estudo do organograma da Instituição encarregada dos dados Geodésicos

nos ofereceria rapidamente e em forma preliminar as diferentes visões que teríamos

no sistema; para se proceder ao desenvolvimento, deve-se estudar cada uma das

unidades e subunidades deste. Os organogramas das instituições dedicadas aos

trabalhos geodésicos têm feito em forma natural esta divisão, de acordo ao tipo de

dado, técnica, etc., empregados na determinação das observações geodésicas.

Uma característica da estratégia a ser seguida deve ser o de avaliação se os

diferentes elementos a serem modelados realmente devem fazer parte do Banco de

Dados; deve-se modelar o que realmente é importante. Exemplo : as diferentes

reiterações de observações impostas pela metodologia empregada não podem fazer

parte do Banco de Dados, a media aritmética, ou outro resultado será o elemento

representativo de todas elas, porque depois de feito o cálculo da media não tem

outra operação a se realizar com esses dados , exceto por erro voltar a executar o

cálculo, sendo que, neste caso, se procederá novamente ao cálculo pelos métodos

que atualmente são realizados.

5. DESENVOLVIMENTO DESENVOLVIMENTO PROPRIAMENTE DITO

5.1. CONHECIMENTO E ANÁLISE DO SISTEMA ATUAL

Etapa importante para desenvolvimento de qualquer sistema, principalmente

pela detecção das principais requisitos atendidos, funcionalidades, pessoas

envolvidas neste trabalho. Serve para fazer uma verificação se foram atendidas

todos os requisitos que já eram satisfeitos.

5.2. ANÁLISE DE DADOS

O estudo dos dados do Sistema tem como objetivo a modelagem do Banco de

Dados e os diferentes elementos que o formam.

7

5.2.1 REQUISITOS DE DADOS

Um sistema deve atender os seguintes requisitos :

- Necessidade de dados de usuários externos, visa ao atendimento através da

informação mais freqüentemente solicitada ao Departamento de Geodésia Exemplo :

Listagem dos Pontos Planimétricos de um determinado estado.

- Necessidades dos dados de usuários internos, cujo objetivo é o gerenciamento de

toda a informação que não é de interesse dos usuários externos, porém são

necessárias para o Cálculo dos dados das Estações, conhecer a situação de

Monumentos das mesmas, preparação de dados para ajustes, etc. Exemplo : Gerar

um relatório de dados para o ajuste de uma Rede de Triangulação.

5.2.2- ESQUEMA CONCEITUAL DE DADOS

5.2.2.1 SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEODÉSICAS

O Sistema de Informações Geodésicas é um conjunto de informações

precisas de posicionamento, referência e orientação espacial e terrestre que está

composto dos subsistemas de:

- Astronomia, com pontos monumentados, determinados pela observação às

estrelas, obtendo-se a Latitude, Longitude a Azimute de LaPlace, os quais permitem

o posicionamento e orientação espacial. Informação muito empregada em tempos

passados.

- Planimetria, com pontos monumentados no terreno chamados Marcos Geodésicos

e que servem para o posicionamento e orientação plana através de suas

coordenadas geográficas de Latitude e Longitude, coordenadas UTM ou outras

coordenadas planimétricas. Estes pontos estão espalhados num território {país,

estado, etc.) formando diferentes redes classificadas de acordo com a sua precisão.

- Altimetria, também com pontos monumentados para referenciar ou posicionar

altimetricamente pela altitude destes pontos. Estes são chamados Referências de

Nível ou Bench Mark e estão espalhados num território {país, estado, etc.), formando

linhas de nivelamento. - Gravimetria, com pontos geralmente também monumentados

e que servem para determinar a forma da terra pela determinação da gravidade

nestes pontos.

8

- Técnicas, dados e instrumentos empregados nas determinações dos pontos

anteriormente mencionados, instituições participantes, sistemas de referência,

precisões, etc .

.----------,'---- código_instrumcnto

INSTRUMENTO

INSTITIJIÇÃO

nome_ instrumento

tipo_ ins1rumento

precisão

código_ instituição

gravidade

código_ estação nome _estação

longitude

ESTADO

MUNICIPIO

altitude

GRAVIMÉTRICA ASTRONÔMICA PLANIMÉTRICA ALTIMÉTRICA ~--1

PTO_TRIA PTO_POLI PTO_TRIL PTO_SATÉ

FIGURA 1 DERE do SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEODÉSICAS

código_ estado

nome_ estado

código_ município

nome_mtmicipio

PTO_GEOM

PTO_TRIG

PTO BARO

PTO_SATE

A principal entidade deste sistema é a Estação Geodésica, que empregando

o Modelo Entidade-Relacionamento Estendido é uma superentidade cujas

subentidades caracterizam-se pela especialidade da informação que apresentam

(Astronômica, Planimétrica, Altimétrica e Gravimétrica); este sistema, empregando o

DERE, é apresentado na FIGURA 1 DERE do SISTEMA DE INFORMAÇÕES

GEODÉSICAS

Os atributos das figuras deste item não serão definidos, porém estes devem

ser os principais que permitam um reconhecimento perfeito da realidade a modelar, e

sobre tudo que eles servem para o emprego nas funções que empregam os dados.

9

Seguindo a FIGURA 1, poderia definir-se todos os elementos de tal

Diagrama porem só se apresenta os Sistema Planimétrico e o as Triangulações,

considere-se que tal exercício deve ser feito para todas as subentidades (

Poligonais, Trilaterações, etc.).

SISTEMA PLANIMÉTRMCO

Na Geodésia, empregam-se diversas técnicas para determinar as

Coordenadas Geográficas (Latitude e Longitude), Coordenadas UTM (Este, Norte e

Longitude do Meridiano Central) ou outras Coordenadas Planimétricas; assim

mesmo, um sistema planimétrico associa-se a um determinado sistema de referência

com um elipsóide como figura geométrica sob o qual se fazem os cálculos e um

ponto DATUM ( no caso do Brasil, o SAD-69 e CÓRREGO ALEGRE,

respetivamente). Num DERE, este tipo de estações são subentidades da entidade

Estação, e por sua vez são superentidades de outras subentidades caracterizadas

estas últimas pela metodologia empregada em sua determinação : Triangulações,

Trilaterações, Poligonações e Levantamentos por Rastreamento de Satélites. Na

FIGURA 1 DERE do SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEODÉSICAS, pode-se

observar as relações de superentidades e subentidades anteriormente mencionadas.

TRIANGULAÇÕES

A triangulação é um método de levantamento no qual a posição de um novo

ponto é determinado da solução matemática de um triângulo cujos vértices são : dois

com coordenadas e azimute entre eles conhecidos e um a determinar.

A triangulação é uma técnica muito empregada no passado nas

determinações de alta precisão. O Transporte de Coordenadas empregado nestas

determinações precisam de um Sistema de Referência e Datum cujos parâmetros

serão empregados nos cálculos a serem feitos com esta técnica. Para fins de

controle azimutal, são empregadas as estações de LaPlace.

Esta metodologia mapeada conceitualmente no modelo DERE nos apresenta

a FIGURA 2 DERE de uma REDE DE TRIANGULAÇÕES, com elementos a seguir :

10

Fica evidente que todos os elementos do presente Diagrama devarão ser

definidos em forma clara e precisa. Assim mesmo todas os entidades da FIGURA 1,

deverão ser definidas até um nível possível que permita claramente a visualização

dos dados e suas relações como seriam na realidade.

