FERNANDA NERY * RESUMO

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1 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA NA GESTÃO DO TERRITÓRIO: UM PANORAMA DA UTILIZAÇÃO DE FERRAMENTAS SIG NA GESTÃO, MODELAÇÃO E SIMULAÇÃO DE DINÂMICAS TERRITORIAIS FERNANDA NERY * RESUMO O Fórum Energia e Ambiente aborda, em 2002, as questões ligadas aos Sistemas de Informação na Competitividade dos Territórios e das Empresas, em particular os aspectos relativos à Gestão dos Espaços. Neste enquadramento, a presente comunicação ilustra o panorama dos diversos níveis de aplicabilidade dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), segundo dois vectores: do âmbito local para o regional e supra-regional; da monitorização e gestão para a simulação e o planeamento estratégico. No âmbito local, apresenta-se uma síntese da implantação territorial de Sistemas de Informação Geográfica Municipal em Portugal, do respectivo grau de desenvolvimento e penetração na orgânica e funcionamento da Administração Local, e apresentam-se sumariamente alguns exemplos considerados paradigmáticos de uma correcta concepção e implementação. Ao nível regional/sectorial são revistas algumas das iniciativas da Administração Central, relevantes pela sua dimensão e impacto à escala nacional, designadamente na gestão, monitorização e planeamento de recursos naturais. Fazendo a ponte para as aplicações de modelação e simulação, e para a integração de Sistemas de Informação Geográfica com outras tecnologias, são apresentados alguns projectos de investigação, tipicamente de âmbito comunitário, vocacionados para a componente de modelação de sistemas urbanos, simulação de dinâmicas de ocupação do solo ou monitorização de indicadores ambientais. *

2 Termina-se destacando os aspectos comuns aos vários projectos, e enfatizando a componente de estruturação e controle de qualidade da informação geográfica e a disseminação de dados e modelos através de infra-estruturas de informação geográfica (SDI). Introdução «A partilha de informação entre dois indivíduos que não pertençam à mesma comunidade de informação é geralmente impedida por uma de três condições. A primeira é a ignorância da existência de informação fora da comunidade de que se faz parte. A segunda é causada pela modelação de fenómenos distintos, que não sejam de interesse comum. A terceira é causada pela modelação de um fenómeno segundo duas representações tão distintas entre si, que cada uma não é reconhecida pela outra.» [OpenGIS Consortium., 1999] O presente texto visa servir como complemento à apresentação oral, incluindo para tal um enquadramento relativo à situação actual dos Sistemas de Informação Geográfica em Portugal, informação ou referências adicionais sobre os casos de aplicação seleccionados, e uma resenha final de tópicos que se pretendeu ilustrar. A situação actual dos Sistemas de Informação Geográfica «Os sistemas de informação geográfica (SIG) podem ser definidos como sistemas de informação que enquadram um conjunto de procedimentos concebidos e estruturados com o objectivo de organizar o armazenamento, o acesso e a manipulação de informação geo-referenciada, i.e., informação que pode ser referenciada a uma localização na Terra.» [Aronoff, 1989] Os SIG começaram por ter as suas principais aplicações nas áreas do ambiente, do ordenamento do território e do planeamento - sobretudo ao nível da inventariação e gestão dos recursos existentes, como confirmam os dados de um inquérito a projectos SIG realizados em Portugal analisado por Bernardo [1998]: Cerca de um terço dos projectos situa-se na área temática do planeamento e ordenamento do território, destinando-se a estruturar e facilitar o acesso e apresentação de informação relativa a Planos Directores Municipais, condicionantes, Reserva Ecológica Nacional (REN), rede viária, indústria, equipamentos, ocupação e transformação do uso do solo. O enfoque dos projectos é sobretudo na componente de inventariação de dados: a cartografia em suporte papel transforma-se num arquivo digital. Contudo, não é 2

3 imediatamente visível que tal processo seja movido por objectivos de análise espacial, muito menos de modelação das dinâmicas existentes e simulação de cenários de evolução futura. Cerca de 28% dos projectos situa-se na área da gestão de recursos naturais, segundo notória a concentração nos domínios da inventariação e gestão de recursos agrícolas e florestais. Nesta última componente integra-se a prevenção e combate a incêndios florestais, que envolve forçosamente um aspecto de modelação do risco e um aspecto operacional de apoio ao combate. Actualmente, é possível encontrar em Portugal exemplos de aplicação de SIG em áreas tão diversas como o Abastecimento de Águas, Administração Interna, Agricultura, Banca e Seguros, Conservação da Natureza, Conservação do Património, Defesa, Educação, Gestão Ambiental, Gestão Autárquica, Floresta, Imobiliário, Logística e Gestão de Frotas, Indústria Mineira, Indústria Petrolífera, Redes de Gás e Electricidade, Protecção Civil, Retalho, Telecomunicações, Transportes, Saneamento, Saúde, etc. A situação actual de implantação dos SIG em Portugal foi analisada recentemente no âmbito projecto Engenharia & Tecnologia 2000, um exercício de prospectiva tecnológica cujo principal objectivo foi a identificação das necessidades de conhecimento em engenharia e tecnologia que serão condicionantes para o desenvolvimento dos sectores da economia julgados relevantes para o futuro do país [Valadares Tavares, 2000]. Os dados em seguida apresentados relevam, no essencial, do trabalho citado, bem como da recolha de dados em que o mesmo se baseou. 3

