qualidade de metadados na elaboração de banco de dados em ambiente

Qualidade de metadados na elaborao de banco de dados em ambiente

SIG para disponibilizao via web

Edson Antonio Mengatto Junior

Franscisco Anaruma Filho

Joo Lus dos Santos

Joo dos Santos Vila da Silva

Luisa Helena Junqueira Possan

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria

EMBRAPA CNPTIA - Informtica Agropecuria

Av. Andr Tosello, 209 - Baro Geraldo, Campinas, SP.

[edson.junior; francisco.filho; joao.santos; [email protected]]

[[email protected]]

Abstract. The ecological-economic zoning (ZEE) has as an attribution to give subsidies to territory management. It is related with the planning of land use and occupation considering the potentialities and

limitations of the physical, biotic and socio-economic environment and they are guided by the principles of

sustainable development. Due to the huge quantity of products derived from the ZEE and for better management of their availability on the web, it become useful a database development organized into a SIG environment. One

of the most important advantages in the use of internet technologies is the possibility of the dynamic and updated

information publication. The cartographic process incorporated to the computer is making possible the growth of

the number of spatial data producers and users. Thereby with the spread of data through the internet, also come

up the need to produce standards and laws that establish patterns to rule its availability. The main authorities

responsible to analyze the quality of metadata according the standard ISO 19115 are the National Spatial Data

Infrastructure (INDE) and National Commission of Cartography (CONCAR). To elaborate metadata with a good

level of quality, it is necessary a clear understanding of the data type that will be mapped. Thus for this work, it

was used the i3Geo and GeoNetwork platforms established by the Ministry of the Environment (MMA) and 114

metadata were analyzed where 71 were considered compatible, 10 slightly compatible and 33 not suited for the

current standards. The method proved to be efficient for the proposed work.

Palavras-chave: Amaznia Legal, spatial data, personal computers, standards, internet, Amaznia Legal, dados

espaciais, microcomputadores, normas; internet.

Introduo

O zoneamento ecolgico-econmico (ZEE) tem como atribuio fornecer subsdios para a

gesto do territrio entre as vrias esferas de poder, sejam elas no setor pblico, privado ou na

sociedade civil. Est relacionado com o planejamento de uso e ocupao da terra,

considerando as potencialidades e limitaes dos meios fsico, bitico e socioeconmico,

tendo como eixo norteador os princpios do desenvolvimento sustentvel. As proposies de

zoneamento devem refletir a integrao das disciplinas tcnico-cientficas, adequando os

programas de desenvolvimento a uma relao harmnica entre sociedade e natureza. Prope,

dessa forma, uma inter-relao entre as potencialidades e fragilidades do meio natural e as

possibilidades de desenvolvimento social e econmico, cabendo, para tanto, conhecer o

ambiente em que interagem homem e natureza.

Sendo assim, a elaborao da proposta do ZEE deve ser capaz de manifestar a resultante

de dois processos dinmicos que interagem no territrio. De um lado, os processos naturais,

cuja lgica pode ser sintetizada nos princpios da ecodinmica. De outro os processos sociais,

que respondem dinmica econmica e a objetivos polticos. Assim, a metodologia a ser

adotada pelo ZEE deve enfrentar o desafio de manter as especificidades destas lgicas

distintas, ao mesmo tempo em que promove sua integrao. A implantao harmnica de

polticas de gesto territorial e ordenamento do uso e ocupao da terra uma necessidade

premente no Brasil. A Amaznia Legal, foco de amplas preocupaes ambientais,

Anais XVII Simpsio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Joo Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE

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geopolticas e de desenvolvimento do pas um destes casos necessrios de zoneamento

ecolgico-econmico. Isso porque torna-se um importante instrumento de planejamento

territorial, que possui coordenao geral do Ministrio do Meio Ambiente.

