Sistema de Web Mapping para Geologia Médica

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1 Sistema Web Mapping para Gelgia Médica Humbert Cereser Ibañez1, Marilea Vieira Camarg Ibañez1, Héli Pedrini2, Otavi August Bni Licht3, Bnald Cavalcante Figueired1,4,5. 1 Institut Pesquisa Pelé Pequen Príncipe (IPPP) Institut Cmputaçã, Universida Estadual Campinas (UNICAMP) 3 Minerais d Paraná (MINEROPAR) 4 Faculdas Pequen Príncipe (FPP) 5 Centr Genética Mlecular e Pesquisa d Câncer em Crianças (CEGEMPAC), UFPR. 2 Resum - Este trabalh apresenta um sistema Web Mapping para pesquisa em Gelgia Médica, n qual, pr mei uma navegaçã em mapas interativs, epimilgistas visualizam as distribuições espaciais teres elements químics em águas nã tratadas (bacias hidrgráficas) e ds ceficientes mrbi-mrtalida pr denças ns municípis. A sbrepsiçã sses temas cmpõe um mapa n se pm bservar s relacinaments espaciais entre essas feições. Iss permite a intificaçã ds municípis n sã necessáris estuds analítics para cmprvaçã hipóteses. O sistema é cnstituíd pr um cnjunt cmpnentes sftware livre e códig abert, que representa ecnmia, pis nã há cust na aquisiçã d sftware e prprcina a capacida extensã, pis é pssível acrescentar nvas funcinalidas a códig abert. O sistema é expansível pr mei da interperabilida cm serviçs remts n sã btidas imagens satélite. O framewrk Ka-map emprega a tecnlgia Asynchrnus JavaScript and XML (AJAX), a qual faz cm que a interaçã d usuári cm sistema Web seja fluida. O SGBD PstgreSQL e sua extensã PstGIS, servidr mapas UMN-MapServer, servidr HTTP Apache e as linguagens PHP, JavaScript e HTML sã aplicads neste sistema. Palavras-chave: Web Mapping, Gelgia Médica, GeMedicina, MapServer, PstGIS, Ka-map. Abstract - This paper scribes a Web Mapping system fr Medical Gelgy research, in which, by means f navigatin in interactive maps, epimilgists view the spatial distributin f the cncentratin f chemical elements in untreated water (basins) and f the mrtality rate fr diseases in municipalities. The verlapping f these themes cmpses a map where ne can see the spatial relatinships between such features. This allws the intificatin f municipalities where are need analytical studies t prve hyptheses. The system cnsists f a set f free and pen surce sftware cmpnents. This represents an advantage since there is n cst f sftware licenses and prvis the capacity fr extensin nce new features can be add t the pen surce. The system is expandable thrugh interperability with remte services, which are btained satellite images. The Ka-map framewrk emplys the technlgy Asynchrnus JavaScript and XML (AJAX), allwing a fluid user interactin with the Web system. The DBMS PstgreSQL and its extensin PstGIS, the UMN-MapServer, the Apache HTTP server and the languages PHP, JavaScript and HTML are applied in this system. Key-wrds: Web Mapping, Medical Gelgy, GeMedicina, MapServer, PstGIS, Ka-map. Intrduçã Ns últims ans, cm a ppularizaçã da Wrld Wi Web, a acamia e a indústria vltaram-se para senvlviment ds sistemas explraçã gegráfica na Web, n mapas digitais sã acessads pr clientes cnectads à re cm us um simples navegadr e s dads espaciais sã frnecids pr servidres mapas. Esta tecnlgia, chamada Web Mapping[1], pssibilita que usuáris interajam cm s dads espaciais e visualizem seus mapas cnfrme as suas necessidas, pr mei seleções e manipulações realizadas ns cntrles da interface Web. A Gelgia Médica é finida cm a ciência que estuda a influência fatres gelógics ambientais relacinads à distribuiçã gegráfica das denças humanas e ds animais[2]. Os teres elements químics presentes n mei ambiente pm alterar a saú a entrar n crp human pr diversas vias expsiçã (ingestã, inalaçã e absrçã).

