Geographic Information System, based on Free Software, in aid of the Public Administration

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1 Geographic Information System, based on Free Software, in aid of the Public Administration Verônica Costa Pantoja (Federal University of Pará Belém, Pará, Brazil) Wanderson Augusto de Souza Pereira (Federal University of Pará Belém, Pará, Brazil) Roberto Cesar Betini (Federal University of Pará Belém, Pará, Brazil) The purpose of this paper is discussing about Geospatial Information Systems and their effectiveness to the Public Service, by presenting a study case applied to public emergency services in the city of Belém, Brazil. It is also presented a proposal of a free architecture based on the GIS s study case. The use of Geospatial Technology, based on Free Software, has revealed to be an interesting alternative to implement GIS projects. It is also an important aspect when developing solutions to the Public Administration, which has usually invested in expensive proprietary solutions, also becoming dependent on companies that provide these solutions and thus having a lot of expense with acquisition and maintenance of Geospatial Technologies. Key-Words: Geographic Information System, Geospatial Technology, Free Software, Public Services, Public Administration. Sistemas de Informação Georreferenciados, Baseados em Software Livre, Auxiliando a Administração Pública O artigo apresenta os Sistemas de Informação Georreferenciados e sua utilidade para a Administração Pública baseado em um estudo de caso sobre serviços púbicos de urgência da região metropolitana de Belém, Estado do Pará. Também é apresentada uma proposta de arquitetura livre exemplificada no SIG do estudo de caso. Verifica-se que o uso de Geotecnologias, baseadas em Software Livre, constitui uma alternativa aos softwares proprietários para implementação de projetos de SIG. Este fato é importante para projetos relacionados à Administração Pública que, normalmente, possui altos investimentos em soluções proprietárias, deixando o setor público dependente das empresas fornecedoras destas soluções e provocando gastos elevados com Geotecnologias e manutenções. Palavras-Chave: Sistemas de Informação Geográfica, Geotecnologias, Software Livre, Serviços Públicos, Administração Pública. 1294

2 1. Introdução É imprescindível a necessidade de se ter informações precisas que auxiliem os gestores a tomarem decisões. Um ramo dos Sistemas de Informação que vem se destacando são os Sistemas de Informação Geográfica. Geralmente são desenvolvidos sobre tecnologias proprietárias e de alto custo, inviabilizando a sua aplicabilidade, principalmente nos Órgãos Públicos e em pequenas e médias empresas. No Brasil, o uso de Geoprocessamento e Sistemas de Informação Geográfica teve início na década de 80 com o professor Jorge Xavier da Silva (UFRJ) que desenvolveu o Sistema de Análise Geo-Ambiental (SAGA), um sistema voltado para análise geográfica. Desde então essas tecnologias vêm se desenvolvendo, principalmente através do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e de algumas universidades do eixo Sul e Sudeste do Brasil. O Geoprocessamento consiste em métodos e técnicas multidisciplinares, podendo ser aplicado em diversas áreas: Cartografia, Análise Ambiental, Transportes, Telecomunicações, Energia, Planejamento Urbano e Rural, entre outras. Aliado ao Geoprocessamento, os Sistemas de Informação Geográfica proporcionam maior agilidade e precisão na apresentação das informações georreferenciadas. A Administração Pública pode fazer uso dos Sistemas de Informação Georreferenciados para otimização de suas atividades. O trabalho, portanto, tem o objetivo de apresentar a importância dos Sistemas de Informação Georreferenciados e sua utilidade para a Administração Pública, baseado em um estudo de caso de serviços públicos de urgência da região metropolitana Belém, estado do Pará. Pretende-se também apresentar uma proposta de arquitetura livre exemplificada no SIG proposto para o estudo de caso. Desta forma, objetivamos disseminar e incentivar o uso de Geotecnologias Livres, as quais oferecem as mesmas funcionalidades que as soluções proprietárias e com baixo custo. A seção 2 do artigo apresenta a metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho. Em seguida, a seção 3 aborda um estudo sobre Georreferenciamento em Sistemas de Informação, mostrando os principais conceitos pertinentes a este assunto. A seção 4 apresenta um conjunto de Geotecnologias (tecnologias e ferramentas voltadas para SIG s) baseadas na filosofia de Software Livre. Já a seção 5 aborda a necessidade de uso dos SIG s pela Administração Pública. A seção 6 traz recomendações pertinentes a projetos de SIG. Logo em seguida, a seção 7 apresenta, como resultado da pesquisa, uma proposta de arquitetura, exemplificada através de um Sistema de Localização Georreferenciado a ser utilizado por serviços públicos de urgência da região metropolitana de Belém, Estado do Pará. O Algoritmo de Dijkstra será utilizado para a determinação das rotas no Sistema de Localização Georreferenciado. Finalizando, a seção 8 contém as conclusões deste trabalho. 2. Metodologia Para elaboração deste trabalho foi realizado um levantamento bibliográfico a cerca do Algoritmo de Dijkstra, Geoprocessamento, publicação de mapas na 1295

3 Web, Software Livre e Serviços Públicos. Houve também coleta de requisitos junto aos órgãos (Polícia Civil, Centro Integrado de Operações - CIOP e o Serviço de Atendimento Móvel de Urgência - SAMU) que prestam serviços públicos de urgência na região metropolitana de Belém (compreende as cidades de Ananindeua, Belém, Benevides, Marituba e Santa Bárbara do Pará), através de questionários que visaram levantar o contexto atual do atendimento desses serviços para, assim, ser proposta uma solução. 3. Georreferenciamento em Sistemas de Informação Um Sistema de Informação pode ser caracterizado como um sistema que através do processamento de dados brutos gera informação útil para algo ou alguém. Um Sistema de Informação (SI) é um conjunto de elementos ou componentes inter-relacionados que coletam (entrada), manipulam (processamento) e disseminam (saída) os dados e a informação e fornecem um mecanismo de feedback para atender a um objetivo (REYNOLDS, 2002: 12). Os componentes de um Sistema de Informação (SI) mostrados na Figura 1 são: Entrada, Processamento, Saída e Feedback. Os dados são coletados (Entrada), manipulados através de cálculos, operações, comparações e transformações (Processamento), gerando informação útil para um determinado objetivo (Saída). Já o Feedback é a capacidade de retroagir para modificar a entrada e/ou o processamento. Figura 1 Componentes de um Sistema de Informação. Os Sistemas de Informação podem ser de dois tipos: manuais ou computadorizados. Um Sistema de Informação Computadorizado (SIC) é composto por hardware, software, peopleware (pessoas) e procedimentos para coletar, manipular, armazenar e processar os dados em informação (REYNOLDS, 2002: 13). Os SI s podem ser agrupados em diversas categorias, entre as quais podemos citar: Sistemas de Apoio à Decisão, Sistemas de Informações Gerenciais, Sistemas de Processamento de Transações e Sistemas de Informação Geográfica Sistemas de Informação Geográfica Um Sistema de Informação Geográfica (SIG), do inglês Geographic Information System (GIS), pode ser definido por um conjunto de hardware, software, peopleware (pessoas) e dados geográficos que, quando integrados possibilitam capacidades e operações voltadas para, capturar, armazenar, recuperar, manipular, analisar e apresentar informações georreferenciadas. 1296