Devido complexidade e quantidade dos temas relacionados e necessrios para a

elaborao de ZEE, premente a necessidade de organizao de banco de dados, apoiado por

sistemas de informao geogrfica (SIG). O mapeamento constitui uma das principais fontes

de dados utilizados para a implementao de um SIG. Assim, para que a implementao de

um sistema seja bem-sucedida, primordial que o produto cartogrfico tenha qualidade

suficiente para no permitir a ocorrncia de proposies errneas sobre as aes que sero

efetuadas a partir dele. Uma base cartogrfica sem qualidade seguramente o primeiro fator

para o insucesso na implantao de um SIG (Santos e Segantine, 2006).

A sociedade civil j faz uso de informao espacial h vrios sculos e o reconhecimento

de seu valor ocorre devido a uma srie de atividades importantes, tais como a navegao, a

demarcao de territrios, a elaborao de estratgias militares e comerciais (Weber et al.

1999).

Segundo Nogueira Junior (2003), com o intuito de facilitar os clculos geodsicos, a

informtica se permeia junto s tcnicas cartogrficas desde o final da dcada de 1950. A

propagao do uso do SIG um fenmeno recente, datada do comeo da dcada de 1960 no

Canad, sendo parte de um programa governamental que objetivava criar um inventrio de

recursos naturais. Na dcada de 1970, o que se nota o desenvolvimento de novos e mais

acessveis recursos de hardware, fato este que possibilitou e tornou vivel o uso por sistemas

comerciais, tornando-se conceituada a expresso Geographic Information System (GIS ou

SIG, em portugus).

Contudo, somente na dcada de 1980 que a tecnologia do SIG passa por um perodo de

acelerado crescimento, beneficiado, em grande parte, pela massificao resultante dos

avanos da microinformtica e do estabelecimento de centros de estudos sobre o assunto, tais

como os centros de pesquisas que integram o NCGIA (National Centre of Geographical

Information and Analysis), nos EUA, e que marcam o estabelecimento do geoprocessamento

como disciplina cientfica independente. Alm disso, motivada pela grande popularizao dos

microcomputadores, ocorre ampla difuso do uso de SIG com a incorporao de muitas

funes de anlise espacial responsveis pelo aumento das possibilidades de aplicaes

(Cmara et. al., 2001).

Muitos tm caracterizado o SIG como uma das mais poderosas tecnologias de

informao, porque focada na integrao de conhecimento de mltiplas fontes, gerando um

ambiente propcio para colaborao na tomada de deciso, para solucionar problemas,

gerenciar recursos e bens, aumentar a eficincia dos trabalhos, promoverem a acessibilidade

informao e geralmente oferecer reduo de custos para pequenas e grandes organizaes

(Santos Junior e Ribeiro, 2012).

Com a disseminao do uso do SIG, a internet tem se revelado como uma excelente

ferramenta para divulgao de informaes, inclusive as de natureza geogrfica. Uma das

principais vantagens do uso das tecnologias via internet a possibilidade da publicao de

informaes de maneira dinmica e atualizada. Com o avano da tecnologia da informao, os

recursos dos programas voltados para este fim, bem como a disseminao da internet no

cotidiano, possibilitaram uma aliana tcnica com a capacidade de disponibilizar "mapas

inteligentes" em ambiente SIGWEB (Santos Junior e Ribeiro, 2012).

Dessa forma, o projeto Uniformizao do zoneamento ecolgico-econmico da Amaznia Legal e integrao com zoneamentos agroecolgicos da regio (Convnio

01.11.0013.00) tm como um dos objetivos avaliar as condies dos dados espaciais que

sero consolidados em um sistema gerenciador de banco de dados (SBGD) e que sero


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espelho para a criao de uma plataforma i3Geo para disponibilizao via web (WebGIS) dos

dados espaciais consolidados no banco de dados elaborado.

