UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE INFORMÁTICA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE INFORMÁTICA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO INTRODUÇÃO A SIG - SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS por JUGURTA LISBOA FILHO T.I. nº 491 CPGCC-UFRGS Dezembro 1995 Trabalho Individual I Prof. Dr. Cirano Iochpe Orientador Porto Alegre, dezembro de 1995

2 2 CIP - CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO LISBOA FILHO, Jugurta Introdução a SIG - Sistemas de Informações Geográficas / Jugurta Lisboa Filho. - Porto Alegre: CPGCC da UFRGS, p. - (TI - 491) Trabalho orientado pelo Prof. Cirano Iochpe 1. Informação Georeferenciada. 2. SIG. 3. Banco de Dados Espacial. 4. Banco de Dados Geográfico. 5. Sistemas de Geoprocessamento. I. Iochpe, Cirano, II. Título. III. Série.

3 3 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... 6 RESUMO... 7 ABSTRACT INTRODUÇÃO Disciplinas e Tecnologias Envolvidas Principais Áreas de Aplicação Ocupação Humana Uso da Terra Uso de Recursos Naturais Meio Ambiente Atividades Econômicas DADOS GEOGRÁFICOS Mapas e Conceitos de Cartografia Natureza dos Dados Geográficos Fontes de Dados Métodos para Aquisição de Dados Qualidade dos Dados ARMAZENAMENTO DE DADOS EM SIG Conceitos Básicos em BD Espaciais Identidade Entidade Objeto Tipo de Entidade Tipo de Objeto Espacial Classe de Objeto Atributo Valor de Atributo Camada (layer) Modelos de Dados para SIG Tipos de Objetos Espaciais... 27

4 Dados do Tipo Ponto Dados do Tipo Linha Dados do Tipo Área Representação de Superfícies Contínuas Tipos de Relacionamentos entre Objetos Espaciais Exemplos de Relacionamentos Espaciais Topologia em Banco de Dados Modelos de Representação de Dados Georeferenciados Modelo Matricial (ou Raster) Técnica Run-Length Encoding Quadtrees Modelo Vetorial Estrutura de Dados para Armazenar Pontos Estrutura de Dados para Armazenar Linhas Estrutura de Dados para Armazenar Polígonos Comparação entre os Modelos Raster &Vetorial ANÁLISE DE DADOS ESPACIAIS EM SIG Classificação de Funções de Análise Funções de Manutenção e Análise de Dados Espaciais Transformações de Formato Transformações Geométricas Transformações entre Projeções Geométricas Casamento de Bordas Edição de Elementos Gráficos Redução de Coordenadas Manutenção e Análise de Atributos Descritivos Edição de Atributos Descritivos Consulta a Atributos Descritivos Análise Integrada de Dados Espaciais e Descritivos Funções de Recuperação/Classificação e Medidas Funções de Sobreposição de Camadas (overlay) Funções de Vizinhança Funções de Conectividade Formatação de Saída Anotações em Mapas... 59

5 Posicionamento de Rótulos Padrões de Textura e Estilos de Linhas Símbolos Gráficos Um Exemplo de Análise Espacial CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 67

6 6 LISTA DE FIGURAS Figura Aspectos Tecnológicos de SIG [ANT 91] Figura Exemplo de Mapas Temáticos [RAM 94] Figura Tipos Básicos de Objetos Espaciais Figura Modelos de Dados - Visão de Campo Figura Tabela de Atributos com dados espaciais Figura Exemplos de Estrutura de Rede [NCG 90] Figura Distribuição Espacial de Áreas Figura Distribuição Espacial com "buracos" ou "ilhas" Figura Elevações em projeção tridimensional Figura Processo de Construir Topologia Figura Estrutura de dados com topologia Figura Exemplo de representação raster e vetorial Figura Técnica Run-Length Encoding [ARO 89] Figura Exemplo de estrutura quadtree [RAM 94] Figura Estrutura de Dados para Rede [NCG 90] Figura Representação em Grafos Não-direcionados [LAU 92] Figura Relacionamento de Polígonos Adjacentes [NCG 90] Figura Modelo Raster X Modelo Vetorial Figura Classificação de Funções de Análise [ARO 89] Figura Exemplo de Operação de Redução de Coordenadas Figura Funções de Generalização Figura Operações de Sobreposição de Camadas Figura Exemplo de Operação de Interpolação Figura Exemplo de zonas de buffer Figura Exemplo de BD Geográfico Figura Passo 1 - Selecionar Espécies de Pinus Figura Passo 2 - Selecionar Solos Bem Drenados Figura Passos 3 e 4 - Identificar Áreas Longe de Lago Figura Passo 5 - Selecionar Espécies e Solos Adequados Figura Passo 6 - Resultado Final do Processo de Análise Espacial Figura 5.1- Tipos de modelos relacionados com SIG... 65

