Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes DNIT

Transcrição

1 Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes DNIT Universidade Federal de Santa Catarina UFSC Laboratório de Transportes LabTrans Núcleo de Estudos de Tráfego NET Convênio 0056/2007 Processo: / CGPERT/DNIT e LabTrans/UFSC Elaborar diretrizes técnicas e parâmetros operacionais para que o DNIT execute projetos de monitoramento de tráfego na Malha Rodoviária Federal Elaboração de um Sistema de Referência Linear para o Plano Nacional de Viação baseado em dados geográficos SRL-PNV Março de 2009

2 FICHA TÉCNICA DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES DNIT Luiz Antônio Pagot Diretor Geral DNIT Hideraldo Luiz Caron Diretor de Infra-Estrutura Rodoviária Coordenação Geral de Operações Rodoviárias CGPERT Luiz Cláudio dos Santos Varejão Coordenador Geral de Operações Rodoviárias João Batista Berretta Neto Coordenador de Operações Rodoviárias Instituto de Pesquisas Rodoviárias IPR Chequer Jabour Chequer Gerente de Projeto Elmar Pereira de Mello Engenheiro Responsável Superintendência Regional/DNIT/SC João José dos Santos Superintendente Regional de Santa Catarina Edemar Martins Supervisor de Operações Névio Antonio Carvalho Área de Engenharia e Segurança de Trânsito UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC Alvaro Toubes Prata Reitor Carlos Alberto Justo da Silva Vice Reitor Edison da Rosa Diretor do Centro Tecnológico Antonio Edésio Jungles Chefe do Departamento de Engenharia Civil Laboratório de Transportes LabTrans Amir Mattar Valente Coordenador Técnico do Convênio Equipe técnica NET Valter Zanela Tani Alexandre Hering Coelho Marco Túlio Pimenta Paôla Tatiana Felippi Tomé Ricardo Reibnitz Rubem Queiroz

3 Elaboração de um Sistema de Referência Linear para o Plano Nacional de Viação baseado em dados geográficos SRL-PNV

4 Apresentação Estando motivados com a constante melhoria e modernização da infra-estrutura do transporte rodoviário brasileiro, bem como do seu sistema de gerenciamento, e tendo em vista a importância de estudos relativos à operação das rodovias, o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) e a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) celebram o convênio 0056/2007 Processo: / Este convênio conta com a participação da Coordenação Geral de Operações (CGPERT) do DNIT para a execução de dois diferentes projetos, contextualizados na avaliação de condições de tráfego e na retomada do Plano Nacional de Contagem de Tráfego (PNCT). A UFSC, por meio do Laboratório de Transportes do seu Departamento de Engenharia Civil, se sente honrada em contribuir com a realização destes dois projetos de tamanha influência no desenvolvimento do país. As três premissas da educação universitária o ensino, a pesquisa e a extensão podem se beneficiar da experiência adquirida com a realização dos projetos. A UFSC pode com isto aprimorar a mão de obra disponibilizada à sociedade para o desenvolvimento viário, visando melhorar a qualidade de vida dos brasileiros. Os dois projetos que constituem o convênio são os seguintes: Projeto I: Análise e Tratamento Estatístico dos Resultados de Contagens de Tráfego quatro meses de duração; Projeto II: Projeto Trienal de Coleta de Tráfego três anos de duração. Adicionalmente às atividades previstas nos planos de trabalho destes projetos surgem atividades complementares, que apoiam o seu desenvolvimento e aprimoramento. Destas atividades resultam relatórios complementares. i

5 O presente documento consiste em um relatório complementar dentro do convênio. Está relacionado com o beneficiamento de dados geográficos sobre os trechos do PNV para servirem de base para um Sistema de Referência Linear (SRL-PNV), visando a obtenção de parâmetros operacionais diversos, para serem cadastrados no Sistema Georreferenciado de Informações Viárias (SGV) produzido no LabTrans.

6 Sumário Apresentação i Lista de Figuras vi Lista de Tabelas vii Lista de Abreviaturas viii 1 Introdução Os dados sobre os trechos do PNV Sistemas de Referência Linear Objetivo 9 3 Método Análise e preparação dos dados geométricos para o processo de edição Reconhecimento e visualização Verificação e correção topológica Fusão geométrica Pré-orientação dos trechos Mapeamento dos trechos do PNV Dados de apoio Preparação de um layout para edição no ArcMap A ferramenta de apoio: EditorHelper Divisão do trabalho de edição iii

7 3.3 Pós-processamento Verificação e correção de informações alfanuméricas de estado e de siglas de rodovias Verificação e correção de orientação de trechos Verificação de comprimentos de trechos Registro de sentidos contrários em trechos coincidentes Correção de desconexões Resultados 33 5 Exemplo de aplicação: distinção de uso de solo entre urbano ou rural 36 6 Considerações sobre o beneficiamento de dados para outros anos 40 7 Conclusões 41 Referências 42 A Transcrição da Seção 2.2 de VISCONTI (2000) 44 B Exemplo de relatório sobre mudanças em trechos do PNV entre anos consecutivos 47 iv

8 Lista de Figuras 1.1 Esquema ilustrativo do uso dos dados geográficos de trechos do PNV como SRL Visualização dos dados geométricos originais. Em azul estão marcadas as rodovias federais e em verde as rodovias estaduais. Em cinza estão representados os limites dos estados Verificação de inconsistências topológicas no ArcGIS. Polígonos com sobreposição estão marcados em verde e polígonos com descontinuidade em azul. As ocorrências de inconsistências geométricas padrão, como linhas com extensão igual a zero, estão marcadas em vermelho Resultado do processamento para análise de trechos invertidos. Trechos reorientados representados em vermelho e trechos não alterados em verde Layout preparado para auxiliar no processo de edição de trechos do PNV nos dados geográficos. Exemplo para o estado do Acre EditorHelper: ferramenta auxiliar para guiar a edição geométrica no ArcMap Planilha para acompanhar o processo de edição, com acesso comum entre os operadores Trechos acusados como invertidos (marcados em vermelho), que foram verificados e corrigidos Análise da relação entre os comprimentos geométricos e alfanuméricos resultantes v

9 3.9 Exemplos de casos de coincidências de trechos do PNV sobre mesmas geometrias. Setas indicam os sentidos das poligonais Dados alfanuméricos registrando coincidências de trechos Resultado do registro de trechos coincidentes com sentidos contrários (marcados em vermelho) Resultado da verificação e correção automática da conexão entre trechos adjacentes Visualização geral dos dados beneficiados Dados e aplicativo desenvolvido para demonstrar a determinação de situação em solo urbano ou rural de pontos sobre rodovias Dados geográficos dos trechos do PNV e informações sobre limites de áreas urbanas e rurais do IBGE, mostrados na interface gráfica do SGV vi

10 Lista de Tabelas 1.1 Exemplos de informações constantes nos dados alfanuméricos sobre os trechos do PNV Origem dos dados geográficos disponibilizados pelo DNIT Completude das informações geográficas nos dados originais, com relação às informações alfanuméricas da listagem de trechos de Regras de topologia aplicadas e procedimentos de edição para correção Trechos do PNV mapeados após o processo de beneficiamento vii

