curso de gps e geoprocessamento - módulo 1 de 4

GPS &

GEOPROCESSAMENTO Curso básico para operadores da Limpel

MÓDULO 1 DE 4

2010

Glauber Nóbrega

21/08/2010

CURSO DE GPS E GEOPROCESSOMENTO – MÓDULO 1 DE 4

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ORIENTAÇÕES BÁSICAS

Esse curso, voltados para técnicos da Limpel, foi desenvolvido para atender as

necessidades diárias voltadas o geoprocessamento e a análise de informações geográficas.

Visa atender as demandas internas da empresa e por isso envolve as operações mais

presentes no dia a dia de um operador.

O curso está dividido em quatro módulos, todos seqüenciais e com objetivos

específicos. São eles: GPS e Sistema de Informações Geográficas; Digitalização, banco de

dados e consulta; Georeferênciamento de imagens e geoprocessamento de informações; e

geoestatística e mapas. Ao longo das apostilas poderão ser vistos vários quadros contendo

dicas, pontos para discussão ou temas para reflexão que devem ser realizadas pelos alunos

durante e após as aulas.

O curso possui quatro exercícios básicos, um por apostila. Todos valem um ponto e

serão somados a nota da prova prática, de seis pontos. As atividades devem somar dez

pontos e a nota mínima para aprovação é de sete pontos. As aulas ocorrerão nas

instalações da Limpel aos sábados, das 8:00 as 11:00 e a distância por meio de e-mail.

Cada módulo possuirá uma carga de cinco horas.

Essa primeira apostila é dividida em duas partes, a primeira contendo conceitos

elementares que serão aplicados e medida que a ciência do SIG for aprofundada e a

segunda contendo a parte prática e atividades diretamente relacionadas à aplicação do SIG

na operação de serviços de limpeza.


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PRIMEIRA PARTE – CONCEITOS BÁSICOS


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MAPAS

Um mapa é uma representação de uma realidade. Ele possui uma área delimitada,

situa-se no tempo e é objetivo. Suas principais funções são a localização e a orientação.

Um mapa normalmente é impresso numa folha de papel e pode representar várias

coisas reais ou imaginárias. O primeiro conceito é que o mapa pode representar qualquer

coisa, de um quarteirão até todo o universo conhecido. Essa idéia de tamanho, ou escala é

fundamental para o desenvolvimento e leitura dos mapas. É desinteressante, por exemplo,

representar as ruas de Maceió num mapa que contém todo o Estado de Alagoas. Da mesma

forma torna-se inconveniente representar todas as estruturas econômicas do estado num

mapa muito pequeno.

Pense um pouco:

Um colega o(a) convida para um churrasco numa chácara existente na chã da

Jaqueira e lhe apresentam um mapa do Brasil para ajudá-lo a encontrar o imóvel. Qual a

sua reação?


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Além de situar o leitor em determinado local, o mapa deve fazer mesmo com o

tempo ou num intervalo deste. Suponha, por exemplo, que você fará uma viagem de carro

saindo de Maceió até São Luís do Maranhão e o superintende lhe fornece o mapa abaixo.

De que forma você reagiria ao gesto? Observe que o território representado pelo

mapa está numa escala adequada (todo o nordeste), contudo, ele não possui as estradas de

acesso e é tão antigo que mesmo que elas estivessem representadas com certeza não

corresponderia a realidade atual.

Reflita:

Qual a validade de um mapa? Um mapa rodoviário possui a mesma vida útil de

outro que representa a área de atuação de uma equipe de capina ou de um setor de coleta?

A terceira característica de um mapa é a sua objetividade. De nada adianta um mapa

contento os índices de dengue nos municípios de Alagoas se você quer saber a localização

da bacia leiteira do Estado. É em função desse objetivo que escolhemos que mapa comprar

ou o que é necessário para desenvolvê-lo. Suponha que é necessário realizar uma viagem

de Maceió para Palmeira dos Índios. O mapa deve possuir apenas as informações

necessárias para o empreendimento tais como: Principais vias e seus respectivos nomes e

localização das cidades.


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Reflita:

Com as três características citadas (área delimitada, tempo conhecido e

objetividade) é possível ler qualquer mapa?

BÚSSOLA

A bússola é uma ferramenta de orientação. Possui uma rosa dos ventos que

representa os quatro pontos cardeais, um circulo graduado que representa os ângulos de

uma circunferência e uma agulha imantada que sempre alinha-se ao norte/sul.