4 Na ausência de quaisquer dados quantitativos sobre a dimensão e valor do mercado da Informação Geográfica (IG) em Portugal, um indicador possível da implantação sectorial dos SIG nas diversas áreas de actividade diz respeito Direcções Gerais e Institutos 17% CCR e Direcções Regionais 9% Câmaras e Associações de Municípios 35% Empresas Privadas 20% Universidades e Centros de Investigação 14% Empresas de Serviços Públicos 5% à actual distribuição dos recursos humanos [Figura 1] Figura 1 Distribuição dos Recursos Humanos envolvidos na área dos Sistemas de Informação Geográfica. [Fonte dos dados: Bento et al., 2000] Os valores apresentados confirmam a preponderância do sector público na área dos SIG (empregando cerca de 66% dos técnicos nesta área). Câmaras Municipais, incluindo Serviços Municipalizados de Água e Saneamento (SMAS), e Associações de Municípios constituem a maior fatia do sector (35%), embora os dados incluam certamente Municípios Eng. Civil Arquitectura Geografia Planeamento Regional Urbano Informática Outras Figura 2 Formação dos Recursos Humanos envolvidos na área dos SIG Municípais. [Fonte dos dados: Programa PROSIG]. técnicos que não estão dedicados exclusivamente à componente SIG. A Figura 2 descreve a formação de base dos técnicos superiores nas equipas SIG municipais, com base numa amostra datada de 1999, envolvendo um total de 92 Nós Locais do Sistema Nacional de Informação Geográfica (SNIG) abrangidos pelo programa PROSIG [Mourão & Gaspar, 2000]. Este programa de apoio à criação de nós locais da rede do SNIG abrangeu 73 Municípios e 19 Associações de Municípios 4

5 (que por seu turno agrupavam 105 Municípios), tendo sido executado um financiamento médio de 47.3 mil euros por Município 1. Embora os dados permitam leituras diversas, a existência do PROSIG justificará em larga medida a disseminação das tecnologias SIG ao nível municipal, se bem que o nível de sucesso dos projectos apoiados tenha sido muito variável, bem como a sua continuidade ou sustentabilidade na ausência de financiamento externo ao próprio Município. Figura 3 - Protocolos celebrados [Fonte: CNIG] Figura 4 - Financiamentos atribuídos [Fonte: CNIG] 1 Valor correspondente a um total de 44 Nós Locais com sistemas instalados em final de 1999, abrangendo 85 Municípios. 5

6 O sector privado absorve apenas 20% dos recursos humanos, em quatro tipos de empresas cujo negócio está directa ou indirectamente ligado à utilização de SIG [Bento et al., 2000]: Representantes e distribuidores de software para o desenvolvimento de SIG e produtos associados, nos quais se incluem o software para processamento digital de imagem, CAD e SGBD; Consultores na área dos SIG, que prestam apoio técnico e logístico na implementação de SIG; Produtores de informação geográfica, com especial ênfase para aqueles que produzem especificamente cartografia.. Empresas de estudos e projectos na área da engenharia e empresas de redes de serviços (utilities) nas quais se incluem os operadores de telecomunicações,os distribuidores de água e energia, mas também os distribuidores postais. Se excluirmos os operadores de redes de serviços, e analisarmos o portfolio de clientes das restantes empresas (quando disponível, e obviamente sem acesso a volumes de negócio por conta), verifica-se novamente uma predominância de clientes do sector público. Ao nível das empresas de estudos e projectos é inegável o peso recente dos Planos Sectoriais, designamente os Planos de Bacia Hidrográfica (PBH), e dos Planos Especiais de Ordenamento do Território, designadamente Planos de Ordenamento da Orla Costeira (POOC), Planos de Ordenamento de Áreas Protegidas (POAP), etc.. É ainda expectável - e desejável - que, num futuro próximo, a revisão dos Planos Directores Municipais (PDM) venha a ser feita em moldes tecnologicamente distintos dos utilizados na elaboração da componente cartográfica da maioria dos PDM actualmente em vigor, constituído um estímulo ao alargamento das competências na área dos SIG por parte de empresas envolvidas no planeamento municipal. 6

