Sistemas de informação. Introdução aos SIG

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Sebastiana Bardini
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1 Introdução aos SIG 1. Conceitos relativos a sistemas de informação 2. Modelação geográfica i. Natureza da entidade ii. Modo de observação iii. Classificação funcional 3. SIG i. História do desenvolvimento dos SIG ii. SIG/CIG Domínios de aplicação 4. Modelos de dados i. Características mais comuns Sistemas de informação Universo de Discurso () - É o fragmento do mundo real sobre o qual incide a tarefa de modelação e sobre o qual se foca a construção do sistema. A identificação do pressupõe a identificação da fronteira do sistema e das entidades do mundo real (EMR). Estrutura de Conceitos - Conjunto de abstracções básicas que permitem identificar e caracterizar as EMR. Modelo - Interpretação de um dado segundo uma determinada estrutura de conceitos. (ou hipotético...) fenómeno é tudo o que é objecto de experiência possível, isto é, tudo o que aparece no tempo ou no espaço (Kant) Sinal Vista do mundo real ou hipotético que inclui os aspectos de interesse parte da realidade que nos interessa Rua modificado de Matos, 2002; Silva,2000] modificado de Matos, 2002; Silva,2000] Domínio do Problema Domínio do Problema Domínio da Solução Comercial Habitacional Limite de Freguesia A forma como se discorre sobre o depende do domínio do problema, isto é, da forma como um dado cliente ou utilizador descreve aquilo que pretende de um sistema. Habitacional Um determinado problema pode ser resolvido de várias formas: não existe uma forma única de modelar um sistema. O domínio da solução é apenas um de entre os possíveis. modificado de Matos, 2002; Silva,2000] 1

Informação geográfica Domínio do Problema Domínio da Solução Domínio da Realização Informação Geográfica - Todo e qualquer tipo de informação georreferenciada, ou seja, associada a uma localização

A referenciação espacial (georreferenciação) pode ser feita através de um sistema de coordenadas (referenciação directa) ou através de um endereço geográfico (referenciação indirecta ou por

O domínio da realização é condicionado pelas estruturas de dados e as operações suportadas por cada tipo de plataforma.

2 Informação geográfica Domínio do Problema Domínio da Solução Domínio da Realização Informação Geográfica - Todo e qualquer tipo de informação georreferenciada, ou seja, associada a uma localização sobre a Terra através de um sistema de referenciação espacial. A referenciação espacial (georreferenciação) pode ser feita através de um sistema de coordenadas (referenciação directa) ou através de um endereço geográfico (referenciação indirecta ou por geocódigo). Habitacional Uma determinada solução pode ser implementada em plataformas diferentes (e.g. diferentes SIG comerciais). O domínio da realização é condicionado pelas estruturas de dados e as operações suportadas por cada tipo de plataforma. Informação geográfica Modelação geográfica Dados Geográficos - Forma de estruturação e "empacotamento" da informação geográfica, de acordo com um determinado modelo de dados geográfico. Conjunto de Dados Geográficos (CDG) - Colecção de dados geográficos, tipicamente realizada em função de uma lógica temática ou de um propósito de transferência de dados. Razões pelas quais a modelação geográfica dos fenómenos varia: Natureza das entidades Tem a ver com características das próprias EMR Modo de observação Tem a ver com o registo das características Funcionalidade da informação Tem a ver com o uso a dar à informação Natureza da entidade Natureza da entidade ATÓMICO OU PLENUM Dicotomia referente à partição do universo em entidades atómicas (compatível com fronteiras definidas e estrutura vectorial) ou num plenum (compatível com a não utilização de fronteiras e estrutura matricial). A subdivisão de uma casa não é uma casa mas a subdivisão de uma porção de mar continua a ser mar. HOMOGÉNEO OU HETEROGÉNEO Característica associada a entidades extensivas compostas por outras com fronteiras bem definidas. Um bosque é composto por árvores, uma árvore tem fronteira bem definida mas não é um pequeno bosque (uma analogia semelhante pode ser construída para uma casa e uma cidade). DESCONTÍNUO OU CONTÍNUO Característica associada à continuidade na transição de uma entidade para outra. A um edifício pode ser associada uma transição abrupta entre ser ou não edifício enquanto uma descrição de distribuição de pluviosidade terá uma transição contínua. CONTÍGUO OU DISPERSO Característica referente ao facto de uma entidade poder não ter unicidade espacial. Um exemplo é o de povoação comportando-se como uma entidade e podendo no entanto estar dispersa. 2