7 7 RESUMO Sistemas de Informações Geográficas (SIG) são sistemas computacionais capazes de capturar, armazenar, analisar e imprimir dados referenciados espacialmente em relação à sua localização sobre a superfície terrestre. Os SIG são usados no suporte às aplicações na área de Geoprocessamento, uma área multidisciplinar que engloba conhecimentos de diferentes campos, como Geografia, Cartografia, Geodésia, Sensoriamento Remoto, Ciência da Computação e diversos ramos da Engenharia e Matemática. Este trabalho apresenta um estudo inicial dos diferentes conceitos empregados em SIG, com ênfase nos tipos de dados manipulados, nos métodos de armazenamento de dados usados e nos tipos de operações disponíveis nesses sistemas. PALAVRAS-CHAVE: Informação Georeferenciada, SIG, Banco de Dados Espacial, Banco de Dados Geográfico, Sistemas de Geoprocessamento.

8 8 ABSTRACT Geographic Information Systems (GIS) are computing systems able to capture, store, analyse, and print spatially referenced data related with their position in the earth's surface. GIS are used to support applications in Geomatics area, a multidisciplinary area which includes knowledge of different fields as Geography, Cartography, Geodesy, Remote Sensing, Computer Science and other branches of Engineering and Mathematics. This work presents a beginning study of different concepts applied to GIS, with emphasis in the manipulated data types, data management methods and the functions of analysis available in these systems. KEYWORDS: Geographically referenced data, GIS, Spatial Database, Geographic Database, Geoprocessing Systems.

9 9 1 INTRODUÇÃO Sistemas de Informações Geográficas (SIG) são sistemas computacionais capazes de capturar, armazenar, consultar, manipular, analisar, exibir e imprimir dados referenciados espacialmente sobre/sob a superfície da Terra [RAP 92]. Diversas definições são encontradas na literatura, umas mais genéricas, como esta e outras mais específicas, incluindo detalhes das aplicações ou tecnologias empregadas. A seguir são listadas algumas definições encontradas em [NCG 90]: "Um SIG é uma forma particular de Sistema de Informação aplicado a dados geográficos". "Um SIG manipula dados referenciados geograficamente assim como dados não-espaciais e inclui operações para suportar análises espaciais". "Um SIG pode ser visto como um sistema de hardware, software e procedimentos projetados para suportar captura, gerenciamento, manipulação, análise, modelagem e consulta de dados referenciados espacialmente, para solução de problemas de planejamento e gerenciamento". Existem outros sistemas que também manipulam dados espaciais (ex. AutoCad e pacotes estatísticos). Porém, os SIG se caracterizam por permitir ao usuário, a realização de complexas operações de análise sobre os dados espaciais. Uma das vantagens dos SIG é que eles podem manipular dados gráficos e nãográficos de forma integrada, provendo uma forma consistente para análise e consulta envolvendo dados geográficos. Pode-se permitir, por exemplo, acesso a registros de imóveis a partir de sua localização geográfica. Além disso, podem fazer conexões entre diferentes entidades, baseados no conceito de proximidade geográfica.

