Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto

Transcrição

1 Primeira Parte Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto Conceito de SIG/Geoprocessamento Elementos de um SIG Noções básicas de Cartografia Prof. Dr. Alzir Felippe Buffara Antunes Banco de Dados Aplicações- Análise Espacial Pratica: ARC-VIEW Segunda Parte CONCEITO Conceito de SR Espectro eletromagnético Interpretação de Imagens: sensores Classificação Digital Correção Geométrica : geo-referenciamento Geoprocessamento pode ser definido como o conjunto de técnicas e metodologias que implicam na: aquisição; arquivamento; processamento; representação de dados geo-referenciados.

2 Aquisição Processamento Fonte de dados Software Geoprocessamento é a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação geográfica. O que é INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA? Palavras Chaves do Conceito: Dado e Informação Dado Georreferenciado é aquele que possui coordenadas Geográficas; Y Sistema de Coordenadas Geográficas: Latitude Longitude UTM X

3 Mundo real Geo-referência equador 0 o paralelos 90 o meridiano de Greenwich polo norte Latitudes e Longitudes de pontos da Terra. equador coordenadas P n Z Greenwich A Q O φ A' λ Q' X meridiano Y do ponto A P s

4 Mais conceitos... A informação geográfica é tudo aquilo que se refere a determinado objeto que pode ser vinculado a superfície física da terra ou ao seu modelo simplificado o mapa. Sistema de Informação Geográfica SIG ou GIS é tecnologia baseada em Hardware e Software utilizada para descrição e análise do espaço geográfico. Esta tecnologia integra operações de banco de dados, análise estatística e mapeamento digital espacialmente referenciado. Pop: Dp: 63 hab/ km 2 BASE CARTOGRÁFICA Mapa digital + INFORMAÇÃO = RESPOSTAS Onde? Como? Se...? Por que? O quê? SIG = Geoprocessamento + Análise Espacial 23 o 8,4 S 53 o 40,8 W

5 SIG é o ambiente que permite a integração e a interação de dados referenciados espacialmente com vistas a produzir análises espaciais de apoio à tomada de decisões técnica e política. Fonte: Esri, 1998 Aplicações : Planejamento urbano e Regional Meio Ambiente Segurança Controle de catástrofes Distribuição de Energia Saneamento Transportes Saúde Etc...

6 Informações para análise de deslizamento Deslizamento DADOS Mapa de Vegetação Declividade Solos Pluviometria RESULTADO Áreas de Risco COMPONENTES DE UM SIG RECURSOS HUMANOS O MUNDO REAL ABSTRAÇÃO OU SIMPLIFICAÇÃO PROCEDIMENTOS/METODOLOGIAS Dado-Informação; Hardware/Software; Recursos Humanos; Metodologia de Desenvolvimento de Aplicativos HARDWARE E SOFTWARE SIG DADOS-INFORMAÇÃO RESULTADOS.

7 Funcionalidade do Sistema O DADO Onde? Se...? Como? Por que? Obter respostas: Gráfico: Mapas Alfa-numérico (atributo): Dados sobre os mapas O que? Aquisição de dados gráficos (Geotecnologias) Cartografia (mapas digitais ou papel); Aerofotogrametria; GPS; Topografia Digital Sensoriamento Remoto Geotecnologias Geomática Grupo de geotecnologias que permite a aquisição de dados georreferenciados. Topografia Digital GPS Aerofotogrametria S. Remoto

8 topografia Nos levantamentos topográficos, supõe-se que uma pequena região da superfície terrestre possa ser considerada como plana. vertical Plano topográfico Objetivo: Determinação de coordenadas (X,Y,Z), para pequenas áreas da superfície terrestre. CAMPO: Medidas de ângulos, distancias e desníveis para determinação de: Nível tubular COORDENADAS, ÁREAS, ALTITUDES e COTAS Fonte: NADAL, 2000 eixo secundário eixo óptico níveis tubulares círculo horizontal ângulo vertical círculo vertical eixo principal ângulo horizontal Teodolito Ângulos e Distancias α, d Norte A (α, d) α d A α= azimute d = distância A (X,Y) Fio de prumo Fonte: NADAL, 2000

9 PN δ PN-PS= Verdadeiro/Geográfico PN-PS= Magnético Nv Dada as coordenadas... Az B PS δ= declinação magnética A 2 A = ( x + x )( y y ) i i+ 1 i i+ 1 Formula de Gauss Transporte de Coordenadas Desnível Y A Az X D B Tang AZ= X / Y XB= XA + D cos AZ YB= YB + D sem AZ hi Hb α D h= hi - Dtag α h= Hb - Ha Ha h Geóide

10 P (X,Y, Z) Leitura de Ré Lance de nivelamento mira h nível N eixo óptico B mira Leitura de Vante Representação do relevo A h = Ré -Vante = R - V Isolinhas Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes Fotogrametria é a arte, ciência, e tecnologia de obtenção de informações confiáveis sobre os objetos físicos e o meio ambiente através de processos de gravação, medição e interpretação de imagens fotográficas e padrões da energia eletromagnética radiante e outros fenômenos (ASPRS, 1980). Fotogrametria 1 Conceito Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes A fotografia aérea tem sido usada desde os primórdios do Século XX como provedor de dados espaciais em uma grande gama de aplicações. Foto MAPA ( E, N)

