o uso de scanners na digitalizaÇÃo de mapas destinados a sistemas de informaÇÕes geogrÁficas
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8/17/2019 O USO DE SCANNERS NA DIGITALIZAÇÃO DE MAPAS DESTINADOS A SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS
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Congresso de Brasileiro de Cartografia, 1993, Rio de Janeiro. Vol. 3. Sociedade Brasileira de Cartografia, V.3 O USO DE SCANNERS NA DIGITALIZAÇÃO DE MAPAS DESTINADOS A
SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS
C. N. Franci scoMest r anda de Geoprocessamento da EPUSP
Xavi er - da- Si l va, J .Prof . Ti t ul ar do Dep. de Geogr af i a
Uni ver si dade Federal do Ri o de J anei r o
Laboratór i o de Geopr ocessament o - Dep. de Geogr af i aI nst . de Geoci ênci as - CCMNI l ha do Fundão - 21. 941- 590 - RJ
RESUMO
A ent r ada de dados em Si st emas de I nf ormações Geogr áf i cas -
SI G' s demanda apr oxi madament e met ade do t empo necessár i o para o
desenvol vi ment o de um pr oj eto que f aça uso dest a f err ament a. Os
SI G' s, em sua mai ori a, est ão pr eparados par a r eceber os dados vi a
mesa di gi t al i zadora, o que consome esf orços de tempo e r ecur sos. Oscanner pode ser uma al t ernat i va vi ável par a entr ada de mapas nest es
si st emas, por ém deve- se at ent ar par a al gumas l i mi t ações dest e
equi pament o e do pr odut o gerado em part i cul ar quant o às exi gênci as
especí f i cas do SI G que se pr et enda ut i l i zar . O obj et i vo dest e
t r abal ho é anal i sar a vi abi l i dade de scanner s par a ent r ada de dados
em SI G' s f ace a essas l i mi t ações.
ABSTRACT The GI S' data i nput spends aproxi mat el y 50% of t he t i me needed
t o devel opment of pr oj ect s. I n t he most , GI S ar e pr epared t o get
data by di gi t i zi ng t abl et , what demands much t i me and resour ces. The
scanners may be an opt i on t o i nput maps i n the syst em, but i t ' s
necessar y to pay at t ent i on t o some r est r i ct i ons of t hi s t ool and t he
pr oduct obt ai ned by i t s used. The goal of t hi s paper i s anal ysi ng
t he possi bi l i t i es of usi ng scanner t o i nput dat a i n GI S bef or e i t s
res t r i ct i ons .
1. INTRODUÇÃO
Ent r ada de dados em Si st emas de
I nf or mações Geogr áf i cas const i t ui um
processo de t r ansf ormação dos dados
capt ur ados f i si cament e em est r ut ur as
numér i cas pass í vei s de ar mazenament o
ef i ci ent e. Os dados a ser em capt ur ados
podem ser espaci ai s e não- espaci ai s; os
pr i mei r os r ef erem- se aos mapas
pr opr i ament e di t os e sua ent r ada basei a-
se na di gi t al i zação da geomet r i a das das
f ei ções e cont eúdo l ógi co ambi ent ai s de
i nt er esse. Em t er mos geomét r i cos, est as
f ei ções podem ser ent endi das como
pol í gonos, l i nhas e pont os que compõem o
mapa. Os dados não- espaci ai s const i t uem-
se dos at r i but os sem t err i t or i al i dade
r el aci onados às f ei ções espaci ai s
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DPI ( pont os por pol egada) ; quant o mai or
est a f or , mai s r ef i nadas vão ser as
f ei ções. A DPI é ger al ment e def i ní vel
pel o usuári o e deve ser baseada na
espessur a das l i nhas no or i gi nal e nos
det al hes geomét r i cos que devem serpr eservados no pr odut o f i nal . Assi m,
par a r ast er i zação f i el de f ot os aér eas,
por exempl o, há necessi dade de uma DPI
mai s el evada, j á que o t amanho dos gr ãos
de sai s usados em f ot ogr af i as var i a de
0, 1 a 1 μm, ou sej a, par a r epr oduzi r
est a r esol ução há necessi dade de DPI
aci ma de 1000. J á a r ast er i zação demapas demanda uma DPI menor , poi s a
menor espessur a de l i nha encont r ada num
mapa est á em t orno de 0, 1 mm, exi gi ndo,
assi m, r esol ução mai or que 250 DPI para
r epr oduzi r est as f ei ções.