10 10 Normalmente, os SIG são desenvolvidos de forma integrada ou suportados por um SGBD - Sistema Gerenciador de Banco de Dados [ESR 91]. Os dados gerenciados pelos SIG podem ser classificados em três categorias principais: dados convencionais, dados espaciais e dados pictórios [Ooi 90]. Estas estruturas de dados possibilitam o armazenamento de informações sobre a localização geográfica, características estruturais, geométricas e topológicas de entidades pertencentes a um determinado domínio. Pesquisas na área dos SIG tiveram início na década de 60, variando em terminologia de acordo com a área de aplicação a que se destinavam. Termos como Land Information System (LIS), Automated Mapping/Facilities Management (AM/FM), Computer-Aided Drafting and Design (CADD), Multipurpose Cadastre e outros, foram usados para identificar sistemas, em diferentes áreas da atividade humana, que têm como característica comum, o tratamento de informações geográficas, ou seja, informações com atributos associados a uma localização determinada dentro de um sistema de coordenadas. O gerenciamento de informações geográficas teve sua origem na metade do século XVIII, quando, a partir do desenvolvimento da cartografia, foram produzidos os primeiros mapas com precisão. Os SIG começaram a ser pesquisados paralelamente, e de forma independente, em diversos países como EUA, Canadá e Inglaterra. Desde a década de 60, a tecnologia de SIG tem sido utilizada em diferentes setores como agricultura, exploração de petróleo, controle de recursos naturais, sócio-econômicos e controle do uso da terra [ANT 91]. Os primeiros SIG eram dirigidos, principalmente, para o processamento de atributos de dados e análises geográficas, mas possuíam capacidades gráficas rudimentares. A partir das décadas de 70 e 80, o aumento na capacidade de processamento dos computadores, aliado à redução dos custos de memória e hardware em geral influenciaram substancialmente o desenvolvimento dos SIG. Também o desenvolvimento de dispositivos de alta tecnologia, como monitores de vídeo coloridos e "plotters" a jato de tinta, contribuíram para disseminar o uso da tecnologia. Os primeiros sistemas comerciais começaram a surgir no início da década de 80, o sistema ARC/INFO da Environment Systems Research Institute (ESRI) foi um dos primeiros. A integração com a tecnologia de gerenciamento de banco de dados foi outro marco importante no desenvolvimento desses sistemas [ESR 91].

11 Disciplinas e Tecnologias Envolvidas O termo Geoprocessamento tem sido usado para caracterizar uma área multidisciplinar, que envolve conhecimentos de diferentes disciplinas, como por exemplo, Geografia, Cartografia, Ciência da Computação, Sensoriamento Remoto, Fotogrametria, Levantamento de Campo, Geodésia, Estatística, Pesquisas Operacionais, Matemática, Engenharia, etc. Sistema de Geoprocessamento classifica os sistemas computacionais capazes de capturar, processar e gerenciar dados geo-espaciais (ou georeferenciados), isto é, objetos com atributos contendo informações sobre sua localização geográfica em relação a um sistema de coordenadas. Como exemplos de sistemas de Geoprocessamento podemos citar: Sistemas de Cartografia Automatizada (CAC), Sistemas de Processamento de Imagens, Sistemas de CAD e principalmente, os SIG. Bancos de Dados Espaciais é o nome atribuído aos sistemas capazes de gerenciar dados com representação geométrica. São utilizados em diversas áreas não só as ligadas a Geoprocessamento, como também Medicina, Astronomia, etc [MED 94]. O termo Banco de Dados Geográficos caracteriza os sistemas de Banco de Dados Espaciais utilizados em aplicações de Geoprocessamento, ou seja, são uma especialização dos sistemas de Banco de Dados Espaciais [CAM 94]. O termo Geomatics, usado no Canadá, é um termo "guarda-chuva" que engloba assuntos relacionados a cadastro, levantamento, mapeamento, sensoriamento remoto e SIG [BEA 95]. Segundo [GEO 95], Geomatics é o campo de atividades que, utilizando uma abordagem sistêmica, integra todos os meios empregados na aquisição e gerenciamento de dados espaciais usados em aplicações científicas, administrativas, legais e técnicas, envolvidas no processo de produção e gerenciamento de informação espacial. No Brasil, o termo equivalente para Geomatics seria Geoprocessamento, que também engloba diversas disciplinas relacionadas a dados referenciados geograficamente. Segundo [ANT 91], os SIG constituem-se na integração de três aspectos distintos da tecnologia computacional (Figura 1.1): Gerenciamento de Banco de Dados (dados gráficos e não gráficos), Procedimentos para obtenção, manipulação, exibição e impressão de dados com representação gráfica e, por último, Algoritmos e técnicas para análise de dados espaciais.