No entanto, para a disponibilizao de dados via web, faz-se necessrio a associao de

metadados que devero ser compatveis com as normas e padres para garantir uso de forma

adequada dos dados mapeados e disponibilizados

Disseminao de uso pela internet e a necessidade de criao de leis e normas

Com o crescimento do nmero de usurios, tm-se tambm uma elevada demanda por uso

dos dados espaciais. De incio, cada rgo, instituio ou empresa produzia sua prpria base

de dados para solucionar suas prprias necessidades, especfica para a aplicao pretendida.

Com isso, uma grande quantidade de dados espaciais foi sendo armazenado em meio digital.

A confeco da base de dados tornou-se a etapa mais crtica, longa e onerosa das aplicaes

de SIG. O elevado custo de estruturao de uma base de dados em meio digital tornou

necessrio evitar redundncias. Para isso, vrios pases optaram pela criao de normas e

regulamentaram a produo e distribuio de dados espaciais digitais (Weber et al, 1999).

No Brasil, essas normas e parmetros foram definidos a partir da Lei 89.817 de 20 de

Junho de 1984 (Brasil 1984), que estabelece as instrues reguladoras das Normas Tcnicas

da Cartografia Nacional. Mais recentemente, tivemos o estabelecimento da Infraestrutura

Nacional de Dados Espaciais (INDE), instituda no mbito do Poder Executivo Federal,

atravs do Decreto Lei 6.666 (Brasil 2008).

Esta iniciativa busca ordenar a gerao, armazenamento, acesso, compartilhamento,

divulgao e uso dos dados geoespaciais - aqueles que se distinguem pela componente

espacial, que associa cada entidade ou fenmeno a uma localizao na Terra.

Alm desta, existe ainda a Comisso Nacional de Cartografia (CONCAR), que foi

instituda no Ministrio do Planejamento, atualizada conforme decreto s/no de 1 de Agosto

de 2008, descendente da antiga COCAR, que fora instituda pelo Decreto lei 243 de 28 de

fevereiro de 1967. Entre outras atribuies, compete ao CONCAR coordenar a execuo da

poltica cartogrfica nacional.

A elevada utilizao de ambiente SIG se deve tambm a facilidade de interao destas

plataformas para com a internet, o que propicia maior disseminao de geoinformaes. Para

Santos Junior e Ribeiro (2012) a integrao de SIG e internet vem possibilitando usurios

familiarizados ou no com SIG, interagir com geoinformao de forma que esta atenda mais

prontamente as suas exigncias.

A incorporao da internet nas solues SIG foi fundamental para o sucesso de muitas

implementaes multiusurios, corporativas ou de integrao institucional, pois possibilitou

no apenas colaborao, mas tambm coproduo e a noo de base de dados repositria

central, com um nmero de participantes distribudos regionalmente. Dessa forma, possvel

evitar problemas e maiores custos decorrentes de vrias verses de um mesmo dado ou

informao espacial espalhada por vrios setores, departamentos ou organizaes, o que

dificulta o conhecimento de qual informao a mais atual e o acesso para quem precisam

dela para tomada de deciso (Santos Junior e Ribeiro, 2012).

Para Weber et al. (1999) alm da reduo de custos, a produo normatizada trouxe como

vantagem adicional o fato de que todas as aplicaes realizadas sobre uma determinada regio

utilizassem a mesma base de dados geogrfica e pudessem, dessa forma, em qualquer

momento ser confrontadas ou integradas. Resolve-se em parte os problemas decorrentes do

uso de bases distintas por diferentes usurios, das caractersticas dos dados digitais

disponveis. Para que os dados pudessem ser utilizados com segurana pela diversificada

comunidade de usurios tornou-se necessrio prover algumas informaes bsicas sobre a

qualidade desses dados.


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De acordo com a INDE, os metadados visam descrever, localizar, facilitar a recuperao e

gerncia de um recurso de informao. O objetivo de seu uso possuir um mecanismo para

identificar qual dado existe, a sua qualidade, como acess-lo e utiliz-lo. Assim, os metadados

tratam a interoperabilidade em nvel de gerenciamento da informao, facilitando a

recuperao de uma informao contida em um banco de dados.