A primeira característica que deduzimos é que a agulha pode servir de referência,

pois sempre aponta para a mesma direção, o Norte (magnético).


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Todos os mapas devem possuir um desenho de uma rosa dos ventos com os quatro

pontos cardeais ou, ao menos, a indicação do norte (magnético ou verdadeiro)

Para testar:

Com uma bússola e o mapa da Maceió (abaixo) responda: Em que direção está a

UFAL? E o aterro sanitário de Maceió?

Com um lápis e régua desenhe três pontos, um para a UFAL, outro para o Aterro e

outro para a Limpel e faça as seguintes ligações: Limpel – UFAL e Limpel – Aterro. Essas

linhas estão alinhadas com que ângulos?

Suponha que você está num bairro qualquer. A partir da sua posição é possível

verificar que o Poço está ao Sul e que Jacarecica está a Leste, em que bairro você está?

PLANO CARTESIANO

O Plano cartesiano é uma forma de representar o espaço em duas dimensões (altura

e largura) e associamos a geometria ou a matemática pelo seu constante uso. A partir do

uso das coordenadas (do tipo X,Y) e possível descrever a localização de qualquer ponto

num plano.


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Para testar:

Encontre os seguintes pontos no plano cartesiano P1 (4, 2); P2 (-3,4); P3 (-1,3) e P4

(2,-1).

Depois de criar os pontos faça a ligação entre os pontos P1 ao P2, depois ligue os

Pontos P3 ao P4. Quais figuras geométricas formamos?

Agora ligue o ponto P2 ao P3 e P1 ao P4. Qual figura geométrica foi formada?

A partir dos resultados dos exercícios vamos adquirir os seguintes conceitos:

Ponto: Indica localização, pode ser formado Por 2 coordenadas (X,Y) para

representação. O ponto em si é adimensional, não possui largura ou altura.

Reta: Ligação entre dois pontos. Possui comprimento.

Plano: Ligação de três ou mais retas. Possui comprimento e largura.

Reflita:

Compare a representação dos eixos do plano cartesiano a uma rosa dos ventos.

Essa semelhança seria mera coincidência? Para auxiliar na sua interpretação, desenhe os

pontos cardeais na seguinte seqüência: LESTE para o X positivo, SUL para o Y negativo,

OESTE para o X negativo e NORTE para o Y Positivo.

COORDENADAS GEOGRÁFICAS

O mundo pode ser comparado a uma esfera. Mas sua representação nesse formato

se torna um tanto incômoda, pois a forma em três dimensões (Altura, Largura e

Comprimento) ocupa muito espaço e possui difícil transporte. Para resolver o problema

foram criados os sistemas de projeções geográficas. Esses sistemas convertem o sólido de


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três dimensões num plano de duas (com Altura e Comprimento). Assim, é possível

representar o globo numa folha de papel.

Observe que o plano está dividido em graus, tal como um círculo (plano) ou uma

esfera (sólido). Também observe que é possível representar qualquer localização a partir de

um par de coordenadas (X e Y).

Pense um pouco:

Os limites dos continentes são formados por quais figuras geométricas? Por que a

Antártica surge como um grande continente ao sul quando vista sob o plano e

relativamente pequena quando vista numa esfera (globo terrestre)?

TRIANGULAÇÃO

A triangulação é um método que utiliza figuras geométricas (de três ou mais lados)

para indicar uma localização em qualquer superfície (real ou imaginária). Lembre-se do

exemplo da bússola presente nessa apostila.

A partir das direções descritas (ou visadas) foi possível definir que estávamos em

algum lugar da Gruta de Lourdes. A aproximação, apesar de ser grosseira, é um exemplo

prático de triangulação.

Os pré-requisitos para que o método funcione é possuir ao menos três pontos

conhecidos e uma medida de distância. Existem outros métodos que utilizam apenas dois


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pontos e um ângulo (com o emprego da visada) mas esses não serão explorados durante o

curso.

Pense um pouco:

Para ilustrar como funciona a triangulação vamos utilizar o seguinte exemplo.

Considere que estamos numa superfície plana e a seguinte situação: Roberta, Igor e o

Superintende Coorporativo estão em cidades diferentes e seus carros estão quase sem

combustível (com autonomia apenas para 20 km) e por isso precisam economizar ao

máximo. Para que isso ocorra é necessário que cada um percorra e menor distância

possível.