11 Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes A fotografia aérea VERTICAL permite obter medidas fidedignas de confiança da superfície terrestre. Na fotografia aérea vertical não há inclinação da câmera aérea na tomada da cena. Fotogrametria 1 As fotografias podem ser classificadas de acordo com a orientação da câmara e o tipo de emulsão utilizada. A f= distância focal Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes Inclinação H = Altura de vôo Eixo óptico Hm A datum Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes H = Altura de vôo, centro perspectivo ao solo Escala do MAPA: redução terreno/ representação H= Altitude de vôo, Altura de vôo + Altitude média do terreno (Hm) PP= ponto principal: pé da perpendicular baixada do centro óptico ao plano da fotografia; Nadir= vertical f= distância focal: distancia ao longo do eixo óptico ao plano da fotografia E= Distância no terreno / distância no MAPA; 1: E Escala na AEROFOTO: H / f; 1:E a b f H B A AB/ab assim como H /f E= H /f ou 1/ E= f/h Hm DATUM

12 Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes cf ya a xa YA A ha XA xa/xa ; ya/ya; f/ H-h a XA= xa (H h a )/ f YA= ya (H- h b )/f Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes PP As fotografias de acordo com a orientação da câmara digital pode ser classificadas em verticais e inclinadas (ou oblíquas). A fotografia vertical é aquela de o ângulo de inclinação (α) é menor que 3 o. Foto realmente vertical é aquela que o ângulo de inclinação é NULO. Marcas Fiduciais

13 Fotogrametria 1 V V Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes α V Fotogrametria 1 Fotografia aérea e imagem de satélite Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes filme α Varredura Sensor Vertical Inclinada Projeção central Iinha (pixel) cena S. Física horizonte quadro Fotogrametria 1 Prof. Alzir Felippe Buffara Antunes RESTITUIÇÃO: Procedimento pelo qual uma fotografia aérea passa ser transformada em mapa, em escala e sistema de projeção apropriado. A restituição digital é responsável pela maior fonte de mapas em grandes escala hoje disponível

14 Fotografia aérea A cartografia digital é a base de um SIG; Cartografia é a arte de levantamento, construção e edição de mapas e cartas de qualquer natureza. Definições Carta e mapa - representação em escala conveniente dos detalhes naturais e artificiais da superfície terrestre; Para representar um informação georeferenciada graficamente é necessário determinar o modelo matemático da terra, e a escala da representação. E você sabe qual e a figura geométrica que mais se aproxima da FORMA da terra? ( ) PLANO ( ) ESFERA ( ) ELIPSE

15 Breve história Forma Esférica: Eratosthenes 230 a.c Raio km No século XIX após expedições ao Pólo, conclui-se que forma da Terra pode então ser assimilada por um modelo matemático definido como elipsóide de revolução. equador PN km km Diferença 22 km PS Modelo Matemático Elipse elipse Sup. Elipse Sup. Real O modelo matemático é uma simplificação do modelo real (geóide)

16 P n Z Ano Principais elipsóides Elipsóide a b Uso A Greenwich 1866 Clarke Hayford Sad WGS EUA Brasil(até 1985) Brasil EUA(GPS) Q Y Coordenadas geodésicas baseadas no modelo matemático elipsóide O P s φ A' λ Q' X : escala A terra e suas superfícies ESCALA S. física Geóide: forma real Dentre os conceitos mais importantes que deveremos abordar neste trabalho está o de ESCALA que é a relação entre as dimensões dos objetos representados em um mapa, carta ou planta e as correspondentes no mundo real traduzidos por uma fração: elipsóide Geóide distância no mapa d E = ou E = Distância no terreno D

17 As escalas são classificadas em numéricas e gráficas. As numéricas são representadas na forma 1:T onde T é geralmente, um número inteiro múltiplo de 100. Exemplo escala gráfica: 500 m Se 1 cm vale 500m, logo a escala é: cm/ 1cm = , Logo 1: : escala Bases cartográficas com escalas pequenas como 1: , 1: representam grandes extensões. : escala : escala Escalas grandes 1:2000 a 1:10000, onde pequenas áreas são representadas com detalhes possuem fins cadastrais, para projetos, outros. 1: cm = 10m 1: cm = 100m A informação de um SIG depende da ESCALA. Por que? 1: 2.500

18 Escala e informação 1: Escala e informação 1: Escala e informação 1: CLASSIFICAÇÃO Cadastrais - 1:1000 a 1: Topográficas - 1: a 1: Mapas regionais - 1: a 1: Mapas Geográficos: Menor

19 Temático Topográfico Exercício: Preencha o quadro ESCALA 1: : : : Equivalência em metros no Terreno de 1cm no mapa Aplicação em SIG Sistemas de Projeção Cartográfica Cria-se assim os denominados Sistemas de projeção cartográficos que seriam uma correspondência matemática entre coordenadas plano-retangulares da carta e as coordenadas geodésicas na Terra. Alguns sistemas são combinações geométricas simples, mas geralmente, são expressões puramente abstratas.