Para Speranza et al (2012) a falta de modelos conceituais comuns para dados geogrficos

acarreta problemas no momento em que organizaes utilizando sistemas de informaes

geogrficas distintos decidem compartilhar esses dados. A tarefa de compartilhamento de

dados geogrficos deve envolver processos para garantir que a informao no seja

corrompida na transferncia e ferramentas para prevenir inconsistncias resultantes de

conjuntos de dados resultantes.

Para tanto, o presente trabalho visa a anlise da qualidade dos metadados presentes no

Geonetwork do MMA e que estejam inseridos na Amaznia Legal, foco do projeto em

questo, considerando, portanto, os dados de Estados homologados, como Acre, Amazonas,

Par, Rondnia e Tocantins e dos Estados no homologados ou suspensos sob liminar, como

os estados do Amap, Maranho, Mato Grosso e Roraima, quando existentes.

Metodologia de Trabalho

Para a elaborao de uma das etapas necessrias no projeto citado, foi necessrio a

construo de banco de dados contendo os dados espaciais que serviram de apoio para a

elaborao de cada ZEE estadual. Sendo assim, o banco de dados conta com 712 temas, que

foram agrupados em classes para melhor organizao e facilidade de acesso aos dados. Destes

temas, uma quantidade aproximada de 114 esto tambm disponibilizados no i3Geo do

MMA, que disponibiliza no somente dados da Amaznia Legal, mas tambm para outras

regies de grande interesse nacional, como os diferentes biomas e reas costeiras, por

exemplo.

Para que os metadados, escritos segundo o perfil de Metadados Geoespaciais do Brasil

(MGB), possam, efetivamente, alcanar esses propsitos, o perfil MGB foi implantado em um

software chamado GeoNetwork, que um catlogo de metadados livre, de cdigo aberto,

distribudo, inicialmente, pela FAO/ONU. Essas caractersticas (livre e de cdigo aberto)

permitiram que o mesmo fosse customizado para atender as necessidades brasileiras. Por estar

aderente aos padres adotados na INDE e por ser um software de livre distribuio, o

GeoNetwork a ferramenta recomendada no plano de ao para a implantao da INDE para

carga e gesto de metadados geoespaciais (INDE, 2014.). Considerando-se dados espaciais,

os padres mais utilizados atualmente para catalogao de metadados so a norma ISO 19115

(ISO 19115, 2012) e o padro americano FGDC.

Em virtude do grande nmero de instituies que, na atualidade, esto envolvidas na

cadeia de produo e distribuio de dados geoespaciais, necessrio a aderncia a um

conjunto de normas e padres comuns que iro garantir a interoperabilidade entre sistemas

diversos, facilitando o compartilhamento dos dados entre as diferentes instituies e

organizaes (Brasil, 2010). De acordo com a CONCAR (2009), necessria a existncia de

padres de metadados consolidados e estruturados, com sees especficas visando a:

Identificar o produtor e a responsabilidade tcnica de produo; Padronizar a terminologia utilizada; Garantir a transferncia de dados; Viabilizar a integrao de informaes; Identificar a qualidade da informao geogrfica e subsidiar a anlise do usurio

quanto adequao a suas aplicaes;

Garantir os requisitos mnimos de divulgao e uso dos dados geoespaciais.


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Estas informaes devem permitir portanto a clara noo do tipo de dado mapeado,

descrevendo entre outras necessidades, o ttulo e descrio dos dados, sua extenso

geogrfica, a data de criao e possveis perodos de atualizao, o modo de obteno da

informao, o formato do dado e tambm o responsvel pela criao do produto.

Tendo definidos a quantidade de temas que se associavam a ambos os bancos de dados,

foram qualificados cerca de 114 metadados associados, definindo como critrio de

qualificao a adequao s normas e padres caracterizados acima. Sendo assim, foram

qualificados entre compatveis (quando o metadado apresenta todas as condies necessrias

para bom entendimento e uso do dado espacial associado); moderadamente compatveis

(quando os dados apresentam informaes com qualidade mnima para uso de forma

adequada do dado espacial mapeado) e no compatveis (para o caso em que os metadados

no apresentavam se quer qualidade mnima para sua divulgao e disponibilizao).