7 De igual forma, os novos sistemas de cadastro agrícola (olívicola, vitivinícola), relativos ao Fundo Europeu de Orientação e Garantia Agrária (FEOGA) - e resultantes da primeira imposição legal, ao nível da União Europeia, de utilização de Sistemas de Informação Geográfica para controle da atribuição de subsídios no âmbito da PAC terão constituído importantes motores no desenvolvimento da utilização de SIG por parte de empresas do sector da produção cartográfica, bem como na implantação no mercado de diversas empresas de consultoria em SIG. É contudo importante notar que: «Mais recentemente, com a expansão do mercado SIG alguns clientes da cartografia tradicional, nomeadamente da administração pública, modificaram as suas especificações para a produção de informação e começaram a exigir, quer enquanto clientes directos de cartografia, quer quando indirectamente a exigem aos seus projectistas, informação digital e em formatos compatíveis com as ferramentas SIG que passaram a utilizar. No entanto, a introdução de ferramentas e de processos de produção compatíveis com os SIG não tem sido pacífica. Por um lado grande parte dos clientes não fornece directrizes claras quanto ao que pretende e por outro porque esta mudança implica alterações profundas na cultura vigente de aquisição, estruturação, armazenamento e processamento da informação, com a qual as empresas de cartografia não estão familiarizadas. Relativamente ao primeiro aspecto, é aliás interessante fazer notar que se poderiam listar inúmeros casos de projectos alguns de grandes dimensões para os padrões vigentes no mercado de serviços de consultoria em engenharia que têm sido lançados sem a existência de documentos de especificação formal da IG requerida ou sem a definição clara de procedimentos de recepção objectivos ou de métricas de qualidade.» [Bento et al., 2000] Um último aspecto deve ser ainda Produção Documental 11% Outros 11% Concepção e Desenvolvimento de SI 15% lançado à discussão: conforme resulta dos dados da Figura 5, a componente de análise e modelação continua a ser Visualização Cartográfica 14% Aquisição e Produção de IG 24% minoritária dentre as funções para as quais é utilizado um SIG. Ou seja, a Análise e Modelação 9% Processamento de Imagem 16% Figura 5 Funções para as quais são utilizados os Sistemas de Informação Geográfica. [Fonte dos dados: Bento et al., 2000] aplicação do SIG continua a ser sobretudo a aquisição e armazenamento de dados mesmo se excluirmos o processamento digital de imagens obtidas por sensores remotos e a 7

8 produção de outputs gráficos (25%). Ou seja, por algum motivo, as funcionalidades que justificam a existência de um Sistema de Informação Geográfica para além da passagem à era digital da secção de arquivo e da sala de desenho continuam a ser largamente sub-aproveitados. 8

9 Considerações finais «Todos os sistemas de informação geográfica são construídos utilizando modelos formais que descrevem como as "coisas" se distribuem no espaço. Um modelo formal é um sistema abstracto e bem definido de conceitos. Define o vocabulário que é utilizado para descrever e raciocinar sobre as "coisas". Os modelos de informação geográfica servem como alicerce sobre o qual se constroem sistemas de informação geográfica. Todos nós estamos familiarizados com um modelo de informação geográfica: o mapa. O mapa é um modelo à escala da realidade, construído de acordo com um conjunto de convenções e regras (por exemplo, projecções cartográficas, simbologia, anotação, etc.). A partir do momento em que construamos um mapa, podemos utilizá-lo para responder a questões sobre a realidade que o mesmo representa. Por exemplo, qual é a distância entre duas cidades? Quais as cidades ao longo do curso de um rio? O mapa serve igualmente como uma ferramenta para comunicar factos geográficos de forma visual: O terreno é plano ou montanhoso? Qual a direcção do Norte? De facto, quando vemos um mapa, podemos frequentemente compreender relações que poderiam inclusive não nos ocorrer enquanto perguntas específicas.» [adaptado de Morehouse in Zeiler, 1999] «No que concerne à descrição do pormenor e dos objectos a representar, constata-se que o uso e a habituação ao modo tradicional de operar com cartografia [impressa] preservam na [informação geográfica] digital alguma da antiga sistematização. Utiliza-se actualmente o conceito de escala como referência a um nível de pormenor, sendo este estabelecido por analogia à cartografia impressa similar e não pelo pormenor necessário para que um dado modelo se adeque a uma dada finalidade. A continuidade da utilização do conceito de carta topográfica como base de propósito genérico, limitada a um leque restrito de escalas convencionais, é responsável por alguns equívocos quando transposto para fora do seu domínio legítimo, o da cartografia impressa.» [in Matos, 1998] Gostaria de terminar esta apresentação deixando as citações anteriores como material de reflexão e voltando a enfatizar os pontos que se pretendeu ilustrar: Lidamos com fenómenos de natureza espacial; A "captura" (conhecimento) desses fenómenos passa pela concepção de um modelo de informação geográfica. A componente espacial da informação é "apenas" mais uma característica do fenómeno (tal como a sua qualidade, quantidade ou duração). Essa característica (a localização) permite contudo suportar análises especializadas baseadas nas relações topológicas entre entidades. Não existe uma distinção formal sustentável entre sistema de informação (SI) e sistema de informação geográfica (SIG). A separação tradicional entre a componente gráfica (geometria) da informação dita geográfica e a componente não-gráfica (atributos alfanuméricos) deriva da 9

