geoprocessamento tecnologia transdisciplinar · -análise espacial mais complexa; ... algoritmos e...

1

Renato Corrêa TaquesEng. Agrimensor - Incaper

GeoprocessamentoTecnologia Transdisciplinar

2

Geoprocessamento

“ Se onde é importante para o seu negócio, então Geoprocessamento é a ferramenta de trabalho.”

Introdução à ciência da geoinformação(Câmara e Davis, 2001)

O papel da Cartografia no GeoprocessamentoA cartografia tem papel fundamental no geoprocessamento, pois o mapa é o principal meio de apresentação dos resultados.

Cartografia é a ciência e a arte de expressar graficamente, por meio de mapas e cartas, o conhecimento humano da superfície da Terra.

3

GeodésiaÉ a ciência que determina, através de observações, a forma e o tamanho da Terra, as coordenadas dos pontos, comprimento e direção de linha da superfície terrestre.

Forma da TerraSuperfície física (Topográfica) – superfície ao longo da qual são realizadas operações geodésicas, topográficas, etc.Elipsóide – superfície ao longo da qual são realizados os cálculos geodésicos e corresponde a um modelo matemático.Geóide – é a superfície que mais se aproxima do “nível médio dos mares”.

4

Forma da Terra

Elipsóide de revolução� Corresponde a uma superfície gerada pela rotação

de uma elipse em torno do seu eixo menor.� É mais usado na geodésia devido ao fato de ter

tratamento matemático menos sofisticado.� É definido pelo seu parâmetros: semi-eixo maior (a)

e o semi-eixo menor (b) ou o achatamento (α).

5

ElipsóideElipsóide Ano a (m) αααα Adotado

Bessel 1841 6.377.397 1/299,15 Alemanha

Clarke 1866 6.378.206 1/294,98 EUA

Krassowski 1940 6.378.245 1/298,30 Rússia

Hayford 1909 6.378.388 1/298,00 Brasil (até 1979)

ERI67 (SAD69) 1967 6.378.160 1/298,25 Brasil

WGS84 1984 6.378.137 1/298,257 GPS

Referencial e Datum1. Escolha de um sólido geométrico (elipsóide de

revolução)2. Definição do posicionamento e orientação do

elipsóide

Datum - posicionar o elipsóide de referência em relação à superfície física da Terra.É definido por 5 parâmetros: semi-eixo maior e achatamento do elipsóide e os componentes de um vetor de translação entre o centro da Terra e o do elipsóide ( ∆X, ∆Y, ∆Z).

6

Referenciais usados no Brasil� Datum Córrego Alegre

� SAD69 (South American Datum 1969)

� WGS84 (World Geodetic System 1984)

� SIRGAS2000 - Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas 2000

(período de transição até 2014)

Cartas do IBGE CARLOS CHAGAS NANUQUE

ATALÉIA ECOPORANGA MONTANHA MUCURI

ITABIRINHA DE MANTENA MANTENA NOVA VENÉCIA SÃO MATEUS

CONSELHEIRO PENA SÃO GABRIEL DA PALHA LINHARES RIO DOCE

BAIXO GUANDU COLATINA ARACRUZ REGÊNCIA

MANHUAÇÚSANTANA DO OCIDENTE

CLÁUDIOAFONSO S. LEOPOLDINALAJINHA

MUNIZ FREIRE

GARRAFÃO SERRA

DO CASTELOCONCEIÇÃO

NOVA ALMEIDA

ITABAPOANABARRA SECA

MIMOSO DO SUL ITAPEMIRIMITABAPOANABOM JESUS DO PRES. KENNEDY

VARRE-SAI MUQUI RIO NOVOGUAÇUÍITAPEMIRIMCACHOEIRO DE PIÚMA

ESPERA FELIZ ANUTIBA MATILDE GUARAPARILOURENÇODIVINO DE SÃO CASTELO

CHAVESALFREDO

MANHUMIRIM IÚNA VITÓRIADOMINGOSMARTINS

ARAGUAIA

-17°30'