É i mpor t ant e para o usuári o ob-
servar a rel ação ent r e DPI , t amanho do
arqui vo e pr odut o f i nal . Uma DPI el evada
pr oduz f ei ções mai s r ef i nadas, por ém não
mai s r ef i nadas do que do mapa or i gi nal ,
assi m quando ul t r apassa- se o r ef i nament o
do document o or i gi nal , há geração de ar -
qui vos cont endo dados que são supér -
f l uos. Por sua vez, o acesso e
processament o dos dados f i cam demorados
e, mui t as vezes, i nvi ávei s devi do às
r est r i ções do equi pament o. Deve- se
t ambém menci onar que uma mai or DPI gera
um mai or número de pi xel s compondo a
l argur a de cada l i nha, o que pode t ornar
a edi ção do mapa mai s di f í ci l e
demor ada.
Uma out r a quest ão é a rel ação DPI e
pr eci são dos mapas r aster i zados.
Car t ensen ( 1991) t est ou a di gi t al i zaçãopor scanner com t r ês ní vei s de resol ução
- 75, 150 e 300 DPI - os resul t ados
dest e t est e most r am que não houve er r o
mai or que 0, 1 mm e que os ní vei s de
er r os não f or am af et ados pel a r esol ução
espaci al nem estavam em f unção da
di st ânci a ent r e os pont os no mapa
or i gi nal .Assi m, a escol ha da DPI pel o
usuár i o deve ser baseada no t amanho do
arqui vo a ser gerado e nos detal hes que
se desej a obt er no pr odut o f i nal . Os
mapas no Br asi l são cl assi f i cados em
t r ês ní vei s quant o a exat i dão (decr et o
l e i no 89. 817/ 84) , o ní vel mai s el evado
( ní vel A) exi ge uma exat i dão de 0, 3 mmna escal a da cart a, que r epr esent a uma
r esol ução em t or no de 75 DPI . Em
consequênci a, pode- se af i r mar que uma
r esol ução mai s grossei r a que est a af et a
a exat i dão da car t a di gi t al i zada no
nï vel A de exat i dão.
O segundo ponto i mpor t ante que se
deve at ent ar quant o a di gi t al i zação por
scanner é a r esol ução radi omét r i ca, ou
sej a, o i nt er val o de val or es que cada
pi xel pode di scr i mi nar . A r esol ução pode
abr anger , normal ment e, 1 bi t ( pr eto e
br anco) a 24 bi t s ( " t r ue col or " ) . Quant o
mai or a resol ução radi ométr i ca, mai or o
t amanho do arqui vo gerado.
A escol ha da r esol ução r adi omét r i ca
deve se basear na qual i dade do mapa
or i gi nal . Se o mapa cont ém apenas l i nhas
( pr et o) e f undo (branco) , 1 bi t at ende
as necessi dades. Porém, se o mapa cont ém
di ver sos t ons ou cor es e se desej a
mant er est a di ver si dade no mapa
r aster i zado, ent ão deve- se opt ar par a
di gi t al i zá- l o em r esol uções super i or es a
1 bi t . Deve- se, porém, obser var que ummapa que f oi r ast er i zado em mai s de 1
bi t t ambém não i dent i f i ca as f ei ções e
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El a consi st e em passar as f ei ções a
l i mpo, contendo o mapa a passar pel o
scanner apenas as i nf ormações desej adas.