O banco de dados elaborado para o projeto foi construdo em ambiente SIG com o

objetivo de servir como espelho para o estabelecimento de um ambiente SIGWEB a partir da

plataforma i3Geo (Interface Integrada para Internet de Ferramentas de Geoprocessamento),

desenvolvida pelo Ministrio do Meio Ambiente (MMA), que permite o acesso remoto e seja

possvel tambm o manuseio dos temas inseridos, atravs de download destes temas. Para

isso, foi utilizado o software livre Quantum GIS, verso 1.8. Isso porque este SIG robusto e

apresenta bom desempenho, utilizando-se do sistema de gerenciador de dados (SBGD)

PostGreSQL + PostGIS.

Para a elaborao da anlise dos metadados realizada neste estudo, foi utilizado como

base o banco de dados espaciais do i3Geo do Ministrio do Meio Ambiente,

(http://mapas.mma.gov.br/i3geo/), onde foram analisados todos os temas que esto inseridos

na Amaznia Legal, objeto de estudos deste trabalho. Nessa plataforma, os dados so

disponibilizados atravs de um catlogo de temas seguindo as premissas inerentes

ferramenta i3Geo, onde as informaes so agrupadas de acordo com sua categoria em

menus, grupos e subgrupos. Nesse sentido, vale ressaltar que esse banco de dados se

estabelece como um portal de acesso a dados geogrficos e metadados, conforme estrutura

geral de acesso proposto pelo modelo em GSDI (2009).

A figura 1 ilustra essa condio, sendo o usurio o ator principal que atravs de uma

interface realiza sua consulta, cabendo ao portal obter a partir dos servidores de catlogos

registrados os dados e metadados relativos consulta solicitada pelo usurio.

Figura 1. Diagrama de acesso aos dados geogrficos

Para os casos em que os dados no forem qualificados como compatveis, sero

justificados a causa de no adequao e quais as necessidades para tornar tais metadados

adequados aos padres e normas existentes. Vale ressaltar que aqueles metadados

qualificados como compatveis sero utilizados para descrever os dados espaciais


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disponibilizados via webGIS. J aos dados moderadamente compatveis, sero ajustados para

torn-los adequados. Para o caso dos dados no compatveis, sero criados novas fichas

catalogrficas de metadados que cumpram todas as normas e padres existentes.

Resultados e Discusso

Os metadados so de extrema importncia pois podem viabilizar a descoberta de um

histrico e a localizao correta de um objeto mapeado dentro de um sistema que permita a

organizao das informaes por meio de um banco de dados, onde as descries de boa

qualidade possibilitam melhor adequabilidade e leitura dos dados utilizados, simplificando a

tomada de decises. Assim, essas informaes bsicas permitem contextualizar o usurio

sobre as informaes contidas nos dados mapeados.

A disponibilizao elevada de dados espaciais a partir de plataformas da web s se tornou

possvel devido aos avanos das tecnologias de informao, que apresentam elevada

disseminao dos dados espaciais. Fatores como estes permitem maior interao entre usurio

e plataformas SIG, responsveis pela organizao do banco de dados elaborados a partir de

estudos diversificados, garantindo elevada acessibilidade das informaes disponibilizadas.

De acordo com a norma ISO 19115, caracterizadas acima, um metadado deve apresentar

informaes minimas para garantir qualidade suficiente nas informaes inerentes ao dado

geoespacial. Sendo assim, a figura 2 so ilustradas as classes que representam o perfil MGB

de metadados a respectiva cardinalidade entre elas, a qual determina a quantidade de objetos

no sistema que podem ser criados em cada vrtice da associao.