11 Lista de Abreviaturas ANA CAD CGPERT DNIT GPS IBGE LabTrans NET PNCT PNV SGV SIG SRL UFSC Agência Nacional de Águas Computer Aided Design Coordenação Geral de Operações DNIT Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes Global Positioning System Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Laboratório de Transportes UFSC Núcleo de Estudos de Tráfego LabTrans Plano Nacional de Contagem de Tráfego Plano Nacional de Viação Sistema Georreferenciado de Informações Viárias DNIT/UFSC-LabTrans Sistema de Informações Geográficas Sistema de Referência Linear Universidade Federal de Santa Catarina viii

12 Seção 1 Introdução O uso de dados geográficos, organizados em Sistemas de Informações Geográficas (SIG), é hoje muito difundido em órgãos e empresas de diversos segmentos. Através desta tecnologia é possível organizar todas as informações referentes à objetos ou elementos sobre a superfície da Terra, localizando-os com precisão conhecida. O traçado de malhas rodoviárias, bem como a localização de quaisquer de suas características e elementos de apoio, podem ser levantados com o uso de equipamentos GPS ou pelo uso de imagens aéreas ou orbitais. Tais informações são organizadas em SIG, sobre o qual podem ser feitas análises que levam em conta as características geométricas dos elementos, além dos seus atributos alfanuméricos. Bancos de dados geográficos auxiliam nestas análises, oferecendo funcionalidades para consulta, edição e atualização de dados. As consultas aos dados podem ser baseadas, desta forma, tanto sobre informações alfanuméricas, como ocorre num banco de dados convencional, como também sobre a configuração geométrica dos elementos, ou também de forma mista. São diversas as possibilidades para auxiliar no gerenciamento e na obtenção de informações que são abertas pelo uso destas tecnologias. Com isto, o uso de SIG no gerenciamento de malhas rodoviárias se tornou hoje indispensável, quando se busca a qualidade, a economia e a optimização. O presente trabalho trata da análise dos dados geográficos disponíveis sobre os trechos do Plano Nacional de Viação (PNV) e da sua estruturação para servirem como base para um Sistema de Referência Linear (SRL), que possa ser utilizado para auxiliar na deter- 1

13 Seção 1. Introdução 2 minação de parâmetros operacionais, dentro do contexto da operação e do planejamento do transporte rodoviário brasileiro. Para que possam ser obtidas informações úteis a partir dos dados geográficos, estes devem estar tão completos quanto possível e atender a uma determinada estrutura. Como situação a ser alcançada é visualizada a automação na obtenção de parâmetros operacionais para os trechos do PNV e para outros trechos quaisquer sobre a malha rodoviária federal, além do cruzamento de informações sobre rodovias, baseada em um SRL, com outras informações geográficas brasileiras (coordenadas geográficas) que estejam disponíveis. Dentro do contexto do projeto, as informações geográficas relativas à malha rodoviária federal brasileira, disponibilizadas pelo DNIT, estão sendo organizadas dentro do Sistema Georreferenciado de Informações Viárias (SGV). O banco de dados geográficos associado está organizado de forma que os elementos geométricos sobre os traçados de rodovias estejam discretizados de acordo com os trechos do Plano Nacional de Viação (PNV). A discretização dos trechos a partir dos dados disponibilizados pelo DNIT implica em um processo de edição, composto por uma parte realizada de forma manual e de outros processos automatizados por rotinas. Neste trabalho são apresentadas as características dos dados geográficos disponibilizados pelo DNIT sobre o traçado das rodovias federais brasileiras, nos seguintes aspectos: descrição o procedimento de beneficiamento aplicado para segmentar os dados geográficos, conforme as informações textuais sobre os trechos do PNV visando a estruturação de um SRL e; apresentação dos resultados e um exemplo de aplicação prática. 1.1 Os dados sobre os trechos do PNV O DNIT publica anualmente uma relação com os trechos do PNV, que segmentam a malha rodoviária federal em trechos, caracterizados pela ação modificadora que os seus extremos exercem no tráfego. Os trechos recebem uma codificação segundo o que consta em DNIT

14 Seção 1. Introdução 3 (2006) e possuem comprimentos que variam aproximadamente de 100 metros a 99 quilômetros. Sobre estes trechos se baseiam as análises de planejamento do DNIT no modal rodoviário. As listagens de trechos são constituídas por dados alfanuméricos, que os descrevem. Nestes dados constam informações sobre o código (ou sigla) das rodovias, código dos trechos do PNV, as quilometragens de início e de fim dos trechos e descrições textuais de locais de início e fim para cada trecho, entre outras informações. Estas são tomadas neste trabalho como as informações de referência, que devem ser respeitadas. A Tabela 1.1 traz como exemplo descrições alfanuméricas para dez trechos da listagem de Tabela 1.1: Exemplos de informações constantes nos dados alfanuméricos sobre os trechos do PNV UF Sigla rod. Código do PNV Km inicial Km final Descrição de início e fim DF BDF0010 0,0 2,5 ENTR BR-020(A)/030(A)/450/DF-001 (BRASÍLIA) - ENTR DF-440 DF BDF0015 2,5 6,0 ENTR DF ACESSO I SOBRADINHO DF BDF0016 6,0 8,4 ACESSO I SOBRADINHO - ACESSO II SOBRADINHO DF BDF0018 8,4 18,8 ACESSO II SOBRADINHO - ENTR DF-230 DF BDF ,8 22,6 ENTR DF ENTR DF-128 DF BDF ,6 25,6 ENTR DF P/PLANALTINA DF BDF ,6 33,6 P/PLANALTINA - ENTR BR-020(B)/030(B)/DF-345(A) DF BDF ,6 37,7 ENTR BR-020(B)/030(B)/DF-345(A) - ENTR VICINAL-111 DF BDF ,7 42,3 ENTR VICINAL ENTR DF-205 DF BDF ,3 44,6 ENTR DF ENTR DF-345(B) (DIV DF/GO) Por outro lado, no mês de outubro de 2008 o DNIT forneceu ao LabTrans dados geográficos (ou geométricos) sobre as rodovias federais e estaduais brasileiras. Estes dados tem origem em levantamentos recentes por GPS 1, em mapas do DNIT e do DER dos anos de 1998 a 2007 e em traçados empíricos. Os dados de GPS disponibilizados pelo DNIT provém de um levantamento no valor de R$ ,92 (BRASIL, 2006), cujo contrato foi assinado em A Tabela 1.2 mostra a composição dos dados. Nestes dados se encontram mapeados horizontalmente alguns trechos do PNV, isto é, existem elementos geométricos cujas formas descrevem total ou parcialmente os traçados horizontais de trechos. Porém, a completude destas informações geográficas é somente parcial, quando comparadas com a listagem de trechos com as informações alfanuméricas 1 Ver notícia de 16/11/06 em