2 Os elements sã distribuíds frma hetergênea na superfície terrestre, send suas fntes naturais u antrópicas. O mei n qual estes elements se encntram terminam a bidispnibilida, a qual influencia diretamente a expsiçã e, prtant, efeit e risc em relaçã à saú. A bidispnibilida é também influenciada pr fatres cm ph, temperatura e umida. Os prblemas saú pm surgir quand a cncentraçã sses elements é elevada (txicida) u muit baixa (ficiência). A distribuiçã espacial hetergênea da incidência câncer entre ppulações que vivem em diferentes regiões d mund crrbra a hipótese da influência ds fatres ambientais sbre as neplasias. Estuds mstram que incidências algumas neplasias tenm a se agrupar em certas regiões n a prevalência apresentase ntavelmente mais elevada. Um exempl é câncer pediátric n córtex da glândula supra-renal, cuja incidência n Estad d Paraná é 12 vezes superir à incidência reprtada ns Estads Unids e Eurpa [3]. A visualizaçã gegráfica d ter certs elements químics e ceficientes mrtalida humana, cuja causa básica fi atribuída uma neplasia, prvê uma explraçã gegráfica que auxilia a pesquisa das causas ssas denças e prcess tmada cisã ds respnsáveis pela saú pública[4]. Metdlgia Os dads gequímics intrduzids n sistema Web Mapping sã prduzids pela Minerais d Paraná - MINEROPAR, a qual realizu levantament gequímic multielementar d Estad d Paraná, n se cnstataram s teres elements químics presentes em amstras água e sediments fund 697 micrbacias hidrgráficas[5]. A MINEROPAR frneceu esses dads em tabela gerreferenciada pela malha regular Glbal Gechemical Reference Netwrk1. Além ssa tabela, fram frnecids ShapeFiles2 cm a representaçã islinhas (plígns) que indicam classes cncentraçã ds elements químics, em partes pr milhã (ppm) u miligramas pr litr (mg/l), representadas em cres em uma 1 Células d Glbal Gechemical Reference Netwrk. hp?cnteud=6 2 ESRI Shapefile Technical Descriptin. e.pdf escala crmática variand s cres frias (cinza, pret e azul escur) até cres quentes (amarel, laranja e vermelh) representand a gradaçã valres baixs até alts. Os limites municipais fram inserids na base dads d sistema a partir ShapeFiles (plígns) btids ds mapas interativs d IBGE3. Uma extensã d SGBD PstgreSQL, PstGIS, traz em seu cnjunt ferramentas um cnversr d frmat ShapeFile para a base dads espacial. O lar shp2pgsql fi empregad para imprtar s plígns cm s limites municipais para a base dads. Os dads mrtalida pr dença fram btids em frmat arquivs texts separads pr vírgula d sistema DATASUS4, e psterirmente, imprtads para a base dads d sistema via terminal interativ psql. Os dads vetriais sã tratads pr uma arquitetura em camadas cnhecida cm Free Open Surce Sftware Fr Gespatial (FOSS4G)[6]. Nesse sistema, s cmpnentes principais sta arquitetura sã MapServer, PstGIS, Apache e Ka-map. O MapServer é cmpnente central que integra as interfaces entrada e saída d sistema. Os ShapeFiles e base dads PstGIS sã lids pr mei drivers especificads em seu arquiv cnfiguraçã, MapFile5. Os percentis ds níveis teres elements químics e ds ceficientes mrtalida sã finids nesse arquiv, n também sã finids s frmats saída cm: as imagens digitais, sistema prjeçã cartgráfica, a barra escala e a legenda. O sistema baseia-se na arquitetura cliente-servidr, n cliente é navegadr (brwser) d usuári e servidr HTTP é Apache. O cliente envia para servidr requisições cnteúds cnstantes em um frmulári HTML, n estã embutids parâmetrs que finem cnteúd que usuári seja bter. O servidr trata esta requisiçã e retrna a cliente códig HTML que é interpretad pel navegadr. O dinamism d sistema é btid quand códig HTML, a invés estar cntid em um arquiv estátic n servidr, é gerad cm a execuçã scripts u 3 IBGE Mapas Interativs. 4 Departament Infrmática d SUS. 5 Mapfile Reference.