LA_PLACE ~---M-iPLANIMÉ1RICA

ang_azim_tria

cod_rede_tria nome _rede_ tria

prec _rede _tria reit_ rede_ tria

REDEDE IRIANGULAÇÃO

1RIANGULO

MEDI_1RIA

INSTRUMENTO t-N--<

NNM

PTO 1RIA

data_ Iria _por

1

~-+--- cod_medi_tria ~--+--o ang_tria

1--+-4 cod _ triangulo

>---f INSTITUIÇÃO

FIGURA 2 DERE de uma REDE DE TRIANGULAÇÕES

5.3. ANÁLISE FUNCIONAL

Esta análise tem como objetivo definir os elementos funcionais que atuam

num Sistema de Informações Geodésicas, os quais devem estar completamente

acoplados com o resultado da Análise de Dados.

5.3.1.1 REQUISITOS FUNCIONAIS

As funções do sistema devem ser modeladas visando atender as

necessidades dos usuários externos e as necessidades internas do Departamento de

Geodésia; sendo assim podemos ter :

11

• Alguns exemplos de necesidades externas :

- Listagens de pontos planimétricos por Município

- Listagens de uma estação planimétrica com suas coordenadas geodésicas

e descrição.

- Listagens de uma estação gravimétrica com sua gravidade e descrição

- etc.

• Alguns exemplos de necesidades ex.temas :

- Gerenciamento dos dados de triangulação

- Gerenciamento dos dados de poligonais

- Gerenciamento dos dados de trilateração

- etc.

5.3.2· ESQUEMAS FUNCIONAIS

Da análise de dados feita pelo estudo das tarefas que cumpre o Departamento de Geodésia, considerando as Orientações e Estratégias dos itens 3 e 4, e o descrito anteriormente neste item foram desenvolvidas os seguintes

Diagramas.

5.3.2.1 DIAGRAMA HIERÁRQUICO DE FUNÇÕES ( DHF )

O desenvolvimento deste diagrama seguindo a filosofia ORACLE foi feita de

uma maneira "Top-Down" procurando capturar as funções que deve cumprir a

Instituição em conjunto para particionar tais tarefas de acordo as unidades de

produção (equipes, departamentos, etc).

Para se ter o resultado final deste Diagrama, foi preciso polir iterativamente

com o Diagrama de Fluxo de Dados e o Diagrama Entidade-Relacionamento. Resulto

num conjunto de Diagramas no qual são apresentados somente dois como exemplos

: a FIGURA 3 DHF do SISTEMA DE BANCO OE DADOS GEODÉSICOS e a FIGURA

4 DHF do SISTEMA DE ATENDER USUÁRIOS.

Considere-se que devem ser explodidas cada uma das funções até uma de

fácil interpretação e visualização da tarefa cumprida por ela.

12

OD:I.

Cadastrar Us.uarios

CEOD2

Atender Usu.ar i o

GEOD3

Gerenci.ar Cr.av il'Mltr ia

Gerenciar Pl.ani...t.ria

GEOD5 CEODG

Gerenciar Diversos.

FIGURA 3 DHF do SISTEMA DE BANCO DE DADOS GEODÉSICOS

Pedir Rvl~•o -tr-onc.iic ..

CEOD22

P•dir~ Pl.ani-tricos

CEOD22:S.

Pedir P lani.-.tr ioos Hunioipio

Pedir E.t.o.ao RHC Int.9rV•lo T_,..,

FIGURA 4 DHF do SISTEMA DE ATENDER USUÁRIOS

5.3.2.2- DIAGRAMA DE FLUXO DE DADOS ( DFD )

As funções definidas no Diagrama Hierárquico de Funções são analisadas

pelo estudo das Entidades Externas que intervém, a definição e características da

função em estudo, os conteúdos dos depósitos de dados e o fluxo de dados entre os

elementos anteriormente mencionados assim como o tipo de dado que circula entre

eles. Sendo apresentados dois Diagramas deste tipo:

13

rf:"~TD'iii'7-:-.-:-------·---a°';.G;;'"--·------·-·------·--t---·-·-1

-----·--·-------------·--.!.C!. ~--:!'.'..: .. _. ~=~~ co:: . . . ~~:u4 :---~~::..:.___ ~ r- ft ........ ~-· ..... :.:.. ·- ---··- ..,,_. . . ---------- ! :-r- A ._,.,,......,-e;,:--:-:----·. -~~~iTTf +-~~-;;:: ! i i ==-. - !---------·--: i~~lih~~r_:=, ~:ji ___ :~ -_! ___ , ,

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i . ;.,._ ! ___ i =====--=======::::============-=====--=--======:~ ___ j::=~ ... ;c._

( D70 ID_ESTADO

FIGURA 5 DFD de ATENDER USUÁRIOS

d<i!ldOs. orde•

d.- dos

est.ado

2.2.1.21P•dir R•l•cao A5trono~ica ..._ CEOD21.1.I

dados ...._ 011ent.e

dados l'"'"el.aoao

resposta re-Jacao

. . ----·---------------

data J entl"'egal

r USUARIOS (D~ ID_CL 1 EHTE

astronosi.toa ~l .,,_ _______ J

D6'9 D_HUNICJPI o

d.ados 111.uniç1p10

dados. ostacoos

«-----~~e;;;;;·------···---------------,

2.2.6 CEOD2i6

G•renciar Ordens, Iten Pvdidos

FIGURA 4 DFD de PEDIR RELAÇÃO ASTRONÔMICA

14

6 CONCLUSÕES

- A modelagem de dados geodésicos empregando uma Arquitetura Global,

permite uma visão ampla de toda a informação geodésica ; isto, facilita a

compreensão dos elementos que intervêm e seus relacionamentos, o que ajuda no

entendimento das técnicas geodésicas empregadas. Os esquemas resultantes

empregando este conceito são similares aos planos que desenvolvem os arquitetos

nos seus trabalhos, ou seja, permitem fazer um adequado planejamento e ter um

controle completo durante a etapa de desenvolvimento e implementação. Se for o

caso, precisando-se fazer correções, modificações, etc., estes esquemas servirão

como elementos chaves para realizar tais tarefas, pois, possuindo uma visão global

será possível enxergar como uma modificação pode afetar aos demais elementos do

sistema.

- Considerando que os dados não são elementos estáticos, pois, eles estão

fluindo no sistema através das funções que fazem emprego deles, a abordagem

conjunta de Análise de Dados e Funções é a melhor metodologia para desenvolver

sistemas, pois sua interação permite detectar erros, omissões, etc., as quais são

minimizadas através de iterações sucessivas. Esta abordagem conjunta permitirá um

perfeito acoplamento de Dados e Funções. Se for possível contar com uma

ferramenta CASE, como foi neste caso, é amplamente facilitado tal trabalho iterativo,

pois esta tem funções de verificação sintática e semântica entre esquemas. O

seguimento das etapas de desenvolvimento é importante, pois antes de passar às

etapas seguintes aplica-se as verificações necessárias, gerando-se os relatórios da

etapa.