4 Há inúmeras aplicações para SIG incluindo temas como agricultura, meio ambiente, cartografia, cadastros e serviços urbanos (água, energia, telefonia, vias públicas). Outro exemplo são os Sistemas de Localização (SL). Os Sistemas de Localização são, na maioria das vezes, baseados em Global Positioning System (GPS), utilizando esse equipamento para localizar o posicionamento de algo ou alguém. Porém, há alguns Sistemas de Localização mais simples, que funcionam basicamente como mapas interativos, utilizados principalmente por turistas em centros urbanos. Sendo assim, um SIG pode ser utilizado pelo menos de três maneiras: Como ferramenta para produção de mapas geração e visualização de dados espaciais; Como suporte para análise espacial combinação de informações espaciais e não-espaciais; Como um banco de dados geográficos com funções de armazenamento, recuperação e gerenciamento de informação espacial (CÂMARA, 2001: 31). Cada SIG é formado por componentes em função de seus objetivos e necessidades (CÂMARA et al, 2005: 3). Figura 2 Estrutura geral de Sistemas de Informação Geográfica. Um SIG deve oferecer um conjunto de funcionalidades básicas divididas em categorias que representam os componentes ou subsistemas apresentados na Figura 2. Essas categorias são: Entrada de dados (Interface): permite a digitalização de dados gráficos e a digitação dos dados alfanuméricos, associando-os aos correspondentes. Não permite que dados inconsistentes sejam inseridos na base de dados geográficos; Gerenciamento e recuperação de informações: mantém a consistência e integridade da base de dados, principalmente da relação gráfico-alfa 1 ; controla o acesso concorrente; organiza as informações de forma a facilitar o acesso do usuário e garante a recuperação das informações; 1 Relação de associação existente entre os dados espaciais (gráficos) e os dados alfanuméricos (atributos). 1297

5 Manipulação e análise: esta categoria depende do domínio da aplicação, mas em geral, ela permite a realização de operações matemáticas (cálculos, comparações) e lógicas (booleanas), além de fornecer opções de filtragem, classificação, transformação e consulta; Exibição e produção cartográfica: capacidade de produzir mapas, tabelas e relatórios, e disponibilizar consultas. Cada Sistema poderá dispor desses componentes de forma distinta, mas todos os subsistemas citados devem estar presentes em um SIG Geoprocessamento O avanço da Tecnologia de Informação (TI), que compreende maior capacidade de armazenamento e velocidade de processamento, em conjunto com o Processamento Eletrônico de Dados (PED), principalmente dos dados espaciais e gráficos, possibilitou o desenvolvimento de um novo conceito: o Geoprocessamento. Geoprocessamento é um conjunto de métodos e técnicas que operam sobre base de dados digitais georreferenciados e/ou alfanuméricos com seus atributos para gerar informação relevante ao apoio à decisão (XAVIER-DA-SILVA, 2004: 17). A Figura 3 ilustra este conceito. Figura 3 Geoprocessamento. Para representar de maneira fiel as entidades e eventos do espaço geográfico, o Geoprocessamento utiliza como ferramenta computacional os Sistemas de Informação Geográfica Georreferenciamento Para que um SIG consiga oferecer informações sobre elementos geográficos e seus atributos, é necessário que os dados estejam georreferenciados, ou seja, localizados na superfície terrestre e representados numa projeção cartográfica. Na representação dos elementos geográficos e suas relações, o georreferenciamento faz uso de conceitos topológicos (vizinhança, pertinência, proximidade), métricos (distância, tamanho) e direcionais ( à esquerda, acima de ) para atingir o maior nível de semelhança possível. Georreferenciar um elemento ou objeto é tornar suas coordenadas conhecidas num dado sistema de referência. Este processo inicia-se com a obtenção das coordenadas de pontos da imagem pertencente ao elemento ou objeto no qual se planeja georreferenciar. Esses pontos são conhecidos como Pontos de Controle. 1298

6 Os Pontos de Controle são locais que oferecem uma feição física perfeitamente identificável, tais como intersecções de estradas e de rios, vias urbanas, pistas de aeroportos, edifícios, topos de montanhas, dentre outros. Um dado georreferenciado, por exemplo, em um mapa, deve estar correlacionado com o elemento ou objeto do mundo real, ou seja, cada ponto do elemento ou objeto deve ter um correspondente no mapa e vice-versa, levando em consideração a relação de medidas (distância e tamanho). Também deve ser escolhida uma escala que permita visualizar a equivalência das coordenadas entre o dado georreferenciado e o objeto real Relacionamento entre os componentes O entendimento e conceituação dos componentes (tipos de sistemas, técnicas e métodos) presentes no Georreferenciamento em Sistemas de Informação, explicados anteriormente, permite-nos compreender a relação existente entre eles, apresentada na Figura 4. Figura 4 Componentes do Georreferenciamento em Sistemas de Informação. A Figura 4 constata que um Sistema de Informação é algo bem geral e amplo, podendo ser de vários tipos, como, por exemplo, os Sistemas de Informação Geográfica. Os SIG s, por sua vez, também são agrupados em diversos tipos que se diferenciam através do objetivo da aplicação. Um dos principais objetivos dos SIG é fornecer a localização dos objetos espaciais, objetivo este, tratado pelos Sistemas de Localização. Os Sistemas de Informações Geográficas e Sistemas de Localização, que são tipos de Sistemas de Informação, utilizam técnicas e métodos de Geoprocessamento e Georreferenciamento para representar o espaço geográfico e alcançar seus objetivos. Já o Geoprocessamento e o Georreferenciamento são métodos e técnicas que fazem uso de ferramentas e tecnologias existentes nos SI, SIG e SL. 1299