10 evolução histórica das aplicações informáticas (CAD GIS) e de opções de implementação informática actualmente ultrapassadas (optimização de tempos de acesso à informação, menor poder computacional dos sistemas informáticos, inexistência de sistemas de gestão de base de dados capazes de suportar a componente alfanumérica), e não de uma dicotomia na natureza dos fenómenos ou da informação. A actual evolução dos SIG no sentido da integração de toda a informação num SGBD vem assim realçar a natureza única dos sistemas de informação. Donde Faz sentido aplicar aos projectos de informação geográfica os formalismos desenvolvidos na análise e concepção de sistemas de informação sensu latu. A criação de um sistema de informação geográfica deve começar por uma descrição clara dos objectivos a que este se destina (e entre os quais se poderá contar a produção de cartografia impressa). Os requisitos da informação geográfica são definidos em função das operações que o sistema deve suportar. Os objectivos condicionarão a selecção dos objectos geográficos a incorporar no sistema enquanto representação dos fenómenos de interesse, determinarão o nível de detalhe geométrico, o levantamento dos atributos necessários e a selecção do modelo geográfico a utilizar. Por seu turno, a definição de metodologias de actualização, documentação e controle de qualidade da informação é essencial a que um sistema, para além de bem estruturado, possa ser eficiente e sustentável. A escolha dos vários casos apresentados - exemplificativos da utilização de Sistemas de Informação Geográfica por parte de entidades públicas com responsabilidades directas na gestão do território português - reflectiu necessariamente um critério pessoal, mas visa sobretudo salientar situações em que os aspectos anteriormente 10

11 referidos, relativos à concepção do sistema, foram devidamente tomados em consideração, o que é crítico no sucesso da utilização deste tipo de tecnologia dentro das instituições. 11

12 Referências [1] ARONOFF, S.(1989) - Geographic Information Systems: A Management Perspective. WDL Publications. Ottawa. [2] BENTO, J.; HENRIQUES, R. G.; GOUVEIA, C. & CONDESSA, B. (2000) - Sistemas de Informação Geográfica. Relatório A. Engenharia e Tecnologia Ensaio de Prospectiva pp. [3] BERNARDO,F. (1998) Inventário dos Projectos na Área dos Sistemas de Informação Geográfica.Forum SNIG (3): [4] COSTA, J. RIBEIRO DA, H. B. JESUS & M. LACERDA (1996) -Integrating GIS and time series analysis for water resources management in Portugal in K. Kovar & H. P. Nachtnabel (1996) - Application of Geographic Information systems in Hydrology and Water Resource Management. IAHS Publication no.235 (published April 1996) in the IAHS Series of Proceedings and Reports. 712+xii pp [5] MATOS, João (1998) - Análise de qualidade em cartografia para sistemas de informação geográfica. Dissertação para obtenção do grau de Doutor em Engenharia do Território. Universidade Técnica de Lisboa. Instituto Superior Técnico. Lisboa. 266pp. [6] MOURÃO, M., GASPAR, R. (2000) - Sistemas de Informação Geográfica nos Municípios Portugueses - Uma evolução recente. GIS Brasil º Show de Geotecnologias, Salvador; 8p. [7] NÉRY, F. (1997) D. Especificações Técnicas de Metadados a integrar no Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos. Documento produzido para a Direcção de Serviços de Recursos Hídricos. Instituto da Água. Versão de pp URL: <http://www.inag.pt/snirh/download/dsrh_d.zip> [8] NERY, F.; NICOLAU, R. (1999) - Descrição normalizada de informação geográfica: análise comparativa das propostas FGDC e CEN/TC287. Actas da II Conferência Nacional de Cartografia e Geodesia. Instituto Português de Cartografia e Cadastro / Ordem dos Engenheiros. 23 e 24 de Setembro de Luso [9] O.G.C. (1999) - The OpenGIS Abstract Specification - Topic 5: Features. Version 4. Wayland, Massachusetts. URL: <http://www.opengis.org/techno/specs.htm>. [10] VALADARES TAVARES, L. (2000) - A Engenharia e a Tecnologia ao Serviço do Desenvolvimento de Portugal: Prospectiva e Estratégia, Editorial Verbo. 734pp+Anexos [11] ZEILER, M. (1999) - Modelling our World. The ESRI Guide to GeoDatabase Design. Environmental Systems Research Institute. Redlands. 199pp 12

