CAPÍTULO 1 Introduzindo SIG Por muito tempo, estudou-se o mundo usando modelos como mapas e globos. Aproximadamente nos últimos trinta anos, tornou-se possível colocar estes modelos dentro de computadores modelos mais sofisticados em computadores menores a cada ano. Estes modelos computadorizados, juntamente com as ferramentas para analisá-los, formam um sistema de informações geográficas (SIG). Em um SIG, você pode estudar não apenas este ou aquele mapa, mas todos os mapas possíveis. Com os dados certos, você pode ver qualquer coisa que quiser terreno, elevação, zonas climáticas, florestas, fronteiras, densidade populacional, renda per capita, uso da terra, consumo energético, recursos minerais, e milhares de outras coisas na parte do mundo que lhe interessar. O mapa-mundi abaixo mostra países, cidades, rios, lagos e o oceano. O mapa possui uma legenda à esquerda e uma área de exibição à direita. Um mapa SIG contem layers Em um mapa em papel, você não pode separar as cidades dos países, ou países dos oceanos, mas em um mapa SIG você pode. Um mapa SIG é constituído de layers (camadas), ou coleções de objetos geográficos semelhantes. Para fazer um mapa, você pode adicionar quantos layers forem necessários.
Este mapa-múndi é formado por cinco layers. Poderiam ser muitos mais. Layers podem conter feições (features) ou superfície s (surfaces) Neste mapa, o layer Cities (que representa as cidades) inclui várias cidades diferentes e o layer Rivers apresenta diversos rios. O mesmo vale para os layers Lakes (dos lagos) e Countries (países). Cada objeto geográfico em um layer cada cidade, rio, lago ou país é chamado de feição (feature). Nem todos os layers contêm feições. O layer Oceans não é uma coleção de objetos geográficos como os outros são. É um manto contínuo que varia de coloração de uma região à outra de acordo com a profundidade da água. Esse tipo de exibição de dados é chamada de superfície (surface). Feições têm forma e tamanho Objetos geográficos possuem uma variedade infinita de formas. Porém, todos podem ser representados por uma das três formas geométricas o polígono, a linha e o ponto. Polígonos representam coisas grandes o suficiente para ter fronteiras, como países e lagos. Linhas representam coisas muito estreitas para serem polígonos, como rios, estradas e tubulações. Pontos são utilizados para coisas muito pequenas para serem polígonos, como cidades, escolas, e hidrantes (o mesmo objeto pode ser representado por um polígono em um layer e por uma linha em outro, dependendo do tamanho em que está sendo apresentado).
Polígonos, linhas e pontos coletivamente são chamados de dado vetorial. Superfícies têm valores numéricos Diferentemente de países ou rios, fenômenos como elevação, declividade, temperatura, chuvas ou velocidade dos ventos não possuem uma forma distinta. O que eles têm são valores mensuráveis para cada localização particular na superfície terrestre (por exemplo, qualquer lugar que você vá estará ou no nível do mar ou a uma certa quantidade de metros sobre ele). Fenômenos geográficos como estes são mais facilmente representados por superfícies do que por feições. O tipo de superfície mais comum é a raster, uma matriz de células quadradas de mesmo tamanho. Cada célula representa uma unidade de área de superfície por exemplo, 10 metros quadrados e contém um valor medido ou estimado para aquela área. Um zoom neste raster do oceano revela que ele é composto por células quadradas. Cada célula guarda um valor numérico. O mundo não é dividido exatamente entre feições e superfícies. Muitos fenômenos podem ser mostrados de ambas as formas. Por exemplo, polígonos são utilizados para marcar regiões de diferentes tipos de vegetação, mas no mapa isso implica que as mudanças de uma vegetação para outra seriam mais abruptas do que provavelmente são. A vegetação pode ser representada como uma superfície raster, onde cada valor das células mostra a presença de um tipo de vegetação.
Feições possuem localização Se for pedido para você achar Helsinque, na Finlândia, em um mapa do mundo, isso provavelmente não vai tomar muito do seu tempo. Mas suponha que Helsinque não esteja sendo mostrada no mapa. Você poderia fazer uma marca onde provavelmente Helsinque se localiza? Agora suponha que você tenha uma fina grade sobre o mapa e que você saiba que Helsinque está a um certo número de marcas acima e à direita de um dado ponto de origem. Seria muito fácil colocar sua marca sobre o ponto correto. Uma grade deste tipo é chamada sistema de coordenadas, e é o que um SIG usa para colocar as feições nos seus lugares corretos em um mapa. Em um mapa, o sistema de coordenadas tem um eixo x e um eixo y. A intersecção destes eixos é chamada de origem. A localização de uma feição é dada pela distancia desta da origem. A localização de uma feição ponto no mapa é definida por um par de coordenadas x,y. Uma linha reta precisa de dois pares de coordenadas um no começo e outro no final dela. Se uma linha é curva, como um rio, deve haver um par de coordenadas em cada local que a linha muda de direção. O mesmo vale para os polígonos, que são simplesmente linhas que retornam para sua origem. Feições podem ser exibidas em diferentes tamanhos Em um mapa SIG, você pode aproximar ou afastar (zoom) as feições. Quando você faz isso, a escala do mapa muda.
