PRODUÇÃO DE MAPAS ANIMADOS PARA UM PROTÓTIPO DE ATLAS ESCOLAR INTERATIVO LÍGIA MANCCINI DE OLIVEIRA BARROS MÔNICA MODESTA SANTOS DECANINI Universidade Estadual de São Paulo - UNESP Faculdade de Ciências e Tecnologia FCT Departamento de Cartografia, Presidente Prudente, SP manccini@gmail.com; monca@fct.unesp.br RESUMO Com o advento da tecnologia digital, o mapa passou de um produto cartográfico estático para um ambiente de consulta geoespaço-temporal controlado pelo próprio usuário. Este ambiente permite que o usuário controle as ferramentas de visualização, ajustando aquilo que é mostrado às suas necessidades e habilidades. No ambiente digital, os elementos de interatividade e animação da interface de uma mapa são utilizados para melhorar a mensagem, modificando a estrutura mental do usuário, com a finalidade de facilitar o reconhecimento da informação e propiciar maior compreensão do espaço geográfico. Nesse contexto foi desenvolvido um protótipo de Atlas Escolar Interativo (EducAtlas) que inclui elementos interativos e animados com a finalidade de auxiliar professores na educação ambiental e cartográfica, para alunos do 6º e 7º ano. Este trabalho tem por objetivo apresentar a etapa de criação dos mapas animados, bem como o uso das variáveis dinâmicas e de animação para sua construção. ABSTRACT - With the increasing of digital technology, the map was transformed from a static cartographic product into a kind of user-controlled space and temporal geoconsultation environment. This allows more control to the map user, by the adjusting of the map display to their needs and abilities. In the digital environment, the interactive and animated elements of a map interface are used to improve the message, by modifying the user mental structure, in order to facilitate the information recognition and provide more comprehension about geographic space. Thus, an Interactive School Atlas (ISA) prototype was designed and produced in order to guide teachers in cartographic and environmental education, for sixth grader students. This paper aims to present de creation stage of animated maps, also the use of dynamic variables and variables of animation in the maps construction. 1 INTRODUÇÃO Com o crescente uso da tecnologia digital, o mapa tem se transformado em um tipo de instrumento controlado pelo usuário, o que permite ajustar a representação às necessidades e habilidades deste. De acordo com Lingaard et al. (2005), técnicas da cartografia multimídia pode ser de grande ajuda para alcançar os objetivos educacionais. Para ensinar sobre mapas e garantir que serão compreendidos por alunos, é necessário prover a oportunidade de utilizar mapas em uma base altamente estruturada e repetitiva (PETCHENICK, 1987). Além disso, é necessário compreender o processo cognitivo do usuários na aquisição, arranjo e compreensão da informação recebida (WINN, 1987). Portanto, foi desenvolvido um protótipo de um Atlas Escolar Interativo (EducAtlas) que busca oferecer estratégias cognitivas de forma a guiar os professores na educação ambiental e cartográfica de alunos do 6º e 7º (3 o ciclo) ano. O EducAtlas foi desenvolvido em duas etapas: projeto cartográfico (análise de demanda do usuário, projeto de composição geral, modelagem geográfica, projeto gráfico e de interface) e produção (implementação do banco de dados geográfico e da interface do atlas). Neste trabalho serão apresentados os recursos de animação utilizados na produção dos mapas animados temporais e não-temporais do protótipo. 2 ANIMAÇÃO Para construir a animação deve-se conhecer os elementos constituintes do filme, quais sejam: - Linha de tempo: elementos que descreve a relação tenporal da animação - Estado identificável (EI): estado de um elemento; quando um elemento possui dois estados identificáveis indica que ele sofreu uma modificação (foi animado) - Quadro (ou frame): menor unidade gráfica de uma linha de tempo - Cena: sequência de quadros, cujo início é marcado por um EI diferente do anterior - Episódio: um conjunto de cenas que descreve uma mudança completa (início ao fim) - Período: denominação de um ciclo de episódios que se repetem.