Deve- se atent ar par a a el aboração de um
mapa o mai s l i mpo possí vel , com as
f ei ções bem dest acadas e as espessurasdas l i nhas pr óxi mas ao or i gi nal . Também
pode- se r edesenhar os mapas sem separar
as i nf or mações que se desej am em vár i os
car t ogr amas, sendo que cada cl asse de
i nf ormação é col ocada em uma cor . Est e
pr ocesso é i mport ant e para gar ant i r a
superposi ção perf ei t a de i nf ormações que
est ão espaci al ment e associ adas. Porexempl o, curvas de ní vel e dr enagem, as
pr i mei r as r ecebem uma cor e os r i os
out r a, sendo est es separ ados por métodos
cl assi f i cat ór i os cont i dos em pr ogr amas
de pr ocessament o di gi t al de i magens.
A qual i dade do document o or i gi nal
r eduz o esf or ço da edi ção a post er i or .
Segundo Peuquet ( 1984) , ger al ment e é
menos cust oso e mai s r ápi do pr eparar o
or i gi nal a ser r ast eri zado, mesmo que
si gni f i que r edesenhá- l o. É t ambém
suger i do que as i nst i t ui ções
r esponsávei s pel a produção de mapas
mant enham o or i gi nal sem sí mbol os, de
modo que possam ser ut i l i zados na
di gi t al i zação por scanner .
3.2. Rasterização
Nest a et apa, pr evi st a em posi ções
di f erent es nos doi s mét odos, deve- se
atent ar para a DPI e a r esol ução
r adi omét r i ca a ser em def i ni das pel o
usuár i o. A opção por 1 bi t pode ser
ut i l i zada para mapas que cont enham
apenas uma cl asse de i nf ormação ou,
ai nda, par a aquel es que passar am por umaet apa de pr é- processamento e compõem- se
de f ei ções apenas com uma cor e o f undo
br anco. A vant agem desta r esol ução é a
geração de arqui vos de menor t amanho e a
de l i nhas com o mesmo val or ( 0 ou 1) , o
que f aci l i t a a edi ção post er i or .
Par a mapas col or i dos, que post e-
r i orment e passarão pel a f ase depr ocessament o di gi t al de i magens, com
vi st as a i dent i f i cação das cl asses do
mapa ( mét odo 2) , a resol ução adequada é
a de 24 bi t s, j á que per mi t e ext r ai r as
cl asses com mai or f aci l i dade, poi s
ut i l i za o val or do pi xel no espaço
conheci do como RGB ( ver mel ho, ver de e
azul ) , onde cada canal r epr esent a umacor . Deve se ressal t ar que resol ução de
24 bi t s pr oduz arqui vos mui t o gr andes,
na ordem de 24 vezes mai or do que um
arqui vo de 1 bi t sem compr essão.
3.3. Tratamento de imagem
Quando o mapa f or di gi t al i zado em
mai s de 1 bi t , pode- se ut i l i zar métodos
de cl assi f i cação de i magens para
i dent i f i car as f ei ções e al ocar os
at r i but os. Por ém a cl assi f i cação dest as
i magens não é um pr ocesso si mpl es, j á
que di f erent es cl asses, com suas
respect i vas cores , podem possui r
r espost as espect r ai s semel hant es,
pr i nci pal ment e, quando o f undo do mapa
f or compost o por al guma cor e/ ou
padr onagem, como é o caso das curvas de
ní vel em ár eas ur banas nas car t as
t opogr áf i cas do I BGE. A cl assi f i cação é
f aci l i t ada quant o mai or f or a r esol ução
r adi omét r i ca, j á que o número de
combi nações de cor es e padrões de
i mpr essão é grande nest e caso.
A pr i nci pal vant agem dest a et apa é
o reconheci ment o das cl asses do mapa demodo mai s i nt el i gent e para o si st ema,
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economi zando esf orços na edi ção dos
mapas.
3.4. Edição
A edi ção consi st e no est abel eci -
ment o das l i gações ent r e a geomet r i a das
f ei ções capt ur adas e seus at r i but osl ógi cos, espaci ai s e não- espaci ai s.
