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INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DA GEOINFORMAÇÃO - mtc-m12:80

1. Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 25 INICIO DO PROGRAMA CONVERSAO DE OBJETOS CADASTRAL EM GEO CAMPO NUMERICO GERACAO DE GEO CAMPO A PARTIR DE ATRIBUTO NUMERICO DA TABELA DE OBJETOS INDICADOR MED_SOEC Obtido a partir da media entre os indicadores educacao saneamento renda e moradia DECLARACOES DE VARIAVEIS Objeto PegaAtribSetor UND ROL Acin AoA e Cadastral EntraMapCad WpDiy pol Acm Cac s Numerico SaiMNT CVNACRDLIF RECUPERA O MAPA DE GEO OBJETOS EntraMapCad Recupere Nome set cens 91 CRIA GEO CAMPO NUMERICO SaiMNT Novo Nome ptse soec ResX 90 ResY 90 Escala 250000 Min 0 Max 3 EXECUTA A OPERACAO SaiMNT Espacialize PegaAtribSetor MED SOEC OnMap EntraMapCad FIM DO PROGRAMA Em seguida os valores de potencialidade do geo campo num rico resultante da opera o de espacializa o foram agrupados em classes de potencialidade social e econ mica conforme a fabela 10 utilizando se o operador FATIE e atrav s do seguinte programa em LEGAL INICIO DO PROGRAMA GERACAO DE GEO CAMPO TEMATICO A PARTIR DE FATIAMENTO DE NUMERICO MNT MNT ptse soec DECLARACOES DE VARIAVEIS Numerico entramnt Vuln G
2. GIS Estruturas de Banco de Equipamentos Observa es Fabricante Dados Dados APIC Vetorial Orientado a objetos UNIX Produzido na Fran a tem muitas APIC Syst mes Matricial Windows instala es na Europa ARC INFO Vetorial Relacional UNIX Produtos complementares topol gica Windows incluem o Arc CAD apoiado em ESRI E Matricial AutoCad e o Arc View atric ferramenta de consulta AutoDesk World Vetorial Relacional Windows Capaz de ler diretamente AutoDesk arquivos de diversos GIS DBMapa Vetorial xBASE Windows Apoiado no MaxiCAD MaxiData Genasys Matricial Vetorial Relacional UNIX Windows Genasys GIS Plus Vetorial Relacional Windows O TransCAD especializado em transportes baseado no GIS Caliper Plus IDRISI Matricial Propriet rio Windows Muito voltado para Aplica es Ambientai Clarkk University Na Maplnfo Vetorial Propriet rio Windows Principalmente utilizado como MapInfo xBASE ferramenta de Desktop Mapping Mapti Matricial Vetorial Relacional Windows Mais usado como desktop aptitude mapping Caliper Vetorial Matricial Relacional UNIX Baseado no sistema de CAD MGE i Windows MicroStation Intergraph SPRING Matricial Relacional UNIX Permite uma integra o entre Windows vetores e imagens INPE Vetorial Vision GIS Vetorial Matricial Relacional UNIX pioneiros no armazenamento de System House gr ficos dentro do banco de dados relacional Fundamentos de G eoprocessamen
3. T S A LOM to A S S INS CM INS INS NTE E de E si E e ss se er del fo Executa a operacao SaiPIsoloponder Pondere EntraPIsolos TabVulnsolos Fim Como exemplo da opera o de atualiza o o leitor deve voltar a tabela de geo objetos contida na e observar o atributos SOLO CLS classe de solos e SOLO VUL valor de vulnerabilidade dos solos O programa em lgebra de mapas apresentado a seguir faz o preenchimento da tabela com o conte do dos geo campos tem tico e num rico E micio do lprograma ATUALIZA TABELA DE GEO OBJETOS A PARTIR DE CONSULTAS EM PI DO MEIO FISICO 1 PI TEMATICO 2 PI MNT DECLARACOES PARA PEDOLOGIA solo Objeto objuth Cadastral utbs Hya ter Basrce Oos Ne da er Basiea CaCl Ny Pedologia TM 3 USVABUILiO GIBI ds Tematico classolo Digital vulnsolo RECUPERACAO DAS INFORMACO Ea U utbs Recupere Nome Uthb Cad classolo Recupere C NoOne Ygolgos Corr p vulnsolo Recupere Nome vuln solo EXECUCAO DA OPERACAO Geoprocessamento em Projetos Ambientak0 22 1 PREENCHE ATRIBUTO DO TIPO TEXTO COM MAPA TEMATICO objutb SOLO CLS Atualize classolo objutb OnMap utbs Maiz 2 PREENCHE ATRIBUTO DO TIPO NUMERICO COM VALORES DO MNT objutb SOLO VUL Atualize vulnsolo objutb OnMap utbs MedZ Fi
4. pond Novo CategoriaIni Solos Pv2 lt 0 0462 TPV3T e 0 0280 LEd1i 0 0143 LRd lt 0 0128 Eyo 0 0462 FEVE 0 016 agua 0 rod Pondere solo pond An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 22 Opera es de An lie Geogr fica 8 7 3 2 Opera es booleanas Nas opera es booleanas o valor do geo campo resultante em cada posi o uma fun o apenas do valor da posi o correspondente nos geo campos de entrada A sa da de uma opera o booleana um GEO CAMPO TEM TICO cujos valores do contra dom nio necessitam ser especificados em fun o dos valores dos campos de entrada Essas condi es s o calculadas atrav s do operador Atribua com as condi es E amp amp OU Il e N O Um exemplo de uso desta opera o dado abaixo onde um mapa de aptid o agr cola calculado com base na declividade e no tipo de solo Tematico mapa solos Solos mapa aptidao Aptid o Numerico mapa decl Declividade mapa decl Recupere Nome Dec192 mapa solos Recupere Nome Solos92 mapa aptid Novo Nome Aptidao92 Representacao Matricial ResX 250 ResY 250 Escala 100000 mapa aptid Atribua CategoriaFim AptidaoAgricola Bom mapa solos Tema Le amp amp mapa decl gt 0 05 Medio mapa solos Tema Ag amp amp mapa decl gt 0
5. REPRESENTACA VISUAL VETORIAL LINHAS POLIGONO GRADE REGULAR GRADE TRIANGULAR Fig 4 14 Modelo Orientado por Objetos do SPRING 104 As Categorias e Classes Tem ticas devem ser definidas a priori para que cada tipo de dado a ser tratado pelo SPRING seja associado a uma categoria Cada categoria pertence a um modelo de dados Tem tico Num rico Imagem Cadastral Redes e Objeto O usu rio n o precisa definir todas as categorias de imediato mesmo porque muitas vezes n o se sabe tudo que ser necess rio para chegar no seu objetivo A qualquer momento pode se acrescentar ou definir novas categorias Apenas nas categorias do modelo Tem tico necess rio definir classes Classes tem ticas definem o modo visual como pontos linhas e reas ser o apresentadas no monitor cor hachura preenchimento etc Um projeto define a rea fisica de trabalho Para criar um projeto deve se fornecer um nome proje o e ret ngulo envolvente Ao se fazer isso um subdiret rio embaixo do diret rio correspondente ao banco ser criado e todos os dados referentes uma dada regi o ser o armazenados nele A condi o para criar um projeto apenas ter um banco ativo n o sendo necess rio definir as categorias Pode se ter quantos projetos se desejar mas somente um pode estar ativo de cada vez Os planos de informa es Pls s o armazenados dentr
6. MAO N dee JM vuln Classe mod vul pot mod baixo AND ptse Classe est alto pot vn MV Pt ME vuln Classe mod vul pot mod baixo AND ptse Classe mod est pot mod alto vn MV Pt EV vuln Classe mod vul pot mod baixo AND ptse Classe intermediaria CVM EE SMV yuiniCiasse mo dEyullporimodBbasizor AND ptse Classe mod vul pot mod baixo AVAM Te ASA vuln Classe mod vul pot mod baixo AND ptse Classe vuln baixo pot AV te 3 vuln Classe uti OOO OE AND ptse Classe est alto_pot Uin V e MaN R vuln Classe Uvas PaO EpC AND ptse Classe mod_est pot_mod_alto Via V VAN vuln Classe Hna passcolpo tr AND ptse Classe intermediaria Pyan V JM E vuln Classe quina passcolpotl AND ptse Classe mod vul pot mod baixo Vn V Pt V vuln Classe vuln baixo pot AND ptse Classe yuln baixo pot FIM DO PROGRAMA A t tulo de demonstra o este programa em LEGAL incluiu todas as 25 classes que poderiam existir como resultado da sobreposi o entre o geo campo de vulnerabilidade com 5 classes e o geo campo de potencialidade previsto para conter tamb m 5 classes Como o geo campo de potencialidade continha somente duas classes Figura 10 12 o geo campo de sustentabilidade a ser obtido deveria conter no m ximo 10 classes caso ocorressem todas as 5 x 2 poss veis interse es entre os pol gonos nos dois geo campos
7. classes decl Novo Nome decli fat ResX 40 ResY 40 Escala 100000 Opera o classes decl Fatie decli fatia Final de programa EEE CFF CEF An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 9 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Pondere Gera um plano de informa o do tipo Numerico a partir de um dado tem tico As regras de processamento s o baseadas em uma tabela de pondera o criada atrav s de um comando usando o operador Novo Sintaxe pisn Pondere piet tabpond Considera es A vari vel pisn deve ser um plano de informa o do tipo Numerico O par metro piet deve ser um plano de informa o do tipo Tematico O par metro tabpond deve ser uma tabela do tipo Ponderacao Exemplo Inicio de programa Declara es Tematico geom Geomorfologia Numerico fragil fragilidade Tabela tab geo ponderacao Instancia es fragil Novo Nome fragilidade solo ResX 50 ResY 50 Escala 100000 tab geo Novo CategoriaIni Geomorfologia TSEpEM sas Espp 1 1 Estb 1 3 dk 2 4 geom recupere Nome Geomorf RADAM Opera o fragil 0 5 Pondere geom tab geo Final de programa EE EEE EEE EE An lise Espacial de Dados Geogr ficos AO Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Reclassifique Remapea os temas de um plano de informa o tem tico para um novo plano tamb m tem tico
8. o que voc tem What You See Is What You Get Wysiwyg O banco de dados geogr fico constru do pelo SPRING implementa uma arquitetura dual onde as representa es dos dados espaciais e as informa es descritivas dados n o espaciais s o armazenados em ambientes diferentes As representa es gr ficas se utilizam de arquivos convencionais do tipo bin rio onde s o armazenados as coordenadas x y que definem a geometria de um objeto geogr fico ou campo do SPRING Este armazenamento realizado segundo algor tmo R tree para prover uma indexa o dos dados 102 Os atributos descritivos destes objetos ou campos s o armazenados em tabelas em um banco de dados relacional Um identificador nico respons vel pela liga o dos dois componentes Com a evolu o do SPRING sistemas gerenciadores de banco de dados relacionais foram adotados para implementar uma estrat gia para portabilidade de software Hoje a vis o est tica implementada em SGBDR de mercado tais como CODEBASE e ORACLE A vis o funcional e din mica representada pelos m todos das classes modeladas no SPRING e as liga es e associa es entre seus objetos foram implementadas pela linguagem de programa o C 4 3 3 Modelo Conceitual do SPRING A realidade geogr fica representada no SPRING por uma modelo conceitual baseado no paradigma orientado por objetos A persist ncia dos dados realizada em um ambiente dual conforme
9. A 4 2 da so Figura 5 5 Exemplo de opera o de sele o espacial An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 14 Opera es de An lie Geogr fica 8 4 3 JUN O ESPACIAL O termo jun o espacial empregado por analogia opera o de jun o em banco de dados convencionais e denota o conjunto de opera es onde ocorre a compara o entre dois conjuntos de objetos baseado num predicado espacial computado sobre suas representa es A opera o de jun o espacial tal que produz como resultado uma cole o de objetos e valores que satisfazem a restri o espacial Exemplos e para cada estrada da Amaz nia ache as reservas ind genas a menos de 5 km de uma estrada e para as cidades do sert o cearense ache quais est o a menos de 10 km de algum a ude com capacidade de mais de 50 000 m de gua No primeiro exemplo a resposta um conjunto de pares reserva estrada no segundo um conjunto de pares cidade a ude An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 15 Opera es de An lie Geogr fica 8 5 OPERA ES ENTRE GEO CAMPOS E GEO 0BJ ETOS 8 5 1 ATUALIZA O DE ATRIBUTOS DE GEO 0BJ ETOS A PARTIR DE GEO CAMPOS Uma das opera es muito teis e necess rias diz respeito atualiza o de atraibutos de geo objetos a partir de dados de um geo campo Por exemplo considere a situa o aonde temos e Uma mapa de munic pios de uma regi o e Um
10. As fun es de manipula o e an lise de dados geogr ficos podem ser agrupadas de acordo com o tipo de dado tratado correspondente a uma geometria distinta an lise geogr fica processamento de imagens modelagem de terreno redes geod sia e fotogrametria produ o cartogr fica A seguir apresentaremos uma breve descri o destas fun es e An lise Geogr fica permite a combina o de informa es tem ticas Pode ser realizada no dom nio vetorial ou dom nio matricial raster Um conjunto importante de procedimentos de an lise geogr fica foi definido por Tomlin 1990 Denominado lgebra de Mapas estas defini es s o a base de implementa es de operadores de an lise em diferentes sistemas Estas fun es incluem Reclassifica o Intersec o overlay Opera es boleanas e matem ticas entre mapas e Consulta ao banco de dados e Processamento Digital de Imagens tratamento de imagens de sat lite e de scanners Com o advento de Sat lites de Alta Resolu o e de t cnicas de Fotogrametria Digital as imagens de sat lite e aerotransportadas est o se transformando cada vez mais teis para estudos ambientais e cadastrais Entre as fun es necess rias est o Realce por modifica o de histograma Filtragem espacial Classifica o estat stica por m xima verossimilhan a Rota o espectral componentes principais Transforma o IHS RGB e Registro Fundam
11. EXECUTA A OPERACAO SaiMNT Espacialize objutb MED_VULN OnMap utbs FIM DO PROGRAMA Geoprocessamento em Projetos Ambientak0 23 A Eigura 10 1 1tEspacializa o mostra o geo campo num rico obtido a partir da execu o da opera o de espacializa o VULNERABILIDADE DAS UNIDADES TERRITORIAIS B SICAS Espacializa o i Wera pi Faliamento Legenda Gec campo Hum rico BOM Eii ou ao oie rs ED situa es imemesirs a O Vutrer vel cu Baixo Potencial 2 0 Geo campo Tem tico p iiei P denis di Estabilidade Madirda 0 dream de Estabilidade M dia ED ri di Vukorabiitai Madaradi Escala Gr fica Tikri e M Figura 10 11 Geo campos num rico e tem tico de vulnerabilidade das UTBs Fonte Medeiros Para ilustrar sobre a opera o de fatiamento os valores de vulnerabilidade do geo campo num rico obtido da opera o de espacializa o Figura 10 11 Espacializa o foram agrupados em classes de vulnerabilidade Figura 10 11 Fatiamento utilizando se o operador Fatie atrav s do seguinte programa em lgebra de mapas INICIO DO PROGRAMA GERACAO DE GEO CAMPO TEMATICO A PARTIR DE FATIAMENTO DE GEO CAMPO NUMERICO MNT MNT vuln_medutb DECLARACOES Numerico entramnt UuBSRD EE Tematico fatiamnt uti Ami SEEM Tabela TBvuln Fatiamento RECUPERA GEO CAMPO NUMERICO entramnt Recupere Nome vuln medutb Geoprocessamento em Projetos Ambientak0
12. Usu rio Browser habilitado para Java Manipulador Applet Java Pesquisas e Objetos Sele es Geogr ficas Geogr ficos Extrator Applet Java eo Consultas na Objetos geogr ficos linguagem do SIG no formato do SIG Internet Intranet Bancos de Dados Geogr ficos l oog Servidores SIG Figura 3 9 Acesso a dados geogr ficos via Internet 3 3 10 Open GIS Interoperabilidade em GIS A quantidade da dados geogr ficos dispon veis em formato digital bastante grande e vem crescendo rapidamente Durante o per odo em que estes dados geogr ficos v m sendo coletados aproximadamente nos ltimos 30 anos diferentes alternativas tecnol gicas foram adotadas para a aquisi o o armazenamento o processamento a an lise e a visualiza o destes dados em geral em esfor os isolados e independentes uns dos outros Fundamentos de G eoprocessamento 3 21 Anatomia de SIG Com a evolu o do geoprocessamento cada vez mais marcante a necessidade de se utilizar estes dados cuja coleta e manuten o s o bastante caros para o maior n mero de aplica es diferentes poss vel Por exemplo se uma prefeitura mapeia em um GIS as ruas da cidade porque n o utilizar estes dados na companhia de energia el trica ou na companha de telecomunica es Muitas vezes isto n o poss vel ou pelo menos di
13. e de aterro segundo o plano base Z Zp Figura 7 27 Perfil de um terreno ilustrando o volume de corte e o volume de aterro em rela o um plano horizontal Z Zp Essa mesma aplica o pode ser usada para fins de c lculo do volume de gua represado por uma barragem O plano horizontal base e a regi o de interesse s o definidos pela altura de enchimento da barragem Neste caso o volume de gua da barragem igual ao volume de aterro calculado An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 57 Modelagem Num rica de Terreno Uma aplica o mais completa de c lculo de volumes a partir do modelos digitais de terreno deve incluir tamb m o uso de planos bases n o horizontais Neste caso o usu rio poderia definir o plano base a partir do vetor normal ao plano A figura abaixo ilustra o uso de um plano n o horizontal no c lculo dos volumes de aterro e corte Figura 7 28 Perfil de um terreno ilustrando o volume de corte e o volume de aterro em rela o um plano n o horizontal An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 38 8 LGEBRA DE MAPAS Gilberto C mara Cl udio Barbosa Jo o Pedro Cordeiro Eymar Lopes Ubirajara Moura de Freitas e Ivan Lucena 8 1 INTRODU O O que distingue um SIG de outros tipos de sistemas de informa o s o as fun es que realizam an lises espaciais Tais fun es utilizam os atributos espaciais e n o espaciais das entidades gr ficas armazenadas na b
14. o criado ResX resolu o horizontal An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 6 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL ResY resolu o vertical Nbits n mero de bits da imagem 8 10 16 Escala escala do plano criado Min valor m nimo permitido na grade criada Max valor m ximo permitido na grade criada Repres representa o do plano criado Vetor ou Matriz para Tem tico Grade ou Amostra para Num rico CategoriaIni categoria de entrada CategoriaFim categoria de sa da Exemplos Criar um PI Imagem ima Novo Nome ImagemResultante ResX 30 ResYy 30 Nbits 8 Criar um PI Tem tico solo Novo Nome Solos ResX 50 ResY 50 Escala 100000 Criar um PI Num rico alti Novo Nome Altimetria ResX 50 ResY 50 Escala 1000 Min 0 Max 100 Criar um PI Cadastral cadast Novo Nome Plano Urbano ResX 50 ResY 50 Escala 1000 Criar uma Tabela de Pondera o pond Novo CategorialIni Tipos de solos Le 0 60 Li 0 20 Ls vt 0 35 Ag 0 10 Criar uma Tabela de fatiamento fatia Novo CategoriaFim Faixas de Declividade 10 50 550 baixa 5 0 15 0 media 1 5 0 4540 Nalta s Criar uma Tabela de reclassifica o reclass Novo CategoriaIni Floresta CategoriaFim Desmatamento rloresta Densa Floresta Floresta Varzea
15. o geom trica de Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 21 Cartografia para Geoprocessamento imagens a integra o com mapas e outras informa es Sensoriamento Remoto por si s j n o faz tanto sentido H muito tempo os agr nomos deixaram de se preocupar apenas em separar uma cultura de outra numa imagem eles agora pensam em produtividade agr cola que al m dos tipos de cultura interpretados na imagem depende do tipo de solo mapa de solos do teor de certos nutrientes no solo medi o de amostras e da declividade carta topogr fica Alguns requerimentos s o fundamentais para que se trabalhe bem com corre o geom trica de imagens Em primeiro lugar para que se possa pensar em corre o geom trica h que se conhecer os erros que interferem no processo de forma o das imagens A escolha do modelo matem tico mais adequado ao tratamento de cada caso depende fortemente desse conhecimento Al m disso um SIG deve sempre propiciar ferramentas para que o resultado de uma corre o geom trica possa ser avaliado e consequentemente validado De uma maneira geral o processo de corre o geom trica de imagens compreende tr s grandes etapas Come a se com uma transforma o geom trica tamb m denominada mapeamento direto que estabelece uma rela o entre coordenadas de imagem linha e coluna e coordenadas geogr ficas latitude e longitude a etapa em que se eliminam as distor es existente
16. 8 8X 02 0Y ij Zijn 2 Zija Zi Lia 2 Zij 1 Zi 1j 1 8 0Y onde os elementos Z est o distribu dos segundo uma vizinhan a 8 como mostrado na figura abaixo Figura 7 21 Distribui o dos elementos de uma grade numa vizinhan a 8 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 30 Modelagem Num rica de Terreno Quando a superf cie est representada por um modelo de grade triangular deve se calcular as componentes 02 0X e Z Y a partir da superf cie de ajuste utilizada para representar o comportamento do fen meno dentro do tri ngulo que cont m o ponto definido na posi o i j Por exemplo utilizando se um ajuste linear para cada tri ngulo pode se facilmente obter as derivadas parciais 02 0X e 072 0Y diretamente da equa o do plano que passa pelos v rtices do tri ngulo Completar com equa es 7 8 8 FATIAMENTO DO MODELO O fatiamento de um modelo consiste em se definir intervalos ou fatias de cotas com a finalidade de se gerar uma imagem tem tica a partir do modelo Assim cada tema ou classe da imagem tem tica associado a um intervalo de cotas dentro dos valores atribu dos ao fen meno modelado O usu rio do GIS respons vel pela defini o das fatias e tamb m da associa o dessas fatias com classes predefinidas no sistema As fatias s o definidas de acordo com intervalos de cotas que s o teis para uma determinada aplica o A figura abaixo ilustra o processo de fatiamento do m
17. EGENHOFER M Spatial SQL A Query and Presentation Language IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 6 86 95 1994 FREEMAN J The Modelling of Spatial Relations Computer Graphics and Image Processing 4 156 171 1975 GOODCHILD M A spatial analytical perspective on geographical information systems International Journal of Geographical Information Systems 1 4 327 334 1987 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 29 Opera es de An lie Geogr fica GUTING R H An Introduction to Spatial Database Systems VLDB Journal 3 4 October 1994 HARTSHORNE R Prop sitos e natureza da geografia S o Paulo Editora HUCITEC Editora da Universidade de S o Paulo 2 Ed 1978 MAGUIRE D DANGERRAMOND J The Functionality of GIS In Maguire D Goodchild M Rhind D eds Geographical Information Systems Principles and Applications New York John Wiley and Sons 1991 pp 319 35 Ross J L S An lise Emp rica da Fragilidade dos Ambientes Naturais e Antropizados Revista do Dpto de Geografia da FFLCH USP N 7 pp 65 74 1993 TOMLIN D Geographic information systems and Cartographic Modeling Prentice Hall New York 1990 TRICART J Ecodin mica IBGE SUPREN Recursos Naturais e Meio Ambiente Rio de Janeiro 1977 TRICART J KIEWIETDEJONGE C Ecogeography and Rural Management A Contribuition to the International Geosphere Biosphere Programme Essex Longman Scien
18. Segundo Harvey a compress o do espa o tempo uma componente essencial das novas formas de produ o capitalista em que o capital financeiro adquire autonomia com rela o ao capital industrial e pr pria governabilidade das na es Neste cen rio o fluxo internacional de recursos feito quase exclusivamente com suporte de telecomunica es restringe o poder regulador dos Estados de uma forma in dita na Hist ria Quais as conseq ncias deste conceito para a Ci ncia da Informa o Espacial Observemos que a maior parte das t cnicas de An lise Espacial Bailey and Gattrel 1995 est baseada no conceito de proximidade Medidas como o variograma e os indicadores locais e globais de autocorrela o espacial fazem uso impl cito da lei de Tobler no mundo todas as coisas se parecem mas coisas mais pr ximas s o mais parecidas que aquelas mais distantes Tobler 1979 A compress o do espa o tempo subverte esta l gica previs vel de organiza o do espa o e estabelece um substancial desafio conceitual para sua representa o computacional Do ponto de vista da An lise Geogr fica os conceitos de Harvey implicam que a forma tradicional de expressar as rela es espaciais entre entidades geogr ficos propriedades como adjac ncia e dist ncia euclidiana capturam apenas efeitos locais e n o permitem representar a din mica dos fen menos sociais e econ micos de nosso tempo Numa vis o mais abstrata do que pr
19. dle p e O dle O d 1 P d Ye pfd p eld pe p Alep d P el dy p e O d pteld 9 16 O d le E 9 16 A raz o p eld p e d chamada de raz o de sufici ncia LS De modo semelhante obt m se a chance da ocorr ncia do min rio dado a aus ncia da evid ncia _ O d peld O d e SGA 9 17 A raz o p eld p e d chamada raz o de necessidade LN As raz es de sufici ncia LS ou de necessidade LN s o computadas dependendo da presen a ou aus ncia da evid ncia para um dado ponto As raz es de sufici ncia e de necessidade s o obtidas atrav s da tabula o cruzada dos planos de informa o das evid ncias com o plano de informa o das ocorr ncias minerais A condi o de sufici ncia de uma evid ncia e satisfeita quando a probabilidade de exist ncia do dep sito d maximizada P e d m ximo A condi o de necessidade da evid ncia satisfeita quando a probabilidade de n o ocorr ncia do dep sito maximizada com a n o exist ncia da evid ncia P d l e m ximo Rostirolla 1997 Extraindo se o Logaritmo das equa es 1 e 2 acima obt m se loglo d e log o d loglo d I e log lo d Bonham Carter 1994 demostra ainda que para um n mero maior de evid ncias estas seriam integradas atrav s da formula o que computaria a chance priori somada somat ria dos logaritmos das raz es de sufic
20. es Os tipos tratados pelo operador Recupere s o Imagem numerico Tematico Objetos e Cadastral A vari vel e o plano de informa o recuperado devem ser do mesmo tipo Por exemplo um plano de informa o do tipo tem tico s pode ser associado a uma vari vel declarada anteriormente como tem tica Exemplos Exemplos de declara es Tematico Solos TIPOS SOLOS Numerico topo ALTIMETRIA Imagem banda3 LANDSAT Exemplos de instancia es das declara es acima Solos Recupere Nome solos vale paraiba topo Recupere Nome altimetria sjc banda3 Recupere Nome TM3 SJC Novo Quando usado com vari veis do tipo Tematico Imagem ou Numerico cria um plano de informa o do mesmo tipo no projeto corrente e associa este plano a vari vel do lado esquerdo do sinal de atribui o Quando usado com vari veis do tipo Tabela o operador Novo cria uma tabela no contexto do programa em execu o Esta tabela pode ser usada nos processamentos baseados em tabelas Sintaxe Para tipo imagem vari vel Novo Nome nome do pi ResX valor ResY valor Nbits 8 Para tipo tem tico vari vel Novo Nome nome do pi ResX valor ResY valor Escala valor EEE An lise Espacial de Dados Geogr ficos AS Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Repres Vetor ou Raster Para tipo Num rico vari vel Novo Nome
21. o matricial consiste no uso de uma malha quadriculada regular sobre a qual se constr i c lula a c lula o elemento que est sendo representado A cada c lula atribui se um c digo referente ao atributo estudado de tal forma que o computador saiba a que elemento ou objeto pertence determinada c lula Vale ressaltar que as representa es est o associadas aos tipos de dados anteriormemente discutidos a saber e dados tem ticos admitem tanto representa o matricial quanto vetorial 2 e dados cadastrais sua parte gr fica armazenada em forma de coordenadas vetoriais e seus atributos n o gr ficos s o guardados em um banco de dados e redes sua parte gr fica armazenada em forma de coordenadas vetoriais com a topologia arco n e seus atributos n o gr ficos s o guardados em um banco de dados e imagens de sensoriamento remoto armazenadas em representa o matricial Fundamentos de Geoprocessamento 2 16 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o e modelos num ricos de terreno podem ser armazenados em grades regulares representa o matricial grades triangulares representa o vetorial com topologia arco n ou isolinhas representa o vetorial sem topologia 2 6 1 REPRESENTA O MATRICIAL Nesta representa o o espa o representado como uma matriz P m n composto de m colunas e N linhas onde cada c lula possui um n mero de linha um n mero de coluna e um valor corresponde
22. Assim pode se utilizar por exemplo 1 amostra por quadrante num total de 4 ou ent o 2 amostras por quadrante num total de 8 e assim por diante Esta interpola o garante que a estimativa da cota final do ponto da grade utiliza amostras representativas de cada uma das 4 regi es definidas pelos quadrantes An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 12 Modelagem Num rica de Terreno O Ponto da Ponto Amostra Figura 7 7 Sele o das amostras considerando suas posi es relativas a 1 amostra por quadrante e b 2 amostras por quadrante O interpolador por m dia ponderada por quadrante e por cota considera al m da pondera o e dos quadrantes o valor de cota de cada amostra a ser usada na estimativa do ponto da grade Alguns dados amostrais como curvas de n vel por exemplo podem apresentar uma quantidade exagerada de pontos que tem a mesma cota para representar uma linha de contorno O efeito final deste tipo de amostragem pode ser um modelo cheio de patamares centrados nessas curvas Nesse caso til aplicar se uma filtragem por cotas uma amostra por cota por exemplo das amostras que devem ser consideradas na estimativa final da cota de cada ponto da grade A figura abaixo ilustra essa id ia Figura 7 8 Sele o das amostras considerando se a posi o relativa por quadrante e os valores de cota das amostras Ponto da grade Ponto amostral Amostra vizinha An lise Espacial de Dado
23. Dezembro 1995 dispon vel em lt http www dpi inpe br teses gilberto gt C MARA G FREITAS U M SOUZA R C M GARRIDO J SPRING Integrating Remote Sensing and GIS by Object Oriented Data Modelling Computers and Graphics vol 15 n 6 July 1996 GOODCHILD M Geographical information science International Journal of Geographical Information Systems 6 2 35 45 1992a GOODCHILD M Geographical data modeling Computers amp Geosciences 1992 18 4 401 408 1992b GOMES J M VELHO L Computa o Visual Imagens Rio SBM 1995 GUTING R H An Introduction to Spatial Database Systems VLDB Journal 3 4 October 1994 GUTMAN A R trees a dynamic index structure for spatial searching In ACM SIGMOD CONFERENCE Proceedings Boston ACM pp 47 57 1984 INTERGRAPH MGE The Modular GIS Environment 1990 lt http www intergraph com gis gt VAN KREVELD M ROOS T NIEVERGELT J eds Algorithmic Foundations of Geographic Information Systems Lecture Notes in Computer Science 1340 Berlin Springer Verlag 1998 MOREHOUSE S The ARC INFO Geographical Information System Computers amp Geosciences 18 4 435 443 1992 Fundamentos de Geoprocessamento 2 34 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o NAMIKAWA L M Um m todo de ajuste de superf cie para grades triangulares considerando linhas caracter sticas Disserta o de Mestrado em Computa o Aplicada Instituto Nacional de Pes
24. Elas foram representadas em duas dimens es atrav s da cria o de corredores com 250 e 350 metros de largura ao longo de falhas fraturas e estruturas circulares Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 33 T cnicas de Infer ncia Geogr fica respectivamente Esses corredores representariam a rea de influ ncia das fei es estruturais assumindo se que qualquer ponto dentro deles estaria posicionado sobre a fei o estrutural considerada Dados gama radiom tricos Obtidos pela Comiss o Nacional de Energia Nuclear CNEN a partir de levantamentos com helic ptero e a p No primeiro caso os dados foram coletados em malha de 250 x 250 metros a uma altura m dia de 7 5 metros do terreno enquanto nos levantamentos a p a malha foi de 75 x 200 metros Esses dados na forma de radioatividade total foram digitalizados a partir do Mapa Radiom trico do Planalto de Po os de Caldas Nuclebr s 1975b organizados em quatro intervalos de intensidade radioativa em rela o a um background regional de 40 unidades a saber 1 3 1 8 1 8 2 5 2 5 3 5 e maior do que 3 5 vezes o background regional Figura 6 7 Ocorr ncias minerais radioativas Mineraliza es radioativas conhecidas na rea foram incorporadas como s mbolos ao banco de dados n o se fazendo distin o se se tratava de dep sitos importantes ou de simples ocorr ncias minerais Por representarem dados de verdade terrestre elas constituem par metros de afe
25. Floresta Rebrota Desmatamento Area Desmatada Desmatamento An lise Espacial de Dados Geogr ficos AZ Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Opera o Atribua Gera um plano de informa o tem tico efetuando o mapeamento de geoclasses com base em resultados de express es l gicas booleanas Este mapeamento executado por operadores l gicos pontuais e ou n o que fazem a sobreposi o overlay entre as classes dos PIs Express es booleanas s o combinadas a partir dos operadores amp amp e l gico intercess o I ou l gico uni o e ou nega o complemento ou ainda pela compara o entre pixels de imagens ou valores de grade atrav s dos operadores lt gt lt gt e ou da compara o entre classes de PIs tem ticos atrav s dos operadores e Pode se envolver at 40 PIs simultaneamente Sintaxe vari vel Atribua CategoriaFim nome da categoria nome_da_geoclasse expressao_booleana nome_da_geoclasse expressao_booleana nome_da_geoclasse expressao_booleana nome_da_geoclasse Outros Alternativamente pode se usar a sintaxe abaixo vari vel Atribua Considera es As geoclasses tem ticas usadas no lado esquerdo do devem ser geoclasses da categoria tem tica associada vari vel tem tica previamente declarada A palavra rese
26. Indice N vel 3 Vias An lises em n vel macro sobre o arquivo de ndices geogr fico como determina o de rea de estudo s o bem mais eficientes do que se trabalhar com o mapa detalhado todas as fei es geogr ficas Fig 4 6 Ilustra o do conceito de ndices geogr ficos 89 Arquivos de ndices Geogr ficos Arquivos de Mapas Fig 4 7 Modelo de dados do MGE que reflete o conceito de arquivo de ndice geogr fico A defini o de topologia empregada pelo MGE pode ser vista conforme j descrita no t pico 2 2 5 Topologia em SIG Existem duas formas para se criar estes arquivos Na primeira todos os arquivos no formato dgn dever o passar um a um pelos processos de cria o da topologia Na segunda somente as fei es geogr ficas contidas na rea delimitada pelo usu rio dever o passar pelo referido processo O aplicativo do MGE respons vel pela an lise espacial vetorial o MGE analyst MGA Atrav s dele cria se um arquivo com a topologia dos diversos mapas tem ticos Os mapas s o ent o cruzados utilizando se ferramentas do referido aplicativo resultando informa es derivadas como mostra o exemplo na Figura 4 8 90 1 bairro 1 rea Comercial 2 bairro 2 Resid ncial Fig 4 8 Exemplo de an lise espacial no MGE 4 2 ARC INFO O Arc lnfo suporta tr s modelos de dados para representar computacionalmente as fei es
27. Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 18 T cnicas de Infer ncia Geogr fica informa o com os dep sitos e os planos de informa o com as evid ncias Para isso necess rio que os planos de informa o das evid ncias sejam antes transformados em mapas bin rios subdivididos em classes favor vel e n o favor vel Com os mapas bin rios gerados faz se a tabula o cruzada das evid ncias com os dep sitos verdades de campo obtendo se assim uma matriz onde cada c lula mi corresponde a interse o das classes das evid ncias com as ocorr ncias minerais Esses valores s o utilizados nas formula es para a obten o das probabilidades posteriori Figura 9 7 Bonham Carter 1994 prop e ainda outro tipo de formula o expressa pelo c lculo da chance priori O d e da chance posteriori O dle Esta formula o permite a integra o de diferentes evid ncias como fatores explicativos para a ocorr ncia mineral A chance priori expressa por p d O d A p d 9 13 onde p d probabilidade a priori A chance posteriori obtida a partir do desenvolvimento da probabilidade posteriori O desenvolvimento esta apresentado abaixo p d p eld p e p dle 9 14 p d os Hero 9 15 Substitui se p d e nos dois termos da equa o p d e Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 19 T cnicas de Infer ncia Geogr fica p dle p d p eld pl dle p
28. Jun o Espacial Figura 10 14 Geo campos tem ticos de sustentabilidade das UTBs Ademais observando se o fluxograma representado pela Figura 6 4 constata se que para ser obtido o mesmo resultado de uma nica opera o de junc o espacial B aplicada sobre os geo campos num ricos de vulnerabilidade e potencialidade deveriam ser realizadas quatro opera es dois fatiamentos converte se num rico para tem tico a sobreposi o tem tico x tem tico gerando novo tem tico no caso ER e por fim uma reclassifica o gera novo tem tico pelo agrupamento de classes Geoprocessamento em Projetos AmbientakO 32 Sem querer iniciar uma discuss o sobre propaga o de erros estas considera es acima servem para alertar que nem sempre as sobreposi es entre geo campo tem ticos muito conhecidas como cruzamento de mapas e amplamente utilizadas pelos usu rios de SIG representam o melhor caminho para alcan ar os resultados desejados BIBLIOGRAFIA 1 Aronoff S Geographical Information Systems A Management Perspective Ottawa WDI Publications 1989 2 Assad E D Sano E E Sistemas de Informa es Geogr ficas Aplica es na Agricultura Bras lia EMBRAPA 1993 3 Barbosa C C F lgebra de Mapas e suas Aplica es em Sensoriamento Remoto e Geoprocesamento Tese de Mestrado S o Jos dos Campos INPE 1997 4 Beale R Jackson T Neural Computing Bristol UK Institute of Physics Publishing
29. Nome DeclivMedia Representacao Matriz ResX 250 ResY 250 Escala 100000 Min 0 Max S ODE tabs Novo CategoriaIni declive Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl0 8 O SR RI US 4 As e 9 SO WLZ 20U 3 12300 210 ONES OO SAO ADO Pg S Pondere decl tabs Transf solo em erodibilidade K solo Recupere Nome TiposdeSolo K Novo Nome Erodibilidade K Representacao Grade ResX 250 ResY 250 Escala 100000 Min 0 Max 1 calo ANo mo Care oratalinn sollona pv2alva 0 0462 SoysOlarias 0 02607 oyo o O 028 Hekle o Ms OLAS Irdbaraogeraldo 0 0128 lreribpreto 0 0098 vare IE o O 0SiA CEVAS 3 00132 ias melo denso s 0 02467 Lee s ODILSA Ussserinmna s 040462 pv2usina 0 0462 Laps So OL OA Voy q MN 0462 UIiiZm MB sb anos Ware a M OSALA Heeh keet a MOLLE z E Ss OOSTE Vague e O iy specullasi On onS2A LV3LaranjAzeda 0 0132 K Pondere solo tabk Ii Calculo Ce L L Recupere Nome L CompEncosta LS Novo Nome LS Representacao Grade ResX 250 ResY 250 Escala 100000 Min 0 Max 100 S O 0094 LOGS SP Calculo de PNE PNE Novo Nome PotNatErosao Representacao Grade ResX 250 ResY 250 Escala 100000 Min 0 Max RODE PNE R K LS Esta equa o pode ser aplicada a outras reas desde que os par metros de solo altimetria e precipi