13 Anexo I. Sistemas de Informação Geográfica Municipais Do vasto leque de experiências actualmente existentes ao nível municipal seleccionou-se um exemplo bastante recente: o Sistema de Informação Geográfica do Município de Odivelas. Os aspectos considerados mais relevantes prendem-se com: A metodologia de análise adoptada na fase de levantamento de requisitos e de desenho do sistema; A arquitectura seleccionada e a forma de implementação e desenvolvimento modular levada a cabo internamente à própria C.M.; A opção de base em colocar o SIG ao serviço de toda a C.M., sendo a informação permanentemente actualizada pelos departamentos responsáveis, e ficando imediatamente disponível aos restantes. O SIGMO demonstra cabalmente que os impedimentos à constituição de sistemas cabalmente funcionais de apoio à gestão urbanística, frequentemente encontrados nos municípios, não são de natureza tecnológica mas sim organizacional. Fonte: Câmara Municipal de Odivelas O Município de Odivelas está a desenvolver um Sistema de Informação Geográfica com o objectivo de dar suporte às suas actividades de ordenamento e gestão do território municipal, bem como às restantes tarefas que envolvam a utilização de informação geográfica e ainda como meio para facilitar a comunicação com o munícipe. A implementação e gestão do Sistema de Informação Geográfica do Município de Odivelas (SIGMO) está a ser assegurada por uma equipa multi-disciplinar, enquadrada organicamente no Departamento de Gestão Urbanística (DGU) e que integra, nesta fase inicial, oito elementos. O processo de desenvolvimento do SIGMO foi estruturado em três fases principais: 1ª Fase: Apoio às actividades específicas da DGU, em particular no que respeita ao processo de licenciamento urbanístico e ao planeamento. A maioria das acções previstas para esta fase já foram concluídas, permitindo aos cerca de 40 funcionários do departamento beneficiarem das soluções implementadas, nomeadamente a consulta via browser de mapas de planeamento e licenciamento, do cadastro dos processos e da localização de topónimos 2ª Fase: Extensão do SIGMO aos restantes serviços, tanto no que se refere à recolha e disponibilização da informação por eles produzida como em relação à instalação de ferramentas para apoio às suas actividades. Procedeu-se à digitalização e passagem para formato SIG de um conjunto elevado de temas de informação geográfica produzida pelos vários serviços, a partir dos quais foram produzidas mais de 100 cartas de base e temáticas, o que revela a receptividade das outras unidades orgânicas em relação ao SIGMO; 3ª Fase: Com a recolha, estruturação e consolidação de informação geográfica relativa ao município, realizada nas duas fases 13

14 anteriores, será feita a disponibilização dessa informação ao exterior, utilizando como meio preferencial a Internet. Em relação a este ponto, pretende-se utilizar de uma forma activa as ferramentas de informação geográfica para dar a conhecer as acções do município e promover a participação pública nas actividades municipais, contribuindo assim para uma aproximação entre os cidadãos e o município. O desenvolvimento do SIG de Odivelas começou no início de Os primeiros quatro meses corresponderam ao processo de selecção e aquisição do hardware e software, especificação da arquitectura do sistema, definição do perfil e contratação dos recursos humanos e aquisição e estruturação de informação geográfica de base. Podemos dizer que estes primeiros quatro meses foram destinados ao desenvolvimento da infra-estrutura do SIGMO. Em Abril de 2000 foi iniciado o desenvolvimento dos projectos considerados prioritários para o Departamento de Gestão Urbanística e para a Comissão Instaladora do Município de Odivelas. No início de 2001 serão concluídas a maior parte das tarefas relativas à 1ª fase de desenvolvimento do projecto e será dada continuidade às actividades relativas às 2ª e 3ª fases. Projectos realizados em Constituição da BGRI Este projecto teve por objectivo a definição da Base Geográfica de Referenciação de Informação (BGRI) para o censos de 2001 e foi desenvolvido no âmbito do protocolo estabelecido com o Instituto Nacional de Estatística. Consistiu na delimitação e identificação das subsecções e secções estatísticas e produção das várias cartas a serem utilizadas pelos agentes recenseadores nos trabalhos de campo. O software utilizado foi o ArcView 3.2 e o ArcInfo 8. Figura 1 Edição da BGRI em ArcView 2 Constituição da Base de Eixos de Via do Município de Odivelas Foi desenvolvida uma aplicação com vista à manutenção da base de eixos de via do município. Esta aplicação foi desenvolvida com MapObjects, utilizando Visual Basic, e permite inserir, alterar e eliminar eixos de via e associá-los à base de dados de topónimos do município. Tanto a informação alfanumérica como gráfica são armazenadas em SQL Server 7. O armazenamento dos dados gráficos em SQL Server 7 foi possível graças à utilização do ArcSDE. 14