12 12 Gerenciamento de Banco de Dados SIG Capacidades Gráficas Ferramentas para Análise Espacial Figura Aspectos Tecnológicos de SIG [ANT 91] Dentro da área de Computação participam ainda, diversos outros domínios, como por exemplo, Processamento de Imagens, Computação Gráfica, Banco de Dados, Algoritmos, Interface com Usuário, Inteligência Artificial, Sistemas Distribuídos e Engenharia de Software. 1.2 Principais Áreas de Aplicação O universo de problemas onde os SIG podem atuar com contribuições substanciais é muito vasto. Atualmente, estes sistemas têm sido utilizados principalmente em órgãos públicos nos níveis federal, estadual e municipal, em institutos de pesquisa, empresas de prestação de serviço de utilidade pública (ex. companhias de água, luz, telefone, etc), na área de segurança militar e em diversos tipos de empresas privadas. A seguir listamos diversas áreas de aplicação, classificadas em cinco grupos principais, segundo [RAM 94] Ocupação Humana Planejamento e Gerenciamento Urbano - Redes de infra-estrutura como água, luz, telecomunicações, gás e esgoto, Planejamento e supervisão de limpeza urbana, Cadastramento territorial urbano e Mapeamento eleitoral; Saúde e Educação - Rede hospitalar, Rede de ensino, Saneamento básico e Controle epidemiológico;

13 13 Transporte - Supervisão de malhas viárias, Roteamento de veículos, Controle de tráfego e Sistema de informações turísticas. Segurança - Supervisão do espaço aéreo, marítimo e terrestre, Controle de tráfego aéreo, Sistemas de cartografia náutica, Serviços de atendimentos emergenciais Uso da Terra Planejamento agropecuário; Estocagem e escoamento da produção agrícola; Classificação de solos e vegetação; Gerenciamento de bacias hidrográficas; Planejamento de barragens; Cadastramento de propriedades rurais; Levantamento topográfico e planimétricos; e Mapeamento do uso da terra Uso de Recursos Naturais Controle do extrativismo vegetal e mineral; Classificação de poços petrolíferos; Planejamento de gasodutos e oleodutos; Distribuição de energia elétrica; Identificação de mananciais e Gerenciamento costeiro e marítimo Meio Ambiente Controle de queimadas; Estudos de modificações climáticas; Acompanhamento de emissão e ação de poluentes; e Gerenciamento florestal de desmatamento e reflorestamento Atividades Econômicas Planejamento de marketing; Pesquisas sócio-econômicas; Distribuição de produtos e serviços; Transporte de matéria-prima e insumos. Os capítulos seguintes estão organizados da seguinte forma: o capítulo 2 descreve os tipos de dados manipulados em SIG e também faz uma revisão dos principais conceitos relacionados a Cartografia, que são freqüentemente mencionados na literatura de Geoprocessamento. O capítulo 3 trata do armazenamento de dados, descrevendo os diferentes modelos de dados conceituais e lógicos, utilizados nos SIG. O capítulo 4 é dedicado à utilização dos SIG, onde são descritas as principais funções de análise espacial. Por último algumas conclusões são apresentadas.

14 14 2 DADOS GEOGRÁFICOS Dados geo-espaciais (ou georeferenciados) é o nome atribuído às informações utilizadas pelas aplicações de Geoprocessamento. Conforme dito anteriormente, estes dados recebem esta denominação, por possuírem atributos relacionados a sua localização geográfica dentro de um sistema de coordenadas. Devido às características das aplicações de Geoprocessamento, a obtenção dos dados é feita, em sua maioria, a partir de fontes brutas de dados, ou seja, as aplicações tratam com entidades ou objetos físicos distribuídos geograficamente como, por exemplo rios, montanhas, ruas, lotes, etc. Isto torna o processo de obtenção de dados uma das tarefas mais difíceis e importantes no desenvolvimento destes sistemas. Um SIG pode ser alimentado por informações de diversas fontes, empregando tecnologias como digitalização de mapas, aerofotogrametria, sensoriamento remoto, levantamento de campo, etc [ROD 90]. Nas seções seguintes, estão descritos diversos conceitos relacionados com os dados georeferenciados, que são normalmente empregados em SIG. Inicialmente são apresentados os conceitos herdados da Cartografia, seguindo-se uma caracterização dos tipos de dados georeferenciados. Uma descrição das principais fontes de dados e dos métodos de aquisição empregados é dada a seguir e por último são descritos os problemas relacionados com as imprecisões dos dados, decorrentes dos processos de aquisição e representação. 2.1 Mapas e Conceitos de Cartografia Os mapas, tradicionalmente, têm sido as principais fontes de dados para os SIG. Um mapa é uma representação, em escala e sobre uma superfície plana, de uma seleção de características abstratas sobre ou em relação à superfície da terra [NCG 90].

