O USO DE SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS APLICADAS A ANÁLISE DE INFRAESTRUTURA URBANA 1

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1 QUALIDADE DE PROJETO NA ERA DIGITAL INTEGRADA DESIGN QUALITY IN A DIGITAL AND INTEGRATED AGE III Simpósio Brasileiro de Qualidade do Projeto no Ambiente Construído VI Encontro de Tecnologia de Informação e Comunicação na Construção Campinas, São Paulo, Brasil, 24 a 26 de julho de 2013 O USO DE SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS APLICADAS A ANÁLISE DE INFRAESTRUTURA URBANA 1 Márcio André Pacheco Midon Programa de Pós-Gradução em Geomática, PPGG/UFSM marciomidon@gmail.com Luciano Vasconcelos Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, FAUrb/UFPel arqvasconcellos@hotmail.com Nirce Saffer Medvedovski Núcleo de Estudos em Arquitetura e Urbanismo, NAUrb/FAUrb/UFPel nirce.sul@gmail.com RESUMO Estudar o espaço urbano é um tema complexo que demanda uma série de conhecimentos, técnicas e pessoal qualificado para a proposição de ideias alternativas ao planejamento das cidades. O presente trabalho aborda uma questão recorrente nas pautas de planejadores na maioria das cidades brasileiras, que é a abordagem sobre a periferia, por vezes às margens das politicas públicas. Este estudo esta sendo desenvolvido no âmbito do da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Pelotas, em pesquisa em rede, que busca aplicar as TIC para apoio às tecnologias sociais. Desenvolve-se na localidade da Balsa, periferia da cidade de Pelotas/RS. Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG), tecnologia consolidada como ferramenta de apoio a decisão em diversas áreas do conhecimento, foi utilizado na etapa de diagnóstico do estudo. De acordo com os propósitos da pesquisa de democratização do conhecimento, optou-se pela utilização de software livre. Como resultado buscou-se identificar as particularidades do uso do GIS para instrumentalizar os processos participativos de desenho urbano e tomada de decisões, através da oferta de informações espaciais compatíveis com os processos de requalificação urbana, considerando variáveis como uso do solo, arborização, fechamento dos lotes, coleta de resíduos sólidos e calçamento. Palavras-chave: Requalificação Urbana. Sistema de Informações Geográficas. Desenho Urbano. ABSTRACT Studying urban space is a complex subject that requires a lot of knowledge, technical and skilled personnel to propose alternative ideas to the planning of cities. This paper addresses a recurring issue on the agendas of planners in most Brazilian cities, which is the approach on the periphery, sometimes the margins of public policies. This study is being developed within the School of Architecture and Urbanism of the Federal University of Pelotas, in network research, which seeks to apply ICT to support social technologies. It develops in the locality 1 MIDON, M.; VASCONCELOS, L.; MEDVEDOVSKI, N. O Uso de Informações Geográficas Aplicadas a Análise de Infraestrutura Urbana In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE QUALIDADE DO PROJETO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 3.; ENCONTRO DE TECNOLOGIA DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO, 6., 2013, Campinas. Anais... Porto Alegre: ANTAC,