- A tecnologia de Banco de Dados é amplamente usada na área comercial,

igual ao Modelo Relacional, nos quais estão desenvolvidos a maioria dos sistemas

existentes. A pesquisa atual gira em relação ao paradigma da Orientação de Objetos

aplicada a tecnologia de Bancos de Dados, os quais denomina-se Banco de Dados

Orientado a Objetos (BDOO); apesar que a comunidade científica está maciçamente

pesquisando nesta área, e, já ter desenvolvido alguns gerenciadores na parte

15

comercial e científica, até agora, esta nova técnica não tem padrões estabelecidos e

sobre tudo não tem o grau de confiança aceito pela comunidade usuária. Desta

maneira ficam os Banco de Dados Relacionais como a tecnologia de maior confiança

e aceitação. Porém, as pesquisas estão sendo desenvolvidas para conseguir uma

fácil migração do Modelo Relacional ao Orientado a Objetos, quando este último

conseguir se afirmar como tecnologia mais adequada. De toda esta reflexão pode-se

concluir que uma boa escolha do modelo a ser empregado, neste caso o relacional,

permitirá facilidade e baixos custos na evolução da ciência informática.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. BATINI, CARLO; CERI, STEFANO ; NAVATHE, SHAMKANT B. Conceptual

database design : an entity-relationship approach. The Benjamin/Cummíngs

Pubhishing Company, lnc., 1992.

2. BOMFORD, G. Geodesy. Oxford: Clarendon Press, 1962.

3. CHEN, PETER. The Entity-Relationshlip Model Approch to Logical Database

Design. Wellesley, Mass.: O.E.D. lnformation Sciences, 1977.

4. CLARK, DAVID.Plane and Geodetic Surveying for Engineers. London :

Constable & Company Ltd., 1967.

5. MANSILLA, JESUS. Tese de Mestrado: Modelagem de um Banco de Dados

Geodésicos. Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia (IME), 1995.

16

ATLAS NACIONAL ELETRÔNICO: A PROPOSTA DA ASSOCIAÇÃO CARTOGRÁFICA INTERNACIONAL

Coordenador: MAURO PEREIRA DE MELLO (IBGE) *

ST59

A grande contribuição dos Atlas na organização do conhecimento geográfico é a síntese que oferecem aos processos decisórios implicados na gestão e ordenamento territorial, mostrando a estruturação e restruturação do espaço geográfico em todas suas dimensões - fisica, biológica, ecológica e social - em uma escala temporal e a partir do reconhecimento dos padrões ou formas espaciais resultantes das transformações impostas pelos agentes naturais e sociais ao espaço geográfico.

Esses aspectos assinalam, como preconizado pela Associação Cartográfica Internacional, os principais objetivos para a produção de Atlas Nacional e Regionais: enfatizar e salientar a identidade das nações; suprir e subsidiar o ensino e a pesquisa com as informações atualizadas e oportunas relativas às condições naturais e sociais; monitoramento e gerenciamento dos recursos naturais, através do apoio ao planejamento do uso da terra e manejo sustentado do ambiente natural.

A conexão desses objetivos com os Sistemas de Informação Geográfica se mostra suficiente para vincular a tecnologia SIG aos processos de produção de Atlas. Cabe a proposta do que vem sendo indevidamente denominado Atlas Eletrônico, mais próprio seria referirmo-nos ao Adas Virtual, cuja materialização se dá pela associação de adequadas e suficientes bases de dados geográficos (espaciais) a uma cartografia de base suficientemente densa e precisa para suportar as correlações espaciais entre os elementos da natureza e os eventos sociais.

* Mauro Pereira de Mello é Secretário-Executivo da Comissão Nacional de Cartografia - CONCAR.

NATIONAL ELECTRONIC ATLASES: THE ICA PERSPECTIVE

615 Booth St.. Ottawa Ontario CANADA KIA OE9 tel.: 1-613-992-4470 FAX: 1-613-995-4438

Eva M. Siekierska Ministry ofNatural Resources

Earth Sciences Sector Geomatics Canada

e-mail: SIEKIERS@NRCan.gc.ca

1. Introduction

The ICA Commission on National Atlases was created in 1987, at the 13th ICA Conference, held in Morelia, Mexico. The mandate of the Com.mission was: to promote and support the design, production and use of national atlases and national atlas information systems and to explore and develop new tools for atlas design, creation and dissemination. During the 1991 ICA congress held in Bournemouth, U. K., the mandate was enlarged to include the development and production of regional atlases, such as global, continental and local. Thus the Commission was renamed to the ICA Commission on National and Regional Atlases. During the last ICA congress held in 1995, in Barcelona, Spain, the mandate of the Commission was extended for the next four years. ln those three terms the size ofthe commission has grown considerably. At the present time nearly forty nations are members of this Commission. This proves the strong interest of many countries in creating national and regional atlases.

The fulfillment of growing demands for spatial information within a national context is facilitated by the new technical solutions capable of providing ever increasingly cost effective methods for the creation ofboth conventional and new mapping products such as electronic atlases, national atlas information systems and national spatial data infrastructures. The ICA Commission provides a forum for the exchange of information, and facilitates developments of conventional and electronic atlases. Already at the first meeting of the Commission, held in Stockholm and in Kiruna, Sweden, in 1988, two countries, namely Canada and Sweden, presented projects related to the development of Electronic Atlases [Siekierska, 1989]. At the subsequent conferences and Commission annual meetings, other countries shared their plans to develop either Electronic Atlases or National Atlas lnformation Systems.

This paper begins by a general definition of Electronic Atlases, National Atlas Information · Systems and related multimedia products. Then, it provides a brief overview of those electronic atlases whose development has been discussed within the framework of the ICA Commission. The history of development is subdivided into the periods between the ICA congresses, namely, the early development stage which lasted from 1989 to 1991, recent development period from 1991-1995, anda current development stage. The overview is followed by a general discussion of major Electronic Atlas users. The paper concludes with a short description of major development trends.

2. The Definition and Possible Classifications of Electronic Atlases and Related Products An electronic atlas can be simply defined as an atlas developed for use primarily on electronic media. The fundamental basis of this definition is the concept of an atlas: a systematic collection of maps for a particular purpose. The electronic version incorporates additional data and functionality which have not been possible in a conventional atlas format. Thus, frequently, electronic atlases have been considered as geographic information systems. However, the electronic atlas systems differ from a typical GIS system by the fact that they include extensive cartographic :functions necessary for creation and use of electronic maps and frequently they incorporate a set of ready to display electronic maps [Siekierska and Taylor, 1991]. ln GIS systems, in contrast, the emphasis is on the analysis and retrieval of spatial information. The gap between GIS and electronic atlas systems is continuously narrowing and many GIS have incorporated a cartographic component and many electronic atlases are based on GIS systems. However, the majority of the electronic atlases which are currently on the market preserve the distinct characteristics.

The development of electronic atlases is growing rapidly and already there exists a large variety of such atlases. Based on the amount of interaction which they provide to the users, one can classify the electronic atlases into three main categories. ln the first category are the "view only" type of atlases. These permit a minimum amount of interaction to the user. An example is an Electronic Atlas of Arkansas [Smith, 1987]. The second category of atlases can be termed as the "plotting on demand" type of atlas. These atlases are usually limited to a few sim.pie types on maps, such as choropleth, contour or point symbol maps. The user can create various maps based on administrative boundaries and related statistics included in such products. An early example of such a product is the DIDS Domestic Information Display Systems of the United States [Council of State Governments, 1980]. ln the third category are GIS based "analytical electronic atlases", which permit the highest degree of interaction to the user. ln this type the range of functionality is wide and users have access to additional information. Such systems incorporate :functions for comparison, overlays, evaluation of information, etc. The prototype of the Electronic Atlas of Canada is an example of such an atlas [Siekierska, 1983].