30. Planejamento Urbano Engenharia Estat stica e Ci ncias do Ambiente a Ci ncia da Geoinforma o ainda n o se consolidou como disciplina cient fica independente para que isto aconte a ser preciso estabelecer um conjunto de conceitos te ricos de aplica o gen rica e independentes de aspectos de implementa o Para estabelecer as bases epistemol gicas da Ci ncia da Geoinforma o ser preciso em primeiro lugar identificar as fontes de contribui o te rica nas quais poderemos buscar bases para a reflex o Este trabalho prop e tomar o conceito de espa o geogr fico como uma no o chave a partir do qual podemos construir os fundamentos te ricos desta nova disciplina cient fica Consideramos que apesar de seu car ter interdisciplinar o fundamento b sico da Ci ncia da Geoinforma o a constru o de representa es computacionais do espa o Assim ao revisar as principais concep es da Geografia na perspectiva da constru o de sistemas de informa o estaremos contribuindo n o apenas para a fundamenta o te rica do Geoprocessamento como ainda buscando inspira o para o projeto das novas gera es de GIS Ao fazer uma revis o das diferentes concep es de espa o geogr fico n o pretendemos estabelecer ju zo de valor mas estabelecer como a tecnologia de GIS permite a express o computacional destes conceitos e o que estas diferentes escolas nos podem ensinar sobre as limita es atuais
31. Uma linha 2D possui atributos e inclui um conjunto de coordenadas 2D e ISOLINHA uma isolinha cont m uma linha 2D associada a um valor real cota e ARCO ORIENTADO um arco orientado cont m uma linha 2D associada a uma orienta o de percorrimento e N 2D um n 2D inclui uma coordenada2D x y R e uma lista L de linhas 2D trata se da conex o entre duas ou mais linhas utilizada para manter a topologia da estrutura e N REDE um n de rede cont m um n 2D e uma lista de arcos orientados onde a cada inst ncia associa se uma imped ncia e um custo de percorrimento e N 3D um n 3D inst ncia desta classe cont m uma coordenada 3D x y zi e um lista L de linhas 2D trata se da conex o entre tr s ou mais linhas de uma grade triangular e POL GONO um pol gono cont m uma lista de linhas 2D e uma lista de n s 2D que descrevem as coordenadas da rea externa e das reas internas que comp em o pol gono Uma vez definidas as primitivas geom tricas vetoriais pode ser estabelecida a hierarquia de representa es geom tricas vetoriais como mostrado na Figura 2 15 onde distinguem se os relacionamentos de especializa o um is a inclus o de uma inst ncia parte de part of inclus o de um conjunto de Fundamentos de Geoprocessamento 2 23 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o inst ncias conjunto de set of e inclus o de uma lista de identificadores de i
32. definida pela fun o u 1 Ia U onde o termo representa o valor dos membros Fuzzy para i l 66199 1 um plano de informa o 1 O operador executa a multiplica o do termo 1 ui Na soma alg brica o resultado sempre maior ou igual ao valor de entrada do maior membro Fuzzy ui No operador gama pode se variar a import ncia de cada termo soma alg brica e produto alg brico Fuzzy A import ncia de cada termo no operador gama definida atribuindo se valores entre 0 1 para o expoente y Esta distribui o de import ncia melhor entendida atrav s da figura 9 5 No gr fico da figura 9 5 pode se observar que quando o gama for igual a Y 0 o resultado depender apenas do termo produto alg brico Fuzzy e quando Y 1 o resultado depender apenas do termo soma alg brica Fuzzy Os valores de gama entre 0 lt y gt 0 35 apresentaram um car ter diminutivo ou seja sempre menor ou igual que o menor membro Fuzzy de entrada ui Na outra extremidade do gr fico valores gama entre 0 8 lt y gt 1 0 ter o um car ter aumentativo onde o valor de sa da ser igual ou maior que o valor do maior membro Fuzzy de entrada ui Por fim para os valores de gama entre 0 35 lt y gt 0 8 os ui n o apresentaram nem um car ter aumentativo nem diminutivo os valores dos ui de sa da cair o sempre entre o menor e o maior valor dos ui de entrada Bonham Carter 1994 Introdu o C
33. e sele o do paradigma neural apropriado aplica o e determina o da topologia da rede a ser utilizada n mero de camadas n mero de unidades em cada camada etc e determina o de par metros do algoritmo de treinamento e fun es de ativa o Carvalho 1999 O terceiro passo o treinamento da rede Nesta fase seguindo o algoritmo de treinamento escolhido ser o ajustados os pesos das conex es Normalmente os Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 25 T cnicas de Infer ncia Geogr fica valores iniciais dos pesos da rede s o n meros aleat rios uniformemente distribu dos em um intervalo definido O quarto passo o teste da rede Durante esta fase o conjunto de teste utilizado para determinar a performance da rede com dados que n o foram previamente utilizados A performance da rede uma boa indica o de sua performance real Carvalho 1999 Finalmente com a rede treinada e avaliada ela pode ser integrada em um sistema do ambiente operacional da aplica o Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 26 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 6 GEOPROCESSAMENTO E SUPORTE DECIS O 9 6 1 INTRODU O Qual o grande desafio da produ o de novas informa es em um SIG A capacidade de comparar e avaliar as diferentes possibilidades de gera o de novos mapas Como o SIG oferece uma grande quantidade de fun es de lgebra de Mapas nem sempre facil escolher qual a forma d
34. es qualitativas e para an lises multin veis no formato raster Mais utilizado em aplica es quantitativas Tabela 7 1 Compara o entre os modelos de grade retangular e triangular An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 21 Modelagem Num rica de Terreno 7 8 AN LISES SOBRE MODELOS DIGITAIS DE TERRENO 7 8 1 INTRODU O Como j descrito anteriormente as amostras s o processadas de forma a criar modelos digitais que v o representar a variabilidade do fen meno nessa regi o Os modelos digitais s o utilizados por uma s rie de procedimentos de an lises teis para aplica es de geoprocessamento A utiliza o dos modelos digitais pelas an lises possibilita o estudo de um determinado fen meno sem a necessidade de se trabalhar diretamente na regi o geogr fica escolhida As an lises podem ser qualitativas ou quantitativas e s o importantes para fins de simula es e tomadas de decis o no contexto de desenvolvimento de aplica es ou modelagens de geoprocessamento que utilizam SIGs As an lises desenvolvidas sobre um modelo digital de terreno permitem visualizar o modelos em proje o geom trica planar gerar imagens de n vel de cinza imagens sombreadas e imagens tem ticas calcular volumes de aterro e corte realizar an lises de perfis sobre trajet rias predeterminadas e gerar mapeamentos derivados tais como mapas de declividade e exposi o mapas de drenagem mapas de curva de n v
35. nome_do_pi ResX valor ResY valor Escala valor Min valor Max valor Repres Grade ou Amostra Para tipo Cadrastral vari vel Novo Nome nome_do_pi ResX valor ResY valor Escala valor Para tipo Tabela de pondera o vari vel Novo CategoriaIni nome da categoria geoclasse valor geoclasse valor Outros valor Para tipo Tabela de fatiamento vari vel Novo CategoriaFim nome da categoria valorl valorF geoclasse valorl valorF geoclasse Outros valor Para tipo Tabela de reclassifica o vari vel Novo CategoriaIni nome da categoria CategoriaFim nome da categoria geoclasse geoclasse geoclasse geoclasse geoclasse Outros Considera es Para vari veis do tipo Imagem Num rico Tem tico e Cadastral um plano com o nome fornecido criado no projeto ativo Este novo plano usado para armazenar o resultado de uma opera o Na instancia o de tabelas a palavra reservada Outros opcional e define um valor a ser atribu do nos casos n o cobertos pelas alternativas anteriores Para a instancia o de uma tabela de fatiamento o termo valorl valorF significa a faixa de valores do campo num rico a ser atribu do a uma geoclasse A faixa vai de valorl inclusive at valorF exclusive Par metros Nome nome do plano de informa
36. o S o Paulo Hucitec 1996 SEARLE J R Minds Brains and Science Cambridge MA Harvard University Press 1984 SEARLE J R The Construction of Social Reality New York The Free Press 1995 SMITH B and D MARK Ontology and Geographic Kinds In International Symposium on Spatial Data Handling Proceedings Vancouver Canada 1998 p 308 320 SOWA J F Knowledge Representation Logical Philosophical and Computational Foundations Pacific Grove CA Brooks Cole 2000 TOBLER W Cellular geography In S Gale and O G ed Philosophy in Geography Dordrecht Reidel 1979 v p 379 386 TRICART J Ecodin mica Rio de Janeiro IBGE SUPREN 1977 38 WESSELING C G D KARSSENBERSG et al Integrating dynamic environmental models in GIS the development of a Dynamic Modelling language Transactions in GIS v 1 p 40 48 1996 39 WHITE R and G ENGELEN Cellular automata as the basis of integrated dynamic regional modelling Environment and Planning B Planning and Design v 24 p 235 246 1997 40 ZONNEVELD I S The Land Unit A Fundamental Concept in Landscape Ecology and Its Applications Landscape Ecology v 3 p 67 86 1989 CARTOGRAFIA PARA GEOPROCESSAMENTO J lio C sar Lima D Alge 6 1 INTRODU O A raz o principal da rela o interdisciplinar forte entre Cartografia e Geoprocessamento o espa o geogr fico Cartografia preocupa se em apresentar um modelo de representa o de dados par
37. quadrante e por cota A interpola o por vizinho mais pr ximo definida pela escolha de apenas uma amostra vizinha para cada ponto da grade ou seja quando j igual a 1 A interpola o por m dia simples considera o valor de cota z do elemento da grade igual a m dia aritm tica dos valores de cota das amostras vizinhas Neste caso considera se que o fator de pondera o wi igual a 1 para qualquer amostra vizinha Na interpola o por m dia ponderada o valor de cota de cada elemento da grade definido pela m dia ponderada dos valores de cota das amostras vizinhas A pondera o mais usada na pr tica o inverso da dist ncia euclidiana do ponto da grade amostra considerada ou seja Sendo que e k o expoente da dist ncia geralmente iguala 1 ou 2 e e dij o valor de dist ncia da amostra j ao ponto i da grade intuitivo considerar se que quanto mais distante uma amostra se encontra 2 2 di Gui x F Yp do ponto da grade menor deve ser a sua influ ncia peso no c mputo final do valor de cota do ponto da grade A interpola o por m dia ponderada por quadrante inclui al m da pondera o uma escolha das posi es relativas das amostras que entram na estimativa do valor de cota da grade Neste caso a id ia como apresenta a figura abaixo dividir o espa o de proje o xy em 4 quadrantes tendo como refer ncia o ponto da grade e considerando uma quantidade fixa de amostras por quadrante
38. ser o classificadas diferentemente de regi es com inclina o de 10 1 n o importando as demais condi es Mapas s o dados e n o desenhos Tratar mapas como dados significa dar forma num rica ao espa o ao associar a cada localiza o um valor que representa a grandeza em estudo requer ainda na maior parte dos casos o uso do formato matricial raster mais adequado a uma representa o cont nua do espa o No caso em apre o a an lise espacial em SIG ser muito melhor realizada com uso da t cnica de classifica o cont nua os dados s o transformados para o espa o de refer ncia 0 1 e processados por combina o num rica atrav s de m dia ponderada ou infer ncia fuzzy Ao inv s de um mapa tem tico com limites r gidos gerados pelas opera es booleanas obteremos uma superf cie de decis o sob forma de uma grade num rica O que representa este resultado Uma vis o cont nua da varia o da nova grandeza seja ela adequa o a plantio indicador de mineraliza es ou susceptibilidade ambiental No exemplo citado o resultado ser uma grade num rica que indica para cada localiza o o risco de desmoronamento numa grada o de 0 a 100 Qual a grande vantagem desta situa o Ela nos permite construir cen rios por exemplo risco de 10 20 ou 40 que indicam os diferentes compromissos de tomada de decis o maior nfase em prote o ambiental ou em minimizar o custo econ mico
39. teros poss vel evitando se a cria o de tri ngulos afinados ou seja tri ngulos com ngulos internos muito agudos Uma forma equivalente de se implementar a triangula o de Delaunay utiliza o crit rio do circumc rculo Esse crit rio esquematizado na figura abaixo diz que uma triangula o de Delaunay se O c rculo que passa pelos tr s v rtices de cada tri ngulo da malha triangular n o cont m no seu interior nenhum ponto do conjunto das amostras al m dos v rtices do tri ngulo em quest o Figura 7 10 Crit rio do circumc rculo para gera o de triangula es de Delaunay a T1 e T2 s o tri ngulos de Delaunay e b T1 e T2 n o s o tri ngulos de Delaunay Existem v rios m todos de implementa o da triangula o de Delaunay Esses m todos podem ser classificados em dois tipos b sicos algoritmo de passo nico e algoritmo de dois passos Os algoritmos de passo nico criam a triangula o de Delaunay num nico etapa aplicando o crit rio de Delaunay durante a constru o da triangula o Os m todos de dois passos geram uma triangula o inicial qualquer e numa segunda etapa transformam na numa triangula o de Delaunay An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 16 Modelagem Num rica de Terreno 7 6 3 INCLUS O DE RESTRI ES NO MODELO Na constru o de um modelo muito importante que as caracter sticas topogr ficas da superf cie sejam preservadas Assim interessante que o conj
40. tica alguns autores tem se referido a espa os de geometria vari vel Castells 1999 para denotar a situa o em que as articula es materiais entre os agentes econ micos e sociais ocorrem de forma muitas vezes independentes da contiguidade f sica Esta situa o nos leva a novos conceitos do espa o em que os fluxos passam a ser um componente essencial Fluxos de capital fluxos da informa o fluxos de tecnologia fluxos de intera o organizacional fluxos de imagens sons e s mbolos Castells 1999 tornam se elementos constituidores de nossa sociedade questionando a aplicabilidade geral da lei de Tobler O resultado da compress o do espa o tempo gerada pelos avan os da tecnologia e pela crescente integra o das pr ticas econ micas tem levado a novas defini es do espa o Milton Santos fala em espa o de fixos e espa o de fluxos Santos 1978 e Manuel Castells em espa o de fluxos e espa o de lugares Subjacente a estas no es est o processo de crescente internacionaliza o da produ o capitalista que resulta em padr es de localiza o que alteram profundamente as caracter sticas do espa o industrial e seu impacto no desenvolvimento urbano Castells 1999 O espa o de lugares representa os arranjos espaciais formados por localiza es cont guas numa intera o definida pela pr pria condi o de moradia das pessoas e sua l gica cotidiana No entanto o espa o
41. tico anal gico Neste caso faz se necess rio armazenar informa o referente aos elementos vizinhos da mesma forma que na estrutura de redes deviam ser definidas as liga es entre as linhas A Figura 2 14 mostra de forma simplificada um exemplo desta estrutura topol gica TOPOLOGIA DOS NOS TOPOLOGIA DOS POL GONOS LINHAS LINHAS N POLIGONO POL GONO LINHAS POLIGONO INICIAL ESQUERDO DIREITO L1 L7 L6 E ni L1 L7 A L1 2 L7 L2 n2 L2 L4 L6 L7 B c D L2 13 L4 L3 n3 L4 L3 L3 L4 L6 L4 n3 L5 L5 L5 n5 L6 n4 L7 ni Figura 2 14 Estrutura topol gica do tipo arco n pol gono Fundamentos de Geoprocessamento 2 22 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 6 2 5 HIERARQUIA DE REPRESENTA ES VETORIAIS Para um entendimento mais detalhado das representa es vetoriais em GIS deve se inicialmente precisar o que se entende por primitivas geom tricas coordenadas 2D coordenadas 3D n 2D n 3D n de rede arcos arcos orientados isolinhas e pol gonos Dada uma regi o geogr fica R pode se definir e COORDENADA2D Uma coordenada 2D um objeto composto por uma localiza o singular x y R e COORDENADA3D Uma coordenada 3D um objeto composto por uma localiza o singular x yj z onde x yj R e PONTO2D Um ponto 2D um objeto que possui atributos descritivos e uma coordenada 2D e LINHA2D
42. vel associada ao plano de informa o de entrada declarada previamente no programa e associada a uma certa categoria tem ticaou digital A opera o zonal utilizada deve estar coerente com o modelo do dado representado pelo PI de referencia isto alguns operadores n o fazem sentido diante do tipo de dado de referencia por exemplo uma opera o de MediaZonal n o vi vel sobre um plano de modelo tem tico atr o nome do atributo que se deseja atualizar referente a cada objeto da categoria de objetos associada vari vel obj que estejam associados a entidades de um mapa cadastral cad uma vari vel declarada no programa como sendo de uma certa categoria do modelo Cadastral Exemplo Programa Atualiza tabela com operacao de media zonal Objeto regioes municipios Cadastral mapamunicipios mapacad Digital altimetria altime mapamunicipios Recupere Nome municipios altimetria Recupere Nome alt regioes Altitudemedia Atualize altimetria regioes OnMap mapamunicipios MedZ Programa Atualiza tabela com operacao de maximo zonal Objeto regioes municipios Cadastral mapamunicipios mapacad Digital altimetria altime mapamunicipios Recupere Nome municipios altimetria Recupere Nome alt regioes Altitudemaxima Atualize altimetria regioes OnMap mapamunicipios MaxZ E An lise Espacial de Dados Geog
43. 1 Ruim Outros 8 7 3 3 Opera es matem ticas As opera es matem ticas sobre geo campos que s o especializa es de NUM RICO e IMAGEM incluem e opera es aritm ticas soma subtra o multiplica o e divis o e fun es matem ticas seno sin cosseno cos tangente tan arco tangente atan logaritmo log exponencial exp raiz quadrada sart e rela es menor que lt maior que gt menor ou igual lt maior ou igual gt igual diferente An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 23 Opera es de An lie Geogr fica Exemplo de aplica o de opera es matem ticas refere se gera o do ndice de Vegeta o de Diferen a Normalizada IVDN para estas novas imagens LANDSAT TM Declaracao Imagem tm3 Landsat TM tm4 LandsatTM IVDN IndiceVeget Instanciacao tm3 Recupere Nome 231 067 B3 tm4 Recuper Nome 231 067 B4 IVDN Novo Nome IVDN ResX 30 ResY 30 Operacao IVDN Imagem 255 tm4 tm3 tm4 tm3 8 7 3 4 Atributos de Geo Objetos a partir de Geo Campos Esta opera o uma varia o da opera o zonal sobre geo campos gerando atributos de geo objetos a partir de valores de geo campos onde a restri o a representa o espacial dos geo objetos Por exemplo considere a opera o obtenha a altitude m dia de todas os munic pios
44. 24 CRIA PI TEMATICO fatiamnt Novo Nome med vuln TM ResX 90 ResY 90 Escala 250000 TABELA COM INTERVALOS DE CLASSE PARA FATIAMENTO TBvuln Novo CategoriaFim Vuln Amb SE TM CRS O a esr alko Doriy AO LSC moodle sir o cimo dBalitol E0 Z220 RR Vinctcernecihariat 2 20 Z260 modulo time datos 2 150 35100 quina antro pois EXECUTA A OPERACAO fatiamnt Fatie entramnt TBvuln FIM DO PROGRAMA Para as opera es de fatiamento efetuadas para obten o dos geo campos tem ticos de vulnerabilidade perda de solo e de potencialidade social e econ mica foram utilizados os intervalos de classe da Tabela 10 1 Tabela 10 1 CLASSES TEM TICAS DE VULNERABILIDADE E POTENCIALIDADE Classes dos Geo campos tem ticos Intervalo de Classe p Vulnerabilidade do Potencialidade Geo campo Num rico Cor da Classe Meio F sico Social e Econ mica Adaptado de Crepani etali 19 Je Becker e Eglerf Para a gera o dos geo campos num rico e tem tico de potencialidade social e econ mica foram utilizados os operadores Espacialize e Fatie da mesma forma que na obten o dos respectivos geo campos de vulnerabilidade descritos acima A espacializa o do atributo potencial social e econ mico m dio MED SOEC que descreve os geo objetos setores censit rios foi efetuada utilizando se o operador ESPACIALIZE atrav s do seguinte programa em LEGAL
45. 550 001 TABELA DE PROPRIETARIOS Quadra Propriet rio Atributos 550 001 22376 PauloM 550 002 22482 FernandoH C 550 002 22597 Ant nioC M 550 002 226 97 Lu st L S 550 003 22789 Jos S Fig 4 12 Ilustra o da representa o das informa es descritivas FONTE adaptada de ESRI 1994 O Arc Info gerencia tr s tipos de tabelas de atributos O primeiro tipo consiste das tabelas de atributo das fei es geogr ficas que abrange as tabelas de topologia para pol gono arco n ponto rota regi o na Figura 4 12 indicada como TOPOLOGIA POL GONO ARCO O segundo tipo consiste dos arquivos de dados INFO que s o similares s tabelas provenientes dos SGBD relacionais de mercado na Figura 4 12 indicada como TABELA DE ATRIBUTOS DE POL GONO E o terceiro tipo consiste das tabelas de atributos externas cuja fonte s o os pr prios SGBDR tais como ORACLE INGRES INFORMIX SYBASE indicada tamb m na Figura 4 12 como TABELA DE PROPRIETARIOS 97 4 2 3 Coverage Para a organiza o dos dados no Arc Info visando representar a realidade geogr fica utilizado o conceito de coverage Coverage uma estrutura para o armazenamento de dados vetoriais Ela representa um nico conjunto de objetos geogr ficos tal como ruas propriedades tipos de solos ou padr es de florestas Uma coverage suporta o modelo geo relacional onde contempla tanto dados
46. 86 PROJETO XXX ndice natural idx ndice artificial idx Categoria Hidrografia mE Cateaoria Vias N vel do Indice 1 i N vel do Indice 1 N vel da N vel da Fei o Fei es Mapas Fei o Fei es Mapas rea Inund vel hidro dgn JE Rodovia rodo dgn Texto JE Texto Rodo Lago SiE Ruas ruas dgn Margem Dupla Texto Rua texto dgn Margem Simples Margem Simples Categoria F sico 1E Cateaoria Estruturas N vel do Indice 2 i N vel do Indice 2 N vel da N velda Fei es Mapas Fei es Mapas Fei o i Fei o Uso da Terra uso dgn id Ponte ponte dgn Identificador Uso Constru o constr dgn Solo solo dgn i Id Constru o texto dgn Identificador Solo vegeta o veg dgn E Cateaoria Propriedades Identificador Veg E N vel do ndice 3 N vel da aa Fei o Fei es Mapas 22 Quadra Quadra dgn 23 Id Quadra Lote Fig 4 4 Exemplo de organiza o dos dados no MGE FONTE adaptada de Integraph 1994 O objetivo do arquivo de ndices geogr ficos como o pr prio termo ndice sugere servir de uma primeira aproxima o para definir a rea geogr fica de interesse Ap s ser realizada esta aproxima o atrav s de ferramentas de zoom por exemplo sobre os arquivos de ndices geogr ficos que armazenam somente os limites espaciais envolventes do conjuntos de fei es geogr ficas carrega se em detalhes todas as fei es geogr ficas Um z segun
47. A formula o da combina o dos operadores M nimo e M ximo est apresentada abaixo e o mapa de favorabilidade na figura 9 19 r Min Max litologia contato Max estrut circular lineament gama Mapa de Favorabilidade M todo Fuzzy M nimo M ximo Legenda Potencial Muito Ba ko Bako E nes E U O Muto Ato Escah E oOcor ncisdem nemismdiatros Figura 9 19 Mapa de favorabilidade ocorr ncias de minerais radioativos obtido segundo o m todo Fuzzy M nimo M ximo Fuzzy Ponderado No Fuzzy Ponderado os pesos de cada membro Fuzzy de entrada evid ncia foram definidos segundo a t cnica de tomada de decis o AHP Saaty 1992 A primeira etapa para a defini o dos pesos foi a elabora o de uma rela o de import ncia relativa entre as evid ncias Essa rela o foi utilizada como dado de entrada em uma matriz de compara o pareada onde foram calculados os autovalores e autovetores da matriz Os pesos de cada membro Fuzzy equivalem ent o aos autovetores a matriz de compara o pareada Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 43 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Os pesos definidos pela t cnica AHP foram gama radiometria 0 514 litologia 0 258 estruturas circulares 0 1223 estruturas lineares 0 0529 contatos litol gicos 0 0529 O mapa de favorabilidade encontra se na figura 9 20 Mapa de Favorabilidade M todo Fuzzy Ponderado
48. AHP Legenda Potencial M uto Ba ko Ba ko E ve E a EM Muto Ato Esca B E Ocor ncisdem nemismdbatios Figura 9 20 Mapa de favorabilidade ocorr ncias de minerais radioativos obtido segundo o m todo Fuzzy Ponderado AHP M todo de Bayes Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 44 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Aplicando se os m todos de infer ncia bayesiana foram calculadas as reaz es de sufici ncia e necessidade para cada evid ncia apresentadas na Tabela 9 4 Os resultados est o mostrados na Figura 9 21 PI s RAZAO SUFICI NCIA RAZ O NECESSIDADE Gama radiometria 6 869 0 550 Litologias 1 955 0 582 Contatos 3 039 0 797 Estruturas Circulares 3 507 0 780 Lineamentos 1 363 0 837 Tabela 9 4 Pesos de Evid ncia para Infer ncia Bayesiana Mapa de Favorabilidade M todo Bayesiano Legenda Potencial M uto Ba xo Ba ko EB i0 E e EE ia Esca k E Ocor ncisdenm nemisndiatvos Figura 9 21 Mapa de Favorabilidade para infer ncia booleana Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 45 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 75 RESULTADOS COMPARATIVOS Para a avalia o dos mapas de potencialidade gerados atrav s das an lises multi crit rios quando se disp e de evid ncias sugere se utilizar a metodologia bayesiana O objetivo avaliar o car ter explicativo dos mapas para com as verdades de campo utiliz
49. Este remapeamento feito segundo regras descritas por uma tabela de reclassifica o Esta uma opera o de generaliza o onde temas diferentes de entrada s o mapeados para um de sa da Sintaxe pisn Reclassifique piet tabela reclass Considera es A vari vel pisn deve ser um plano de informa o do tipo Tematico O par metro piet deve ser um plano de informa o do tipo Tematico O par metro tabela reclass deve ser uma tabela do tipo Reclassificacao instanciada previamente pelo operador Novo Exemplos inicio do programa Declara es Tematico cobertura Floresta Tematico desmat Desmatamento Tabela tab reclass Reclassicacao Instancia es tab reclass Novo CategoriaIni Floresta CategoriaFim Desmatamento rloresta Densa Floresta Floresta Varzea Floresta Rebrota Desmatamento Area Desmatada Desmatamento cobertura Recupere Nome tipos cobertura desmat Novo Nome desmatamento ResX 30 ResY 30 Escala 100000 Opera o desmat Reclassifique cobertura tab reclass Final de programa An lise Espacial de Dados Geogr ficos AI Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL E ES J Implementa uma express o condicional a partir do resultado de uma express o booleana avaliada antes do sinal Se o resultado da express o booleana for verdadeira atribui
50. Finalmente a partir de M e N pode se estimar o valor de P Figura 7 9 Estima o da cota do ponto P com interpola o bilinear Um esquema an logo interpola o bilinear pode ser utilizado para implementar uma interpola o bic bica Neste caso deve se usar a c lula que cont m o ponto P suas c lulas vizinhas e um interpolador c bico An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 14 Modelagem Num rica de Terreno 7 54 ESTIMATIVA E INCERTEZA Incerteza expressa no o de credibilidade confian a e acur cia reliability confidence accuracy Espera se que a estimativa seja pr xima do valor real por m seja qual for o m todo escolhido sempre existir algum erro Embora n o seja poss vel calcular o erro exatamente espera se poder atribuir a ele uma incerteza ou seja alguma indica o de sua poss vel magnitude Antes de se estimar a incerteza de uma estimativa importante listar os principais fatores que influenciam o erro 1 N mero de amostras vizinhas 2 Proximidade das amostras 3 Distribui o espacial das amostras 4 Natureza do fen meno Quanto a distribui o espacial das amostras h que se considerar efeitos de agrupamentos de amostras clusters quadrantes octantes e amostragem por curvas de n vel A natureza do fen meno est relacionada a continuidade da vari vel espacial modelada Para uma vari vel suave e bem comportada as estimativas ser o mais confi vei
51. Geographical Information Systems Vol 1 N 2 1987 pp 149 172 63 Tomlin D Geographic Information Systems and Cartographic Modeling New York Prentice Hall 1990 64 Tricart J Ecodin mica Rio de Janeiro IBGE SUPREN 1977 65 Tricart J KiewietdeJonge C Ecogeography and Rural Management A Contribuition to the 66 Worboys M GIS A Computing Perspective London Taylor and Francis 1995 67 Zadeh L A Fuzzy sets Information and Control 8 338 353 1965 68 Zell A Mamier G Vogt M Mache N H bner R D ring S e outros Stuttgart Neural Net Simulator User Manual Version 4 1 Stuttgart IPVR University of Stuttgart 1991 69 Zonneveld I S Land Evaluation and Land scape Science IN Textbook of Photo Interpretation Use of aerial photographs in Geography and Geomorphology Vol 7 Cap 7 Enschede ITC 1972 70 Zonneveld I S The land unit A fundamental concept in landscape ecology and its applications Landscape Ecology Vol 3 N 2 pp 67 86 1989 AP NDICE A Manual de Refer ncia LEGAL Cl udio Clemente Faria Barbosa Jo o Pedro Cerveira Cordeiro Este ap ndice apresenta a voc a sintaxe dos comandos e as palavras reservadas da linguagem LEGAL OBS As palavras reservadas da linguagem aparecem em negrito Declara o Imagem Declara uma vari vel do tipo Imagem que ser posteriormente associada a um novo PI criado no programa ou um PI j existente no p
52. Mapeamentos tem ticos Mapeamento de reas com extens o Preserva rea predominante leste Albers C nica oeste Substitui com Equivalente vantagens todas as outras c nicas equivalentes Indicada para base cartogr fica confi vel Bipolar C nica dos continentes Preserva ngulos Obl qua Conforme americanos Usa dois cones obl quos Mapas Mundi Cil ndrica Cil ndrica Mapas em escala Altera rea e Equidistante Equidistante pequena ngulos Trabalhos computacionais Altera rea por m as distor es n o Gauss Kr ger Cil ndrica Cartas topogr ficas ultrapassam 0 5 Conforme antigas Preserva os ngulos Mapeamento das regi es polares Estereogr fic Azimutal Preserva ngulos a Polar Conforme Mapeamento da Lua Marte e Merc rio Tem distor es de escala Mapas tem ticos Lambert C nica Mapas pol ticos Preserva ngulos Conforme Cartas militares Cartas aeron uticas Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 14 Cartografia para Geoprocessamento Lambert C nica Cartas ao milion simo Preserva ngulos Million Conforme Cartas n uticas Mercator Cil ndrica Mapas geol gicos Preserva ngulos Comrorme Mapas magn ticos Mapas Mundi Mapas mundi Miller Cil ndrica Mapas em escalas Altera rea pequenas ngulos Polic nica C nica Mapeamento tem tico Altera reas em escalas pequenas ngulos Mapeamento b sico em Preserva ngulos escalas
53. Objeto atr Atributo de um objeto representado no plano de informa o pic pic Plano de informa o do tipo cadastral representando um conjunto de regi es No caso do resultado em grade num rica todas as posi es na grade num rica dentro de uma zona receber o o valor m dio calculado sobre aquela zona Exemplos Inicio de programa Declara es Tematico zonas Solos vale paraiba Numerico ph ph solos vale paraiba Numerico ph medio grade media zonais 10x10 Float ph terra roxa ETF An lise Espacial de Dados Geogr ficos AI4 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Instancia es Dados de entrada ph Recupere Nome ph solos sjc zonas Recupere Nome solos sjc ph medio Novo Nome ph medio solos sjc ResX 10 ResY 10 Escala 100000 Min 0 Max 20 Opera o Resultado em campo Num rico para algumas regi es especificas ph medio MediaZonal ph zonas Classe terra roxa zonas Classe Jatosolo vermelho zonas Classe solos hidromorficos Resultado em campo Num rico para as classe tem ticas presentes no plano de informa o tem tico solos sjc Neste caso cada tipo de solo define uma regi o ph medio MediaZonal ph zonas Classe Resultado em um nico valor num rico ph terra roxa MediaZonal ph zonas Classe terra roxa Programa de media zona
54. Obtemos assim uma flexibilidade e um entendimento muito maiores sobre os problemas espaciais Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 30 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 7 ESTUDO DE CASO Para a compara o das metodologias de integra o e an lise espacial dos dados tomou se como rea de estudo o maci o alcalino de Po os de Caldas o qual encerra mineraliza es radioativas h muito conhecidas O interesse pelos minerais radioativos no complexo alcalino de Po os de Caldas tiveram in cio em 1952 quando trabalhos preliminares de campo foram executados pelo Conselho Nacional de Pesquisa Tolbert 1966 para investigar e determinar fontes de anomalia radioativa Esse interesse gerou uma boa base de dados e trabalhos Ellert 1959 Tolbert 1966 Oliveira 1974 Almeida e Paradella 1977 Ulbrich 1984 Fraenkel et al 1985 Almeida Filho 1995 sendo esses os fatores que influenciaram na escolha dessa rea para a aplica o de modelos prospectivos baseados em infer ncia espacial A seguir ser apresentado um resumo sobre as caracter sticas gerais geol gicas e do banco de dados do maci o de Po os de Caldas 9 7 1 CARACTER STICAS GERAIS DA REA DE ESTUDO O planalto de Po os de Caldas na divisa dos estados de Minas Gerais e S o Paulo constitui uma estrutura em forma de cratera vulc nica grosseiramente circular com cerca de 705 km A cidade de Po os de Caldas a qual tem como atividades econ micas pr
55. Os dois primeiros n veis Fundamentos de Geoprocessamento 2 4 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o s o tem ticos pois a cada medida atribu do um n mero ou nome associando a observa o a um tema ou classe Quando um valor num rico usado nos n veis de medidas tem ticos este valor serve somente como um identificador para nomear ou classificar aquela amostra da vari vel 1 latossolo 2 podz lico n o podendo portanto ser usado em express es matem ticas pois s o valores qualitativos e n o quantitativos A regra para o n vel de medida nominal baseia se na diferencia o entre os objetos segundo classes distintas Como exemplos de classes usadas em medidas nominais tem se classes de solo classes de rocha classes de cobertura vegetal Uma caracter stica comum dos n veis bin rio e nominal que a classifica o dos eventos feita sem nemhuma ordem inerente e serve apenas para diferenci los O n vel de medida ordinal atribui valores ou nomes para as amostras mas gera um conjunto ordenado de classes baseado em crit rios como tamanho maior do que menor do que altura 1 baixo 2 m dio 3 alto etc Dados tem ticos de classes de drenagem e de eros o s o exemplos de vari veis medidas no n vel ordinal Uma caracter stica importante dos n veis de medidas tem ticas que elas n o determinam magnitude Quando o estudo necessita de uma descri o mais detalhada que permi
56. SCARTA Segue suas defini es SPRING 1998B e IMPIMA executa leitura de imagens digitais de sat lite gravadas pelo INPE atrav s dos dispositivos CD ROM Compact Disc Read Only Memory CCT Computer Compatible Tapes streamer 60 ou 150 megabytes e DAT Digital Audio Tape 4 ou 8mm adquiridas a partir dos sensores TM LANDSAT 5 HRV SPOT e AVHRR NOAA Converte as 101 imagens dos formatos BSQ Fast Format BIL e 1B para o formato GRIB Gridded Binary e SPRING o m dulo principal de entrada manipula o e transforma o de dados geogr ficos executando as fun es relacionadas cria o manipula o e consulta ao banco de dados fun es de entrada de dados processamento digital de imagens modelagem num rica de terreno e an lise geogr fica de dados As fun es da janela principal na barra de menus est o divididas em Arquivo Editar Exibir Imagem Tem tico Num rico Cadastral Rede Objetos e Utilit rios Para cada op o h um menu janela de di logo associado s opera es espec ficas e SCARTA edita uma carta e gera arquivo para impress o a partir de resultados gerados no m dulo principal SPRING permitindo a apresenta o sob a forma de um documento cartogr fico Permite editar textos s mbolos legendas linhas quadros e grades em coordenadas planas ou geogr ficas Permite exibir mapas em v rias escalas no formato varredura ou vector atrav s do recurso O que voc v
57. SIG De uma forma geral as fun es de processamento de um SIG operam sobre dados em uma rea de trabalho em mem ria principal A liga o entre os dados geogr ficos e as fun es de processamento do SIG feita por mecanismos de sele o e consulta que definem restri es sobre o conjunto de dados Exemplos ilustrativos de modos de sele o de dados s o e Recupere os dados relativos carta de Guajar Mirim restri o por defini o de regi o de interesse e Recupere as cidades do Estado de S o Paulo com popula o entre 100 000 e 500 000 habitantes consulta por atributos n o espaciais e Mostre os postos de sa de num raio de 5 km do hospital municipal de S J Campos consulta com restri es espaciais A Figura 1 1 indica o relacionamento dos principais componentes ou subsistemas de um SIG Cada sistema em fun o de seus objetivos e necessidades implementa estes componentes de forma distinta mas todos os subsistemas citados devem estar presentes num SIG Entrada e Integr onsulta e An lise Visualiza o Dados Espacial Plotagem N Ger ncia Dados Espaciais Banco de Dados Geogr fico Figura 3 1 Estrutura Geral de Sistemas de Informa o Geogr fica Neste cap tulo apresentamos uma descri o detalhada dos componentes de um SIG detalhando sua estrutura geral Na se o 3 2 apresentamos as diferentes alternativas de implementa o da arquitetura de um SIG Na