7 4. Software Livre para Geoprocessamento O cenário atual, principalmente nos órgãos públicos nacionais, apresenta altos investimentos em soluções proprietárias fornecidas por empresas estrangeiras que oferecem soluções prontas e de elevado custo, deixando o setor público dependente dessas empresas e provocando gastos astronômicos com Geotecnologias e manutenções. Visando atender essa problemática, esta seção relaciona as principais tecnologias e ferramentas baseadas na filosofia de Software Livre. O presente trabalho apresenta apenas uma breve descrição das funcionalidades das principais Geotecnologia existentes, pois não é o foco do mesmo o detalhamento dessas ferramentas. Nos sites oficiais poderão ser encontradas as documentações que explicam todo o processo de instalação, configuração e funcionalidade dessas ferramentas. Primeiramente, antes de apresentar as Geotecnologias Livres, é necessário entender o conceito de Software Livre. O Software Livre foi proposto por Richard Stallman, através do projeto GNU e da Free Software Foundation (FSF) e é baseado em quatro tipos de liberdade (GNU, 2006): A liberdade de executar o programa, para qualquer propósito; A liberdade de estudar como o programa funciona e adaptá-lo para as suas necessidades. O acesso ao código-fonte é um pré-requisito para esta liberdade; A liberdade de redistribuir cópias de modo que você possa ajudar ao seu próximo; A liberdade de aperfeiçoar o programa, e liberar os seus aperfeiçoamentos, de modo que toda a comunidade se beneficie. O acesso ao código-fonte é um pré-requisito para esta liberdade. Com o advento do Software Livre foram criados diversos tipos de licença. As principais são a General Public License (GPL) e Lesser General Public License (LGPL) do projeto GNU e a BSD. Estas licenças tratam das quatro liberdades, restringindo ou ampliando o direito de usar, copiar, publicar, distribuir e comercializar um software. Em paralelo à disseminação da idéia de Software Livre surgiu o consórcio internacional Open Geospatial (Open Geospatial Consortium - OGC), conhecido como, OpenGis. O OGC foi criado em 1994 e é uma organização voluntária internacional composta por empresas e instituições governamentais e acadêmicas do mundo todo e tem por objetivo promover a interoperabilidade entre os diversos ambientes de Geotecnologias. Para isso, o OGC definiu um conjunto de especificações 2 que devem ser seguidas como padrão pelas ferramentas e tecnologias de informação espacial (OGC, 2006). As principais especificações são: Simple Features Specification (SFS): define um formato, de acordo com o SQL padrão, para armazenamento, leitura, análise e atualização de dados geográficos, através de uma API (ODBC). Essa especificação trabalha com dados vetoriais; 2 Todas as especificações do consórcio OGC (Open Geospatial Consortium) podem ser vistas no site < 1300

8 Web Feature Service (WFS): apresenta uma forma de acesso (inserção, atualização, exclusão e análise) à feição através do ambiente Web (HTTP). As operações entre clientes e servidores são baseadas no padrão XML. Este serviço é específico para o tratamento de dados modelados como geo-objetos; Web Map Service (WMS): define quatro protocolos (GetCapabilities, GetMap, GetFeatureInfo e DescribeLayer) que permitem a leitura de múltiplas camadas de informações (layers) georreferenciadas, contendo vetores e/ou imagens. Essa conexão permite somente consulta de dados, sendo todo o processamento realizado no servidor. Com isso, o cliente recebe uma imagem que corresponde a uma visualização do mapa, de acordo com as camadas (vetoriais ou matriciais) solicitadas; Geography Markup Language (GML): padrão baseado no XML e desenvolvido para permitir o transporte e armazenamento de informações geográficas. Muitos Softwares Livres implementam esse formato, mas o formato mais utilizado para esta portabilidade ainda é o ESRI Shapefile, sendo amplamente utilizado em sistemas comerciais e livres (UCHOA, 2004: 12); Web Coverage Service (WCS): padrão para o acesso a dados que representam fenômenos com variação contínua no espaço. Este serviço é específico para o tratamento de dados modelados como geo-campos. A seguir é apresentada uma relação de Geotecnologias Livres, dispostas nas seguintes categorias: Servidores, Clientes (SIG para Desktop), Bibliotecas e SGBD Servidores Os servidores são sistemas conhecidos como servidores de mapa e são aplicativos que disponibilizam informações georreferenciadas gerenciando para o servidor web estes dados. De modo geral, um servidor de mapa (Webmapping) é uma ferramenta que gera uma interface gráfica para um cliente web, possibilitando que este faça solicitações de consultas a respeito da base espacial. O servidor recebe, então, as solicitações do cliente, faz as consultas necessárias no banco de dados e devolve os resultados em um formato gráfico capaz de ser apresentado no browser MapServer O MapServer é um servidor de mapas para Web, desenvolvido originalmente pelo projeto ForNet da Universidade de Minnesota em cooperação com a NASA e o Departamento de Recursos Naturais de Minnesota. Atualmente o projeto MapServer encontra-se na versão , sendo mantido pelo projeto TerraSIP em conjunto com um grupo de organizações. O MapServer fornece um CGI com inúmeras funcionalidades voltadas para os desenvolvedores de aplicações simples, além de uma API que interfaceia com várias linguagens de programação como: PHP, Python, Perl, Ruby, Java, e C# (MAPSERVER, 2006). As principais características e funcionalidades do MapServer são: Utilizável em diversas plataformas: Linux, Windows, Solaris, e outras; 1301

