SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Conceitos

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1 SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Conceitos Prof. Luciene Delazari Grupo de Pesquisa em Cartografia e SIG da UFPR SIG 2012 TURMA Nov 2012 Dez 2012 Jan 2013 Fev 2013 Mar /10; 4; 7; 11; 14; 01; 05 01; 05; 08; 15 A 06; 09; 13; 20; 18 (Avaliação) 22; 25; 29 08; 12; 19; 22; 26 23; 27; (avaliação) B 5; 7; 12; 14; 19; 21; 26; 28 03; 05; 10; 12; 17; 19 (Avaliação) 21; 23; 28; 30 04; 06; 13; 04; 06; 11;13; 18; 20; 25; (Avaliação) A média final é ponderada entre as avaliações e os trabalhos. O peso será definido ao final, considerando o número de trabalhos realizados durante o semestre. Os trabalhos, mesmo quando executados em dupla são avaliados individualmente. Todos os materiais estarão disponíveis em: Programa Sistemas de Informação Geográfica - conceitos Definições de SIGs Componentes de um SIG Diferenças entre CAD e SIG Diferentes SIGs presentes no mercado Modelos de dados e estruturas de dados Modelagem de um SIG Estrutura de dados vetorial Estrutura de dados matricial Comparação entre vetorial e matricial Fontes de dados Organização dos dados Topologia 1

2 Programa Operações com dados espaciais Operações pontuais, de vizinhança e zonais Operações topológicas Seleção por atributos Recuperação de dados Overlay de mapas Qualidade geométrica e semântica dos dados espaciais Fontes de erros nos dados espaciais Fatores que afetam a confiabilidade dos dados espaciais Modelos Digitais de Superfície Processo de modelagem digital do terreno Estruturas de dados: grade retangular, TIN Interpoladores Utilização do DTM Referências Bibliográficas ARONOFF, S. Geographical Information Systems: A Management Perspective. Ottawa, WDI Publications, BURROUGH, P. A.; MCDONNELL, R.A. Principles of geographical information systems. Oxford, Oxford University Press, MAGUIRE,D.; GOODCHILD, M.; RHIND, D. (eds.) Geographical Information Systems:Principles and Applications. New York, John Wiley and Sons, CÂMARA, G. Introdução à Ciência da geoinformação. ZEILER, M. Modeling our world. ESRI Press, Fonte: Rodrigues,

3 SIG e Interdisciplinaridade Ciências da computação: manuseio e armazenamento de informações espaciais Modelagem de dados Banco de dados Computação gráfica Processamento de imagens Inteligência artificial Estatística: Estatística tradicional Geoestatística SIG e Interdisciplinaridade Cartografia/Geografia: possuem a função comum de armazenamento e apresentação de dados geográficos Visualização Semiótica (símbolos) Técnicas para levantamentos: aquisição de dados Topografia e Geodésia Sensoriamento remoto (aerofotogrametria e orbital) Levantamento de campo Posicionamento (GPS) Matemática: análise de dados espaciais Geometria Topologia Teoria dos grafos O que é geoprocessamento? Utilização de técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento de informações geográficas. 3

4 Ambiente do Geoprocessamento Conjunto de técnicas utilizadas ao tratamento da informação espacial Fonte: adaptado de Castro (2002) Porque usar um SIG? Um mapa representa os elementos da superfície física para um determinado objetivo. Em um SIG, é possível associar outros dados, não espaciais, para aumentar a capacidade de análise. Analisar as relações geográficas entre os elementos empregando modelagem e técnicas específicas relacionadas à informação espacial, como exemplo : - Operações Booleanas, - Análises de pontos, - Análises de áreas, - Geoestatística e - Álgebra de Mapas. Fonte: Castro,