15 Seção 1. Introdução 4 Tabela 1.2: Origem dos dados geográficos disponibilizados pelo DNIT Origem Rodovias estaduais Rodovias federais Extensão (km) Porcentagem (%) Extensão (km) Porcentagem (%) GPS 1.834,68 0, ,00 77,5 Mapa DER ,50 4,4 59,37 0,1 Mapa DER ,60 12,7 840,98 1,0 Mapa DER ,20 28, ,21 2,1 Mapa DER ,80 9,6 551,17 0,7 Mapa DNIT ,20 31, ,30 16,9 Mapa DNIT ,00 10, ,88 1,6 Traçado empírico 0,00 0,0 54,90 0,1 Não especificada 5.153,31 2,1 0,00 0,0 TOTAL ,29 100, ,80 100,0 de A Tabela 1.3 mostra a completude dos dados originais, trazendo a quantidade de trechos do PNV já mapeados, e as extensões das rodovias por estados. Dos números mostrados na tabela se conclui que 34,4% dos traçados de rodovias federais se encontram faltantes nos dados geográficos e que 53,6% dos trechos do PNV não se encontram mapeados geograficamente. Para que os dados geográficos sirvam aos propósitos mencionados, eles devem estar de acordo com o que descrevem as respectivas informações alfanuméricas, para todos os trechos do PNV, cobrindo toda a malha rodoviária federal. Para alcançar esta concordância, deve ser realizado um procedimento de edição sobre os dados geográficos. O procedimento consiste na edição de informações geométricas e de seus atributos nos os dados geográficos, como é mostrado na Seção 3. Os dados geográficos são constituídos primariamente por registros numa tabela de dados. Cada rodovia, assim como cada trecho do PNV pode estar constituído nos dados originais por mais de um destes registros.

16 Seção 1. Introdução 5 Tabela 1.3: Completude das informações geográficas nos dados originais, com relação às informações alfanuméricas da listagem de trechos de 2008 UF Ext. alfa (km) Ext. geo (km) Dif. (%) Num. trechos alfa Num. trechos geo Dif. (%) AC 1623,2 1184,7-27, ,0 AL 963,2 818,2-15, ,9 AM 6538,4 2774,9-57, ,3 AP 1294,1 788,9-39, ,5 BA 11801,1 6356,9-46, ,5 CE 3661,9 2777,4-24, ,4 DF 496,0 204,6-58, ,1 ES 1689,1 1147,5-32, ,2 GO 6630,4 3508,8-47, ,6 MA 4658,4 3578,0-23, ,4 MG 18910, ,3-26, ,8 MS 4904,8 3750,0-23, ,5 MT 6953,1 4187,6-39, ,6 PA 7895,0 9229,2 16, ,3 PB 1752,6 1242,3-29, ,0 PE 2967,0 2595,1-12, ,1 PI 5129,1 2364,7-53, ,5 PR 6915,1 3485,9-49, ,8 RJ 2700,7 1602,3-40, ,0 RN 1888,6 1496,9-20, ,2 RO 2036,6 1851,2-9, ,3 RR 1993,8 1630,5-18, ,7 RS 9449,5 6654,7-29, ,9 SC 3795,9 2340,1-38, ,1 SE 441,4 319,3-27, ,8 SP 6657,8 1170,1-82, ,9 TO 2736,1 1918,6-29, ,0 Total , ,9-34, ,6 1.2 Sistemas de Referência Linear Segundo BLAZEK (2004) SRL localizam geograficamente pontos ou segmentos a partir de medidas sobre elementos lineares. BAKER; BLESSING (1974) dizem que o SRL é uma maneira de identificar uma localização específica com respeito a um ponto conhecido, que no caso são os valores de quilometragem sobre as rodovias. De forma geral, o SRL é uma estrutura de dados que permite a determinação de pontos geográficos utilizando posições relativas ao longo de feições lineares. Distâncias

17 Seção 1. Introdução 6 são usadas para localizar eventos sobre as feições. Diferentemente dos sistemas de informação espaciais que utilizam um sistema de coordenadas cartográficas, a maior parte dos dados relativos à infraestrutura de transportes é localizado através de SRL. Por exemplo, condições do pavimento, dados sobre acidentes ou dados diários de tráfego são referenciados à malha rodoviária através de informações de quilometragem. Segundo VISCONTI (2000), os dados de um sistema gerencial de pavimentos devem ser fisicamente localizados em relação à rede rodoviária. SRL podem ser bastante sofisticados, envolvendo bases metódicas e modelagens específicas, como por exemplo as definidas por WIEGAND; ADAMS; VONDEROHE (1998), ADAMS; KONCZ; VONDEROHE (2001), SCARPONCINI (2002) ou KONCZ; ADAMS (2002). Existe também uma padronização para SRL (SCARPONCINI, 2005). Nas modelagens, porém, o princípio da medição de uma distância sobre uma feição linear é o mesmo. A estrutura de dados básica de um SRL é composta por feições lineares e por pontos sobre elas, que armazenam valores de medições utilizados como referência. É possível que uma tal estrutura seja elaborada a partir dos dados geográficos disponibilizados pelo DNIT em conjunto com as informações de quilômetros inicial e final de cada trecho divulgadas nas listagens de trechos. Os dados geográficos fazem o papel das feições lineares, que devem ser segmentados de acordo com os trechos do PNV 2, enquanto os valores de quilômetro inicial e final dos trechos, presentes nas informações alfanuméricas, fazem o papel dos pontos com valores de medições de referência. A Figura 1.1 ilustra o princípio de utilização desta estrutura. Na figura está representado um trecho de rodovia composto por 4 trechos do PNV A, B, C e D, que são as feições lineares. Os pontos em cor laranja representam as suas extremidades. Os pontos de início dos trechos kmi A, kmi B, kmi C e kmi D são pontos com valores de quilometragem conhecidos, sendo que kmi A < kmi B < kmi C < kmi D. Todos estes elementos, além de constituírem um SRL, se encontram descritos originalmente em um sistema de coordenadas geográfico (WGS84). Os dois sistemas de referência são então coexistentes. Se for desejado conhecer a coordenada geográfica de um evento qualquer sobre a 2 No Anexo A consta a transcrição completa das especificações para divisão da malha rodoviária em trechos (VISCONTI, 2000).

18 Seção 1. Introdução 7 Figura 1.1: Esquema ilustrativo do uso dos dados geográficos de trechos do PNV como SRL rodovia, representado na figura pelo ponto P na cor vermelha, sendo especificada a unidade da federação, a rodovia e o valor de quilometragem onde ele ocorre, basta proceder como segue: 1. identificar sobre qual trecho do PNV ocorre o valor da quilometragem: no caso o trecho B é identificado, pois kmi B < km P < kmi C ; 2. calcular a medida relativa sobre o elemento linear, representada na figura na cor azul, com km P kmi B kmi C Kmi B (proporção); 3. calcular a coordenada geográfica (φ, λ) utilizando uma função de interpolação de pontos sobre feições lineares, como por exemplo a função ST_line_interpolate_ point(trecho,medida) do banco de dados espacial PostGIS 3. Além da simples localização de pontos isolados, o uso de SRL pode ser também muito útil para a determinação de parâmetros operacionais em rodovias, onde podem ser 3 A descrição completa da função se encontra em manual-1.3/ch06.html.