-18°00'

-18°30'

-21°30'

-21°00'

-20°30'

-20°00'

-19°30'

-19°00'

-42°00' -41°30' -41°00' -40°30' -40°00' -39°30'

-21°30'

-17°30'

-18°00'

-18°30'

-21°00'

-20°30'

-20°00'

-19°30'

-19°00'

-39°30'-40°00'-40°30'-41°00'-41°30'-42°00'

ESTADO DO ESPÍRITO SANTODISTRIBUIÇÃO DAS CARTAS DO IBGE

Cartas na Escala 1:100.000Curvas de nível de 50m

Cartas na escala 1:50.000Curvas de Nível de 20m

Datum SAD 69

Datum Córrego Alegre

7

Referenciais diferentes

Sistema de coordenadasCoordenadas – São grandezas lineares ou angulares que indicam a posição ocupada por um ponto em um sistema de referência.

� Coordenadas Geográficas ou Geodésicas

� Coordenadas Cartesianas Geocêntricas

� Coordenadas Planas

8

Coordenadas GeográficasLatitude (ϕϕϕϕ): ângulo que a normal ao elipsóide forma com sua projeção sobre o plano do equador.

Varia de 0° (Equador) a ± 90°

+ hemisfério norte- hemisfério sul

Coordenadas GeográficasLongitude (λλλλ): ângulo que mede o diedro formado pelos meridianos de Greenwich e pelo meridiano do ponto.

Varia de 0° (Greenwich) a ±180°

+ leste- oeste

9

Coordenadas GeográficasAltura geométrica ou elipsoidal (h): é o segmento da normal compreendida entre o ponto P e o elipsóide

Pode ser positiva ou negativa.

Altura elipsoidal ≠ AltitudeMAPGEO

Latitude X Longitude

10

Coordenada Cartesianas Geocêntricas

Um sistema no espaço 3D que é caracterizado por um conjunto de três retas (x, y e z), denominados de eixos coordenados, mutuamente perpendiculares.

- O eixo X coincidente ao plano equatorial, positivo na direção de longitude 0°;

- O eixo Y coincidente ao plano equatorial, positivo na direção de longitude 90°;

- O eixo Z é paralelo ao eixo de rotação da Terra e positivo na direção norte.

Coordenadas PlanasAs coordenadas referidas a um determinado Sistema de Referência, podem ser representadas no plano através nas componentes X, Y ou N, E (Norte, Este) e são o tipo de coordenadas regularmente encontrado em mapas e plantas.

11

Projeções CartográficasPara representar as feições de uma superfície curva em plana são necessárias formulações matemáticas chamadas de Projeções.

(Geográficas) ϕ, λ ↔ N, E (Plana)

Diferentes projeções poderão ser utilizadas na confecção de mapas. No Brasil a projeção mais utilizada é a Universal Transversa de Mercator (UTM).

Classificação das ProjeçõesQuanto ao tipo de deformação:�Projeções Equidistantes - conservam a proporção

entre as distâncias, em determinadas direções, na superfície representada;

�Projeções Equivalentes - conservam as áreas, porém os ângulos sofrem deformações;

�Projeções Conformes - mantêm os ângulos ou formas de pequenas feições. As projeção UTM é conformes.

12

Classificação das ProjeçõesQuanto ao tipo de superfície de projeção:� Cilíndrica� Cônica� Azimutal ou Plana

Projeção Cilíndrica - projeta uma superfície esférica em um cilindro

13

Projeção Cônica - projeta uma superfície esférica em um cone

Projeção Cônica - projeta uma superfície esférica em um cone

14

Projeção Universal Transversa de Mercato(UTM)

Seu princípio básico é a Terra dividida em 60 fusos (zonas) de 6 graus de longitude, tendo início no anti-meridiano de Greenwich (180°), seguindo numa ordem de oeste para leste.