9 Suporte a múltiplos formatos vetoriais e matriciais: ESRI Shapefiles, PostGIS, ESRI ArcSDE, Oracle Spatial (formatos vetoriais) e TIFF/GeoTIFF, GIF, PNG, ERDAS, JPEG (formatos matriciais); Suporte a especificações do OGC: WMS, WFS (somente leitura), WMC, WCS, SFS (através do PostGIS) e GML; Saída avançada de cartografia: desenho de camadas e execução de aplicativos dependentes de escala; rotulação de camadas, incluindo medição de colisão de rótulos; fontes TrueType; automação de elementos de mapas (escala, mapa de referência e legenda) e mapeamento temático usando classes baseadas em expressões lógicas ou expressões regulares GeoServer Assim como MapServer, esta ferramenta é indicada para o desenvolvimento de aplicações geográficas (SIG) para Web. O GeoServer é mantido pelo Open Planning Project e encontra-se na versão 1.4 (GEOSERVER, 2006). Suas principais características e funcionalidades são: Suporte a especificação do OGC: WFS, WMS e GML; Suporte a PostGIS, ESRI Shapefiles, ESRI ArcSDE e Oracle; Formatos de saída: JPEG, GIF, PNG, SVG, PDF; Fácil utilização através da ferramenta de administração via Web; Baseado em J2EE, podendo rodar em qualquer servlet container; Imagens com anti-aliasing Alov Map O Alov Map não contempla todas as liberdades de um Software Livre, logo não podemos classificá-lo como tal, porém o incluímos nesta lista de sistemas porque é gratuito e de grande utilidade para aplicações em SIG. O Alov Map é uma aplicação Java que permite publicar mapas vetoriais e matriciais na web. Há duas versões que podem ser usadas: cliente ou cliente/servidor. A versão cliente é baseada em um Applet utilizado para aplicações simples. Já a versão cliente/servidor é um Servlet que pode ser utilizado para projetos mais complexos (ALOV, 2006). As principais características e funcionalidades do Alov Map são: Permite a interação e publicação de mapas temáticos na Web; Trabalha centrado em um arquivo de configuração do tipo XML; Suporte a ESRI Shapefiles, MIF Mapinfo, MySQL, Oracle, Access, entre outros; Formatos de saída: JPG, GIF e MrSID; Suporte a especificação do OGC: WMS e SFS Clientes (SIG Desktop) Clientes são aplicações Desktop que não precisam estar conectados à Internet para funcionar. Todos os serviços são fornecidos de forma local ou por uma rede local. Sistemas Clientes também podem ser considerados como visualizadores de informações geográficas. 1302

10 Java Unified Mapping Platform JUMP O JUMP é um Framework Java para o desenvolvimento de aplicações de SIG. Este sistema é muito popular, principalmente pela sua interface gráfica, que é considerado muito amigável. Por ser baseado na linguagem Java, o mesmo pode rodar em diferentes plataformas (UCHOA, 2004: 16). O JUMP encontra-se na versão 1.2 (JUMP, 2006) e suas principais características e funcionalidades são: Suporte a ESRI Shapefiles e PostGIS, através de plug-in; Suporte a especificação do OGC: WMS, SFS e GML; Permite manipulação de feições (visualização, edição e criação); Necessita de plug-ins para se trabalhar com dados matriciais Thuban O Thuban é um Framework escrito na linguagem Python, que permite visualizar dados espaciais através de uma interface amigável. Atualmente este sistema encontra-se na versão Suas principais características e funcionalidades 3 (UCHOA, 2004: 17) são: Suporte a dados vetoriais: ESRI Shapefiles e conexão PostGIS; Suporte a dados matriciais: GeoTIFF; Permite análises (queries) e junções (joins) de tabelas; Possui suporte a projeções; Ferramenta de impressão e exportação de vetores; Suporte a especificação do OGC, através do FSF; Permite expansão através de plug-ins. Tanto o JUMP, quanto o Thuban são os Frameworks mais indicados para aplicações desktop (cliente) em instituições públicas (UCHOA, 2004: 17), pois são facilmente expansíveis e independem de qualquer outra solução proprietária Geographic Resources Analysis Support System GRASS GIS O GRASS é o mais antigo e considerado o mais completo sistema para aplicações de SIG, contemplando uma gama de funcionalidades relacionadas as Geotecnologias. Atualmente o GRASS está na versão (GRASS, 2006), à qual engloba mais de 350 funções para análise geoespacial, modelagem ambiental, mapas temáticos, integração de banco de dados, processamento de imagens e visualização. Suas principais características e funcionalidades são: Análise e visualização 3D sobre arquivos matriciais e vetoriais; Processamento de imagens (composição de cores e conversão de cores: IHS/RGB, entre outras funções); Criação de mapas através do postscript, html, entre outros (UCHOA, 2004: 18); Suporte a especificação do OGC, através do SFS; Análise geodésica e interpolação para geração de superfície. 3 Para saber mais sobre as características e funcionalidades do Thuban acesse o site < 1303

11 Apesar das inúmeras funcionalidades, o GRASS carece de uma interface gráfica amigável e de uma Engenharia de Software (UCHOA, 2004: 18) TerraView O TerraView é um aplicativo desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), utilizando a biblioteca de geoprocessamento Terralib. Este sistema encontra-se na versão 3.1.4, a qual oferece uma interface amigável e permite a manipulação de dados vetoriais (pontos, linhas e polígonos) e matriciais (grades e imagens), ambos armazenados em SGBD relacionais ou geo-relacionais, como: Access, PostgreSQL, MySQL, entre outros. Apesar de não oferecer suporte às especificações do consórcio OGC e nem interfacear com outras aplicações do tipo JUMP, Thuban, GRASS, MapServer e GeoServer, o TerraView possui vários recursos estatísticos, que permitem analisar os dados geográficos (TERRAVIEW, 2006) Quantum GIS O Quantum GIS (QGIS, 2006) é um visualizador de dados geográficos, que oferece suporte básico aos formatos vetorial e matricial, e a banco de dados. Sua versão atual é a 0.8. Esta versão apresenta como principais características e funcionalidades: O suporte a Postgre/PostGIS; O suporte a formatos vetoriais através da biblioteca OGR; O suporte a vários formatos matriciais (ESRI ArcGrid, GeoTIFF, ERDAS, etc.) através da biblioteca GDAL; O suporte a especificação do OGC, através do SFS; A exportação para arquivo de mapa do MapServer; A identificação de feições Bibliotecas para Desenvolvimento Bibliotecas para o desenvolvimento de SIG são ferramentas que abrangem um conjunto de modelos, métodos, algoritmos e funções, entre outros, que ajudam no desenvolvimento e tratamento dos dados espaciais Geospatial Data Abstraction Library GDAL / Simple Feature Library OGR A GDAL é uma biblioteca para manipulação de dados matriciais (de forma nativa) e vetoriais (através da biblioteca interna OGR). A versão mais atual é a 1.4.0, a qual é amplamente utilizada em sistemas como: GRASS, MapServer, Quantum GIS, Google Earth, OpenEV, ESRI ArcGIS 9.2, entre outros. A GDAL é a biblioteca de código aberto mais poderosa no quesito visualização/conversão de formatos matriciais (raster) e vetoriais (vector), sendo amplamente utilizada não somente nos projetos livres, mas também nos sistemas proprietários (GDAL, 2006). 1304