15 15 A confecção de um mapa requer, entre outras coisas, a seleção das características a serem incluídas no mapa, a classificação dessas características em grupos, a simplificação para representação, a ampliação de certas características para que possam ser representadas e a escolha de símbolos para representar as diferentes classes. Mapas topográficos têm sido tradicionalmente elaborados com o objetivo de atender a uma infinidade de propósitos, enquanto que os mapas "temáticos" são elaborados com objetivos mais específicos, como por exemplo para representar a hidrografia de uma região, estradas de rodagem, tipos de solos, etc [BUR 86]. Em um SIG, a idéia de mapas "temáticos" é implementada empregando-se o conceito de camadas, onde, para uma mesma região podem ser criadas diversas camadas de dados, uma para cada tema a ser representado (Figura 2.1). Isto facilita a realização de operações de análise. Por exemplo, os SIG fornecem ferramentas de análise que são capazes de obter resultados para consultas do tipo: "Identifique todas as áreas com um determinado tipo de solo e que estejam acima de uma determinada altitude", o que seria feito a partir da combinação de dois mapas temáticos, um sobre tipos de solos e outro sobre altimetria. Realidade Geo-Espacial solo distritamento político-administrativo zoneamento R.2 R.1 propriedades planimetria controle topográfico infraestrutura controle geodésico Figura Exemplo de Mapas Temáticos [RAM 94]

16 16 Dois conceitos relacionados com a construção de mapas, que são a escala e a projeção utilizadas, precisam ser bem compreendidos. A escala de um mapa é a razão entre as distâncias no mapa e suas correspondentes distâncias no mundo real. Por exemplo, em um mapa de escala 1:50.000, um centímetro no mapa corresponde a cm (ou 500m) na superfície da terra. Uma escala grande como a de 1: (1cm no mapa corresponde a 100m reais), é suficiente para representar o traçado urbano de ruas em uma cidade. Porém, é insuficiente caso a aplicação necessite manipular informações a nível de lotes urbanos. Já em uma escala pequena, tipo 1: ( 1cm no mapa corresponde a 2,5Km reais), somente grandes características podem ser representadas, como por exemplo, tipos de solos, limites municipais, rodovias, etc. A superfície curva da terra, tem que ser representada em mapas, que normalmente são confeccionados sobre uma superfície plana, o que inevitavelmente ocasiona distorções. Projeção é um método matemático, pelo qual a superfície curva da terra é representada sobre uma superfície plana. Existem diferentes tipos de projeções utilizadas na confecção de mapas, estas projeções atendem a objetivos distintos, podendo preservar a área (projeção equivalente) das características representadas, a forma das características (projeção conformal) ou mesmo a distância ( projeção eqüidistante) entre pontos no mapa [NCG 90]. Mapas podem ser usados para diferentes propósitos, sendo que os mais comuns são: para exibição e armazenamento de dados (ex.: uma folha de mapa comum pode conter milhares de informações que podem ser recuperadas visualmente); como índices espaciais (ex.: cada área delimitada em um mapa pode estar associada a um conjunto de informações em um manual separado); como ferramenta de análise de dados (ex.: comparar a localizar áreas de terras improdutivas); ou mesmo como objeto decorativo (ex.: mapas topográficos, mapas temáticos, mapas turísticos, etc são muitas vezes usados para decorar ambientes em repartições, escolas, etc). A Cartografia Computadorizada ("AM-Automated Mapping") tem como meta principal a confecção de mapas, utilizando-se ferramentas sofisticadas para criação de "layouts", posicionamento de rótulos, uso de bibliotecas de símbolos, etc. Porém, estes sistemas diferem dos SIG porque não precisam armazenar os dados de forma a permitir operações de análise.