2 Balsa, outskirts of the city of Pelotas / RS. The Geographic Information Systems (GIS), consolidated technology as a tool for decision support in various areas of knowledge, was used in the diagnostic stage of the study. According to the research purposes of democratization of knowledge, we chose to use open source software. As a result we sought to identify the peculiarities of the use of GIS to equip participatory processes of urban design and decision making through the provision of spatial information compatible with the processes of urban renewal, considering variables such as land use, afforestation, closing lots, solid waste collection and pavement. Keywords: Urban Renewal. Geographic Information Systems. Urban Planning. 1 INTRODUÇÃO Este trabalho insere-se na rede de pesquisa MORAR-TS, financiada pelo FINEP/ CNPq e tem como meta a proposição para uma abordagem de tecnologia social (TS) nas políticas públicas de habitação de interesse social (HIS). Na Universidade Federal de Pelotas (UFPel) está sendo concretizado uma das metas da pesquisa que busca, através ferramentas de Sistema de Informação Geográfica, caracterizar o sítio em estudo e revelar sua estrutura urbana, considerando variáveis como uso do solo, arborização, fechamento dos lotes, coleta de resíduos sólidos e calçamento, alguns dos elementos essenciais que definem o desenho urbano de um bairro, de suas vias e áreas públicas. Deste modo, é possível delinear a realidade presente nas áreas de estudo com auxílio de tecnologias informatizadas, colocando as Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) a serviço das Tecnologias Sociais (TS). Segundo Burrough (1986) os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) tendem a ocupar lugar de destaque no planejamento urbano em virtude de sua funcionalidade e por ser um conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados do mundo real. Segundo Pereira (2011), informações com localização geográficas são necessárias em quase toda atividade em administração pública ou planejamento. Mapas e dados associados a localizações são recursos usados no cotidiano, para planejamento e gestão de recursos, serviços e para elaboração de políticas públicas ou privadas. Visando contribuir com a formação do profissional projetista, capaz de atender a demanda do mercado, a universidade precisa estar preparada para oferecer meios e ferramentas a fim de subsidiar a formação do aluno (SOUSA, 2005). Lidar com grandes quantidades de informações sobre vários temas em estudo requer uma estruturação de suporte a este tipo de trabalho, sobretudo naqueles realizados em equipe, em que cada membro do grupo gerencia uma grande gama de dados. A modelagem e o armazenamento de dados, sobretudo, em se tratando de SIG, é um fator de suma importância, pois permite realizar álgebra de mapas, que é entre outras possibilidades, o cruzamento de dois ou mais temas distintos de estudo que resultam numa terceira camada de informações oriundas desta sobreposição de informações. Em especial nesta pesquisa, por se tratar de caráter público e de garantir a disseminação de tecnologias, foi adotado tecnologias em software livre. O conceito que embasa esta tecnologia é de que ela seja disponível a qualquer usuário com a permissão de copiá-lo, usá- 1261

3 lo e distribuí-lo, seja na sua forma original ou modificado, pois seu códigofonte está disponível para análise, modificações e melhoramentos (MEDEIROS, 2013). Não se deve confundir software livre com software gratuito, pois a liberdade e autonomia associada ao primeiro independem da gratuidade. Dentre as opções disponíveis no mercado optou-se por soluções largamente difundidas em seus segmentos, como, por exemplo, o banco de dados PostgreSQL/PostGIS2 e o aplicativo desktop gvsig3. Ambos tem se consolidado como uma alternativa de relevância no mercado de geotecnologias e estão largamente difundidos na internet com vários estudos de caso, artigos, materiais de apoio, lista de discussão, blogs e cursos para capacitação e qualificação. O trabalho esta em fase de análise dos indicadores e vai gerar subsídios para propostas de projeto e intervenção urbana para a localidade da Balsa na cidade de Pelotas/RS através de convênio entre a municipalidade e a FAUrb/UFPEL. Esta pesquisa busca assim integrar os três temas distintos: a utilização de software livre, a possibilidade de trabalho simultâneo por vários agentes e aplicação do SIG na escala do desenho urbano de bairro. O objetivo é disponibilizar o acesso às tecnologias de informação e comunicação (TIC) para o suporte de processo de desenho urbano participativo. 2 METODOLOGIA 2.1 Caracterização da Área de Estudo O local de estudo está situado na periferia da porção sudeste da cidade de Pelotas/RS, adjacente ao bairro do Porto. Sua origem remonta ao tempo em que a travessia do canal do São Gonçalo, divisa entre as cidades de Pelotas e Rio Grande, era feita por uma balsa, dai a origem no nome da localidade (Figura 1). Figura 1 Cidade de Pelotas/RS e a área de estudo na zona da Balsa 2 Disponível em: < 3 Desenvolvido pela Generalidad Valenciana, Espanha, disponível em: < 1262