19 Seção 1. Introdução 8 monitoradas mudanças de características ao longo de trechos. Para aprofundamento no assunto, podem ser sugeridos HTC (2002), onde é encontrado um interessante material sobre o uso conjunto e relacionamento entre SRL e coordenadas geográficas, e FEKPE et al. (2001), onde constam informações sobre a qualidade dos dados posicionais em transportes.

20 Seção 2 Objetivo O objetivo geral deste trabalho é beneficiar os dados geográficos sobre os trechos do PNV, de acordo com a listagem de trechos do ano de 2008, de forma que as poligonais que os descrevem tenham os seus pontos de início e de fim coincidentes com as posições descritas na listagem, estruturando desta forma um SRL para o PNV (SRL-PNV), que possa auxiliar na determinação de parâmetros operacionais sobre as rodovias, para fins de planejamento. Como objetivos específicos podem ser dados: a análise dos dados originais e a determinação das correções necessárias; a definição de um método para sistematizar o procedimento de edição dos dados; a realização da edição dos dados; a análise e verificação dos dados editados; a demonstração de um caso de uso dos dados editados envolvendo SRL. 9

21 Seção 3 Método Com o auxílio de funcionalidades de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) e banco de dados geográficos é possível automatizar algumas tarefas de verificação e correção dos dados. Porém, é difícil criar um processo onde seja determinada automaticamente a localização geográfica dos pontos de início e de fim de cada trecho do PNV baseandose nas suas descrições textuais de início e fim. Como pode ser constatado analisando a coluna "Descrição de início e fim" da Tabela 1.1, tais descrições textuais não possibilitam que os pontos sejam localizados diretamente, em coordenadas geográficas, mas somente de forma relativa, por coincidência ou proximidade a outros dados geográficos. Assim sendo, é necessário que seja realizada uma edição manual sobre os dados, onde os pontos de início e de fim de cada trecho do PNV sejam localizados visualmente pelo operador, utilizando como apoio camadas com dados que aparecem normalmente nas descrições, e efetuando as edições com o auxílio de funcionalidades de SIG. A seguir, nesta seção, é apresentado o procedimento empregado para o beneficiamento, desde a análise inicial dos dados geográficos até o pós-processamento para acabamento. 10

22 Seção 3. Método Análise e preparação dos dados geométricos para o processo de edição Para facilitar o processo de edição sobre os dados geográficos algumas verificações e filtragens podem ser efetuadas sobre os dados de forma geral, resultando em uma malha geométrica livre de algumas imperfeições, como é descrito a seguir. Apesar dos trechos do PNV a serem mapeados se situarem somente em rodovias federais, a preparação dos dados foi feita de forma integral sobre todo o conjunto de dados, envolvendo também as rodovias estaduais. Isto porque os dados de rodovias estaduais podem ser úteis para o mapeamento de rodovias federais não existentes nos dados (coincidências) Reconhecimento e visualização Os dados geográficos, constituídos por informações geométricas (vetoriais) e seus atributos alfanuméricos, foram cedidos pelo DNIT originalmente organizados em formato shapefile. Para a realização de análises iniciais eles foram inseridos no banco de dados PostgreSQL com o apoio do módulo espacial PostGIS. A Figura 3.1 mostra os dados geométricos, que são constituídos por coordenadas bidimensionais (X, Y ) e trazem a geometria horizontal de rodovias federais e estaduais. Os dados geométricos são acompanhados por atributos que trazem informações sobre unidade da federação, código do trecho do PNV (presente em somente 49% dos registros), quilômetro inicial e final (informação de quilômetro final é igual a zero em 42% dos registros), extensão do trecho, coincidências com outros trechos, entre vários outros aqui suprimidos Verificação e correção topológica Originalmente, não há sobreposição entre os trechos do PNV, nas suas descrições textuais. Desta forma, nos dados geométricos também não deve haver sobreposições, e caso estas existam, devem ser eliminadas para que os dados se tornem a priori mais limpos.

23 Seção 3. Método 12 Figura 3.1: Visualização dos dados geométricos originais. Em azul estão marcadas as rodovias federais e em verde as rodovias estaduais. Em cinza estão representados os limites dos estados. Além disso, não há casos de trechos do PNV com descontinuidades, segundo as informações textuais. Isto é, cada trecho do PNV é constituído por todo o trecho de rodovia situado entre os seus pontos de início e fim de forma contínua (somente uma poligonal aberta). Para identificar estas situações de sobreposição e descontinuidade podem ser fixadas regras topológicas sobre os dados geométricos. Isto foi feito neste trabalho com o auxílio dos recursos para análise de topologia do software ArcGIS. O procedimento para isso é resumidamente o seguinte: 1. No ArcCatalog criar uma nova personal geodatabase e dentro dela um dataset.

24 Seção 3. Método No [ToolBox : Topologie], criar uma topologia dentro do dataset. Importar a camada de dados como feature class para dentro do dataset. Adicionar as regras de topologia desejadas e validar. Uma vez identificados os casos de desacordo com as regras topológicas, o procedimento de correção é manual. As regras de topologia especificadas neste trabalho, suas descrições e os procedimentos para correção aplicados estão descritas na Tabela 3.1. A coluna "Regra de topologia" traz os nomes das regras como aparecem originalmente em inglês, na interface do ArcGIS. Tabela 3.1: Regras de topologia aplicadas e procedimentos de edição para correção Regra de topologia Descrição Edição para correção Must Be Larger Than Cluster Tolerance Inserido sempre, automaticamente, verifica feições geométricas inconsistentes, como linhas com comprimento igual a zero. Deletar a geometria Must Not Overlap Acusa ocorrência de sobreposição de geometrias Correção alterando a geometria por cortes (split) e remoção de restos. Must Be Single Part Acusa ocorrência de geometrias formadas por mais de uma parte Devem ser divididas em trechos sem descontinuidade (explode) e, se possível, fundidas novamente (merge), ligando-as quando necessário por edição individual de vértices. A Figura 3.2 mostra os dados geométricos carregados no ArcGIS e submetidos à análise topológica pelas regras especificadas. Na figura são evidenciados os locais com imperfeições. Os procedimentos para correção foram empregados sobre os locais marcados, de acordo com a regra topológica desrespeitada.

