SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS EXA 519. Prof. Dr. Ardemirio de Barros Silva

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1 SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS EXA 519 Prof. Dr. Ardemirio de Barros Silva

2 HISTÓRIA DOS SIG O primeiro computador eletrônico foi desenvolvido pela Universidade da Pensilvânia (Estados Unidos), em Possuía cerca de válvulas e ocupava um volume de 85 m 3 pesando quase 30 toneladas.

3 HISTÓRIA DOS SIG Em 1977 a Apple lançou o popular microcomputador Apple II, um marco para a época. Em 1981 a IBM lançou o IBM Personal Computer (PC) mudando de forma radical a história da Computação, através da popularização da computação pessoal.

4 HISTÓRIA DOS SIG OS MICROCOMPUTADORES XT: : as aplicações limites são, programas DOS da velha geração, processamento de textos, planilhas e banco de dados sem recursos gráficos e tamanhos reduzidos de arquivos. 286 : as aplicações limites são, programas com recursos gráficos. Usa Windows com performance muito limitada. Faz editoração eletrônica de documentos simples. 386SX : as aplicações limites são, usa todos os programas DOS. Aceita Windows e é ideal para aplicações leves do ambiente gráfico.é a plataforma mínima para usar multimídia.

5 HISTÓRIA DOS SIG OS MICROCOMPUTADORES 386DX : as aplicações limites são, pode ser usado para as tarefas Windows mais sofisticadas como CAD, banco de dados e até mesmo como servidor de pequenas redes. Performance aceitável para desktop publishing, (Ex. Corel), transistores. 486SX : as aplicações limites são, performance 20% superior ao 386DX. Aceita multimídia no padrão MPC II e pode produzir pequenas aplicações de multimídia, transistores. 486DX e DX4 : servidores para grandes redes de micros. Estações gráficas para produzir CAD, animação, multimídia e editoração eletrônica profissional. A família Pentium com até transistores.

6 HISTÓRIA DOS SIG OS MICROCOMPUTADORES A FAMÍLIA PENTIUM ,1 milhões de transistores (Pentium Pro) - 5,5 milhões de transistores com aumento do desempenho em cerca de 3.3 vezes 1997 (Pentium II) - 7,5 milhões de transistores chega a ser 5 vezes mais rápida que o primeiro Pentium Todos os microprocessadores da Intel são compatíveis com eus ascendentes, isto é, os mais recentes são capazes de executar as nstruções dos mais antigos, mas não vice-versa versa

7 HISTÓRIA DOS SIG SÉCULO 18 : Aparecimento da Cartografia como ciência moderna SÉCULO 19 : Mapa geológico de Paris (1811) e Londres (1815) Mapas geológico, topográfico, fluxo de tráfego e contexto populacional para a Estrada de Ferro Irlandesa (1838)

8 SÉCULO 19 : Mapa epidemidemiológico de Londres (1854) Poços de água Casos de morte por cólera

9 HISTÓRIA DOS SIG SÉCULO , Dusseldorf, Alemanha) Mapas na mesma escala mostrando o desenvolvimento da cidade entre , Doncaster,, Inglaterra) Planejamento regional. 1929, Nova York, USA) Mapas sobre densidade populacional dos anos 1850, 1900 e , Detroit, USA) Planejamento da região metropolitana. 1962, Canadá) TOMLINSON desenvolve o Canadian Geographic Information System-CGIS

10 HISTÓRIA DOS SIG SÉCULO 20 MacHarg, 1969 desenvolve o sistema SUITABILITY/CAPABILITY ANALYSIS (SCA) produzir mapas mais rapidamente; baratear os custos de produção dos mapas; produzir mapas para usuários específicos; produzir mapas em circunstâncias particulares, onde especialistas não estejam em disponibilidade; permitir experimentos com representações gráficas diferentes, utilizando os mesmos dados; facilitar a utilização de mapas.

11 HISTÓRIA DOS SIG SÉCULO 20 Década de 70: desenvolvimento de SIG voltado para o planejamento e modelamento de situações relacionadas com o meio urbano. Década de 80: incorporação do SIG nos mais diversos setores da sociedade. Década de 90: o SIG administrará modelos raster e vetorial, o SMED torna -se obrigatório, análises matemáticas utilizando a estatística clássica e a geoestat ística, capacitação de análises lógicas bayesianas e fuzzy, inteligência artificial e sistemas especializados são incorporados.

