geoprocessamento parte1

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  • Sistemas de Informaes Geogrficas e Geoprocessamento

    Parte 1- ConceitosParte 2- Recursos de Anlise e Aplicaes

    EYMAR S.S. LOPES - eymar@dpi.inpe.br

  • PARTE 1DefiniesModelagem de dados espaciaisModelagem cartogrfica

  • IntroduoPor que Geoprocessamento? Porque trabalha-se com informaes que possuem uma componente geogrfica, ou seja, esto localizadas em algum ponto da superfcies terrestre

    Se ONDE importante para seu negcio, Geoprocessamento sua ferramenta de trabalho

  • IntroduoUm socilogo deseja entender e quantificar o fenmeno da excluso social numa grande cidade brasileiraUm eclogo deseja compreender os remanescentes florestais da Mata Atlntica, atravs do conceito de fragmento tpico de Ecologia da PaisagemUm gelogo pretende determinar a distribuio de um mineral numa rea de prospeco, a partir de um conjunto de amostras de campo

  • Geoprocessamento* Uma Definio:

    Um conjunto de ferramentas voltadas a coleta, manipulao, armazenamento e recuperao de dados espaciais para um objetivo especfico.

    * Como Sistema:Sistema destinado ao processamento de dados referenciados geograficamente, envolvendo desde a sua coleta at a gerao de sadas na forma de mapas convencionais, relatrios, arquivos digitais, etc; devendo prever recursos para sua estocagem, gerenciamento, manipulao e anlise.

  • GeoprocessamentoTrs vises como sistema

    Produo de mapas- Gerao e visualizao de dados espaciais

    Banco de dados espaciais- Armazenamento e recuperao de informao espacial e tabular.

    Anlise espacial- Combinao de informaes espaciais.

  • Geoprocessamento

    TECNOLOGIAS RELACIONADAS

    CARTOGRAFIACOMPUTAO GRFICA (cad)DBMS OU SGBDSENSORIAMENTO REMOTOINTELIGNCIA ARTIFICIALESTATSTICAINFORMTICA

  • GeoprocessamentoO que h de especial com dados espaciais ?Localizao geogrficarepresentar a superfcie terrestrerelao espacial com outros dadosArmazenada em Sistema de arq. ConvencionaisBancos de dados objeto-relacionais

    Atributos descritivodescrevem o fenmenorepresentados num banco de dados convencional

  • GeoprocessamentoO que h de especial com dados espaciais ?Correlao espacialvizinhana - esperamos encontrar semelhantesCorrelao entre variveisprocessos de formao e ocupao do espaoCorrelao temporalevoluo dos dados espaciaisCorrelao topolgicarelaes espaciais entre dados

  • Geoprocessamento X SIGSIG o sistema computacional que materializa os conceitos do geoprocessamento - capaz de processar dados grficos e no grficos (alfanumricos), com ferramentas de anlises espaciais e modelagens de superfcies.

    Outros sistemas de geoprocessamento:AM (Automated Mapping)CAM (Computer Assisted Mapping)

  • Sistemas de Informao GeogrficaAmbiente computacional para GeoprocessamentoIntegrar dados cartogrficos, cadastrais, de sensores remotos, redes e modelos numricos de terreno.Consultar, recuperar, visualizar, manipular e plotar o contedo de um banco de dados georeferenciado.

  • Estrutura de um SIGInterface

  • Componentes de um SIGHardware

    Software (programas aplicativos)

    Dados geogrficos (mapas)

    Atributos descritivos

    Pessoas

  • SIG x CADCAD: captura dados analgicos em formato digitalcoordenadas de papelregularidades nos objetosdesenhos sem atributos

    SIG: captura dados localizados na superfcie da terraprojees cartogrficastopologia do espaoatributos descritivos

  • PARTE 1DefiniesModelagem de dados espaciaisModelagem cartogrfica

  • O que um mapa ?Mapa: modelos simplificados da realidade Produo de um mapadefinio de escala e projeo cartogrficaseleo dos elementos do mundoclassificao em grupos (e.g. tipos de solo)simplificao de elementos grficosexagero de elementos importantessimbologia para apresentar dados

  • Representaes Computacionais do EspaoObjetosRegies poligonais

    TopografiasSuperfciesImagens

  • Percepes do EspaoEspao como uma subdiviso planarEspao como uma superfcie contnua

  • Percepes do EspaoEspao como uma superfcie de deciso

  • Percepes do EspaoEspao como Clusters de Eventos

  • Percepes do EspaoEspao como um conjunto de clulas em evoluo

  • Modelagem em GeoprocessamentoNveis de abstraoMundo real: lotes, rios, terreno, precipitaoConceitual: campos e objetosRepresentao: matrizes x vetoresImplementao: R-trees, quad-trees

  • Universo do Mundo RealMapas TemticosDistribuio espacial qualitativa de grandezaDomnio do atributo:nominal: lista de valores mapa pedolgico: {Ls, Li, Aq, Le}ordinal: escala de medidamapa de classes de declividade: {0-5%, 5-10%, >30%}

  • Universo do Mundo RealMapas Numricos (MNT)Distribuio espacial quantitativa da grandeza em estudoDomnio do atributointervalo: referncia arbitrriaaltimetria, batimetriatemperatura em graus Celsiusrazo: referncia naturalpeso, distnciatemperatura em graus Kelvin

  • Universo do Mundo Real Mapas CadastraisMapa contendo objetos geogrficos individuaisEx: mapas de pases, lotes, propriedades rurais

  • Universo do Mundo Real Mapas de RedeMapas de objetos com topologia arco-nutilizado para redes conectadas

  • Universo do Mundo Real Imagens de Sensores RemotosFontes: satlites, fotografias areas, radarElemento de imagem (pixel) proporcional energia eletromagntica refletida ou emitida por rea da superfcie terrestreCARACTERSTICAS IMPORTANTES resoluo espectral ; resoluo espacial ; resoluo temporal; resoluo radiomtrica.