15 Figura 2 Aplicação para gestão da Base de Eixos de Via do Município 3 Constituição da base de dados geográfica de licenciamento e planeamento Passagem para formato SIG de informação relativa ao planeamento e licenciamento, nomeadamente o Plano Director Municipal, alvarás de loteamento e Áreas Urbanas de Génese Ilegal. A informação foi processada através do ArcInfo 8 e ArcView 3.2, tendo sido integrada em SQL Server 7 através do ArcSDE. 4 Cadastro de Processos de Licenciamento Para constituir e gerir a base de cadastro de processos, foi desenvolvida uma aplicação com MapObjects e VisualBasic. A aplicação permite consultar e editar a implantação espacial dos processos, dispondo ainda a funcionalidade de associar processos a objectos gráficos já existentes. Tanto a informação alfanumérica como a gráfica são armazenadas em SQL Server 7. O armazenamento dos dados gráficos em SQL Server 7 foi possível graças à utilização do ArcSDE. A gestão e acompanhamento dos processos é feita através de outra aplicação desenvolvida especificamente para esse efeito e que está orientada para o acompanhamento administrativo dos processos. Figura 3 Aplicação para gestão do Cadastro de Processos de Licenciamento 5 Desenvolvimento da Intranet do Departamento de Gestão Urbanística Desenvolvimento do um site em Intranet para suportar as actividades da DGU. O site disponibiliza um conjunto de informação relevante, nomeadamente informação estatística, mapas, legislação e documentos técnicos, dispondo de ferramentas específicas para a sua consulta e exploração. Os mapas são disponibilizados através do ArcIMS, tendo sido efectuado um forte trabalho de adaptação às necessidades de utilização de cada tipo de informação. A informação geográfica utilizada no site encontra-se armazenada em ArcSDE. 15

16 Figura 4 Site do Departamento de Gestão Urbanística Arquitectura do sistema Devido às exigências associadas ao processamento de informação geográfica, a arquitectura do sistema foi desenhada no sentido de garantir uma elevada capacidade e disponibilidade. Também foi presente no desenho da solução a necessidade de escalabilidade, considerando a adição de componentes (discos e storage) bem como de outros servidores (clustering e load balancing), no sentido de suprir num curto horizonte temporal as necessidades crescentes de disponibilidade de informação. A figura 5 apresenta a arquitectura do sistema. Figura 5 Arquitectura do Sistema Os elementos centrais desta arquitectura são os dois servidores: Dados/Componentes e Web. O servidor de dados é onde se encontra toda a informação, tanto alfanumérica como gráfica. A utilização do ArcSDE permite que estes dois conjuntos de dados estejam armazenados no mesmo repositório, neste caso no SQL Server 7, o que apresenta um conjunto de vantagens, nomeadamente: Organização e gestão da informação; Tempos de acesso aos dados; Armazenamento de grandes quantidades de informação; Segurança e permissões de acesso; Disponibilização da informação. Integração entre a informação alfanumérica e gráfica Este servidor armazena também um conjunto de componentes, integrados no Microsoft Transaction Server, que disponibilizam um 16