Variação no tempo PERMANENTE OU VARIÁVEL Característica associada à variabilidade das fronteiras de uma entidade, podendo inclusivamente essa variabilidade alternar entre a existência e a não

Subjectividade ou impossibilidade de definição rigorosa Desenho de margens Imagem LANDSAT 89 Imagem LANDSAT 99 Modo de observação ESCALA A escala de observação, como sinónimo de nível de

RESOLUÇÃO A resolução identifica a menor dimensão a considerar; sublinhe-se que quanto maior a resolução mais complexas e difusas serão as fronteiras.

Ainda que se utilize sempre a mesma metodologia, a determinação duma posição no espaço (ponto vermelho na figura) originará forçosamente valores distintos a cada medição.

Caso não haja enviesamento na medida, obteremos uma nuvem de pontos (a cinzento na figura), que, de acordo com a teoria do erro, seguirá uma distribuição normal.

3 Variação no tempo PERMANENTE OU VARIÁVEL Característica associada à variabilidade das fronteiras de uma entidade, podendo inclusivamente essa variabilidade alternar entre a existência e a não existência da entidade. Subjectividade ou impossibilidade de definição rigorosa Desenho de margens Imagem LANDSAT 89 Imagem LANDSAT 99 Modo de observação ESCALA A escala de observação, como sinónimo de nível de generalização, é uma das principais responsáveis não só pelo tipo de objectos como pelas suas fronteiras. RESOLUÇÃO A resolução identifica a menor dimensão a considerar; sublinhe-se que quanto maior a resolução mais complexas e difusas serão as fronteiras. ERRO Erro com que se determina a delimitação de uma entidade. Simulação da determinação da posição de um ponto através de uma amostra de 1000 medições. Ainda que se utilize sempre a mesma metodologia, a determinação duma posição no espaço (ponto vermelho na figura) originará forçosamente valores distintos a cada medição. Esta variação só não é detectada pelos utilizadores se a precisão do instrumento de medida for muito baixa. Caso não haja enviesamento na medida, obteremos uma nuvem de pontos (a cinzento na figura), que, de acordo com a teoria do erro, seguirá uma distribuição normal. Duas formas de representação abstracta de vias. À esquerda, rede de eixos médios; à direita, linha correspondente aos lancis dos passeios. Funcionalidade Representação do percurso viário mais curto entre dois pontos em Lisboa Classificação funcional INFORMAÇÃO DE CONTEXTO - Utilizada com fim descritivo INFORMAÇÃO ESTRUTURANTE - Garante a coerência espacial de todos os outros temas INFORMAÇÃO DE INVENTÁRIO - Compreende as entidades que deverão ser representadas exaustivamente Os requisitos da IG são definidos em função das operações que o sistema deve suportar. Os objectivos condicionarão a selecção dos objectos geográficos a incorporar no sistema, determinarão o nível de detalhe geométrico, o levantamento dos atributos necessários, e a selecção do modelo geográfico a utilizar. No exemplo, as linhas a vermelho poderão ser adequadas para a representação cartográfica de ruas a escalas grandes, e têm maior detalhe geométrico do que a representação a azul. Contudo, não permitem a realização de análises de rede. Se o objectivo envolver determinar caminhos óptimos, análise de acessibilidades rodoviárias, etc., é mais eficiente optar por uma representação de vias geometricamente mais abstracta e fazer um levantamento dos eixos médios. INFORMAÇÃO DE SUPORTE - É objecto de opção e condiciona os resultados INFORMAÇÃO DERIVADA - Provém de operações de análise 3

Os elementos gráficos do CDG deverão ser sempre utilizados para construção de fronteiras noutros temas?