Another way of classifying Electronic Atlases is by type of computer. Based on hardware we can differentiate small IBM PC based or Macintosh based systems, or large workstation based systems. Based on software we can talk about in-house-developed systems or systems based on commercial off-the-shelf software. Finally, depending on the overall

The session on electronic atlases was very successful. It was well attended and generated many lively discussions. Thus, it was decided to devote a whole seminar to the topic of electronic atlases during the next meeting of the Commission. This seminar was held at Eotvos Lorand University, in Visegrad, Hungary, in 1993.

The theme ofthe seminar in Visegrad was: "Atlas and Spatial Data in Electronic Fonnats of Presentation: Production, Use, Analysis, and Education" [Proceedings, 1993]. Twenty two papers related to the development and production of electronic atlases were presented. The seminar was organized as a joint meeting with two other ICA Commissions: the ICA Standing Commission on Education and Training and the ICA Commission on Map and Spatial Data Use. The focus of deliberations was map and spatial data use within the context of electronic atlases, teaching atlas cartography, production and use of electronic atlases.

At this meeting two other countries, namely Spain and Hungary, confirmed plans to produce electronic atlases. Spain presented plans to develop a National Electronic Atlas [Aranaz dei Rio, 1993]. Hungary has presented severa! digital atlases, such as a digital facsimile atlas of Central Europe and discussed plans for an EXPO atlas of Pest county, which will be prepared for the 1996 exhibition to be held in Budapest, Hungary, [Torok, 1993].

The new systems demonstrated at this meeting were:

Picture Atlas ofthe World The Picture Atlas of the World has been published by the National Geographic Society, Washington D.C., USA. It is distributed on CD-ROM formatted for use on IBM PC computers. This multimedia product contains extensive information about each country's physical, economic and cultural geography presented in forms of maps, photos, video clips, statistical graphics and short essays. [Kotcher, 1993]

Wild Life at Risk Wtld Life at Risk is a multimedia research product showing ecological zones and regions of Canada and the distribution of endangered species, primarily birds and mammals. This electronic atlas is based on the File Vision IV multimedia software which has some database capabilities. The drawbacks of this software for cartographic applications are poor graphics and a limited use of colours [Siekierska, 1993].

Electronic School Atlas: Our Home, an Atlas of Canadian Communities. Another Electronic Atlas of Canada developed for use in elementary schools. School children were actively involved in the creation of this atlas, which contained information describing their communities. The information was structured using Mapinfo software [Siekierska, 1993].

ln 1994 another special session devoted to electronic atlases, entitled "Electronic Atlases: National and Regional Applications", was organized by the ICA Commission during the annual convention of the ASPRS/ACSM (American Society for Photogrammetry and Remote Sensing/ American Congress for Surveys and Mapping), held in Reno, Nevada, USA This was yet another joint event organized by the three ICA Commissions, namely the Commission on National and Regional Atlases, the Standing Commission on Education

product is based on the Macintosh computer version of MacroMind Director [Bemabe, 1992].

The National Atlas Information System, a Hypercard based atlas, developed by students at the University of Utrecht, in The Netherlands [Koop, 1992a]. Another Dutch project presented at this session was a dynamic model entitled Transport Atlas of The Southem North Sea, an Electronic Cartographic Model. It is an electronic version of a conventional atlas displaying the information concerning water transport using animation techniques [Koop, l 992b].

The Multimedia Atlas of Canada, developed by a private multimedia company called Public Technologies. It focuses on two topics: on wheat production in the Prairies Provinces and on the St. Laurent Seaway Water Management in Ontario and Quebec. Both topics were based on an approach used in an innovative Atlas, called InterAtlas of Canada [Guay, 1992].

ATLAS ELETRÔNICOS NACIONAIS: A PERSPECTIVA DO ICA (Texto ainda sem revisão da autora)

RESUMO

Eva M. Siekierska co-presidente da Comissão do ICA sobre Atlas Regionais e Nacionais

Ministério dos Recursos Naturais Setor de Ciências da Terra

Geomatics Canadá

A Comissão do ICA para Atlas Nacionais foi criada em 1987, na XIII Conferência do ICA, realizada em Morelia, no México. A missão da Comissão era: a promoção e apoio ao projeto, produção e utilização de atlas nacionais sistemas de informação de atlas nacionais, e a exploração e desenvolvimento de novos instrumentos para o projeto, criação e disseminação de atlas. A Comissão do ICA proporciona um forum para o intercâmbio de informações, e facilita o desenvolvimento de atlas convencionais e eletrônicos.

Este trabalho faz uma definição geral de Atlas Eletrônicos, Sistemas de Informações de Atlas Nacionais e produtos correlatos em multimídia. O atlas eletrônico pode ser definido como sendo simplesmente um atlas desenvolvido para ser utilizado em mídia eletrônica. A base fundamental desta definição é o conceito de um atlas: uma coletânea sistemática de mapas para uma determinada finalidade. A versão eletrônica incorpora dados adicionais e funcionalidades que não seriam possíveis no formato do atlas convencional. Assim sendo, frequentemente, os atlas eletrônicos são considerados como sistemas de informações geográficas.

O desenvolvimento de atlas eletrônicos está crescendo rapidamente, e já existe uma ampla variedade destes produtos. Baseado no volume de interação que eles proporcionam aos usuários, podemos classificar os atlas eletrônicos em três categorias principais. A primeira categoria são os atlas do tipo "ver apenas." Eles permitem um mínimo de interação com o usuário. A segunda categoria de atlas pode ser chamada de "plotagem a comando". A terceira categoria são os "atlas eletrônicos analíticos," baseados em SIGs, e que permitem o maior grau de interação com o usuário e contém funções para análise de informações.

O campo dos Atlas Eletrônicos é um dos ramos mais recentes da cartografia. Ele é fortemente influenciado por uma rápida taxa de mudança imposta pela indústria da informática; portanto, não existe uma terminologia cartográfica definitiva, e muitos cientistas ainda estão definindo seus produtos utilizando terminologias adaptadas de outros campos, principalmente da informática. Os leitores verão muitas expressões que estão sendo usadas para descrever os mapas eletrônicos e produtos relacionados a mapas, dentre elas: atlas em multimídia ou hipermídia, atlas interativos mistos, mapas eletrônicos, mapas virtuais, mapas em softcopy, e visualização cartográfica.

Esta apresentação proporciona um resumo dos atlas eletrônicos cujo desenvolvimento foi debatido no referencial da Comissão do ICA. A história do desenvolvimento está subdividida nos períodos entre os congressos do ICA. O primeiro estágio de desenvolvimento durou de 1989 até 1991. Neste período dois países produziram atlas

eletrônicos, o Canadá e a Suécia. As caracteristicas do primeiro estágio da criação de atlas eletrônicos foi a utilização de software de desenvolvimento próprio, para finalidades especiais. Isso contribuiu para com o desenvolvimento de uma ampla faixa de funcionalidade e a existência de um alto grau de inovação nestes atlas.

