Sistema de visualização da distribuição de dados oceanográficos (VisQMD)

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1 Sistema de visualização da distribuição de dados oceanográficos (VisQMD) S. Pacheco, IEAPM, e P. Jabor, IEAPM Resumo - Este trabalho apresenta uma nova ferramenta de gerenciamento de dados oceanográficos para a área compreendida entre os paralelos de 10 N e 50 S e o meridiano de 20 W e a costa leste da América do Sul, denominado VisQMD, permitindo ao usuário uma grande facilidade de visualização e análise para diversas aplicações através de combinações entre diferentes bases e parâmetros, além de possibilitar a escolha em várias profundidades e resoluções espaciais e temporais. Os resultados mostram sua utilidade no direcionamento da coleta de dados, auxiliando no planejamento de comissões oceanográficas e na otimização da edição e qualificação dos dados, pois permite uma rápida e fácil visualização das áreas com pouca ou sem amostragem. Abstract - A new software for oceanographic data management, named VisQMD, is shown. It was developed for the area bordered 10º N and 50º S, 20º W and the South America east coast. VisQMD has many options for data distribution visualization and analysis in several applications, using different data basis and parameters. Besides, the user can choose among many depths and spatial and temporal resolutions. The results show that VisQMD allows planning oceanographic cruises and data qualification, since it allows a quick view of the chosen area so that the user can easily identify the non-surveyed and the sparsely surveyed areas. I. INTRODUÇÃO O oceano se apresenta àqueles que procuram estudar o seu comportamento como um ambiente muito complexo. A existência de diversos fenômenos, muitos deles gerados pela combinação entre variáveis com uma distribuição espaço-temporal não homogênea, dificulta a compreensão e a análise do ambiente marinho [4]. O conhecimento deste ambiente, por meio dos parâmetros oceanográficos, é importante para o desenvolvimento de diversas áreas de interesse da sociedade como a pesca, a poluição ambiental marinha, a previsão meteorológica, a navegação e a defesa. Os avanços nas técnicas de orientação e posicionamento têm propiciado um aumento considerável na quantidade e precisão de dados geoespaciais marinhos nos últimos 20 anos. Estas novas tecnologias, quando usadas em conjunto com as fontes tradicionais de informação marinha, geram uma quantidade enorme de dados e conseqüentemente novos desafios em sua gerência, análise e interpretação [1]. Ao longo de vários anos de pesquisas foi coletado um grande número de dados oceanográficos e meteorológicos na área marítima compreendida entre os paralelos 10 N e 50 S e o meridiano de 20 W e a costa leste da América do Sul. Estes se encontram armazenados no Banco Nacional de Dados Oceanográficos (BNDO) do Centro de Hidrografia da Marinha (CHM) da Marinha do Brasil e em instituições estrangeiras como o National Oceanographic Data Center (NODC) / National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dos Estados Unidos. A maior abundância de dados compreende perfis verticais de temperatura e salinidade. A questão principal é como esses dados coletados podem rapidamente ser quantificados e visualizados em sua distribuição espaço-temporal. Neste contexto, ferramentas capazes de manipular e analizar grandes volumes de dados fazem-se necessárias [5]. O IEAPM (Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira) desenvolveu uma ferramenta de gerenciamento chamada VisQMD, que é capaz de visualizar a distribuição dos dados por diferentes bases e parâmetros, realizando assim consultas espaço-temporais dos dados. II - OBJETIVOS O sistema VisQMD tem como objetivos: Objetivo Principal Exibir a distribuição de dados, para a área compreendida entre os paralelos de 10 N e 50 S e o meridiano de 20 W e a costa leste da América do Sul. Objetivos Específicos 1. Permitir combinações entre diferentes bases e parâmetros; 2. Possibilitar ao usuário a escolha entre duas resoluções espaciais (1 e 15'); 3. Definir a área de interesse por meio da introdução das coordenadas, zoom da área ou por áreas pré-definidas; 4. Permitir a visualização da distribuição dos dados por parâmetros na profundidade padrão selecionada pelo usuário (intervalos de profundidade pré-definidos com a intenção de padronizar a distribuição vertical do dados de forma a representar todas as características da coluna d'água, segundo o manual do Global Temperature-Salinity Pilot Project (GTSPP) / Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC), 1990); 5. Escolher o tipo de equipamento e a resolução temporal (Mensal, Sazonal e Decadal); III - METODOLOGIA O sistema foi desenvolvido utilizando o ambiente de programação MS Visual Basic 6.0 e o componente gráfico ProEssentials TM Version 2.0 da GigaSoft [2], que permite implementar representações gráficas. A interação 815