58. TEM TICO Fatiamento de classes Alguns exemplos de opera es de transforma o e reclassificar um mapa de vegeta o com as classes Floresta Ombr fila Densa Floresta Ombr fila Aberta Floresta Ombr fila Mista Floresta Estacional Semidecidual Floresta Estacional Decidual em um mapa com as classes Floresta Densa Floresta Estacional e obter um mapa hipsom trico a partir de um mapa de altimetria com o mapeamento 0 300m Plan cie 300 500m Planalto gt 500m gt Serras An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 4 Opera es de An lie Geogr fica 8 2 1 1 PONDERA O A Figura 5 1 mostra um exemplo da opera o de pondera o convers o de um mapa de solos em um mapa de solos ponderado Neste caso V Le Li Ls Aq V gt 0 0 1 0 e a transforma o o conjunto de pares ordenados Le 0 60 1150 20 Ls gt 0 35 Ag gt 0 10 Figura 5 1 Exemplo de opera o de pondera o 8 2 1 2 FATIAMENTO EM CLASSES A Figura 5 2 mostra um exemplo de um opera o de fatiamento em classes convers o de um MNT em um TEM TICO onde um mapa de declividade em graus convertido para um mapa de classes de declividade a partir da transforma o 0 9 baixa 10 19 m dia acima de 20 alta Figura 5 2 Exemplo de opera o de fatiamento em classes An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 5 Opera es
59. Um Modelo Num rico de Terreno MNT uma representa o matem tica computacional da distribui o de um fen meno espacial que ocorre dentro de uma regi o da superf cie terrestre Dados de relevo informa o geol gicas levantamentos de profundidades do mar ou de um rio informa o meteorol gicas e dados geof sicos e geoqu micos s o exemplos t picos de fen menos representados por um MNT Dentre alguns usos do MNT pode se citar Burrough 1986 e Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topogr ficos e An lises de corte aterro para projeto de estradas e barragens e Elabora o de mapas de declividade e exposi o para apoio a nalise de geomorfologia e erodibilidade e An lise de vari veis geof sicas e geoqu micas e Apresenta o tridimensional em combina o com outras vari veis Para a representa o de uma superf cie real no computador indispens vel a elabora o e cria o de um modelo digital que pode estar representado por equa es anal ticas ou um rede grade de pontos de modo a transmitir ao usu rio as caracter sticas espaciais do terreno No SPRING um MNT criado na forma de uma grade de pontos regulares e irregulares A cria o de um modelo num rico de terreno corresponde a uma nova maneira de enfocar o problema da elabora o e implanta o de projetos A partir dos modelos grades pode se calcular diretamente volumes reas desenhar perfis e sec es transver
60. adotamos a terminologia de 24 MORAES A C R Geografia Pequena Hist ria Cr tica S o Paulo Hucitec 1995 compara es das integra es obtidas permitiriam chegar a um padr o de varia o daqueles fen menos tratados A proposta de Hartshorne contribuiu para dar uma base metodol gica para o uso do conceito de unidade de rea em Geoprocessamento A representa o computacional correspondente aos conceitos de unidade de rea em Hartshorne o pol gono fechado que delimita cada regi o de estudo e um conjunto de atributos tipicamente armazenados num banco de dados relacional Um procedimento t pico para aplicar a abordagem de Hartshorne em um ambiente de GIS seria e Tomando se como base uma representa o pict rica do espa o como uma foto a rea ou imagem de sat lite e levantamentos preliminares de campo realiza se uma delimita o de unidades rea na regi o de estudo e Como alternativa utilizam se dados de cartografia tem tica e an lises booleanas do tipo SE ENT O para produzir um mapa de interse es dos diversos conjuntos de interesse Estas interse es delimitam as unidades rea e Atrav s de levantamentos de campo ou da integra o de dados j dispon veis como mapas pedol gicos e vegeta o caracteriza se cada unidade rea com os atributos que a singularizam das demais unidades O resultado um banco de dados geogr ficos com unidades rea delimitadas por pol gonos c
61. alternativas cada alternativa de resposta avaliada Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 27 T cnicas de Infer ncia Geogr fica e Sele o de alternativas as poss veis solu es s o ordenadas selecionando se a mais desej vel ou agurpando se as melhores para uma avalia o posterior 9 6 3 AT CNICA AHP PROCESSO ANAL TICO HIER RQUICO Quando temos diferentes fatores que contribuem para a nossa decis o como fazer para determinar a contribui o relativa de cada um Para abordar este problema Thomas Saaty prop s em 1978 uma t cnica de escolha baseada na l gica da compara o pareada Neste procedimento os diferentes fatores que influenciam a tomada de decis o s o comparados dois a dois e um crit rio de import ncia relativa atribu do ao relacionamento entre estes fatores conforme uma escala pr definida veja tabela O primeiro passo para a aplica o dessa t cnica a elabora o de uma rela o de import ncia relativa entre as evid ncias Essa rela o utilizada como dado de entrada em uma matriz de compara o pareada onde s o calculados os autovalores e autovetores da matriz Os pesos de cada membro Fuzzy equivalem ent o aos autovetores da matriz de compara o pareada A AHP uma teoria com base matem tica que permite organizar e avaliar a import ncia relativa entre crit rios e medir a consist ncia dos julgamentos Requer a estrutura o de um modelo hier rquico o
62. apresentam os valores Fuzzy obtidos a partir das equa es lineares Classe Fuzzy background 0 1 3 1 8 0 125 1 8 2 5 0 750 2 5 3 5 0 875 gt 3 5 1 Tabela 9 2 Valores dos membros Fuzzy do plano de informa o gama radiometria Para a pondera o dos mapas de estruturas circulares lineamentos e contatos geol gicos foi necess rio primeiramente a cria o de uma grade de dist ncia tendo como ponto inicial os arcos que definem as estruturas e os contatos Uma fun o quadr tica foi aplicada sobre cada grade de dist ncia para se definir os valores dos membros Fuzzy dos mapas citados acima A fun o quadr tica tenta modelar a import ncia das estruturas e dos contatos geol gicos a medida que se dist ncia dos mesmos Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 40 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 1 2 1 0 8 0 6 Dist Line 0 4 0 2 0 20 50 70 90 120 160 Figura 9 18 Fun o de convers o de num rico para fuzzy A fun o adotada ilustrada na figura 9 18 acima expressa por 1 r I a z c evid ncia tem 50 de import ncia A faixa abrangida pelo ponto inicial at o ponto de cruzamento indica a faixa onde a estrutura ou o contato geol gico apresentam alta influ ncia e nos pontos fora desta faixa a import ncia decai abruptamente segundo a curva quadr tica Hon 2 onde o valor de a indica o ponto de cruzamento
63. as arestas do modelo digital de terreno Num mesmo gr fico poss vel tra ar mais de 1 perfil para poder compar los Este tipo de an lise sobre o modelo pode ser til na determina o das melhores trajet rias para a constru o de uma estrada por exemplo Neste caso pode se estabelecer mais de uma trajet ria e analisar os respectivos perfis em termos de distancias percorridas varia o m xima de cota inclina es m xima e m nima etc Outra aplica o interessante a determina o de uma distribui o tima de antenas de transmiss o e ou recep o de sinais de telecomunica o no sentido de garantir visibilidade entre antenas mais pr ximas e atender o m ximo de usu rios com o m nimo de antenas No contexto de um SIG interativo pode se utilizar como background qualquer tipo de dado armazenado na base de dados para apoiar a defini o das poss veis trajet rias A figura abaixo ilustra a cria o de 2 perfis a partir de 2 trajet rias An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 33 Modelagem Num rica de Terreno 7 A ge Es Perfil 1 nnnnnnannnnnnnnns Perfil 2 Figura 7 24 Ilustra o da gera o de perfis c utilizando modelos de grade a regular e b irregular An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 34 Modelagem Num rica de Terreno 7 8 10 AN LISE DE VISIBILIDADE A an lise de visibilidade compreende a cria o de um mapa de reas vis veis em rela o uma ou mais p
64. as diversas entidades formais s o mapeadas para representa es geom tricas e alfanum ricas no computador e o universo de implementa o onde as estruturas de dados e algoritmos s o escolhidos baseados em considera es como desempenho capacidade do equipamento e tamanho da massa de dados neste n vel que acontece a codifica o Esta vis o deste paradigma est ilustrada na Figura 2 1 interface usu rio Universo Universo Universo Universo Mundo real Matem tico Represent Implement Figura 2 1 Paradigma dos quatro universos A vis o apresentada n o se limita a sistemas de Geoprocessamento mas representa uma perspectiva unificadora aos problemas de Computa o Gr fica e Processamento de Imagens Sua aplica o ao problema de Geoprocessamento particularmente apropriada pois permite equacionar os problemas da rea como se pode constatar e no universo do mundo real encontram se os fen menos a serem representados tipos de solo cadastro urbano e rural dados geof sicos e topogr ficos e no universo conceitual matem tico pode se distinguir entre as grandes classes formais de dados geogr ficos dados cont nuos e objetos individualiz veis e especializar estas classes nos tipos de dados geogr ficos utilizados comumente dados tem ticos e cadastrais modelos num ricos de terreno dados de sensoriamento remoto e no universo de representa o as entidades formais definidas no univ
65. conjunto A e B O operador OU retorna a uni o dos conjuntos que s o entidades que pertencem tanto ao conjunto A como ao B O XOR recupera as entidades que pertencem a um conjunto e ao outro mas n o aos dois conjuntamente E o N O o operador da diferen a identificando as entidades que pertencem a um conjunto A mas n o ao B Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 8 T cnicas de Infer ncia Geogr fica AEB OUC Figura 9 4 Diagrama de Venn mostrando os resultados da aplica o de operadores de l gica booleana para dois ou mais conjuntos Burrough amp McDonnell 1998 O apelo da abordagem Booleana sua simplicidade A combina o l gica de mapas em GIS diretamente an loga a sobreposi o de overlayers de mapas em uma mesa de luz m todo este tradicionalmente utilizado por ge logos Em casos onde limiares de corte foram estabelecidos por lei ou por c digos combina es Booleanas s o abordagens pr ticas e de f cil aplica o Na pr tica entretanto normalmente n o indicado a atribui o de import ncias iguais para cada crit rio a ser combinado Evid ncias precisam ser ponderadas dependendo da sua import ncia relativa Bonham Carter 1994 9 3 3 M DIA PONDERADA Dentre os m todos de an lise multi crit rio Eastman et al 1995 cita a M dia Ponderada como a t cnica mais utilizada em projetos que envolvam an lise espacial Neste m todo cada mapa de entrada
66. conjunto de munic pios representado nesse mapa geo objetos e Um mapa de altimetria da regi o geo campo Neste caso pode ser til responder seguinte quest o Dados a altimetria e o mapa de munic pios calcule a altimetria m dia para cada munic pio e atualize esta informa o no bancos de dados criando um novo atributo para o munic pio 2 Esta opera o ilustrada na Figura 5 6 em que temos um exemplo de atualiza o de atributos de talh es de cultura com valores m dios de niveis de cinza de uma imagem E o TE E m TR ii t pe TS TT o Figura 5 6 Opera o de Atualiza o de Atributos de Geo Objetos An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 16 Opera es de An lie Geogr fica 8 5 2 ESPACIALIZA O DE GEO CAMPOS A PARTIR DE GEO OBJ ETOS A partir de atributos descritivos ou espaciais de conjuntos de geo objetos pode se fazer a gera o de geo campos O novo geo campo representa a varia o espacial de um atributo dos geo objetos opera o de espacializa o A opera o de espacializa o gera a partir dos valores de um atributo espec fico dos geo objetos de um mapa um geo campo com a distribui o espacial deste atributo Pode haver necessidade de recalcular a topologia do mapa resultante pois algumas regi es ser o combinadas Veja se o exemplo da figura 5 7 onde temos unidades de paisagem geo objetos que posssuem v rios
67. de indexa o espacial Isto feito em geral utilizando esquemas do tipo quad tree armazenando a associa o de cada objeto geogr fico com um n da rvore em uma tabela e fazendo com que exista uma indexa o convencional alternativa baseada nesta associa o Outra extens o importante se refere linguagem de consulta que nos SGBD relacionais a linguagem SQL necess rio estender o SQL tradicional para incluir operadores geogr ficos como cont m contido em ou vizinho a Estas extens es s o implementadas no n cleo do SIG que respons vel por traduz las em opera es previamente existentes no SGBD Esta tarefa est se tornando mais f cil na medida em que alguns desenvolvedores de SGBDR como a Oracle a Informix est o incorporando facilidades geogr ficas a seus produtos Existem ainda sistemas relacionais mais avan ados como o Postgres que permitem a implementa o de novas estruturas de indexa o e novos m todos de acesso o que favoreceria a implementa o de SIG relacionais Fundamentos de G eoprocessamento 3 11 Linguagem de Programa o Anatomia de SIG M du M du Usu rio GUI M du M du Figura 3 5 SIG relacional Resumo das caracter sticas principais M du M du M du N cleo SIG Operadores Geogr ficos SGBD
68. de mapas tem ticos apesar de utilizado em pelo menos um sistema comercial SPANS os ganhos n o s o significativos e o uso de rvores R Gutman 1984 uma forma eficiente de organizar os dados vetoriais para fins de recupera o e opera o Brinkhoff et al 1993 2 11 RESUMO Para compreender melhor a rela o entre os diferentes universos n veis do modelo a Tabela 2 4 cont m v rios exemplos de entidades do mundo real e suas correspondentes no modelo TABELA 2 4 CORRESPOND NCIA ENTRE UNIVERSOS DO MODELO Universo do mundo Universo Universo de Universo de real conceitual representa o implementa o Mapa de vegeta o Geo campo Matriz de inteiros Quad tree Tem tico Subdivis o Planar Linhas 2D com R Tree Mapa altim trico Geo campo Grade regular Matriz 2D Num rico Grade triangular Linhas 2D e N s 3D Conjunto Pontos 3D Pontos 3D KD tree Conjunto Isolinhas Linhas 2D Lotes urbanos Geo objetos Pol gonos e Tabela Linhas 2D e N s 2D Rede el trica Rede Grafo Orientado Linhas 2D com R Tree Fundamentos de Geoprocessamento 2 32 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 12 ORGANIZA O DE AMBIENTE DE TRABALHO EM SIG Num SIG existem duas grandes formas de organiza o de um ambiente de trabalho e organiza o baseada num banco de dados geogr ficos la ABASE e organiza o baseada em projetos la AutoCAD No primeiro caso o usu rio define inicialmente o
69. de objetos de linhas quando queremos armazenar expl citamente as rela o de adjac ncia utilizamos formas espec ficas de representa o vetorial as representa es topol gicas 2 6 2 3 TOPOLOGIA ARCO N A topologia arco n a representa o vetorial associada a um rede linear conectada Um n pode ser definido como o ponto de intersec o entre duas ou mais linhas correspondente ao ponto inicial ou final de cada linha Nenhuma linha poder estar desconectada das demais para que a topologia da rede possa ficar totalmente definida O conhecimento das rela es topol gicas entre as linhas pode ser de fundamental import ncia no caso de redes Para exemplificar considere se a Figura 2 13 que mostra uma parte de uma rede de distrbui o el trica com os seus diversos componentes sub esta o rede poste transformador consumidor cons 0193516 secun tr 1567 Dc Figura 2 13 Exemplo de topologia arco n rede el trica p 92 17 63 Fundamentos de Geoprocessamento 2 21 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 6 2 4 TOPOLOGIA ARCO N POL GONO A topologia arco n pol gono utilizada quando se quer representar elementos gr ficos do tipo rea Seu objetivo descrever as propriedades topol gicas de reas de tal maneira que os atributos n o espaciais associados aos elementos ou entidades poligonais possam ser manipulados da mesma forma que os correspondentes elementos em um mapa tem
70. de uma tabela A linguagem permite a defini o de tabelas espec ficas para cada tipo de tais mapeamentos As especializa es de tabelas previstas pela linguagem s o Ponderacao Fatiamento e Reclassificacao A seguir apresentamos um exemplo de uma opera o de fatiamento que transforma um campo num rico de declividade em um campo tem tico de classes de declividade An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 21 Opera es de An lie Geogr fica Declaracao das variaves Numerico decNumerico GradeDeclive Tematico decClasses ClassesDeclividade Tabela tabfatia Fatiamento Instanciacao das variaves decNumerico Recupere Nome decliv 30x30 decClasses Novo Nome decli fat 30x30 ResX 30 ResY 30 Escala 100000 tabfatia Novo CategoriaFim ClassesDeclividade 0 0 340 amp A 0as 3 0 8 0 B 3a8 8 0 12 0 C 8al2 12 0 20 0 D 12a20 20 0 45 0 E 20a45 45 0 300 0 F gt 45 5 Operacao de Fatiamento decClasses Fatie decNumerico tabfatia O programa a seguir apresenta um exemplo de opera o de pondera o aplicada a um mapa de tipos de solos para obter a erodibilidade Tematico mapaSolos Solos Numerico erod Erodibilidade Tabela pond Ponderacao mapaSolos Recupere Nome solos erod Novo Nome soloPond ResX 30 ResY 30 Escala 100000 Min 0 Max 1
71. do Estado de S o Paulo Ela pode ser representada por Municipios altitude Atualize Altimetria municipios ONMAP mapa SP Numa formula o mais geral esta classe de opera es pode ser indicada por lt objeto gt lt atributo gt Atualize lt geo campo gt lt objeto gt ONMAP lt cadastral gt Uma opera o adicional computa atributos de geo objetos a partir de uma condi o dada Por exemplo a opera o Calcule o desmatamento de cada munic pio da Amaz nia baseado num mapa de uso de solo pode ser feita em LEGAL por NN Municipio desmat Atualize usosolo Desmatamento municipio ONMAP mapa AMZ An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 24 Opera es de An lie Geogr fica 8 7 3 5 Geo Campos a partir de Geo Objetos Esta opera o permite a gera o de um novo campo a partir de um atributo de geo objetos Neste caso a sa da ser um campo num rico ou tem tico obtido preenchendo se a representa o geom trica do geo objeto com o valor do atributo A opera o de reclassifica o por atributos pode ser realizada em LEGAL pela seguinte sintaxe lt geo campo gt Espacialize lt objeto gt lt atributo gt ONMAP lt cadastral gt Como exemplo dessa opera o considere um programa em LEGAL que gera a partir de dados de talh es dois geo campos um campo tem tico contendo a distribui o das classes de solo e um campo num rico com a
72. e Identificador de rea Este tipo de fei o cont m informa es sobre os atributos de uma rea e devem ser localizados em algum lugar no interior da fronteira da rea Traduzido do ingl s area boundary Traduzido do ingl s area centroid 83 No MGE deve se criar tabelas com atributos para conter essas informa es e lig las s fei es Um identificador de rea pode ser apresentado sobre o mapa como um ponto n texto texto ou elemento c lula e Indefinido Este tipo de fei o pode ser tudo que o usu rio do sistema determinar Uma grade um exemplo de uma fei o indefinida 4 1 3 4 Representa o da Fronteira n o Espacial As informa es n o espaciais no MGE ou atributos descritivos conforme definido em no t pico 2 2 4 1 Arquitetura Dual s o armazenadas em tabelas em um SGBD relacional Por exemplo em um mapa de edifica es poss vel associar a todas as ocorr ncias dados alfanum ricos tais como endere o n mero de andares nome da construtora data de finaliza o da constru o etc O MGE permite aos usu rios executar esta associa o pela cria o dos atributos na tabela pelo cadastro dos dados e pela liga o com as classes de fei es A associa o dos valores de um ou mais atributos ligados a uma classe de fei o chamado de defini o de atributos O MGE deixa o usu rio definir o atributo automaticamente para as fei es quando elas s
73. e Um ge logo pretende usar um SIG para determinar a distribui o de um mineral numa rea de prospec o a partir de um conjunto de amostras de campo Coma colabora o de Cl udio Clemente Faria Barbosa Clodoveu Davis e Frederico Fonseca Fundamentos de Geoprocessamento 2 1 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o O que h de comum em todos os casos acima Para come ar cada especialista lida com conceitos de sua disciplina exclus o social fragmentos distribui o mineral Para utilizar um SIG preciso que cada especialista transforme conceitos de sua disciplina em representa es computacionais Ap s esta tradu o torna se vi vel compartilhar os dados de estudo com outros especialistas eventualmente de disciplinas diferentes Em outras palavras quando falamos que o espa o uma linguagem comum no uso de SIG estamos nos referindo ao espa o computacionalmente representado e n o aos conceitos abstratos de espa o geogr fico Do ponto de vista da aplica o utilizar um SIG implica em escolher as representa es computacionais mais adequadas para capturar a sem ntica de seu dom nio de aplica o Do ponto de vista da tecnologia desenvolver um SIG significa oferecer o conjunto mais amplo poss vel de estruturas de dados e algoritmos capazes de representar a grande diversidade de concep es do espa o Nesta perspectiva este cap tulo examina os problemas b sicos de representa o computac
74. em an lise espacial qualitativa e geram um TEM TICO a partir de regras aplicadas a geo campos que podem ser inst ncias de TEM TICO NUM RICO ou DADO SENSOR REMOTO As regras especificam o conjunto de condi es a serem satisfeitas para cada tema de sa da Estas opera es podem involver modifica o da topologia e g uma reclassifica o usualmente combinada com uma jun o topol gica An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 2 Opera es de An lie Geogr fica e opera es matem ticas fun es aritm ticas logar tmicas e trigonom tricas aplicadas a MNTs a DADO SENSOR REMOTO Podem gerar MNT DADO SENSOR REMOTO ou TEM TICOS Dentre os operadores matem ticos vale destacar as seguintes subclasses e opera es de processamento de dados de sensoriamento remoto subclasse de operadores matem ticos onde a entrada um DADO SENSOR REMOTO e a sa da um DADO SENSOR REMOTO e opera es de classifica o de dados de sensoriamento remoto subclasse importante dos operadores matem ticos onde a entrada uma inst ncia da classe DADO SENSOR REMOTO e a sa da um TEM TICO A tabela 5 1 descreve os principais tipos de opera es pontuais un rias tamb m chamados opera es de transforma o An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 83 Opera es de An lie Geogr fica TABELA 5 1 OPERA ES DE TRANSFORMA O PE pe RE TEM TICO TEM TICO Reclassifica o MNT
75. es entre diferentes sistemas de coordenadas que garantem a rela o entre um ponto na tela do computador e as coordenadas geogr ficas A figura 2 mostra alguns dos sistemas de refer ncia mais importantes para Cartografia e SIG SANS TE X filo or e513 Y 2 f4ip A ong l gt Engitude E ge aue South EQUATOR Latitude PLANE SYSTEMS C atrasa Transtormaiions Y Cartesian to polar xa A SH A xe Cartesian to Geographicals Rs p sini Z A sin X fcoso b 8 tan y4 p G s yae a qpoartocaresian D X p coso y ping e 0 o xX 46 1 j EA A ii Nal d o q E Figura 2 Diferentes sistemas de coordenadas para Cartografia e SIG Veg FONTE Maguire et al 1991 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o Cartografia para Geoprocessamento Sistema de coordenadas geogr ficas o sistema de coordenadas mais antigo Nele cada ponto da superf cie terrestre localizado na interse o de um meridiano com um paralelo Num modelo esf rico os meridianos s o c rculos m ximos cujos planos cont m o eixo de rota o ou eixo dos p los J num modelo elipsoidal os meridianos s o elipses definidas pelas interse es com o elips ide dos planos que cont m o
76. es s o transmitidas para um servidor que recupera os dados necess rios e converte o mapa final para um formato de imagem como GIF ou JPEG Esta imagem ent o inserida numa p gina Web criada instantaneamente e transmitida para o usu rio Este processo talvez o mais natural do ponto de vista dos browsers uma vez que lida com a apresenta o de imagens coisa que qualquer browser capaz de fazer No entanto uma alternativa problem tica por diversos motivos Em primeiro lugar porque n o deixa o usu rio navegar interativamente pelo mapa Al m disso a transmiss o de imagens em geral demorada e realizada de forma repetitiva tende a sobrecarregar os recursos de rede Por fim existe o problema de sobrecarga no servidor que precisa construir o mapa em formato imagem geralmente a partir de um banco de dados vetorial e transmiti lo para o cliente Note se que qualquer opera o simples como zoom ou pan exige a forma o de um novo mapa imagem e nova transmiss o Outra alternativa a que apresenta para o usu rio um mapa chave solicitando que indique com o mouse qual a regi o de seu interesse Esta abordagem permite um grau um pouco maior de flexibilidade mas n o resolve os problemas principais da alternativa anterior ou seja custos de processamento e transmiss o al m de n o Fundamentos de G eoprocessamento 3 19 Anatomia de SIG resolver completamente o problema de navega o Em ambos os casos o
77. espaciais quanto os atributos para as fei es geogr ficas Uma coverage cont m um conjunto de fei es onde cada uma representada por uma classe de fei o como arco n ponto anota es ou pol gono A combina o das classes de fei es presentes em uma coverage depende do fen meno geogr fico a ser representado A Figura 4 14 ilustra esta id ia Conforme o modelo geo relacional uma fei o geogr fica em uma coverage identificada por um nico n mero O dado espacial e o atributo s o ligados por este n mero 4 2 4 Outras Representa es Al m do modelo de dados vetorial tendo a coverage como o principal m todo de representa o no Arc Info existem o modelo de dados matricial e o modelo de rede irregular triangular Palavra proveniente do ingl s cujo significado direto cobertura Aplicada rea de geoprocessamento pode se traduzir como sendo rea de estudo coberta Pela ampla utiliza o achamos prudente manter o termo em ingl s neste trabalho 98 O modelo de dados matricial representa as fei es geogr ficas como uma fotografia materializada por uma grade regular de pontos Cada ponto desta grade denominado c lula ou pixel As c lulas possuem valores que podem representar tr s interpreta es uma classifica o como o tipo de vegeta o por exemplo uma medida da quantidade de luz refletida pela Terra proveniente de uma imagem de sat lite e finalmente uma me
78. esta opera o Classes de dist ncia ao rio Nilo Figura 5 7 Exemplo de mapa de dist ncias An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 18 Opera es de An lie Geogr fica 8 6 RESUMO DAS OPERA ES SOBRE GEO CAMPOS E GEO 0B ETOS Apresentam se a seguir um resumo das opera es propostas aplic veis a geo campos e geo objetos na Tabela 4 5 Est o indicados para cada opera o a classe dos objetos de entrada e de s ida e dos objetos modificadores quando cab vel Indicam se ainda as restri es de cada opera o TABELA 4 5 RESUMO DAS OPERA ES Opera o Objeto Entrada Objeto Objeto Sa da Restri o Modificador rem nco nom rico fun o un ria Num rico Jmem rico fun o un ria o E TE Reclassifica o TEM TICO TEM TICO fun o un ria Booleana NUM RICO TEM TICO regras TEM TICO NUM RICO NUM RICO f rmula NUM RICO TEM TICO NUM RICO E Atualiza o GEO OBJETO NUM RICO OU GEO OBJETO TEM TICO atributo Espacializa o GEO OBJETO NUM RICO ATRIBUTO TEM TICO Reclassifica o por GEO OBJETO TEM TICO regras de Atributo ATRIBUTO classifica o Mapa de Dist ncia GEO OBJETO NUM RICO buffer Sele o Espacial GEO OBJETO CADASTRAL GEO OBJETO predicado conjunto conjunto espacial Ju
79. estrutura do solo tipo e quantidade das argilas permeabilidade e profundidade do solo e presen a de camadas imperme veis Em fun o do grau de evolu o e desenvolvimento dos solos foram atribu dos valores de vulnerabilidade Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 20 para as classes de solos e associa es baseando se nos valores sugeridos por Crepani et alii lo Escala Gr fica 25 Sb Ei Figura 10 10 Pondera o sobre o geo campo tem tico de solos Fonte Medeiros Como pode ser observado na Figura 10 10 atrav s da opera o de pondera o os geo campo tem ticos de solos foi convertido em um geo campo num rico onde o valores atribu do a cada classe indica a sua contribui o no balan o morfog nese pedog nese Esta opera o foi efetuada pelo programa em lgebra de mapas apresentado a seguir Inicio do programa Declaracao de variaveis Tematico EntraPIsolos Pedologia_TM Numerico SaiPIsoloponder AGRIDE Tabela TabVulnsolos Ponderacao Instanciacao ou associacao de variaveis EntraPIsolos Recupere Nome solos corr SaiPIsoloponder Novo Nome vuln solo ResX 90 ResY 90 Escala 250000 Min 0 Max 3 Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 21 TabVulnsolos Novo CategoriaIni Pedologia TM LA2 LA5 LVa CEEI PE4 VEETA HLa Wc teuil ig SC EAZU iafei is lu aod Re veye tg nisso A
80. eta MINIST RIO DA CI NCIA TECNOLOGIA INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS INPE 10506 RPQ 249 INTRODU O CI NCIA DA GEOINFORMA O Editado e organizado por Gilberto C mara Clodoveu Davis Ant nio Miguel Vieira Monteiro INPE S o Jos dos Campos 2001 INTRODU O Gilberto C mara Clodoveu Davis 11 PORQUE GEOPROCESSAMENTO A coleta de informa es sobre a distribui o geogr fica de recursos minerais propriedades animais e plantas sempre foi uma parte importante das atividades das sociedades organizadas At recentemente no entanto isto era feito apenas em documentos e mapas em papel isto impedia uma an lise que combinasse diversos mapas e dados Com o desenvolvimento simult neo na segunda metade deste s culo da tecnologia de Inform tica tornou se poss vel armazenar e representar tais informa es em ambiente computacional abrindo espa o para o aparecimento do Geoprocessamento Nesse contexto o termo Geoprocessamento denota a disciplina do conhecimento que utiliza t cnicas matem ticas e computacionais para o tratamento da informa o geogr fica e que vem influenciando de maneira crescente as reas de Cartografia An lise de Recursos Naturais Transportes Comunica es Energia e Planejamento Urbano e Regional As ferramentas computacionais para Geoprocessamento chamadas de Sistemas de Informa o Geogr fica GIS permitem realizar an lises complexas ao integrar dados d
81. etc Fundamentos de G eoprocessamento 3 25 Anatomia de SIG 5 Receber converter e tratar dados provenientes de outros sistemas de informa o geogr ficos ou n o gr ficos ou n o a partir de arquivos de formato padronizado As fun es de entrada de dados continuam a demandar uma fra o desproporcionada dos recursos para a implanta o de um GIS 11 Seu custo s vezes um impedimento para a ado o de GIS em organiza es O que distingue os v rios enfoques com rela o entrada de dados o grau de automatiza o alcan ado Processos manuais s o bastante propensos a erros apesar da sofistica o dos dispositivos e software dispon veis e a solu o destes erros por procedimentos autom ticos lenta e custosa A digitaliza o por processos mais automatizados digitaliza o semi autom tica e o autom tica economicamente interessante e vai se tornar cada vez mais vi vel medida em que cresce o custo de m o de obra e decresce o custo de equipamentos software 3 4 3 Gerenciamento e Recupera o de Informa es Uma vez formada a base de dados geogr ficos o GIS precisa ser capaz de gerenci la Isto significa ser capaz de e manter a consist ncia da base de dados atrav s das opera es realizadas pelos usu rios e controlar o acesso concorrente simult neo aos dados e garantir a integridade da rela o gr fico alfa e executar opera es de backup e recupera o de infor
82. exposto anteriormente Na busca de um melhor detalhamento e compreens o do modelo de conceitual implementado pelo SPRING al m da documenta o dispon vel na Internet foram constru dos e aplicados dois tipos de question rios Um question rio foi dirigido aos desenvolvedores e o outro foi aplicado aos usu rios do sistema A ntegra dos question rios est no Ap ndice A Como resultado desta pesquisa al m da tabula o das respostas apresentadas no Ap ndice B a discuss o principalmente com os desenvolvedores do sistema ajudou nos a compreender a sem ntica do 103 modelo orientado por objetos apresentado na Figura 4 14 representada pela t cnica TMO O Banco de Dados Geogr fico definido no SPRING por um nome e um caminho path que devem ser fornecidos pelo usu rio O sistema criar no caminho indicado um diret rio que corresponde fisicamente ao seu banco Tudo que for criado e definido para este banco ser armazenado debaixo deste diret rio Ap s criar um Banco de Dados necess rio ativ lo para que se possa prosseguir Somente um Banco de Dados pode estar ativo de cada vez SPRING 1998E BANCO DE DADOS GEOGRAFICOS PROJETO o PROJE O DATUM PLANO DE CATEGORIA MAPA DE OBJETOS OBJETOS TEMATICO MNT IMAGEM CADASTRAL
83. fazendo com que o espelho do sensor olhe para tr s durante o movimento de varredura compensando o movimento do sat lite ao longo da sua rbita O sensor HRV que opera por varreduras eletr nicas n o sofre esse efeito Somam se a esses efeitos aqueles oriundos de varia es de efem rides do sat lite posi o e velocidade e a de atitude da plataforma roll pitch yaw importante ter em mente que nem sempre poss vel individualizar todos esses efeitos Uma superposi o entre varreduras sucessivas pode ser causada por uma varia o de velocidade do sat lite mas pode tamb m ser explicada por uma varia o de pitch giro em torno de um eixo perpendicular rbita do sat lite 6 8 3 TRANSFORMA O GEOM TRICA A transforma o geom trica ou mapeamento direto pode ser executada atrav s de tr s modelos matem ticos distintos o modelo de corre es independentes o modelo fotogram trico e o modelo polinomial Apresenta se a seguir uma descri o sucinta de cada modelo enfatizando se vantagens desvantagens e aplicabilidade Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 23 Cartografia para Geoprocessamento a Modelo de corre es independentes O modelo de corre es independentes como o pr prio nome sugere trata de forma independente as diversas distor es sistem ticas Tudo feito no sistema de refer ncia da imagem onde os pixels s o reposicionados de acordo com a modelagem de cada efeito vis
84. fica ou um conjunto deles que caracteriza um dado fen meno geogr fico Inicialmente os SIGs armazenavam tanto as entidades gr ficas quanto os atributos n o espaciais em sistemas pr prios de arquivos internos Permitiam ainda que os atributos n o espaciais fossem inseridos no sistema durante ou imediatamente ap s a entrada dos objetos ou entidades gr ficas que representavam Estes procedimentos eram problem ticos quando havia numerosa quantidade de atributos n o espaciais a serem relacionados com os objetos Al m disso as ferramentas de busca recupera o manuten o e an lise destes sistemas deixavam a desejar quando comparadas aos tradicionais Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados SGBD Um SGBD um sistema de banco de dados que funciona independentemente do sistema aplicativo armazenando os dados em arquivos no disco r gido e carregando os em mem ria para sua manipula o Assegura tr s requisitos importantes na opera o de dados integridade controle de acesso por v rios usu rios efici ncia acesso e modifica es de grande volume de Fundamentos de Geoprocessamento 2 29 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o dados e persist ncia manuten o de dados por longo tempo independente dos aplicativos que d o acesso ao dado A organiza o de bancos de dados geogr ficas mais utilizada na pr tica a chamada estrat gia dual descrita a seguir Para alternativas o leitor dever repo
85. geogr ficas Fei es geogr ficas s o entidades do mundo real que podem ocorrer naturalmente como rios e vegeta o ou podem ser constru es como ruas infra estrutura subterr nea e pr dios ou podem ser subdivis es da terra como munic pios propriedades e divis es pol ticas Os modelos suportados s o modelo de dados vetorial modelo de dados matricial e o modelo de dados de rede irregular triangular TIN 4 2 1 Conceitos e Fundamentos O Arc Info implementa um modelo de dados h brido chamado geo relacional que representa fei es geogr ficas Uma fei o geogr fica representada no SIG por dois tipos de informa o localiza o e descri o Proveniente do ingl s fence 91 A principal estrutura para representar o modelo de dados vetorial do Arc Info a Coverage ESRI 94 Esta estrutura suporta o modelo geo relacional vetorial Antes de avan armos neste conceito torna se necess rio explicitar alguns fundamentos t picos do modelo de dados vetorial O dado de localiza o espacial armazenado usando uma estrutura de dados vetorial ou matricial como definido no t pico 2 2 3 O dado descritivo de cada fei o geogr fica armazenado em um conjunto de tabelas Os dados espaciais e descritivos s o ligados de tal forma que ambos os conjuntos de informa o est o dispon veis ao usu rio ESRI 94 4 2 2 Modelo de Dados Vetorial O modelo de dados vetorial representa as fei es geogr