12 A biblioteca GDAL/OGR inclui o padrão GML do consórcio OGC e suporta atualmente mais de 50 formatos, entre eles: ESRI, JPEG, TIFF/GeoTIFF e Arc/Info Binary Grid Proj4 A biblioteca Proj4 é a mais utilizada nos sistemas livres para tratamento de projeções em tempo real presente no MapServer (UCHOA, 2004:22). Esta biblioteca implementa complexos algoritmos matemáticos, estando atualmente na versão (PROJ4, 2006). Sua desvantagem é o não suporte aos padrões OGC JTS Topology Suíte A JTS é uma biblioteca escrita totalmente na linguagem Java, que fornece uma gama de operadores geométricos (união, intersecção, buffer, entre outros), além de ser uma poderosa ferramenta para análises espaciais sobre geometrias em 2D e seguir a especificação SFS do consórcio OGC. Atualmente encontra-se na versão (JTS, 2006) Geometry Engine Open Source (GEOS) O GEOS é uma biblioteca C++ derivada da JTS. Este processo de tradução de Java (JTS) para C++ (GEOS) proporcionou a implementação de todas as funções da especificação SFS e a total compatibilidade com o PostGIS. O GEOS está atualmente na versão 3.0 (GEOS, 2006) TerraLib A TerraLib é uma biblioteca de classes e funções para construção de aplicações geográficas, tendo por objetivo o desenvolvimento de uma nova geração de ferramentas SIG, baseadas em Geotecnologias avançadas. Porém, a TerraLib não segue as especificações do consórcio OGC, o que a impede de interfacear com outras aplicações como: JUMP, Thuban, GRASS, MapServer e GeoServer (TERRALIB, 2006) GeoTools O GeoTools é uma biblioteca Java que implementa diversos formatos de dados geográficos e oferece suporte a algumas especificações OGC. Dentre as características e funcionalidades da atual versão 2.3.0, podemos citar (GEOTOOLS, 2006): Suporte as especificações OGC: WFS, WMS e GML; Suporte aos formatos: MIF, MID, GeoTIFF, ESRI ArcGrid, ESRI Shapefiles, entre outros; Análises topológicas sobre geometrias (JTS); Oferece acesso nativo aos bancos: DB2, PostGIS, Oracle Spatial, MySQL, entre outros. 1305

13 4.4. SGBDs Geográficos Os bancos de dados geográficos podem ser considerados um dos principais componentes da arquitetura de um SIG (ver Figura 2). Logo, é necessário um SGBD geográfico para gerenciar tanto os dados espaciais, quanto os dados alfanuméricos. Há no mercado diversos SGBDs que dão suporte aos dados geográficos, porém serão destacados apenas os SGBDs livres PostgreSQL/PostGIS O PostgreSQL é um SGBD objeto-relacional de código aberto, que vem se destacando por suportar um grande volume de dados e oferecer uma interface nativa à diversas ferramentas. Atualmente encontra-se na versão (POSTGRESQL, 2006), a qual possui as seguintes características e funcionalidades: Licenciamento BSD; Compatível com SQL92 e algumas funcionalidades do SQL99; SGBD objeto-relacional; Possui interface nativa com: ODBC, JDBC, C, C++, Perl, entre outros; Existe IDE s livres com interface gráfica (phppgadmin e pgadmin). Em relação aos dados geográficos, o PostgreSQL suporta três tipos de indexação nativa: B-Tree, R-Tree e GiST. Porém nenhuma desses tem muita utilidade no tratamento dos dados geográficos. Sendo assim, foi lançado o módulo (extensão) PostGIS que não somente adiciona o tratamento de dados geográficos ao PostgreSQL, mas também segue a especificação SFS no armazenamento/recuperação dos dados espaciais. A dupla formada pelo PostgreSQL e o PostGIS (PostgreSQL/PostGIS) é considerada uma poderosa ferramenta, estando no nível dos softwares proprietários de ponta (Oracle, Microsoft SQL e IBM DB2). O PostGIS encontra-se na versão e está sob a licensa GNU GPL (POSTGIS, 2006) MySQL O MySQL recentemente, a partir da versão 4.1, passou a oferecer suporte a dados espaciais. Atualmente encontra-se na versão 5.0 e já implementa extensões espaciais segundo as especificações do consórcio OGC (especificação SFS). Ele fornece um conjunto de classes e funções que permitem o tratamento dos dados geográficos. Os formatos suportados são: WKT e WKB (MYSQL, 2006). 5. O Uso de Sistemas de Informação Georreferenciados no suporte a Administração Pública A Administração Pública, diante da chamada Sociedade da Informação 4, tem enfrentado o desafio de realizar, de maneira eficiente, seus objetivos, 4 O conceito de Sociedade da Informação não é único. Pode-se considerar como sendo um novo paradigma técnico-econômico. Também pode ser considerada como a convergência de conteúdos, computação e 1306

