Cartografia Digital. Cartografia Prof. Dr. Raoni W. D. Bosquilia

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1 Digital Cartografia Prof. Dr. Raoni W. D. Bosquilia

2 Cartografia Digital Entende-se por cartografia como uma ciência que se ocupa com os estudos e intervenções técnicas e científicas, e até mesmo artísticas sobre a confecção e utilização dos mapas (ou cartas) de acordo com variados sistemas de projeção, seguindo uma escala específica. Como qualquer outro campo do saber científico, a Cartografia vem experimentando, nos últimos anos, as grandes transformações tecnológicas resultantes do uso da informática. O advento da computação gráfica, especificamente, trouxe incontáveis vantagens para a confecção de mapas.

3 Cartografia Digital Assim, Cartografia digital (também chamada de mapeamento digital ou cartografia assistida por computador) é o processo pelo qual um conjunto de dados são compilados e formatados em uma imagem virtual. A função principal desta tecnologia é a produção de mapas que dão representações precisas de uma determinada área, detalhando os principais eixos rodoviários e outros pontos de interesse além de roteamento entre locais.

4 Cartografia Digital O surgimento dos sistemas COMPUTER AIDED DESIGN (CAD), ou, em português, projetos assistidos por computador, que utilizam programas para a confecção de desenhos em meio digital, alavancou essas transformações. Essas tecnologias se baseiam no uso da computação (hardware e software) para a geração de mapas.

5 Cartografia Digital Os avanços na área da informática fizeram com que, hoje em dia, todos os processos para a elaboração de um mapa devam passar, de uma forma ou de outra, por um computador. Essa verdadeira revolução tecnológica impulsionou o surgimento de sistemas computacionais, hoje conhecidos como Sistemas de Informações Geográficas (SIGs). Os SIGs são sistemas computacionais que possuem programas especiais para a coleta, o armazenamento, o processamento e a análise digital de dados georreferenciados visando à produção de informação espacial.

6 CAD x CAC x SIG Os programas computacionais destinados à digitalização de cartas e à estruturação de dados espaciais são mais especializados do que os programas normalmente voltados para fazer desenhos e projetos auxiliados por computador, que são chamados de CAD (Computer Aided Design). Um programa para CAD apresenta, em geral, uma representação simbólica mais simples e só é capaz de lidar com coordenadas referidas a um sistema cartesiano.

7 CAD x CAC x SIG Os programas com estas características são conhecidos pela sigla CAC (Computer Aided Cartography). Embora um programa para CAC possa ser utilizado como um CAD, o inverso não é verdade e se não forem tomados os devidos cuidados isto pode levar à geração de resultados inapropriados. Para entender a diferença básica entre um CAC e um SIG é preciso entender os conceitos de informação espacial e informação não espacial.

8 CAD x CAC x SIG Por outro lado, um programa destinado à digitalização e estruturação de dados espaciais deve apresentar mais recursos para representação simbólica e projeto de símbolos, deve ser capaz de lidar com coordenadas geodésicas, com diferentes superfícies de referência (datum) e diferentes projeções cartográficas.

9 CAD x CAC x SIG A informação espacial (também denominada base de dados cartográficos ou informação geográfica) é a informação que se refere a algum elemento natural ou artificial que está sobre a superfície terrestre e que tem a sua posição definida em relação a algum referencial geodésico. Tradicionalmente, a informação espacial é representada sob a forma de cartas, imagens de satélite ou fotografias aéreas.

10 Informação espacial CAD x CAC x SIG

11 CAD x CAC x SIG A informação não espacial (também chamada de atributo) é a informação dita semântica porque está relacionada com o significado do que é levantado. Esta informação pode ser qualitativa ou quantitativa. Um sistema de informação comercial manipula somente informação semântica, como, por exemplo, um sistema bancário. RESUMINDO: Informação sem localização geográfica!

12 Informação não espacial CAD x CAC x SIG Exemplo: Dados de cadastro de um Banco

13 Entrada e estrutura dos dados Para a confecção de um mapa, as informações advindas de levantamentos topográficos, coletadas com receptores GPS, ou obtidas por aerofotogrametria, são introduzidas nas máquinas de formas distintas. Por exemplo: Levantamentos topográficos ou com o uso de GPS trazem dados em planilhas ou em um banco de dados específico. Em alguns casos, podem ser agregados dados com atributos gráficos vetoriais.

14 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL A ESTRUTURA VETORIAL (vector structure) é composta por pontos, linhas e polígonos, utilizando um sistema de coordenadas XY para a sua representação. Cada um desses elementos gráficos pode apresentar, ainda, uma estrutura associada, relacionando cada entidade a um atributo digital ou mesmo a um banco de dados. VANTAGEM: Normalmente, os arquivos vetoriais ocupam menos espaço que os matriciais!

15 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL Curvas de nível contendo a sua altitude, polígonos demarcando manchas de solo ou relacionando o tipo de solo de uma propriedade são exemplos, entre outros, desse tipo de estrutura.

16 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL

17 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL As imagens digitais também podem ser armazenadas em uma ESTRUTURA MATRICIAL, ou EM GRADE (raster structure). Essa estrutura de dados é representada por uma matriz com "n" linhas e "m" colunas, M (n, m), em que cada célula, denominada pixel (contração de Picture element), apresenta um valor "z" que pode indicar, por exemplo, uma cor ou tom de cinza a ele atribuída. Imagens de satélites e fotografias aéreas digitalizadas utilizam essa forma de armazenamento.

18 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL

19 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL

20 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL

21 Entrada e estrutura dos dados ESTRUTURAS: VETORIAL X MATRICIAL

22 Resoluções de imagens raster As informações de uma imagem são dadas em função das seguintes resoluções: a) Espacial; b) Espectral; c) Radiométrica; e d) Temporal.

