Geoprocessamento GEOMÁTICA SIG SIG

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1 GEOMÁTICA Geomática - Ciência e tecnologia para obtenção, análise, interpretação, distribuição e uso da informação espacial. Abrangência: Geoprocessamento SIG Sensoriamento Remoto GPS Cartografia Automatizada Bancos de dados geográficos Geoprocessamento Conjunto de conceitos, métodos e técnicas que tratam de dados georreferenciados, ou seja, informação geográfica SIG Sistemas de informação geográfica Ferramentas computacionais para geoprocessamento que permitem realizar análises complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados geo-referenciados Sistemas de informação que tornam possível a captura, modelagem, manipulação, recuperação, apresentação de dados referenciados geograficamente SIG Desenvolvido nos anos 60 como meio de sobrepor e combinar diversos tipos de dados em um mesmo mapa Na década de 70 primeiro projeto Universidade de Harvard que produzia mapas de declividades com auxílio de impressora matricial SIG Tem evoluído significativamente nos últimos anos principalmente com a evolução de outras tecnologias como Sensoriamento remoto com imagens de alta resolução e confecção de ortoimagens(imagem fotográfica obtida através de processos computacionais a partir de uma fotografia, na qual os deslocamentos de imagem devidos à inclinação e ao relevo foram corrigidos matematicamente) GPS Sistemas de Posicionametno Global (Global Positioning Systems (GPS) que permitem determinar o correto posicionamento de objetos da superfície terrestre Aerofotogrametria que permite a transformação de fotografias aéreas em mapas digitais 1

2 Vantagens do SIG com relação aos sistemas tradicionais Disponibilizar mapas existentes de forma mais rápida e fácil Disponibilizar os mapas específicos que os usuários demandam Permitir experimentações com diferentes representações gráficas dos mesmos dados Facilidade de disponibilizar e atualizar os dados quando estes já estão em formato digital Facilidade de analisar dados estatísticos interagindo com dados espaciais Criação de mapas que são extremamente difíceis de construir manualmente( montagens 3 D, etc) Vantagens do SIG com relação aos sistemas tradicionais Possibilidade de efetuar simulações do tipo se x acontece y decorre Possibilidade de trabalhar com elementos de orignes diversas Capacidade de lidar e gerenciar uma quantidade muito grande de informações. Evolução do Geoprocessamento ou Geotecnologias Google maps Google earth Virtual Earth Conceitos - Informação geo-referenciada Quando o mapa está geo-referenciado com coordenadas e as formas (pontos, linhas e polígonos) editados se diz que existe uma base cartográfica, referenciada ao modelo matemático da terra. Esta base é o primeiro passo para construção de um SIG. Dado Geo-referenciado Aplicações que misturam imagens de satélite, modelos 3 D e GPS sendo que o usuário precisa somente ter acesso a internet 2

3 Conceitos - Topografia Conceitos - Feições geográficas - Descrição minunciosa de uma localidade; topologia. Arte de representar no papel a configuração duma porção do terreno com todos os acidentes e objetos que se achem à sua superfície. - Configuração da superfície da Terra, incluindo o relevo, a posição dos cursos d'água as estradas, as cidades, etc. O conjunto das características naturais e físicas da Terra. Um acidente simples simples, como uma montanha ou um vale é denominado um acidente topográfico. A topografia é subdivida em hipsografia (os aspectos do relevo), em hidrografia (a água e os detalhes relativos à drenagem), em cultura (a obra do homem) e em vegetação. Feições Naturais Feições Artificiais Objeto ou aspecto da superfície da Terra. São as características naturais da superfície terrestre como rios, lagos, morros, montanhas, matas e florestas nativas. Características artificiais da superfície terrestre, ou seja, tudo aquilo que foi criado e modificado pelo homem como estradas, cidades, barragens, edificações, áreas cultivadas, etc. Diagrama de contexto de um SIG Elementos básicos de SIG Escalas típicas Tipo de dados Representação gráficas 3