Esquerda: a escala do mapa é de 1:400.000.000 e o mundo todo está sendo mostrado. Direita: a escala é de 1:100.000.000 e você vê parte da América do Sul e da América Central. A escala, comumente expressada como uma fração, é a relação entre o tamanho das feições em um mapa e o tamanho dos lugares correspondentes no planeta. Se a escala de um mapa é 1:100.000.000, isso significa que as feições no mapa são cem milhões de vezes menor do que seu tamanho real. Aumentando o mapa (zoom in), você passa a ter uma visão mais próxima das feições dentro de uma área menor. Entretanto, a quantidade de detalhes nas feições não muda. Um rio continua a ter as mesmas curvas, e uma linha costeira continua a ter as mesmas reentrâncias. A quantidade de detalhes que as feições possuem depende da aproximação do mapa. Assim como um mapa tradicional do mundo generaliza a forma do Brasil mais do que um mapa da América do Sul, diferentes layers de um SIG podem conter mais ou menos detalhes. Feições são ligadas a informações Existe mais sobre uma feição do que sua forma e localização. Em um GIS existe tudo o mais que se precisa saber sobre ela. Para um país, pode-se incluir sua população, capital, forma de governo, importações e exportações, média pluviométrica, recursos minerais, e muitas outras informações. Para uma estrada, pode-se ter o número de faixas, seu limite de velocidade, se é pavimentada ou não, se é mão única ou dupla. Existe um vasto leque de informações sobre cada feição, desde uma simples tubulação de esgoto até um oceano.
Informações sobre as feições em um layer são guardadas em uma tabela. A tabela tem um registro (linha) para cada feição do layer e um campo (coluna) para cada categoria de informação. Essas categorias são chamadas atributos. A tabela de atributos de um layer de países contém, por exemplo, a forma de cada feição, um número de identificação (ID) e nome, além de outras informações. Feições em um mapa SIG são ligadas a informações em sua tabela de atributos. Se você selecionar a China em um mapa, você pode ter acesso a toda a informação contida sobre ela na tabela de atributo de países. Se você selecionar um registro na tabela, você vê a feição correspondente no mapa. A ligação entre feições e seus atributos torna possível fazer questões sobre as informações na tabela de atributos e obter as respostas exibidas no mapa.
Que cidades são capitais nacionais? Que cidades têm população acima de cinco milhões? Quais países são importadores de bens? Quais países são importadores e possuem renda per capita de US$ 10.000 ou mais? Similarmente, você pode usar os atributos para criar mapas temáticos, mapas nos quais cores ou outros símbolos são utilizados para indicar os atributos das feições. Consumo de energia per capita Migração Quanto mais escuro o marrom, mais energia é utilizada por pessoa em cada país. Países em vermelho são emigrantes, países em azul recebem imigrantes. Países em amarelo apresentam pouco ou nenhum fluxo.
População urbana (%) Emissão de gases estufa Tons mais escuros de roxo mostram países onde maiores percentagens da população vivem em cidades. A emissão de gases do efeito estufa é menor nos países em verde; média nos países em amarelo e laranja; grandes em países em vermelho. Feições têm relações espaciais Além de fazer questões sobre as informações da tabela de atributos, você pode também formular questões sobre os relacionamentos espaciais entre as feições por exemplo, qual está próxima de outra, quais cruzam quais, qual feição contém outras feições. O SIG usa as coordenadas das feições para comparar suas localizações. Quais cidades estão a até 50 quilômetros de um rio? Quais países possuem um rio que cruza suas fronteiras? Quais países fazem fronteira com a China? Que países possuem um lago inteiramente dentro de suas fronteiras?
Novas feições podem ser criadas a partir de áreas de sobreposição Questões sobre os atributos e as relações espaciais identificam as feições que se adequam ou não a determinado parâmetro. Porém, para resolver alguns problemas geográficos, um SIG precisa criar novas feições. Suponha que você precise encontrar locais bons para plantar amarante, um nutritivo grão originário da América Central. Você sabe que no México o amarante nasce em áreas de elevação moderada (de 1.000 a 1.500 metros) que possuem uma pluviosidade anual de 500 a 800 milímetros e em solo argiloso ou areno-argiloso. Você também sabe que a planta requer uma longa estação de crescimento, ao menos 120 dias sem geada. Você possui layers de elevação, pluviosidade, dias sem geada e tipos de solo, todos para as Américas. Para achar lugares que combinem as condições especificadas, o SIG procura por áreas de sobreposição das feições nos diferentes layers. Onde houver a sobreposição das quatro feições com os atributos corretos a altitude certa, a pluviosidade desejada, etc. uma nova
feição é criada. A fronteira da nova feição é a área de sobreposição, e é diferente das fronteiras das quatro feições que a originaram. O resultado da análise é um novo layer que mostra onde o amaranto pode ser cultivado. Agora, você tem uma idéia do que é um SIG e do que ele pode fazer. No próximo capítulo, você irá aprender um pouco sobre o ArcGIS Desktop, o novo SIG da ESRI.