3 prgramas CGI, s quais geram respectivamente, códig HTML e as imagens, cnfrme a requisiçã feita pel cliente. Neste sistema dinamism é btid tant n lad d servidr Web quant n lad d cliente (navegadr). N lad d servidr, uma extensã d PHP, PHP MapScript6, cria bjet mapa cujas entidas estã finidas n MapFile, que permite uma interaçã dinâmica cm mesm via linguagem PHP. N lad d cliente, a interaçã human-cmputadr se realiza cm um cnjunt tecnlgias nminad AJAX, d inglês Asynchrnus Javascript and XML[7]. Esta tecnlgia habilita códig JavaScript a fazer requisições a um servidr remt, sem a necessida atualizaçã tda a página, mas smente ds elements mdificads na interaçã, evitand as interrupções e aumentand a eficiência d sistema. Diante uma interface eficiente, usuári cncentra-se na lógica suas ações, cupand-se exclusivamente cm suas tarefas, sem sviar a atençã para que está send feit pela camada da aplicaçã. O baseline ste sistema é framewrk Ka-map7 n qual está implementada a tecnlgia AJAX. O Ka-map divi a imagem digital d mapa em retânguls (tiles) e cntrla recurs cache, tant d lad d cliente cm d lad d servidr. A requisitar cnteúd da página principal, junt cm HTML é carregada n navegadr a aplicaçã cdificada em JavaScript. Dessa frma, diferente uma aplicaçã Web tradicinal, usuári btém respstas rápidas, pis é veiculad pela re smente cnteúd dinâmic da interaçã. Resultads O prtótip d sistema, nminad GeMedicina, apresenta uma interface cm usuári n navegadr Web, subdividida nas áreas: apresentaçã cartgráfica, legendas e barra ferramentas. Os cntrles da aplicaçã cnstituíds pr check bxes, btões, listas seleçã e linguagem manipulaçã direta pssibilitam a interaçã d usuári cm sistema. Um exempl manipulaçã direta é slcament d mapa feit pr um clique sbre a figura seguid d arrast d muse. 6 PHP Mapscript dinamic ladable mdule. 7 Build AJAX-Based Web Maps Using ka-map. Exempls da interface cm usuári pm ser vists nas figuras 1 e 2, n sã apresentadas as distribuições espaciais teres element químic e ceficiente mrtalida. Figura 1 - Teres element químic Figura 2 - Ceficiente mrtalida pr 100 mil habitantes vid à neplasia O interval classe a que cada cr está assciada p ser vist na área da legenda n ter d element químic é indicad na unida partes pr milhã e ceficiente da dença, númer cass pr 100 mil habitantes. O relacinament entre essas feições p ser visualizad cm a sbrepsiçã das imagens e cntrle pacida da camada superir, cnfrme apresentad na figura 3. Figura 3 - Teres element químic e mrtalida pr neplasia A expansã d sistema é btida cm a integraçã imagens satélite riundas

4 Web Map Services (WMS)8. A figura 4 é uma cmpsiçã imagem satélite btida d serviç mapas d Jet Prpulsin Labratry (JPL) da NASA cm uma camada transparente teres um element químic tectads em águas. A visualizaçã ssa imagem permite a intificaçã da hidrgrafia e das áreas n há mair u menr cncentraçã d element. Figura 4 - Imagem satélite sbrepsta pr imagem transparente cm ter element químic Um exempl extensã d sistema é módul senvlvid para apresentar resultad uma pesquisa espacial em frma tabela, cuj senvlviment fi pssível prque códig é abert. A tabela 1 apresenta um resultad pesquisa espacial, n usuári selecina alguns municípis a limitar um retângul sbre s mesms e btém cm respsta a tabela apresentada. Tabela 1 Resultad pesquisa espacial 8 OGC Web Map Service Implementatin Specificatin. Discussã e Cnclusões A principal vantagem d empreg sftware cm códig fnte abert é a capacida mesm ser aperfeiçad e estendid cnfrme as necessidas ds usuáris. Em um sftware fechad, a equipe é brigada a se ajustar às limitações sua funcinalida. Outra vantagem relacinada a empreg sftwares livres é a ecnmia crrente da isençã pagament licenças. Nesta questã ve-se cnsirar td sftware base que seria cmprad cm Sistema Operacinal, Sistema Gerenciadr Bases Dads e Servidr HTTP. O us da Internet simplifica a disseminaçã e facilita acess à infrmaçã. É pssível visualizar s mapas através um cmputadr, em qualquer lcal n haja uma cnexã cm a re, sem a necessida instalaçã aplicativs específics. Cm us um simples navegadr, usuári cnsegue interagir cm sistema. Uma única instalaçã um servidr permite acess a multiusuáris. A visualizaçã d relacinament entre as variáveis d ambiente, a incidência u a taxa mrtalida pr denças auxilia a finir rapidamente um perfil terminada área gegráfica. Os resultads da pesquisa sbre grau relacinament entre dis parâmetrs priam ser apenas uma cincidência. Entretant, p ser que uma área cm frte grau crrelaçã sugerida pr este sistema, seja fat a mesma cnclusã btida em estuds mais cntrlads, pr exempl, crte e cascntrle. Estuds futurs envlvem a análise multivariada ds dads ambiente e saú, a qual prá indicar pssíveis crrelações entre as variáveis. Acreditams também que a aplicaçã funções um Sistema Infrmações Gegráficas cm s indicadres assciaçã espacial Mran (I) e Geray (C) [8] cntribuirã para a análise denças raras. Esses indicadres sã btids cm a aplicaçã funções sbre bjets gegráfics pntuais. Para iss, uma transfrmaçã área para pnt[9] será aplicada as dads areais, cnsirand a ppulaçã ds setres censitáris. Cm cnclusã, sistema apresentad, assim cm a pssibilida uma avaliaçã superficial sbre relacinament entre gequímica e saú aqui prpsta nã tem a pretensã

5 apntar áreas gegráficas que apresentam relaçã causa e efeit entre fatr ambiental e indicadres mrtalida. Trata-se um sistema que p auxiliar na btençã infrmações rápidas para finir futurs passs da pesquisa sbre saú vegetal, animal e humana. Agraciments À Minerais d Paraná - MINEROPAR, clabradra n Prjet GeMedicina pr mei da explraçã gequímica. À Secretaria Ciência e Tecnlgia e Ensin Superir d Estad d Paraná, financiadra d Prjet GeMedicina.