- Fase: tempo decorrido entre o último quadro de um episódio contendo um EI e o início do próximo episódio dentro de um período. A fase, portanto, mede o tempo no qual não houve mudança antes de finalizar o episódio. - Quadros-por-segundo (QPS): é a freqüência do filme (animação), ou seja, a quantidade de quadros que são mostrados no tempo de um segundo. Tais elementos darão suporte para a definição das variáveis de animação. As variáveis de animação são aquelas que determinam a manipulação gráfica dos elementos do filme, ou seja, estão vinculadas à etapa de construção da animação, e foram classificadas por Peterson (1995) como tamanho, forma, posição, velocidade, ponto de vista, distância, transição de cena e textura. A animação pode ser usada para representar o comportamento espaço-temporal de um fenômeno, uma vez que este é um processo dinâmico descrito por algumas mudanças que ocorrem ao longo do tempo. Kraak (1999) classifica a animação baseando-se nas mudanças ocorridas em três características básicas da informação espacial: localização, atributo e tempo A animação temporal (Figura 1) consiste na mudança de atributos ou de localização das feições no mapa ao longo do tempo. O foco principal é a dinâmica temporal de uma região, sendo que se deve preservar ao máximo a escala temporal de ocorrência do fenômeno (RAMOS, 2005; KRAAK, 1999). Figura 1 Animação temporal (adaptado de KRAAK, 1999) Já a animação não-temporal (Figura 2) expressa o comportamento de uma série de dados independentemente do tempo. Figura 2 Animação não-temporal (adaptado de KRAAK, 1999) Os atributos e a localização podem sofrer mudanças ou não, neste último caso a mudança ocorre na classificação dos dados representados ou seu tratamento gráfico (PETERSON, 1995). A finalidade é mostrar relacionamentos espaciais ou esclarecer atributos geométricos do fenômeno mapeado. Para representar um fenômeno são utilizadas não somente as variáveis gráficas básicas definidas por Bertin (1974), normalmente utilizadas para representar as características dos dados em quadros individuais (posição, forma, matiz, valor e tamanho), mas também as variáveis dinâmicas de visualização propostas por MacEachren (1995) e Dibiasi et al. (1992), quais sejam: Momento no tempo: instante que indica o início de uma mudança, ou criação do fenômeno, ou seja, é o quadro que contem o estado identificável. Pode ser utilizada para realçar áreas de interesse no momento definido. Duração: medida de tempo decorrido entre dois estados identificáveis. A duração é constante quando recebe geralmente um valor fixo durante toda a animação e esse valor depende diretamente do número de QPS. Quando se vincula a duração à cena, e não ao quadro somente, então pode-se conseguir uma duração variada, a qual será definida não somente pelo número de QPS, mas também pela quantidade de quadros existentes em cada cena. Equivalentemente, a duração do episódio pode ser controlada conforme o número de QPS, o numero de frames e/ou de cenas em cada episódio. Ordem: é a sequencia das cenas. É um signo altamente icônico quando combinado com o tempo cronológico do fenômeno representado, mas também pode ser utilizando sem estar vinculado ao tempo, como no caso de uma ordem numérica. Taxa de variação: é a relação entre a magnitude da mudança e a duração do episódio (Taxa = m/d). A magnitude refere-se à distancia (em pixels ou mm) que um objeto específico percorre na tela durante todo o episódio, e a duração refere-se ao tempo que esse objeto leva para realizar todo o percurso medido. Quando a duração é constante, ou seja, a mesma para todos objetos da animação, quanto menor a magnitude, mais suave será a mudança e menor será a taxa de variação. Quando a magnitude é constante, quanto maior for a duração, maior a percepção da mudança aparente e menor será a taxa de variação. Frequência: é o número de estados identificáveis por unidade de tempo. A variável dinâmica freqüência não deve ser confudida com a freqüência do filme (número de QPS). A variável dinamica freqüência é definida também como textura temporal e equivale à textura espacial. Enquanto a textura espacial é definida pela razão entre o tamanho de dois elementos, a freqüência é definida como a razão entre duas passagens de um elemento pelo mesmo ponto. Quanto maior o número de elementos por unidade de tempo, ou quanto menor a duração entre duas passagens consecutivas de um elemento por um mesmo ponto, maior será a freqüência. Sincronização: é a correspondência temporal de duas ou mais séries, podendo combinar dadas cronológicas de
dois ou mais conjuntos de dados. Essa variável se refere a Figura 3 Sintaxe das variáveis dinâmicas possibilidade de apresentar várias animações temporais (MACEACHREN, 1995). simultaneamente e manipulá-las até que seus padrões se 3 PRODUÇÃO DOS MAPAS ANIMADOS combinem e relacionamento possam ser descobertos. MacEachren (1995) e Kraak et al.(1997), conforme observado por Dykes et al. (2005), classificam sete tipo de questões relacionadas aos dados espaçotemporais e as variáveis dinâmicas, conforme mostrado no Quadro 1. Pergunta 1 - Quando? 2 - Por quanto tempo? 3 - Com que constância? 4 - A que velocidade? 5 - Em que ordem? 