Exi st e uma carênci a de operações de
edi ção de mapas r aster i zados em al guns
SI G' s, sendo necessár i o o uso de pacot es
gr áf i cos ext er nos a est es si st emas. Em
mui t os sof t wares di sponí vei s atual ment e,
é necessár i o o uso de pacot es gr áf i cos
externos aos SI G' s par a execução dast aref as de edi ção. Est es pacot es, mui t as
vezes, não atendem às necessi dades dos
pr odut os car t ogr áf i cos, pr i nci pal mant e,
aquel as r el aci onadas a pr eci são do
pr odut o f i nal . Essa car ênci a exi st e pel o
f at o dest es SI G' s t er em desenvol vi do
suas ent r adas de dados vi a mesa
di gi t al i zadora e, ao mesmo t empo,
permi t i r em a i mpor t ação de ar qui vos com
f or mat o r ast er , por ém sem i ncor por ar em
opções ef i ci ent es par a edi ção dos
arqui vos i mport ados. Abai xo est ão
r el aci onados pr ocedi ment os i mport ant es
na et apa de edi ção de dados
r ast er i zados.
- El i mi nação de r uí dos - consi st e
na el i mi nação das i mperf ei ções do r ast er
r el aci onadas a pequenas suj ei r as
exi st ent es no document o or i gi nal . Est es
r uí dos podem ser el i mi nados por f i l t r os
ou apagando di r et ament e no moni t or .
- J unção de mapas - est a oper ação é
f undament al , j á que os scanner s de mesa
com pr eços mai s acessí vei s são aquel es
que comport am mapas de menor t amanho.Assi m, para mapas de mai or es há a
necessi dade de r ast er i zar os mapas em
par t es e, depoi s, j unt á- l os em al gum
pr ogr ama. Est a j unção pode ser f ei t a no
pacot e gr áf i co ou no pr ópr i o SI G.
- Rotação de i magens - est a f unção
é necessár i a quando o mapa f oi
di gi t al i zado i ncl i nado em r el ação aosi st ema de coordenadas, havendo
necessi dade, assi m, de r ot aci oná- l o par a
col ocá- l o na posi ção adequada. Est es
sof t wares devem permi t i r uma r otação da
ordem de mi nutos
- Rest i t ui ção de f ei ções - é usual
que ocor r am f al has nas l i nhas nos mapas
r ast er i zados, assi m uma out r a f unção écompl et ar est as l i nhas. O obj et i vo aqui
é cor r i gi r a deomet r i s das f ei ções as
f ei ções, sendo permi ssí vei s os exageros
t í pi cos das r epr esent ações
car t ogr áf i cas.
- Al ocação de at r i but os - um mapa
em est r ut ur a r ast er , cada pi xel cont ém
um val or que r ef er e- se ao at r i but o da
ent i dade car t ogr af ada. Quando a i magem é
di gi t al i zada em 1 bi t , o val or cont i do
no pi xel é 0 ou 1; se o mapa cont ém mai s
de um at r i but o, é necessár i o que se
conver t a o mapa par a uma est r utura
mat r i ci al de mai or número de bi t s por
pi xel , de f orma que est e possa r eceber
um i nt er val o mai or de val or es e, assi m,
cada val or r el aci onar - se a um at r i but o.
A al ocação de at r i but os, quando se usa
pacotes gr áf i cos ext ernos ao SI G,
consi st e, par a o usuár i o, na pi nt ur a de
cada pol í gono do mapa com uma cor , que
possui um r especti vo val or , este é
associ ado a uma cl asse; assi m, por
exempl o, num mapa de uso do sol o, os
pol í gonos que têm como at r i but o o usour bano r ecebem a mesma cor e, conse-
quent ement e, possuem o mesmo códi go
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i dent i f i cador . J á com est es mapas no
i nt er i or do SI G, os val or es são
i dent i f i cados e a l egenda é el abor ada.
Nos mapas que f or am di gi t al i zados
em mai s de 1 bi t e onde f oi bem sucedi da
a cl assi f i cação com vi st as ai dent i f i cação das f ei ções exi st ent es, ou
sej a, f oi possí vel separ ar as vár i as
cl asses do mapa pel a cor at r avés de
métodos de cl assi f i cação de i magens, não
há necessi dade de se execut ar a f ase de
pi nt ur a i nt er at i va das f ei ções, j á que
os at r i but os j á est ão i dent i f i cados;
t al vez haj a necessi dade de al gumacor r eção gr áf i ca, como, por exempl o,
pi nt ar al guns pi xel s que não f or am bem
i dent i f i cados pel o scanner .
