informação geográfica em engenharia civil georreferenciação · associação da posição...

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Informação Geográfica em Engenharia Civil

Alexandre Gonçalves

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos

(Versão 4.0) – Setembro de 2010

Noções

Informação GeográficaInformação respeitante a fenómenos (o que ocorre no tempo e no espaço)

GeorreferenciaçãoAssociação da posição espacial à informação

X

Y

X

Y

(200,300)

Coordenadas Militares

COORDENADAS GEODÉSICAS

COORDENADAS CARTOGRÁFICAS

Georreferenciação Informação georreferenciada

De algum modo, tudo pode ser georreferenciado

A posição estabelece uma relação implícita entre fenómenos

As ferramentas de interrogação, visualização e análise disponibilizadas num SIG permitem explorar essa relação implícita entre diversas componentes de informação

Aquisição de Informação Geográfica

Exemplos de formas de aquisição de informação geográfica:

•Fotografia aérea•Detecção remota (baseada em imagens de satélite)•GNSS (sistemas de posicionamento por satélite)•Métodos topográficos convencionais•Digitalização de informação em papel

Z/I Imaging, Digital Mapping Camera (DMC)

RC30 Aerial Camera System

Cartografia por Fotogrametria Aérea

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Resultado da restituição fotogramétrica e imagem ortorrectificada em fundo Imagem de satéliteImagem original multi-espectral SPOT de 1995 (20m de resolução espacial)

Detecção Remota

Água

Rede Viária

Estaleiros

Floresta 1

Floresta 2

Herbáceas

Urbano Denso

Vegetação Seca

Aeroporto

Legenda

Imagem classificada Detecção de Alterações

GNSS (Sistemas Globais de Posicionamento por Satélite)Sistema que se destina à determinação de posição (posicionamento)

Exemplo: GPS; criado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América, encontra-se em funcionamento desde a década de 1980; constelação de 24 satélites (segmento espacial) cujo sinal emitido pode ser acedido por um utilizador munido de um receptorGPS (segmento do utilizador)

Existem ou vão existir outros GNSS;GLONASS (russo)GALILEO (europeu)

Existem diversos modos de utilização:

Posicionamento absoluto – standard (erro ~10-15m), com correcção diferencial - DGPS (erro ~2m ou menor com receptores de qualidade superior)

Posicionamento relativo – em que se podem atingir exactidões posicionais da ordem de 1cm

GNSS (Sistemas Globais de Posicionamento por Satélite)

3

r r

rr

1

2 3

4 to

t1 r4 = t1 tov ( - )

Medição de pseudodistância entre receptor e satélites (aproximação da distância tendo porbase o tempo)

GNSS (Sistemas Globais de Posicionamento por Satélite)

Estação de referência no Instituto Superior Técnico(http://websig.civil.ist.utl.pt/gps)

Digitalização

Outras formas de aquisição de informação O que é um Sistema de Informação Geográfica?

Epidemia de cólerade Londres, 1854

Sistema para a modelação geográfica de fenómenos

Noções

Informação GeográficaInformação respeitante a fenómenos (o que ocorre no tempo e no espaço)

Sistema de Informação GeográficaUm sistema de informação aplicado à modelação geográfica de fenómenos; permite armazenar, cruzar, relacionar e apresentar info. geográfica

Modelo GeográficoModelo de um dado aspecto da realidade baseado na georreferenciação

Tipos de Modelos de Dados Principais

VectorialO elemento fundamental é o ponto.Uma sequência de pontos constitui uma linha e uma linha fechada constitui um polígono.

À característica geográfica podem ser associados atributos numa base de dados (relacional) associada.É mais adequado para representação de fenómenos com limites bem determinados, discretos e que possuem uma identidade.Exemplos: rede viária, cadastro da propriedade, cadastro de rede eléctrica, plano director municipal,…

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MatricialO espaço é dividido em células com distribuição regular e organizadas na forma de uma matriz. Cada célula tem uma dimensão e a matriz é posicionada através das coordenadas de um dos cantos. A cada célula é associado um número que descreve, para um dado factor, a parte do espaço coberta pela célula. É mais adequado para representação de fenómenos com distribuição contínua. Exemplos: matriz de altitudes, de temperaturas, de declives,…


Qual o modelo mais apropriado?Depende do tipo de informação, da utilização que se quer dar, do SIG a utilizar, da restante informação,…

INFORMAÇÃO ESPACIAL

TABELA DE ATRIBUTOS

OUTRAS TABELAS

ID

ID

Sistemas Vectoriais

SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA GESTÃO DA CONSERVAÇÃO DA REDE VIÁRIA

Exemplos (sistemas vectoriais)

SIT-(EDP)

SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA A INFRA-ESTRUTURA DA REDE ELÉCTRICA

SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA A INFRA-ESTRUTURA DA REDE DE GÁS (PORTGÁS)

PLANEAMENTO E GESTÃO DE RECOLHA DE RESÍDUOS SÓLIDOS

Modelação Hidrológica (sobre matriz de altitudes: MDT – modelo digital do terreno)

Exemplos (sistemas matriciais)

Cobertura em função da distância a um conjunto de pontos

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Operações Básicas em Sistemas Vectoriais

Ligação objecto - registo Cartogramas em função de atributos


Interrogação com resultado gráfico e alfanumérico


AnáliseEspacial


Operações Básicas em Sistemas Matriciais

Funções de sobreposição

...