6 - Existem ocorrências correlacionadas? Descrição Em que momento na linha do tempo ocorre o evento? Quanto tempo dura esse evento? Esse evento se repete? Qual a freqüência que isso ocorre? Quanto de mudança ocorre durante o tempo de duração do evento? Qual evento ocorre primeiro e qual vem na sequência? Esse evento está relacionado com algum outro evento? Variável dinâmica Momento no tempo Duração Frequência Taxa de variação Ordem Sincronização Quadro 1 As variáveis dinâmicas e as perguntas relacionadas a MESMAS (adaptado de DYKES et al., 2005) A figura 3 mostra uma sumariação da sintaxe das variáveis dinâmicas, segundo MacEachren (1995), na qual relaciona-se o nível de medida com os tipos de variáveis. Na produção do EducAtlas foram elaborados seis mapas animados: mapa de crescimento populacional dos estados brasileiros (representado por barras e por círculos proporcionais), mapa climático do Brasil, mapa de desmatamento da mata Atlântica do Estado de São Paulo, mapa da expansão cafeeira no Estado de São Paulo, e o mapa das indústrias poluidoras das bacias dos rios Aguapeí e Peixe. Para criar os mapas animados gerou-se os arquivos de mapa no software ArcMAP, os quais foram convertidos para Placewable WMF na escala pretendida.e importados para o documento do software Macromedia Flash, para então ser manipulado a fim de criar a animação. O arquivo Placewable WMF permite acessar e editar todas as camadas da figura separadamente, incluindo linhas e preenchimento. Desta forma é possível selecionar apenas uma feição de interesse e convertê-la em um botão, por exemplo. As formas de animação criadas em flash constituem-se, basicamente, do componente botão ou o clipe de filme. O botão é composto de quatro campos: estado do botão em repouso (mouse off), estado do botão quando o mouse está sobre ele (mouse over), estado do botão clicado (mouse down) e área de ativação do botão. A estes campos são adicionadas as características e animações para a ação deste controle. Já o clipe de filme pode ser definido como uma animação dentro da animação. É uma animação em segundo plano, a qual pode permanecer em um looping, mesmo que a tela que a contém não esteja sendo animada. O clipe de filme pode ser controlado por botões com ação de controle de filme. 3.1 Mapa de crescimento populacional do Brasil Para a representação do crescimento populacional nos estados brasileiros, foram criados dois mapas animados: por barras (Figura 4) e por círculos proporcionais (Figura 5). Em ambos os casos foi utilizada a variável dinâmica Taxa de Variação para descrever o fenômeno para representar a velocidade do crescimento populacional de uma certa região em relação a outra, considerando o mesmo período de tempo. Figura 4 Mapa animado do crescimento populacional dos estados brasileiros utilizando barras
Figura 5 Mapa animado do crescimento populacional dos estados brasileiros utilizando barras Na construção da Taxa de Variação utilizou-se as variáveis de animação tamanho e velocidade. A animação foi composta por um episódio contendo quatro cenas (correspondentes aos anos de 1970, 1980, 1990 e 2000), sendo que os EI, correspondentes ao tamanho da variável gráfica, eram compatíveis a uma escala préestabelecida. Tal escala de magnitude, tanto dos círculos proporcionais como de barras, foi criada adotando-se o menor valor populacional do ano mais antigo e o maior valor do ano mais recente. 3.2 Mapa da emissão de gases poluentes pelas industrias as Bacias dos rios Aguapeí e Peixe duas cenas com 20 quadros cada, e o ultimo episódio contendo apenas uma cena de 20 quadros. Taxa de poluição alta: um período (sem fase) contendo 10 episódios, contendo duas cenas cada, com 5 quadros em cada cena. Para a representação animada das industriais que poluem mais ou menos foi feita uma classificação tomando como base a tonelada de demanda bioquímica de oxigênio por ano (t DBO /ano), este valor é utilizado como indicador da carga poluidora industrial, segundo Cetesb (1995) apud Comitê de bacias hidrográficas dos rios Aguapeí e Peixe (1997). Classificou-as da seguinte maneira: poluição alta para indústrias com indicadores maiores que 1.000t DBO /ano, poluição média para industrias com indicadores entre 100 e 1.000t DBO /ano, e poluição baixa para industrias com indicadores abaixo de 100t DBO /ano. Foi utilizada a representação gráfica Cor matiz para agregar uma ordem ao símbolo, indicando a mais poluente na cor vermelha, a indústria que emite uma taxa média de poluição na cor laranja e a menos poluente na cor amarela. Além disso, com o intuito de representar apropriadamente o caráter ordenativo do do fenômeno, utilizou-se a variável dinâmica Frequência. para a industria mais poluenteadotou-se uma freqüência maior indicando assim com qual constância a industria emite gás poluente (quadro 2) Taxa de poluição Símbolo Cor Freqüência (20 qps) Alta vermelho 4 cenas/seg Média alaranjado 1 cena/seg Baixa amarelo 0,4 cenas/seg Quadro 2 Representação visual das classes Na construção da Frequencia utilizou-se as variáveis de animação tamanho e velocidade. Cada classe é composta por um episódio com números variados de cenas (Figura6): Taxa de poluição baixa: um episódio, contendo duas cenas e cada cena contendo 50 quadros. Taxa de poluição média: um período (sem fase) contendo 3 episódios, sendo os dois primeiros contendo Figura 6 - Freqüência do símbolo animado de indústria com taxa de poluição a) baixa, b) média e c) alta. Os EI de cada cena correspondem a dois estados animados do símbolo de industria: mais comprimido (achatado) e estendido, conforme mostra a Figura 7. Figura 7 Estados identificáveis do símbolo animado. 3.2 Mapas do Estado de São Paulo: desmatamento e expansão cafeeira Nessa representação foi utilizada a variável dinâmica Sincronização, a fim de mostrar simultaneamente as duas séries (desmatamento da mata atlântica e expansão cafeeira) de mapas do Estado de São Paulo. As séries estão associadas ao tempo real transcorrido, a fim de indicar correlação entre os fenômenos representados. Ambos são animados, estão justapostos no display e são comandados por um único controle de filme. Na construção dessa variável dinâmica utilizouse as variáveis de animação forma, velocidade e transição de cena. As características da construção do filme, tais como episódio, cena e quadros, variaram para cada série, a fim de compatibilizar temporalmente os mapas. A Figura 8 mostra a disposição dos mapas no display.