- Geor ef erenci ament o - est a et apa
consi st e na at r i bui ção de coor denadas
geogr áf i cas de um si st ema de pr oj eção
car t ogr áf i ca à base de dados col i gi dos.
Est e pr ocedi ment o é execut ado no SI G,
at r avés da def i ni ção de pont os
r econhecí vei s.
Conf or me menci onado, al gumas das
et apas descri t as aci ma podem ser
execut adas pel o pr ópr i o SI G, pr i nci -
pal ment e, se estes rodar em em
pl at af or mas e sof t war es mai s sof i st i -
cados. Caso os SI Gs não possuam est as
f unções, pode- se se f azer uso de pacot es
gr áf i cos comer ci ai s, por ém estes, em
ger al , não sat i sf azem pl enament e os
r equi si t os par a pr ocessar pr odut os
car t ogr áf i cos, onde a pr eci são é
f undament al .
Out r a di f i cul dade pr esent e r el a-
ci ona- se às f ei ções l i near es como ri os,est r adas etc. Nest as há a necessi dade de
se af i nar as l i nhas, f unção ausent e, com
f r equênci a, nos pacot es gr áf i cos
di sponí vei s. Quando se di gi t al i za uma
i magem por scanner , a espessura da l i nha
cont ém vár i os pi xel s; est e númer o est á
r el aci onado com a DPI def i ni da. Nas
f ei ções pol i gonai s, i st o não é um gr andepr obl ema j á que def i nem áreas, podendo
haver , ent r et ant o, super est i mat i vas no
cál cul o dest as ár eas. Par a a l i near es,
por out r o l ado, deve- se af i nar as
l i nhas, par a que cada uma cont enha
apenas 1 pi xel . Se no pacot e gr áf i co
ut i l i zado não est i verem di sponí vei s
pr ocedi ment os ef i ci ent es de af i nament ode l i nhas, t al t ar ef a pode t or nar - se
mui t o demor ada e mesmo penosa.
Quando se di gi t al i za um mapa em
scanner com obj et i vo de conver t ê- l o ao
f or mat o vet or i al , o sof t war e de
vet ori zação deve ser ver i f i cado quant o a
exi st ênci a de pr ocedi ment os dest i nados a
corr eções e mel hor i a aut omát i ca das
f ei ções r ast er i zadas. Caso est es
pr ocedi ment os exi st am, a edi ção pode
ser ef et uada nestes sof t wares.
É comum, o uso da mesa di gi t al i -
zadora para a entr ada de dados com
poster i or conver são do ar qui vo par a
f or mat o r aster. I sto ocor r e, pr i nci -
pal ment e, no caso de est udos ambi en-
t ai s, onde o f ormat o r aster apr esent a
vant agens sobr e o vetori al em al gumas
f unções, por exempl o, as associ adas a
super posi ção de mapas. No ent ant o, é
f r equent e ver i f i car SI G' s que anal i sam
basi cament e dados em f ormato r ast er
associ ar em a ent r ada de dados ao
f or mat o vet or i al . Na pr át i ca, i st o
si gni f i ca ent r ar dados por mesadi gi t al i zador a par a ser em ut i l i zados sob
a f or ma rast er . Não ser i a mai s
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i nt eressant e que est es si st emas
of er ecessem uma ent r ada de dados
ef i ci ent e di r et ament e por scanner s?
4. EXPERIÊNCIA SAGA-UFRJ
O SAGA - Si st ema de Anál i se Geo-
Ambi ent al - desenvol vi do pel o Labo-
r at ór i o de Geopr ocessament o do Depar -
t ament o de Geogr af i a da UFRJ , é um
si st ema cuj a ent r ada de dados é f ei t a
com uso de scanner s; par a i sso f or am
desenvol vi dos pr ogr amas de ent r ada por
scanner s e edi ção dos mapasr ast er i zados.