86. gicas como teor de minerais ou propriedades do solo ou subsolo como aeromagnetismo Entre os usos de modelos num ricos de terreno pode se citar Burrough 1986 a Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topogr ficos b An lises de corte aterro para projeto de estradas e barragens c C mputo de mapas de declividade e exposi o para apoio a an lises de geomorfologia e erodibilidade Fundamentos de Geoprocessamento 2 9 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o d An lise de vari veis geof sicas e geoqu micas e Apresenta o tridimensional em combina o com outras vari veis Um MNT pode ser definido como um modelo matem tico que reproduz uma superf cie real a partir de algoritmos e de um conjunto de pontos x y em um referencial qualquer com atributos denotados de z que descrevem a varia o cont nua da superf cie Um exemplo de MNT apresentado na figura 2 5 2 4 5 IMAGENS Obtidas por sat lites fotografias a reas ou scanners aerotransportados as imagens representam formas de captura indireta de informa o espacial Armazenadas como matrizes cada elemento de imagem denominado pixel tem um valor proporcional energia eletromagn tica refletida ou emitida pela rea da superf cie terrestre correspondente A Figura 2 6 mostra uma composi o colorida falsa cor das bandas 3 associada a cor Azul 4 Verde e 5 Vermelha do sat lite TM Landsat para a
87. m dias e d Altera reas por m grandes as distor es n o Cartas topogr ficas ultrapassam 0 5 Cil ndrica Conforme Tabela 2 Principais proje es sua classifica o suas aplica es e caracter sticas Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 15 Cartografia para Geoprocessamento 6 5 TRANSFORMA ES GEOM TRICAS A entrada de dados via mesa digitalizadora imp e uma calibra o entre os sistemas de coordenadas do mapa e da mesa digitalizadora Os usu rios de SIG j se acostumaram a ter que clicar com o mouse nos quatro cantos do mapa e fornecer as coordenadas geogr ficas ou de proje o O SIG calcula os par metros de uma transforma o de afinidade que guarda a rela o entre coordenadas de mesa e coordenadas do mapa A integra o de imagens de sat lite a uma base de dados tipicamente executada atrav s de fun es polinomiais determinadas a partir das coordenadas de pontos de controle identificados nas imagens e no sistema de refer ncia da base de dados Estes dois EA PnpIOS de processamentos corriqueiros na cria o da base de dados de um SIG mostram que importante conhecer alguns aspectos b sicos de transforma es geom tricas no espa o bidimensional Em s ntese as seguintes transforma es s o aqui discutidas ortogonal 3 par metros similaridade 4 par metros afim ortogonal 5 par metros afinidade 6 par metros e transforma es polinomiais mais de 6 par met
88. m todo tem como vantagem a habilidade de avaliar graus de potencialidade em vez de apenas avaliar presen a ou aus ncia da potencialidade A potencialidade calculada pela pondera o e combina o de evid ncias de fontes m ltiplas A avalia o do peso a ser atribu do a um mapa depende da an lise da import ncia da evid ncia em rela o a um ocorr ncia conhecida ou do Julgamento subjetivo de especialistas 9 3 1 CONJUNTOS BOOLEANOS VERSUS CONJUNTOS NEBULOSOS A introdu o dos conjuntos Fuzzy para lidar com conceitos inexatos foi primeiramente introduzida por Zadeh em 1965 O conjunto Fuzzy uma metodologia de caracteriza o de classes que por varias raz es n o tem ou n o pode definir limites r gidos bordas entre classes Essas classes definidas de maneira inexata s o chamadas de conjunto Fuzzy A utiliza o de um conjunto Fuzzy indicada sempre que se tiver que lidar com ambigiiidade abstra o e ambival ncia em modelos matem ticos ou conceituais de fen menos emp ricos Burrough amp McDonnell 1998 Para caracterizar formalmente um conjunto pode se recorrer ao conceito de fun o de pertin ncia Fp Onde fun o de pertin ncia uma fun o que dado o valor de um atributo z ela determina se o elemento avaliado pertence ou n o a um determinado conjunto em an lise Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 3 T cnicas de Infer ncia Geogr fica A figura 9 1 mostra exemplos de fun
89. m todos de simplifica o atuam sobre as linhas sem preocupa o com rela es topol gicas previamente criadas Por isso devem sempre ser sucedidos pelas opera es de ajuste de n s e poligonaliza o Douglas Peucker Trata se do m todo mais utilizado pelos sistemas de informa o geogr fica Concebido inicialmente para resolver o problema do n mero excessivo de pontos resultantes da convers o de dados gr ficos para o formato digital o m todo de Douglas Peucker baseia se na seguinte id ia se nenhum ponto da linha encontra se mais afastado do que uma certa dist ncia vertical ao segmento de reta que liga os extremos da linha ent o esse segmento de reta suficiente para representar a linha Este m todo considerado uma t cnica global de generaliza o pois analisa cada linha como um todo A figura 13 ilustra a aplica o do algoritmo de Douglas Peucker Raz o Area Per metro Este m todo utiliza exatamente o mesmo procedimento de an lise global de cada linha empregado no m todo de Douglas Peucker A nica diferen a consiste na ado o da raz o rea per metro calculada em fun o da toler ncia escolhida pelo usu rio O uso da raz o rea per metro permite que tri ngulos formados por tr s pontos consecutivos que tenham um ngulo agudo muito pequeno no segundo ponto possam ser detectados de modo mais eficiente que no m todo de Douglas Peucker Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 30
90. mico associa o teor de um mineral a cada ponto O modelo de objetos representa o espa o geogr fico como uma cole o de entidades distintas e identific veis Por exemplo um cadastro espacial dos lotes de um mun cipio identifica cada lote como um dado individual com atributos que o distinguem dos demais Igualmente poder se ia pensar como geo objetos os rios de uma bacia hidrogr fica ou os aeroportos de um estado Para definir o modelo seguir se o os seguintes passos 1 definir as classes b sicas do modelo e estabelecer as suas rela es dentro dos princ pios de especializa o generaliza o e agrega o 2 estabelecer como poss vel a partir do modelo definir um esquema conceitual para um banco de dados geogr fico por especializa o das classes b sicas 2 5 2 REGI O GEOGR FICA Defini o 2 1 Regi o Geogr fica Define se uma regi o geogr fica R como uma superf cie qualquer pertencente ao espa o geogr fico que pode ser representada num plano ou reticulado dependente de uma proje o cartogr fica A regi o geogr fica serve de suporte geom trico para localiza o de entidades geogr ficas pois toda entidade geogr fica ser representada por um ponto ou um conjunto de pontos em R A defini o de regi o geogr fica proposta n o restringe a escolha da representa o geom trica matricial ou vetorial associada aos objetos geogr ficos Fundamentos de Geoprocessamento 2 12 Co
91. mundo real fei es com geometria features e coverage Os conceitos relativos a estes dois termos ser o introduzido em t picos mais frente Nove n veis de abstra o s o identificados com oito interfaces entre elas Os n veis de abstra o seus nomes as linguagem utilizadas suas interfaces e os m todos que suportam a navega o atrav s da interface s o todos apresentados na Figura 4 15 Os nove n veis podem ser vistos em OGIS 1998B com detalhe Os cinco primeiro n veis de abstra o do n vel do mundo real para o n vel do vis o do mundo objetivam gerar a abstra o dos fatos do mundo real e n o s o diretamente implementados em um software Os quatro ltimos n veis do n vel pontos do OGIS at o n vel cole es de fei es do mundo OGIS visam gerar modelos matem ticos e simb licos do mundo e s o diretamente implement veis no software Assim o modelo essencial gerado ao final dos quatro ltimos n veis d uma especifica o abstrata para as suas implementa es O n vel final a abstra o da realidade especificada em uma linguagem de cole es de fei es OGIS 4 4 3 Fei o e Conceitos Associados Fei o definida na documenta o do OGIS como sendo uma representa o abstrata do mundo real ou seja o tomo da representa o geogr fica 111 Este conceito geral especificado e adotado pelo OGIS somente dentro do contexto da Comunidade de Inf
92. o com Geometria O conceito de fei o geogr fica apresentada pelo MGE como sendo a representa o dos fen menos geogr ficos do mundo real e possui informa es descritivas no banco de dados A representa o geom trica de cada fei o materializada em um mapa Cada fei o com geometria possui um identificador e classificada em uma classe de fei o que comp e uma categoria A defini o de que fei o com geometria pode ser composta por 122 outras fei es com geometria pode ser contemplada por este item atrav s do mecanismo existente entre categoria de fei es que podem ser compostas por classes de fei es 4 5 1 2 Coverage O MGE n o captura a vis o sem ntica do modelo OGIS que considera as diferentes especializa o do conceito coverage Alguns subtipos de coverage no MGE s o tratados de forma independente por m dulos espec ficos como o caso de grade irregular triangular e grade regular Neste caso a ader ncia ao modelo OGIS parcial 4 5 2 Arc Info e OGIS 4 5 2 1 Fei o com Geometria O modelo de dados vetorial respons vel por representar as fei es geogr ficas atrav s do modelo geo relacional onde a parte gr fica especializada pelas geometrias ponto linhas e pol gonos e a parte descritiva representada por tabelas de atributos no SGBD relacional Apesar da parte gr fica possuir uma representa o geom trica ela somente pode ser materializada no sistema atr
93. o digitalizadas digitaliza o inteligente ou posteriormente identificando as uma a uma e cadastrando as 84 4 1 4 Modelagem de Dados no MGE Identificou se at este ponto alguns conceitos gerais que refletem como o MGE interpreta os dados geogr ficos e os trata computacionalmente Este item abordar com um grau maior de detalhe as estruturas internas de armazenamento e a manipula o dos dados geogr ficos De uma forma geral todos os dados dever o estar organizados em um projeto O projeto constitui se da seguinte hierarquia projeto ndices categorias n vel de ndice classe de fei es n vel de fei es e atributos A Figura 4 3 ilustra esta hierarquia Classe de Fei es Fig 4 3 Organiza o Hier rquica de Dados Geogr ficos no MGE Um projeto organizado por ndices que s o denominados como arquivos de ndices geogr ficos Esses ndices s o arquivos dgn que cont m formas geom tricas que envolvem as classes de fei es materializadas sobre o mapa Um ndice pode ser composto por at 63 categorias Cada categoria componente pertence a um nico n vel do ndice 85 Uma categoria cont m qualquer n mero de classes de fei es ou temas relacionados que por sua vez agregam as fei es geogr ficas materializadas em mapas Um mapa simplesmente um arquivo de projeto dgn que cont m fei es geogr ficas Cada fei o geogr fica classificada em uma classe de
94. ocupar a maior parte da c lula Hierarquia de Representa es Matriciais A REPRESENTA O GEOM TRICA MATRICIAL pode ser especializada segundo a hierarquia de classes mostrada na Figura 2 11 Representa o Matricial Grade Regular parte de parte de Figura 2 11 Hierarquia de classes para representa o matricial Os tipos poss veis de representa o matricial s o e GRADE REGULAR uma grade regular uma matriz de reais e IMAGEM EM TONS DE CINZA imagem representada atrav s de uma matriz onde os valores da matriz representam os valores de cinza da imagem e IMAGEM TEM TICA representa o matricial de um geo campo TEM TICO Por exemplo numa imagem tem tica um elemento da matriz de valor 2 pode estar associado ao tema Floresta Ombr fila e IMAGEM SINT TICA ou CODIFICADA representa o de uma imagem em cores utilizada para mostrar imagens em composi o colorida em placas gr ficas falsa cor Fundamentos de Geoprocessamento 2 18 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 6 2 REPRESENTA O VETORIAL 2 6 2 1 CONCEITOS GERAIS No modelo vetorial a localiza o e a apar ncia gr fica de cada objeto s o representadas por um ou mais pares de coordenadas Este tipo de representa o n o exclusivo do GIS sistemas CAD e outros tipos de sistemas gr ficos tamb m utilizam representa es vetoriais Isto porque o modelo vetorial bastante intuitivo para engenheiros e pro
95. os tr s conceitos Conectividade Defini o de rea e Contiguidade j apresentados no cap tulo 2 93 4 2 2 2 Regi es As regi es suportam a modelagem de relacionamentos complexos entre fei es geogr ficas representadas como pol gonos Uma regi o representada por um conjunto de pol gonos Por exemplo uma regi o de floresta e uma outra regi o de floresta destru da pelo fogo s o representadas por pol gonos que indicam as reas de florestas antes do inc ndio e as reas destru das ap s o inc ndio Neste caso pode ocorrer sobreposi o dos pol gonos que comp em as duas regi es modeladas Outro caso o das ilhas que formam um arquip lago Por exemplo o pa s Jap o uma regi o representada por v rios pol gonos Assim como ponto linha e pol gono cada regi o dado um identificador nico e o c lculo da rea e per metro s o mantidos Construir regi es com pol gonos similar a construir pol gonos com arcos Assim como o pol gono uma lista de arcos uma regi o um lista de pol gonos Por m existe uma distin o importante a ordem dos pol gonos n o relevante A Figura 4 10 ilustra o conceito de regi o Fig 4 10 Ilustra o do conceito de regi o FONTE adaptada de ESRI 1994 94 4 2 2 3 Rotas As rotas definem caminhos ao longo de um conjunto de fei es lineares existentes As rotas baseiam se em arcos Como exemplos de utiliza o pode se cita
96. parag nese mineral ur nio zirc nio U Zr t rio terras raras Th TR e ur nio molibd nio U Mo A associa o ur nio zirc nio constitui os dep sitos mais comuns e freq entes mas n o encerra import ncia econ mica A associa o t rio terras raras constitui o segundo tipo de mineraliza o radioativa encontrada na rea representada principalmente pela jazida de Morro do Ferro na parte central do planalto A associa o ur nio molibd nio constitui os dep sitos uran feros mais importantes representados principalmente pela jazida de Campo do Agostinho e pela mina Usamu Tsumi na parte centro sudeste do planalto Para sua explora o foi criado em meados da d cada de setenta o Complexo Mineiro Industrial de Po os de Caldas que produziria concentrado de ur nio yellow cake destinado ao abastecimento das usinas nucleares brasileiras ent o planejadas Com base em an lises de trabalhos geol gicos realizados por pesquisadores que estudaram a regi o em diferentes pocas e com diferentes enfoques Ellert 1959 Tolbert 1966 Wedow Jr 1967 Oliveira 1974 Almeida Filho amp Paradella 1976 Fraenkel et al 1985 foram identificadas tr s caracter sticas comuns s mineraliza es radioativas no planalto a saber a A mineraliza o mostra afinidade gen tica com tr s tipos de litologias tingu tos hidrotermalizados rocha pot ssica corpos intrusivos de foia tos e rochas vulc nicas b Essas litolo
97. que cont m o ponto da grade regular Utilizando se os valores de cota dos v rtices desse tri ngulo e opcionalmente dos v rtices de seus tri ngulos vizinhos pode se estimar o valor de cota do ponto da grade regular Essa estimativa pode usar uma interpola o linear ou uma interpola o polinomial de grau maior do que 1 Usando se apenas os 3 v rtices de um tri ngulo pode se definir o plano que passa por esses 3 pontos Dessa forma pode se estimar o valor de cota de qualquer ponto interno a um tri ngulo do modelo irregular Para se ajustar superf cies n o lineares para cada tri ngulo deve se utilizar os v rtices do tri ngulo e dos seus vizinhos Quando um ponto da grade regular n o est localizado dentro de nenhum tri ngulo ent o pode se marc lo como sem valor A transforma o de um modelo de grade triangular em retangular til quando se quer visualizar o modelo em proje o planar a partir de uma grade regular e o nico modelo que se disp e o de grade triangular O processo de visualiza o do MDT em proje o planar fornece um resultado mais realista quando se usa o modelo de grade regular ao inv s da grade irregular 7 7 2 GRADE TRIANGULAR A PARTIR DE GRADE RETANGULAR Muitas vezes o usu rio j tem um modelo de grade regular que foi gerado anteriormente ou importado de outro sistema A partir desse modelo de grade regular pode se aplicar um m todo de redu o de amostras sobre a grade criando se um co
98. rela es j conhecidas Adotou o procedimento heur stico para a defini o dos pesos atribuindo se os seguintes valores a dados gama radiom tricos crit 80 e classe 0 10 60 70 e 80 para as seguintes classes de intensidades radioativas background 1 3 1 8 1 8 2 5 2 5 3 5 e gt 3 5 respectivamente b dados litol gicos erit 60 e Qrasse 60 30 e 20 para as classes rochas pot ssicas foia tos e material vulc nico respectivamente e c dados estruturais Qi 20 e Qrasse 20 para falhas fraturas e estruturas circulares As m dias ponderadas foram calculadas usando se a seguinte equa o E E Ocrit Quiasse E cri gt REAS POTENCIAIS onde E valor da m dia ponderada Ocrit pesos atribu dos aos crit rios diagn sticos Oclasse pesos atribu dos s classes dos crit rios diagn sticos f cil deduzir dos dados acima que as m dias ponderadas para a rea de estudo ficaram compreendidas entre 0 65 extremos que indicam respectivamente prioridades nula e m xima para a pesquisa de minerais radioativos A t tulo de exemplo reas com m dia ponderada 60 corresponderam Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 37 T cnicas de Infer ncia Geogr fica a locais de ocorr ncias de rochas pot ssicas cortadas por falhamentos e com valores de intensidade radioativa entre 2 5 e 3 5 vezes o background regional O mapa da Figura 9 17 mostra reas com diferentes prio
99. representa es exatas tipicamente realizadas por meio de pol gonos No dizer de Burrough Os limites desenhados em mapas tem ticos como solo vegeta o ou geologia raramente s o precisos e desenha los como linhas finas muitas vezes n o representa adequadamente seu car ter Assim talvez n o nos devamos preocupar tanto com localiza es exatas e representa es gr ficas elegantes Se pudermos aceitar que limites precisos entre padr es de vegeta o e solo raramente ocorrem n s estar amos livres dos problemas de erros topol gicos associados como superposi o e interse o de mapas Burrough 1986 Com a escola Quantitativa os estudos geogr ficos passam a incorporar de forma intr nseca o computador como ferramenta de an lise Neste sentido o aparecimento em meados da d cada de 70 dos primeiros sistemas de informa o geogr fica GIS deu grande impulso a esta escola Ainda hoje em pa ses como os Estados Unidos em que a Geografia Quantitativa a vis o dominante os GIS s o apresentados como as ferramentas fundamentais para os estudos geogr ficos como indica o recente estudo da National Academy of Sciences National Research Council 1997 De uma forma bastante geral pode se dizer a forma privilegiada de representa o computacional associada Geografia Quantitativa s o as superf cies que no computador correspondem a grades regulares e malhas triangulares e as redes representadas por matr
100. semelhante sele o da lgebra relacional como indica o exemplo Recupere as cidades do Estado de S o Paulo com popula o entre 100 000 e 500 000 habitantes 8 4 2 SELE O ESPACIAL Para definir as opera es de consulta espacial necess rio lan ar m o do conceito de predicado espacial Dados uma regi o geogr fica R um conjunto de geo objetos GO e um mapa cadastral que mapeia objetos de GO em R um predicado espacial uma restri o espacial definida atrav s de um relacionamento topol gico dentro de toca cruza subrep e e disjunto ou de um relacionamento m trico dist ncia An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 13 Opera es de An lie Geogr fica Intuitivamente os predicados espaciais utilizados nas opera es envolvendo geo objetos s o assertivas do tipo rio que cruza o munic pio de S o Jos dos Campos no mapa do Vale do Par iba Assim dados uma regi o geogr fica R um conjunto de geo objetos GO um mapa cadastral que mapeia objetos de GO numa regi o geogr fica R e um predicado espacial o operador de sele o espacial tal que o resultado desta opera o um subconjunto do conjunto original composto de todos os geo objetos que satisfazem o predicado espacial como ilustrado no exemplo da Figura 5 5 e selecione todas as regi es da Fran a adjacentes regi o de Midi Piren es que cont m a cidade de Toulouse io 4 a ado A gt
101. ser utilizado como uma evid ncia que receber um peso diferente dependendo da import ncia para com a hip tese sobre considera o Neste caso cada plano de informa o receber pesos diferentes bem como as respectivas classes dos planos de informa o O resultado ser um mapa com reas que expressam um grau de import ncia relativa atrav s dos valores num ricos de sa da O primeiro passo para a aplica o do m todo a pondera o das classes de cada plano de informa o segundo pesos definidos empiricamente Os planos de informa o ponderados s o ent o somados atrav s de uma soma ponderada onde Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 9 T cnicas de Infer ncia Geogr fica cada plano de informa o recebeu pesos segundo sua import ncia relativa A fun o matem tica expressa por Y wij yi r i l n Doi i nem peso do plano de informa o j onde wi o peso da classe i do plano de informa o j e yj o O m todo de M dia Ponderada permite uma maior flexibilidade na combina o de mapas do que o m todo Booleano O mapa ponderado pode ser ajustado para refletir o julgamento de um especialista segundo os pesos de import ncia definidos para cada crit rio A maior desvantagem deste m todo entretanto recai provavelmente no car ter linear de adi o das evid ncias Bonham Carter 1994 9 34 INFER NCIA FUZZY Assim como em conjuntos Booleanos dados em conjuntos fuzzy po
102. sugerem que para a previs o de inunda es e de seus efeitos devem ser estudados um ou v rios dos seguintes fatores volume de escoamento superficial descargas m ximas altura da inunda o hidrograma com a distribui o no tempo da vaz o m xima e do volume escoado rea inundada e velocidade da gua Esta forma de avalia o das inunda es s podem ser efetuadas quando se disp e dos dados quantitativos referentes aos fatores supracitados Entretanto quando tais dados n o est o dispon veis a identifica o e delimita o de reas inund veis podem ser realizadas atrav s do estudo de caracter sticas f sicas da bacia Todas a reas potencialmente sujeitas a inunda es foram formadas por processos similares e portanto possuem certos atributos ou indicadores ambientais que podem caracteriza las morfologia suave normalmente limitadas pelas encostas dos vales n vel fre tico elevado e por conseguinte com drenagem interna deficiente vegeta o com esp cies adaptadas a condi es de umidade excessiva e inunda es ocasionais de cursos d gua Existem diferentes m todos para delimita o destas reas e s o baseados nas caracter sticas fistogr ficas do vale incluindo a identifica o e cartografia das reas planas e baixas situadas ao redor dos cursos d gua nos solos onde s o identificados materiais depositados por transporte aluvi o na cobertura vegetal onde s o identificadas esp cies de plantas
103. te rica e metodol gica a partir da qual podemos discutir os fen menos espaciais em totalidade Santos 1985 A relev ncia deste conceito de espa o para a Ci ncia da Informa o Espacial mais conceitual do que pr tica pois aponta essencialmente para limita es dos sistemas computacionais de representa o de informa o Nesta perspectiva pode se afirmar que as t cnicas atuais de Geoprocessamento n o conseguem resolver de forma plena as dualidades forma fun o e estrutura processo pois o uso de representa es computacionais geom tricas como pol gonos ou grades regulares e de modelos funcionais cadeias de Markov modelos de difus o espacial sempre implica numa materializa o das no es de espa o Na atual gera o de GIS podemos caracterizar adequadamente a forma de organiza o do espa o mas n o a fun o de cada um de seus componentes podemos ainda estabelecer qual a estrutura do espa o ao modelar a distribui o geogr fica das vari veis em estudo mas n o capturarmos em toda a sua plenitude a natureza din mica dos processos de constante transforma o da natureza em consegii ncia das a es do homem Mesmo quando utilizamos ferramentas de modelagem din mica Couclelis 1997 Burrough 1998 e realizamos aproxima es dos processos f sicos e urbanos de uso e transforma o do espa o a nfase das representa es computacionais sempre nos aspectos estruturais do espa o como no u
104. trabalho que apresenta caracter sticas individuais pr prias estas unidade de rea seriam a base de um sistema de classifica o e organiza o do espa o A partir da decomposi o do espa o em unidades de rea o pesquisador poder relacionar para cada uma destas parti es as correspondentes caracter sticas f sicas e bi ticas que a individualizam em rela o a todas as demais componentes do espa o Hartshorne chamou esta abordagem de Geografia Idiogr fica Hartshorne argumenta que o car ter de cada rea seria dado pela integra o das diferentes vari veis geogr ficas tomadas em conjunto Moraes 1995 assim exemplifica o m todo proposto por Hartshorne O pesquisador seleciona dois ou mais fen menos p ex clima produ o agr cola tecnologia dispon vel observa os relaciona os repete v rias vezes este procedimento tentando abarcar o maior n mero de fen menos tipo de solo destino da produ o n mero de cidades tamanho do mercado consumidor hidrografia etc Uma vez de posse de v rios fen menos agrupados e interrelacionados integra os Este processo pode ser repetido v rias vezes at o pesquisador compreender o car ter da rea enfocada O pesquisador pode parar na primeira integra o e reproduzir a an lise tomando os mesmos fen menos e fazendo as mesmas interrela es em outros lugares As No caso das denomina es das diferentes escolas de Geografia
105. valores ub e uc correspondem respectivamente aos membros dos planos B e C no mesmo ponto O que este operador define como resultado que um ponto do plano de informa o resultante ter como valor de sa da o menor valor dos membros Fuzzy de entrada Se tomarmos como exemplo os valores ua 0 30 ub 0 17 uc 0 98 o valor adotado para o pixel do plano de informa o final ser Ufina 0 17 Fica claro entender que o resultado obtido o mais conservativo poss vel para com os valores dos membros Fuzzy sendo o operador indicado para situa es altamente restritivas pessimista onde duas ou mais evid ncias s o estritamente necess rias para satisfazer uma hip tese Fuzzy M ximo O operador M ximo assemelha se a opera o Booleana OU uni o sendo as evid ncias combinadas segundo a fun o u Max ua ub uc onde os valores de ua ub e uc correspondem aos valoes dos membros Fuzzy das evid ncia Nesta opera o o valor de sa da para um dado ponto diferentemente do Fuzzy m nimo ser o maior valor de entrada dos planos de informa o No exemplo acima o valor resultante seria Urina 0 98 O operador Fuzzy M ximo o mais otimista dentre operadores Fuzzy sendo indicado para situa es onde a Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 42 T cnicas de Infer ncia Geogr fica exist ncia de apenas uma evid ncia o suficiente para indicar regi es potenciais a explora o mineral
106. 0 2000 Baixa 2000 5000 Media 5000 10000 Alta s tem ReclAtrib com pop fat OnMap cad An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 13 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL MediaZonal pie lista de zonas Calcula o valor m dio dentro de cada zona regi o de um plano de informa o referenciado pelo argumento pie As zonas s o definidas uma a uma pela lista de zonas Sintaxe Resultado em grade Num rica pis MediaZonal pie lista de zonas Resultado em um nico valor num rico vr MediaZonal pie zona Resultado num rico em Tabela de Atributos de Objetos Objeto atr MediaZonal pie objeto OnMap pic Considera es pie Plano de informa o de entrada que define os valores dentro de cada regi o geogr fica avaliada O plano de informa o pie deve ser do tipo Imagem ou do tipo Numerico lista de zonas Identifica as zonas sobre as quais ser o calculados os valores m dios Todas as zonas presentes na lista de zonas devem estar localizadas sobre a regi o geogr fica do pie Uma zona ou regi o pode ser definida por uma express o booleana ou por um objeto Uma lista de zonas pode ser definida por uma lista de express es boleanas ou por todas as classe tem ticas presente em um plano de informa o tem tico pis plano de informa o de sa da que deve ser do tipo Numerico vr vari vel do tipo float que recebe o valor m dio resultante de uma nica regi o
107. 1 pp 319 35 44 Marsh W York M Environmental Analysis for Land Use and Site Planning New McGraw Hill 1978 Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 35 45 Medeiros J S de Banco de Dados Geogr ficos e Redes Neurais Artificiais Tecnologias de Apoio Gest o do Territ rio S o Paulo Dpto de Geografia FFLCH USP Julho 1999 Tese de Doutorado 46 Meirelles M S P An lise Integrada do Ambiente atrav s de Geoprocessamento Uma Proposta Metodol gica para Elabora o de Zoneamentos Rio de Janeiro IGEO UFRJ 1997 Tese de Doutorado 47 Montoya M A P Claros M E A C Medeiros J S de Identificacion de las areas con riesgo de inundacion y deslizamiento en la cuenca del Rio Buquira en el Municipio de S o Jos dos Campos SP utilizando las tecnicas de sensoriamento remoto y geoprocesamiento S o Jos dos Campos INPE Deciembre 1999 Trabalho do Curso Internacional em Sensoriamento Remoto do INPE 48 Moraes A C R 1997 Meio Ambiente e Ci ncias Humanas 49 Nelson M M Illingworth W T Practical Guide to Neural Nets Reading Massachusetts Addison Wesley Publishing Co 4 Ed 1992 50 222222 SPRING Manual do Usu rio Vers o 2 0 S o Jos dos Campos NetGis 1997 4 volumes 51 Openshaw S Openshaw C Artificial Intelligence in Geography Chichester John Wiley amp Sons Ltd 1997 52 Pendock e Nedeljkovic 1996 Integrating geophysical data sets using probabi
108. 1992 240p 5 Becker B K Egler C A G Detalhamento da Metodologia para Execu o do Zoneamento Ecol gico Econ mico pelos Estados da Amaz nia Legal Bras lia SAE Secretaria de Assuntos Estrat gicos MMA Minist rio do Meio Ambiente 1996 6 Bertrand G Paisagem e Geografia F sica Global Esbo o Metodol gico Caderno de Ci ncias da Terra 13 Inst de Geografia USP S o Paulo 1981 7 Bezerra P E L Lima M I C de Silva R Fonseca W N D Medeiros J S Utiliza o de sistemas de informa o geogr fica SIG em an lise geoambiental o exemplo do Estado do Amap Trabalho apresentado no I Simp sio Intern de Estudos Ambientais em Florestas Tropicais midas Manaus 7 13 de outubro 1990 8 Bonham Carter G F Geographic Information Systems for Geoscientists Terrytown Pergamon Elsevier Science Pub 1994 9 Burrough P A Principles of Geographic Information Systems for Land Resources Assessment Oxford Oxford University Press 1986 10 Burrough P A McDonnell R A Principles of Geographic Information Systems Oxford Oxford University Press 1998 11 C mara G Casanova M A Hemerly A S Magalh es G A Medeiros C M B Anatomia de Sistemas de Informa o Geogr fica 10 Escola de Computa o Campinas Instituto de Computa o UNICAMP 1996 197p 12 Carvalho A C P L F de Redes Neurais Artificiais Tutorial introdut rio Documento on line dispon vel em
109. 5 3 1 GEO OBJETO Defini o 2 3 Geo Objeto Um geo objeto um elemento nico que possui atributos n o espaciais e est associado a m ltiplas localiza es geogr ficas A localiza o pretende ser exata e o objeto distingu vel de seu entorno Esta defini o tem tr s grandes motiva es adicionais 1 As proje es cartogr ficas a proje o planar da Terra a partir de escalas macroregionais feita com o uso de quadr culas que est o particionadas em sistemas de refer ncia independentes que definem recortes arbitr rios no espa o e podem dividir a localiza o de um geo objeto Por exemplo um particionamento cartogr fico da Amaz nia na proje o UTM escala 1 250 000 faz com que os principais rios tenham representa es geom tricas descont nuas em v rios mapas 2 Representa es geom tricas em diferentes escalas na pr tica num mesmo banco de dados geogr fico podem conviver representa es da mesma realidade geogr fica em diferentes escalas geogr ficas Por exemplo considere se um conjunto de mapas dos munic pios do Estado de S o Paulo que inclui um mapa geral na escala de 1 1 000 000 e mapas regionais na escala de 1 100 000 Nesta situa o um mesmo geo objeto p ex o mun cipio de S o Jos dos Campos teria duas representa es geom tricas uma cont nua no mapa regional do Vale do Para da e outra descont nua nas folhas na escala 1 100 000 3 M ltiplas representa es te
110. 6 Exemplos do relacionamento dentro de contido em Duas linhas se cruzam se sua intersec o ocorre em ponto interno de ambas note se que a interse o de seus pontos limites ser definida como toca de forma similar uma linha cruza uma rea se o interior da linha est parcialmente interno e parcialmente externo a esta rea Veja se os exemplos da Figura 5 7 Diz se que dois conjuntos de pontos e q possuem sobreposi o quando o resultado de sua intersec o uma figura da mesma dimens o de ambos Este An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 11 Opera es de An lie Geogr fica relacionamento aplic vel apenas a casos de elementos homog neos Vejam se os exemplos da Figura 5 7 intersec o vazia vide figura 5 7 cruza jCruza j oruza brep e sobrep e 1 1 1 2 2 2 d f disj disjunto E disj 9 Figura 5 7 Exemplos de relacionamentos 1 Cruza entre duas linhas a linha e rea b c 2 Sobrep e entre duas reas d duas linhas e f 3 Disjunto entre duas reas g linha e rea h dois pontos i Adaptado de Clementini et al 1993 An lise Espacial de Dados Geog
111. 7 334 1988 Ez 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2T 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 GOOV AERTS P Geostatistics for Natural Resources Evaluation New York Oxford Univ Press 1997 H GERSTRAND T Innovation Diffusion as a Spatial Process Chicago IL The University of Chicago Press 1967 HARTSHORNE R Prop sitos e Natureza da Geografia S o Paulo Hucitec trad 1966 1936 HARVEY D Explanation in Geography New York St Martin s Press 1969 HARVEY D Social Justice and the City Oxford Blackwell 1988 HARVEY D The Condition of Postmodernity London Basil Blackwell 1989 HEUVELINK G Error Propagation in Environmental Modelling with GIS London Taylor and Francis 1998 MORAES A C R Geografia Pequena Hist ria Cr tica S o Paulo Hucitec 1995 NATIONAL RESEARCH COUNCIL Rediscovering Geography New Relevance for Science and Society Washington National Academy Press 1997 OPENSHAW S and C OPENSHAW Artificial Intelligence in Geography Chichester John Wiley 1997 PENROSE R The Emperor s New Mind Concerning Computers Minds and the Laws of Physics Oxford Oxford Univ Press 1989 POPPER K A L gica da Pesquisa Cient fica S o Paulo EDUSP 1975 SANTOS M Por uma Geografia Nova S o Paulo Hucitec 1978 SANTOS M Espa o e M todo S o Paulo Nobel 1985 SANTOS M A Natureza do Espa o T cnica e Tempo Raz o e Emo
112. ADI sustent Novo Nome sustentab 5cls Resx 90 ResY 90 Escala 250000 Ea Pa EXECUCAO DAS OPERACOES E CRITERIOS PARA JUNCAO ESPACIAL sustent Atribua Sustentab_Alta vuln lt 1 40 OR ptse lt 1 40 Sustentab Mode vuln gt 1 40 AND vuln lt 1 80 OR ptse gt 1 40 AND ptse lt 1 80 Sustentab Media ut SO ANDE yin OD ORE ptse gt 1 80 AND ptse lt 2 20 Sustentab Baixa SD nur ZO AND E il E GOD ORA ptse gt 2 20 AND ptse lt 2 60 Sustentab MBaixa vuln gt 2 60 AND vuln lt 3 00 OR ptse gt 2 60 AND ptse lt 3 00 Geoprocessamento em Projetos Ambientak0 31 FIM DO PROGRAMA O resultado da execu o deste programa pode ser observado nalFigura 10 14 B Comparando se os dois geo campos tem ticos Figura 10 144 A e B verifica se que para ser obtido os n veis de sustentabilidade de uso do territ rio sugeridos por Becker e Egler b a partir do geo campo tem tico A seria necess rio al m da sobreposi o interse o espacial entre os geo campos tem ticos de vulnerabilidade e potencialidade j realizada uma nova opera o de reagrupamento ou reclassifica o de classes tem ticas para alcan ar os mesmos resultados de uma nica opera o de jun o espacial cujo resultado apresentado na Figura 10 144B SUSTENTABILIDADE DAS UNIDADES TERRITORIAIS B SICAS
113. CID Cidades FAZ Fazendas Objeto Post Postes eletricos Cadastral Declara uma vari vel do tipo cadastral que ser posteriormente associada a um novo PI criado no programa ou um PI j existente no projeto corrente Esta vari vel poder ser utilizada em alguma opera o do programa Sintaxe Cadastral vari vel categoria Considera es O primeiro termo indica que entidades do tipo Cadastral poder o ser associado vari vel durante a execu o do programa A categoria entre aspas e par nteses indica a categoria definida no banco de dados ativo Mais de um nome de vari vel pode ser simultaneamente declarados para uma mesma categoria Exemplos Cadastral cadl Cadastro urbano Cadastral map AS Mapa Paises EF An lise Espacial de Dados Geogr ficos AS Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Tabela Declara uma vari vel do tipo tabela que ser usadas para definir transforma es entre campos e objetos de diferentes tipos Sintaxe Tabela vari vel tipo de transforma o Considera es Numa declara o de tabela o primeiro termo dever conter a palavra reservada Tabela seguida do nome da vari vel e de uma palavra chave indicando o tipo de transforma o Reclassificacao Fatiamento ou Ponderacao Mais de um nome de vari vel pode ser simultaneamente declarados para um mesmo tipo de transforma o Uma tabela de Reclassifi o define o mapeam