2 com o banco de dados (MS Access ) foi realizado a partir de consultas Structured Query Language (SQL). Os dados compreendem perfis na profundidade padrão e suas informações complementares incluem as coordenadas geográficas, data-hora, tipo do equipamento, nome do navio, nome da instituição responsável etc. Estas informações foram armazenadas em uma tabela chamada HEADER e os perfis foram armazenados na tabela PROF.PADRÃO. O modelo de Entidade Relacionamento-Atributo (ERA) abaixo representa o esquema conceitual do banco de dados usado no VisQMD. Perfil Todos os dados acima relatados passaram por qualificação/edição no IEAPM, segundo as rotinas descritas no manual do GTSPP [3]. Atualmente o sistema possui registros. IV - DESCRIÇÃO DO SISTEMA O sistema foi elaborado de forma a facilitar a visualização e análise de dados para diversas aplicações por meio de combinações de parâmetros temporais e espaciais. O critério principal da pesquisa da distribuição de dados é a seleção da área. A partir daí podem ser selecionadas as opções de combinação da natureza do equipamento de coleta das observações com o mês, ou com a estação ou com a década de observação, mediante a escolha da grade. Header Lat Lon Data Equip QMD SQMD Pertence possui Ident Prof. Padrão É exibido Prof. Padrão Temp Sal Tipo de Visualização Esta opção permite ao usuário encontrar a melhor forma de alcançar o seu objetivo, limitando a área. Seleção Manual: O usuário pode entrar com as coordenadas, desde que seja dentro de uma área préestabelecida. Seleção por Zoom: Uma vez selecionada, uma janela será aberta, onde o usuário, com o arrastar do mouse, determinará a área. Seleção por Zonas Pré-definidas: representada por faixas de 10º de latitude, da linha de costa até 20º W. Instituição Cod_País Cod_Inst Sigla Nome Grade Lat Lon QMD SQMD Prof Figura 1. Esquema conceitual do banco de dados (ERA) As instituições fornecedoras de dados para o VisQMD e seus respectivos volumes de dados são apresentadas na tabela abaixo: TABELA I. DISTRIBUIÇÃO DOS DADOS POR INSTITUIÇÕES INSTITUIÇÕES HEADERS BNDO/CHM NODC/NOAA BNDO/CHM: Os dados armazenados no BNDO estão separados conforme o estágio de análise. Dados analisados são armazenados na base Alfa, dados ainda não analisados são armazenados na base Fitoteca. NODC/NOAA: Dados obtidos pela internet na forma bruta [6]-[7]. Resolução da Área A escolha da resolução da área obedece a dois critérios: Onde todos os dados da área são apresentados com a grade de 1º; e Os dados são apresentados na grade de 15' até a profundidade de 700 metros, os dados abaixo deste valor na grade de 15'. Opção por Profundidade Padrão Permite a apresentação dos dados por profundidade padrão da superfície até a profundidade local. Equipamento O usuário define o tipo de equipamento com que o dado foi coletado. Pode-se escolher um ou todos, não tendo nenhuma restrição no que diz respeito às combinações. A única regra é que pelo menos um deles deve ser escolhido. Tipo de Consulta Dentro dessa janela, o usuário encontra quatro opções: Mensal; Sazonal; Decadal; Geral (Todas as opções anteriores serão consideradas durante a consulta). Base Os dados utilizados foram separados em tabelas, sendo distinguidos pela origem das instituições, conforme descrito abaixo: Dados tratados BNDO / Alfa (ABR2004) 816