5 O que é SIG? Conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentos e programas que por meio de técnicas, integra dados (das mais diversas fontes), pessoas e instituições, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, a análise e a disponibilização, a partir de dados georreferenciados, de informações produzidas por meio de aplicações, visando maior facilidade, segurança e agilidade nas atividades humanas referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão relativas ao espaço geográfico. O que é SIG? Permite a integração de diferentes dados, que por meio de processos analíticos se transformam em informação e dão subsídio à tomada de decisão. Componentes de um SIG Dados Pessoas SIG Software Hardware Métodos 5

6 Componentes de um SIG: Dados São o material bruto que alimenta o sistema, permitindo gerar INFORMAÇÃO, que é o significado atribuído aos dados, do ponto de vista de um determinado usuário; O que tem revolucionado os processos tradicionais de utilização da informação é a maneira como ela pode ser rapidamente processada e utilizada para diferentes objetivos; Exemplos de dados em SIG: mapas, tabelas, imagens, cadastros, relatórios, textos, etc; Podem estar em meio analógico ou digital. Dados Geográficos 4 elementos Atributos de localização geográfica - (onde) diz respeito à geometria dos objetos e envolve conceitos de métrica, sistemas de coordenadas, distância entre pontos, posicionamento geodésico, etc. localização Atributos qualitativos e quantitativos - (o que é) armazenam as características das entidades mapeadas. Estes atributos possuem aspectos não gráficos e podem ser tratados pelos SGBDs convencionais. Relacionamento topológico - (como) representam as relações de vizinhança espacial interna e externa dos objetos. Este aspecto requer a existência de modelos e métodos de acesso não-convencionais para sua representação nos SGBDs tempo Dado Geográfico topologia atributos Componente tempo (quando) diz respeito à características temporais, sazonais ou periódicas dos objetos Componentes de um SIG - Hardware Conjunto de equipamentos necessários para que o software possa desempenhar as funções descritas; Inclui o computador e periféricos, como impressora, plotter, scanner, mesa digitalizadora, unidades de armazenamento (unidades de disco flexível, disco rígido, CD/DVD-Rom, Pen-drivers, etc.); A comunicação entre computadores pode ser realizada por meio de um ambiente de rede ou remota. 6

7 Componentes de um SIG: Hardware Plataforma computacional de alta performance; Mesas digitalizadoras; Scanners; Plotters; Componentes de um SIG: Hardware Restituidores fotogramétricos; Instrumentos topográficos; Receptores GPS. Componentes de um SIG: Softwares Softwares destinados ao processamento de dados referenciados espacialmente e empregados na manipulação de dados de diversas fontes, possibilitam a recuperação e o cruzamento de informações bem como a realização dos mais diversos tipos de análise espacial; Softwares que permitem a integração entre bancos de dados alfanuméricos (tabelas) e gráficos (mapas) para o processamento, análise e saída de dados georreferenciados. 7

8 Os Componentes de Software um SIG Nivel do usuário Interface do usuário Nivel intermediário Entrada e integração de dados Funções de processamento Funções de visualização e plotagem Nivel interno Armazenamento e recuperação BDG Os Componentes de Software um SIG Interface com o usuário Entrada e integração de dados Funções de processamento Visualização e plotagem Armazenamento e recuperação Interface gráfica Permite visualização de mapas e atributos Permite manipulações, consultas e atualizações Análises espaciais Dados de sensores remotos / Fotografias aéreas Dados de campo Digitalização / Scanerização Arquivos existentes Manutenção de Dados Espaciais Manutenção e Análise de Atributos Descritivos Análise Integrada de Dados Espaciais e Descritivos Formatação de Saída. Apresentações gráficas Controle da visualização de mapas Resultados analíticos Plotagem Modelos de dados e estruturas de dados BDG Definição, armazenamento e manipulação de dados geográficos Características dos Softwares SIG Escalabilidade a flexibilidade de configuração de um sistema conforme porte Armazenamento e Conversão de Dados armazenamento em Bancos de Dados conversão de dados para outros formatos. Interface com o Usuário facilidade com que o usuário irá interagir com o Sistema Interoperabilidade - Habilidade de transferir e utilizar informações de maneira uniforme e eficiente entre várias organizações e sistemas de informação 8