6 4 5 9

3 7 5 6

4 5 6 7

...

...

6

...

7

7 0 1

6 2

5 4 3

7 0 1

6 2

5 4 3

Direcções de escoamento

6

3

2

6

3

2

1818

(6+3).2

LINHAS DE ÁGUA (a partir de uma dada área de captação)

BACIAS HIDROGRÁFICAS (a partir de um dado ponto)


6

3

3

3

7

3

3

3

3

3

9

9

4

3

3

3

9

3

7

7

4

3

3

3

3

A

2

6

3

7

2

6

2

6

2

9

4

9

6

6

6

9

3

7

7

4

6

6

6

6

B

5

4

6

8

6

5

2

6

2

14

2

11

3

3

6

9

3

11

4

5

6

7

6

3

D

3

3

3

3

3

7

3 9 4

S 6

6

10

10

6

6

6

6

12

12

13

13

6

6

12

12

10

10

11

11

6

6

6

6

C

As funções de propagação baseiam-se em superfícies que associam um valor, geralmente designado por custo, ao atravessamento de uma célula. A matriz que representa os custos associados ao atravessamento das células designa-se por superfície de custo ou superfície de fricção. A produção de uma superfície de custo é, em geral, o resultado de um processo de análise multicritério, em que são ponderados os factores intervenientes na quantificação do custo de atravessamento das células.

Superfícies de custo


Utilização de superfície de custo e modelação de propagação de custos para determinação de um corredor rodoviário.

Superfícies de custo

#

#

#

<

<

<

r

Monsanto

Penha Garcia

Monfortinho - Termas de Monfort inho

Altitude (m)10 - 175175 - 325325 - 480480 - 630630 - 785785 - 940940 - 11001100 - 12451245 - 1400

Emissários/Condutas< Povoações

r ETAR

N

0 2 4 Km

Utilização de superfície de custo e modelação de propagação de custos para localização de ETAR e condutas.

Aplicações de [S]IG em Engenharia Civil

Mais “directas”•Transportes•Hidrologia•Planeamento, dimensionamento e implantação de obras•Informação cadastral e de infraestruturasOutras•Planeamento e gestão de recursos naturais•Modelação espacial e temporal•Navegação•Visualização•…

Exemplo de aplicação

Madeira, 20/Fev/2010


Madeira, 20/Fev/2010

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Cicatrizes


Plano Estratégico de Defesa contra as Aluviões na Madeira•Imagens de satélite (antes e depois dos deslizamentos)•Classificação para detecção de cicatrizes•Cálculo de volumes•Localização e dimensionamento de estruturas de retenção•Cartografia do risco

Exemplo de aplicação Cadeiras no MEC

•Topografia – 2.º ano•Introdução aos Sistemas de Informação Geográfica – 3.º ano

e

todas aquelas em que haja processamento de informação geográfica

Relação com múltiplos domínios

PaisagismoPaisagismo Recursos naturaisRecursos naturais

OrdenamentoOrdenamentoAmbienteAmbienteInfraestruturasInfraestruturas

CensosCensos

CartografiaCartografiaCadastro Cadastro predialpredial

CIÊNCIASCIÊNCIAS DE INFORMADE INFORMAÇÇÃO GEOGRÃO GEOGRÁÁFICAFICA

TransportesTransportes

NavegaNavegaççãoão

InvestigaInvestigaçção Operacionalão Operacional

Sistemas de InformaSistemas de Informaççãoão

ModelaModelaççãoãoEstatEstatíísticastica

SensoresSensores

PosicionamentoPosicionamento

AnAnáálise espaciallise espacial

•Quais os tipos principais de estruturas de dados em SIG? Para que tipo de fenómenos é cada uma mais adequada?•Quais os tipos de aplicação dos SIG?•O que é informação georreferenciada?•Quais as principais técnicas de aquisição de informação geográfica para SIG (na componente posicional)?•O que é a classificação de uma imagem de satélite?•Qual a função principal dos GNSS?

Questões de consolidação e revisão de conhecimentos

BibliografiaMatos, J. (2008) Fundamentos de Informação Geográfica, 5ª ed. Ed. Lidel, Lisboa

Wilson, J.; Fotheringham,A. (2007) The Handbook of Geographic Information Science. Ed. Blackwell

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