25 Seção 3. Método 14 Figura 3.2: Verificação de inconsistências topológicas no ArcGIS. Polígonos com sobreposição estão marcados em verde e polígonos com descontinuidade em azul. As ocorrências de inconsistências geométricas padrão, como linhas com extensão igual a zero, estão marcadas em vermelho Fusão geométrica Nos dados geográficos pode ocorrer que um trecho do PNV esteja mapeado por mais de um registro na tabela de dados. Ou ainda, uma rodovia que possa ser utilizada para mapear trechos ainda inexistentes nos dados pode estar também descrita por mais de um registro. No processo de edição, é conveniente que os dados estejam segmentados por trechos, quando estes estiverem presentes, e por rodovias, de forma que estes estejam mais sintéticos, reduzindo a quantidade de trabalho. A fusão de dados geográficos consiste na fusão de dados geométricos adjacentes que

26 Seção 3. Método 15 possuam os mesmos atributos alfanuméricos. No caso deste trabalho os atributos que deve ser os mesmos para permitir a fusão são: unidade da federação; sigla da rodovia e; quando presente, código do trecho do PNV. O procedimento de fusão foi aplicado aos dados como um todo, utilizando a funcionalidade dissolve do ArcGIS. A função possui uma interface gráfica para a entrada de dados. Na interface há duas opções para a geração do resultado, que são "Create multipart features" e "Unsplit lines", que devem estar desabilitadas para respeitar as regras topológicas especificadas na Seção A aplicação da função dissolve funde geometrias com mesmos atributos mesmo que entre elas haja pontos de intersecção de rodovias. Os trechos do PNV não devem ultrapassar pontos de intersecção e por isso as geometrias das rodovias devem estar sempre interrompidas nestes pontos. Com o auxílio da função "Planalize lines" isto é corrigido de forma generalizada nos dados Pré-orientação dos trechos A orientação dos trechos também deve ser respeitada durante a edição da base de dados. Para isso, os pontos de início e de fim dos polígonos que descrevem os trechos devem estar de acordo com as respectivas descrições textuais nos dados alfanuméricos. No site constam as seguintes regras que podem ser usadas para a verificação da orientação das rodovias: Rodovias Radiais (BR-0XX): o sentido de quilometragem vai do Anel Rodoviário de Brasília em direção aos extremos do país, e tendo o quilometro zero de cada estado no ponto da rodovia mais próximo à capital federal. Rodovias Longitudinais (BR-1XX): o sentido de quilometragem vai do norte para o sul. As únicas exceções deste caso são as BR-163 e BR-174, que tem o sentido de quilometragem do sul para o norte.

27 Seção 3. Método 16 Rodovias Transversais (BR-2XX): o sentido de quilometragem vai do leste para o oeste. Rodovias Diagonais (BR-3XX): a quilometragem se inicia no ponto mais ao norte da rodovia indo em direção ao ponto mais ao sul. Como exceções podemos citar as BR-307, BR-364 e BR-392. Rodovias de Ligação (BR-4XX): geralmente a contagem da quilometragem segue do ponto mais ao norte da rodovia para o ponto mais ao sul. No caso de ligação entre duas rodovias federais, a quilometragem começa na rodovia de maior importância. Ainda nesta mesma fonte, consta a seguinte informação: A quilometragem das rodovias não é cumulativa de uma Unidade da Federação para a outra. Logo, toda vez que uma rodovia inicia dentro de uma nova Unidade da Federação, sua quilometragem começa novamente a ser contada a partir de zero. A partir destas regras foi criada uma rotina que confere o tipo da rodovia e verifica a sua orientação, corrigindo-a caso necessário, baseando-se nas posições dos pontos de início e fim das poligonais. Desta forma, é de se esperar que a maior parte dos trechos do PNV sejam também corretamente orientados. O resultado da aplicação da rotina sobre os dados é mostrado na Figura Mapeamento dos trechos do PNV O processo de mapeamento de todos os trechos do PNV segundo a listagem de 2008 passa pela elaboração de uma geometria (polígono) para cada trecho, estando esta rigorosamente de acordo com a sua descrição textual. Nos casos onde a geometria de um trecho já esteja registrada nos dados geográficos, seu início, fim e orientação devem ser verificados. Caso não haja registros geométricos para um trecho do PNV, este deve ser criado (mapeado) sobre os dados geográficos. Este trabalho de verificação, correção e mapeamento nos dados geográficos só pode ser realizado de forma manual. Para realizar esta tarefa, a melhor alternativa é utilizar as funcionalidades de CAD presentes no ArcMap, como por exemplo: quebra de geometrias (split, trim);

28 Seção 3. Método 17 Figura 3.3: Resultado do processamento para análise de trechos invertidos. Trechos reorientados representados em vermelho e trechos não alterados em verde. fusão de geometrias (merge); modificação de posição de vértices de geometrias (modify feature); inserção de novas geometrias (sketch tool); Além das operações sobre as geometrias, a edição dos seus atributos alfanuméricos (unidade da federação, sigla da rodovia e código do trecho do PNV) é também auxiliado pelo ArcMap. De forma ideal, os polígonos devem possuir também, ao final do processo de edição, comprimentos que estejam de acordo com as extensões especificadas nos dados alfanuméricos. Porém, se as informações sobre posição dos pontos de início e fim aplicadas sobre a geometria produzirem um polígono com comprimento diferente do que é esperado,

29 Seção 3. Método 18 as posições dos pontos de início e fim prevalecem e o comprimento resultante permanece assim em desacordo com a informação alfanumérica Dados de apoio A chave para a localização dos pontos de início e de fim dos trechos sobre os dados geográficos é a utilização de dados de apoio, que consistem em feições normalmente utilizadas para definir posições nas descrições alfanuméricas. Os dados de apoio utilizados para isto foram os seguintes: intersecções entre rodovias, presentes nos próprios dados geográficos fornecidos pelo DNIT; limites de municípios e estados (IBGE) ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/malhas_digitais/municipio_2007 localização de cidades (IBGE) ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/carta_internacional_ao_milionesimo/shape/ malha hidrográfica brasileira (ANA) arquivos em formato PDF com malhas rodoviárias de cada unidade da federação, do ano de 2002 (DNIT) outros dados geográficos sobre a malha rodoviária brasileira, existentes no LabTrans Preparação de um layout para edição no ArcMap O ArcMap, assim como ocorre de forma geral em SIGs, oferece a possibilidade de ser criado um layout, no qual um conjunto de camadas de dados pode ser organizado e propriedades de simbologia podem ser especificadas. De forma prática o layout funciona como um projeto, que armazena informações sobre quais camadas de dados devem ser carregadas e sobre como elas devem ser representadas.