Mesquita Filho (FCT/Unesp) e ao Comitê de Bacias Hidrográficas dos rios Aguapeí e Peixe (CBH-AP). REFERÊNCIAS BERTIN, J. Sémiologie graphique. 1983. TRADUÇÃO: Willian J. Berg. Madison: The University of Wisconsin Press Figura 8 Display com mapas sincronizados A Figura 9 mostra a caracterização da linha de tempo do filme. BLOCK, C.; KÖBBEN, B; CHENG, T.; KUTEREMA, A. A. Visualization of relationships between spatial patterns in time bt cartographic animation. Cartography and Geographic Information Science. v.26, n.2, p.139-151, 1999. DIBIASI, D.; MACEACHREN, A. M.; KRYGIER, J. B.; REEVES, C. Animation and the role of map design in scientific visualization. Cartography and geographic information science, v. 19, n. 4. 1992 DYKES J., MACEACHREN, A. M.; KRAAK, M.-J.. Exploring Geovisualization. 1. Elsevier Inc, 2005. KRAAK, M. J.; ORMELING, F. Cartography: visualization of geospatial data. Prentice Hall, 2003. Figura 9 Caracterização da linha de tempo 4 CONCLUSÕES A Cartografia multimídia (animação, interatividade, hyperlinks) pode ser uma ferramenta de grande ajuda no desenvolvimento das habilidades cognitivas infantis e na compreensão e manipulação do espaço geográfico. Dessa forma, os Atlas Escolares Interativos em geral podem se tornar ferramentas auxiliares ao ensino, desde que sejam bem projetado e se considere as etapas do desenvolvimento cognitivo. O uso da animação pode contribuir no ensino, entretanto, alguns estudos realizados com a finalidade de estudar as vantagens dos mapas animados sobre os mapas estáticos são controversos: enquanto alguns autores alguns autores defendem que mapas animados são mais eficientes, outros não encontram diferenças substanciais em relação aos mapas estáticos (BERTIN, 1983; SLOCUM e EGBERT, 1993 apud SLOCUM et al, 2001; KOUSSOULAKOU e KRAAK, 1992). Sendo assim, recomenda-se que se faça uma avaliação para compreender em qual momento a animação contribui no ensino de Cartografia e Geografia. AGRADECIMENTOS À CAPES, à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista Júlio de KOUSSOULAKOU, A.; KRAAK, M. J. Spatio-temporal maps and cartographic communication. The cartographic journal. n. 29, vol. 2, p.101-8, 1992 LINGARD B.; RAWOLLE, S.; TAYLOR S. Globalising policy sociology in education: working with Bourdieu. Journal of Education Policy, 20, 2005 MACEACHREN, A. M. How maps work: Representation, Visualization and Design. London: The Guilford Press. 1995. PETCHENIK, B. B. Fundamental considerations about atlases for children. Cartographica.Toronto: University of Toronto, Califórnia, v.24, n.1, p.16-23, spring. 1987. PETERSON, M. P. Interactive and animated cartography. 1.ed. New Jersey: Prentice Hall, 1995, 255f. RAMOS, C. S. Visualização cartográfica e cartografia multimídia. São Paulo: editora da Unesp, 2005. SLOCUM, T. A. Thematic cartography and visualization. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999. WINN, W. The state of Canadian children s Atlases from a European perspective. Cartographica. Toronto: University of Toronto, Califórnia, v.24, n.1, p.63-81, spring. 1987.