Quanto à latitude, a divisão consiste em zonas de 4 graus, enquanto que os paralelos-limites são os de 80° sul e 84 °norte.

UTM - Cilindro Secante

15

Coordenadas UTMCoordenadas métricas

Coordenada Norte (N):- Eixos referencial é o Equador- Crescente de Sul para Norte- No Equador seu valor é

10.000.000

Coordenada Este (E):- Eixos referencial é o Meridiano

Central (MC) de cada zona- Crescente de Oeste para Leste- No MC seu valor é 500.000

Sistemas de Informação Geográfica (SIG)

Conjunto e ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados sobre o mundo real.

16

Componentes do SIG

Arquitetura SIG

17

Software (aplicativos computacionais)

ArcGIS [www.esri.com]gvSIG [www.gvsig.org/]Kosmo [www.opengis.es/]Quantum GIS [www.qgis.org/]

Banco de dadosDevemos evitar confundir o BD propriamente dito (conjunto de tabelas relacionadas entre si), com o programa que o gerenciará, o Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD).

Softwares como MicroSoft Access, MySQL, Oracle, PostgreSQL, não são BD, mas sim SGBD

18

Banco de Dados Geográfico (BDG)

O BDG, também chamado de Banco de Dados Espacial (BDE), é semelhante ao BD (relacional), com a grande e importante diferença de suportar feições geométricas em suas tabelas e operações espaciais sobre elas.

Estrutura de dados SIG

Existem basicamente 2 formas distintas de representar dados em um SIG:

Vetorial (vetor) ou Matricial (raster)

19

Modelo Vetorial x Modelo MatricialFormato Vantagem Desvantagem

Raster

- Estrutura de dados simples;- Compatível com obtidos por scanner e sensores remotos;- Procedimento mais rápido e eficiente;

- Requer grande espaço de armazenamento;-Transformação de sistema de projeção mais complexa;- Maior dificuldade para representar relações topológicas;

Vetor

- Requer pouco espaço de armazenamento;- Transformação de sistema de projeção mais simples e precisa;- Facilidade na representação das relações topológicas;

- Estrutura de dados mais complexa;-Análise espacial mais complexa;

O que é shape?É um tipo de arquivo digital que representa uma feição ou elemento gráfico, seja ela em formato de ponto, linha ou polígono e que contém uma referência espacial.

O “shape” é na verdade um conjunto de vários arquivos. Três arquivos individuais são obrigatórios para armazenar os dados do núcleo que compreende um shapefile. São eles o “.shp”, “.shx” e “.dbf”. Outros arquivos podem ser gerados juntamente com os três anteriores: o “.prj”, o “.sbn” e o “.sbx”.

20

Shapefiles (formato vetorial)

Desenvolvendo um SIG

21

1 - Mundo Real

Processo de compreensão da realidade que será o foco do SIG (problemas e demandas a ser atendidas)


22

2 – Aquisição de dados

Obtenção dos dados através de várias técnicas que podem envolver coleta em campo, adquirir dados tabulares, etc.Etapa de maior custo na implementação de um SIG.

Posicionamento por satélite GNSS/GPS

Fornece posições geográficas com diferentes níveis de precisão

23

Receptores, softwares, metodologias, algoritmos e aplicações para posição, velocidade e tempo

Sensoriamento Remoto (SR)Fornece informações (imagens) sobre objetos ou fenômenos na superfície da Terra em várias faixas do espectro eletromagnético.