30 Seção 3. Método 19 Para auxiliar no processo de edição foi criado um layout específico, que é mostrado na Figura 3.4. Na Figura 3.4(a) está sendo mostrada somente a camada de dados a serem editados, com o estado do Acre como exemplo. As geometrias que descrevem rodovias federais e que não possuem código de trechos do PNV associados se encontram representadas na cor vermelha, enquanto que as demais recebem cores diversas que diferenciam os trechos entre si. Em cada registro geométrico setas posicionadas sobre os seus pontos de fim mostram a sua orientação. Na Figura 3.4(b) são mostrados os mesmos dados, juntamente com os dados de apoio especificados na Seção A ferramenta de apoio: EditorHelper Para conduzir o processo de edição, verificando a qualidade de trechos já mapeados e identificando os trechos que ainda necessitam de mapeamento, foi desenvolvida no LabTrans uma ferramenta de apoio denominada EditorHelper. Esta ferramenta, desenvolvida na linguagem Java e baseada no banco de dados PostgreSQL com o módulo espacial PostGIS, compara as informações geométricas com as informações alfanuméricas e indica a situação de cada trecho do PNV, dentro de cada rodovia, dentro de cada estado. A Figura 3.5(a) mostra a interface desta ferramenta. Na figura estão sendo mostrados, como exemplo, dados sobre os trechos do PNV situados na rodovia BR-262 no estado do Mato Grosso do Sul. A Figura 3.5(b) mostra o detalhe das opções do menu. O EditorHelper é utilizado simultaneamente ao ArcMap durante o processo de edição. O usuário escolhe na interface uma unidade da federação e uma rodovia e recebe informações sobre a situação do mapeamento dos trechos do PNV nestes dados. Na parte superior da interface são mostradas informações gerais sobre a rodovia e na tabela são mostradas as informações individuais dos trechos. As linhas na tabela são coloridas de acordo com a situação dos trechos, da seguinte forma: fonte vermelha: ainda não há geometria relacionada com o trecho; fonte magenta: o trecho se encontra descrito por mais de um registro geométrico, que devem ser fundidos;

31 Seção 3. Método 20 (a) Dados geométricos a serem editados. (b) Dados a serem editados e dados de apoio Figura 3.4: Layout preparado para auxiliar no processo de edição de trechos do PNV nos dados geográficos. Exemplo para o estado do Acre.

32 Seção 3. Método 21 (a) Interface gráfica do EditorHelper (b) Menu de ferramentas Figura 3.5: EditorHelper: ferramenta auxiliar para guiar a edição geométrica no ArcMap fonte preta: o trecho se encontra mapeado, por somente um registro geométrico; fundo cinza: o trecho está mapeado por um trecho coincidente. O trabalho de edição para uma rodovia, dentro de uma unidade da federação, está concluído quando todas as linhas na tabela estão na cor preta e quando o valor da relação geo/alfa 100 para a rodovia esteja o mais próxima possível de 100%, sendo também verificados os valores individuais de extensão alfanumérica ("ext.") e geométrica ("map."), que devem estar também próximos dentro de cada trecho, e sendo ainda conferida a orientação da geometria. O trabalho de edição é feito sobre os arquivos shape no ArcMap, enquanto que a ferramenta auxiliar consulta dados do banco de dados. Para que as modificações feitas sobre os dados geográficos sejam novamente comparadas com os dados alfanuméricos e

33 Seção 3. Método 22 que a situação atualizada seja mostrada na interface da ferramenta, deve ser acionado o botão "Atualizar BD". O arquivo shape é então enviado ao banco e são automaticamente atualizadas as informações na interface. Durante o envio do shape para o banco de dados é feito um controle para serem aceitos somente registros geométricos sem descontinuidades, sendo emitido um erro caso hajam registros geométricos em desacordo. Para as situações onde haja coincidência de traçado entre trechos, constatada durante o processo de edição, e esta não esteja registrada nos dados alfanuméricos, ela pode ser registrada nos dados geográficos com o auxílio da opção "Marcar trecho como coincidente" no menu. A opção "Desmarcar coincidência" auxilia no processo inverso. A funcionalidade "Marcar pontos de quebra" é útil em situações onde não seja possível identificar os pontos de início e de fim de trechos. Esta ferramenta calcula automaticamente os valores de porcentagem que devem ser dados na ferramenta "split" do ArcMap. Para isso devem ser identificados pontos de início e fim notáveis no layout de edição e as posições dos pontos intermediários (onde deve ocorrer quebra) são calculados pelo EditorHelper. Por fim, a opção "Excel" exporta os dados exibidos atualmente na tabela do programa para uma planilha Excel, para serem realizadas análises diversas Divisão do trabalho de edição O trabalho de edição pode ser realizado por diversos operadores simultaneamente. Para isso os dados geográficos foram divididos e armazenados em um arquivo no formato shape para cada estado. O operador carrega no layout de edição somente o estado que deseja. O EditorHelper, no momento de atualizar o banco de dados, envia somente os dados sobre o estado sendo editado, que é o selecionado na sua interface. Para que todos os operadores possam monitorar o progresso do trabalho de edição, e comunicar aos outros o seu trabalho corrente, foi criada uma planilha para edição comum no GoogleDocs, ilustrada na Figura 3.6. Os dados divididos por estados foram editados no LabTrans por cinco operadores do software ArcMap, em um período de aproximadamente quatro semanas.

34 Seção 3. Método 23 Figura 3.6: Planilha para acompanhar o processo de edição, com acesso comum entre os operadores 3.3 Pós-processamento Qualquer processo de edição manual sobre uma grande quantidade de dados implica na existência de erros nos resultados, por mais cuidadosos e experientes que sejam os que efetuam a edição. No processo de edição manual dos dados geográficos sobre os trechos do PNV de 2008 é de se esperar, por exemplo, que nem todos os trechos possuam a correta orientação, ou que haja alguma falha na localização dos seus pontos de início e fim. Porém, podem ser aplicados sobre os dados manualmente editados algumas rotinas para testar e corrigir automaticamente a ocorrência de alguns erros. Além disso, os trechos que possuem registro geométrico diretamente associado e os trechos que se referem às mesmas geometrias por coincidência podem não possuir a mesma orientação. Por isso, devem ser ainda registrados os casos aonde há trechos coincidentes com orientações inversas.

35 Seção 3. Método 24 Para realizar estes tipos de verificações foram aplicadas sobre os dados algumas rotinas de pós-processamento, que são apresentadas nesta seção. As rotinas foram aplicadas na ordem em que se encontram aqui apresentadas Verificação e correção de informações alfanuméricas de estado e de siglas de rodovias Não obstante as informações sobre sigla de unidade da federação e sobre código da rodovia possam estar organizadas na base de dados do SGV de forma separada das informações geométricas dos trechos do PNV, estas informações foram editadas durante a edição manual. Uma verificação pode ser feita facilmente a partir dos códigos dos trechos, que trazem consigo tais informações. A aplicação de uma rotina sobre os dados, apoiada em Java e PostgreSQL, encontrou e corrigiu somente uma ocorrência de sigla de unidade da federação incorreta e 173 ocorrências de siglas de rodovias incorretas Verificação e correção de orientação de trechos Durante o procedimento de edição manual as geometrias que representam os trechos tiveram que ser orientadas segundo as localizações dos seus pontos de início e fim especificadas na descrição textual, o que é de suma importância para a estruturação do SRL. Para realizar a conferência da orientação foi elaborada uma rotina apoiada em Java e PostGIS, que procura nos dados geográficos (geometria) trechos que possuem pontos de fim mais próximos a pontos de fim do que de pontos de início de trechos adjacentes, e vice versa. Em uma mesma rodovia, estes casos indicam potencialmente a ocorrência de erro de orientação. A exceção ocorre quando há descontinuidade entre trechos consecutivos, e quando o ponto de início de um trecho se encontra mais próximo ao ponto de início do próximo. A Figura 3.7 mostra o resultado da aplicação da rotina sobre os dados, onde 119 trechos foram marcados para conferência. A edição para correção dos erros foi feita então manualmente, com o auxílio da ferramenta flip do ArcMap. Aproximadamente 90% dos