INVENTÁRIO NÃO NECESSARIAMENTE O CDG será utilizado para operações de análise (automáticas ou não) e é objecto de opções de construção que afectarão os resultados?

DERIVADA NÃO CONTEXTO (os elementos gráficos não serão utilizados para a construção de outro CDG, e só servem para facilitar a leitura) carta de risco do litoral; qual a info. de contexto?

4 Os elementos gráficos do CDG deverão ser sempre utilizados para construção de fronteiras noutros temas? ESTRUTURANTE construções NÃO O CDG deverá incluir todas as entidades (sem omissão) sob pena de a análise ficar errada? INVENTÁRIO NÃO NECESSARIAMENTE O CDG será utilizado para operações de análise (automáticas ou não) e é objecto de opções de construção que afectarão os resultados? zonas de risco SUPORTE NÃO O CDG resulta de operações de análise (automáticas ou não)? DERIVADA NÃO CONTEXTO (os elementos gráficos não serão utilizados para a construção de outro CDG, e só servem para facilitar a leitura) carta de risco do litoral; qual a info. de contexto? EXEMPLO DE INFORMAÇÃO DE CONTEXTO zonas residenciais escolas esp. urbano esp. urbanizável estradas 4a í zonas não residenciais 3a 2b 1 3b Õ U í % 1a 2a hipótese de pista do aeroporto da Ota í Õ Õ Õ í U % limites das freguesias Õ e limites administrativos U % Õ 4d carta das escolas de Lisboa EXEMPLO DE INFORMAÇÃO DE INVENTÁRIO SEM INFORMAÇÃO ESTRUTURANTE INVENTÁRIO, SUPORTE E DERIVADA COM INFORMAÇÃO ESTRUTURANTE SIG Um sistema de informação aplicado à modelação geográfica de fenómenos e à sua análise Meters 4

SIT-(EDINFOR) Os principais: Vectorial Modelos de dados Matricial

Temporal 3D Modelo vectorial relacional (topológico ou não

TABELAS Modelo vectorial relacional Modelo matricial MODELO

5 SIT-(EDINFOR) Os principais: Vectorial Modelos de dados Matricial Outros (aplicação muito específica) Orientado a objectos Difuso Temporal 3D Modelo vectorial relacional (topológico ou não topológico) INFORMAÇÃO ESPACIAL ID TABELA DE ATRIBUTOS ID OUTRAS TABELAS Modelo vectorial relacional Modelo matricial MODELO RELACIONAL ESTENDIDO atributos variam ao longo da entidade Modelo orientado a objectos Modelo difuso 5

Modelo temporal Modelo 3D MANCHAS DE MONTADO

ORGANIZAÇÃO POR CAMADAS (LAYERS) LIGAÇÃO

INTERROGAÇÃO ANÁLISE ESPACIAL Questões Que

freguesias de Portugal com área de bosque

Se se usar cartografia à escala 1:10000,

real? Que modelo de dados seria adequado para

6 Modelo temporal Modelo 3D MANCHAS DE MONTADO (SOBREIRO E AZINHEIRA) DENSIDADE EXTENSÃO Características mais comuns Características mais comuns ORGANIZAÇÃO POR CAMADAS (LAYERS) LIGAÇÃO OBJECTO-REGISTO CAPACIDADE DE PRODUÇÃO DE CARTOGRAMAS (ALTERAÇÃO DA BOLOGIA) Características mais comuns CAPACIDADE DE INTERROGAÇÃO ANÁLISE ESPACIAL Questões Que problemas existem se quisermos encontrar as freguesias de Portugal com área de bosque superior a 30 hectares? Se se usar cartografia à escala 1:10000, significa isso que todos os comprimentos medidos são na realidade vezes inferiores nessa cartografia do que no mundo real? Que modelo de dados seria adequado para a gestão de espaços de um edifício como o pavilhão de Civil? Como está estruturada a informação num SIG? O Google Earth é um SIG? 6

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