24

Espectro eletromagnético

Assinatura Espectral

25

Características das imagens� Resolução espacial – tamanho do pixel� Resolução espectral – número de bandas� Resolução radiométrica – poder de contraste (bits)� Resolução temporal – frequência de revisita� Largura da faixa imageada – faixa de varredura

Comparativo de imagens

SatéliteResolução espacial

Resolução espectral

Resolução Radiométri

ca

ResoluçãoTemporal

Tamanhoda cena

Landsat 5 TM 30 m 6 bandas+ 1 termal

8 bits 16 dias 185 x185km

CBERS 2B CCD

20m 4 bandas+ pan

8 bits 26 dias 113x113km

Sport 5 2,5 m 4 bandas+ pan


Ikonos II 1 m 4 bandas+ pan


Quickbird II 0,61m 4 bandas+ pan

11 bits 3,7 dias 16,5x16,5km

Workview 2 0,50 m 8 bandas+ pan

11 bits 3,7 dias 16,4x16,4 km

26

Ortorretificação de imagemTem como finalidade corrigir geometricamente a imagem, pixel por pixel, das distorções decorrentes do relevo mantendo a constância da escala em toda a imagem ortoretificada.Para o procedimento de ortorretificação, é necessário dispor de informações sobre o relevo da área imageada. Tais informações podem ser obtidas através de um Modelo Digital de Elevação (MDE).

RADAR� SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) – MDE

com resolução espacial de 90m

� ASTER (Advanced Spacebone Thermal EmissionRadiometer) – MDE com resolução espacial de 30m

27

Aerofotogrametria

Fornece medidas confiáveis, mapeamento preciso e modelos digitais através de fotografias métricas

Aerolevantamento a laser (perfilamento a laser)

A tecnologia permite gerar Modelos Digitais de Elevação (MDE) e Modelos Digitais de Terreno (MDT).

28

Vant – Veiculo Aéreo Não Tribulado

Equipamentos com baixíssimo custo, em relação à aerofotogrametria, que geram produtos muito próximos dos obtidos com o uso dos métodos clássicos de levantamentos.

Importância dos metadadosMetadados são dados sobre dados ou dados que descrevem outros dados.

No shapefile, o arquivo com extensão ".prj" guarda um metadado muito importante: sistema de referência/projeção cartográfica do shapefile.

29


3 – Manipulação dos dadosEnvolve a edição, tratamento e integração dos dados coletados na etapa anterior. Também, em geral, é nesta nova etapa que ocorrerá o estabelecimento de um sistema de coordenadas para registrar e especificar as localizações dos objetos dentro de uma base de dados.Dados obtidos das mais diversas fontes e em variados formatos, isso resultará muitas vezes na necessidade de conversão dos mesmos para novos formatos.

30


4 – AnálisesPrincipais características que diferenciam os SIG dos Sistemas de Informação convencionais é a capacidade de realizar essas análises geoespaciais.Análise espacial é a compreensão da distribuição dos dados originados de fenômenos ocorridos no espaço geográfico.

31

Classificação de imagens- Classificação Pixel a Pixel

Não-supervisionadaSupervisionada

- Classificação por Região (segmentação)Orientada a objeto

Classificação Pixel a Pixel

32

Classificação por Região (segmentação)

Alguns softwares de processamento de imagem� Idrisi [www.idrisi.com.br]� Spring [www.dpi.inpe.br/spring/]� Erdas [www.geospatial.intergraph.com]� ArcGIS [www.esri.com]� ENVI [www.envi.com.br]� Definiens/eCognition [www.ecognition.com]

33


5 – Gerencia de ProdutosElaboração de mapas, cartas relatórios, laudos e outros documentos resultantes do projeto desenvolvido.A qualidade de como estes são apresentados é muito importante. Atenção as componentes cartográficos básicos do mapa (legenda, grande de coordenadas, etc)

34


6 – Tomada de decisãoApós todo o processo de análise, o sistema é utilizado como suporte para tomada de decisão de forma mais eficiente

SIG é um sistema que atua no suporte à tomada de decisão, integrando dados espacialmente referenciados em um ambiente de respostas a problemas.

35

Webmapping (webgis)Disponibilização e interligação via internet, de dados das mais diversas fontes, através de mapas digitais interativos.

Google Earth [www.earth.google.com]Google Maps [www.maps.google.com.br]Geobases Online [www.geobases.es.gov.br]

geoprocessamento tecnologia transdisciplinar · -análise espacial mais complexa; ... algoritmos e...

Documents