36 Seção 3. Método 25 trechos marcados pela rotina tiveram que ser corrigidos Verificação de comprimentos de trechos Como foi colocado na Seção 3.2, a localização dos pontos de início e de fim, com base na análise dos dados de apoio, é prioritária na segmentação dos trechos do PNV, sendo que os seus comprimentos podem não estar de acordo, ao final, com as informações constantes nos dados alfanuméricos. Para verificar como se encontram os comprimentos das geometrias dos trechos em relação aos dados alfanuméricos, após o procedimento de edição, foi feita a comparação para todos os trechos, segundo a seguinte expressão: onde: r = relação; C g = comprimento do objeto geográfico; C a = comprimento constante nas informações alfanuméricas. r = C g C a 100 (3.1) A Figura 3.8(a) mostra os valores de r resultantes sobre os dados geográficos. Visualmente é possível perceber que, apesar de haverem locais com diferenças acentuadas, os valores de r tendem ao valor 100, que é obtido quando os comprimentos coincidem. A Figura 3.8(b) mostra os resultados em um histograma, onde é possível também verificar a tendência para o valor 100.

37 Seção 3. Método 26 (a) Dados de toda a malha federal (b) Detalhe para alguns trechos, sendo indicados os códigos do PNV e com setas mostrando a orientação Figura 3.7: Trechos acusados como invertidos (marcados em vermelho), que foram verificados e corrigidos

38 Seção 3. Método 27 (a) Visualização sobre os dados geográficos. Trechos com valores de r próximos a 100 marcados em verde. A medida que os valores se afastam de 100 a coloração varia para o vermelho. (b) Histograma obtidos para os valores de r, calculados para todos os trechos do PNV Figura 3.8: Análise da relação entre os comprimentos geométricos e alfanuméricos resultantes

39 Seção 3. Método Registro de sentidos contrários em trechos coincidentes Há casos na listagem de trechos do PNV onde há coincidência de trechos, ou seja, para um mesmo trecho de rodovia há mais de um código do PNV associado. Isto ocorre quando duas ou mais rodovias possuem um trecho em comum e cada uma delas atribui ao trecho um código. Na topologia dos dados geográficos não há sobreposição de geometrias. Sendo assim, nos casos onde há compartilhamento de trechos entre rodovias, somente uma delas possui associada diretamente uma geometria. Os demais trechos fazem referência ao código do trecho que possui geometria, e a utilizam como se fosse própria. Na listagem de trechos do PNV, quando há coincidência de trechos, estas estão registradas mutuamente. Por exemplo, se um determinado trecho A é coincidente com um trecho B, há uma referência ao trecho B no registro do trecho A e vice versa. Durante o processo de mapeamento de trechos (Seção 3.2), quando há dois ou mais trechos do PNV coincidentes, quando o primeiro deles é mapeado, automaticamente os demais são referenciados à mesma geometria. Dos 6316 trechos presentes na listagem do ano de 2008, há 650 casos de coincidências entre dois trechos, 78 casos entre três trechos e 1 caso entre quatro trechos. As rodovias que compartilham trechos podem ter ou não o mesmo sentido de quilometragem sobre os trechos compartilhados, como mostra os exemplos da Figura 3.9. Na utilização dos dados geométricos como estrutura de um SRL (como colocado na Seção 3.3.2), a função de banco de dados geográfico que localiza pontos ao longo de poligonais inicia a contagem de distância sempre a partir do seu vértice inicial. Por isso, caso o sentido de dois trechos coincidentes A, com geometria mapeada, e B com referência a uma geometria, sejam contrários, a localização de pontos sobre o trecho B será incorreta. Para evitar este problema devem ser registrados todos os casos onde há trechos sem geometria própria e que fazem referência a um trecho com geometria de sentido contrário. Isto é difícil de resolver analisando as descrições textuais de início e fim, que não são suficientes para localizar um ponto de forma indúbia, como mostra a Figura A solução implica em uma análise geométrica, com verificação de conexões entre trechos adjacentes,

40 Seção 3. Método 29 (a) Coincidência direta (b) Coincidência inversa Figura 3.9: Exemplos de casos de coincidências de trechos do PNV sobre mesmas geometrias. Setas indicam os sentidos das poligonais. nos casos onde a coincidência é registrada nos dados alfanuméricos. Foi desenvolvida uma rotina em linguagem Java apoiada em funções do PostGIS para verificar e registrar os casos de coincidências com sentidos contrários. Para cada trecho do PNV a rotina verifica se há geometria mapeada ou não. Caso não haja, é buscada a geometria do trecho coincidente. A rotina procura então algum trecho da rodovia onde se

41 Seção 3. Método 30 Figura 3.10: Dados alfanuméricos registrando coincidências de trechos localiza o trecho sem geometria que tenha seu vértice de início adjacente ao vértice de início do trecho com geometria. Se encontrar algum, o trecho sem geometria é marcado como invertido. Quando há mais de um trecho coincidentes invertidos consecutivos, estes todos são marcados como invertidos. A Figura 3.11 ilustra o resultado da aplicação da rotina, sendo verificado visualmente em um SIG Correção de desconexões Como foi colocado na Seção 3.1.2, não há descontinuidades em trechos do PNV, o que garante o uso de SRL dentro deles. Porém, quando é desejado realizar análises de localização de pontos em trechos de rodovias que envolvem mais de um trecho, ou partes de trechos do PNV consecutivos, estes devem estar perfeitamente conectados entre si. Caso eles não estejam perfeitamente conectados, a sua junção faz com que não seja criada uma só poligonal e o uso da função de banco de dados que localiza pontos sobre poligonais é prejudicada. Para verificar e corrigir os casos de desconexões entre trechos consecutivos em rodovias foi criada uma rotina na linguagem Java, apoiada em funções do PostGIS. A rotina percorre todos os trechos de cada rodovia, verificando a conexão entre trechos adjacentes, corrigindo a posição dos pontos de fim das poligonais para que estas coincidam perfeitamente com os pontos de início das poligonais subsequentes, caso seja necessário. Em casos onde há uma grande descontinuidade entre trechos, como ocorre quando

42 Seção 3. Método 31 (a) Visualização de toda a malha federal (b) Detalhe mostrando siglas de rodovias e setas indicando o sentido das poligonais Figura 3.11: Resultado do registro de trechos coincidentes com sentidos contrários (marcados em vermelho)

43 Seção 3. Método 32 as rodovias atravessam áreas urbanas, os trechos adjacentes não são alterados. Por isso, a rotina testa a distância entre eles, comparando com um valor limite. A geometria é editada se o valor da distância entre os trechos for maior do que o valor limite. Foi utilizado o valor limite de 30 metros. A aplicação da rotina realizou a conexão em 842 trechos. O resultado é mostrado na Figura Figura 3.12: Resultado da verificação e correção automática da conexão entre trechos adjacentes