A segunda fase do desenvolvimento do Atllas Eletrônico é o recente periodo de desenvolvimento de 1991até1995. Este período é caracterizado por um rápido aumento na produção de atlas eletrônicos. Neste período, a maioria dos atlas eletrônicos foi baseada em software comercialmente disponíveis. Isso limitou a faixa de funcionalidade, porém reduziu o custo de desenvolvimento e contribuiu para com a difusão e utilização das tecnologias. A característica destes produtos é a ampla utilização de multimídia e hipermídia. Os exemplos são: O Mapa Multimídia da Cidade de Madrid, A Evolução Territorial do Canadá, e a GEOSCOPE, a Enciclopédia da Mudança Global.

Atualmente, vários países desenvolveram ou estão planejando desenvolver atlas eletrônicos ou sistemas de informação do atlas nacional. São os seguintes: Canadá, China, França, Japão, Holanda, Rússia, Suécia, Suíça e outros. O resumo do desenvolvimento dos atlas eletrônicos será acompanhada por uma apresentação geral dos principais grupos de usuários de atlas eletrônicos. São escolas e instituições de ensino, o público em geral, os governos e os decisores.

O trabalho se encerra com uma curta descrição das principais tendências de desenvolvimento. Uma tendência perceptível no desenvolvimento dos atlas eletrônicos e nos sistemas d.e informações do atlas nacional é a possibilidade de utilização da World-Wide­Web. A Internet proporciona hoje acesso a informações que ultrapassa em muito a capacidade disponível no passado. O site do Atlas Nacional do Canaclian Information Service no WWW inclui vários tipos de atlas eletrônicos, bancos de dados digitais e até software que pennitem aos usuário traçar seus próprios mapas. Com base nestas informações e no processamento de dados on-line, os usuários se beneficiarão com o mapeamento à distância.

A constante evolução da tecnologia aumentará ainda mais o desenvolvimento dos mapas e atlas eletrônicos. A utilização destes produtos por sua vez melhorará a educação, o processo decisório e o desenvolvimento sustentado. À medida que estas tecnologias evoluem e amadurecem elas serão aplicadas a uma ampla variedade de aplicações da vida real e poderão ajudar nas decisões e proporcionar soluções de maneira mais eficaz.

Parte 1

ATLAS ELETRÔNICOS NACIONAIS: A PERSPECTIVA DO ICA

615 Booth St. Ottawa Ontario CANADA KlA OE9 Tel.: 1-613-992-4470 Fax: 1-613-995-4438

Eva M. Siekierska Ministério dos Recursos Naturais

Setor de Ciências da Terra Geomatics Canadá

e-mail: SIEKIERS@NRCan.gc.ca

1. INTRODUÇÃO

A Comissão do ICA para Atlas Nacionais foi criada em 1987, na XIII Conferência do ICA, realizada em Morelia, no México. A missão da Comissão era: a promoção e apoio ao projeto, produção e utilização de atlas nacionais sistemas de informação de atlas nacionais, e a exploração e desenvolvimento de novos instrumentos para o projeto, criação e disseminação de atlas. No congresso do ICA realizado em Bournemouth, Reino Unido, a missão da comissão foi ampliada, passando a incluir o desenvolvimento e produção de atlas regionais e atlas globais, continentais e locais. Desta forma, a comissão passou a se chamar Comissão do ICA para Atlas Nacionais e Regionais. No último congresso do ICA realizado em Barcelona, Espanha, em 1995, a Comissão foi prorrogada por mais quatro anos. Nestes três mandatos, o porte da Comissão aumentou consideravelmente. Atualmente, quase quarenta nações fazem parte da Comissão. Isso demonstra o grande interesse de muitos países na criação de atlas regionais e nacionais.

O atendimento da crescente demanda por informações espaciais no contexto nacional é facilitado por novas soluções técnicas capazes de proporcionar métodos cada vez mais econômicos para a criação de produtos de mapeamento convencionais e de nova configuração, tais como atlas eletrônicos, sistemas de informação de atlas nacionais e infraestruturas de dados espaciais nacionais. A Comissão do IDA proporciona um forum para o intercâmbio de informações, e facilita o desenvolvimento de atlas convencionais e eletrônicos. Na primeira reunião da Comissão, realizada em Estocolmo e em Kiruna, na Suécia, em 1988, dois países, o Canadá e a Suécia, apresentaram projetos relacionados ao desenvolvimento de Atlas Eletrônicos [Siekierska, 1989]. Em conferências subseqüentes e reuniões anuais da Comissão, outros países compartilharam seus planos de desenvolver ou atlas eletrônicos ou sistemas de informação de atlas nacionais.

Este trabalho se inicia com uma definição geral de Atlas eletrônicos, sistemas de informação de atlas nacionais, e produtos correlatos de . multimídia. Em seguida, proporciona um resumo dos atlas eletrônicos cujo desenvolvimento foi discutido dentro do referencial da Comissão da ICA. A história do desenvolvimento é subdividida nos interstícios entre os congressos do ICA, ou seja, o primeiro estágio de desenvolvimento, que durou de 1989 até

1991, o período do desenvolvimento recente de 1991 até 1995, e uma fase de desenvolvimento atual. O resumo é seguido por uma apresentação geral dos principais usuários de atlas eletrônicos. O trabalho termina com uma curta descrição das principais tendências de desenvolvimento.

2. DEFINIÇÃO E PossívEIS CLASSIFICAÇÕES DE ATLAS ELETRÔNICOS E PRODUTOS CORRELATOS

O atlas eletrônico pode ser definido como sendo simplesmente um atlas desenvolvido para ser utilizado em núdia eletrônica. A base fundamental desta definição é o conceito de um atlas: uma coletânea sistemática de mapas para uma determinada finalidade. A versão eletrônica incorpora dados adicionais e funcionalidades que não seriam possíveis no formato do atlas convencional. Assim sendo, frequentemente, os atlas eletrônicos são considerados como sistemas de informações geográficas. Contudo, os atlas eletrônicos diferem do sistema de SIG típico pelo fato de utilizarem amplas funções cartográficas necessárias para a criação e utilização de mapas eletrônicos, e frequentemente incluem um conjunto de mapas eletrônicos prontos [Siekierska e Taylor, 1991]. Em contrapartida, nos sistemas SIG o enfoque reside na análise e recuperação de informações espaciais. O hiato entre o SIG e os atlas eletrônicos está diminuindo; muitos SIGs já incluem um componente cartográfico e muitos atlas eletrônicos são baseados em SIGs. Contudo, a maioria dos atlas eletrônicos atualmente disponibilizados no mercado preservam estas características distintivas.

O desenvolvimento de atlas eletrônicos está crescendo rapidamente, e já existe uma ampla variedade destes produtos. Baseado no volume de interação que eles proporcionam aos usuários, podemos classificar os atlas eletrônicos em três categorias principais. A primeira categoria são os atlas do tipo "ver apenas." Eles permitem um mínimo de interação com o usuário. Um exemplo seria o Atlas Eletrônico de Arkansas [Smith, 1987]. A segunda categoria de atlas pode ser chamada de "plotagem a comando". Estes atlas normalmente estão limitados a poucos tipos de mapas, tais como mapas chorop/eths, de contorno e de símbolos. O usuário poderá criar vários mapas baseado nas estatísticas sobre divisas administrativas e outros dados correlatos incluídos nestes produtos. Um exemplo deste produto é o Sistema de Apresentação de Informações Internas dos Estados Unidos - DIDS [Conselho dos Governos Estaduais, 1980]. A terceira categoria são os "atlas eletrônicos analíticos," baseados em SIGs, e que permitem o maior grau de interação com o usuário. Neste tipo de produto o grau de funcionalidade é alto, e os usuários tem acesso a informações adicionais. Estes sistemas têm funções de comparação, superpósição, avaliação de informações, etc. O protótipo do Atlas Eletrônico do Canadá é um exemplo deste produto [Siekierska, 1983].