17 conjunto de funcionalidades e que são utilizados no desenvolvimento de várias aplicações. Como muitos destes componentes fazem acesso à base de dados, justifica-se que estejam na mesma máquina que o SGBD porque reduz-se assim o tráfego na rede. No servidor de Web está instalado o ArcIMS, utilizado para disponibilizar mapas para consulta via browser. Neste servidor está o site da DGU. Uma vez que o site é "alimentado" pelos dados residentes no servidor de dados, a ligação entre os dois servidores é feita através de fibra óptica, o que permite atingir velocidades de transferência de 1 Gbs. Os restantes computadores comunicam com os dois servidores através de uma rede de 100 Mbs. Aplicações Uma vez que se perspectivava a necessidade de produção de várias aplicações informáticas com vista a suportar as diversas actividades do município, revelou-se determinante possuir-se um referencial que orientasse o desenvolvimento aplicacional, de modo a promover a integração das várias aplicações entre si e com o Sistema de Informação Municipal. Genericamente, podemos dizer que a integração se faz a dois níveis: Dados e Componentes Aplicacionais. Ao nível dos dados porque as aplicações se baseiam em conjuntos de dados comuns, sejam eles alfanuméricos ou geográficos, devendo garantir-se a integridade dos dados quando utilizados pelas várias aplicações. Ao nível dos componentes aplicacionais porque as várias aplicações podem comunicar entre si e/ou utilizar conjuntamente unidades de software. A metodologia de desenvolvimento baseia-se na arquitectura Microsoft Windows Distributed internet Applications (DNA). Nesta arquitectura a implementação das aplicações é baseada num modelo de objectos/componentes e feita de uma forma distribuída. A utilização de um modelo de objectos/componentes traz várias vantagens, nomeadamente ao nível da reutilização de código já desenvolvido e da flexibilidade, manutenção e escalabilidade das aplicações. Com efeito, este modelo permite que o mesmo componente de software desenvolvido seja utilizado por várias aplicações, promovendo assim a reutilização de código. Também de acordo com a arquitectura DNA, a implementação utiliza um modelo Three-Tier. Neste modelo, procede-se a uma separação lógica das funcionalidades da aplicação em três níveis principais: Utilizador, Negócio e Dados. Esta separação das funcionalidades da aplicação também pode ser feita a nível físico, isto é, os componentes que constituem a aplicação podem estar instalados em várias máquinas. As vantagens de utilização deste modelo são as seguintes: Reutilização: as funcionalidades encapsuladas nos componentes podem ser partilhadas e reutilizadas por várias aplicações (promove a integração das aplicações). Flexibilidade: o processamento pode ser distribuído do posto de trabalho para servidores mais poderosos, o que ajuda a satisfazer, em algumas situações, requisitos de desempenho. Gestão: sistemas complexos podem ser divididos em elementos mais simples e fáceis de gerir. Manutenção: caso ocorra uma alteração nas características do negócio basta alterar a implementação do componente que disponibiliza esses serviços. Este modelo de desenvolvimento integra-se com a Arquitectura do Sistema, composta pelos seguintes elementos: Servidor de Dados Servidor de Aplicações e Componentes Estação de Trabalho SIG Estação de Trabalho de Cartografia Cliente de Aplicações As relações entre este vários elementos podem ser observadas na figura 6. 17

18 Figura 6 Modelo de desenvolvimento de aplicações A concentração dos componentes (xxx.dll, p. ex.) responsáveis pelo acesso à base de dados no servidor de componentes traz bastantes vantagens. A primeira vantagem resulta do facto de estes componentes serem utilizados pelas várias aplicações que utilizam informação do SGBD. Uma vez que estes componentes estão centralizados e não localizados em cada máquina onde estão instaladas as aplicações, a manutenção é muito mais fácil de efectuar uma vez que esta se restringe apenas ao servidor de componentes e não às aplicações cliente. Para além disso, como as aplicações cliente não fazem um acesso directo à base de dados mas utilizam o servidor de componentes, não é necessário instalar nestas máquinas o software cliente do SGBD. Para além disso, o Microsoft Transaction Server (MTS) faz uma gestão bastante eficiente relativamente às ligação à base de dados, o que possibilita uma acesso mais rápido aos dados. Como se pode verificar, os componentes constituem os elementos fundamentais para a integração das várias aplicações. Graças às características das ferramentas SIG da ESRI (arquitectura COM, p. ex.), também as aplicações SIG podem beneficiar da utilização destes componentes, o que reduz em muito o esforço de desenvolvimento aplicacional e promove a integração das tecnologias de informação geográfica no Sistema de Informação Municipal. Com base neste modelo, foi constituída uma infra-estrutura de componentes para automatizar o desenvolvimento de aplicações SIG. Esta infra-estrutura utiliza os objectos do MapObjectos e corresponde a um conjunto de componentes (dll's) que disponibilizam funcionalidades típicas das aplicações SIG. As aplicações de gestão do Cadastro de Processos e dos Eixos de Via utilizam esta infra-estrutura. De acordo com as funcionalidades disponíveis, podemos classificar as aplicações em dois grupos: Gestão e Manutenção da Informação; Consulta e Exploração da Informação. O primeiro grupo corresponde às aplicações que permitem fazer a aquisição e manutenção da informação, as quais são implementadas com base numa arquitectura cliente-servidor tradicional e desenvolvidas com MapObjects e Visual Basic. A aplicação de gestão do Cadastro de Processos é uma aplicação deste tipo. O segundo grupo corresponde às aplicações que automatizam o acesso, consulta e exploração da informação. Estas aplicações são implementadas em ambiente web e disponibilizadas através do browser, sendo desenvolvidas através de HTML, Active Server Pages e linguagens de script (JavaScript), utilizando-se o ArcIMS para a disponibilização da informação geográfica. 18