14 projetos, estratégias e ações visando atender as necessidades essenciais da comunidade e, assim, garantir o bem-estar dos cidadãos. Diante deste fato, a Administração Pública precisa de novos modelos de gestão, instrumentos, procedimentos e formas de ação que satisfaçam à necessidade de mudança. Um novo instrumento a ser considerado são os Sistemas de Informação que podem apoiar o gestor público fornecendo informação precisa, relevante e confiável. Entretanto, para que a Administração Pública usufrua das vantagens de um SI, se faz necessário o alinhamento de SI à estratégia pública (REZENDE, 2005: 2). Mais que informatizar a Administração Pública, é necessário que SI e sua base apoiada na Tecnologia de Informação agreguem valor ao Serviço Público oferecido. O Sistema de Informação Georreferenciado, um tipo de Sistema de Informação, constitui em mais uma ferramenta para agregar valor às atividades da gestão pública. Entretanto, ainda há barreiras para o desenvolvimento e implantação de Sistemas Georreferenciados na Administração Pública: Dificuldade de encontrar pessoal técnico especializado e multidisciplinar, além dos altos custos relacionados; Altos custos de softwares de geoprocessamento proprietários; Investimentos em hardware; A coleta de dados exige uso de pesquisa de campo, satélites, sistemas GPS e base de dados espaciais para armazenamento dos dados; Cultura organizacional, ou seja, a Administração Pública precisa entender que os investimentos realizados na implantação de um Sistema Georreferenciado trarão retorno através do fornecimento de dados que possibilitarão suporte à decisão e a redução do grau de incerteza na hora de planejar projetos públicos. O Software Livre torna-se um elemento fundamental para a redução dos custos de implantação de Sistemas Georreferenciados. Por exemplo, a licença do software proprietário para geoprocessamento Arcview 9.2, custa 5 em torno de $ 1.500,00, enquanto que o GRASS, considerado o mais completo sistema para aplicações de SIG, possui custo de licença zero. Além de reduzir os custos devido ao não pagamento de licença, os softwares de Geoprocessamento, os bancos de dados e os servidores de mapas livres, garantem interoperabilidade das aplicações, através do padrão OGC. Muitas podem ser as aplicações destes sistemas na esfera pública. Uma aplicação básica é a gestão e ordenamento do território. Através dessa aplicação é possível construir uma base de dados informatizada que reproduza a configuração do território, identificando logradouros, lotes e glebas, edificações, redes de infra-estrutura, propriedades rurais, estradas e acidentes geográficos. Essa base pode ser útil para as atividades de planejamento urbano e ordenamento do uso do solo, inclusive para processos de revisão da legislação. Outros exemplos: Utilização de Sistemas Georreferenciados para formulação de políticas públicas. Com um sistema que disponha, por exemplo, de dados comunicações, como afirma TAKAHASHI, Tadao. Sociedade da Informação no Brasil livro verde. Ministério da Ciência e Tecnologia. Brasília p. 3 e 5. 5 Saiba mais informações sobre os preços do pacote Arcview 9.2 no site: < 1307

15 indicadores de incidência de doenças em uma determinada região, é possível planejar estratégias de ações específicas para essa região; Sistemas Georreferenciados de gestão ambiental para monitoramento de áreas de proteção ambiental; Sistemas de gerencia de vias públicas para verificação de demanda do transporte coletivo em regiões da cidade ou de carregamento de vias, identificação dos pontos críticos de acidentes e vias com maior necessidade de manutenção ou identificação dos trajetos mais comuns e sua intensidade para a otimização de roteiros; Sistemas que forneçam suporte à decisão sobre a definição de políticas de comunicação com o cidadão. Ao se constituir uma base de dados mais elaborada, o governante pode incorporar a ela informações que permitam identificar necessidades e oportunidades de contato com a população. Ao identificar com precisão as áreas afetadas por determinada decisão, o governo pode planejar ações de comunicação específicas para aquele público; Localização de serviços públicos. Por exemplo, a partir de uma base cartográfica que inclua informações sócio-econômicas e sobre serviços públicos é possível identificar áreas com maior nível de carência e os locais que mais necessitam da instalação de serviços públicos (CELEPAR, 2005). Outro exemplo: o uso de Sistemas de Localização Georreferenciados fornecendo rotas alternativas aos serviços públicos, como polícia, corpo de bombeiros e ambulância de tal forma que possam chegar ao local desejado em um tempo satisfatório; Sistema Georreferenciado para suporte à decisão no planejamento estratégico do setor turístico de uma região, visando seu desenvolvimento; Gestão de frota de veículos de modo a identificar, por exemplo, a localização e trajetória; Monitoramento criminal de áreas urbanas. Com a identificação dos pontos de risco, podem ser adotadas ações para a prevenção e diminuição de ações criminosas. No Brasil e no exterior podem ser vistos mais exemplos de aplicações de Sistemas de Informação Georreferenciados. No Pará, uma iniciativa da Paratur, juntamente com a Universidade Federal do Pará, culminou em um projeto para pesquisa, desenvolvimento e implementação de um Sistema de Informação Estatística para diagnóstico contínuo e planejamento estratégico do turismo no estado do Pará. Tal sistema, sendo previsto para 2007 o término de seu desenvolvimento e implantação, é baseado em Software Livre e apresenta um módulo georreferenciado que exibe informações estatísticas relacionadas a regiões do Estado do Pará (GORAYEB, 2007). A Figura 5 mostra a página web que contém a exibição do módulo georreferenciado do sistema Getur. 1308

16 Figura 5 Módulo de georreferenciamento do Sistema Getur. 6. Recomendação para Projetos de SIG Para se construir um SIG é necessário fazer uma mesclagem com as diversas ferramentas e Geotecnologias existentes. Uma única ferramenta dificilmente conseguirá suprir todas as necessidades para a construção de um sistema. Logo será necessário que essas ferramentas sigam o mesmo padrão (por exemplo, o OGC) para poderem se comunicar. Além das Geotecnologias tratadas aqui, em alguns casos (principalmente em sistemas complexos) será necessário o uso de uma linguagem de programação, geralmente as mais populares como: Java, PHP, Perl, C++ ou Python. Outro fator a ser considerado é em relação a projetos de SIG relacionados a Internet. A Internet, devido sua característica distribuída, oferece uma nova forma de compartilhamento dos dados georreferenciados, possibilitando o acesso destes dados pela sociedade. Diversos requisitos devem ser considerados para este tipo de projeto como a definição do propósito da página e definição da arquitetura do sistema (MIRANDA, 2002: 11). A publicação de mapas na Internet é um serviço que permite a visualização de dados georreferenciados provenientes de Sistemas de Informação Geográfica. Neste tipo de serviço também podem ser realizadas pesquisas simples ou complexas, cálculo de distâncias, ampliar e/ou reduzir o mapa entre outros tipos de interações. Órgãos públicos como Ministério dos Transportes 6 já possuem serviços de disponibilização de mapas. A disponibilização de informação espacial interativa para a sociedade constitui uma grande possibilidade de popularização do serviço de mapas. A Internet e suas aplicações têm evoluído ao longo dos anos e os SIG s não podem ficar a margem desta evolução. A Administração Pública pode se beneficiar da publicação de mapas na Internet. Serviços úteis podem ser implementados,entre outros: A localização e a exibição de atributos de pontos turísticos; 6 O serviço de mapas disponibilizado pelo Ministério dos Transportes pode ser acessado em: < 1309