3 Dados tratados BNDO / Fitoteca (ABR2004) Dados tratados / NOAA (ABR2004) A data mencionada é a data da última atualização do banco de dados. V. RESULTADOS Com a finalidade de avaliar a distribuição de dados o VisQMD apresenta informações de forma gráfica, permitindo ao usuário uma grande facilidade de visualização e análise para diversas aplicações. A figura 2 mostra um resultado do programa para uma área da costa da região Sudeste do Brasil, onde há uma grande quantidade de dados. A pesquisa para a distribuição foi realizada com quatro tipos de equipamentos, todos os anos, grade de 1º e todas as bases. Figura 3. Distribuição dos dados no mês de julho por dois tipos de equipamento (SD2, CTD) Figura 2. Distribuição dos dados para uma área da costa da região Sudeste Por ocasião de uma análise estatística dos dados em que a quantidade mínima de observações na amostra é extremamente relevante, a quantificação dos dados pelo VisQMD, como na figura 2, permite a escolha da distribuição estatística adequada para a área escolhida. No caso mostrado na figura 3, em que a mesma área da figura 2 é apresentada mas com critério de consulta distinto (equipamentos SD2, CTD, no mês de julho, grade de 1º e todas as bases), observa-se grande escassez de dados sob o ponto de vista estatístico. A diferença na quantidade da distribuição de dados apresentados nas figuras 4 e 5 representa gráficos da mesma área em meses diferentes (abril e dezembro, respectivamente), caracterizando a variação de dados no decorrer do ano. Figura 4. Distribuição dos dados no mês de abril 817

4 Figura 5. Distribuição dos dados no mês de dezembro As figuras 6 e 7 apresentam as distribuições de dados na mesma área com resoluções diferentes (1º e 15', respectivamente), facilitando ao usuário a análise dos dados. Figura 7. Distribuição dos dados na resolução de 15' Na figura 7, além da distribuição de dados na resolução de 15', o usuário também poderá observar que os quadrados brancos são áreas onde a profundidade local é maior ou igual à profundidade padrão, porém, não há dado coletado. VI. CONCLUSÕES Figura 6. Distribuição dos dados na resolução de 1º O VisQMD é uma ferramenta gerencial que auxilia na compreensão e análise do ambiente marinho. É capaz de quantificar e apresentar de forma gráfica os dados, utilizando-se de combinações entre variáveis com uma distribuição espaço-temporal não homogênea. A possibilidade de distribuição de dados por diversas combinações de equipamentos, origens, parâmetros e grades (1º ou 15') torna o VisQMD uma ferramenta gerencial importante, pois permite ao usuário uma ampla visão da distribuição dos dados, podendo ser aplicado no direcionamento da coleta e qualificação de dados para áreas onde há pouca amostragem, auxiliando no planejamento de comissões oceanográficas e na seleção de dados para tratamento. A partir dos resultados alcançados, uma nova necessidade surge: a de visualizar a distribuição dos dados por parâmetros físicos. Em uma versão futura, será possível visualizar os dados pela combinação de parâmetros (primeiramente para Temperatura e Salinidade). O VisQMD constitui uma ferramenta de geoprocessamento, aplicável em diversas áreas, obtendo-se resultados úteis no gerenciamento de projetos permitindo a representação gráfica do conteúdo do banco de dados. 818

5 VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA [1]. DARDENGO, LEONARDO VELOSO Caracterização das profundidades de camada e suas variações sazonais na costa sudeste brasileira 23º a 25ºS e 041º a 046º W. [2]. GIGASOFT PROESSENTIALS TM Version User's Guide. [3]. IOC-Intergovernmental Oceanographic Commission, GTSPP real time quality control manual-manuals and Guides. [4]. PESQUISA NAVAL Suplemento Especial da Revista Marítima Brasileira. Número 12 - Outrubro de [5]. RAMOS, JOSÉ ANDERSON PAIVA Uso de Sistemas de informação Geográficas (SIG) e banco de dados para análise de parâmetros meteorológicos e oceanográficos. [6]. WORLD OCEAN DATABASE Ocean Climate Laboraty National Oceanographic Data Center. [7]. National Oceanographic Data Center. World Ocean Database Silver Spring, MD, Disponível em : < Acesso em: 19/fev/2003. VIII - BIOGRAFIAS Simone Pacheco, nascida no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, em 18 de janeiro de Graduada em Ciências Biológicas na Fundação da Região dos Lagos (FERLAGOS), Cabo Frio/RJ, e Pós-Graduada em Análise de Sistemas na Universidade Estácio de Sá (UNESA), Rio de Janeiro/RJ. Atualmente atua como Analista de Sistemas no Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Marinha do Brasil. Pablo Jabor, nascido no Estado de Santa Catarina, Brasil, em 17 de dezembro de Graduado em Oceanografia na Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI), Itajaí/SC, Pós- Graduado em Análise de Sistemas na Pontifícia Universidade Católica (PUC/RJ) e Mestrando em Geomática na Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Atualmente atua como Analista de Sistemas no Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), Marinha do Brasil. 819