4 Fonte: Google Maps. Acesso em março de 2013 No estudo aqui apresentado foi selecionada uma parte do tecido urbano da zona da Balsa. Foi escolhida a rua Paulo Guillayn devido a sua importância, centralidade e hierarquia dentro do sistema urbano do bairro. Em virtude disto, a via apresenta uma variedade de usos do solo e diferentes padrões de construção e tipologias. Por ser área circunvizinha ao campus da Universidade Federal de Pelotas esta área tem sido objeto de estudo em diversas áreas do conhecimento desta instituição, procurando contribuir para sua requalificação e possibilitando o exercício da prática através de projetos de extensão universitária. 2.2 Metodologia Como forma de organizar e garantir a integridade dos dados optou-se por adotar a tecnologia de armazenagem de arquivos em nuvem, que é a centralização de dados em um servidor na internet no qual todos os membros da equipe podem acessar, modificar e salvar remotamente as versões mais recentes dos arquivos que estão trabalhando. Assim foi possível garantir a interoperabilidade e integridade das informações reduzindo sensivelmente a margem de erros, redundâncias e duplicidade de arquivos digitais. Esta tecnologia vem sendo difundida desde 2005, sendo pioneiro no mercado o serviço do website BOX ( Está sendo largamente disseminada nos dias de hoje e as grandes empresas do setor de Tecnologia da Informação (TI) como Microsoft e Google disponibilizam serviços baseados em cloud computingi (TECNOBLOG, 2013). No mesmo caminho, a tecnologia possibilita que várias pessoas da equipe trabalhem simultaneamente em várias camadas de informações, como, por exemplo, os temas desta pesquisa: uso do solo, arborização e calçamento. Outro recurso importante foi a modelagem de dados geográficos, que resultou em um banco de dados geográficos, que guarda as propriedades geométricas dos elementos físicos em estudo. O processo de análise urbana da localidade da Balsa iniciou com a busca de uma base cartográfica com confiabilidade com relação a sua qualidade e acurácia. Neste sentido, solicitou-se ao CONGEO 4 da Prefeitura Municipal de Pelotas o arquivo digital em formato CAD (Computer Aid Design) do Mapa Urbano Básico (MUB), sobre o qual foi feito um recorte com a separação da área de estudo (Figura 2). Para a etapa de vetorização, por não haver ainda no mercado uma solução em software livre com as funcionalidades e integração com o banco de dados geográfico escolhido, foi utilizado o software proprietário AutoCAD Map 2013, disponível na FAUrb/UFPel com licença acadêmica. Após a seleção e recorte da área de estudo em ambiente CAD foi anexado ao arquivo vetorial uma cena de imagem aerofotogramétrica de alta 4 Coordenadoria de Geoprocessamento Secretaria Municipal de Urbanismo Prefeitura Municipal de Pelotas. 1263

5 resolução espacial 5 (10 cm de pixel) que serviu de subsídio para a vetorização de elementos urbanos previamente selecionados (Figura 3). Figura 2 - Recorte sobre o MUB da área de estudo Fonte: CONGEO/Prefeitura Municipal de Pelotas, 2012 Os arquivos de base, ou base (CAMBIAGHI, 2002), foram separados de acordo com as disciplinas que estavam tratando e eram de responsabilidade de seus autores. Cada arquivo era referenciado no arquivo do MUB de Pelotas e nas outras disciplinas abordadas como forma de verificação e, complementar a isso o gerente do projeto verificava e aferia o andamento das vetorizações de cada tema? Variável? por meio de um arquivo único que referenciava todos os arquivos de cada disciplina e também o MUB, sem promover alterações no mesmo. Após a etapa de vetorização destes elementos em ambiente CAD os mesmos foram integrados em ambiente SIG, convertidos em formato shape (shp), que é nativo em software SIG, e que possibilita associação e indexação de bancos de dados e atributos. Nesta etapa do processo, para cada tema abordado, foi gerado automaticamente um número de identificação (ID) que os distinguia dentre os demais elementos vetorizados 5 Imagem obtida por aerofotogrametria fornecida pela CONGEO do município de Pelotas em agosto de

6 no tema. Esta estratégia se mostrou importante no momento que foi necessário ir a campo com o mapa impresso e gerar a validação dos dados vetorizados e criar um banco de dados indexando cada atributo coletado nesta etapa a sua respectiva feição geográfica, ou seja, o desenho vetorizado em cada tema. Figura 3 - Sobreposição da imagem aerofotogramétrica sobre o MUB da área de estudo Fonte: CONGEO/Prefeitura Municipal de Pelotas, 2012 A efetivação e validação desta etapa foram concluídas com o processo de levantamento de campo em que as informações coletadas anteriormente foram conferidas e corrigidas, processo denominado de reambulação, que é a técnica de identificar e nomear feições conhecidas do usuário de cartas topográficas, mapas digitais e imagens de sensoriamento remoto. Foram realizados mapeamento relativos a cada uma dos temas de infraestrutura urbana identificados como prioritários pela comunidade moradora da Balsa: arborização, fechamento dos lotes (como fator de privacidade e segurança), coleta de resíduos sólidos e calçamento. Também foram identificados os usos do solo para melhor caracterizar a interação entre estes usos e os elementos de infraestrutura urbana. Terminada esta etapa de campo, os subsídios coletados serviram para reavaliar o método de vetorização e elencar os elementos físicos que não puderam ser identificados na imagem, mesmo sendo estas de alta qualidade, o que demostrou que por mais eficaz que seja a tecnologia e os insumos utilizados sempre haverá a necessidade da validação destes elementos em campo. Isto retroalimentou a base cartográfica com novas 1265