Outra forma de classificação do Atlas Eletrônico é por tipo de computador. Baseado no hardware, podemos diferenciar pequenos sistemas baseados em micros IBM ou Macintosh, ou grandes sistemas baseados em workstations. Baseado no software, podemos mencionar sistemas próprios ou sistemas baseados em software comercial. Finalmente, dependendo da configuração geral do sistema, podemos mencionar produtos autônomos em contrapartida a sistemas que operam dentro do ambiente de rede. Além disso, podemos basear a classificação do atlas eletrônico no conteúdo do atlas. Neste caso, as classificações adotadas para os atlas convencionais são aplicáveis.

O campo dos Atlas Eletrônicos é um dos ramos mais recentes da cartografia. Ele é fortemente influenciado por uma rápida taxa de mudança imposta pela indústria da informática; portanto, não existe uma terminologia cartográfica definitiva, e muitos cientistas ainda estão definindo seus produtos utilizando terminologias adaptadas de outros campos, principalmente da informática. Os leitores verão muitas expressões que estão sendo usadas para descrever os mapas eletrônicos e produtos relacionados a mapas, dentre elas: atlas em multimídia ou hipemúdia, atlas interativos mistos, mapas eletrônicos, mapas virtuais, mapas em softcopy, etc. O processo de utilização de mapas eletrônicos e informações geográficas de forma digital está também intimamente relacionado à visualização cartográfica. Contudo, o enfoque aqui não se dá sobre um produto completo, porém no processo de análise de dados e suporte à decisão [MacEachren, 1994].

3. PRIMEIROS DESENVOLVIMENTOS DO ATLAS ELETRÔNICO

(1987- 1991)

O início do desenvolvimento do Atlas Eletrônico dentro do contexto do Atlas Nacional remonta a 1983, quando foi apresentado um documento descrevendo o trabalho experimental no desenvolvimento do protótipo de um Atlas Eletrônico do Canadá na Conferência Autocarto VI [Siekierska, 1983].

O primeiro Atlas Eletrônico apresentado numa conferência do ICA foi o Atlas Eletrônico de Arkansas, desenvolvido pela Universidade de Arkansas, nos Estados Unidos, e apresentado em Morelia, no México em 1987 [Smith, 1987]. Os primeiros atlas estudados pela Comissão de Atlas nacionais foram o protótipo do Atlas Eletrônico Canadense e o Atlas Eletrônico da Suécia para micros, apresentados na primeira reunião de trabalho da Comissão, realizada em Estocolmo e em .Kiruna, na Suécia, em 1988 [Siekierska, 1989].

Atlas Eletrônico de Arkansas

O Atlas Eletrônico de Arkansas foi desenvolvido pela Universidade de Arkansas, nos Estados Unidos. É um atlas baseado em microcomputador, composto de aproximadamente 100 mapas estáticos do estado de Arkansas, com programas próprios para busca e consulta [Smith, 1987]. Para comercializar este atlas e desenvolver outros atlas eletrônicos os desenvolvedores formaram uma empresa chamada Electromap, Inc. Em seguida, eles publicaram o Atlas Mundial Electromap, e o Atlas Interativo do Estado da Geórgia [Smith e Parker, 1995].

Protótipo do Atlas Eletrônico do Canadá

O protótipo do Atlas Eletrônico do canadá foi desenvolvido em 1981-1982. Foi um sistema desenvolvido internamente, baseado num computador PDP; a segunda versão foi baseada numa workstation Sun. O sistema baseou-se em conceitos de SIGs, porém tinha capacidade de mapeamento eletrônico. As funções incluíam uma seleção interativa de intervalos de classe, baseados em histogramas de distribuição de freqüência, uma generalização automática baseada numa teoria de generalização do limiar visual, e dois tipos de animação: uma animação histórica de eventos passados e uma projeção de distribuições futuras [Siekierska, 1983]. O sistema foi utilizado principalmente para desenvolver vários conceitos de mapeamento eletrônico. Versões subseqüentes incluíram a derivação de pequenos

módulos multimídia, os qums estão atualmente disponíveis em CD-ROM [Siekierska, 1993].

Atlas Eletrônico da Suécia para micros

O Atlas da Suécia para micros é baseado em software próprio, suportado por DBASE com capacidade de importação do MAPINFO e ARC/INFO. O conteúdo deste Atlas é coordenado com o Atlas Nacional da Suécia, de forma tal que a versão eletrônica suporta o atlas convencional proporcionando dados suplementares. A utilização do atlas é facilitada por uma interface estruturada vinculada a vários grupos de usuários. Usuários inexperientes podem visualizar mapas existentes, enquanto que os mais experientes podem interagir com os parâmetros de mapeamento e montar seus próprios mapas. O atlas tem capacidade de apresentar informações em várias escalas, baseado nos limiares de generalização, permitindo também comparações entre vários mapas, posicionando-os lado a lado [ Amberg, 1993].

A característica do primeiro estágio da criação dos atlas eletrônicos foi a utilização de software especial desenvolvido internamente. Isso contribuiu para com o desenvolvimento de uma ampla faixa de funcionalidade e para com a existência de muitas inovações nestes atlas. Nos anos seguintes, a maioria dos atlas foram baseados em software comercialmente disponibilizados. Isso limitou o escopo de funcionalidade, porém reduziu o custo de desenvolvimento e contribuiu para com uma ampla difusão da utilização dos produtos.

4. DESENVOLVIMENTO RECENTE DOS ATLAS ELETRÔNICOS (1991-1995)

A primeira reunião da Comissão do Atlas Nacional, durante a qual foi realizada uma sessão especial sobre Atlas Eletrônicos, foi organizada em Madrid, na Espanha, em 1992. Nesta sessão, os seguintes atlas e mapas eletrônicos foram apresentados e estudados:

Atlas de Biscaia, um sistema baseado em micros IBM desenvolvido pelo Instituto de Geografia Aplicada, na Espanha. O atlas contém cerca de 20 mapas na escàla de 1;100.000 e 1 :200.000, mostrando a geografia temática da região [Sabiron i Herrero, 1992).

GEOSCOPE - Enciclopédia da Mudança Global., um produto para micros IBM desenvolvido pelo Canada Centre for Remote Sensing, com suporte do Canadian Space Agency e do setor privado. Contém um acervo amplo e diversificado de conjuntos de dados geográficos com imagens do mundo por sensoriamento remoto. Contudo, muitos dados temáticos em fonil.ato de vetor, tanto global quanto regional, estão incluídos. Baseado nestes dados, um conjunto de cenários explicando várias questões geográficas foi criado. O sistema permite que os usuários agreguem seus próprios dados para criar cenários próprios [Simard, 1992].

Evolução Territorial do Canadá., um mapa em hipermídia. Um subconjunto do Atlas Eletrônico do Canadá, desenvolvido como produto autônomo, baseado no software MacroMind Director Multimedia. Ele contém uma apresentação animada das divisas nacionais e provinciais do Canadá desde a época da Confederação até nossos dias. O produto é distribuído em CD-ROMS, formatado para micros IBM ou Macintosh [Armenakis et ai., 1992].