12 HISTÓRIA DOS SIG ANOS 50 ANOS 60 ANOS 70 ANOS 80 ANOS 90 Tecnologias Computadores eletrónicos CAD... AM-FM... SIG... Mesas de digitalização.... PLOTTERS... Terminais gráficos de 16 bits...

13 HISTÓRIA DOS SIG ANOS 50 ANOS 60 ANOS 70 ANOS 80 ANOS 90 Vendedores GEOSPACE M&S Computing INTERGRAPH ALTEK Computervision CALCOMP AUTODESK APPLICOM GEOVISION ESRI IBM

14 HISTÓRIA DOS SIG SÉCULO 20 ANOS 50 ANOS 60 ANOS 70 ANOS 80 ANOS 90 Aplicações emergentes Militares Petróleo Meteorologia Transporte Educação Recursos Naturais Planejamento urbano Controle de infra-estrutura Criação de Distritos Políticos Planejamento rural Planejamento ambiental Pesquisa de mercado Geologia Engenharia civil Epidemiologia Telecomunicação Gestão Ambiental

15 TIPOS DE DADOS Textua Textual: : tem caráter descritivo, está em forma de texto e corresponde a fatos descritos do mundo real. Numérico Numérico: : uma variável que corresponde a um atributo que representa um item específico. nominal: não necessariamente obedece uma determinada seqüência. ordinal: dividido: os dados obedecem a uma certa ordem inerente. intercalado: o intervalo entre as seqüências naturais tem um significado particular. os dados, por definição tem uma origem em um ponto inicial.

16 TIPOS DE DADOS ESPACIAIS Vetorial: é a representação gráfica do mundo real através de sistemas de coordenadas. Dessa forma a unidade fundamental é o par de coordenadas x, y. Raster: refere-se a representação gráfica do mundo real através de células ou pixels (picture elements) com forma poligonal regular, que são definidos pela suas posições em relação as colunas e linhas de uma malha.

17 TIPOS DE DADOS DADO VETORIAL MUNDO REAL DADO RASTER

18 REPRESENTAÇÃO DO DADO ANALÓGICO, VETORIAL E RASTER CAMPO Y (a) (b) (c) L I N H A S X COLUNAS

19 Digitação: : corresponde a todos os processos utilizados na captura dos dados que se utilizam do teclado do computador para acionar os comandos. Digitalização: : corresponde aos processos de captura de dados que são feitos através da ação conjunta do mouse e da mesa digitalizadora.

20 ENTRADA DE DADOS ALFANUMÉRICOS DADOS ANALÓGICOS ESCANERIZAÇÃO ARQUIVO RASTER DA TABELA UTILIZAÇÃO DE UM OCR (Optical( Character Recognition) ) PARA RECONHECER INFORMAÇÕES ALFANUMÉRICAS

21 ENTRADA DE DADOS Qual a necessidade fundamental de digitalizar os dados?. Transformar dados analógicos em digitais Quais os principais objetivos da digitalização?. Visualização da informação gráfica no computador;. Substituir as mapotecas analógicas;. Facilitar os processos de atualização de desenhos;. Produzir informações gráficas que possam migrar para outros sistemas;. Produzir arquivos temáticos de acordo com as necessidades do usuário.

22 ERROS NO PROCESSO DE DIGITALIZAÇÃO: Inerentes, aqueles existentes nos originais; Operacionais, aqueles resultantes da digitalização e da manipulação do dado digital. PRINCIPAIS DADOS A SEREM DIGITALIZADOS: Símbolos, Pontos, Linhas e Polígonos MECANISMOS DE CONTROLE DE ERROS: Digitalizar as entidades gráficas que demandem uma maior precisão cartográfica em uma única sessão; Calcular o erro através da erro médio quadrático RMS (Root( Mean Square).

23 EXATIDÃO, PRECISÃO E ACURÁCIA Y Dados exatos Dados precisos e não acurados Dados precisos e acurados Dados precisos e não acurados Dados não acurados e não precisos X

24 ERROS NAS MENSURAÇÕES OBSERVADOR: resulta da inabilidade do observador de se abstrair completamente do processo de mensuração. Ex: dados sociais INSTRUMENTAL: resulta de imperfeições do aparato de observação. Ex: instrumento não calibrado AMBIENTAIS: resulta de modificações do ambiente que afetam o observador, ou o aparato, ou o observado. Ex: iluminação, neblina OBSERVADO: resulta da inerente variação do observado, ou do comportamento do observado ser afetado pelo observador. Ex:linhas costeiras