9 Características dos Softwares SIG Customização possibilidade e facilidade que o software oferece para criar rotinas e comandos específicos, de forma a facilitar o uso Tratamento de Imagens Processamento de imagens Análise pesquisas espaciais e por atributos, interpolação, conectividade, proximidade e adjacência, entorno, sobreposição etc. Saída - mapas, imagens, gráficos etc.. SOFTWARES SIG ArcGIS ( ) EUA: Escalável: ArcView / ArcEditor / ArcInfo Extensões: Análise espacial, topográfica, geoestatística, impressão, etc. GeoMedia ( EUA: Um dos dois mais populares Especialista na integração de dados Autodesk MAP ( EUA: Grande difusão no mercado CAD, o que facilita o treinamento Vem agregando cada vez mais funcionalidades SIG MapInfo ( EUA: Flexibilidade e facilidade de se incorporar a outros aplicativos SOFTWARES SIG Idrisi ( Universidade de Clark, EUA: possibilita processamento de imagens e funções SIG SPRING ( Brasil: funções de processamento de imagens, análise espacial, modelagem numérica de terreno e consulta a bancos de dados espaciais Quantum GIS QGIS( GVSIG ( /) 9

10 Recursos Adicionais MapServer ( ambiente de desenvolvimento de Código Aberto para construção de aplicativos espaciais na internet Geoserver ( ambiente de desenvolvimento de Código Aberto para construção de aplicativos espaciais na internet PostGIS: ( banco de dados geográfico Os componentes de um banco de dados geográfico Localização Topologia BDG Atributos Componentes de um SIG: Recursos Humanos O SIG por si só não garante a eficiência nem a eficácia de sua aplicação; Como em qualquer organização, ferramentas novas só se tornam eficientes quando se consegue integrá-las adequadamente a todo o processo de trabalho; Não basta apenas investimento em hardware e software, mas o treinamento de pessoal, usuários e dirigentes para maximizar o potencial de uso de uma nova tecnologia. 10

11 Componentes de um SIG: Metodologias Diretamente ligadas ao conhecimento e à experiência do profissional que, a partir de um objetivo definido submete seus dados a um tratamento específico, para obter os resultados desejados; A qualidade dos resultados de um SIG não está ligada somente a sua sofisticação e capacidade de processamento mas é proporcional à experiência do usuário. SIG envolve Enorme volume de dados Recursos humanos especializados SIG Origem dos dados é diversificada Informação tem componente temporal Análise e integração de informações Onde o SIG é importante? Serviços de emergência Monitoramento e modelamento ambiental Marketing análise de mercado Logística transportes Governo municipal, federal, militares Educação pesquisa, ensino Empresas de Utilities... ONDE QUER QUE SEJA NECESSÁRIO O SUPORTE À ANÁLISE ESPACIAL 11

12 Exemplos de aplicações básicas em um SIG Mostrar as localizações das entidades do tipo A Mostrar a localização da entidade A em relação à entidade B Contar o número de ocorrências da entidade A dentro de uma distância D da entidade do tipo B Determinar o resultado da intersecção ou sobreposição de vários tipos de dados espaciais Determinar o caminho de mínimo custo, resistência ou distância, sobre o terreno, do ponto X ao Y sobre uma rede ou uma superfície contínua Base de dados Não é fácil de interpretar!!! Visualização 12

13 Responder questões Interatividade entre mapas e base de dados Soluções para rede 13

14 Visualização 3D Monitoramento ambiental Localização e cálculo de distâncias 14

15 Modelagem de tendências Agrupamentos e comparações de dados ArcNews e ArcUser Magazine (ESRI), ver Directions Magazine (disponivel online em GEOInformatics - GeoSpatial Solutions - Websites gis.about.com and