7 informações impossíveis de serem interpretadas e sem legibilidade nas imagens aéreas, como, por exemplo, elementos com dimensões reduzidas inferiores a 3 pixeis (30 cm), pois é necessário ter um agrupamento mínimo de pixeis para descrever alvos com estas dimensões. Um exemplo prático disto foi identificar os fechamentos dos lotes (muros e cercas) cujas dimensões lineares são muitas vezes inferiores a 15 cm de espessura. No caso das lixeiras ocorreu a mesma situação, pois estes elementos têm dimensões pequenas e difíceis de serem identificadas nas imagens. 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES A etapa de vetorização foi concluída com êxito, assim como a armazenagem dos arquivos CAD em nuvem e o trabalho simultâneo sobre a mesma base cartográfica. No entanto, houve alguns contratempos a respeito desta forma de armazenagem e o processo de integração com o gvsig, pois este não tem obtém acesso a pasta virtual do servidor de arquivos em nuvem, o que impossibilitou a leitura dos arquivos dos temas vetorizados em CAD. Desta forma foi necessário recorrer aos meios tradicionais de arquivamento e salvar num diretório do servidor local do NAUrb/UFPel estes arquivos e então importá-los para o software SIG. Outro contratempo foi a falta de clareza e objetividade na etapa de modelagem dos dados, pois a indefinição sobre qual elemento urbano deveria se qualificar, o lote ou eixo de rua, trouxe atraso do cronograma de trabalho. Exemplo disto foi o caso do tema arborização em que havia mais de uma espécie indexada a um lote. Por questões de representação gráfica optouse por modelar as vias públicas. Com isto conseguiu-se gerar mapas temáticos de toda a arborização mapeada. Isto demonstra que é necessário ter inicialmente um planejamento claro e objetivo a respeito desta tecnologia para que se possam obter melhores êxitos no uso destas ferramentas. Resolvidas estas questões iniciais e com um mapa base reambulado, ou seja, que passou pelo processo de validação em campo, foi possível dar sequencia as etapas posteriores ao levantamento de campo, que foram os estudos de caso de cada tema elencado previamente. De posse das feições geográficas e do banco de dados de cada um deles teve início ao estudo e geração de mapas temáticos em que foi possível estudar isoladamente cada assunto e assim serem possíveis de espacializar as informações do banco de dados. Um dos resultados práticos pode ser visto na Figura 4, em que é apresentado o mapa de arborização em que fica explícito a distribuição espacial destes elementos dentro da rua Paulo Guillayn. Nele pode se ter uma leitura nítida e sobre o quão esparso está a distribuição e a concentração destes elementos urbanos no espaço geográfico. O mapa mostra que existem uma concentração na distribuição da arborização na porção sudeste da área de estudo e uma distribuição esparsa no noroeste da área, concentrada no primeiro terço da via. Esta realidade nos mostra a carência deste elemento urbano, que é um atributo de qualidade destes espaços e que não esta 1266

8 sendo valorizado neste trecho em estudo. Por outro lado existe outro mapa temático que revela áreas com potencial para a adequação de novas arborizações. Revela a possibilidade de implantar nesta via arborização com os portes e espécies definidos pela cartilha de arborização urbana publicada e distribuída pela Secretaria de Qualidade Ambiental (SQA) da prefeitura municipal de Pelotas. Este cruzamento simples de informações é tarefa comum e é denominada álgebra de mapas em Sistemas de Informações Geográficas. O resultado entre a interpolação de dois ou mais temas, por meio de seus atributos, gera uma terceira informação, o que pode agregar novas avaliações e subsídios para a tomada de decisão, tarefa importante em SIG (Figura 5). Figura 4 Mapa temático com a distribuição espacial da arborização segundo seus portes na rua Paulo Guillayn Fonte: NAUrb/UFPel março de 2013 O mapa com a distribuição e a sobreposição dos calçamentos visualmente mostra que existe uma predominância da vegetação nos lotes em que há calçamento. Outra análise realizada utilizou uma operação de indexação espacial entre os lotes com seus usos do solo e a arborização (Figura 6). Nesta análise observou-se que as 33 espécies de árvores encontradas na área de estudo estão concentradas em apenas 20 dos 150 lotes pesquisados. Ou seja, existem apenas 13,33% de lotes com arborização e eles estão concentrados na porção sudeste do bairro. Outro cruzamento de dados mostra que destes 20 lotes com arborização a maioria, 13 lotes, são de uso residencial, o que representa 65% deste total. 1267

