Introdução ao SIG. Objetivos Específicos 18/11/2010. Competência: Apresentar: Utilidade de um SIG

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1 MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE - MMA INSTITUTO CHICO MENDES DE CONSERVAÇÃO DA BIODIVERSIDADE - ICMBio DIRETORIA DE PLANEJAMENTO, ADMINISTRAÇÃO E LOGÍSTICA - DIPLAN COORDENAÇÃO GERAL DE GESTÃO DE PESSOAS - CGGP CURSO DE GEOPROCESSAMENTO Introdução ao SIG CURSO DE GEOPROCESSAMENTO Introdução ao SIG Competência: Compreender os conceitos do SIG para utilizar o Geoprocessamento de forma crítica. Leonardo F. Freitas Sala de Monitoramento e Informações Ambientais SMI / CGPRO Objetivos Específicos Apresentar: A utilidade de um SIG; A evolução histórica do SIG; Conceitos básicos do SIG; Arquitetura do SIG. Demonstrar a importância do conhecimento teórico para o SIG. Utilidade de um SIG O que é SIG? Para que serve um SIG? Quem utiliza o SIG? O que é SIG? Do inglês Geographic Information System (GIS) Traduzido para o português como Sistemas de Informação Geográfica (SIG) O que é SIG? Sistemas de Informação Geográfica (SIG) é um sistema baseado na interação software, hardware, pessoas e dados espaciais. O SIG propicia: criar, editar, pesquisar, analisar e apresentar as informações em um mapa ou no computador. 1

2 O que é SIG? Um poderoso conjunto de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e exibir dados espaciais do mundo real (Burrough, 1986). Um sistema para capturar, armazenar, controlar, manipular, analisar e visualizar dados que são espacialmente referenciados à Terra (Departamento de Meio Ambiente, 1987). Um sistema de base de dados no qual a maioria dos dados são indexados espacialmente, e sobre a qual um conjunto de processos acionados de forma a responder perguntas sobre entidades espaciais na base de dados (Smith et al., 1987). Sistema de apoio à decisão que envolve a integração de dados espacialmente referenciados na resolução de um problema ambiental (Cowen, 1988). O que é Sistema? 1. Conjunto de elementos, entre os quais haja alguma relação; 2. Disposição das partes ou dos elementos de um todo, coordenados entre si, e que formam estrutura organizada; 3. Reunião de elementos naturais da mesma espécie; 4. Método. Modo, jeito O que é Informação? Informação é o resultado do processamento, manipulação e organização de dados, de tal forma que represente uma modificação (quantitativa ou qualitativa) no conhecimento do sistema (pessoa, animal ou máquina) que a recebe. As palavras informação e dados, são intercambiáveis em muitos contextos. Todavia, não são sinônimos. Por exemplo, de acordo com a observação de Adam M. Gadomski (1993), dados é tudo que pode ser processado e as informações são dados que descrevem um domínio físico ou abstrato. O que é Geográfica? No contexto de um SIG a palavra geográfica se refere a fenômenos, objetos ou qualquer outra coisa que possa ser localizada na superfície da Terra por coordenadas, ou seja, dados e informações georreferenciadas. 2

3 Para que serve o SIG? O SIG é uma ferramenta que permite análises de fenômenos espacializados, seja por sua localização ou pelos seus atributos. (gerar informações) Informações especializadas subsidiam o planejamento e o gerenciamento do território. Quem utiliza o SIG? Como o SIG é uma ferramenta de análises de dados espacializados, os usuários são todos os que necessitam saber onde. Com isso temos as mais diversas áreas de atuação. Meio ambiente, segurança publica, ordenamento territorial, agricultura, energia, trânsito, entre outros. Evolução Histórica do SIG Evolução Histórica do SIG Anos 50: Primeiras tentativas de automatizar parte do processamento de dados espaciais (Inglaterra e EUA). Objetivo de reduzir os custos de produção e manutenção de mapas. Devido a precariedade da informática da época e a especificidade das aplicações, ainda não podiam ser chamados de sistemas de informações. Evolução Histórica do SIG Anos 60: Surgem os primeiros SIG (Canadá). Utilizado para criar um inventário de recursos naturais. Dificuldade de utilização devido a restrições computacionais. As soluções tecnológicas deviam ser feitas sob demanda. Baixa capacidade de processamento e armazenamento 3

4 Evolução Histórica do SIG Anos 70: A evolução da informática (hardware) tornou viável o desenvolvimento de sistemas comerciais. Foi quando a expressão SIG foi criada. E surgiu comercialmente o CAD (Computer Aided Designed). Desenvolvimento de alguns fundamentos matemáticos voltados para a cartografia, incluindo a geometria computacional. Ainda estava restrito a grandes organizações devido ao custo de equipamentos. Evolução Histórica do SIG Anos 80: Marco inicial da popularização do SIG, devido aos avanços da microinformática. O Geoprocessamento passa a ser uma disciplina cientifica independente, com a criação nos EUA de centros de pesquisa. Surgimento dos sistemas gerenciadores de banco de dados relacionais. Anos 90: Grande penetração do SIG nas organizações com o custo de software e hardware decrescendo e surgimento de alternativas menos custosas para construção de base de dados geográficas. O SIG deve armazenar geometria (ponto, linha, polígono) georreferenciada e atributos nãoespaciais. A diferença de um SIG para um CAD é que o último possibilita a construção de vetores geometricamente mais sofisticados (modelagem de objetos 3D). No SIG os vetores são bem mais sofisticados do que em um CAD, pois trabalham com volumes maiores de dados e conta com recursos para tratamento de topologia, associação com atributos alfanuméricos e indexação espacial. Modelo Vetorial: Basicamente existem dois modelos de representação em SIG: O modelo vetorial e o modelo matricial. Objetos compostos por pares de coordenadas (x, y). A geometria do objeto é a responsável pela aparência gráfica. 4