23 Resolução Espacial ou Geométrica NA IMAGEM: Área de terreno representada por um pixel.

24 Resolução Espacial ou Geométrica Cartografia

25 Resolução Espacial ou Geométrica Cartografia

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28 Resolução Espectral Refere-se a largura das faixas espectrais que opera o sensor. Refere-se também ao n de faixas queo sensor opera. Ex.: Sentor ETM do Landsat (7 bandas espectrais) e sensor HRV do satélite SPOT (3 bandas)

29 Resolução Espectral Imagem multiespectral (várias bandas) e pancromática (uma única banda)

30 Resolução Espectral Um mesmo sensor pode apresentar detectores com diferentes resoluções espectrais.

31 Resolução Radiométrica É a sensibilidade que sensor tem para discriminar, numa área imageada, alvos que apresentam pequenas diferenças na intensidade de radiação refletida e/ou emitida, para certas regiões do espectro eletromagnético. Mas como estes valores distintos de energia são armazenados pelo sensor? BITS A resolução radiométrica de uma imagem é medida na quantidade de bits.

32 Resolução Radiométrica A quantidade de tons de uma imagem digital está relacionada a uma potência de 2, uma vez que o sistema utilizado em informática é o binário.

33 Resolução Radiométrica Cartografia

34 Resolução Temporal Quanto tempo o satélite demora para revisitar o mesmo local Ex: SPOT - 26 dias LANDSAT - 16 dias NOAA - 9 dias

35 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Quando não se dispõe de cartas, fotos ou imagens em formato digital, deve-se proceder às suas digitalização e/ou vetorização, sendo que o termo vetorização deve ser utilizado quando a referência é feita para o processo de transformação, por meio digital, de uma imagem diretamente para o formato vetorial. Tais processos seguem determinados procedimentos específicos, e seus resultados são arquivos diferenciados, pois a digitalização resultará em um arquivo matricial, e a vetorização, em um arquivo vetorial.

36 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Digitalização de imagens: Procedimentos: O escolher a resolução da imagem a ser gerada. Essa opção diz respeito à quantidade de pontos por polegada - dots per inch (DPI) - desejada pelo usuário. Em geral, recomenda-se digitalizar uma imagem com, no mínimo, 300 dpi; O escolher a quantidade de cores a ser trabalhada (resolução radiométrica). Geralmente se deve trabalhar com, pelo menos, 256 cores (arquivo de 8 bits); O proceder aos ajustes (brilho, contraste, tamanho da área etc.) na imagem digitalizada;

37 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Digitalização de imagens: Escolha da escala da imagem: A imagem digital resultante do processo deve ser gerada mantendo as características do mapa ou imagem original. Para isso, deve-se levar em consideração a escala original do material. Neste sentido, se faz importante a introdução do conceito de GROUND SAMPLE DISTANCE (GSD), que pode ser traduzido como DISTÂNCIA CORRESPONDENTE DO TERRENO, a qual se refere ao tamanho real (no terreno) de um determinado pixel com relação à resolução e à escala de uma imagem.

38 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Digitalização de imagens: Escolha da escala da imagem:

39 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Digitalização de imagens: Escolha da escala da imagem: Exemplo: 1. Sabendo que uma carta, cuja escala original era 1:25.000, foi digitalizada com resolução de 200 dpi, pergunta-se: qual o tamanho de cada pixel, em metros?

40 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Digitalização de imagens: Escolha da escala da imagem: Exemplo: 2. Dispondo-se de uma imagem digitalizada com resolução horizontal/vertical de 300 dpi, pede-se a sua escala original, sabendo que cada pixel possui, aproximadamente, 20 m x 20 m.

41 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Vetorização de imagens: O procedimento de vetorização pode ser realizado diretamente via monitor do computador (vetorização em tela) ou por mesas digitalizadoras, que paulatinamente estão caindo em desuso.

42 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Vetorização de imagens: A vetorização em tela tem vantagens vinculadas à tecnologia envolvida, especialmente no que diz respeito à precisão, visto que a imagem original pode ser aproximada sempre que necessário até atingir o nível máximo permitido pelo software utilizado. A desvantagem diz respeito à captura de imagens de mapas de grandes dimensões, notadamente quando não se dispõe de equipamentos apropriados (escâner de rolo, por exemplo).

43 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Vetorização de imagens: Entretanto, com o auxílio de variados tipos de programas, uma carta pode ser capturada em porções e remontada a partir destas. O processo de vetorização pode ser feito de forma manual, quando é realizado com o uso de periféricos, como os mouses, ou semiautomática, quando um programa específico realiza automaticamente o tracejado, sob a supervisão de um profissional.

44 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Erros na vetorização/digitalização de imagens: Vetorização duplicada

45 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Erros na vetorização/digitalização de imagens: Conexão inapropriada

46 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Erros na vetorização/digitalização de imagens: Feições lineares que são contínuas, mas que estão segmentadas

47 DIGITALIZAÇÃO E VETORIZAÇÃO DE IMAGENS RASTER Erros na vetorização/digitalização de imagens: Feições lineares que deveriam se conectar suavemente

48 Referências Bibliográficas FITZ, Paulo Roberto. Cartografia básica, nova edição. Oficina de Textos IBGE. Noções Básicas de Cartografia. Manuais Técnicos em Geodésia, número 8. Rio de Janeiro, VEIGA, Luis Augusto; Zanetti, Maria A. Z. Zanetti. FAGGION, Pedro Luis. Fundamentos de Topografia. UFPR VIEIRA, Antônio J. Berutti; SLUTER, Cláudia Robbi; FIRKOWSKI, Henrique; DELAZARI, Luciene Stamato. Cartografia. UFPR-2004.

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