114. Cartografia para Geoprocessamento Dist ncia Acumulada O m todo da dist ncia acumulada uma adapta o da implementa o vetorial do algoritmo de Li Openshaw que usa como crit rio o conceito de menor objeto vis vel Este m todo acumula as dist ncias a medida em que a linha percorrida at atingir um certo limiar removendo todos os pontos acumulados nesse trecho Trata se portanto de um m todo bastante simples mas que ao contr rio dos dois m todos anteriores n o analisa a linha em sua totalidade p32 dist ncia m xima Figura 13 Algoritmo de Douglas Peucker FONTE McMaster and Shea 1992 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 31 Cartografia para Geoprocessamento 6 10 BIBLIOGRAFIA 1 DOUGLAS D and T PEUCKER Algorithms for the Reduction of the Number of Points Required to Represent a Digitized Line or its Caricature Canadian Cartographer v 10 n 2 p 112 122 1973 2 LI Z and S OPENSHAW A natural principle for objective generalisation of digital map data Cartography and Geographic Information Systems v 20 n 1 1993 3 MAGUIRE D M GOODCHILD and D RHIND ed Geographical Information Systems London Longman 1991 4 MCMASTER R and S SHEA Generalization in Digital Cartography Washington DC American Association of Geographers 1992 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 32 7 MODELAGEM NUM RICA DE TERRENO Carlos Alberto Felgueiras 7 1 DEFINI O
115. Classe vuln baixo pot VAME Ee de vuln Classe mod est pot mod alto AND ptse Classe est alto pot vn ME Pt ME vuln Classe mod est pot mod alto AND ptse Classe mod est pot mod alto 2 Ilustra se uma das poss veis sobreposi es a classe vulner vel alto potencial Vn E Pt E vai existir no geo campo de sustentabilidade se ocorrer a interse o entre pol gonos da classe est vel est alto pot no geo campo de vulnerabilidade e AND da classe alto potencial est alto pot no geo campo de potencialidade social e econ mica Geoprocessamento em Projetos Ambientak0 28 vn ME Pt EV a vuln Classe mod est pot mod alto AND ptse Classe intermediaria vn ME Pt MV vuln Classe mod est pot mod alto AND ptse Classe mod vul pot mod baixo aa Ibase yu vuln Classe mod est pot mod alto AND ptse Classe vuln baixo pot Uyin JEM E ed vuln Classe intermediaria AND ptse Classe est alto pot Uyin ay Re MAN 9 vuln Classe intermediaria AND ptse Classe mod est pot mod alto WAR V e TEN vuln Classe intermediaria AND ptse Classe intermediaria V aee MAY vuln Classe intermediaria AND ptse Classe mod_vul pot_mod_baixo Uin y ee VA vuln Classe intermediaria AND ptse Classe vuln baixo pot
116. Entretanto como resultado da execu o deste programa obteve se um geo campo tem tico com 9 classes de sustentabilidade conforme pode ser observado nalFigura 10 14 A importante comentar que sendo gerado a partir de interse es espaciais entre pol gonos dos dois geo campos o geo campo tem tico de sustentabilidade do territ rio pode Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 29 ser um produto de dif cil entendimento e por vezes n o satisfat rio Isto porque dependendo do n mero de classes em cada um dos geo campos tem ticos utilizados na sobreposi o o geo campo tem tico resultante poder possuir um n mero excessivo de classes tem ticas Caso aconte a tornar se necess rio um novo e trabalhoso processo de s ntese ou agrupamento dos pol gonos contidos no referido geo campo tem tico para que efetivamente obtenha se uma s ntese com os n veis de sustentabilidade de uso do territ rio e n o um conjunto de classes resultantes da interse o entre os pol gonos de dois geo campos tem ticos Alternativamente uma das maneiras mais f ceis para avaliar o comportamento entre dois conjuntos de dados plot los num gr fico um contra o outro atrav s de um sistema de coordenadas ortogonais que define um espa o euclidiano bidimensional Em processamento de imagens digitais o espa o euclidiano ou espa o de atributos feature space um conceito b sico podendo ser N dimensional em fun o do n mero de conjuntos de
117. Figura 10 5B sendo que os procedimentos adotados derivaram das orienta es metodol gicas apresentadas acima Foram utilizados os seguintes dados mosaico de fotografias a reas coloridas mapa geot cnico mapa topogr fico e rede drenagem Os mapas foram inseridos no SIG atrav s de digitaliza o manual criando se uma base de dados contendo o plano de informa o PI mosaico de fotografias a reas o PI geot cnico geo campo tem tico e o PI de altimetria geo campo num rico As primeiras opera es foram realizadas sobre o geo campo num rico de altimetria com objetivo de serem obtidos os seguintes produtos e um geo campo tem tico de hipsometria classes de altitude no qual a altimetria da rea de estudo foi classificada atrav s de uma opera o de fatiamento em 9 classes intervalo de classe de 15m da cota m nima de 550m at a cota m xima de 665m e um geo campo num rico de declividade gerado a partir da opera o de gera o de declividade sobre o geo campo num rico de altimetria Geoprocessamento em Projetos Ambientak0 11 e um geo campo tem tico com 05 classes de declividade produzido por uma opera o de fatiamento sobre o geo campo num rico de declividade e um geo campo tem tico de reas potenciais de risco de inunda o Figura O 5 A com 05 classes muito baixo altitude gt 570m baixo altitudes entre 565 e 570m m dio entre 560 e 565m alto entre 555 e 560m e muito b
118. Figura 2 19 exemplifica as liga es l gicas criadas entre os r tulos dos talh es de um mapa florestal e seus atributos correspondentes registros no campo TALH O numa tabela de banco de dados O mesmo tipo de relacionamento l gico pode ser feito em outros casos como por exemplo moradores em um lote lotes em uma quadra quadras em bairro bairros em uma cidade hidrantes de seguran a ou telefones p blicos ao longo de uma avenida postos de servi o e restaurantes ao longo de uma rodovia A principal vantagem desta estrat gia poder utilizar os SGBDs relacionais de mercado No entanto como as representa es geom tricas dos objetos espaciais est o fora do controle do SGBD esta estrutura dificulta o equacionamento das quest es de otimiza o de consultas ger ncia de transa es e controle de integridade e de concorr ncia Estes problemas s podem ser resolvidos atrav s de implementa es sofisticadas das camadas superiores da arquitetura gen rica que operem coordenadamente com o SGBD convencional Exemplos de sistemas comerciais baseados em estrat gia dual s o o ARC INFO Morehouse 1992 MGE Intergraph 1990 e o SPRING C mara et al 1996 2 10 UNIVERSO DE IMPLEMENTA O Ao se discutir o universo de implementa o ser o indicadas quais as estruturas de dados a serem utilizadas para construir um sistema de Geoprocessamento Neste momento s o tratadas as decis es concretas de programa o e que pode
119. Fundamentos O MGE Modular GIS Environment um sistema gerenciador de dados geogr ficos que possibilita capturar armazenar recuperar analisar e apresentar dados espaciais Intergraph 1994 O banco de dados geogr fico constru do por este sistema implementa uma arquitetura dual onde os mapas informa es gr ficas e tabelas informa es n o gr ficas s o armazenados em ambientes diferentes 4 1 2 Arquitetura do Sistema Este sistema possui como caracter stica fundamental a modularidade S o diversos pacotes que se agregam visando atender um prop sito espec fico de trabalho Existem tr s m dulos prim rios sem os quais n o se consegue desenvolver qualquer trabalho S o eles 19 1 MGE Basic Nucleus MGNUC trata se do ambiente que permite o MGE compilar e integrar todas os outros m dulos e aplica es Este m dulo oferece fun es b sicas para o gerenciamento de projetos ferramentas para consulta de dados apresenta o de dados geogr ficos e se utiliza de sistemas de coordenadas de proje o 2 MGE Basic Administrator MGAD componente que oferece ferramentas de gerenciamento de banco de dados para preparar o acesso aos dados de um projeto em um ambiente multi usu rio ou mono usu rio O MGAD oferece uma configura o essencial e rotinas de gerenciamento para funcionalidades dispon veis no MGE Basic Mapper MGMAP O MGAD necess rio para um ambiente de rede local quando um banco
120. G sob a forma de objetos e os dados mantidos no SGBDR existindo sempre a possibilidade de quebra de integridade pelo acesso exclusivo ao SIG ou ao SGBDR A utiliza o de conceitos de orienta o a objetos nesta arquitetura a torna mais pr xima do desej vel em termos de sistemas abertos uma vez que todas as iniciativas no sentido de estabelecer padr es de interoperabilidade em SIG s o baseadas na padroniza o de objetos No entanto j foi demonstrado que poss vel fazer o mesmo em rela o a bancos de dados relacionais Fundamentos de G eoprocessamento 3 13 Anatomia de SIG Modelo de Dados LJ CO J l Linguagem de N cleo SIG TCP IP N cleo SIG Usu rio Frograma ao amp Cliente Servidor Consulta i E ODTP GU tdo o E SGBD ai Orientadoa e a Objetos Dados Alfanum ricos Externos opcional boat far O coa Figura 3 6 SIG orientado a objetos Resumo das caracter sticas principais Base de Objetos e Presen a marcante de m dulo de modelagem de dados que dar personalidade s aplica es e Possibilidade de conex o com gerenciador de bancos de dados relacional externo mas a nfase no gerenciador de objetos que geralmente propriet rio e Tend ncia a um maior apoio em padr es sistemas abertos e filosofia cliente servidor Exemplos APIC Smallworld Fundamentos de G eoprocessame
121. Geography London Methuen 1967 p 9 CHRISTOFOLETTI A As Perspectivas dos Estudos Geogr ficos In A Christofoletti ed Perspectivas da Geografia S o Paulo Difel 1985 v 10 CORR A R L Espa o um conceito chave na geografia In I E Castro P C Gomes and R L Corr a ed Geografia Conceitos e Temas Rio de Janeiro Bertrand Brasil 1995 v 11 COUCLELIS H From Cellular Automata to Urban Models New Principles for Model Development and Implementation Environment and Planning B Planning and Design v 24 p 165 174 1997 12 ENGELEN G Using Cellular Automata for Integrated Modelling of Socio environmental Systems Environmental Monitoring and Assessment v 34 p 203 214 1995 13 FONSECA F and M EGENHOFER Ontology Driven Geographic Information Systems In 7th ACM Symposium on Advances in Geographic Information Systems Proceedings Kansas City MO ACM Press N Y 1999 p 14 19 14 FONSECA F M EGENHOFER et al Ontologias e Interoperabilidade Sem ntica entre SIGs In II Workshop Brasileiro em Geoinform tica GeoInfo2000 Proceedings S o Paulo 2000 15 GETIS A and J K ORD Local spatial statistics an overview In P Longley and M Batty ed Spatial Analysis Modelling in a GIS Environment New York John Wiley 1996 v p 261 277 16 GOODCHILD M A spatial analytic perspective on geographical information systems International Journal of Geographical Information Systems v 1 p 32
122. INTEGRA O DE DADOS A integra o de dados de diferentes fontes gerados pelos mais diversos procedimentos com o objetivo de compor a base de dados de um certo projeto traz consigo algumas preocupa es constantes dos usu rios de SIG A integra o de dados num SIG tamb m revela procedimentos que dependem da exist ncia de uma s rie de funcionalidades que devem estar presentes num SIG Uma quest o b sica j foi discutida nas se es anteriores Em ltima inst ncia um SIG guarda as coordenadas planas ou de proje o dos objetos que formam a base de dados importante que a informa o a respeito dos par metros da proje o cartogr fica e do datum planim trico seja armazenada de forma expl cita e usada coerentemente quando necess rio Mas igualmente importante o cuidado que o usu rio deve ter com rela o ao sistema de refer ncia de seus dados Determinadas proje es cartogr ficas requerem um certo cuidado na constru o e manuten o da base de dados O caso mais t pico o problema das zonas ou fusos da proje o UTM Cada zona UTM tem seu pr prio sistema de coordenadas planas de modo que mapas separados por uma borda de zona n o se articulam em termos de coordenadas planas Nestes casos cr ticos h dois procedimentos Os mais conservadores podem dividir o projeto em dois ou mais projetos UTM um para cada zona Os resultados das an lises em cada projeto podem ser remapeados para outra proje o cartogr f
123. Management Perspective Ottawa WDI Publications 1989 ASSAD E D SANO E E Sistemas de Informa es Geogr ficas Aplica es na Agricultura Bras lia EMBRAPA 1998 2z edi o BURROUGH P A MCDONNELL R A Principles of geographical information systems Oxford Oxford University Press 1998 C MARA G CASANOVA M A HEMERLY A MEDEIROS C M B MAGALH ES G Anatomia de Sistemas de Informa o Geogr fica SBC X Escola de Computa o Campinas 1996 C MARA G FREITAS U M SOUZA R C M GARRIDO J SPRING Integrating Remote Sensing and GIS by Object Oriented Data Modelling Computers and Graphics vol 15 n 6 July 1996 CowEN D J GIS versus CAD versus DBMS what are the differences Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54 1551 4 1988 MAGUIRE D An Overview and Definition of GIS In Maguire D Goodchild M Rhind D eds Geographical Information Systems Principles and Applications New York John Wiley and Sons 1991 pp 9 20 MAGUIRE D GOODCHILD M RHIND D eds Geographical Information Systems Principles and Applications New York John Wiley and Sons 1991 NCGIA The Research Plan for the NCGIA International Journal of Geographic Information Systems 3 2 117 136 1989 TUFTE E R The Visual Display of Quantitative Information Cheshire USA Graphics Press 1983 WORBOYS M F GIS A Computing Perspective London Taylor and Francis 1995 Fundamentos de G
124. OS TE RICOS E EMPIRICOS Do ponto de vista conceitual os modelos de processos ambientais no contexto de SIG podem ser descrito como a combina o de um conjunto de dados de entrada atrav s de uma fun o produzindo um novo dado de sa da Sa da f dados de entrada A fun o f pode tomar muitas formas diferentes mas os relacionamentos expressados por esta fun o s o baseados no entendimento te rico de princ pios f sicos e qu micos ou s o emp ricos baseados em dados observados ou ainda na combina o destes dois anteriores tipos Na categoria de modelos te ricos equa es de movimento derivadas de princ pios mec nicos s o utilizadas em modelos de circula o atmosf rica modelos de fluxo oce nicos e modelos de fluxo de guas subterr neas Um modelo de circula o de guas de um lago por exemplo usa se com entrada mapas de profundidade do lago mapa de declividade do fundo do lago fluxo de entrada e de sa da etc e tem se como resultado campos de velocidades Modelos baseados em relacionamentos estat sticos ou relacionamentos heur sticos s o exemplos de modelos emp ricos Nestes modelos os relacionamento espaciais entre as vari veis de estudo s o estimados por crit rios estat sticos a partir de amostras uma regi o experimental ou a partir de um conjunto de classes onde os limiares destas classes definidos por especialistas Modelos para predi o de potencial mineral s o exemplo de mode
125. RD Tematico fatiamnt vVvuln Amb SE TM Tabela TBvuln Fatiamento RECUPERA GEO CAMPO NUMERICO entramnt Recupere Nome ptse soec CRIA PI TEMATICO fatiamnt Novo Nome med soec TM ResX 90 ResY 90 Escala 250000 Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 26 TABELA COM INTERVALOS DE CLASSE PARA FATIAMENTO TBvuln Novo CategoriaFim Vuln Amb SE TM ERON sitalitoZpot ERROS OR Hmo est per moe alte LRO 220 mise reme diario 2 20 2 60 gt moc vil por moc baiso t 25 60 So 00 2 Usinas POTH g EXECUTA A OPERACAO fatiamnt Fatie entramnt TBvuln FIM DO PROGRAMA A IFigura 10 12 mostra os resultados das opera es de espacializa o e fatiamento do atributo MED SOEC POTENCIALIDADE DOS SETORES CENSIT RIOS WEZ nr Fatiamento Waro ar ao p Legenda Ceo campo Numirea BM Eiti ou aio Potencial 10 ED Gtta es imemen cias 20 LO titutner nial cu Baixo Potencial 3 6 Geo campo Tem tico BO dessas mio Potencial E Asas de Potencia Maderadamente Amo DD Areas de M din Potencial ED hris di Potencial Madaradamente Bais BO iris de Bateo Potencial Figura 10 12 Geo campos num rico e tem tico de potencialidade dos setores censit rios Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 27 1042 Geo campo tem tico de sustentabilidade do territ rio Conforme sugeriram Becker e Egler 5 o geo campo de sustentabilidade das unidades territorias foi obtido atrav s
126. ROJE O PLANAR O modelo gerado pode ser visualizado em proje o geom trica planar com ou sem informa o de textura O modelo de grade regular retangular mais apropriado para efeitos de visualiza o do modelo em proje o planar Os tipos de proje o planar mais utilizados s o os de proje o paralela e os de proje o perspectiva Na proje o geom trica planar paralela necess rio definir se a dire o de proje o azimute e eleva o Pode se tamb m definir um fator de exagero vertical que ser multiplicado pelos valores de cota do terreno para real ar ou amenizar as reas n o homog neas da superf cie Para proje o perspectiva deve se definir ainda um centro de proje o que define o ponto de partida ou de chegada dos raios de proje o perspectiva A figura abaixo mostra como um segmento AB definido no espa o 3D projetado num plano de proje o segundo os esquemas de proje o paralela e perspectiva PLANO DE ir PLANO DE A PROJE O PROJE O DIRE O A CENTRO DE PROJE O Figura 7 17 Esquemas de proje o a paralela e b perspectiva 7 8 4 VISUALIZA O DO MODELO SEM INCLUS O DE TEXTURA Para se visualizar o modelo de grade retangular em proje o geom trica planar sem inclus o de textura deve se considerar que os pontos da grade est o conectados com os seus vizinhos por segmentos de reta Esses segmentos s o projetados em um plano utilizando as equa es de pro
127. Relacional e Dados gr ficos e alfanum ricos armazenados de forma integrada no banco de dados relacional externo ao SIG e Implementa o de recursos de geoprocessamento operadores espaciais ferramentas de an lise etc apoiadas no gerenciador relacional e apresentadas como extens es ou complementa es ao modelo relacional e Grande robustez de implementa o devido s garantias de integridade do esquema relacional e Grande estabilidade devido ao avan ado grau de desenvolvimento dos SGBD relacionais Exemplos Vision GIS Fundamentos de G eoprocessamento 3 12 Anatomia de SIG 3 3 5 SIG Orientado a Objetos Esta alternativa bastante similar anterior por m introduz uma novidade o armazenamento de dados geogr ficos utilizando objetos Esta fun o realizada por um SGBD orientado a objetos que pode ser um produto gen rico de mercado os mais encontrados s o o O e o ObjeciStore ou um gerenciador propriet rio Toda a opera o do SIG baseada em um modelo de dados orientado a objetos que cont m toda a informa o sobre cada classe de objetos incluindo caracter sticas gr ficas caracter sticas alfanum ricas e tamb m aspectos do comportamento do objeto Figura 3 6 Aproveitando estas caracter sticas a implementa o do SIG com uma arquitetura cliente servidor passa a ser mais natural uma vez que o tr fego entre um n cleo cliente e um n cleo servidor pode c
128. Trata se de um sistema de coordenadas muito importante para a transforma o entre coordenadas geod sicas se voc ainda n o se deu conta de que as coordenadas geod sicas que voc chama de geogr ficas variam leia outra vez a se o 2 1 A transforma o de um datum planim trico a outro feita a partir das rela es matem ticas entre coordenadas geod sicas e coordenadas geoc ntricas terrestres que s o descritas a seguir assumindo que se usa um modelo esf rico de raio R para a Terra X Y e Z denotam os eixos do sistema geoc ntrico terrestre e q e denotam respectivamente a latitude e a longitude geod sicas arcsen Z R arctan Y X X R cosq cosA gt 6 II II Y R cosq senA Z R sen Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 6 Cartografia para Geoprocessamento Sistema de coordenadas planas ou cartesianas O sistema de coordenadas planas tamb m conhecido por sistema de coordenadas cartesianas baseia se na escolha de dois eixos perpendiculares cuja interse o denominada origem que estabelecida como base para a localiza o de qualquer ponto do plano Nesse sistema de coordenadas um ponto representado por dois n meros reais um correspondente proje o sobre o eixo x horizontal e outro correspondente proje o sobre o eixo y vertical O sistema de coordenadas planas naturalmente usado para a representa o da superf cie terrestre num plano ou seja confunde se com a
129. a desktop mapping para aplica es cadastrais e CPqD TELEBR S O Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da TELEBR S iniciou em 1990 o desenvolvimento do SAGRE Sistema Automatizado de Ger ncia da Rede Externa uma extensiva aplica o de Geoprocessamento no setor de telefonia Constru do com base num ambiente de um SIG VISION com um banco de dados cliente servidor ORACLE o SAGRE envolve um significativo desenvolvimento e personaliza o de software Fundamentos de Geoprocessamento 1 3 Introdu o e INPE Em 1984 o INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espacias estabeleceu um grupo espec fico para o desenvolvimento de tecnologia de geoprocessamento e sensoriamento remoto a Divis o de Processamento de Imagens DPI De 1984 a 1990 a DPI desenvolveu o SITIM Sistema de Tratamento de Imagens e o SGI Sistema de Informa es Geogr ficas para ambiente PC DOS e a partir de 1991 o SPRING Sistema para Processamento de Informa es Geogr ficas para ambientes UNIX e MS Windows O SITIM SGI foi suporte de um conjunto significativo de projetos ambientais podendo se citar a o levantamento dos remanescentes da Mata Atl ntica Brasileira cerca de 100 cartas desenvolvido pela IMAGEM Sensoriamento Remoto sob contrato do SOS Mata Atl ntica b a cartografia fito ecol gica de Fernando de Noronha realizada pelo NMA EMBRAPA c o mapeamento das reas de risco para plantio para toda a Regi o Sul do Brasil para as
130. a Inglaterra e estudos de volume de tr fego nos Estados Unidos estes sistemas ainda n o podem ser classificados como sistemas de informa o Os primeiros Sistemas de Informa o Geogr fica surgiram na d cada de 60 no Canad como parte de um programa governamental para criar um invent rio de recursos naturais Estes sistemas no entanto eram muito dif ceis de usar n o existiam monitores gr ficos de alta resolu o os computadores necess rios eram excessivamente caros e a m o de obra tinha que ser altamente especializada e car ssima N o existiam solu es comerciais prontas para uso e cada interessado precisava desenvolver seus pr prios programas o que demandava muito tempo e naturalmente muito dinheiro Al m disto a capacidade de armazenamento e a velocidade de processamento eram muito baixas Ao longo dos anos 70 foram desenvolvidos novos e mais acess veis recursos de hardware tornando vi vel o desenvolvimento de sistemas comerciais Foi ent o que a express o Geographic Information System foi criada Foi tamb m nesta poca que come aram a surgir os primeiros sistemas comerciais de CAD Computer Aided Design ou projeto assistido por computador que melhoraram em muito as condi es para a produ o de desenhos e plantas para engenharia e serviram de base para os primeiros sistemas de cartografia automatizada Tamb m nos anos 70 foram desenvolvidos alguns fundamentos matem ticos voltados para a carto
131. a Modelos espa o Fun es Modelos multi Quantitativa 2 de 00 tempo escala Geografia Segunda d cada Objetos e A es Ontologias e Representa o Cr tica do s culo 21 Espa os n o do Espa o de fluxos cartogr ficos Conhecimento e espa o de lugares A guisa de resumo apresentamos cada um dos componentes da Tabela 1 e Geografia Idiogr fica GIS dos anos 80 o conceito chave a unicidade da regi o expresso atrav s de abstra es como a unidade rea Hartshorne unidade de paisagem Tricart e land unit Zonneveld A representa o computacional associada o pol gono com seus atributos usualmente expressos numa tabela de um banco de dados relacional e as t cnicas de an lise comuns est o uso da interse o de conjuntos l gica booleana 2 e Geografia Quantitativa GIS de hoje o conceito chave a distribui o espacial do fen meno de estudo expressa atrav s de um conjunto de eventos amostras pontuais ou dados agregados por rea A representa o computacional associada a superf cie expressa como uma grade regular e h uma grande nfase no uso de t cnicas de Estat stica Espacial e L gica Nebulosa fuzzy para caracterizar com o uso respectivamente da teoria da probabilidade e da teoria da possibilidade as distribui es espaciais e Geografia Quantitativa GIS da pr xima gera o o conceito chave s o os modelos preditivos com representa o espa o temp
132. a de contornos autom tico e necessita apenas da defini o do modelo e das curvas a serem geradas Essas curvas podem ser definidas individualmente ou com espa amento constante An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 29 Modelagem Num rica de Terreno 7 8 7 GERA O DE MAPAS DE DECLIVIDADE E EXPOSI O A declividade em uma posi o da superf cie definida por um plano tangente a aquela posi o da superf cie modelada pelo MDT A declividade composta por duas componentes o gradiente as vezes tamb m chamado de declividade que a m xima raz o de varia o de cota z e a exposi o que a dire o dessa m xima raz o de varia o de cota Neste texto usar se os termos declividade e exposi o para essas componentes A declividade pode ser expressa em graus 0 a 90 ou em porcentagem enquanto que a exposi o expressa em graus 0 a 360 As formula es gerais para o c lculo da declividade D e exposi o E s o dadas a seguir D arctg 02 0X V 62 67 YIA E arctg 02 6Y 62 6X I lt E lt T Onde Z X e 672 6Y derivadas parciais nas dire es X e Y s o as componentes do vetor gradiente em uma dada posi o Segundo Burrough 1986 quando a superf cie est sendo representada por um modelo de grade regular retangular o melhor estimador das componentes do vetor gradiente em uma posi o i j do modelo avaliado por 02 0X ij Zinj 2 Zi Zig Lian 2215 Ziaj1
133. a fei o geralmente persistente Um consenso sobre o conceito de persist ncia est ainda em amadurecimento no OPENGIS Esta uma rea onde necess rio trabalhos futuros 4 4 3 7 Inst ncia de Fei es Uma fei o pode ser referenciada como uma inst ncia de fei o 4 4 3 8 Cole o de Fei es Os membros do cons rcio OGIS ainda n o chegaram a um consenso em muitos assuntos sobre as cole es de fei es A seguir apresenta se estes assuntos em discuss o relacionado ao tema cole o de fei o e uma fei o pode ser uma composi o de outras fei es e uma rea pode ser uma fei o composta de fei es contidas nela e e uma fei o pode ser dividida por limites de reas e pode ser reagrupada como uma nica fei o quando solicitada por uma interface ou por um servi o No entanto o mundo real em alguns casos visto como uma cole o de fei es que necessitam ser modeladas Este mundo real inclui e projetos com limites bem definidos e fei es que atendam certos crit rios 116 e produtos provenientes de ag ncias governamentais tais como SDTS e arquivos similares e bancos de dado de SIG e e persist ncia e n o persist ncia de cole es do fei es presentes em um espa o de trabalho de um SIG Apesar destas d vidas a especifica o do cons rcio OPEN GIS exp e as seguinte caracter sticas sobre cole o de fei es em consenso e uma cole o de f
134. a finalidade de melhor estud las Classifica o das proje es Analisam se os sistemas de proje es cartogr ficas pelo tipo de superf cie de proje o adotada e pelas propriedades de deforma o que as caracterizam Quanto ao tipo de superf cie de proje o adotada classificam se as proje es em planas ou azimutais cil ndricas c nicas e poli dricas segundo se represente a superf cie curva da Terra sobre um plano um cilindro um cone ou um poliedro tangente ou secante Terra Seguem algumas descri es Proje o plana ou azimutal Constr i se o mapa utilizando se uma superf cie de proje o plana tangente ou secante a um ponto na superf cie da Terra como na figura 3 Figura 3 Exemplo proje o azimutal Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 8 Cartografia para Geoprocessamento Proje o c nica A superf cie de proje o usada um cone que envolve a Terra e que em seguida desenvolvido num plano As proje es c nicas podem ser tangentes ou secantes A figura 4 apresenta um exemplo de proje o c nica Em todas as proje es c nicas normais eixo do cone coincidente com o eixo de rota o da Terra os meridianos s o retas que convergem para um ponto que representa o v rtice do cone e todos os paralelos s o circunfer ncias conc ntricas a esse ponto Figura 4 Exemplo proje o c nica de Lambert Proje o cil ndrica Usa se um cilindro tangente ou secan
135. a os processos que ocorrem no espa o geogr fico Geoprocessamento representa a rea do conhecimento que utiliza t cnicas matem ticas e computacionais fornecidas pelos Sistemas de Informa o Geogr fica SIG para tratar os processos que ocorrem no espa o geogr fico Isto estabelece de forma clara a rela o interdisciplinar entre Cartografia e Geoprocessamento Uma raz o hist rica que refor a o v nculo que aqui se discute a preced ncia das iniciativas de automa o da produ o cartogr fica em rela o aos esfor os iniciais de concep o e constru o das ferramentas de SIG veja se por exemplo Maguire et al 1991 A figura 1 aproveita e sintetiza a discuss o ora apresentada estendendo a apropriadamente s reas de Sensoriamento Remoto CAD Computer Aided Design e Gerenciamento de Banco de Dados Computer cartography Database management Remote sensing Computer aided design Figura 1 Rela es interdisciplinares entre SIG e outras reas FONTE Maguire etal 1991 Cartografia para Geoprocessamento O v nculo entre Cartografia e Geoprocessamento explorado de forma pr tica neste documento atrav s de uma apresenta o do que h de essencial quanto natureza dos dados espaciais Complementa se o assunto pela exposi o de aspectos funcionais e de apresenta o presentes em SIG que coincidem com aqueles oriundos de preocupa es eminentemente cartogr ficas com respeito a dad
136. ada por um ponto uma linha ou um pol gono materializada em um mapa ou arquivo DGN e dever pertencer a uma classe de fei o As classes de fei es s o agregadas em categorias A Figura 4 2 ilustra esta l gica 4 1 3 3 Representa o da Informa o Gr fica As informa es gr ficas no MGE s o armazenadas em arquivos de projeto no MicroStation DGN tamb m usuamente denominados como mapas digitais Um elemento geogr fico representado sobre o mapa como uma fei o geogr fica Os tipos de fei es representadas no MGE s o ponto linha fronteira de rea e identificador de area 82 Agrupadas em Classe de Fei es Fig 4 2 A representa o de fen menos geogr ficos no MGE classe de fei o e categoria e Ponto Um ponto representa a localiza o de um elemento geogr fico tal como um poste ou hidrante que t o pequeno que n o pode ser representado como uma linha ou rea Um ponto pode ser representado sobre o mapa como um ponto MicroStation linha de tamanho zero n texto texto ou elemento de c lula e Linha Trata se de um conjunto de pontos conectados Ruas rios s o tipicamente fei es lineares e Fronteira de rea Trata se de um conjunto de linhas fechadas sobre uma regi o geogr fica como a fronteira de uma lago ou a fronteira de uma cidade As fronteiras s o compartilhadas por reas adjacentes sendo que o elemento gr fico n o necessita ser duplicado
137. ados irregularmente que foram obtidos por trabalhos de campo A Figura abixo mostra o exemplo de um mapa plano altim trico com isolinhas a alguns pontos cotados An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 4 Modelagem Num rica de Terreno Figura 7 2 Exemplo de Mapa plano altim trico A aquisi o das isolinhas pode ser efetuada por meio de digitaliza o manual com uso de uma mesa digitalizadora ou atrav s de um processo autom tico por meio de scanner A digitaliza o manual consiste na opera o de idenfica o de uma isolinha com um valor de cota e em aquisi o pelo operador por um processo onde segue se a liha ao longodo mapa 2 Na digitaliza o com o uso de scanner obtida uma matriz de pontos onde podem ser identificadas as isolinhas e os valores de cota Processos de vetoriza o que sigam uma isolinha transformam na em uma sequ ncia de pontos com coordenadas XY de mesmo valor em Z para cada isolinha 7 3 3 REDU O DAS AMOSTRAS Quando se trabalha com uma amostragem regular muitas vezes importadas de outros sistemas pode se ter redund ncia de informa o em reas em que o fen meno modelado n o tem varia o ou a varia o muito pequena Nestes casos comum o uso de algoritmos de redu o de amostras desenvolvidos especificamente para amostragem regular Esses algoritmos procuram extrair os pontos mais importantes do conjunto de amostras Eles s o conhecidos na literatura como extratores
138. aior n mero de par metros que uma transforma o de afinidade ou um polin mio do 1 grau introduz quebra de paralelismo Pense por exemplo na presen a de um termo em xy acrescido aos termos j presentes numa transforma o de afinidade Como resultado o paralelogramo do exemplo acima se transforma num trap zio se o termo em xy s afetar uma dire o ou num quadril tero gen rico Transforma es polinomiais podem ser teis para o registro de dados vetoriais e matriciais a uma base de dados num SIG Entretanto polin mios de Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 17 Cartografia para Geoprocessamento ordem mais elevada devem ser usados com cautela transforma es mais complexas s fazem sentido se houver mais efeitos geom tricos a ser modelados do que aqueles descritos nesta se o 6 6 CONHECIMENTO DA INCERTEZA Um ltimo aspecto a ser explorado na rela o interdisciplinar entre Cartografia e Geoprocessamento diz respeito incerteza Tudo o que se mede ou se modela est sujeito a erros e esses erros respondem pela qualidade de um mapa ou da base de dados num SIG A quest o n o a busca da perfei o mas sim o conhecimento da incerteza O componente de erro mais explorado a incerteza quanto localiza o A exatid o de posicionamento dada pelo erro na posi o ou na localiza o com rela o ao sistema de refer ncia da base de dados de pontos bem definidos O usu rio de SIG deve se preoc
139. ais automatizada a partir de classifica o de imagens Os dados apresentados na figura 2 2 mapa de vegeta o e mapa de declividade s o exemplos de dados tem ticos 2 4 2 DADOS CADASTRAIS Um dado cadastral distingue se de um tem tico pois cada um de seus elementos um objeto geogr fico que possui atributos e pode estar associado a v rias representa es gr ficas Por exemplo os lotes de uma cidade s o elementos do espa o geogr fico que possuem atributos dono localiza o valor venal IPTU devido etc e que podem ter representa es gr ficas diferentes em mapas de escalas distintas Os atributos est o armazenados num sistema gerenciador de banco de dados A Figura 2 3 mostra um exemplo de dado cadastral da Am rica do Sul onde os pa ses possuem atributos n o gr ficos PIB e popula o Fundamentos de Geoprocessamento 2 7 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Figura 2 3 Exemplo de dado cadastral pa ses da Am rica do Sul 2 43 REDES Em Geoprocessamento o conceito de rede denota as informa es associadas a e Servi os de utilidade p blica como gua luz e telefone e Redes de drenagem bacias hidrogr ficas e Rodovias No caso de redes cada objeto geogr fico e g cabo telef nico transformador de rede el trica cano de gua possui uma localiza o geogr fica exata e est sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados As informa es
140. aixo altitudes menores que 555m gerado atrav s de uma opera o de fatiamento sobre o geo campo num rico de altimetria Para gera o do geo campo tem tico contendo as reas de risco potencial aos movimentos de massa foram sobrepostos os geo campos tem ticos de classes de declividade e geot cnico utilizando se o operador booleano AND interse o Figura 10 5 reas sujeitas a inunda o e a movimentos de massa na Bacia do Rio Buquira pr ximas ao Bairro Alto da Ponte e adjac ncias Para efetuar esta sobreposi o foi utilizado um programa escrito em lgebra de mapas cuja sintaxe apresentada a seguir Inicio do Programa VA Declaracao de Variaveis Tematico emecal DECINE Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 12 Tematico saida Area de Riesgos Tematico entro Ce otrecenaicolE A Instanciacao de Variaveis entral Recuper Nome Decliv TEM sa da Novo Nome MoviMassa ResX 10 ResY 10 Escala 10000 entra Recupere Nome Geotecnico Execucao da operacao de sobreposicao saida Atribua CategoriaFim Area de Riesgos MuitoAlto entral Classe muy alta AND entra2 Classe PV ColEMoriSedBA rena MuitoAlto entral Classe muy alta AND entra2 Classe VE Co IBMorES ABA Ra MuitoAlto entral Classe muy alta AND entra2 Classe yL Col Mor mio Crist MuitoAlto entral Classe muy alta AND entra2 C