Mapa Multimídia da Cidade de Madrid, desenvolvido pelo Departamento de Engenharia Topográfica e Cartografia da Universidade Politécnica de Madrid, na Espanha. O mapa apresenta o crescimento de Madrid, desde a fundação da cidade no século IX até nossos dias. O produto baseia-se na versão Macintosh to MacroMind Director [Bernabe, 1992].

O Sistema de Injorma.ções do Atlas Nacional, um atlas baseado em hipercard, foi desenvolvido pelos alunos da Universidade de Utrecht, na Holanda [Koop, 1992a]. Outro projeto holandês apresentado nesta sessão foi um modelo dinâmico intitulado Atlas de Transporte do Mar do Norte Meridional, um modelo cartográfico eletrônico. É uma versão eletrônica de um atlas convencional, apresentando as informações referentes ao transporte marítimo usando técnicas de animação [Koop, l 992b].

O Atlas Multimídia do Canadá, desenvolvido por uma empresa privada de multimídia chamada Public Technologies. Ele se concentra em dois tópicos: a produção de trigo nas províncias de Manitoba, Alberta e Saskatchewan e a Gestão Hídrica da Hidrovia do São Lourenço em Ontario e Quebec. Ambos os tópicos foram baseados numa abordagem utilizada num atlas inovador chamado InterAtlas do Canadá [Guay, 1992].

A sessão sobre atlas eletrônicos foi muito bem sucedida. Foi muito concorrida, e gerou muitas discussões animadas. Portanto, decidiu-se dedicar um seminário inteiro ao tópico de atlas eletrônicos durante a próxima reunião da Comissão. O seminário foi realizado na Universidade Eotvos Lorand, em Visegrad, na Hungria, em 1993.

O tema do seminário de Visegrad foi "O Atlas e os Dados Espaciais nos Formatos Eletrônicos de Apresentação: Produção, Utilização, Análise e Educação" [Anais, 1993]. Vinte e dois trabalhos relacionados ao desenvolvimento e produção de atlas eletrônicos foram apresentados. O seminário foi organizado como uma reunião conjunta entre duas outras Comissões do ICA: a Comissão Permanente do ICA sobre Educação e Treinamento e a Comissão do ICA sobre Utilização de Mapas e Dados Espaciais. O foco das deliberações foi a utilização de mapas e de dados espaciais dentro do contexto de atlas eletrônicos, o ensino da cartografia do atlas, produção e utilização de atlas eletrônicos.

Nesta reunião dois outros países, Espanha e Hungria, confirmaram seus planos de produzirem atlas eletrônicos. A Espanha apresentou seus planos de desenvolvimento de um Atlas Eletrônico Nacional [ Aranaz del Rio, 1993]. A Hungria mostrou vários mapas digitais, tal como o atlas digital da Europa Central, e mostrou seus planos para o EXPO Atlas do condado de Pest, que será preparado para a feira de 1996 que será realizada em Budapest, na Hungria [Torok, 1993].

Os novos sistemas demonstrados neste encontro foram:

Atlas Pictórico Mundial O Atlas Pictórico Mundial foi publicado pela National Geographic Society, Washington DC, USA. É distribuído em CD-ROM formatado para utilização em micros IBM. Este produto multimídia contém muitas informações sobre a geografia física, econômica e cultural de cada país, apresentada na forma de mapas, fotografias, videoclips, gráficos e trabalhos resumidos.

A Vida Selvagem em Risco

A Vida Selvagem em Risco é um produto de pesquisa em multimídia., mostrando as zonas ecológicas e regiões do Canadá e a distribuição das espécies ameaçadas, principalmente aves e mamíferos. Este atlas eletrônico está baseado no software multimidia FileVision IV, que tem algumas capacitações de banco de dados. As limitações deste software para aplicações cartográficas são gráficos deficientes e limitações no uso de cores [Siekierska., 1993].

Atlas Escolar Eletrônico: Nosso Lar, o Atlas das Comunidades Canadenses. Outro Atlas Eletrônico do Canadá, desenvolvido para ser utilizado em escolas primárias. As crianças envolveram-se ativamente na criação deste atlas, que contém informações descrevendo suas comunidades. As informações foram estruturadas usando o software Maplnfo [Siekierska., 1993].

Em 1994 outra sessão especial dedicada aos atlas eletrônicos, intitulada "Atlas Eletrônicos: Aplicações Nacionais e Regionais" foi organizada pela Comissão do ICA durante a convenção anual da ASPRS/ACSM (American Society for Photogrammetry and Remote Sensing / American Congress for Surveys and Mapping), realizada em Reno, Nevada, USA. Foi outro evento conjunto organizado pelas três Comissões do ICA, ou seja, a Comissão sobre os Atlas Nacionais e Regionais, a Comissão Permanente sobre Educação e Treinamento e a Comissão sobre Utilização de Mapas e Dados Espaciais. Os trabalhos apresentados neste evento foram publicados no Boletim da Sociedade Americana de Informações Cartográficas, chamado Cartographic Perspectives No. 20, inverno de 1995. As apresentações se concentraram nas recentes tendências de desenvolvimento de atlas eletrônicos [Rystedt, 1995], necessidades do usuário [Keller, 1995], o potencial dos atlas eletrônicos para educação geográfica [Dymon, 1995] e novas formas, conceitos e estruturas dos Atlas Nacionais Europeus [Ormeling, 1995]. Uma nova capacidade de acesso às Informações do Atlas Nacional via Internet (tal como o NAISNET do Serviço Canadense de Informações sobre o Atlas Nacional) foi também mencionada [Rystedt, 1995]. Além disso, planos para a criação de um "Atlas Nacional Personalizado dos Estados Unidos" também foram apresentados [Morrison, 1995]. Este atlas poderia tomar-se um subconjunto da Infraestrutura de Dados Espaciais Nacionais, atualmente em desenvolvimento, que eventualmente oferecerá a qualquer escritório ou domicilio acesso a dados espaciais.

O elevado número de participantes da sessão de Reno demonstrou o continuado interesse no desenvolvimento de atlas eletrônicos. A Comissão do ICA facilita este desenvolvimento proporcionandq um forum para discussão de questões relacionadas à transição de atlas convencionais de papel para atlas eletrônicos. Os resultados destas discussões são os desenvolvimentos cada vez maiores dos produtos eletrônicos.

5. ATUAL DESENVOLVIMENTO DOS ATLAS ELETRÔNICOS

Em 1996, uma sessão sobre Atlas Eletrônicos será organizada pela Comissão do ICA sobre Atlas Regionais e Nacionais, no congresso do IGU - União Geográfica Internacional a ser realizado em agosto de 1996 em Haia, na Holanda. Durante esta sessão, os atuais desenvolvimentos dos atlas eletrônicos serão discutidos. Algumas delas são: a criação de um Sistema de Informações do Atlas Nacional na Suécia, o desenho e produção de uma versão eletrônica do Atlas Econômico Nacional da China, e uma demonstração de um protótipo do Atlas Eletrônico da Suíça. Provavelmente haverá demonstrações de Atlas Eletrônicos do Canadá, França, Suécia, China, Rússia, Japão e alguns outros países. Uma

tendência notável no desenvolvimento de atlas eletrônicos e de sistemas de informações de atlas nacionais é a utilização da World Wide Web. A Internet proporciona hoje acesso a informações que ultrapassa em muito a capacidade disponível no passado. O site do Atlas Nacional do Canadian Information Service no WWW inclui vários tipos de atlas eletrônicos, bancos de dados e mapas dentro do ambiente da Internet e Schoolnet, que serão apresentados durante esta sessão [Siekierska e Williams, 1996].