  • Imagens - Aquisio de InformaoRadiao eletro-magntica

  • Espectro eletromagntico

  • Comportamento Espectral de Alvos e Sensores

    2,6

    2,4

    2,2

    2,0

    1,8

    1,6

    1,4

    1,2

    1,0

    0,8

    0,6

    0,4

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    %

    Infra-vermelho prximo

    Infra-vermelho mdio

    Visvel

    Azul

    Vermelho

    Verde

    1

    2

    3

    4

    5

    7

    1

    2

    3

    SPOT

    LANDSAT TM / EM+

    1

    1

    2

    3

    4

    CBERS CCD

    2

    3

    4

    IKONOS

    Pan

    Reflectncia

    Comprimento de onda

    Pan

    8 - Pan - ETM+

    Solo

    Vegetao

    gua

    5 - Pan

    4

  • Universo ConceitualCampos (variveis geogrficas continuas)Mapa temtico

    Modelo numrico terreno

    Imagem

    Objetos (variveis geogrficas discretas)

    Mapa CadastralMapa de Redes

  • Universo de representaoPlano deInformaoRepresent.Geom.MatricialVetorial-umis-represented-by-um

  • Universo de Representao Estruturas de DadosVetoriaisponto, arco, ilha, arco-n-polgonoarco orientado-ngrades triangularesisolinhas, pontos cotados Matriciaismatrizes de inteirosmatrizes de ponto flutuantematrizes de caracteres (bytes)

  • Representaes Computacionais de Mapas

  • Universo da ImplementaoEstruturas de Dados utilizadas para construir um sistema de GeoprocessamentoEnvolvem decises concretas no nvel da programaoEstrutura de dados e algoritmos de pesquisa e recuperao mais adequados com vistas a melhorar desempenho do sistemaPontos - rvores K-DLinhas e Polgonos - rvores R e R+Imagens - rvores quaternrias

  • Organizao de dados em um SIGOrganizao por nveis (ou planos) de informaocada nvel = tipo especfico de dado

    Atributos de mapasarmazenados em tabelas

  • Problema PrticoAlocao de um depsito de resduos slidosClasse de dados geogrficosGeologia: permeabilidade do solo a partir do grau de fraturamentoRede de drenagem: escoamento superficialLenol fretico: escoamento sub-superficialDeclividade: inclinao do terreno a partir da altimetriaUso da Terra: reas de uso para residncia, produo e ocupao clandestina rea com uso atualRede viria: escoamento, logsticaSolos: anlise de permeabilidadeCadastro de lotes: indica ocupaoSetores censitrios: indica distribuio socioeconmica

  • Correspondncia entre Universos * T= temtico, N= numrico, I= imagem, C= cadastral, R= rede

    Mundo RealConceitual *RepresentaoImplementaoGeologiaGeo-campo - TVetor e Matriz de inteirosPolgonos 2D (R-Tree)Grid ret. (Quad-tree)Rede de DrenagemGeo-campo - TVetorLinhas 2D (R-Tree)Lenol freticoGeo-campo N e TMatriz de reais e inteirosGrid ret. (Quad-tree)AltimetriaGeo-campo - NVetor e Matriz de reaisLinhas 2D (R-Tree)Grid triang. (R-Tree)Grid ret. (Quad-tree)DeclividadeGeo-campo N e TMatriz de reais e inteirosGrid ret. (Quad-tree)Imagem satliteGeo-campo - IMatriz de bytesGrid ret. (Quad-tree)Uso da TerraGeo-campo - TMatriz de inteirosGrid ret. (Quad-tree)Rede viriaGeo-objeto - RVetorLinhas 2D (R-Tree)SolosGeo-campo - TVetor e Matriz de inteirosPolgonos 2D (R-Tree)Grid ret. (Quad-tree)Cadastro de lotesGeo-objeto - CVetorLinhas 2D (com R-Tree)Setores censitrioGeo-objeto - CVetorLinhas 2D (com R-Tree)

  • Alocao de Resduos SlidosComo sero definidas as reas de possvel alocao de depsitos de resduos slidos?Por restries sobre as diferentes classes de dadosGeologia: pouco fraturadaSolo: mais espessoLencol fretico: mais profundoDeclividade: baixaAcesso: prximo de estrada, distante de riosLonge de zonas ocupadasComo essas restries so expressas num modelo de dados ?

  • Evoluo da GeoInformaoMapearLocalizarModelarGerenciarPrever

  • Evoluo da GeoinformaoMapearNovos dispositivos de captura de dados (GPS)Imagens de alta resoluoGerenciarBancos de dados geogrficosModelos semnticos e interoperabilidadeLocalizarSistemas baseados em localizao (LBS)Gerncia da informao distribuda

  • Evoluo da GeoinformaoModelarConstruir descries da realidade Modelos semnticos, matemticos, lgicos

    PreverIncorporar a dimenso temporalConstruir cenrios de mudanaMudanas de uso do solo, populao, hidrologia, clima, agricultura

  • PARTE 1Def