17 Natureza dos Dados Geográficos Segundo Aronoff [ARO 89], os dados georeferenciados possuem quatro componentes principais, que armazenam informações sobre o que é a entidade, onde ela está localizada, qual o relacionamento com outras entidades e em que momento ou período de tempo a entidade é válida. São eles: 1) Atributos qualitativos e quantitativos - armazenam as características das entidades mapeadas, podendo ser representados por tipos de dados alfanuméricos. Estes atributos possuem aspectos não-gráficos e podem ser tratados pelos SGBDs convencionais. 2) Atributos de localização geográfica - diz respeito à geometria dos objetos e envolve conceitos de métrica, sistemas de coordenadas, distância entre pontos, medidas de ângulos, posicionamento geodésico, etc. 3) Relacionamento topológico - representam as relações de vizinhança espacial interna e externa dos objetos. Este aspecto requer a existência de modelos e métodos de acesso não-convencionais para sua representação nos SGBDs. 4) Componente tempo - diz respeito à características temporais, sazonais ou periódicas dos objetos. O aspecto temporal em SGBD, segundo [NEW 92], inclui suporte para três tipos de medida de tempo: instante de tempo, intervalo de tempo e relacionamentos envolvendo o tempo, como noções de antes, depois, durante, simultaneamente, etc. Dentro de um SIG, estes componentes podem ser classificados em três categorias principais [OOI 90]: dados convencionais - atributos alfanuméricos usados para descrever os objetos (ex.: nome e população de uma cidade); dados espaciais - descrevem a geometria, a localização e os relacionamentos topológicos dos objetos geográficos; e dados pictórios - atributos que armazenam imagens (ex.: fotografia de uma cidade).

18 Fontes de Dados A obtenção de dados em aplicações de Geoprocessamento é um processo bem mais complexo quando comparado com a maioria das aplicações convencionais [ARO 89]. Isto se deve ao fato da entrada de dados não se limitar a simples operações de inserção. As dificuldades surgem por duas razões: primeiro por se tratar de informações gráficas, o que naturalmente já é uma tarefa mais complexa do que a entrada de dados alfanuméricos, embora os SIG também manipulem dados alfanuméricos. A segunda razão, e principal, é devido a natureza das fontes de dados dessas aplicações. As fontes de dados variam de acordo com o tipo de aplicação. Como exemplo, podemos pensar nas seguintes aplicações: Sistema de suporte a uma companhia de distribuição de água, onde as entidades a serem representadas são canos, válvulas e conexões de diversos tipos; Sistema de roteamento intermunicipal de veículos, que manipula estruturas de rede, onde os nós representam as cidades e as ligações representam possíveis caminhos entre duas cidades; ou um Sistema de gerenciamento marítimo da costa brasileira, para o qual torna-se necessário o armazenamento dos mapas de toda a costa brasileira, provavelmente em uma escala muito menor do que as demais aplicações. Como se pode notar, algumas vezes os dados precisam ser obtidos diretamente da realidade (fontes brutas), uma vez que nem sempre existe um mapa pronto, na escala apropriada. Os dados manipulados em um SIG podem ser entidades ou fenômenos geográficos distribuídos sobre a superfície da terra, podendo pertencer a sistemas naturais ou criados pelo homem, tais como tipos de solos, vegetação, cidades, propriedades rurais ou urbanas, redes de telefonia, escolas, hospitais, fluxo de veículos, aspectos climáticos, etc. Podem ser também objetos resultantes de projetos envolvendo entidades que ainda não existam, como por exemplo, o planejamento de uma barragem para a construção de uma usina hidroelétrica [RAM 94]. Os processos de coleta de dados são baseados em tecnologias tipo fotogrametria, sensoriamento remoto e levantamento de campo, ou seja, os mesmos já empregados há muito tempo em diversas áreas da Geociências e da Engenharia. Com isto, os produtos resultantes desses processos de coleta de dados é que são as verdadeiras fontes de dados dos SIG [ROD 90]. Os SIG possuem dispositivos de interface que permitem que esses resultados sejam transferidos para um meio de armazenamento digital.