Se cada um traçar um círculo com raio de 20 km em relação a sua posição original

(autonomia do veículo) verifica-se até onde é possível ir. O resultado é semelhante à figura

abaixo:

Observe que os círculos se encontram. As autonomias da Roberta e do Igor

possuem uma zona em comum (interseção) que representa os locais possíveis para o

encontro entre os dois. O Superintendente e o Igor também possuem uma zona em comum

e o Superintendente e a Roberta outra.

A figura também informa que os três círculos possuem uma zona comum onde é

possível realizar o encontro com os três personagens. A melhor situação será exatamente o

centro dessa zona comum, pois todos percorrerão a mesma distância.

O mesmo princípio pode ser aplicado para encontrar qualquer posição num plano

(duas coordenadas). À medida que aumentamos as dimensões torna-se necessária

adicionar novos círculos. Para um espaço em três dimensões (3D), por exemplo, são

necessárias quatro posições (três para localização no plano e mais uma para altitude).

Igor

SuperintendenteRoberta


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Para testar:

A figura abaixo possui um mapa do Brasil e parte da América Latina. Descubra:

Quais cidades estão a uma distância (em linha reta) de 2440 km de Maceió?

Quais cidades estão a uma distância (em linha reta) de 2440 km de Maceió e de

2640 km de Porto Velho?

Qual a cidade que está a uma distância (em linha reta) de 2440 km de Maceió e de

2640 km de Porto Velho e 1760 km de Campo Grande?


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DADO, INFORMAÇÃO E CONHECIMENTO

Dado, informação e conhecimento são descritos muitas vezes como sinônimos mas

na verdade apresentam valores bem diferentes.

O dado é um número, um fato, uma situação. Qualquer coisa que possa ser

mensurada ou descrita. Para ilustrar o exemplo cito: Quantidade de dos resíduos de coleta

da por um veículo; Salário de um agente de coleta; Horas extras diárias. Podemos extrair

alguma coisa desses dados, mas eles em si possuem pouco valor.

A Informação é formada por um conjunto de dados que possui sentido e serventia.

Suponha que ao analisar os dados do exemplo anterior você descobre que a quantidade de

resíduos coletados numa hora extra é insuficiente para pagar o salário de uma equipe de

agentes de coleta. Três dados foram relacionados a passaram a fazer sentido.

A partir dessas informações podemos concluir algo, ou seja, a partir das

informações é possível avaliar e decidir. A essa interação damos o nome de conhecimento.

Ele pode ser definido como um conjunto de informações contextualizadas que levam

alguém a tomar alguma decisão.

Reflita:

O conhecimento possui tempo de vida útil? Se sim, como estimar sua validade?

SISTEMA

O sistema pode ser definido como um conjunto de partes conectadas de tal modo

que forma um todo. Um automóvel, por exemplo, pode ser definido como um sistema

composto por motor, chassi, rodas, etc.

Todas as partes do sistema interagem entre si de forma direta ou indireta. Ainda no

exemplo anterior, há interação entre o motor e as rodas uma vez que o primeiro gera a

energia necessária para o movimento da segunda. O mesmo princípio pode ser aplicado a

um conjunto de dados.

Dado

•Não possui

significado

•É isolado

Informação

•Possui significado

•Utilidade limitada

ou nula

Conhecimento

•Informação

contextualizada

• Possui utilidade


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SEGUNDA PARTE – GPS E SIG


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GPS

O GPS ou Sistema de Posicionamento Global em português foi criado no final da

década de 70 mas passou a ser operacional apenas 25 anos depois, em meados de 1995.

Possui três partes: Os satélites, as estações de controle e o receptor GPS.

O sistema utiliza mais de trinta satélites, cada um destes completa duas revoluções

(voltas ao redor do mundo) por dia. Os satélites possuem altura e velocidade conhecidas:

Cerca de 20.000 (vinte mil) quilômetros acima do nível médio do mar e 11600 quilômetros

por hora. A partir desses dados e a sua posição inicial é possível saber onde cada satélite

esteve, está ou estará. Ou seja, sua posição é conhecida! Os satélites emitem sinais de

rádio contendo as informações sobre seu posicionamento dentre outras.