6 Referências [1] Mitchell T. Web Sebastpl (CA), Assciates; Mapping Illustrated, EUA: O'Reilly & [2] Seinus O. Gelgia Médica n Brasil: efeits ds materiais e fatres gelógics na saú humana, animal e mei ambiente. Texts d 2005 Wrkshp Internacinal Gelgia Médica: p [3] Pianvski MAD, Maluf EMCP, Carvalh DS, Ribeir RC, Rdriguez-Galind C, Bffetta P, Zancanella P, Figueired BC. Mrtality rate f adrencrtical tumrs in children unr 15 years f age in Curitiba, Brazil. Pediatric Bld & Cancer Jurnal; sep 2005; v. 47, p [4] Ibañez HC. Gemedicina: sistema visualizaçã fatres ambientais e denças em mapas na Internet. [dissertaçã]. Curitiba (PR): Prgrama Pós-Graduaçã em Infrmática, UFPR; [5] Licht OA. Atlas Gequímic d Estad d Paraná. Curitiba (PR): Minerais d Paraná; [6] Jlma A, Ames DP, Hrning N, Neteler M, Racict A, Suttn T. Free and Open Surce Gespatial Tls fr Envirnmental Mling and Management. Getechnlgy Seminar. Idah State University; [7] Crane D, Pascarell E, Darren J. Ajax em açã. Trad. Edsn Furmankiewicz & Carls Schafranski. Sã Paul (SP): Pearsn Prentice Hall; [8] Gets A, Ord J. The analysis f spatial assciatin by use f distance statistics. Gespatial Analysis 24(3): ; [9] Gvaerts P. Gestatistical analysis f disease data: accunting fr spatial supprt and ppulatin nsity in the ispleth mapping f cancer mrtality risk using area-t-pint Pissn kriging. Int J Health Gegr. Nv ; 5:52. Cntats Bnald Cavalcante Figueired, PhD pela McGill University. Atualmente é Crnadr e Prfessr d Prgrama Mestrad e Dutrad em Bitecnlgia Aplicada à Saú da Criança e d Adlescente da Faculdas Pequen Príncipe, diretr científic d Institut Pesquisa Pelé Pequen Príncipe, prfessr adjunt d Departament Saú Cmunitária e Diretr d Centr Genética Mlecular e Pesquisa d Câncer em Crianças da Universida Feral d Paraná e pesquisadr d CNPq. R. Agstinh Leã Júnir, 400 Alt da Glória Curitiba, PR Brasil Tel.: 55(41) bnaldf@yah.cm.br Héli Pedrini, PhD em Engenharia Elétrica e Cmputaçã pel Rensselaer Plytechnic Institute. Atualmente é prfessr d Institut Cmputaçã da Universida Estadual Campinas. Av. Albert Einstein, 1251 Cida Universitária Campinas, SP Brasil Caixa-Pstal: 6176 Tel.: (19) heli@ic.unicamp.br Humbert Cereser Ibañez, MSc em Infrmática pela Universida Feral d Paraná. Atualmente é pesquisadr d Institut Pesquisa Pelé Pequen Príncipe. Av. Silva Jardim, 1632 Água Ver Curitiba, PR Brasil Tel.: (41) humbert.ibanez@gmail.cm Marilea Veira Camarg Ibañez, Bacharel em Ciência da Cmputaçã pela Universida Feral Santa Catarina. Atualmente é técnica d Institut Pesquisa Pelé Pequen Príncipe. Av. Silva Jardim, 1632 Água Ver Curitiba, PR Brasil Tel.: (41) leacamarg@gmail.cm Otavi August Bni Licht, PhD em Gelgia pela Universida Feral d Paraná. Atualmente é cnsultr prspecçã gequímica da Vtrantim Metais. R. Prfessr Lindlf Rcha Pmb, 292 Jardim Scial Curitiba, PR Brasil Tel.: (41) licht@yah.cm.br