19 19 Até hoje, os mapas têm sido a principal fonte de dados para SIG, e o levantamento de campo, o principal processo de coleta de dados. Porém, em um futuro próximo, a aerofotogrametria e o sensoriamento remoto devem tornar-se cada vez mais utilizados como tecnologia de coleta de dados geo-espaciais [ANT 91]. O problema da entrada de dados em SIG, é muito importante porque é a partir destes dados que as análises são executadas e, consequentemente, as decisões são tomadas. A transferência dos dados do meio externo (fontes brutas) para o meio interno (representação digital) é apenas um passo no processo de aquisição dos dados. Muitas operações posteriores são geralmente realizadas como, por exemplo, a associação entre os objetos gráficos e seus atributos não-gráficos, operações para corrigir e padronizar os dados com relação a projeções, escalas, sistemas de coordenadas, etc. 2.4 Métodos para Aquisição de Dados Os métodos mais comuns de aquisição de dados são: a digitalização manual, a leitura ótica através de dispositivos de varredura tipo "scanner", a digitação via teclado e a leitura de dados provenientes de outras fontes de armazenamento secundário (ex. fitas magnéticas, discos óticos, teleprocessamento, etc) [ARO 89]. Estes métodos permitem a transferência dos dados obtidos através dos mecanismos de captura tipo levantamento de campo, sensoriamento remoto, imagens de satélites, etc, para a base de dados dos SIG. A digitalização é o método no qual uma folha de papel contendo um mapa é colocada sobre uma mesa digitalizadora e, através de um dispositivo de apontamento (ex. caneta ótica) um operador vai assinalando diversos pontos, que são calculados e interpretados como pares de coordenadas x e y. Normalmente, no início do processo de digitalização, três ou mais pontos de coordenadas conhecidas são cadastrados no sistema para serem utilizados como pontos de referência no cálculo das coordenadas dos pontos digitalizados [PAR 94]. A eficiência do processo depende da qualidade do software de digitalização e da experiência do operador. Além da digitalização de pontos, outras tarefas também são realizadas, como por exemplo, o ajuste de nós, a construção de topologia, a identificação de objetos, etc. Digitalização é uma tarefa muito cansativa, normalmente consome muito tempo e podem ocorrer erros. Por isso, os softwares de digitalização fornecem

20 20 mecanismos que auxiliam o operador a identificar e corrigir os possíveis erros introduzidos. O método de leitura ótica através de dispositivos de varredura ("scanner"), permite a criação de imagens digitais a partir da movimentação de um detetor eletrônico sobre um mapa. É um processo bem mais rápido que a digitalização, mas não é adequado a todos os tipos de situações. Um mapa, para ser lido por um "scanner", precisa apresentar algumas características que vão permitir a geração de imagens de boa qualidade. Por exemplo, alguns textos podem ser lidos acidentalmente como se fossem entidades, linhas de contorno podem ser quebradas por textos ou símbolos do mapa, etc [NCG 90]. A digitação via teclado é usada para a inserção dos atributos não-gráficos. Informações provenientes de levantamento de campo normalmente são inseridas no banco de dados via teclado. Outro meio, também usado, é o emprego do GPS ("Global Positioning Systems"), um sistema de posicionamento geodésico, baseado em uma rede de satélites. Este sistema possibilita a realização de levantamentos de campo, com alto grau de acurácia (ver seção seguinte) e com o registro dos dados podendo ser realizado diretamente em meio digital. Segundo [ARO 91], o custo inicial de construção da base de dados de um SIG, muitas vezes é maior que o custo total de investimentos realizados na aquisição dos componentes de hardware e de software. Para diminuir estes custos, a tendência atual tem sido o compartilhamento de dados geo-espaciais já disponíveis em meio digital. Diversos padrões de armazenamento de dados têm sido adotados para possibilitar a troca desse tipo de informação. Algumas empresas se especializaram em produzir e comercializar dados para SIG. 2.5 Qualidade dos Dados Dados com erros podem surgir nos SIG, mas precisam ser identificados e tratados. Os erros podem ser introduzidos no banco de dados de diversas formas: serem decorrentes de erros nas fontes originais, serem adicionados durante os processos de obtenção e armazenamento, serem gerados durante a exibição ou impressão dos dados ou surgirem a partir de resultados equivocados em operações de análise dos dados [BUR 86].

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