141. al do espa o geogr fica Assim apesar de ser essencialmente infact vel capturar num ambiente de geoinforma o todas as dimens es do conceitos como sistemas de objetos e sistemas de a es importante buscar t cnicas que permitam aproximar dimens es parciais desta vis o Para tanto ser necess rio utilizar abordagens quantitativas baseadas em t cnicas como Sistemas Din micos Ontologias e Representa o de Conhecimento sem perder de vista que estes modelos ser o sempre aproxima es reducionistas da realidade geogr fica Refer ncias 1 ANSELIN L Spatial econometrics methods and models Dordrecht Kluwer 1988 2 BAILEY T and A GATTREL Spatial Data Analysis by Example London Longman 1995 3 BURROUGH P Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment Oxford England Oxford University Press 1986 4 BURROUGH P Dynamic Modelling and Geocomputation In P Longley S Brooks R McDonnell and B Macmillan ed Geocomputation A Primer New York John Wiley 1998 v 5 BURROUGH P and A FRANK ed Geographic Objects with Indeterminate Boundaries London Taylor amp Francis 1996 p 6 C MARA G M AM V PAIVA J A C SOUZA R C M Action Driven Ontologies of the Geographical Space In GIScience 2000 Proceedings Savanah GA AAG 2000 7 CASTELLS M A Sociedade em Rede S o Paulo Paz e Terra 1999 8 CHORLEY R J and P HAGGETT ed Models in
142. alor menor do que o da faixa de baixo potencial 3 86 quando o esperado era que as faixas apresentassem um aumento crescente dos valores de grau de confian a Os mapas obtidos pelos operadores Fuzzy foram os que apresentaram os melhores resultados O Fuzzy Ponderado foi o que apresentou o melhor resultado dentre todos os m todos de an lise multi crit rio o grau de confian a distribui se de modo crescente com a faixa definida como de muito alto o maior valor de grau de confian a 16 10 Tabelas 4 e 9 Os outros operadores Fuzzy tamb m apresentaram bons resultados com varia es muito pequenas entre os resultados Os resultados apresentados pelo m todo Bayesiano n o foram muito satisfat rios O problema provavelmente decorre do corte r gido que efetuado no in cio da manipula o dos dados Esse corte em fatias favor veis e n o favor veis elimina a distribui o cont nua das evid ncias o que como j visto no m todo Booleano gera erros durante a integra o dos dados Embora o mapa de favorabilidade fatiado segundo reas proporcionais apresentar valores coerentes de grau de confian a os valores de amplitude das faixas variam muito apresentado faixas muito estreitas em amplitude Com rela o as t cnicas empregadas na an lise multi crit rio dos dados as metodologias de infer ncia por classifica o cont nua m todos Fuzzy mostraram ser as mais indicadas para o estudo de fen menos na
143. amente pelos diferentes recortes espaciais de cada mapa N o feita qualquer hip tese explicita sobre a organiza o do espa o e espera se que a correla o impl cita entre as vari veis no limite resultante dos processos de gera o do espa o assegure uma representa o coerente no mapa final Por exemplo ao combinarmos um mapa de solos com a geomorfologia numa abordagem pontual supomos implicitamente que existe uma coer ncia entre os limites das associa es de solos e das formas de relevo Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl 0 3 A alternativa refere se ao uso de metodologias oriundas da Geografia Sist mica tamb m utilizadas em estudos de Ecologia da Paisagem Zonneveld Zonneveld e de Ecodin mica Tricart 64 Tricart 65 em conjunto com a abordagem mencionada acima Esta hip tese de trabalho requer a identifica o pr via de reas homog neas baseadas em crit rios estabelecidos pelos especialistas sobre as quais s o ent o realizadas as pesquisas Esta hip tese tamb m coerente com a vis o de Hartstorne que prop e o conceito de rea unidade unit area como uma parti o ideal do espa o geogr fico definida pelo pesquisador em fun o do objeto de estudo e da escala de trabalho apresentando caracter sticas individuais pr prias Estas reas unidades seriam a base de um sistema de classifica o e organiza o do espa o e a partir da sua decomposi o o pesquisador relacionaria para cada uma da
144. ando a id ia da probabilidade posteriori O que se espera nessa an lise uma alta correla o das ocorr ncias com as faixas dos mapas de potencialidade definidos como de alto potencial Para um melhor entendimento imagine se um mapa de potencialidade com diferentes faixas de potencialidade Na pr tica o que se espera uma alta correla o das faixas definidas como de alto potencial com as verdades de campo e uma baixa correla o com as de baixo potencial O cruzamento desses mapas com as verdades de campo fornecer par metros que substitu dos na formula o do grau de confian a permitir o avaliar o car ter explicativo de cada faixa para com as verdades de campo Na pr tica o que se obt m s o valores espacializados que expressam numericamente o quanto se aumenta em n mero de vezes grau de confian a o encontro de novos dep sitos a partir do momento que se esta pesquisando em regi es definidas como de alto potencial O grau de confian a expresso pela raz o da probabilidade posteriori pela probabilidade priori Grau de confian a PULTE p d Os c lculos foram executados para todas as classes fatias dos mapas de favorabilidade gerados e os resultados est o apresentados resumidamente na tabela 9 5 e 9 6 A an lise dessas tabelas permitiu obten o de algumas conclus es com rela o a qualidade dos mapas de favorabilidade gerados O mapa de favorabilidade gerado pelo m todo Booleano foi o que a
145. andos desenvolvidos pelo usu rio Fundamentos de G eoprocessamento 3 5 Anatomia de SIG Linguagem de Programa o M dulo GUI N cleo SIG Mean ri er cleo Usu rio M dulo M dulo Gerenc Gr fico Raro Dados Gr ficos Figura 3 2 SIG tradicional Os comandos formulados via GUI ou via linguagem s o executados pelo n cleo kernel do software respons vel tanto pelo processamento das fun es geogr ficas quanto pelo gerenciamento dos dados Este n cleo pode ser implementado de forma monol tica contendo todas as fun es do SIG No entanto mais comum at por motivos comerciais encontrar implementa es em que as fun es s o divididas em m dulos cabendo ao n cleo implementar a funcionalidade b sica e o gerenciamento dos dados Estes m dulos podem ser comercializados separadamente permitindo que o usu rio configure seu ambiente com custos mais reduzidos Por exemplo podem existir m dulos para edi o gr fica topol gica acabamento final e plotagem de mapas processamento de redes modelagem digital do terreno gerenciamento de imagens e outros Um usu rio com dez postos de trabalho pode optar por ter recursos de edi o em apenas cinco deles tendo recursos de plotagem em todos de modelagem do terreno em apenas um e dispensando o uso de imagens Mas o principal aspecto desta arquitetura est na forma de gerenciamento dos dados gr
146. anizado pelas rela es de forma fun o estrutura e processo Santos 1985 na se o 4 3 a id ia que o espa o um sistema de fixos e fluxos Santos 1978 e na se o 4 4 o mais recente conceito o espa o um sistema de objetos e um sistema de a es Santos 1996 5 4 2 Milton Santos e as Dualidades Forma Fun o e Estrutura Processo Em seu livro Espa o e M todo Santos 1985 utiliza os conceitos de forma fun o estrutura e processo para descrever as rela es que explicam a organiza o do espa o A forma o aspecto vis vel do objeto referindo se ainda ao seu arranjo que passa a constituir um padr o espacial a fun o constitui uma tarefa atividade ou papel a ser desempenhado pelo objeto a estrutura refere se maneira pela qual os objetos est o inter relacionados entre si n o possui uma exterioridade imediata ela invis vel subjacente forma uma esp cie de matriz na qual a forma gerada o processo uma estrutura em seu movimento de transforma o ou seja uma a o que se realiza continuamente visando um resultado qualquer implicando tempo e mudan a Para citar o autor Forma fun o estrutura e processo s o quatro termos disjuntivos associados a empregar segundo um contexto do mundo de todo dia Tomados individualmente apresentam apenas realidades limitadas do mundo Considerados em conjunto por m e relacionados entre si eles constroem uma base
147. ao usu rio est mais ligada rea de processamento digital de imagens No entanto s o dotados de interfaces gr ficas com o usu rio que transmitem os comandos do usu rio ao n cleo Linguagem de Programa o Usu rio GUI gt gt gt N cleo Centr ides SGBD Relacional Dados Arquivos Alfanum ricos Raster Figura 3 8 SIG baseado em imagens Fundamentos de G eoprocessamento 3 17 Anatomia de SIG Resumo das caracter sticas principais e Informa es gr ficas s o geralmente armazenadas como arquivos independentes devido aos grandes volumes e Comunica se com um banco de dados relacional externo por meio de vetores que s o definidos sobre a imagem Exemplos SPANS IDRISI ERDAS 3 3 8 SIG Integrado Matrizes Vetores Na rea ambiental onde grande a necessidade de integra o de dados de diferentes formatos como imagens mapas tem ticos e modelos de terreno uma das tend ncias vem sendo o desenvolvimento de tecnologias que permitam o tratamento simult neo de dados matriciais grades e imagens com dados vetoriais Devido grande quantidade de armazenamento necess ria para imagens e dado que os SGBDs de mercado ainda n o possuem suporte eficiente para este tipo de dados os SIGs integrados s o na maior parte dos casos uma extens o do modelo de arquitetura dual para incluir geren
148. apa e I 1 2 0 mapas que dever o ser combinados Os valores de pertin ncia tendem a ser muito pequenos quando se utiliza este operador devido ao efeito de se multiplicar diversos n meros menores do que 1 d Soma Alg brica Fuzzy 2 Este operador complementar ao produto Alg brico Fuzzy e representado por p 1 I pi O resultado desta opera o sempre um valor maior ou igual ao maior valor de pertin ncia fuzzy de entrada O efeito desta opera o portanto de aumentar o valor de pertin ncia Observa se que enquanto o produto alg brico Fuzzy um produto alg brico a soma alg brica Fuzzy n o uma simples soma alg brica e Operador gama Este operador definido por dois termos um produto alg brico Fuzzy e uma soma alg brica Fuzzy Este operador expresso pela fun o u soma alg brica Fuzzy x produto alg brico Fuzzy O produto alg brico Fuzzy expresso pela fun o MH II UHU onde ui representa o valor do membro Fuzzy para um plano i 66199 de informa o Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 11 T cnicas de Infer ncia Geogr fica O operador executa a multiplica o dos membros dos diferentes planos de informa o i 1 2 3 sendo que o valor de sa da de um dado ponto sempre menor ou igual ao valor do menor membro Fuzzy Isto ocorre devido a multiplica o de valores iguais ou menores que 1 A soma alg brica Fuzzy
149. as empresas que necessitam distribuir equipes de vendas e promo o ou localizar novos nichos de mercado As escalas de trabalho t picas variam entre 1 1 000 a 1 10 000 Cada aplica o tem caracter sticas pr prias e com alta depend ncia de cada usu rio As ferramentas de SIG devem prover meios de apresenta o dos bancos de dados espaciais para fins de planejamento de neg cios Em especial os SIG s devem ser adaptados ao cliente com ferramentas de particionamento e segmenta o do espa o para a localiza o de novos neg cios e aloca o de equipes Pode se constatar que cada segmento apresenta caracter sticas pr prias e requer solu es espec ficas fato nem sempre compreendido pelos usu rios Na rea de Geoprocessamento a dist ncia entre a compra do software e um resultado operacional por parte do usu rio muito grande pois envolve aspectos como a gera o de dados geogr ficos disponibilidade de metodologias de trabalho adequadas e mecanismos de divulga o dos resultados obtidos Com base na discuss o apresentada nesta se o a Tabela 4 1 apresenta os requisitos t picos de cada grupo de usu rio considerando grandes reas de aplica o N o sup rfluo advertir de que se trata de uma indica o de car ter geral e que cada Fundamentos de G eoprocessamento 3 30 Anatomia de SIG usu rio dever examinar em detalhe suas necessidades e compar las com as caracter sticas dos sistemas dispon veis no m
150. as parciais da altimetria A opera o Anew p A p 1 p An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 6 Opera es de An lie Geogr fica poderia ser utilizada como passo intermedi rio ao se calcular um mapa de adequa o de solos quanto maior o valor mais adequado Figura 5 3 Exemplo de uma opera o matem tica 8 2 2 OPERA ES DE VIZINHAN A Nesta classe de opera es dado um geo campo computa se o geo campo de sa da com base na dimens o e forma de uma vizinhan a em torno de cada localiza o p Exemplos incluem e c lculos de valores m nimo m ximo m dio modal para uma vizinhan a em torno de um ponto e filtros para processamento de DADO SENSOR REMOTO e m todos de interpola o espacial para MNT como m dias por vizinho mais pr ximo e mapas de declividade e exposi o para MNT e ndices de diversidade para TEM TICO onde o valor de sa da est associada ao n mero de vizinhos de um ponto de entrada de uma classe que pertencem a classes distintas Como exemplo de opera o de vizinhan a tome se o caso da estima o da diversidade de vegeta o de uma regi o computado a partir de uma vizinhan a 3 x 3 em torno de cada ponto A id ia que a diversidade seja maior em reas de contato ecol gico entre regi es homog neas A Figura 4 4 apresenta um mapa de vegeta o e mostra a estimativa de diversidade computada para uma parte do mapa An lise Espacial de Da
151. ase de dados espaciais e buscam fazer simula es modelos sobre os fen menos do mundo real seus aspectos ou par metros A partir do modelo de dados apresentado no cap tulo anterior foi estabelecida uma taxonomia para as diversas opera es de an lise geogr fica que ser o divididas em operadores sobre geo objetos operadores sobre geo campos operadores de transforma o entre geo campos e geo objetos e operadores mistos entre geo objetos e geo campos Esta an lise permitir obter um entendimento formal sobre a natureza das opera es em Geoprocessamento A literatura especializada apresenta um grande n mero de artigos sistematizando as opera es em um SIG como Goodchild 1987 Maguire and Dangermond 1991 e Burrough e McDonnell 1998 Os trabalhos da literatura abordam o problema de duas perspectivas distintas opera es de consulta sobre geo objetos Egenhofer 1994 e opera es de manipula o sobre geo campos Tomlin 1990 sem unificar as duas vis es 2 A caracteriza o adotada neste trabalho in dita pois deriva se da diferencia o expl cita entre geo objetos e geo campos Isto tem conseq ncias importantes j que permite compreender melhor a natureza de cada operador Sobretudo este trabalho procurar tra ar uma ponte entre as duas vis es tradicionais Opera es de An lie Geogr fica de opera es geogr ficas baseadas em entidades e baseadas em campos sempre buscando uma vis o inte
152. associadas com alto grau de umidade e condi es de alagamento e nos dados hist ricos de inunda es determinados por medidas ou at mesmo por pessoas ou t cnicos que conhecem a rea Wolman 1978 apud CEOTMA 14 O reconhecimento de reas potencialmente inst veis sujeitas a movimentos de massa e a deslizamentos uma tarefa fundamental que deve ser inclu da nas primeiras fases do planejamento para uso do solo As t cnicas usadas para avaliar a instabilidade do terreno incluem pelo menos um dos seguintes procedimentos Marsh 44 o estudo hist rico e a localiza o de movimentos de massa em encostas ocorridos no passado a identifica o e estudo das condi es que motivam os movimentos de massa em uma determinada rea o reconhecimento e o estudo do efeito desestabilizador que determinadas condi es clim ticas e geot cnicas poderiam ter Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 10 Os estudos hist ricos devem realizar se combinando o trabalho de campo com o uso das fotografias a reas Em regi es ridas sua identifica o relativamente simples por m em reas com vegeta o torna se necess rio identificar as descontinuidades na mesma cobertura vegetal onde plantas mais jovens podem indicar os deslizamentos Tamb m importante reconhecer a presen a de dep sitos detrit cos de encostas talus col vios e cones de deje o e compar los com as forma es geol gicas adjacentes onde indica es de moviment
153. atrav s de equa es funcionais Cabe aqui distinguir dois grandes grupos de processos espaciais os modelos do meio f sico e os de processos s cio econ micos que incluem os fen menos urbanos Estes grupos possuem vari veis e comportamentos diferenciados que exigem diferentes abordagens de implementa o Fen menos f sicos tais como modelos hidrol gicos e ecol gicos s o exemplos de fen menos com alto ndice de varia o do estado da superf cie ao longo do tempo Sua representa o acurada depende da capacidade de derivar equacionamentos matem tico formais que descrevam a varia o espa o temporal do fen meno No caso de fen menos s cio econ micos os processos tem uma complexidade muito maior por envolver al m de fen menos f sicos componentes de constru o da realidade social Neste sentido vale a pena destacar o exposto em Searle 1995 a realidade social envolve um componente f sico externo nossa percep o e um componente mental que resulta de consenso estabelecido em procedimentos jur dicos e culturais de cada sociedade Deste modo a aplica o do conceito de sistemas de a es modelagem computacional de fen menos socio econ micos n o pode ser reduzida premissa funcionalista de que poss vel derivar modelos matem ticos que descrevam o comportamento dos agentes sociais Apesar disto os autores consideram ser til e v lido a proposi o de modelos que com crescente sofistica o e i
154. atributos os quais indicam os diferentes classifica es do meio f sico geomorfologia solos geologia e vegeta o Um destes atributos o tipo de solos foi espacializado no mapa resultante Figura 5 8 Exemplo da opera o de espacializa o An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 17 Opera es de An lie Geogr fica Um caso especial da opera o de espacializa o ocorre no caso de tratarmos com um atributo do geo objetos que seja num rico inteiro ou real Neste caso em de criar um geo campo num rico com a varia o espacial do atributo considerado fazemos uma opera o de reclassifica o neste atributo de forma a gerar um geo campo tem tico A esta opera o denominamos de reclassifica o por atributos A figura 5 9 ilustra essa opera o com o exemplo Para todos os pa ses da Am rica do Sul gere um geo campo tem tico com o crescimento demogr fico de cada pa s dividido em classes de O a 2 ao ano de 2 a 3 a a mais de 3 a a Crescimento demogr fico de 0 a 2 a a de 2 a 3 a a gzj mais de 3 a a Figura 5 9 Exemplo de reclassifica o por atributo 8 5 3 MAPAS DE DIST NCIA BUFFER Um mapa de dist ncias um mapa de geo campos contendo as dist ncias de cada ponto do mapa a um geo objeto de refer ncia representado por um ponto linha ou regi o Trata se de opera o puramente geom trica espacial A Figura 5 7 ilustra
155. av s de uma estrutura denominada coverage N o poss vel conceber fei o com representa o geom trica sem a exist ncia de coverage Portanto conclu mos que o Arc linfo adere parcialmente ao conceito de fei o com geometria 4 5 2 2 Coverage Coverage no Arc Info definido como o m todo prim rio para representar o z modelo de dados vetorial assim como GRID o m todo para representar o 123 modelo de dados matricial e o TIN o m todo para representar o modelo de dados de rede irregular triangular Devido exist ncia de um sub tipo de coverage denominado coverage geom trica deduzimos que este sub tipo o mais pr ximo correspondente estrutura coverage do ARC INFO J o modelo de dados matricial e o modelo de dados de rede irregular triangular s o contemplados no OGIS como sub tipos de coverage coverage grade e coverage TIN respectivamente No Arc Info estes modelos possuem representa es espec ficas no caso GRID e TIN Portanto para este item a ader ncia parcial 4 5 3 SPRING e OGIS 4 5 3 1 Fei o com Geometria No SPRING as fei es geogr ficas do mundo real s o modeladas por dois grandes tipos de dados geo objetos e geo campos Os geo objetos representam fei es geogr ficas com identidades nicas e possuem uma descri o no banco de dados Al m disto eles s o representados por uma ou mais geometrias no sistema como o caso de uma repre
156. bastante reduzidos Fundamentos de G eoprocessamento 3 34 Anatomia de SIG Uso de Imagens Outra tend ncia observada a intensifica o do uso de imagens digitais como informa o complementar informa o vetorial Cada vez mais o uso de imagens raster torna se economicamente interessante e tecnicamente vi vel pois a evolu o do hardware fez com que os custos de armazenamento e processamento de grandes volumes de imagens fossem drasticamente reduzidos Em especial espera se um incremento no uso de ortofotos digitais e imagens de sat lite estas ltimas com impulso maior a partir do lan amento de sat lites com sensores de resolu o mais alta Orienta o a Objetos A orienta o a objetos uma tend ncia mundial em termos de programa o e desenvolvimento de sistemas Aplicados rea de bancos de dados os conceitos de orienta o a objetos levam defini o mais racional mais pr xima do mundo real de modelos e estruturas de dados Isto especialmente ben fico no caso dos GIS uma vez que as informa es que manipulam devido s suas caracter sticas espaciais s o dif ceis de modelar utilizando as t cnicas tradicionais 6 Modelos de dados geogr ficos s o mais intuitivos para o analista e para o usu rio e seu uso ajudar a reduzir o tempo de desenvolvimento de aplicativos geogr ficos Padroniza o do Interc mbio de Dados Geogr ficos Mais que uma tend ncia a padroniza o do interc
157. bstitu das por novas vers es atualizadas Al m disso o equacionamento matem tico do ge ide intrincado o que o distancia de um uso mais pr tico por tudo isso que a Cartografia vale se da aproxima o mais grosseira aceita pelo geodesista um elips ide de revolu o Visto de um ponto situado em seu eixo de rota o projeta se como um c rculo visto a partir de uma posi o sobre seu plano do equador projeta se como uma elipse que definida por um raio equatorial ou semi eixo maior e por um achatamento nos p los Neste ponto torna se oportuno colocar o conceito de datum planim trico Come a se com um certo elips ide de refer ncia que escolhido a partir de crit rios geod sicos de adequa o ou conformidade regi o da superf cie terrestre a ser mapeada veja por Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 2 Cartografia para Geoprocessamento exemplo Snyder 1987 para uma lista de elips ides usados em diferentes pa ses ou regi es O pr ximo passo consiste em posicionar o elips ide em rela o Terra real Para isto imp e se inicialmente a restri o de preserva o do paralelismo entre o eixo de rota o da Terra real e o do elips ide Com esta restri o escolhe se um ponto central ou origem no pa s ou regi o e se imp e desta vez a anula o do desvio da vertical que o ngulo formado entre a vertical do lugar no ponto origem e a normal superf cie do elips ide Fica definida
158. ca de ray tracing com textura externa Neste processo o modelo respons vel pela defini o da geometria da superf cie projetada enquanto que a imagem usada como dado de textura A imagem de textura pode ser uma imagem de sensoriamento remoto de sat lite ou de aerolevantamento por exemplo ou ima imagem artificial como a imagem sombreada gerada sobre o pr prio modelo que esta sendo projetado no plano Atrav s da t cnica de ray tracing com textura externa poss vel sintetizar An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 27 Modelagem Num rica de Terreno figuras muito parecidas com a realidade de uma cena A figura a seguir mostra a proje o geom trica planar de um modelo com uma imagem sombreada dessa superf cie Figura 7 19 Visualiza o do modelo em proje o planar com textura de uma composi o colorida de 3 bandas de uma imagem LANDSAT 7 86 GERA O DE MAPAS DE CONTORNO Linhas de contorno s o curvas que conectam pontos da superf cie com mesmo valor de eleva o As linhas de contorno podem ser determinadas a partir de interse es da superf cie com planos horizontais A proje o dessas interse es no plano xy definem as curvas de contorno Partindo se do pressuposto que a superf cie representada uma fun o matem tica definida no espa o xy ent o as linhas de contorno tem a propriedade de nunca se cruzarem As linhas de contornos s o obtidas a partir de intercess es com as aresta
159. captura desta defini o abstrata num ambiente computacional N o obstante a riqueza inerente a este conceito est em deslocar a nfase da an lise do espa o da representa o cartogr fica para a dimens o da representa o do conhecimento geogr fico Afinal como diz o pr prio Milton Santos geometrias n o s o geografias 5 5 TEORIA GEOGR FICA E CI NCIA DA GEOINFORMA O RUMO A UMA NOVA GERA O DE GIS Nesta se o fazemos um resumo de nossa an lise na perspectiva de projetar uma nova gera o de sistemas de informa o geogr fica Na Tabela 1 apresentamos para cada escola o conceito chave em sua defini o de espa o a representa o computacional que melhor aproxima este conceito e algumas t cnicas de An lise Geogr fica t picas que est o associadas a esta escola geogr fica Fazemos uma distin o entre os conceitos da escola de Geografia Quantitativa que tem express o na atual gera o de GIS e aqueles que apontam para as futura evolu o da tecnologia de Geoprocessamento Tabela 5 1 Teoria Geogr fica e Geoprocessamento Tecnologia GIS Conceito Chave Repres Comput T cnicas An lise associada Geografia Anos 80 meados Unicidade da Pol gono e Interse o Idiogr fica dos anos 90 Regi o atributos conjuntos unidade rea Geografia Final da d cada Distribui o Superf cies Geoestat stica Quantitativa 1 de 90 Espacial grades l gica fuzzy Geografia Meados da d cad
160. caso de geo campos as classes Tematico Numerico ou Imagem Por exemplo pode se definir uma categoria Altimetria como especializa o de Numerico 8 7 2 INSTANCIA O 2 A instancia o caracterizada pelos operadores Recupere e Novo O operador Recupere associa uma vari vel a um geo campo existente no banco de dados geogr fico a partir de seu nome O operador Novo cria um novo geo campo no banco de dados e requer par metros dependendo da representa o geom trica associada e imagem em tons de cinza resolu o horizontal e vertical An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 20 Opera es de An lie Geogr fica e grade regular resolu o horizontal e vertical valores maximos e minimos aceitaveis e imagem tem tica geo campo tem tico em representa o matricial resolu o horizontal e vertical e escala e representa o vetorial escala 8 7 3 OPERA ES 8 7 3 1 Transforma o Opera es de transforma o s o usadas para realizar mapeamentos entre diferentes tipos de campos geogr ficos e Pondere transforma uma inst ncia do campo Tematico em um Numerico e Fatie transforma uma inst ncia do campo Numerico ou Imagem em um Tematico e Reclassifique transforma uma inst ncia do campo Tematico em outra com diferentes classes Como regra geral os operadores de transforma o exigem que o usu rio defina um mapeamento entre os dom nios de entrada e de sa da sob a forma
161. ceitos de espa o e melhor compreender os desafios ainda n o resolvidos pela Ci ncia da Geoinforma o O que podemos concluir ainda que de forma preliminar Em primeiro lugar cumpre indicar que apesar dos significativos avan os das duas ltimas d cadas a tecnologia de sistemas de informa o geogr fica ainda est longe de dar suporte adequado s diferentes concep es de espa o geogr fico Atualmente os GIS oferecem ferramentas que permitem a express o de procedimentos l gicos e matem ticos sobre as vari veis georeferenciadas com uma economia de express o e uma repetibilidade imposs veis de alcan ar em an lises tradicionais No entanto a tecnologia de GIS resolveu apenas os problemas simples de representa o computacional do espa o Os atuais sistemas s o fortemente baseados numa l gica cartogr fica do espa o exigindo sempre a constru o de mapas computacionais tarefa sempre custosa e nem sempre adequada ao entendimento do problema em estudo Adicionalmente mostramos que a Geografia Cr tica tem uma importante contribui o para a Ci ncia da Geoinforma o sendo um de seus principais m ritos o de apontar para uma vis o muito rica do espa o geogr fico enfatizando a no o do processo em contraposi o natureza est tica dos GIS de hoje Neste sentido fundamental distinguir entre as capacidades da atual gera o de GIS e as limita es inerentes a qualquer representa o computacion
162. ces Model para resolver n o apenas os problemas t cnicos de interoperabilidade mas tamb m os problemas inter institucionais que interferem no processo A id ia principal por tr s do OGIS o estabelecimento de um padr o comum para transfer ncia de dados geogr ficos entre aplica es estabelecendo uma camada de padroniza o entre clientes e servidores de informa es geogr ficas Isto possibilitar o acesso a qualquer banco de dados geogr fico cujo gerenciador atenda ao modelo OGIS por parte de qualquer aplica o como um GIS um CAD ou um software Desktop mapping O servidor poder mesmo ser um SGBD relacional um SGBD orientado a objetos ou mesmo o gerenciador geogr fico propriet rio de algum software como o ARC INFO ou o Vision Assim usu rios de GIS que disp em de um produto espec fico poderiam acessar dados mantidos em uma ampla variedade de produtos atrav s de uma interface padronizada Fundamentos de G eoprocessamento 3 23 Anatomia de SIG 3 4 FUNCIONALIDADE 3 4 1 Funcionalidade B sica De modo geral cada GIS foi originalmente projetado para resolver um conjunto espec fico de problemas tendo depois evolu do para se tornar uma ferramenta de uso mais amplo Esta voca o original dos softwares n o limita propriamente seu escopo de aplica o mas o fato que cada um ter seus pontos fortes e pontos fracos No entanto existem fun es que s o caracter sticas dos GIS e que podem ser enco
163. cial do espa o Ele procura diferenciar o conceito de espa o do de paisagem afirmando que a paisagem o conjunto de formas que num dado momento exprimem as heran as que representam as sucessivas rela es localizadas entre homens e natureza O espa o s o essas formas mais a vida que as anima Do ponto de vista da geoinforma o a no o de sistemas de objetos e sistemas de a es coloca se num n vel de abstra o ainda maior que as formula es anteriores de Santos Da surgem algumas quest es cruciais poss vel realizar a transi o destes conceitos abstratos para o mbito de um sistema computacional Quais as limita es da tradu o das no es abstratas propostas para um SIG Numa primeira an lise a tradu o do conceito de sistema de objetos e sistemas de a es para o ambiente computacional esbarra em tr s quest es como modelar os sistemas de objetos como representar os sistemas de a es como expressar as intera es entre os objetos e as a es Para representar os sistemas de objetos ser preciso descrever cada um dos diferentes tipos de objetos componentes do espa o ou da parcela do espa o em an lise Neste sentido um dos avan os recentes na rea de Geoprocessamento o uso de Ontologias Uma ontologia uma teoria que especifica um vocabul rio relativo a um certo dom nio de que define entidades classes propriedades predicados e fun es e as rela es e
164. ciamento de arquivos gr ficos no formato matricial raster Linguagem Programa o Usu rio SGBD Relacional IJ ED FJa fes Figura 3 9 SIG Integrado Fundamentos de G eoprocessamento 3 18 Anatomia de SIG Resumo das caracter sticas principais e Gerenciamento em separado de dados gr ficos e tabelas e Armazenamento de gr ficos em estruturas propriet rias e Armazenamento de dados alfanum ricos em banco de dados relacional Capacidade de processar dados vetoriais grades e imagens Exemplos SPRING ARC VIEW com extens es Spatial Analyst e Image Extension 3 3 9 Acesso a Dados Geogr ficos via Internet Uma das linhas de pesquisa e desenvolvimento em geoprocessamento que mais vem despertando o interesse da comunidade o acesso a dados geogr ficos via Internet Como em qualquer linha de desenvolvimento recente existem diversos tipos de enfoques e nenhum vencedor claro Uma das alternativas mais adotadas consiste em oferecer ao usu rio atrav s de um browser um formul rio para preenchimento Neste formul rio s o solicitadas informa es quanto regi o geogr fica de interesse muitas vezes solicitando uma refer ncia expl cita a um n mero de mapa composi o do mapa camadas que dever o aparecer e mesmo alguns elementos de composi o visual cores espessura de linhas cores ou hachuras de preenchimento Quando o usu rio termina o preenchimento do formul rio as informa
165. cifica o abstrata e uma especifica o de implementa o para cada um dos componentes de software relacionados aos Sistemas de Informa o Geogr fica Atrav s dos grupos de trabalho formados pelos membros do cons rcio o modelo essencial isto a descri o formal do mundo real e a especifica o do modelo isto a descri o de como o sistema representar o mundo real s o desenvolvidos O modelo essencial e a especifica o do modelo juntas s o denominadas de especifica o abstrata Quando a especifica o abstrata est suficientemente madura os membros do OGC constr em os requisitos para uma proposta de especifica o de implementa o As respostas desta proposta fornecem uma especifica o de implementa o para uma plataforma neutra incluindo uma linguagem de defini o de interface Quando todos os membros do OGC chegam a um consenso a proposta de especifica o de implementa o passa a ser parte da base de especifica es da OGC Ent o para cada software indicado pelos membros ser verificada a conformidade com as especifica es de implementa o Caso atenda s especifica es o software passar a ter o certificado OGC 109 4 4 2 O Conceito de Comunidade de Informa o Geo espacial Uma comunidade de informa o geo espacial CIG uma cole o de sistemas ou indiv duos que compartilham informa es espaciais defini es interesses e tecnologia Os ind
166. co n o faz hip teses sobre a independ ncia das diversas fontes de erro e permite o c lculo das coordenadas geogr ficas sem que haja necessidade de um procedimento externo Deste modo o referenciamento da imagem a um sistema de proje o cartogr fica pode ser feito sem grandes dificuldades O modelo fotogram trico tem sido usado para quase todas as imagens geradas pelos sensores dos sat lites Landsat e Spot c Modelo polinomial registro de imagens O modelo polinomial consiste de uma fun o polinomial cujos par metros s o determinados a partir das coordenadas de pontos de controle identificados tanto no sistema de refer ncia da imagem como no sistema de refer ncia da base de dados o modelo dispon vel em quase todos os sistemas para o registro de imagens Como se trata de um modelo que n o usa informa es inerentes aquisi o da imagem e nem faz distin o sobre o status ou n vel de corre o geom trica da imagem muitos autores n o o consideram como um modelo de corre o geom trica e preferem referir se a ele como um Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 24 Cartografia para Geoprocessamento modelo de registro O desempenho deste modelo depende de uma boa distribui o de pontos de controle da precis o das coordenadas dos pontos de controle e o mais importante da adequa o da fun o polinomial escolhida ao que se pretende modelar Conv m lembrar aqui do que foi discutido sobre transforma es
167. corresponder longitude de origem Leme SP por exemplo situada a 2 S e 47 W encontra se no fuso que vai de 42 W a 48 W sua longitude de origem portanto 45 W No caso da proje o de Gauss usada em cartas topogr ficas antigas no Brasil a longitude de origem equivale aos limites das cartas ao milion simo Para verificar estes valores sugere se o uso da figura apresentada anteriormente Latitude de origem Corresponde a um paralelo de refer ncia escolhido para posicionar o eixo x do sistema de coordenadas planas ou de proje o A latitude de origem costuma ser o equador para a maior parte das proje es Nas cartas ao milion simo que usam a proje o c nica conforme de Lambert adota se sempre o paralelo superior de cada carta como latitude de origem Escala a rela o entre as dimens es dos elementos representados em um mapa e aquelas medidas diretamente sobre a superf cie da Terra A escala uma informa o que deve estar presente em qualquer mapa e em geral tamb m apresentada na forma de escala gr fica A escala num rica indica no denominador o valor que deve ser usado para multiplicar uma medida feita sobre o mapa e transform la num valor correspondente na mesma unidade de medida sobre a superf cie terrestre Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 12 Cartografia para Geoprocessamento Proje o UTM Universal Transverse Mercator O mapeamento sistem tico do Brasil que comp