4 Elementos SIG Escalas típicas Tipo de dados Representação gráficas Cartografia digital base SIG Escalas típicas Elementos: Escala: fator de redução Modelo matemático: elipse ou esfera Sistema de representação: projeção cartográfica Escala É a relação matemática entre o comprimento ou distância figurada no mapa e a superfície real da superfície representada. Elementos SIG Modalidades de escala Numérica -representa por uma fração ordinária (como 1/ ) ou de uma razão matemática (1: ). O número 1 significa a unidade no mapa (1 cm) e o número o tamanho real ( de cm, ou seja 10 km)... para tal conversão é preciso saber vonverter cm em metro e este em km. Os mapas topográficos têm escalas entre 1/ e 1/ , que são escalas médias; estes mapas são conceituados como de informação oficial. O governo brasileiro, através do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e da Diretoria do Serviço Geográfico do Exército, além dos institutos cartográficos estaduais, adotam esse tipo de mapa, o topográfico. Gráfica -representada sob a forma de um segmento de reta graduado em km. É dividida em partes iguais indicativas da quilometragem; a primeira parte (chamada de talão ou escala fracionária) é seccionada de tal modo a permitir uma avaliação mais precisa das distâncias ou tamanhos no mapa. Essa escala gráfica facilita de maneira mais prática o cálculo dessas distâncias. Para mudar essa escala gráfica em numérica é simples: 1 cm = 10 km no mapa (ou cm), daí a escala numérica vai ser 1: ou 1/ Escalas típicas Tipo de dados Representação gráficas Dados Mapas Imagens Redes 4

5 Geométrico ou espacial Não geométrico ou descritivo ou não espacial Tipo de dados Descrevem as feições da superfície terrestre, são representados por pontos, linhas e polígonos. Um sistema (X,y) de coordenadas cartesiadas é usado para referenciar as feições. Qualquer informação descritiva (nomes, numeros, tabelas e textos) relacionada com um único objeto, elemento, entidade gráfica ou um conjunto deles. São os atributos das feições que podem ser nominais (tipo de solo, floresta) ou escalares (altitudes, profundidades) Dados espaciais e descritvos Um SIG implementa uma estratégia dual, ou seja armazena dados espaciais e descritivos. Mapa Mapas Representação ou abstração da realidade geográfica um meio para apresentar a informação geográfica nas formas visual, digital ou tátil. Mapa temático Descrevem a distribuição espacial de uma grandeza geográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas de pedologia e aptidão agrícola de uma região. Estes dados, obtidos a partir de levantamento de campo, são inseridos por digitalização ou a partir de classificação de imagens. Mapa temático Mapa cadastral Exemplo de uma mapa inserido no SIG através de digitalização, a partir do mapa do Levantamento de Reconhecimento Semidetalhado dos Solos da Região de Inhamuns CE (SUDEC, 1980) 5

6 Mapa temático Mapa temático Os dados são representados por uma matriz (m x n), linha e coluna, composta por células ou pixels de dimensões variáveis. Cada célula está numa posição (m x n) na matriz e poderá estar associada a um atributo ou dado descritivo. Carta topográfica referente a escala 1: Mapa temático de uso do solo Mapa cadastral Cada um dos seus elementos é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas. Por exemplo, os lotes de uma cidade são elementos do espaço geográfica que possuem atributos (dono, localização, valor venal, IPTU devido) e que podem ter representações gráficas diferentes em mapas de escalas distintas. A figura mostra exemplo de mapa cadastral da América do Sul onde os países possuem atributos não gráficos (PIB e população). Imagens Obtidas por satélites, fotografias aéreas ou scanners aerotransportados as imagens representam formas de captura indireta da informação espacial. Armazenadas como matrizes, cada elemento de imagem (denominado pixel) tem um valor proporcional a energia eletromagnética refletida ou emitida pela área da superfície terrestre correspondente. A figura mostra uma composição colorida obtida via satélite TM-Landsat. 6

7 Redes O conceito de rede denota informações associadas a: -Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone -Redes de drenagem (bacias hidrográficas) -Rodovias Cada objeto geográfico (ex. cabo telefônico, cano de agua) possui uma localização geográfica exata e está sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados O objeto geográfico possui coordenadas (latitude e longitude) e atributos. Por exemplo: - Um poste está em uma determinada posição (x,y) e possui um atributo (luz de mercúrio ou incandescente) O dado para o SIG deve estar sempre acompanhado de coordenadas. Elementos SIG Escalas típicas Tipo de dados Representação gráficas Universo de representação Representação matricial representado por uma matriz P(m,n) composto de m colunas e n linhas onde cada célula possui um número de linha, um número de coluna e um valor correpondente ao atributo estudado. diferentes representações matriciais de um mapa 7