44 Seção 4 Resultados Como resultado do processo de beneficiamento dos dados geográficos sobre os trechos do PNV, segundo a listagem de trechos do ano de 2008, se encontram disponíveis dados georreferenciados, sobre as rodovias federais brasileiras, que serve como base para a realização de uma grande variedade de análises. O cuidado tomado para que os dados geográficos atendessem a determinadas regras topológicas faz com que os dados resultantes possam ser usados como um SRL, sendo possível localizar pontos geograficamente a partir de informações de quilometragem. Os pontos localizados desta forma podem ser sobrepostos em SIG a quaisquer camadas de dados que sejam interessantes para análises rodoviárias. Desta forma as funcionalidades de SIG podem ser utilizadas em todo o seu potencial, dentro do contexto do planejamento rodoviário brasileiro. Pela forma sequencial que a quilometragem das rodovias se estende sobre a sequência de trechos do PNV que as compõem, e pela conexão entre geometrias adjacentes que foi assegurada no beneficiamento, é possível utilizar os dados resultantes como SRL em qualquer parte das rodovias. As análises que venham a ser realizadas com base nos dados geográficos produzidos podem ser estendidas a toda a malha rodoviária federal, uma vez que todos os trechos presentes na listagem de 2008 foram sistematicamente analisados e, quando possível, mapeados. A Tabela 4.1 traz em números gerais o resultado do beneficiamento. Ao final do processo constam no conjunto de dados informações geométricas para 99,4% dos trechos 33

45 Seção 4. Resultados 34 presentes na relação de Tabela 4.1: Trechos do PNV mapeados após o processo de beneficiamento Condição do trecho Quantidade Porcentagem (%) Presente na relação de ,0 Mapeado por registro geométrico próprio ,8 Mapeado por coincidência ,6 Total de mapeados ,4 Não mapeados 39 0,6 Os 39 trechos que não foram mapeados não puderam ter os seus traçados identificados sobre os dados geográficos do DNIT nem sobre os dados de apoio utilizados no processo de edição manual. Estes são normalmente trechos isolados, localizados dentro ou próximos a grandes centros urbanos, com contagem de quilometragem própria. Para o mapeamento de tais trechos são necessários outros dados de apoio, mais detalhados para cada local em questão. A Figura 4.1 ilustra os dados geográficos resultantes de toda a malha rodoviária federal. Na Figura 4.1(a) são mostrados os dados carregados em um SIG usando cores diferenciadas para os trechos do PNV, a fim de evidenciá-los. Na Figura 4.1(b) está ilustrada a interface do SGV, com os dados beneficiados carregados. Para a simples visualização dos dados geográficos na Web é conveniente que seja aplicado sobre eles um prodecimento de generalização, como por exemplo o algoritmo de Douglas-Peucker, que pode ser normalmente encontrado em SIGs.

46 Seção 4. Resultados 35 (a) Representação dos trechos do PNV mapeados segundo a relação de Cores diferentes são utilizadas para representar trechos diferentes. (b) Dados beneficiados carregados no SGV Figura 4.1: Visualização geral dos dados beneficiados

47 Seção 5 Exemplo de aplicação: distinção de uso de solo entre urbano ou rural Uma tarefa recorrente em planejamento rodoviário é a homogeinização de trechos de rodovias. Trechos homogêneos possuem características constantes em sua extensão. A determinação de parâmetros operacionais se aplica normalmente a grupos de trechos homogêneos. Uma das características que influenciam diretamente no tráfego das rodovias é, por exemplo, a ocupação do solo sobre o qual elas se situam. O IBGE disponibiliza dados geográficos sobre ocupação do solo 1, que podem ser cruzados com os dados de rodovias beneficiados. As Figuras 5.1(a) e (b) mostram os dados disponibilizados pelo IBGE e os dados de rodovias beneficiados carregados em um SIG. É possível verificar que as rodovias cruzam áreas urbanas e rurais ao longo de sua extensão. Baseando-se nas propriedades dos dados geográficos de rodovias beneficiados, que agora se encontram estruturados como um SRL, é possível consultar os dados para determinar qual a situação para um determinado estado, uma determinada rodovia e uma determinada quilometragem. A Figura 5.1(c) mostra a interface de um pequeno aplicativo (Java + PostGIS) criado no LabTrans para demonstrar essa possibilidade. Os dados de 1 Disponível em ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/malhas_digitais/setor_rural/malha_setorial_ Rural/. Acessado em março de

48 Seção 5. Exemplo de aplicação: distinção de uso de solo entre urbano ou rural 37 entrada citados são dados nos campos de entrada e, ao ser acionado o botão "Consultar", é retornada automaticamente a situação do ponto especificado. É possível que haja mais de um trecho com a quilometragem especificada, o que ocorre normalmente em quilometragens baixas, pois há trechos isolados em rodovias que reiniciam a contagem. Por isso, o aplicativo retorna como resultado uma lista. O procedimento envolve internamente consultas aos dados geográficos e alfanuméricos sobre os trechos do PNV e aos dados geográficos de uso de solo. Os valores de quilômetros inicial e final do trecho do PNV envolvido são conciliados com o comprimento geométrico do dado geográfico. Em seguida é localizado o ponto sobre a poligonal por SRL e é feita a consulta sobre a situação de uso do solo para o ponto. A Figura 5.2 mostra os dados sobre uso do solo carregados no SGV. A ferramenta de consulta pode ser integrada no SGV para serem realizadas consultas pontuais. Os dados e a técnica podem ser também utilizados para uma segmentação automática de trechos segundo estas características, utilizando como pontos de eventos as intersecções entre as feições das duas camadas de dados.

49 Seção 5. Exemplo de aplicação: distinção de uso de solo entre urbano ou rural 38 (b) Aproximação mostrando detalhes (a) Sobreposição dos dados geográficos do PNV de 2008 sobre camada de informações com limites de uso de solo: estado do Rio de Janeiro. Áreas urbanas em vermelho e áreas rurais em verde. Trechos do PNV representados em cores diferenciadas. (c) Interface do aplicativo para determinação de situação em solo urbano ou rural, mostrando o resultado para o km 100 na BR-101, RJ Figura 5.1: Dados e aplicativo desenvolvido para demonstrar a determinação de situação em solo urbano ou rural de pontos sobre rodovias.

50 Seção 5. Exemplo de aplicação: distinção de uso de solo entre urbano ou rural 39 (a) Visão geral (b) Detalhe no Rio de Janeiro. Na legenda "Urbano/Rural", à esquerda, se encontram indicadas as classes de uso de solo especificadas pelo IBGE, que estão relacionadas com as cores no mapa. Figura 5.2: Dados geográficos dos trechos do PNV e informações sobre limites de áreas urbanas e rurais do IBGE, mostrados na interface gráfica do SGV