5 A representação vetorial é composta por três elementos básicos (geometrias): Ponto, Linha e Polígono. Modelo Vetorial: Ponto O ponto é a representação mais simples das geometrias. Composto por um par ordenado de coordenadas (x, y) e seus atributos nãoespacias. Modelo Vetorial: Linha A linha é composta por, no mínimo, dois pares de coordenadas (nó) ligados por uma linha (arco) e seus atributos não-espaciais. Quando tem mais de um arco é também chamada de poli-linha e os pontos entre o nó inicial e o nó final são chamados de vértices. Modelo Vetorial: Polígono O polígono é composto por, no mínimo, três pares de coordenadas (um nó e dois vértices) ligados por três linhas (arcos) e seus atributos não-espaciais. No polígono o nó inicial é também o nó final. A área dessa representação divide o plano em duas regiões: interna e externa. Modelo Vetorial: Polígono Modelo Vetorial: Polígono Podem ocorrer representações mais complexas, como um polígono dentro de outro formando um buraco ou em casos que uma única feição tem mais de um polígono não contíguo. 5

6 Modelo Vetorial: Polígono Contiguidade A topologia explicita os relacionamentos espaciais entre os objetos com base em um processo matemático. Conectividade Nesse conceito as formas e coordenadas dos objetos são menos importantes que os elementos do modelo topológico (conectividade, contiguidade e contingência). Contingência As formas de utilização dos objetos lineares podem ser isolados, em árvore ou rede. Isolados: a linha não faz conexão com outra (cercas de terrenos, muros). Em árvore: existe uma linha principal e suas ramificações (hidrografia). Em rede: os objetos estão interligados (rede viária, elétrica, de água) Rede Isolado Árvore 6

7 Os objetos de área podem ter três formas diferentes de utilização (isolados, aninhados ou adjacentes). Isolado Aninhado Isolados: objetos da mesma classe não se tocam (quadras residenciais, piscinas, mancha urbana, desmatamento) Aninhados: objetos empilhados, típico em isolinhas. Adjacentes: a borda dos objetos se tocam (mapa pedológico, uso da terra) Adjacente Representação topológica Modelo Matricial: A informação é representada por células (pixels) dispostas em linhas e colunas, onde cada uma tem suas coordenadas (localização: x, y; e um atributo: z) Esse modelo é utilizado em imagens de satélite, fotografias aéreas digitais, modelos matemáticos, entre outros. Resolução espacial é a capacidade de se representar objetos de acordo com o tamanho do pixel. 72 pixels/polegada (DPI) 15 pixels/polegada (DPI) 7

8 Em alguns casos os pixels podem ter valor por agrupamento (mapas temáticos) ou valores discretos (imagens de satélite, modelos de terreno) 4 pixels/polegada (DPI) O armazenamento e o processamento de um dado matricial depende proporcionalmente do tamanho dos pixels e da área representada. Nesse exemplo a divisão de um pixel por 2 gera uma grade com 4x o numero de pixels. Modelo Numérico de Terreno (MNT) Termo utilizado para denotar a representação quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espaço. Muito utilizado em altimetria, mas também pode ser utilizado em geoquímica, hidrologia, meorologia. Fonte de dados para modelagem. 8

9 Matriz x Vetor Matriz x Vetor Alguns dados podem ser representados como vetor ou matriz, mas quando utilizar um ou outro? No caso de se produzir cartas ou em operações onde é necessária maior precisão é mais adequado o uso de vetor, dada a maleabilidade desse tipo de representação. Nos casos onde o objetivo é a álgebra de mapas, a representação matricial é mais adequada. Matriz x Vetor Arquitetura do SIG Devido à diversidade de aplicações do SIG (meio ambiente, agricultura, cartografia, cadastro urbano, serviços) é possível classificar em pelo menos três grandes maneiras (complementares) de utilizar um SIG. como ferramenta para produção de mapas; como suporte para analise espacial de fenômenos; comparativo entre representações para mapas temáticos como um banco de dados geográfico, com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial. Arquitetura do SIG O SIG possui uma estrutura geral que em uma visão abrangente pode-se indicar os seguintes componentes: 9

10 Os dados podem ser de várias fontes, escalas, datas, formatos, datuns, projeções, etc. Por vezes dados digitalizados necessitam ser vetorizados. A entrada desses dados no SIG dependem de uma condição: todos devem estar em formato digital. Assim cartas impressas, fotografias aéreas analógicas, e outros dados não digitais devem passar por um processo para digitalizá-los (scanner, fotografia digital, mesa digitalizadora) 10

11 Outra fonte de dados é o GPS que pode fazer a coleta dos dados in loco e depois passar para o SIG. Muitos tipos de dados podem ser utilizados no SIG, entre eles temos: Vetores (linha, ponto e polígono) Imagens de satélite; Modelos Digitais de Elevação (MDE); Cartas escaneadas; Fotografias aéreas;... 11

12 Leonardo F. Freitas Geógrafo Fone: (61)