25 ERRO: f(a) + f(m) + f(c) + f(d) + f(e) + f(p) + f(hi hi) ) + f(rms rms) ) + f(pe) + f(at) + f(id) + f(i) a : transformação da superfície da terra em uma superfície 2D m : precisão da medida localizada na terra (projeção cartográfica e datum) c : interpretação cartográfica d : erro no desenho devido ao tamanho das linhas e : estabilidade do produto (estar dobrado, amassado, etc.) p : erro no processo de digitalização hi : dados históricos do mapa rms : precisão do erro médio quadrático pe : precisão do equipamento (armazenamento dos dados, número de dígitos) pe at : descrição dos atributos ligados aos dados espaciais id: : idade do mapa i : erros adicionais não explicados

26 Teclado Arquivo ASCII DADO ANALÓGICO Scanner Arquivo raster OCR Arquivo ASCII

27 DADO DADO ANALÓGICO ANALÓGICO Dado Dado raster raster Dado Dado vetorial vetorial Arquivo Arquivo ASCII ASCII Dado Dado vetorial vetorial Dado Dado vetorial vetorial Arquivo Arquivo ASCII ASCII Arquivo Arquivo ASCII ASCII PDI PDI Conversor Conversor CADD CADD CADD CADD CADD CADD Scanner Scanner Mesa digitalizadora Mesa digitalizadora CAPTURA DE DADOS

28 VANTAGENS DO MODELO RASTER Os dados possuem uma estrutura simples; Operações de superposição são facilmente e eficazmente implementadas; Altas variabilidades espaciais são eficazmente representa

29 VANTAGENS DO MODELO RASTER Permite operações matemáticas com precisão; A tecnologia é barata e tem sido bastante desenvolvida; Operações de modelagem e simulação são facilitadas porque cada unidade espacial tem a mesma forma e tama

30 DESVANTAGENS DO MODELO RASTER A estrutura dos dados ocupa muito espaço de memória; As relações topológicas são difíceis de serem represent O produto final não é esteticamente agradável;

31 DESVANTAGENS DO MODELO RASTER Análises de redes são difíceis de serem implementadas; Transformações de projeção consomem muito tempo; O uso de grandes pixels, para reduzir o volume de dado pode significar que estruturas fenomenológicamente reconhecíveis podem ser perdidas

32 VANTAGENS DO MODELO VETORIAL Possui uma estrutura de dados compacta; Permite uma codificação da topologia de forma eficaz; É recomendado para representar desenhos que se aprox daqueles feitos a mão; A recuperação, atualização e generalização de gráficos e atributos são realizadas de forma eficiente; As operações gráficas de visualização são rápidas de se implementadas

33 DESVANTAGENS DO MODELO VETORIAL Estrutura de dados complexa; Operações de superposição são muito difíceis de serem implementadas; A representação de alta variabilidade espacial não é efi A tecnologia é cara, especialmente para software e hard mais sofisticados; Operações de modelagem são difíceis porque cada unid espacial tem uma forma topológica diferente;

34 CONVERSÃO RASTER PARA VETOR É complexa pois os limites dos objetos não correspondem aos tamanhos dos pixels; Todos os vetores deverão ter larguras que sejam um número inteiro o e múltiplo da resolução espacial; A transformação inversa não será possível com acurácia; Uma vez que a natureza da linha reta foi perdida no processo, não o será mais possível recuperar o caráter da linha reta sem informações adicionais; Existem certos algoritmos que extraem linhas retas de dados raster sob condições restritivas e com um custo adicional de computação.

35 CONVERSÃO DE DADOS VETORIAIS PARA RASTER É conceitualmente simples, mas difícil em termos práticos; No caso de pontos, o pixel correspondente terá no seu centro as coordenadas geográficas; O pixel resultante ignora o problema de diferentes objetos ocupando o mesmo pixel; A reversão da conversão do formato raster em vetorial não refletirá o vetor original; No caso de elementos lineares, identifica-se os pixels que são cortados pelas linhas e codifica-se estes pixels com os atributos associados a essas linhas;

36 CONVERSÃO DE DADOS VETORIAIS PARA RASTER A conversão apresenta o efeito escada; Os polígonos podem ser convertidos em dois estágios: conversão das d linhas em pixels produzindo o esqueleto do polígono, em seguida, os elementos raster contidos nos seus limites são registrados com um u atributo apropriado.