9 Figura 5 Mapa temático com a sobreposição espacial da arborização e da pavimentação na rua Paulo Guillayn Fonte: NAUrb/UFPel março de 2013 Figura 6 Mapa temático com cruzamento entre uso do solo, arborização e calçamento na rua Paulo Guillayn Fonte: NAUrb/UFPel março de

10 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS O estudo preliminar do espaço urbano tendo como caso de análise a localidade da Balsa na cidade de Pelotas/RS apontou um horizonte em que o Sistema de Informações Geográficas se demonstrou eficiente quanto a sua capacidade descritiva e de transpor para o meio digital a realidade fisica do espaço urbano. Com esta ferramenta tornou-se possível realizar um diagnostico expedito e gerar subsidios e alternativas de intervenção no tecido urbano em questão. O método utilizado para interpretar a realidade em meio digital utilizando imagens de alta resolução demonstrou que mesmo subsidiado por uma cartografia de ponta ainda assim é necessário o envolvimento nas atividades de campo com caráter complementar as atividades de escritório. A opção por trabalhar com arquivos em nuvem e posteriormente num servidor SIG local demostrou a capacidade de integração e interoperabilidade que estas tecnologias possuem reduzindo a probabilidade de erros e duplicidade de arquivos. A modelagem de dados espaciais utilizadas na pesquisa se demonstrou eficaz na medida em que possibilitou a formulação de álgebras de mapas e gerar outras camadas de informações importantes na etapa de diagnostico urbano. Ficou evidente que é necessário um planejamento prévio para a obtenção de melhor desempenho as atividades realizadas com estas tecnologias adotadas. Com isto percebeu-se que é necessário ter melhor domínio sobre o uso de bancos de dados, pois desta forma é possível resolver os problemas de modelagem de dados que surgiram no meio deste processo. Isto também demonstra a interdisciplinaridade do SIG, que neste caso requer um especialista em banco de dados, disciplina que não faz parte da formação nem das atribuições profissionais da equipe de arquitetos e urbanistas realizadores desta pesquisa. Mesmo com o êxito da armazenagem de arquivos em nuvem está se buscando, na continuidade da pesquisa, a redução da produção de arquivos digitais. Isto é possível com os recursos já utilizados. Significa eliminar a armazenagem em nuvem da vetorização em arquivos CAD. Isto se obtém utilizando a integração que o AutoCAD Map tem com o banco de dados geográficos (BDG) PostGIS, sendo assim possível armazenar diretamente no BDG os arquivos em formato shape (shp) e importá-los diretamente no gvsig. Por questões de segurança optou-se por não liberar acesso ao BDG via internet, que possibilitaria a edição e manipulação dos dados remotamente, visto que seria necessário ter uma considerável infraestrutura de TI para garantir a integridade e segurança dos dados armazenados. Na continuidade da pesquisa, através do projeto de extensão interdisciplinar Vizinhança, desenvolvido pela UFPEL, esta caracterização do território do bairro servirá de suporte para as ações participativas de qualificação urbana do espaço publico da região da Balsa/Pelotas. AGRADECIMENTOS A equipe da pesquisa realizada no NAUrb/FAUrb/UFPel agradece ao FINEP, Caixa Econômica Federal e CNPq que disponibilizaram apoio financeiro ao Projeto MORAR-TS e bolsas para graduandos e mestrandos para atuarem 1269

11 neste grupo. Da mesma forma a equipe é grata ao Prefeitura Municipal de Pelotas, em especial ao CONGEO, orgão responsável pelo mapeamento da cidade, ao nos subsidiarem com bases cartográficas e aerofotolevantamentos que possibilitaram a instrumentalização e operação do SIG nesta pesquisa. REFERÊNCIAS BURROUGH, P. A. Principles of geographical information systems for land resources assessment. Oxford: Clarendon, CAMBIAGHI, H. (Coord.). Diretrizes gerais para intercambialidade de projetos em CAD: integração entre projetistas, construtores e clientes. São Paulo: Pini, MEDEIROS, A. Uso do Software livre em Geoprocessamento. Disponível em: < Acesso em: 12 maio PEREIRA, G. C. Infra-Estrutura de Dados Espaciais: O Caso Baiano. Disponível em: < Acesso em: 11 mar SOUSA, J. P. Introdução à tecnologia digital em Arquitetura. In: Tecnologia Digital. Novos processos, Nova arquitetura? (parte 1). Revista Arquitetura e Vida, Lisboa, n. 61, p , jun TECNOBLOG: Serviços de armazenamento de arquivos na nuvem: qual escolher? Disponível em: < Acesso em: mar