II Parte

6. ATUAL UTILIZAÇÃO DE ATLAS ELETRÔNICOS

Os atuais usuários de atlas eletrônicos podem ser subdivididos em três grandes grupos: escolas e comunidades educacionais, o público em geral e o setor privado, e finalmente os governos e as instituições decisórias.

Com o aumento das instalações de computadores nas escolas há uma demanda cada vez maior por materiais pedagógicos eletrônicos [Van Elzakk:er, 1993]. Assim sendo, a mais ampla utilização de atlas eletrônicos no momento se dá no setor educacional. Os atlas tipo "ver apenas" são usados com sucesso a nível de escola elementar. Os produtos interativos de multimidia são atraentes para as crianças que têm familiaridade com vídeo jogos por computador. A nível de escola secundária, os produtos que permitem criação de vários cenários, que incluem grandes volumes de informações, tais como o GEOSCOPE - a Enciclopédia da Mudança Global, são muito populares. Além disso, sistemas que pennitem aos usuários criar seus próprios mapas estão também com muita demanda no ambiente educacional [Rystead, 1995].

Alguns projetos educacionais envolvem crianças em idade escolar no estágio de criação do atlas. O projeto mais famoso deste tipo foi o projeto Domesday, no Reino Unido [Openshaw e Mounsey, 1987]. Neste projeto as crianças se envolveram na coleta de informações que descreviam suas comunidades. No Canadá um projeto semelhante foi iniciado, intitulado, Nosso Lar, Nossas Comunidades [Siekierska, 1993]. O atlas eletrônico que resultou deste projeto tem sido o foco de conferências organizadas para crianças, para proporcionar a elas uma oportunidade de descreverem suas comunidades para outras crianças, e também para aprender a respeito de outras comunidades que participaram do projeto. é uma maneira inovadora de ensinar geografia, utilizando uma nova forma de apresentação cartográfica.

Recentemente, novas mídias de comunicação eletrônica proporcionaram novas oportunidades para a produção e distribuição de mapas e informações geográficas correlatas na rodovia da informação. o Atlas Nacional sobre a "Schoolnet" é uma nova iniciativa para proporcionar informações geográficas on-line para escolares em todo o Canadá. O projeto foi lançado em setembro de 1995. É uma iniciativa do governo para proporcionar acesso à Internet para 16.000 escolas. O Atlas Eletrônico do Canadá, especialmente modificado para utilização em ambiente escolar, tomou-se parte do Schoolnet. Um novo módulo de Atlas Eletrônico, chamado de Issue Mapper, será agregado ao Atlas para pennitir aos alunos construírem seus próprios mapas relativamente aos tópicos que no momento sejam de maior preocupação ou interesse.

Outro mercado em rápido crescimento para mapas eletrônicos é o público em geral. As vendas de computadores domésticos está crescendo rapidamente e isso aumenta a venda de · produtos eletrônicos. Além dos computadores domésticos, os atlas eletrônicos têm tido grande sucesso em museus e no ambiente de feiras e mostras [Berube, 1992]. A multimídia é bem adequada para este tipo de aplicação. Um exemplo desta aplicação é o atlas multimídia especialmente desenhado para apresentação autônoma e automática, mostrando a Evolução Territorial do Canadá. Este atlas foi muito popular durante a feira Canada House, organizada para comemorar o 125°. aniversário da Confederação Canadense, que foi celebrado em 1992 [Siekierska, 1993].

Finalmente, espera-se que os atlas eletrônicos sejam amplamente utilizados pelos governos e outras instituições decisórias. Até recentemente, os órgãos oficiais estavam usando principalmente grandes workstations, equipadas com software tipo SIG. Contudo, as tendências recentes indicam uma integração de outros tipos de software dentro dos SIG, incluindo o mapeamento eletrônico, processamento de imagens, publicação de mapas, etc. Isso proporcionará aos dirigentes e decisores instrumentos poderosos para suportarem seu processo decisório, baseado numa variedade de informações já imediatamente disponível, seja de forma analógica ou digital [Van Elzakker, 1993].

Um exemplo de sistema que foi calculado como instrumento de apoio à decisão é o ELADA 21. O sistema foi desenvolvido para facilitar relatórios de informações sobre o ambiente dos países que assinaram a convenção da Biodiversidade e portanto estão obrigados a reportar o progresso alcançado. Atualmente seis países participam deste projeto: as Bahamas, Canadá, Costa Rica, Kênia, Polônia e Tailândia. O ELADA 21 está atualmente disponível em CD-ROM para testes beta em bases limitadas. Um módulo especial está sendo desenvolvido para permitir ao sistema operar no ambiente Internet [Beaudoin, 1996].

Um projeto semelhante com foco especial na América Latina, chamado de ELALA - Atlas Eletrônico da América latina foi proposto ao PAIGH - Instituto Pan Americano de Geografia e História em 1995. A proposta ganhou o primeiro prêmio na categoria geográfica dos projetos de "grandes proporções." A meta do projeto é desenvolver uma escala de atlas e produtos especializados, incluindo mapas multinúdia para os cegos e pessoas portadoras de deficiências visuais, e para o mapeamento do desenvolvimento sustentável [Taylor et al., 1995]. O projeto atualmente está no estágio de obtenção de financiamento. As respostas preliminares obtidas das principais entidades financiadores foram muito encorajadoras. Os seguintes países da América Latina demonstraram interesse em participar deste projeto: Argentina, Brasil, Chile, Colômbia, Costa Rica, Peru e México. Várias Comissões do ICA, incluindo a Comissão dos Atlas Regionais e Nacionais, Comissão do Mapeamento Tátil, Comissão do Gênero e Cartografia [Siekierska, 1995] e o Grupo de Trabalho sobre Mapas e Crianças proporcionarão apoio e cooperação.

7. CONCLUSÕES

Este trabalho apresentou uma visão geral do desenvolvimento dos atlas eletrônicos baseado na experiência da Comissão do ICA sobre Atlas Regionais e Nacionais. A maioria dos sistemas que foram apresentados e discutidos durante a reunião anual da Comissão ou nas sessões especiais organizadas pela Comissão foram rapidamente analisados.

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entre aplicações

Figura - Elementos Envolvidos nos Metadados.

3. COMENTÁRIOS E CONCLUSÕES

Em aplicações não convencionais (científicas), estudos têm surgido, há algum tempo, no sentido de pesquisa e análise das características e dos requisitos básicos para o desenvolvimento de Bancos de Dados para suportar aplicações geográficas. Esse artigo aborda questões importantes relacionadas com a organização, acesso e uso dos dados geográficos, além de proporcionar discussões que possam levar a um amadurecimento de tópicos relativos ao tema, sempre de forma cooperativa. Institutições federais produtoras e usuárias de dados geoespaciais que são também responsáveis pela manutenção de Bancos de Dados Geográficos e Cartográficos, podem e devem receber a colaboração de outras institutições governamentais (estaduais e municipais) e também do setor privado nessas discussões.

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