168. culturas de milho trigo e soja realizado pelo CPAC EMBRAPA d o estudo das caracter sticas geol gicas da bacia do Rec ncavo atrav s da integra o de dados geof sicos altim tricos e de sensoriamento remoto conduzido pelo CENPES Petrobr s Assad e Sano 1998 apresentam um conjunto significativo de resultados do SITIM SGI na rea agr cola O SPRING unifica o tratamento de imagens de Sensoriamento Remoto pticas e microondas mapas tem ticos mapas cadastrais redes e modelos num ricos de terreno A partir de 1997 o SPRING passou a ser distribuido via Internet e pode ser obtido atrav s do website http www dpi inpe br spring 13 REFER NCIAS ADICIONAIS O objetivo deste trabalho apresentar ao leitor uma vis o focada nos problemas de an lise espacial que sirva de motiva o para estudos e pesquisas avan adas Em particular recomenda se a leitura do livro de Burrough 1998 por causa de seu excelente tratamento da quest o de an lise espacial e o livro de Assad e Sano 1993 por sua apresenta o muito did tica de exemplos reais Para os mais versados na rea de inform tica recomenda se fortemente os textos de Worboys 1995 e de C mara et al 1996 Finalmente a colet nea de Maguire Goodchild e Rhind 1991 um livro de refer ncia sempre til para consulta sobre quest es espec ficas Fundamentos de Geoprocessamento 1 4 Introdu o BIBLIOGRAFIA ARONOFF S Geographical Information Systems A
169. d ncia de queda No entanto v m nos ltimos tempos apresentando a tend ncia a incorporar cada vez mais fun es de modo que alguns j est o se intitulando desktop SIG A interface com o usu rio como no caso de outras aplica es Windows pode ser customizada com o aux lio de uma linguagem de programa o simples em geral no estilo VisualBasic Esta linguagem tamb m permite a cria o de alguns tipos de fun es e aplica es limitadas A comunica o destes sistemas com outras aplica es pode em geral ser conseguida utilizando alguns dos recursos mais comuns do Windows como OLE Object Linking and Embedding DDE Dynamic Data Exchange e ODBC Open Database Connectivity Fundamentos de G eoprocessamento 3 15 Anatomia de SIG Linguagem de Programa o lt A E OLE Ta ia Usu rio GUI t N cleo DDE Outras Aplica es yY y Arquivos Arquivos E AA Gr ficos Alfa Alfa Figura 3 7 Desktop mapping Resumo das caracter sticas principais e Geralmente baseado em micro em ambiente Windows concentra esfor os em uma boa interface de usu rio e em recursos para produ o de mapas para apresenta o e Funcionamento utilizando arquivos externos desestruturados e independentes e Aus ncia de um forte gerenciador de
170. da sobreposi o das cartas tem ticas de vulnerabilidade natural eros o e de potencialidade social econ mica Eigura 10 12 utilizando se o operador boleano AND Esta sobreposi o foi efetuada atrav s do seguinte programa em LEGAL INICIO DO PROGRAMA SOBREPOSICAO VULNERABILIDADE x POTENCIAL SOCIAL BTRAVES DE OPERACAO BOLEANA COM OPERADOR AND DECLARACAO DE VARIAVEIS leal F ECONOMICO Tematico vuln CVN DAS E SEMSE Tematico ptse OVAS EEM Es Tematico mfse Vuln Amb SE Boleana RECUPERACAO DOS GEO CAMPOS TEMATICOS vuln Recupere Nome med vuln TM ptse Recupere Nome med soec TM CRIACAO DO GEO CAMPO TEMATICO DE SUSTENTABILIDADE mfse Novo Nome Lyan Sm ResX 90 ResY 90 Escala 250000 T EXECUCAO DA OPERACAO DE soBREPOSICAC mfse Atribua CategoriaFim Vuln Amb SE Boleana Uia e W vuln Classe est alto pot AND ptse Classe est alto pot Uin a o Mb vuln Classe est alto pot AND ptse Classe mod est pot mod alto Hyi aee O Je vuln Classe Yesr alkto bor AND ptse Classe intermediaria Nia e MVA vuln Classe est alto pot AND ptse Classe mod vul pot mod baixo CA te vuln Classe est alto pot AND ptse
171. dados a serem comparados sendo utilizado para analisar certas propriedades das imagens digitais principalmente em procedimentos de classifica o de imagens Schowengerdt 59 Cr sta 20 Com base neste conceito utilizou se um gr fico bidimensional Figura 10 13 para visualizar os dados de vulnerabilidade e de pontencialidade social e econ mica atrav s de seus respectivos geo campos num ricos A posi o de cada ponto neste espa o de atributos est diretamente relacionada com a magnitude dos valores contidos nos dois geo campos num ricos e ao analis los podem ser identificadas regi es de maior e menor adensamento de pontos que intuitivamente representam diferentes classes de sustentabilidade 10 Fa RA TW A A 30 ML KTE ji A TH tm Ade Biria ER 23 2 09 iut Ea LA WE TEENA TENE bLA Potencialidade Social e Econ mica 180 100 iab 180 TOS DO 2m 245 26 JS 200 Vulnerabilidade Figura 10 13 Subdivis o do espa o de atributos em n veis de sustentabilidade Desta maneira procurando manter uma padroniza o com rela o aos intervalos de classe utilizados nas opera es de fatiamento dividiu se o gr fico dalFigura 10 13 em regi es Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 30 correspondentes a 5 classes de sustentabilidade considerando se os intervalos de classe da Assim p ex incluiriam se na classe sustentabilidade baixa todas as unidades territoriais cujos valores do geo cam
172. damente adaptado s sua necessidades Esta adapta o pode levar de seis meses a v rios anos Isto imp e uma caracter stica b sica para esta aplica o ou seja os sistemas devem ser vers teis male veis e adapt veis No caso das aplica es de redes a liga o com banco de dados fundamental Toda a informa o descritiva est guardada no banco de dados pois os dados espaciais t m formatos relativamente simples Mais do que em outras aplica es de SIG s na rea de redes que o uso de solu es mais modernas como SGBD s orientados a objetos est se impondo Fundamentos de G eoprocessamento 3 28 Anatomia de SIG 3 4 5 Exibi o e Produ o Cartogr fica Os enfoques adotados pelos GIS com rela o sa da de dados tendem a se concentrar em duas categorias a que prioriza a produ o e a que prioriza os recursos de consulta Na primeira a nfase na produ o automatizada de mapas em papel tabelas e relat rios enquanto na segunda o interesse gira em torno da resposta interativa do sistema s demandas do usu rio No caso de plotagem algunas SIG s disp em de ferramentas para produ o de cartas com recursos muitas vezes altamente sofisticados de apresenta o gr fica Estas ferramentas permitem a defini o interativa de uma rea de plotagem colocar legendas textos explicativos e notas de cr dito Uma biblioteca de s mbolos tamb m atributo fundamental de um sistema de produ o Os pacotes ma
173. dapta o a relevos de natureza distinta no mesmo mapa por causa da grade de amostragem fixa Para o caso de vari veis geof sicas e para opera es como visualiza o 3D as grades regulares s o prefer veis principalmente pela maior facilidade de manuseio computacional A Tabela 2 2 resume as principais vantagens e desvantagens de grades regulares e malhas triangulares Fundamentos de Geoprocessamento 2 28 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o TABELA 2 3 COMPARA O ENTRE GRADES REGULARES E MALHAS TRIANGULARES PARA REPRESENTAR MODELOS NUM RICOS DE TERRENO DO Malha triangular Grade regular Vantagens 1 Melhor representa o de relevo 1 Facilita manuseio e complexo convers o 2 Incorpora o de restri es como 2 Adequada para geof sica e linhas de crista visualiza o 3D Problemas 1 Complexidade de manuseio 1 Representa o relevo 2 Inadequada para visualiza o 3D complexo 2 C lculo de declividade Os modelos num ricos de terreno tamb m podem ser convertidos para mapas tem ticos e para imagens Em ambos os casos a grandeza num rica quantizada seja para um n mero pequeno de valores caso de dados tem ticos seja para a varia o associada a imagens valores discretos 2 9 REPRESENTA ES COMPUTACIONAIS DE ATRIBUTOS DE OBJETOS Entende se por atributo qualquer informa o descritiva nomes n meros tabelas e textos relacionada com um nico objeto elemento entidade gr
174. das medi es realizadas para defini o da refer ncia zero e adota se um dos mar grafos como ponto de refer ncia do datum vertical No Brasil o ponto de refer ncia para o datum vertical o mar grafo de Imbituba em Santa Catarina Um dos problemas t picos na cria o da base de dados de um SIG aqui no Brasil tem sido a coexist ncia de dois sistemas geod sicos de refer ncia C rrego Alegre e SAD 69 Algumas cartas topogr ficas referem se C rrego Alegre que o antigo datum planim trico brasileiro enquanto outras utilizam como refer ncia o SAD 69 que o atual datum planim trico Os usu rios de SIG j est o relativamente acostumados a conviver com escolhas de proje o e sele es de datum sempre que precisam realizar entrada ou importa o de dados mas costumam ignorar que as coordenadas geogr ficas na verdade geod sicas s o definidas sobre a superf cie de refer ncia do datum selecionado e que portanto variam de datum para datum Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 3 Cartografia para Geoprocessamento Desfeito o mito da invariabilidade das coordenadas geod sicas deve se atentar para a magnitude das varia es envolvidas As diferen as entre C rrego Alegre e SAD 69 por exemplo traduzem se em discrep ncias de algumas dezenas de metros sobre a superf cie do territ rio brasileiro Essas discrep ncias s o negligenci veis para projetos que envolvam mapeamentos em escala pequena
175. de An lie Geogr fica 8 2 1 3 OPERA O BOOLEANA Estas fun es utilizam operadores l gicos boleanos e permitem realizar cruzamentos entre dois ou mais planos de informa o A opera o l gica do tipo A AND B retorna todos os elementos contidos na intersec o entre A e B A NOT B retorna somente os elementos contidos exclusivamente em A A OR B retorna todos elementos contidos tanto em A como em B A XOR B retorna todos os elementos contido em A e B n o inclu dos na intersec o de A e B O apelo da abordagem Booleana a sua simplicidade e f cil aplica o com a combina o l gica de mapas em um SIG diretamente an loga ao tradicional m todo de sobreposi o empregado nas mesas de luz Por m na pr tica pode n o ser apropriado atribuir igual import ncia para cada um dos crit rios combinados as evid ncias precisam ser pesadas dependendo da sua relativa import ncia Bonham Carter 1994 Como exemplo de opera o booleana tome se o caso de determinar um mapa de aptid o agr cola a partir dos mapas de solo declividade precipita o e do conjunto hipot tico de regras expresso na tabela abaixo TABELA 5 2 REGRAS PARA APTID O AGR COLA Aptid o Agr cola Solos Precipita o Declividade M dia mensal 8 2 1 4 OPERA O MATEM TICA Como exemplo de opera o matem tica tome se a Figura 5 3 onde f um mapa de solos ponderado e f um mapa de declividade a declividade o m dulo das derivad
176. de Fei es At o presente momento o consenso existente sobre a defini o de fei o geogr fica apresentada resumidamente no par grafo a seguir Uma fei o pode ser composta por outras fei es Uma fei o pode ser derivada de um tipo principal de fei o Uma fei o deve ser instancializada de um tipo quando solicitada por um cliente OPEN GIS e enviada a ele em um formato bem conhecido O termo bem conhecido neste contexto significa definido usando significados compreendidos pelos clientes OPEGIS Isto pode ser definido explicitamente em uma especifica o de implementa o mas provavelmente alguns significados s o dispon veis pela tecnologia de distribui o que ser utilizada ex SQL CORBA IDL OGIS 1998A 4 4 3 4 Atributos de Fei es A uma fei o s o associados atributos Cada atributo distinto por um nome e um valor dentro do dom nio de valores do atributo Nomes e dom nios de atributos associados s o definidos pelo tipo do atributo Um subconjunto de atributos de uma fei o pode ser geom trico isto do tipo geom trico Este subconjunto pode representar a extens o espacial de uma fei o ou pode ser vazio para fei es de outros tipos 4 4 3 5 Identidade das Fei es 115 Uma fei o tem um identificador nico dentro de um dom nio e independe do valor de qualquer ou de todos os seus atributos associados 4 4 3 6 Persist ncia de Fei es Um
177. de dados relacional configurado como parte do sistema MGE para tratar dados n o espaciais ou alfanum ricos 3 MGE Base Mapper MGMAP Cont m funcionalidades que permitem capturar generalizar ajustar manipular e validar dados do projeto em um ambiente interativo ou autom tico e fun es para transformar descri es de localiza o em posi o geogr fica espacializa o Al m destes m dulos prim rios existem tamb m os m dulos b sicos que s o a plataforma sobre o qual s o executados m dulos prim rios S o eles 1 MicroStation componente que oferece um completo ferramental gr fico para desenhar vetores geom tricos que representam dados espaciais Por exemplo uma estrada pode ser uma s rie de linhas 2 Relational Interface System RIS trata se do software respons vel pela comunica o com o banco de dados relacional Este m dulo torna o banco 80 de dados relacional transparente ao usu rio e permite que a interfaces do MGE composta por menus acesse o banco de dados utilizado 3 Relational Data Base RDB trata se do SGBD utilizado para armazenar informa es descritiva dos atributos que usualmente est o associadas aos dados gr ficos provenientes do MicroStation Por exemplo pode se armazenar o nome e o tipo do pavimento como atributos em um banco de dados relacional que descreve uma estrada O MGE suporta muitos SGBD relacionais S o eles INFORMIX INGRES ORACLE SYBASE e DB2 A F
178. de diferentes particionamentos do espa o geogr fico e das consequ ncias que isso traz para o usu rio de SIG Um SIG deve ser capaz de gerenciar os mais diversos particionamentos do espa o geogr fico sem que haja limita es para as opera es de entrada combina o e an lise dos dados O projeto de monitoramento do desflorestamento na Amaz nia brasileira de responsabilidade do INPE um bom exemplo do problema de cobertura dos dados A rea da Amaz nia foi dividida de acordo com as folhas 1 250 000 das cartas topogr ficas sendo que cada folha de 1 por 1 5 define um projeto no SIG A informa o atualizada do desflorestamento extra da de imagens TM Landsat e inserida nos projetos definidos pelas cartas topogr ficas Posteriormente parte dos dados organizada por munic pio e h tamb m uma agrega o feita por estado Outro grupo de problemas ligados integra o de dados relaciona se a certos erros que costumam aparecer nos dados que s o combinados ou integrados H inicialmente uma quest o b sica que se refere ao ajuste de linhas que s o copiadas ou mosaicadas de um plano de informa o para outro Sempre que esta opera o ocorrer o usu rio obrigado a aplicar a fun o de ajuste de linhas de modo a garantir consist ncia topol gica Outra quest o mais preocupante que nem sempre vem acompanhada de solu es poss veis a gera o de pol gonos esp rios Este efeito pode ocorrer sempre que se fa
179. dem ser manipulados utilizando m todos l gicos para selecionar e combinar dados provenientes de v rios conjuntos Para que isto seja poss vel linguagens de consulta a sistemas gerenciadores de bancos de dados precisam ser modificadas para tratar opera es da l gica continua As opera es b sicas sobre subconjuntos fuzzy s o similares e s o uma generaliza o das opera es b sicas da l gica bin ria Estas opera es podem ser utilizadas de forma a se obter um dado resultante mapa da sobreposi o de v rios dados fuzzy planos de Informa o Os seguintes operadores fuzzy AND OR Soma Alg brica Produto Alg brico Operador Gama e Soma Convexa que ser o detalhados a seguir a Fuzzy AND interse o Esta opera o equivale ao AND Booleano A interse o significa uma sequ ncia de E e obtida atrav s do operador MIN u MIN Ja Ho Le onde pa Hb He s o valores de pertin ncia dos mapas A Be C para uma dada localiza o b Fuzzy OR Uni o Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 10 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Fuzzy OR como o OR Booleano onde o valor de pertin ncia de sa da controlado pelos valores m ximos dos mapas de entrada de cada localiza o e dado por u MAX pu po pc c Produto Alg brico Fuzzy A fun o de pertin ncia combinada neste caso dada por u I pi onde uu o valor de pertin ncia fuzzy para o i simo m
180. derando se os valor de cota em cada v rtice do tri ngulo 3 valores as derivadas parciais de primeira ordem nas dire es x 3 valores e y 3 valores e as derivadas parciais de segunda ordem nas dire es x 3 valores y 3 valores e xy 3 valores Akima sugere considerar se as derivadas parciais de segunda ordem na dire o xy igual as da dire o yx As tr s ultimas condi es s o obtidas a partir das derivadas parciais nas dire es perpendiculares de cada aresta dos vizinhos do tri ngulo 7 6 4 3 Ajuste Estoc stico Fournier 1982 descreve uma metodologia de ajuste de superf cies por interpoladores estoc sticos v lida para modelos de grade triangular A id ia principal contida nesse m todo estoc stico simular a natureza fractal das informa es de presentes em fen menos geogr ficos como o relevo Goodchild 1987 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 19 Modelagem Num rica de Terreno 7 7 GRADE RETANGULAR X GRADE TRIANGULAR 7 7 1 GRADE RETANGULAR A PARTIR DE GRADE TRIANGULAR A partir de um modelo de grade triangular poss vel criar se um modelo de grade retangular Para isto inicialmente necess ria a defini o dos par metros que definem a grade regular ou seja refer ncia geogr fica resolu es espacial e tamanho da grade em n mero de linhas e colunas A partir dessa defini o deve se calcular o valor de cota de cada elemento da grade Esse valor obtido encontrando se o tri ngulo
181. dida de eleva o Portanto o m todo utilizado para representar o modelo de dados vetorial a grade regular ou grid Para maiores detalhes ver Esri 1994 O modelo de rede irregular triangular ou TIN uma outra estrutura utilizada para representar superf cies cont nuas assim como a grade regular O TIN representa a superf cie por uma s rie de pontos ligados de forma triangular Cada tr s pontos que geram um tri ngulo podem ocorrer em qualquer localiza o geogr fica da decorre a irregularidade diferen a b sica da grade regular Al m disto os relacionamentos topol gicos entre os tri ngulos s o criados e armazenados por este modelo Para maiores detalhes ver Esri 1994 4 3 SPRING 4 3 1 Apresenta o O SPRING Sistema para Processamento de Informa es Georeferenciadas desenvolvido pelo INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais para ambientes UNIX e Windows em desenvolvimento possui as seguintes caracter sticas SPRING 1998A Proveniente de abreviatura em ingl s Triangulated Irregular Network 99 Coverage PROPRIEDADE N PONTO ARCO ANOTA O POL GONO Lista de Arcos 7 1 10 9 2 12 11 10 3 14 13 12 E N mero da rea Km2 Area Produtiva Km2 Propriedade DO 6 192387 agido AiminoA _ Fig 4 13 Exemplo de uma coverage Propriedade e opera como um banco de dados geogr fico sem fronteiras e suporta grande volume de dados se
182. dist ncia entre dois pontos a rea e o volume de objetos n o faz sentido f sico valores negativos sendo a aus ncia destes atributos o ponto de origem zero na escala de medida correspondente No caso de temperatura a condi o natural o ponto de repouso dos tomos da mat ria a partir do qual n o se consegue Fundamentos de Geoprocessamento 2 6 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o temperaturas menores Este ponto o zero absoluto para temperatura zero graus Kelvin Por ter como refer ncia um ponto de zero absoluto as medidas feitas no n vel de medida por raz o permitem estimar propor es e podem ser usadas em opera es de multiplica o divis o e subtra o entre amostras As medidas tem ticas e as num ricas por intervalo n o devem ser usadas diretamente em express es matem ticas Entretanto na pr tica os modelos ambientais combinam valores por raz o com valores por intervalo Nestes casos par metros devem ser inclu dos para permitir a convers o de valores medidos no n vel por intervalo para o n vel por raz o em unidades apropriadas 2 4 TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO 2 4 1 DADOS TEM TICOS Dados tem ticos descrevem a distribui o espacial de uma grandeza geogr fica expressa de forma qualitativa como os mapas de pedologia e a aptid o agr cola de uma regi o Estes dados obtidos a partir de levantamento de campo s o inseridos no sistema por digitaliza o ou de forma m
183. do Geoprocessamento Para tanto selecionamos alguns autores representativos de diferentes correntes da geografia No caso da Geografia Regional partimos dos conceitos de Hartshorne 1936 Para a Geografia Quantitativa no Brasil tamb m chamada de Teor tica tomamos como base Harvey 1969 e Chorley and Haggett 1967 No caso da Geografia do Tempo utilizamos H gerstrand 1967 Nossa discuss o da Geografia Cr tica est baseada nos trabalhos de Santos 1996 e Harvey 1989 Para esta revis o utilizamos ainda os trabalhos de Christofoletti 1985 Moraes 1995 e Corr a 1995 5 2 A GEOGRAFIA IDIOGR FICA DE HARTSHORNE E O GEOPROCESSAMENTO Em seu livro Os Princ pios e a Natureza da Geografia Hartshorne procurou consolidar um base te rica para os estudos geogr ficos baseada no conceito da unicidade Na sua vis o o objeto de estudo da Geografia seria o estudo de fen menos individuais e a a preocupa o com o nico na geografia n o est limitada ao fen meno mas tamb m se aplica a relacionamentos entre os fen menos Hartshorne 1936 O conceito de unidade rea apresentado em por Hartshorne 1936 como elemento b sico de uma sistem tica de estudos geogr ficos denominada pelo autor de estudos de varia o de reas Na vis o de Hartshorne uma unit area uma parti o do espa o geogr fico definida pelo pesquisador em fun o do objeto de estudo e da escala de
184. do ao browser Este plug in reconhece os dados vetoriais medida em que chegam geralmente agrupados em um arquivo com extens o padronizada e os exibe na tela Esta alternativa tem a desvantagem de exigir a transmiss o download dos plug ins a partir do site do desenvolvedor o que pode ser uma opera o demorada os plug ins mais comuns t m por volta de 1 Mbyte Al m disso exige a execu o de um procedimento de instala o Como os plug ins s o espec ficos para os principais browsers do mercado que est o em constante evolu o preciso atualiz los periodicamente A outra alternativa consiste em criar uma aplica o na linguagem Java 2 que ser transmitida no momento do acesso e executada na m quina do usu rio dispensando procedimentos complicados de instala o ou mesmo a ocupa o de rea em disco A aplica o desaparece da m quina do usu rio no momento em que desativada Assim novas vers es n o precisam ser distribu das pois estar o dispon veis instantaneamente a partir do momento de sua instala o no servidor Os dados s o recebidos e tratados objeto por objeto facilitando a implementa o de caches locais Cada objeto precisa ser transmitido uma nica vez sendo que opera es posteriores de zoom ou pan podem apenas utilizar os dados j presentes na cache Um exemplo desta arquitetura est apresentado na Figura 3 9 Fundamentos de G eoprocessamento 3 20 Anatomia de SIG
185. do objetivo a organiza o que se imp e ao projeto no sentido de 87 referenciar categorias com determinadas semelhan as em um mesmo arquivo de ndice geogr fico Arquivos de Mapas indexname indexleve indextype Mslink Mapld Outras Atributos Fig 4 5 Modelo de Dados implementado no MGE para arquivo de mapas A utiliza o deste mecanismo tanto conveniente e importante quanto for a dimens o e volume de dados gr ficos do projeto A Figura 4 7 reflete o modelo de dados implementado para suportar isto 4 1 5 Topologia no MGE Os arquivos de projeto originais no fomato dgn provenientes do Microstation n o possuem topologia para an lise espacial Por isto preciso fazer uso de diversos processos do MGE para construir a intelig ncia topol gica ou arquivos topol gicos 88 O limite espacial de cada mapa em destaque o ndice geogr fico do referido mapa E QUADRA DGN LOGRADOUROS DGN CATEGORIA VIAS Todos os limites espaciais de uma categoria est o localizados em um n vel do arquivo ndices geogr ficos NDICE N VEL 1 TRANSPORTE NDICE N VEL 2 INFRA ESTRUTURA NDICE N VEL 3 VIAS URBANO IDX um exemplo de arquivo de ndices geogr ficos Possue tr s n veis Indice N vel 1 Transporte Indice N vel 2 Infra estrutura
186. dos Very Important Points VIPs Chen 1987 apresenta um algoritmo simples e eficiente para extra o dos VIPs Lee 1991 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 5 Modelagem Num rica de Terreno compara algoritmos de extra o dos VIPs para constru o de modelos digitais de grades triangulares 7 34 ORGANIZA O DAS AMOSTRAS As amostras s o utilizadas diretamente no processo de gera o dos modelos A cardinalidade das amostras pode variar de dezenas at centenas de milhares Quando o conjunto amostral muito numeroso comum utilizar se algoritmos de organiza o das amostras com o objetivo de melhorar a performance dos processos de gera o dos modelos Uma das formas mais utilizadas para organiza o das amostras consiste na parti o do espa o bidimensional que envolve as amostras Figura 7 3 Organiza o de um conjunto amostral por parti o da distribui o espacial das amostras Uma estrutura de rvore bin ria conhecida como rvore 2 kd criada para representar a parti o definida para o conjunto de amostras O crit rio de particionamento do espa o 2 D pode ser definido por um n mero m ximo de amostras em cada parti o Na figura acima os n s 1 2 3 e 4 representam parti es do espa o enquanto A B C D e E s o n s folhas da rvore bin ria Os n s folhas apontam para o conjunto de pontos que eles representam 7 3 5 DEFINI O DE VIZINHAN AS LOCAIS Alguns inte
187. dos Geogr ficos 04 03 01 8 7 Opera es de An lie Geogr fica Figura 4 4 Exemplo de opera o de estimativa de diversidade 8 2 3 OPERA ES ZONAIS As opera es zonais s o definidas sobre regi es espec ficas de um geo campo de entrada onde as restri es s o fornecidas por outro geo campo tem tico Um exemplo seria dado um mapa de solos e um mapa de declividade da mesma regi o obtenha a declividade m dia para cada tipo de solo Estas opera es s o sempre definidas sobre geo campos das classes MNT ou DADO SENSOR REMOTO Como a restri o desta opera o pode ser um TEM TICO ou CADASTRAL considerar se o duas defini es distintas Nesta se o apresenta se o caso de opera es zonais onde a restri o um TEM TICO O segundo caso ser discutido na se o Opera es Mistas 2 No caso de operadores zonais um geo campo tem tico utilizado para definir uma regi o de interesse aonde computada a fun o Os operadores zonais incluem e m dia m ximo e m nimo e desvio padr o dos valores sobre uma regi o especificada e ndice de variedade dos valores onde cada valor no mapa de sa da ser computado a partir do n mero de valores diferentes do geo campo de entrada que pertencem a uma mesma regi o zonal Considere se por exemplo a opera o M XIMO ZONAL onde se toma um TEM TICO como restri o sobre um MNT e se retorna o maior valor do MNT para cada tema v
188. dos fluxos crescentemente o determinante das rela es de poder e das movimentos de circula o de bens e servi os Isto gera uma esquizofrenia estrutural entre duas l gicas espaciais que amea a romper os canais de comunica o da sociedade Castells Os desafios para a Ci ncia da Informa o Espacial s o aqui consider veis Em especial trata se de combinar os modelos de intera o espacial que determinam os fluxos com modelos de escala local representados por exemplo por aut matos celulares Esta combina o requer a capacidade de propor modelos matem ticos abstratos e de estabelecer rela es causais entre fluxos e efeitos locais problemas ainda n o abordados na literatura 5 44 Milton Santos e o Espa o como Sistemas de Objetos e Sistemas de A es Sem abandonar as defini es anteriores mas buscando uma vis o mais geral sobre os conceitos de espa o Santos 1996 afirma que o espa o geogr fico um sistema de objetos e um sistema de a es Esta caracteriza o objetiva contrapor os elementos de composi o do espa o os objetos geogr ficos aos condicionantes de modifica o deste espa o as a es humanas e dos processos f sicos ao longo do tempo Numa formula o sint tica Santos enfatiza a necessidade de libertar nos de vis es est ticas do espa o tais como nos vem condicionando s culos de mapas ao incluir a componente de processos variantes no tempo como parte essen
189. e lgebra booleana I A orB or C and D or E and F gt REAS POTENCIAIS A Figura 9 16 o mapa das reas potenciais para pesquisa de minerais radioativos no planalto de Po os de Caldas com base na equa o acima Essas reas cobrem uma superf cie de 88 5 km correspondentes a apenas 12 da regi o total investigada Observando se a distribui o das mineraliza es verifica se que 77 delas ocorrem em reas indicadas como potenciais Nas restantes 23 encontra se ausente pelo menos um dos tr s crit rios diagn sticos Constata se ainda que dos tr s tipos de mineraliza es radioativas conhecidas aquelas do tipo U Zr predominam nas regi es leste e oeste sudoeste enquanto as dos tipos U Mo e Th TR concentram se na regi o central do planalto A boa correla o entre reas apontadas como potenciais e as mineraliza es conhecidas na regi o confere confiabilidade ao modelo prospectivo adotado A principal desvantagem do modelo baseado em opera es bin rias o fato das reas indicadas terem prioridades id nticas para pesquisa Visando um refinamento desses resultados o mesmo conjunto de dados foi analisado utilizando um modelo baseado em m dias ponderadas o qual permite priorizar as reas de acordo com o potencial prospectivo das mesmas 9 7 3 MODELO PROSPECTIVO USANDO M DIAS PONDERADAS Neste tipo de modelo pesos s o atribu dos aos crit rios diagn sticos e s suas respectivas classes e g cri
190. e condicional de dep sitos dada a presen a de anomalia magn tica 180 3600 0 05 que duas vezes e meia maior do que a probabilidade a priori Usando se esta evid ncia a explora o de novos dep sitos do mesmo tipo ser muito mais eficiente e com uma rea de pesquisa reduzida de 10 000 km para 3 600 km Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 16 T cnicas de Infer ncia Geogr fica AND AND 5 Fig 9 7 Diagrama de Venn mostrando a rela o de sobreposi o espacial entre anomalia magn tica e ocorr ncia de dep sitos mineral Conforme apresentado na equa o 9 8 podemos obter uma express o relacionando a probabilidade a posteriori de dep sitos em termos da probabilidade a priori mais um fator multiplicativo Para isto notemos que a probabilidade condicional de uma c lula estar na regi o de anomalia magn tica A dado que esta c lula cont m um deposito PAAD P D No nosso exemplo ilustrado nas Figuras 9 6 e 9 7 P AID 180 200 0 9 Da teoria da probabilidade sabemos que P AND a mesma de P DAA combinando as equa es 9 8 e 9 10 obtemos a equa o 9 11 P A D 9 10 P AI D P D A P D PA 9 11 A equa o 9 11 nos diz que A probabilidade a posteriori de um dep sito dado que a c lula esta na rea de anomalia igual a probabilidade a priori de dep sito P D multiplicado pelo fator P AID P A O numerador deste fator 0 9 conform
191. e ser vetorial ou matricial excluindo o caso dos objetos n o espaciais evidente que para cada plano de informa o especializado ou tipo de dados tratado existe uma representa o mais utilizada No entanto o sistema oferece mecanismos de convers o entre os dois tipos de representa es poss veis Na representa o vetorial a parte gr fica do objeto espacial ou campo implementada usando uma das tr s geometrias b sicas pontos linhas e pol gonos J na representa o matricial a realidade geogr fica implementada por dois m todos grade regular ou grade triangular irregular Para finalizar a descri o da sem ntica do modelo orientado por objetos do SPRING existe o conceito de visual que associado categoria e representa o gr fica dos objetos e campos O visual define as propriedades tais como cor espessura de linha estilo da linha etc que pode ser pr definida para as categorias podendo ser especifico para uma dada representa o gr fica de um determinado objeto Desta forma todo o plano de informa o de uma dada categoria herda estas propriedades de visual da 107 categoria Al m disto o sistema permite ao usu rio modificar o visual espec fico de cada representa o gr fica alterando o visual herdado pela referida categoria 4 3 4 Topologia no SPRING O conceito de topologia implementado no SPRING baseado na estrutura Arco N descrita no item 2 3 1 Estru
192. e 1 Consideremos o problema de se encontrar dep sitos de um determinado mineral em uma regi o que possui uma rea de 10 000 km e que j tenham sido identificados nesta regi o 200 dep sitos Para efeito de an lise cada deposito ocupa uma unidade de rea ou c lula de 1 km Se particionarmos a nossa regi o de estudo em unidades geogr ficas com rea de 1 km nosso universo de estudo ter 10 000 unidades Usando a nota o Nf para representar a contagem de unidades teremos N R 10 000 unidades de rea e N D 200 dep sitos conhecidos com rea de 1 km A densidade m dia de dep sitos conhecidos na regi o N DWN T3 ou 200 10000 0 02 assumindo que cada unidade de rea s cont m um deposito O valor 0 02 pode ser interpretado como a probabilidade de ao se apontar aleatoriamente uma c lula na regi o ela ser uma c lula que cont m deposito mineral N o existindo outras informa es dispon veis sobre a rea esta raz o N DJ N T pode ser usada como a probabilidade a priori P DJde se encontrar um deposito na regi o analisada Suponhamos que surja algu m de posse de um mapa de anomalia magn tica para a mesma regi o e que 180 dos 200 dep sitos conhecidos ocorram dentro da rea de anomalia A Figura 9 6 ilustra esta situa o D D D A ae Ed Regi o de estudo k Ee EEN Ed A M g D Dep sitos 2 LR M ln D l Anomalia Magn tica A VE am MR B TE IP D Ip pi A DI D F
193. e calculamos no par grafo anterior e o denominador 3600 10000 0 36 ou seja o fator 0 9 0 36 2 5 Podemos concluir que dado a presen a de anomalia magn tica a probabilidade de deposito 2 5 vezes maior do que a probabilidade a priori Substituindo estes valores na equa o 9 11 obtemos P DIA 0 2 2 5 0 05 que igual a calculada anteriormente pela equa o 9 9 No fator multiplicativo P AID P A a informa o sobre o numerador P AID pode ser obtida a partir de uma an lise sobre os dep sitos onde se busca Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 17 T cnicas de Infer ncia Geogr fica determinar a propor o deles que est o relacionados com um determinado indicador de evid ncia O denumerador pode ser determinado a partir do conhecimento da ocorr ncia esperada do indicador de evid ncia na regi o analisada Uma express o similar a anterior pode ser obtida para a probabilidade a posteriori da ocorr ncia de um deposito dada a aus ncia da anomalia P A e D P D A PID CIA 9 12 Onde PiAJ 10000 3600 10000 0 64 P4A D 20 200 0 1 que resulta em um fator de multiplica o PA D PIA j 0 1 0 64 0 15625 Podemos assim concluir que a probabilidade a posteriori da ocorr ncia de dep sitos em posi es onde n o h anomalia magn tica 0 15625 vezes menor do que a probabilidade a priori No nosso exemplo PiDIAJ 0 2 0 15625 0 003125 Ent o baseado em uma nica fonte de evid ncia
194. e combina o de dados mais adequada para nossos prop sitos Neste contexto muito til dispor de ferramentas de suporte decis o que nos ajudam a organizar e estabelecer um modelo racional de combina o de dados Uma das t cnicas mais teis o processo anal tico hier rquico Analytical Hierarchy Process AHP desenvolvida por Saaty 1992 considerada como sendo a mais promissora no contexto do processo de tomada de decis o 9 62 SUPORTE DECIS O CONCEITOS B SICOS Decidir escolher entre alternativas Com base nesta vis o podemos encarar o processo de manipula o de dados num sistema de informa o geogr fica como uma forma de produzir diferentes hip teses sobre o tema de estudo O conceito fundamental dos v rios modelos de tomada de decis o o de racionalidade De acordo com este princ pio indiv duos e organiza es seguem um comportamento de escolha entre alternativas baseado em crit rios objetivos de julgamento cujo fundamento ser satisfazer um n vel pre estabelecido de aspira es O modelo racional de tomada de decis o preconiza quatro passos que devem ser seguidos para uma escolha apropriada e Defini o do problema formular o problema como uma necessidade de chegar a um novo estado e Busca de alternativas estabelecer as diferentes alternativas aqui consideradas como as diferentes poss veis solu es do problema e determinar um crit rio de avalia o e Avalia o de
195. e coordenadas geogr ficas e coordenadas de proje o feita atrav s dos algoritmos das proje es cartogr ficas que dependem de certos par metros que variam de acordo com a proje o em quest o Discute se agora alguns desses par metros Paralelo padr o ou latitude reduzida o paralelo onde as deforma es s o nulas isto onde a escala verdadeira O paralelo padr o nico quando definido por um cilindro tangente Terra como na proje o Mercator Se a superf cie de proje o for um cone secante Terra tem se dois paralelos padr o como nas proje es c nicas de Albers e de Lambert Longitude de origem Trata se de um meridiano de refer ncia escolhido para posicionar o eixo y do sistema de coordenadas planas ou de proje o A defini o da longitude de origem depende da proje o utilizada pelo usu rio A longitude de origem para a proje o UTM corresponde ao meridiano central de um fuso ou zona a cada 6 define se um fuso ou seja o meridiano central de uma carta ao milion simo A figura 6 apresenta a distribui o das cartas 1 1 000 000 para o Brasil INDICE DE NOMENCLATURA DAS FOLHAS Figura 6 Distribui o das cartas ao milion simo no Brasil Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 11 Cartografia para Geoprocessamento Para saber a longitude de origem o usu rio deve localizar a rea de interesse na figura e verificar a que fuso ela pertence O meridiano central