20 Surge desta forma a terminologia deformações, o que ocorre evidentemente é que esta anamorfose não pode ocorrer sem um deslocamento desigual dos pontos da esfera sobre o plano. Então? É a ANAMORFOSE um ERRO? A disposição de uma figura geométrica não será, então, a mesma na carta ou na superfície da Terra, em outras palavras, a imagem de um contorno será uma imagem deformada. Este defeito (não pode ser encarado como erro) é inevitável e o problema essencial das projeções será o de apreciar as deformações de modo a reduzir, ao mínimo os defeitos incômodos. exemplo Cabe ao usuário da cartografia e SIG, o conhecimento e a identificação destes problemas para que conheça o grau de erro cometido a partir de determinações e posicionamento a partir da carta. Cabe julgar o que é aceitável ou não! Fonte: ROBINSON, 1995

21 Modelo da Terra Superfície de Projeção Deve ser salientado que o termo desenvolver com referência a projeções, significa executar o desdobramento de uma superfície em outra sem deformá-la. As figuras mais utilizadas que são desenvolvíveis no plano são cilindro e o cone. Superfície de Projeção Exemplos de projeções A paralelo A meridian o Pn Cilindro Cone Plano Superfície esférica mapa

22 PROJEÇÃO CONICA Reticulado da Projeção Conforme de Lambert. Reticulado: Paralelos e Meridianos Zonas de Deformações Conforme ao longo dos Paralelos Padrões Escalas Médias, útil em áreas que se estendem longitudinalmente Projeção de Mercator SISTEMA TRANSVERSO DE MERCATOR UTM Deformação acentuada próximo aos pólos Linha de secância Cilindro Eixo do cilindro Fuso UTM Reticulado

23 Sistema Conforme; Características do Sistema UTM Eqüidistante no Meridiano Central; Boa precisão em escalas grandes nas zonas intertropicais; Deformações Os fusos existem para que as deformações sejam aceitáveis: minimizar erros M C +3 o +3 o O mais usado no mundo no que se refere a cartas topográficas. Os FUSOS são divididos de 6 o em 6 o N 4 S Em que fuso UTM se encontra TOLEDO? N 4 S 12 S 12 S 20 S 28 S 20 S meridiano central 28 S

24 A origem do sistema de coordenadas UTM encontra-se para cada fuso na intersecção do meridiano central do fuso com o equador terrestre. As coordenadas cartesianas ortogonais são denominadas de N (norte) e E (leste). 3 0 Leste M C 3 0 Oeste N HN E Equador Guaratuba HS Ex: ( E= ,75m; N= m ) (ϕ= S λ= 48 o W) MC Deformações no Sistema U.T.M. ampliação reduçao ampliação Os meridianos e Paralelos são próximos a linhas Retas na Região do Equador O fuso UTM cobre portanto uma região de 350 km para cada lado do meridiano central, existindo linhas onde não ocorrerão deformações linerares k= 1,001 linha de secância k= 1 meridiano central k= 0,9996 linha de secância k=1 k=1, m

25 Azimute de quadrícula em verdadeiro. N c A oa Nq Aq oa A = Aq + c oa oa c = Convergência meridiana. a N-S verdadeiro Altimetria: a coordenada H Denomina-se de curva de nível as isocurvas que unem pontos de iguais altitudes, alturas ou cotas do terreno o c = λ" sen ϕ N-S mapa Como o meridiano "converge" para o pólo, acontece está inclinação à qual é denominada convergência dos meridianos. A convergência dos meridianos pode então ser definida como o ângulo formado entre a linha norte-sul verdadeira e a linha norte-sul do reticulado(grid ou canevá) H Datum Vertical Imbituba-SC Curvas de Nível O conceito de MDT (modelo digital do terreno) que significa reproduzir a forma do terreno, modelar utilizando meios digitais, geralmente com a sigla na língua inglesa DTM ( Digital Terrain Model ), é complexo e de difícil concretização Escala 1: 1000 É mais simples, a obtenção do denominado DEM (modelo digital de elevações), quando diz respeito somente a altimetria. O DTM tem a característica de representar tridimensionalmente todas as feições do terreno.

26 Sobreposição imagem de Satélite e Modelo Digital do Terreno COMPONENTES DE UM SIG HARDWARE E SOFTWARES Os softwares permitem processar e analisar a informação geográfica. Um software de SIG efetua: ligação de dados gráficos (mapas) a banco de dados. COMPONENTES DE UM SIG Principais Softwares de SIG (análise): ARCGIS(Arc-info, ESRI, EUA) ERDAS Imagine (EUA) VISION (EUA) IDRISI (EUA) SPRING (BRASIL) APPIC (FRANÇA) SPANS (CANADA) Principais Softwares de Geoprocessamento (CAD-Computer Aided Design) Autocad (EUA) Maxicad (BRASIL) Microstation(EUA)

27 Responder Existe alguma diferença entre softwares de SIG e CAD? Geoprocessamento é Sinônimo de SIG?