8 Universo de representação Representação matricial ou Raster x. Raster GRID Imagens de satélite e fotografia aéreas já estão no formato Pixels" ocalização e valor Universo de representação Representação vetorial Três elementos gráficos: Pontos, linhas e polígonos Pontos abrangem todas as entidades geográficas que podem ser perfeitamente posicionadas por um único par de coordenadas x e y. Além das coordenadas outros dados não espaciais podem ser arquivados para indicar de que tipo de ponto se está tratando. As linhas, arcos ou elementos lineares são um conjunto de pontos conectados. As áreas ou polígonos são representados pela lista de linhas que a compõem. Universo de representação Representação vetorial Comparação Universo de representação Três elementos gráficos: Pontos, linhas e polígonos Feições: casa, lago, estrada, etc... Atributos: tamanho, tipo, comprimento, etc... 8

9 Comparação Coleta do dado georeferenciado O dado georreferenciado é coletado de acordo com a necessidade do usuário, ou seja, a característica do aplicativo. A base cartográfica pode ser oriunda das geotecnologias através de dados preexistentes (mapas) através da digitalização. Aerofotogrametria Sensoriamento remoto Topografia digital Sistema de posicionamento por satétlite Base cartográfica (Mapa) Conversão de dados em meio de papel para digital Escanerização Digitalização Aerofotogrametria Aerofogrametria. Ciência da elaboração de cartas, mediante fotografias aéreas, utilizando-se aparelhos e métodos estereoscópicos (métodos que possibilitam visualização em três dimensões a partir de fotografias) 9

10 Sensoramento remoto Técnicas de aquisição e processamento de imagens, com facilidades para obtenção de dados sobre qualquer lugar do globo terrestre, seja através de sensores orbitais (satélites) ou sensores fotográficos (aerotransportados); O processamento digital de sensoramento remoto está ligado ao reconhecimento de feições e padrões registrados na imagem através de programas computacional baseados em análise estatítica. Sistema de posicionamento por satélite Levantamentos geodésicos são as observações de campo executadas em geral por meio de observações de satélites artificiais com vistas a determinação precisa de pontos sobre a superfície terrestre, ou seu modelo matemático (elipse). Os principais dados oriundos da geodésia são os ponto geo-referenciados latitude, longitude e altitude, que são a base de um mapa digital. O sistema Navstar GPS que nasceu da junção de dois projetos americanos (Marinha e Força aérea americanas) é um sistema de navegação por sinais de radio baseado em uma constelação de satélites artificiais. O sistema fornece a posição tridimensional, dados para navegação e informações sobre o tempo, atendendo toda a porção do globo terrestre em qualquer condição meterológica, a qualquer horário, o ano inteiro. Sistema de posicionamento por satélite Sistema de posicionamento por satélite O sistema consiste numa "constelação" de pelo menos 24 satélites em 6 planos orbitais. Os satélites GPS, construídos pela empresa Rockwell, foram lançados entre Fevereiro de 1978 (Bloco I), e 6 de Novembro de 2004 (o 29º). Cada um circunda a Terra duas vezes por dia a uma altitude de quilómetros (12600 milhas). Os satélites têm a bordo relógios atómicos e constantemente difundem o tempo preciso de acordo com o seu próprio relógio, junto com informação adicional como os elementos orbitais de movimento, tal como determinado por um conjunto de estações de observação terrestres. 10

11 Coleta de dados gráficos digitais (base cartográfica) Fonte GPS Aerofotogrametria Sensoramento remoto Digitalização Formato Vetorial (pontos) Vetorial (pontos, linhas e polígonos) Raster Vetor/Raster Observações Base para o mapeamento digital e atualização de mapas Mapa digital editado. Fonte mais comum de base gráfica num SIG. Fonte mais econômica de aquisição de dados espaciais. Aplica-se ao mapeamento temático (meio ambiente) e atualização de mapas topográficos. Transformação de mapas preexistentes para o formato digital 11