As estações de controle avaliam as rotas dos satélites e executam as correções

necessárias para que o sistema funcione de forma adequada.

O receptor GPS, ou simplesmente GPS, é um receptor de rádio que recebe as

informações dos satélites. O receptor identifica quais os satélites em órbita e triangula sua

posição. O resultado são três números, formados coordenadas do tipo X, Y e Z (3D).


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As coordenadas são sobrepostas a um banco de dados geográfico (contendo feições

geográficas como rios, estradas e limites administrativos) e apresentadas ao usuário num

display de cristal líquido, normalmente sob a forma de um mapa simples.

Reflita:

O sistema GPS possui, na verdade, apenas uma função básica: Fornecer três

coordenadas. Todas as demais funções do GPS como rotas, topografia, velocidade etc

derivam destas coordenadas e de alguns cálculos geométricos.

SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS

O sistema de informações geográficas foi criado na década de 50 e visava apoiar a

confecção e a consulta de dados ou informações georeferenciadas. Possui três

componentes básicos: Parte física (computador, impressora etc); Software (programas) e o

chamado Peopleware (as pessoas que o planejam e operam). Como qualquer sistema, é

necessário que suas partes estejam em sintonia. De nada adiante possuir o melhor

computador do mundo se o software ou o peopleware estiver aquém das expectativas.

Reflita:

Qual o objetivo do presente curso? Quais os fatores que podem levá-lo ao fracasso ou ao

sucesso? Porque o treinamento é tão importante?

Todo SIG possui um banco de dados formado por uma ou mais variáveis. O banco

de dados pode possuir qualquer informação dependendo de sua finalidade. Para análise de

itinerários, por exemplo, é necessário possuir as vias de acesso e as setas indicativas do

trajeto do veículo. Além desses dados poderão ser necessários outros como peso coletado,

via de mão única, áreas de difícil acesso etc. Os dados são organizados em tabelas

Além do banco de dados, o SIG possui uma representação geográfica de cada

entidade. Cada rua pode ser representada por uma linha, os limites dos setores por um

polígono e uma área de difícil acesso por um ponto. Observe que as entidades sempre são

representas por um ponto, uma reta ou polígono.

Existem vários modelos de SIG no mercado a maioria dividida em dois grupos:

Matriciais e vetoriais.

banco de

dados dados

ou

informações

Representação

geográficaSIG


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Os matriciais dividem o espaço em várias células(normalmente quadradas) e

destina-se a análises regionais. Possuem limitações pois quanto maior a célula menor a

definição do espaço por ele representado. A melhor representação de uma matriz é uma

imagem digital, quanto mais ampliada mais evidente se torna o uso de células para

representar uma entidade.

Os vetoriais empregam desenhos geométricos (vetores) e privilegiam a precisão. A

maior vantagem está na sua leveza e velocidade de processamento. No entanto, no

processo de vetorização é comum perder parte dos dados.

Pesquise:

Para os serviços de limpeza urbana é mais pratico utilizar que tipo de SIG?

ORGANIZAÇÃO DA INFORMAÇÃO NUM SIG

Toda organização dos dados ou de informações num SIG é realizada por camadas. Cada

uma destas correspone a uma tipo representação (ponto, reta ou plano) que pode conter mais de

um objeto de diferentes classes e de mesma natureza, por exemplo: Numa camada de pontos


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podem ser representadas as caixas estacionárias e cestos de lixo; noutra de linha as avenidas, ruas

e estradas. As camadas podem ser unidas de forma visual para formar uma imagem completa da

região representada.

Reflita:

Como sobreposição de classes de dados e informações gera novas informações ou

conhecimento? Lembre-se da sobreposição dos círculos no exemplo da triangulação.

RESGATE DE INFORMAÇÕES

Além de permitir a visualização de imagens o SIG também permite a recuperação e

a pesquisa de dados e informações. Mas esse tema será visto no próximo módulo.

TAREFA DE CASA:

Você foi convidado pelo superintendente para realizar uma análise do sistema de limpeza

da unidade São Luís. A empresa fornecerá um motorista para lhe pegar em sua residência,

contudo, ele não sabe onde ela fica. Para piorar ele é de Delmiro Gouveia e está em Maceió

apenas a 15 dias. Desenhe um mapa que o auxilie nessa tarefa. Se necessário utilize

pontos de referência ou outro recurso. (Prazo de entrega até a próxima aula).

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