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 2011 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 Suavização de superfícies 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, WORBOYS, M.F. GIS: A Computing Perspective. London, Taylor and Francis, CÂMARA, G. Introdução à Ciência da geoinformação. ZEILER, M. Modeling our world. ESRI Press,

3 Fonte: Rodrigues, 2009 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 3

4 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? SIG = Geoprocessamento? Fotogrametria SR SIG CAD... GPS Topografia 4

5 O que é geoprocessamento? Ciência (?) que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento de informações geográficas. Ambiente do Geoprocessamento Conjunto de técnicas utilizadas ao tratamento da informação espacial Fonte: adaptado de Castro (2002) 5

6 O que é geoprocessamento? Conjunto de tecnologias para coleta, tratamento, manipulação e armazenamento de informações referenciadas no espaço. Tem o Papel de oferecer tecnologias para a solução de problemas espaciais. 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. 6

7 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, 2006 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. 7

8 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 8

9 Componentes de um SIG: Dados São o material bruto que alimenta o sistema, permitindo gerar INFORMAÇÃO, que nada mais é do que o significado que é 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: georreferenciada, espacializada, etc.); Exemplos de dados em Geoprocessamento: mapas, tabelas, imagens, cadastros, relatórios, textos, etc; Podem estar em meio analógico ou digital. Componentes de um SIG - DADOS Dados espaciais Dados não espaciais semânticos estatísticos 9

10 Componentes de um SIG - DADOS Dado Espacial está relacionado com a descrição geométrica, posicionamento espacial e com as características geográficas. Informação Espacial - é transmitida a partir do(s) dado(s) espacial(is). Dados Geográficos 4 componentes 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 10

11 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, Pendrivers, etc.); A comunicação entre computadores também pode ser realizada por meio de um ambiente de rede ou remota. Componentes de um SIG: Hardware Plataforma computacional de alta performance; Mesas digitalizadoras; Scanners; Plotters; 11

12 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. 12

13 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 13

14 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 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.. 14

15 Características dos Softwares SIG Interoperabilidade Habilidade de transferir e utilizar informações de maneira uniforme e eficiente entre várias organizações e sistemas de informação 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 15

16 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 Smallworld utilities GRASS GIS ( Recursos Adicionais MapServer ( ambiente de desenvolvimento de Código Aberto para construção de aplicativos espaciais na internet TerraLib: Biblioteca de funções SIG PostegreSQL: banco de dados geográfico 16

17 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. 17

18 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 18

19 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 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 Avaliar a função f na posição X 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 19

20 Base de dados Não é fácil de interpretar!!! Visualização 20

21 Responder questões Interatividade entre mapas e base de dados 21

22 Soluções para rede Visualização 3D 22

23 Monitoramento ambiental Combinação de vários tipos de visualização 23

24 Localização e cálculo de distâncias Modelagem de tendências 24

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

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