17 A localização de ruas e determinação de menor distância entre dois pontos em uma cidade; Através da consulta de um mapa de determinado bairro, os moradores podem decidir onde a Administração Pública poderá investir; Portal de mapas para objetivos educacionais (disseminação do conhecimento geográfico); Disseminação de informações ambientais (educação ambiental); Integração de informações entre secretarias da Administração Pública. 7. Estudo de Caso Utilização de Sistemas de Localização Georreferenciado baseado em Software Livre e Uso do Algoritmo de Dijkstra para Apoio aos Serviços Públicos de Urgência É de responsabilidade do Poder Público oferecer serviços públicos à população. (MEIRELLES, 1999: 296). A seguir, serão mostrados o contexto atual dos serviços públicos da região metropolitana de Belém a serem considerados por este trabalho Segurança Pública No Estado do Pará, o serviço de segurança pública, a nível estadual, conta com as polícias civil e militar, além do corpo de bombeiros. Todos estão subordinados ao Governador do Estado. Esses serviços, apesar de suas diferenças em competências e organização, estão integrados em um órgão público chamado Centro Integrado de Operações (CIOP). Criado em 1997, o CIOP é uma iniciativa do governo estadual primeira iniciativa a nível nacional para reunir em um único local as polícias civil e militar, o corpo de bombeiros, além do Departamento de Trânsito do Pará (Detran) 7. O CIOP promove integração entre os serviços de segurança pública a nível estadual e facilita o atendimento à população. Sua área de abrangência consiste a região metropolitana de Belém (Ananindeua, Belém, Benevides, Marituba e Santa Bárbara do Pará). O atendimento ao cidadão é realizado através do número 190. As solicitações, via ligação telefônica, são recebidas por atendentes que elaboram a ocorrência. Esta ocorrência é despachada para a viatura correspondente ao serviço. O CIOP possui um Sistema de Informação denominado Sistema Integrado de Atendimento ao Público (SIAP) desenvolvido em Delphi e integrado ao banco de dados SQL Server. Este sistema gerencia os atendimentos realizados pelo número 190 quando discado pelo cidadão. Entre as funções deste sistema está a de monitorar o tempo de cada ligação realizada ao CIOP. Este tempo é limitado a até 3 minutos, ou seja, o atendente tem até 3 minutos para elaborar a ocorrência. O despacho das ocorrências é feito também via sistema. Há também uma integração do SIAP com um outro sistema chamado Easycall. Este sistema gerencia a parte de voz do atendimento (ligação telefônica) e grava as conversas 7 O serviço de ambulâncias não é integrado ao CIOP. Entretanto, quando é solicitada uma ambulância, é realizado contato telefônico ao SAMU (Serviço de Atendimento Móvel de Urgência) solicitando a ambulância. 1310

18 em um computador servidor especial. Enquanto o SIAP automatiza o atendimento ao cidadão, o Easycall controla a linha telefônica dos atendentes. Desta forma, estes sistemas agilizam o atendimento da solicitação do cidadão e tornam prático o trabalho dos agentes públicos, automatizando processos e conferindo maior eficiência ao serviço público Saúde Pública O Serviço de Atendimento Móvel de Urgência SAMU 192, no Estado do Pará, possui dois postos de atendimento. O primeiro localiza-se em Belém, capital do estado, atendendo habitantes da região metropolitana de Belém. A segunda unidade localiza-se em Marabá e atende habitantes. Basicamente, o atendimento à população é realizado da seguinte forma: o cidadão entra em contato com o SAMU por meio do número de emergência 192. A ligação é atendida por técnicos na central de regulação que identificam a emergência e repassam a solicitação para um médico regulador. Este profissional faz o diagnóstico da situação, isto é, ele inicia o atendimento orientando a pessoa que fez a ligação sobre as primeiras ações. Ao mesmo tempo, o médico regulador avalia qual o melhor procedimento para o paciente (orientar a pessoa a procurar um posto de saúde ou, de acordo com a gravidade, designar uma ambulância de suporte básico de vida ou uma UTI móvel para atendimento). O médico regulador também comunica os hospitais públicos e, desta maneira, reserva leitos para que o atendimento de urgência tenha continuidade. Caso seja necessário, a ambulância desloca-se até o local onde se encontra a vítima. Os procedimentos são realizados pela equipe de socorristas sempre supervisionado pelo médico regulador, por rádio. Por fim, a vítima é encaminhada a um hospital público (SAMU, 2006) 7.3. Solução Proposta Percebe-se a inexistência de um Sistema de Localização Georreferenciado que forneça suporte aos serviços como polícia, corpo de bombeiros e ambulâncias, de tal forma que possam chegar ao local desejado em um tempo satisfatório, propiciando um atendimento eficiente de seus serviços. Diante deste fato, é proposto um sistema de Localização Georreferenciado para apoio aos serviços públicos. Este sistema pode ser implementado para auxílio das atividades tanto do CIOP quanto do SAMU 7.4. Modelo de Implementação A arquitetura do sistema será baseada totalmente em Software Livre. Este modelo de arquitetura é fundamentado em propostas que visam suprir a necessidade de reduzir custos em projetos de SIG. Para a localização das rotas, o Algoritmo de Dijkstra foi escolhido porque permite encontrar o menor caminho entre dois pontos em um tempo de processamento aceitável. O Algoritmo de Dijkstra, criado pelo holandês Edsger Wybe Dijkstra em 1959, é o principal algoritmo para solucionar o problema de menor caminho entre dois vértices de um grafo dirigido com arestas de pesos não negativos. Ele 1311