19 Figura 7 Tipos de aplicações Podemos ver a forma de integração entre os dois grupos de aplicações. As aplicações de Gestão e Manutenção da Informação suportam o processo de aquisição e alteração dos dados, que são armazenados no SQL Server/ArcSDE. Estes dados são por sua vez disponibilizados, de uma forma organizada e orientada, aos utilizadores pelas aplicações de Consulta e Exploração da Informação. De acordo com o modelo de desenvolvimento, os componentes COM são utilizados pelos dois grupos de aplicações. Um segundo exemplo, extremamente simples, foi retirado do trabalho apresentado por Painho et al. (1999), no qual se compararam duas metodologias de delimitação da Reserva Ecológica Nacional com base nos critérios estabelecidos no Decreto-Lei 93/90 de 19 de Março. O texto completo do referido trabalho, apresentado no Encontro Nacional de Sistemas de Informação Geográfica, em 1999, pode ser consultado no seguinte URL: 19

20 Anexo II. SIG no Planeamento Sectorial O exemplo escolhido neste âmbito diz respeito ao Sistema Nacional de Informação sobre Recursos Hídricos [SNIRH]. O sistema encontra-se extensivamente documentado no próprio site do SNIRH (http://snirh.inag.pt), a nível de aplicações, sendo ainda de referir a síntese apresentada por Costa et al. (1996) relativamente aos aspectos conceptuais de integração entre as componentes temporal (séries de tempo) e espacial (SIG "puro") do sistema. A síntese que se segue incide sobre os aspectos de arquitectura já mencionados anteriormente em relação ao SIGMO, introduzindo ainda a componente de metadados. O Sistema Nacional de Informação sobre Recursos Hídricos [SNIRH] inclui um conjunto enorme de informação geográfica com interesse para a gestão de recursos hídricos, que aumentou com os trabalhos de elaboração dos planos de bacia hidrográfica. Os diversos temas podem surgir em diferentes resoluções ou escalas, provenientes de várias origens ou produtores ou referentes a períodos de tempo distintos. Os problemas levantados pelo volume e diversidade de informação (que impossibilita a sua gestão através do file system do sistema operativo) levou à adopção de uma solução apoiada num sistema de gestão de base de dados [SGBD] com componente espacial, sendo os dados geográficos armazenados descritos por metadados [Jesus et al., 1999]. Os metadados são dados que visam descrever de forma completa e rigorosa o conteúdo, qualidade, condição e outras características dos dados existentes numa instituição, permitindo proteger o investimento interno na produção de dados geográficos; organizar a informação sobre o acervo de dados para catálogos de dados internos, infra-estruturas de informação geográfica, ou intermediários de revenda; e facultar informação necessária ao processamento e interpretação de dados geográficos que sejam recebidos por transferência a partir de um fornecedor [Néry & Nicolau, 1999]. O perfil de metadados utilizado no SNIRH baseia-se na estrutura proposta pelo Federal Geographic Data Committee [FGDC], em conformidade com o qual foi estabelecido um perfil de utilização adaptado às necessidades do INAG. Este perfil inclui informação sobre a identificação do produtor, período de validade temporal, estado de manutenção, domínio espacial, palavras-chave associadas, qualidade dos dados (exactidão dos atributos, consistência lógica, exactidão posicional), referência espacial, organização topológica, entidades e atributos presentes, bem como informação sobre o distribuidor e formas de acesso aos dados [Néry, 1997]. A metainformação pode ser associado aos dados geográficos ao nível do: Tema inserido numa dada unidade de referência; Instância de um tema inserida numa dada unidade de referência; Entidade inserida numa instância de um tema. No caso do SNIRH, a metainformação pode se associada ao nível da entidade, i.e. cada entidade pode ter uma ficha de metadados única e distinta. Este detalhe permite, por exemplo, definir metadados para cada linha de nível de um tema de altimetria, o que pode ser 20

21 importante se se pretender editar uma entidade de um tema e descrever as alterações introduzidas na ficha de metadados. O mais usual é, no entanto, que o conjunto de entidades inseridas numa instância de um tema numa dada unidade de referência partilhe os mesmos metadados. Tal como os dados geográficos, os metadados são armazenados no próprio SNIRH. O controlo rigoroso das permissões de carregamento, acesso e de alteração que um SGBD possibilita é também fundamental para uma gestão eficiente deste conjunto de dados geográficos que é acedido por um número elevado de utilizadores. 21

22 Anexo III. Links para alguns Projectos Internacionais Sigla Designação URL MURBANDY Monitoring Urban Dynamics MOLAND Monitoring Land Use / Cover Dynamics SPARTACUS HYPERCARTE System for Planning and Research in Towns and Cities for Urban Sustainability An unformal research network on cartography and spatial analysis ault.htm /hyperc 22

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