O módul o de ent r ada de dados do
SAGA é um sof t war e dest i nado ao
pr ocessament o de mapas r ast er i zados,
cont endo as f unções e a pr eci são
necessár i as para processar pr odut os
car t ogr áf i cos, sendo baseado em scanners
de bai xo cust o. A capt ur a da geomet r i a
do mapa é f ei t a por progr ama própr i o,
t ambém podendo ser acei t os mapas
di gi t al i zados por out r os sof t war es em
f or mat o TI FF.
A ent r ada de dados do SAGA possui
as segui ntes operaçÕes: conversão de
r esol ução, r ef i nament o de l i nhas, j unção
de mapas e georef erenci ament o. Est as
operações pr eparam o mapa para o
r econheci ment o das f ei ções e al ocação
dos respect i vos at r i but os.
A i dent i f i cação das f ei ções é f ei t a
pel o pr ograma TRAÇAVET. O procedi mento
consi st e na persegui ção da l i nha que
compõe uma f ei ção de modo i nterat i vo com
o usuári o. Est a persegui ção possui
vár i os ní vei s de aut omação e est esní vei s estão rel aci onados com a
capaci dade de superar as dúvi das da
persegui ção do cur sor . Assi m, o ní vel 1
persegue a l i nha que f or cont í nua com
l ar gur a de um pi xel , j á o ní vel 4, e
úl t i mo, prossegue a persegui ção mesmo
com f al has de at é 2 pi xel s e deci de
sobr e cami nhos, em cert os casos, quandoapr esenta- se mai s de uma opção. Est a
f or ma de i dent i f i cação das f ei ções é
ext r emament e i nt eressant e, j á que
per mi t e ao usuár i o cor r i gi r as possí vei s
f al has exi st ent es no mapa r ast er i zado de
modo i nt erat i vo com a máqui na.
Os at r i but os são al ocados ao mesmo
t empo que as f ei ções são i dent i f i cadas,as quai s r ecebem um códi go, o que
possi bi l i t a a i mpl ement ação de l i gações
com bancos de dados convenci onai s. A
par t i r do conj unt o de f ei ções
i dent i f i cadas , podem ser gerados
di ver sos mapas, por exempl o, as est r adas
podem compor o mapa bási co ou, ai nda,
ser em apr esentadas no mapa de uso do
sol o. I st o é possí vel , j á que na edi ção
são cr i ados arqui vos i sol ados cont endo
as cl asses de f ei ções, podendo- se,
assi m, com el as compor e ger ar vár i os
mapas.
Por f i m, deve- se menci onar os
ar qui vos de pequeno tamanho que são
gerados por est e si st ema, com uma taxa
de compressão aci ma de 50%. Est e
aspecto é bast ant e i mport ant e, j á que é
comum acr edi t ar - se que o t amanho dos
ar qui vos r ast er é excessi vo e l i mi t ant e
par a sua adoção como est r utura de
ar mzenamento.
5. CONCLUSÕES
Sendo a di gi t al i zação por mesa
di gi t al i zador a um pr ocesso t edi oso,
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suj ei t o a err os humanos e, com a queda
de pr eços dos scanners de mesa, a
capt ur a da geomet r i a das f ei ções por
scanners vem se t ornando uma boa
al t er nat i va. Deve- se l embr ar , no
entant o, que o t empo demandado pel ospr ocessament os pr évi os e post er i ores à
di gi t al i zação, quando dependent es de
sof t wares ext ernos aos SI G' s, pode
t ornar desvant aj oso o uso de scanners,
pr i nci pal ment e, pel a escassez de
pr ogr amas especí f i cos de edi ção de
mapas em f ormat o rast er para SI G' s.
O t amanho dos ar qui vos gerados pel oscanner , quando não compact ados
conveni ent ement e, pode l i mi t ar o uso
dest es, devi do ao t empo consumi do par a o
processament o dos dados.
A superação dest as l i mi t ações
conduz a vi abi l i dade do uso de scanner
na di gi t al i zação de mapas para SI G' s de
modo mai s ef et i vo. A ent r ada de
dados por scanner do SAGA- UFRJ , baseada
em equi pament os de bai xo cust o,
di f er ent ement e de out r as al t er nat i vas
que exi st em no mercado, apr esent a- se com
vant agens que merecem at enção.
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