19 possibilita encontrar o menor caminho entre um ponto de origem (vértice inicial) e os demais pontos de um grafo (GOODRICH, 2002:490). O SIG proposto funcionará como um sistema complementar aos sistemas presentes no CIOP e no SAMU. No momento da elaboração da ocorrência, quando é anotado o endereço da ocorrência, os dados podem ser processados pelo Sistema de Localização Georreferenciado, sendo fornecido o resultado por meio de um mapa que apresenta uma rota trançando o menor caminho. Este mapa será visualizado pelo atendente, através de um browser, e será repassada as informações sobre a rota a ser seguida para a viatura determinada à atender a ocorrência. A camada onde se localizará a aplicação é a cliente, dentro da arquitetura cliente-servidor. Nesta arquitetura, as aplicações visualizadoras executadas no lado cliente é que possuem a tarefa de manipular o mapa. Após a requisição feita ao servidor, o aplicativo é carregado do servidor para o cliente. A Figura 6 ilustra a proposta de arquitetura de um SIG. Figura 6 Arquitetura da aplicação no lado cliente. Estes aplicativos são Applets: pequenos programas desenvolvidos em linguagem de programação Java e incluídos em páginas Web. Eles podem ser executados a partir de um computador local ou remoto. Para que um Applet possa ser executado se faz necessário seu completo carregamento em um container (browser para acesso remoto ou appletviewer para acesso local) e a pré-instalação da Máquina Virtual Java. Devido a este fator, quanto maior o aplicativo, maior será o tempo de carregamento para um container. Os Applets permitem interatividade maior que as aplicações executadas no lado servidor. Entretanto, quanto maior esta interatividade, maior a complexidade da aplicação. Ao contrário das aplicações da camada servidora, os applets podem exibir dados vetoriais. Este tipo de implementação seria a mais indicada para o estudo de caso, pois o CIOP, por exemplo, atende diariamente cerca de ligações. Uma aplicação localizada no lado servidor poderia ficar sobrecarregada devido ao grande número de requisições a serem processadas. Com os Applets, o processamento fica sob a responsabilidade da máquina cliente que terá o visualizador de mapas (aplicativos locais que permitem acessar os dados georreferenciados). A Figura 7 mostra um modelo de implementação do Sistema de Localização Georreferenciada, com base na arquitetura exibida na Figura

20 Figura 7 Implementação da aplicação. O usuário (despachante) faz uma requisição ao servidor Tomcat e recebe, em reposta, uma página que contém o Applet. Após o carregamento do Applet, o despachante fornece os pontos de origem e destino necessários para o processamento que, após realizado, retorna a menor rota. O despachante repassa a informação, via rádio, para as viaturas. No banco de dados PostgreSQL/PostGIS estarão armazenadas as ruas e o Quantum GIS é a ferramenta que gera a imagem georreferenciada utilizada no Applet. As Geotecnologias utilizadas na implementação e já descritas na seção 4 foram: a Base de Dados PostgreSQL (versão 8.1.4) com o módulo PostGIS (versão 8.1) e como software de SIG, utilizou-se o Quantum Gis (versão 0.8). O servidor de aplicação utilizado foi o Tomcat 8 (versão ). Este servidor é de fácil configuração e constitui a implementação oficial de referência dos padrões JSP (Java Server Pages) e Servlets, sendo um projeto da Apache Software Foundation (DEITEL, 2006: 930). A máquina virtual Java (versão utilizada 1.6.0) é necessária, pois o servidor de aplicação Tomcat é implementado em Linguagem Java, além do driver PostgreSQL JDBC 9 (versão ) para o Banco de Dados PostgreSQL, pois é este driver que permitirá comunicação entre o banco e a aplicação. 8. Conclusão Os SI s têm-se desenvolvido cada vez mais, fornecendo informações precisas e relevantes à tomada de decisão. Os SIG s, diferentemente dos SI s tradicionais, promovem a análise sobre os dados espaciais, permitindo o georreferenciamento dos dados processados. O alinhamento dos Sistemas de Informação Georreferenciados com as estratégias governamentais, constitui-se numa importante ferramenta para um serviço público eficiente, pois um Sistema Georreferenciado trará retorno à Administração Pública através do fornecimento de dados que possibilitarão suporte à decisão e a redução do grau de incerteza na hora de planejar projetos públicos. As Geotecnologias, baseadas em Software Livre, constitui um elemento fundamental para a redução dos custos de implantação de Sistemas Georreferenciados. Além disso, resolve o problema da dependência ao software 8 Para obter mais informações sobre o servidor Tomcat, acesse: < 9 O driver JDBC PostgreSQL pode ser adquirido em: <

21 proprietário que, geralmente, são soluções prontas que não atendem as necessidades reais da Administração. As Geotecnologias aplicadas ao estudo de caso foram utilizadas devido a facilidade de serem estudadas e implementadas em projetos de SIG. O PostgreSQL/PostGIS, por exemplo, está no mesmo nível de qualidade dos softwares proprietários, suportando grande volume de dados e oferecendo uma interface nativa à diversas ferramentas. 9. Bibliografia ALOV. ALOV Map: Free Java GIS. Disponível em: < Acesso em: 26 out CÂMARA, Gilberto; DAVIS, Clodoveu; MONTEIRO, Antônio Miguel Vieira. Introdução à Ciência da Geoinformação. In: MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE RPQ/249). São José dos Campos: INPE, p. Disponível em: < pdf>. Acesso em: 06 nov CÂMARA, Gilberto et al. Bancos de Dados Geográficos. Curitiba: MundoGEO, p. CELEPAR. Um importante aliado. Revista BateByte Curitiba, julho/agosto/setembro 2005, número 148. Seção: Geoprocessamento. Disponível em: < Acesso em: 29 dez DEITEL, Harvey; DEITEL, Paul. Java Como Programar; tradução Edson Furmankiewicz; revisão técnica Fábio Luccini. 6. ed. São Paulo: Pearson Printice Hall, p. GDAL. Geospatial Data Abstraction Library GDAL. Disponível em: < Acesso em: 25 out GEOS. Geometry Engine Open Source. Disponível em: < Acesso em: 23 out GEOSERVER. What is GeoServer? Disponível em: < Acesso em: 26 out GEOTOOLS. The Open Source Java GIS Toolkit. Disponível em: < Acesso em: 23 out GORAYEB, Inácio Leite et al. A utilização do Software Livre no Planejamento Estratégico do Turismo através de Sistema de Informação Georreferenciado. In: 8th FÓRUM INTERNACIONAL DE SOFTWARE LIVRE, 2007, Rio Grande de Sul. Anais Rio Grande de Sul: WSL - Trilha Nacional. 1314