Figura 2. Diagrama de catalogao de metadado, segundo a ISO 19115

Foram analisados uma quantidade de 114 metadados que estavam associados aos dados

geoespaciais que so semelhantes aos dados utilizados e disponibilizados no banco de dados

desenvolvido para o projeto em questo. Sendo assim, foi possvel a construo do quadro 1,


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que demonstra a qualificao e quantificao dos temas dentro do mtodo proposto para este

trabalho.

Quadro 1. Compatibilizao dos dados analisados no GeoNetwork e sua quantificao

Categoria Quantidade

Compatveis 71

Moderadamente compatveis 10

No compatveis 33

Total 114

A partir deste quadro, nota-se que dentre os 114 metadados analisados mais de 60%

aproximadamente do total de metadados foram qualificados como metadados compatveis

para o uso e que garantam a qualidade necessria para os dados geoespaciais associados.

Entre a qualificao de moderadamente compatveis, foram definidos 10 metadados

necessrios de alguma adequao para melhoria da informao disponibilizada no metadado,

garantindo qualidade para o uso. Dentre os problemas encontrados, enumera-se a baixa

organizao da ficha catalogrfica em alguns casos, dificultando o acesso a informaes de

extrema utilidade quando do uso do dado geoespacial.

Outras dificuldades se deram devido inexistncia de escala de mapeamento, ano de

mapeamento, responsvel pela produo do dado mapeado. Isso porque, como j

caracterizado acima, estes metadados tm como objetivo a possibilidade de uso de forma clara

do dado mapeado, tornando o uso destes dados mais confivel.

Por fim, uma quantidade de 33 metadados, correspondente a menos de 30% do total de

metadados analisados, foram classificados como no compatveis. A ocorrncia desta

qualificao se d, quase que exclusivamente porque ao invs da associao de cada tema

com seu respetivo metadado, funcionalidade amplamente difundida com o GeoNetwork cuja

arquitetura pressupe a integrao das fichas catalogrficas, o encaminhamento para o

metadado leva o usurio para outra pgina. Para estes casos, ser necessrio a construo de

novos metadados e consequentemente a sua associao junto aos dados geoespaciais que estes

descrevem, garantindo a qualidade necessria para a disponibilizao e uso de dados

geoespaciais.

Portanto, caso seja feita a adequao necessria aos 10 metadados apresentados como

moderadamente compatveis, e posteriormente classificando-os enquanto totalmente

compatvel, somados aos metadados que j se encontram classificados como compatveis,

sero considerados um nmero de 81 metadados compatibilizados, que correspondem por

aproximadamente 71% do total de metadados analisados. Tal fato permite classificar a

quantidade de amostras como suficientes para o trabalho proposto.

Concluso

O mtodo de trabalho adotado se mostrou eficiente, permitindo a qualificao dos

metadados que esto disponveis no catlogo GeoNetwork do MMA. Foram utilizadas

quantidades de amostras suficientes para a elaborao do trabalho proposto, fato que permite

a comparao da qualidade do metadado para as reas inseridas na Amaznia Legal.

A correta catalogao de metadados torna-se algo de extrema importncia para as

instituies geradoras de dados. Metadados catalogados corretamente permitem que os dados

referentes a eles sejam melhor organizadas, evitando a duplicao desnecessria dos mesmos.

Em ferramentas que possibilitam o download de dados, como o caso do projeto proposto,

estes metadados tornam-se essenciais para que possa fazer uso dos dados geoespaciais pelo

pblico alvo de forma correta.

De acordo com a possvel homologao de novos zoneamentos e consequentemente da

necessidade de incorporao de novos dados geoespaciais ao banco de dados elaborado, ser


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necessrio a construo de novos metadados que estejam compatveis com as normas e

padres existentes.

Agradecimentos

Agradecemos Embrapa CNPTIA e ao Ministrio do Meio Ambiente pelo fornecimento

e disponibilizao dos dados avaliados. Agradecemos ainda ao CNPq pelas bolsas concedidas

neste projeto.

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