196. e diversas fontes e ao criar bancos de dados geo referenciados Tornam ainda poss vel automatizar a produ o de documentos cartogr ficos Pode se dizer de forma gen rica Se onde importante para seu neg cio ent o Geoprocessamento sua ferramenta de trabalho Sempre que o onde aparece dentre as quest es e problemas que precisam ser resolvidos por um sistema informatizado haver uma oportunidade para considerar a ado o de um SIG Num pa s de dimens o continental como o Brasil com uma grande car ncia de informa es adequadas para a tomada de decis es sobre os problemas urbanos rurais e ambientais o Geoprocessamento apresenta um enorme potencial principalmente se baseado em tecnologias de custo relativamente baixo em que o conhecimento seja adquirido localmente No decorrer deste texto utilizaremos a sigla GIS do ingl s Geographic Information System para nos referir aos sistems de informa o geogr fica pelo uso consagrado deste jarg o em nosso meio Introdu o 1 2 BREVE HIST RICO DO GEOPROCESSAMENTO 1 2 1 EVOLU O INTERNACIONAL As primeiras tentativas de automatizar parte do processamento de dados com caracter sticas espaciais aconteceram na Inglaterra e nos Estados Unidos nos anos 50 com o objetivo principal de reduzir os custos de produ o e manuten o de mapas Dada a precariedade da inform tica na poca e a especificidade das aplica es desenvolvidas pesquisa em bot nica n
197. e sempre acessam seus arquivos de forma seqiiencial Assim t m um desempenho que os impede de ter arquivos muito grandes uma vez que o custo computacional de acesso a dados organizados sequencialmente muito alto Desta forma o usu rio obrigado a fracionar sua base gr fica em diversos arquivos e a compor manualmente arquivos auxiliares para ajudar no processo de sele o de arquivos para utiliza o na tela Trata se de um custo operacional expressivo em particular no caso de grandes bases de dados O principal ponto positivo dos SIG baseados em CAD est na grande facilidade de utiliza o dos recursos de edi o Isto faz com que este tipo de sistema seja especialmente adequado para trabalhos de entrada de dados onde se pode controlar melhor o volume de dados que manipulado de uma vez LEE M dulo M dulo M dulo M dulo SGBD Relacional Usu rio GUI N cleo SIG RR CAD E Arquivos CAD Figura 3 4 SIG baseado em CAD Resumo das caracter sticas principais e Gerenciamento de dados gr ficos feito por um pacote de CAD geralmente externo ao SIG e Gerenciamento de dados alfanum ricos feito por um gerenciador de bancos de dados relacional externo geralmente padr o de mercado externo ao SIG e Possibilidade de manipula o direta dos arquivos gr ficos utilizando o sist
198. ealizar no contexto deste artigo que busca examinar os conceitos b sicos da Ci ncia da Informa o Espacial uma an lise comparativa entre a Geografia Cr tica e a Geografia Quantitativa Importa considerar aqui a relev ncia conceitos te ricos de espa o apresentados pelos proponentes da Geografia Cr tica para o projeto de uma nova gera o de GIS Neste contexto estaremos analisando conceitos propostos por David Harvey Manuel Castells e Milton Santos Em especial Milton Santos um dos ge grafos mais empenhados em apresentar novos conceitos de espa o geogr fico Em seus trabalhos Santos d especial nfase ao papel da tecnologia como vetor de mudan as da sociedade e condicionante da ocupa o do espa o no que denomina o meio t cnico cient fico informacional Apesar de enfatizar a contribui o da tecnologia para a Geografia Santos n o examina em detalhe o problema do uso direto de ferramentas tecnol gicas como GIS em estudos geogr ficos Mesmo assim seus conceitos s o extremamente relevante para a defini o de uma epistemologia da Ci ncia da Informa o Espacial como se ver a seguir No caso de Milton Santos preciso considerar que o pr prio autor apresenta diferentes concep es do espa o geogr fico ao longo de sua carreira Deste modo examinaremos nas pr ximas se es tr s concep es distintas mas complementares de espa o em Milton Santos Na se o 4 2 a no o que o espa o org
199. ei es uma inst ncia de fei o que agrupa outras fei es e uma cole o de fei es tamb m uma fei o por isso possui um tipo identificador um conjunto de atributos associados e podem participar de certos processos e e a utiliza o de cole o de fei es inclui a representa o l gica ou f sica de fei es fei es complexas ou compostas o resultado de uma consulta uma cole o de fei o criada para determinado prop sito 4 4 4 Fei o com Geometria Fei o com geometria uma forma de representa o dos fen menos geogr ficos que ocorrem na Terra Estes fen menos geogr ficos tamb m denominados de fei es geogr ficas est o posicionados no mundo real em um sistema de coordenadas da Terra A representa o destes fen menos no sistema de informa o geogr fica SIG se dar pelo mapeamento do seu posicionamento no sistema de coordenadas adotado pelo SIG A Figura 4 17 ilustra a id ia 117 Mapeamento Sistema de Coordenadas da Terra Sistema de Coordenadas do SIG Fig 4 17 Uma forma de representa o de fei es geogr ficas FONTE adaptada de OGC 1998C As fei es geogr ficas s o compostas por informa es que as posicionam em coordenadas relativas da Terra ou relativas a algum outro sistema A t cnica mais comum para representar o posicionamento e a forma de uma fei o geogr fica a geometria OGC 1998C Portanto estas fei es geogr f
200. ei o geogr fica e sua geometria presente no SPRING n o dispon vel diretamente no OGIS Como a especifica o do padr o OGIS um processo em evolu o isto n o se esgotou at o momento destas an lises poss vel que em vers o mais avan adas no futuro tais fatos poder o ser contemplados de forma expl cita 125 TABELA 4 1 QUADRO COMPARATIVO ENTRE OS TR S SIGS E OS CONCEITOS FEI O COM GEOMETRIA E COVERAGE DO OGIS SIGs Fei o ci Geometria ader ncia LIMITADA Arc Info As fei es com geometria somente se materializam com a exist ncia das Coverages N o h o conceito uma fei o com geometria que pode ser composta por outras fei es com geometria detalhe N o h o conceito uma fei o com geometria que pode ser composta por outras fei es com geometria detalhe PARCIAL PARCIAL Geo objetos e suas especialidades N o tem o conceito uma fei o com geometria que pode ser composta por outras fei es com geometria detalhe PARCIAL O modelo de dados vetorial adere ao sub tipo Coverage Geom trica o modelo de dados de Grade Regular adere ao sub tipo de Grade Coverage e o modelo de dados de grade irregulat triangular adere ao sub tipo TIN coverage O modelo de dados matricial e de grade triangular irregular possui m todo de representa o espec fico Existem os m dulos espec ficos para a representa o de fei es geogr fica di
201. eixo de rota o Meridiano de origem tamb m conhecido como inicial ou fundamental aquele que passa pelo antigo observat rio brit nico de Greenwich escolhido convencionalmente como a origem 0 das longitudes sobre a superf cie terrestre e como base para a contagem dos fusos hor rios A leste de Greenwich os meridianos s o medidos por valores crescentes at 180 A oeste suas medidas decrescem at o limite de 180 Tanto no modelo esf rico como no modelo elipsoidal os paralelos s o c rculos cujo plano perpendicular ao eixo dos p los O Equador o paralelo que divide a Terra em dois hemisf rios Norte e Sul e considerado como o pararelo de origem 0 Partindo do equador em dire o aos p los tem se v rios planos paralelos ao equador cujos tamanhos v o diminuindo at que se reduzam a pontos nos p los Norte 90 e Sul 90 Longitude de um lugar qualquer da superf cie terrestre a dist ncia angular entre o lugar e o meridiano inicial ou de origem contada sobre um plano paralelo ao equador Latitude a dist ncia angular entre o lugar e o plano do Equador contada sobre o plano do meridiano que passa no lugar Sistema Geoc ntrico Terrestre O sistema geoc ntrico terrestre um sistema cartesiano tridimensional com origem no centro da Terra um eixo coincidente com o eixo de rota o da Terra outros dois eixos jacentes no plano do equador e eixo prim rio amarrado ao meridiano de Greenwich
202. el e mapas de visibilidade Os produtos das an lises podem ainda serem integrados com outros tipos de dados geogr ficos objetivando o desenvolvimento de diversas aplica es de geoprocessamento tais como planejamento urbano e rural an lises de aptid o agr cola determina o de reas de riscos gera o de relat rios de impacto ambiental e outros Esta se o apresenta uma vis o geral dos processamentos de an lises que podem fazer parte de um sistema de modelagem digital de terreno desenvolvido no ambiente de um SIG O objetivo descrever os procedimentos de an lises que mais comumente s o realizados sobre os modelos digitais de terreno O texto inclui aspectos te ricos e alguns detalhes de implementa o computacional de cada procedimento de an lise exemplos de aplica o e ilustra es An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 22 Modelagem Num rica de Terreno 7 82 GERA O DE IMAGENS DE MDTS A partir de um MDT pode se criar imagens em n veis de cinza e imagens sombreadas Na sequ ncia apresentam se mais detalhes sobre estas an lises 7 8 2 1 Imagem MDT em n veis de cinza Essa imagem gerada diretamente do mapeamento dos valores de cota do modelo para valores de n vel de cinza Supondo se que cada pixel da imagem de n vel de cinza representada por 8 bits pode se mapear os valores de cota para valores de n vel de cinza de 0 a 255 A figura abaixo ilustra o mapeamento de um valor de cota Zi para um
203. elos custos decrescentes do hardware e do software e tamb m pelo surgimento de alternativas menos custosas para a constru o de bases de dados geogr ficas 1 2 2 DESENVOLVIMENTOS NO BRASIL A introdu o do Geoprocessamento no Brasil inicia se a partir do esfor o de divulga o e forma o de pessoal feito pelo prof Jorge Xavier da Silva UFRJ no in cio dos anos 80 A vinda ao Brasil em 1982 do Dr Roger Tomlinson respons vel pela cria o do primeiro SIG o Canadian Geographical Information System incentivou o aparecimento de v rios grupos interessados em desenvolver tecnologia entre os quais podemos citar e UFRJ O grupo do Laborat rio de Geoprocessamento do Departamento de Geografia da UFRJ sob a orienta o do professor Jorge Xavier desenvolveu o SAGA Sistema de An lise Geo Ambiental O SAGA tem seu forte na capacidade de an lise geogr fica e vem sendo utilizado com sucesso com ve culo de estudos e pesquisas e MaxiDATA os ent o respons veis pelo setor de inform tica da empresa de aerolevantamento AeroSul criaram em meados dos anos 80 um sistema para automatiza o de processos cartogr ficos Posteriormente constitu ram empresa MaxiDATA e lan aram o MaxiCAD software largamente utilizado no Brasil principalmente em aplica es de Mapeamento por Computador Mais recentemente o produto dbMapa permitiu a jun o de bancos de dados relacionais a arquivos gr ficos MaxiCAD produzindo uma solu o par
204. elos digitais de terrenos s o arquivos digitais importados de outros sistemas bases topogr ficas com isolinhas e pontos not veis de m ximos e m nimos e levantamentos em campo transformados de alguma forma em informa o digitais Para dados de altimetria pode se por exemplo realizar se levantamentos em campo com o auxilio de GPSs Ground Position Systems Um conjunto de amostras pode ainda ser obtido a partir de pares est reos de imagens de sensoriamento remoto 7 3 2 TIPOS DE AMOSTRAS Os dados de modelo num rico de terreno est o representados pelas coordenadas xyz onde z caracteriza o par metro a ser modelado sendo z f x y Quanto a posi o relativa das amostras pode se classificar a amostragem em regular semi regular e irregular A amostragem regular aquela cuja posi o espacial x y das amostras mant m uma regularidade de distribui o nas dire es x e y As amostragens semi regulares s o aquelas que preservam a regularidade de distribui o espacial na dire o x ou y mas nunca nas duas ao mesmo tempo Amostragem por perfis por exemplo apresentam regularidade em uma dire o preestabelecida Na amostragem irregular n o existe regularidade na distribui o das amostras Na quase totalidade dos casos as amostras mais representativas de um fen meno n o est o regularmente distribu das Os m todos de aquisi o de dados podem ser por pontos amostrados com espa amento irregular e regular bem co
205. ema CAD por fora do SIG Exemplos MGE MicroStation AutoCAD Map dBMapa Fundamentos de G eoprocessamento 3 10 Anatomia de SIG 334 SIG Relacional A combina o de problemas dos casos anteriores em especial os problemas de gerenciamento de gr ficos e as possibilidades de introdu o de inconsist ncias nos bancos de dados geogr ficos levaram concep o de uma nova alternativa A id ia principal consiste em utilizar os excelentes recursos de garantia de integridade controle de concorr ncia acesso simult neo por v rios usu rios e recupera o de falhas dispon veis nos SGBD relacionais para gerenciar dados geogr ficos Nos SIG relacionais Figura 3 5 os dados gr ficos s o organizados em tabelas de forma semelhante aos dados alfanum ricos Um sistema de chaves utilizado para relacionar estas tabelas formando um esquema relacional cuja integridade garantida pelo SGBDR Ali s esta tarefa desempenhada com um n vel de seguran a excelente tendo em vista o avan ado grau de evolu o dos SGBDR aos quais s o confiadas miss es nos ambientes de aplica es convencionais bem mais cr ticas que o gerenciamento de dados geogr ficos Desta forma toda a funcionalidade de gerenciamento de dados fica a cargo do SGBDR No entanto para realizar os tipos de consultas e opera es mais frequentes no ambiente SIG algumas extens es precisam ser feitas A primeira delas refere se implementa o de recursos
206. ent o a estrutura b sica para o sistema geod sico do pa s ou regi o o datum planim trico Trata se portanto de uma superf cie de refer ncia elipsoidal posicionada com respeito a uma certa regi o Sobre esta superf cie realizam se as medi es geod sicas que d o vida rede geod sica planim trica da regi o Um datum planim trico formalmente definido por cinco par metros o raio equatorial e o achatamento elipsoidais e os componentes de um vetor de transla o entre o centro da Terra real e o do elips ide Na pr tica devido incertezas na determina o do centro da Terra real trabalha se com transla es relativas entre diferentes datuns planim tricos Dado um ponto sobre a superf cie do elips ide de refer ncia de um certo datum planim trico a latitude geod sica o ngulo entre a normal ao elips ide no ponto e o plano do equador A longitude geod sica o ngulo entre o meridiano que passa no ponto e o meridiano origem Greenwich por conven o Fala se aqui da defini o do sistema de paralelos e meridianos sobre a superf cie elipsoidal do datum Outro conceito importante o de datum vertical ou altim trico Trata se da superf cie de refer ncia usada pelo geodesista para definir as altitudes de pontos da superf cie terrestre Na pr tica a determina o do datum vertical envolve um mar grafo ou uma rede de mar grafos para a medi o do n vel m dio dos mares Faz se ent o um ajustamento
207. ento entre classes tem ticas de duas diferentes categorias no Fatiamento um campo de uma categoria num rica transformado em um campo tem tico enquanto numa Pondera o a transforma o de um campo tem tico para um campo num rico Exemplos Tabela USOl USO2 USO3 Reclassificacao Tabela Solol Ponderacao GEO Ponderacao Tabela dec Fatiamento Atributo Declara uma vari vel do tipo atributo que ser posteriormente usada em uma opera o do tipo reclassifica o por atributos Sintaxe Atributo vari vel categoria objeto atributo Considera es A declara o uma vari vel especial do tipo atributo necess ria quando se deseja efetuar uma reclassifica o por atributos na qual uma opera o de transforma o gera dados do modelo tem tico ou num rico a partir de um mapa cadastral e do valor de atributos de uma categoria de objetos dada Numa declara o de vari veis de atributos deve ser indicado o nome da categoria de objetos a que o atributo pertence bem como o nome que o identifica para o ambiente Spring Exemplos Atributo valores LOTES IPTU EEE EEE EP PPP E EE An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 4 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Instancia o Recupere Associa um plano de informa o existente no projeto corrente com uma vari vel previamente declarada Sintaxe vari vel Recupere Nome nome do pi Considera
208. entos de G eoprocessamento 3 27 Anatomia de SIG e Modelagem Num rica do Terreno Permite c lculo de declividade volume cortes transversais linha de visada Fundamental para aplica es de engenharia o conjunto b sico consta de Determina o do modelo grade regular ou triangular a partir de pontos espar os ou linhas Gera o de mapas de contorno isolinhas Gera o de mapas de declividade e de aspecto Visualiza o 3D com imagens e temas C lculo de volumes e An lise de perfis e Geod sia e Fotogrametria Permite a realiza o por software de procedimentos de restitui o e ortoretifica o digital antes executados por equipamentos anal gicos Fundamental para uso em aplica es de cartografia automatizada e atualiza o de mapeamentos e Modelagem de Redes O pacote m nimo dispon vel nos sistemas comerciais consiste tipicamente de c lculo de caminho timo e cr tico Este pacote b sico insuficiente para a realiza o da maioria das aplica es pois cada usu rio tem necessidades completamente distintas No caso de um sistema telef nico uma quest o pode ser quais s o todos os telefones servidos por uma dada caixa terminal 7 J para uma rede de gua pode se perguntar Se injetarmos uma dada porcentagem de cloro na caixa d gua de um bairro qual a concentra o final nas casas Deste modo um sistema de modelagem de redes s ter utilidade para o cliente depois de devi
209. eoprocessamento 1 5 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o CONCEITOS B SICOS EM CI NCIA DA GEOINFORMA O Gilberto C mara Ant nio Miguel Vieira Monteiro 2 1 INTRODU O Trabalhar com geoinforma o significa antes de mais nada utilizar computadores como instrumentos de representa o de dados espacialmente referenciados Deste modo o problema fundamental da Ci ncia da Geoinforma o o estudo e a implementa o de diferentes formas de representa o computacional do espa o geogr fico costume dizer se que Geoprocessamento uma tecnologia interdisciplinar que permite a converg ncia de diferentes disciplinas cient ficas para o estudo de fen menos ambientais e urbanos Ou ainda que o espa o uma linguagem comum para as diferentes disciplinas do conhecimento Apesar de aplic veis estas no es escondem um problema conceitual a pretensa interdisciplinaridade dos SIGs obtida pela redu o dos conceitos de cada disciplina a algoritmos e estruturas de dados utilizados para armazenamento e tratamento dos dados geogr ficos Considere se a t tulo de ilustra o alguns problemas t picos e Um soci logo deseja utilizar um SIG para entender e quantificar o fen meno da exclus o social numa grande cidade brasileira e Um ec logo usa o SIG com o objetivo de compreender os remanescentes florestais da Mata Atl ntica atrav s do conceito de fragmento t pico de Ecologia da Paisagem
210. er baseada na precis o de medida do atributo do fen meno ou do objeto em quest o ou ainda no conhecimento intuitivo subjetivo Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 7 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 3 2 INFER NCIA BOOLEANA O Modelo Booleano envolve combina o l gica de mapas bin rios atrav s de operadores condicionais Cada mapa utilizado como uma condi o pode ser entendido como um plano de informa o evid ncia Os v rios planos de informa o s o combinados para dar suporte a uma hip tese ou preposi o Cada localiza o ent o testada para determinar se as evid ncias nesse ponto satisfazem ou n o as regras definidas pela hip tese O resultado expresso de forma bin ria 0 hip tese n o satisfeita e 1 hip tese satisfeita n o sendo poss vel a condi o talvez Embora esse m todo seja pr tico normalmente n o o mais adequado pois o ideal que as evid ncias que apresentam import ncia relativa diferente recebam pesos de diferentes valores e n o sejam tratadas igualmente como acontece A lgebra booleana utiliza os ponderadores l gicos E OU Exclusivo OU XOR e N O para determinar se uma hip tese satisfaz ou n o uma particular condi o Para melhor entendimento imagine cada atributo como um conjunto figura 9 4 O operador E retorna a interse o entre dois ou mais conjuntos ou seja as entidades que pertencem tanto ao
211. erador Fatie converte geo campo num rico em geo campo tem tico a partir da associa o de um intervalo de valores a uma classe tem tica Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 19 detalhamento metodol gico do ZEE Becker amp Egler is cuja operacionaliza o atrav s da lgebra de mapas est resumida no fluxograma mostrado pela AWALIA CA O DA YULNERABILIDADE Taba de Wal DO MEIO FEICO de vieratiiiedi Geo Campos Ipae ampo Mumino Ej A ulnerabilh iFatamento Garasteriza o das UTR j j i eo Campo Emi pl Alribulos dos Puii el Ceat Ger beds Espacalza o Potencialidade Sekr Cemil deccampo Tem lico nom drraa O Tem no Aras Iralilu gonas opieodaog GaCampa Temo Subaldica para Gast o Figura 10 9 Opera es em lgebra de mapas para ER da metodologia do ZEE Modificado de Medeiros Para ilustrar sobre a opera o de pondera o tomou se como exemplo um mapa tem tico de solos apresentado na No processo morfodin mico os solos participam como produto direto do balan o entre a morfog nese pedog nese indicando claramente se prevaleceu o processo erosivo da morfog nese ou se por outro lado prevaleceu o processo de pedog nese gerando solos bem desenvolvidos e portanto menos vulner veis sob o ponto de vista da ecodin mica Tricart bal A maior ou menor resist ncia dos solos aos processos erosivos da morfog nese depende de diversos fatores intr nsecos tais como
212. ercado Tabela 4 1 Necessidades t picas de aplica es de Geoprocessamento APLICA O ANG Cadastral Cartografia Ambiental Concession Rural Business C digos ANG an lise geogr fica BDG consulta a BD georreferenciados PDI processamento digital de imagens MAP produ o cartogr fica MNT modelos num ricos de terreno GEO geod sia e fotogrametria RED modelagem de redes Legenda normalmente necess rio usualmente n o necess rio 4 necess rio para usos espec ficos 3 6 DISPONIBILIDADE E CARACTER STICAS DE GIS DO MERCADO Atualmente existem representantes brasileiros para praticamente todos os principais sistemas de informa o geogr fica dispon veis principalmente nos Estados Unidos e Europa A tabela abaixo lista alguns dos mais conhecidos sistemas GIS e desktop mapping comerciais indicando as formas de armazenamento de informa es gr ficas e alfanum ricas e o tipo de equipamento necess rio Foram intencionalmente deixados de fora os sistemas CAD que podem eventualmente ser utilizados em cartografia automatizada ou coisa semelhante e tamb m os sistemas dedicados ao sensoriamento remoto Todos os softwares abaixo relacionados possuem condi es para interliga o de dados gr ficos com dados alfanum ricos armazenados em bases de dados propriet rias ou n o Fundamentos de G eoprocessamento 3 31 Anatomia de SIG
213. erf cie 7 6 4 SUPERF CIES DE AJUSTE PARA GRADES IRREGULARES 7 6 4 1 Ajuste Linear Considerando se um comportamento linear dentro de cada tri ngulo pode se estimar com facilidade o valor de qualquer ponto da superf cie definida pela malha triangular O esfor o computacional neste caso m nimo Os tr s pontos dos v rtices de cada tri ngulo definem um plano no espa o tridimensional A equa o do plano Ax By Cz D 0 pode ser determinada pelas coordenadas e atributos dos v rtices de um tri ngulo de interesse Dessa forma para qualquer ponto a ser estimado deve se buscar o tri ngulo que o cont m e atrav s de uma lgebra simples de solu o de sistemas lineares obt m se facilmente o valor de cota desse ponto Este ajuste conhecido como ajuste linear sobre a malha triangular O ajuste linear garante continuidade entre as superf cies de tri ngulos vizinhos mas n o garante uma suavidade na transi o entre as superf cies An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 18 Modelagem Num rica de Terreno 7 6 4 2 Ajuste Qu ntico Outro modelo mais complexo proposto por Akima em 1978 sugere o ajuste de uma superf cie polinomial de quinta ordem incompleta para cada tri ngulo da malha triangular z x y 3 q x y i 0 j Esse polin mio de quinta ordem incompleto possui 21 coeficientes a ser determinado para defini o de uma superf cie qu ntica sobre o tri ngulo Os 21 coeficientes s o obtidos consi
214. erso conceitual s o associadas a diferentes representa es geom tricas que podem variar conforme a escala e a proje o cartogr fica escolhida e a poca de aquisi o do dado aqui se distingue entre as representa es matricial e vetorial que podem ainda ser especializadas e o universo de implementa o onde ocorre a realiza o do modelo de dados atrav s de linguagens de programa o Neste universo escolhem se Fundamentos de Geoprocessamento 2 3 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o as estruturas de dados tais como rvores quatern rias e rvores R para implementar as geometrias do universo de representa o Com base nesta vis o as dicotomias tradicionais de Geoprocessamento campos objetos e matricial vetorial podem ser resolvidas mostrando se que elas se encontram em n veis distintos de abstra o Esta an lise tamb m indica que a interface de usu rio de um SIG deve tanto quanto poss vel refletir o universo conceitual e esconder detalhes dos universos de representa o e implementa o No n vel conceitual o usu rio lida com conceitos mais pr ximos de sua realidade e minimiza a complexidade envolvida nos diferentes tipos de representa o geom trica 2 3 O UNIVERSO DO MUNDO REAL 2 3 1 SISTEMAS DE MEDIDA E DE REFER NCIA ESPA O TEMPORAL Um aspecto central no uso da tecnologia de Geoprocessamento adv m da caracter stica l gico matem tica de sistemas de informa o para
215. es Zonais em lgebra de Mapas e Sua Aplica o a Zoneamento Ecol gico Econ mico In Simp sio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Salvador Bahia 1998 Anais INPE 1998 em CD ROM BERTRAND G Paisagem e Geografia F sica Global Esbo o metodol gico Caderno de Ci ncias da Terra 13 Inst de Geografia USP S o Paulo 1971 BONHAM CARTER G F Geographic Information Systems for Geoscientists Modelling with GIS Pergamon Oxford 1994 BURROUGH P A MCDONNELL R A Principles of geographical information systems Oxford Oxford University Press 1998 C MARA G Modelos Linguagens e Arquiteturas para Bancos de Dados Geogr ficos Tese de Doutoramento em Computa o Aplicada S o Jos dos Campos INPE 1995 lwww dpi inpe br teses gilberto CLEMENTINI E Di FELICE P VAN OOSTEROM P A Small Set of Formal Topological Relationships Suitable for End User Interaction In Third International Symposium on Spatial Data Handling Proceedings Singapore 1993 pp 277 295 CORDEIRO J P AMARAL S FREITAS U M C MARA G lgebra de geo campos e suas aplica es In VIII Simp sio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Salvador 14 19 de abril 1996 CREPANI E MEDEIROS J S HERNANDEZ FILHO P FLORENZANO T G DUARTE V AZEVEDO L G Uso de sensoriamento remoto no zoneamento ecol gico econ mico In VIII Simp sio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Salvador 14 19 de abril 1996
216. es de pertin ncia que podem ser usadas para classifica o de qualquer tipo de entidade No eixo x esta a varia o do atributo z dos elementos usado como par metro para classifica o No eixo y esta a faixa de valores poss veis para a fun o de pertin ncia Fp Na Figura 9 1a se o valor do atributo z estiver entre limiar inferior Li e o limiar superior Ls a fun o retorna 1 caso contrario retorna zero conforme mostra a equa o 9 1 Para a Figura 9 1b a fun o retorna um valor entre O e 1 se o valor do atributo z estiver entre limiar inferior L e o limiar superior Ls Na Figura 9 1b a regi o entre Lf e Ls demominada de zona de transi o Fp 7 1 seL lt z lt L 9 1 Fp 2 0 sez lt L ouz gt L n o A A n o A Fp z B Fig 9 1 Exemplo de fun o de pertin ncia para conjunto Um conjunto booleano possui uma fun o de pertin ncia similar ao da Figura 9 1a ou seja seus limiares s o definidos de forma nitida Por exemplo se um especialista em qualidade de gua determinar que os limiares entre gua n o polu da moderadamente polu da e polu da s o Lb 200 unidades e Lb 500 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 4 T cnicas de Infer ncia Geogr fica unidades ent o a fun o de pertin ncia Fp z eq 9 1 define a classe de gua moderadamente polu da Um conjunto que tem uma fun o de pertin ncia como a da Figura 9 1b den
217. es declividade Tematico Declara uma vari vel do tipo Tematico que ser posteriormente associada a um novo PI criado no programa ou um PI j existente no projeto corrente Esta vari vel poder ser utilizada em alguma opera o do programa Sintaxe Tematico vari vel categoria Considera es O primeiro termo indica que geo campos do tipo Tematico poder o ser associado vari vel durante a execu o do programa A categoria entre aspas e par nteses indica a categoria definida no banco de dados ativo Mais de um nome de vari vel pode ser simultaneamente declarados para uma mesma categoria Exemplos Tematico USOl USO2 USO3 USO TERRA Tematico Solol SOLOS GEO Geologia Tematico dec Declividade EEE PP EEE An lise Espacial de Dados Geogr ficos AZ Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Objeto Declara uma vari vel do tipo objeto que ser posteriormente usada em uma opera o do tipo reclassifica o por atributos Sintaxe Objeto vari vel categoria Considera es O primeiro termo indica que entidades do tipo objeto poder o ser associado vari vel durante a execu o do programa A categoria entre aspas e par nteses indica a categoria definida no banco de dados ativo Mais de um nome de vari vel pode ser simultaneamente declarados para uma mesma categoria Exemplos Objeto lot1l lot2 lot3 Lotes urbanos Objeto
218. esquema conceitual associado s entidades do banco de dados geogr ficos indicando para cada tipo de dados seus atributos n o espaciais e as representa es geom tricas associadas Procede se da mesma forma que num banco de dados tradicional como o dBASE ou o ACCESS onde a defini o da estrutura do banco precede a entrada dos dados O SPRING e o MGE s o exemplos de sistemas organizados como bancos de dados geogr ficos No segundo caso o usu rio define inicialmente um referencial geogr fico que delimita uma regi o de trabalho e a seguir define as entidades geogr ficas que comp em o projeto O ARC INFO SGI e IDRISI s o exemplos desta classe de sistemas Note se que um banco de dados geogr ficos pode ser particionado em projetos sendo que as defini es do esquema conceitual valem para todos os projetos do banco mesmo que n o haja continuidade espacial entre estes projetos Um projeto usualmente composto por um conjunto de n veis camadas ou planos de informa o PIs que variam em n mero tipos de formatos e de temas conforme as necessidades de cada tarefa ou estudo Por exemplo caso se desejasse fazer um estudo de uso atual do solo e seus impactos sobre o ambiente em uma regi o definida em um projeto seria necess rio que este projeto fosse composto de PIs com os seguintes temas 1 rede de drenagem 2 cidades rodovias e ferrovias 3 altimetria 4 geomorfologia 5 unidades e associa es dos solos 6 tipolo
219. essamento em Projetos Ambientak0 13 Baixo entral Classe baja AND entra2 Classe EVA Co IEMorESecdBA ra Ban on entral Classe baja AND entra2 Classe UVA Co IB Mo rimas Baixo entral Classe baja AND entra2 Classe VII Mor Migmat Gna Xis Filitos EBastron entral Classe baja AND entra2 Classe TEMO PARC ranie eaS UBantxon entral Classe baja AND entra2 Classe IX Mont Escarpas MuitoBaixo entral Classe muy baja AND entra2 Classe IV Col Mor Sed Aren MuitoBaixo entral Classe muy baja AND entra2 Classe V Col Mor Sed Argil MuitoBaixo entral Classe muy baja AND entra2 Classe VI Col Mor Emb Crist MuitoBaixo entral Classe muy baja AND entra2 Classe VII Mor Migmat Gna Xis Filitos MuitoBaixo entral Classe muy baja AND entra2 Classe VIII Mor RGraniticas MuitoBaixo entral Classe muy baja AND entra2 Classe IX Mont Escarpas Fim 10 4 M TODOS BASEADOS NA DEFINI O DE REAS HOMOG NEAS Em Geoprocessamento estes m todos objetivam identificar e descrever unidades homog neas por meio dos procedimentos anal ticos dispon veis num SIG Quando o objetivo o agrupamento destas unidades homog neas segundo algum m todo classificat rio ou organizacional do espa
220. est tica No entanto um significativo conjunto de fen menos espaciais tais como escoamento de gua da chuva planejamento urbano e dispers o de sementes entre outros s o inerentemente din micos e as representa es est ticas utilizadas em GIS n o os capturam de forma adequada Deste modo um dos grandes desafios da Ci ncia da Informa o Espacial o desenvolvimento de t cnicas e abstra es que sejam capazes de representar adequadamente fen menos din micos Para representar os conceitos de modelos espa o temporais apenas a representa o de superf cies em grades regulares n o suficiente As leis que governam a din mica dos processos sejam estes f sicos ou sociais precisam ser expressas atrav s de equa es iterativas que incorporadas ao ambiente de GIS permitem a simula o de fen menos espa o temporais Burrough 1998 Nos anos recente o desenvolvimento de t cnicas de modelagem din mica tem tomado duas grandes dire es e modelos de processos f sicos tipicamente associados a problemas hidrol gicos ou ecol gicos como os dispon veis no ambiente PCRaster Wesseling Karssenberg et al 1996 e modelos de sistemas s cio econ micos que variam desde modelos de micro escala baseados em aut matos celulares Couclelis 1997 a modelos multi escala que incorporam efeitos de vari veis ex genas White and Engelen 1997 Deste modo o desafio de incorpora o da Geografia Quantitativa ao GIS ainda n
221. et foras de duas ou mais dimens es de fen menos de uma rea da superf cie da Terra Constituem a segunda forma de representa o de fei es geogr ficas Fundamentalmente coverages fornecem uma vis o n dimensional onde n usualmente 2 e ocasionalmente 3 ou maior de um espa o de fei es geogr ficas Esta vis o dever ser geo espacialmente registrada com a Terra til utilizar a seguinte analogia o dom nio espacial de uma coverage como uma view port sobre a tela de um v deo e existe uma fun o FUN O C que associa as cores de uma viewport aos fen meno reais que ela busca representar 119 As coverages tem a capacidade de modelar e tornar vis vel os relacionamentos espaciais entre fen menos da Terra e a sua distribui o espacial 4 4 5 1 Propriedades Uma coverage possui uma propriedade denominada de Fun o Coverage cujo valor uma FUNCAO C A FUNCAO C uma fun o que tem um dom nio espacial e seu intervalo de valores um conjunto de tuplas homog neas Este intervalo pode ser simplificado para ser uma cole o de vetores homog neos que s o coordenadas num ricas Um dom nio espacial pode ser qualquer geometria ou uma cole o de geometrias Usualmente a geometria acompanhada por uma refer ncia em um sistema espacial e seus pontos est o associados s localiza es Normalmente um dom nio espacial inclui ret ngulos fechados conjuntos de ponto
222. exclusivamente alfanum rica Fundamentos de G eoprocessamento 3 7 Anatomia de SIG possa excluir um registro alfanum rico mas que comp e um conjunto de atributos para uma determinada entidade geogr fica Sem que o SIG saiba esta entidade geogr fica passa a n o ter mais atributos tornando se inconsistente Assim o acesso a atributos alfanum ricos de dados geogr ficos s pode ser feito de maneira criteriosa dentro de controles r gidos que precisam ser implementados pela aplica o uma vez que o software b sico SIG e SGBD relacional n o oferecem qualquer recurso para a garantia autom tica da integridade dos dados Observe se que este tipo de problema poderia ocorrer no caso anterior tamb m mas como o acesso aos dados gr ficos e alfanum ricos somente feito atrav s do SIG tem se um ambiente mais controlado Linguagem de Programa o MR M dulo M dulo M dulo M dulo Gerenc Gr fico SGBD Relacional Usu rio GUI N cleo SIG Dados Gr ficos Figura 3 3 Arquitetura Dual Resumo das caracter sticas principais e Semelhante ao anterior por m com o uso de um gerenciador de bancos de dados alfanum ricos externo tipicamente relacional padr o de mercado Exemplos Genasys Fundamentos de G eoprocessamento 3 8 Anatomia de SIG 3 3 3 SIG Baseado em CAD Uma extens o l gica do racioc nio que levou ao armaze
223. fei o Uma classe de fei o pode ou n o ter associada uma tabela de atributos definida pelo usu rio no qual cont m informa o n o gr fica sobre cada fei o geogr fica Para exemplificar alguns destes conceitos vejamos o exemplo de modelagem e estrutura o no MGE da Figura 4 4 mostrado um exemplo de um projeto onde que modelou se uma realidade natural e uma realidade artificial que ocorreu como decorr ncia da interven o do homem Intergraph 94 adaptado Um projeto necessita de um conjunto de dados que incluem arquivos de mapas arquivo de ndices geogr ficos banco de dados com as tabelas predefinidas arquivos de suporte e arquivos padr o Os arquivos de mapas s o arquivos no formato dgn que cont m as fei es digitalizadas Cada fei o um elemento do MicroStation com pelo menos um atributo de liga o para a tabela de fei o e opcionalmente uma liga o com uma tabela de atributos definida pelo usu rio Um mapa tamb m cont m um sistema de coordenada MGE A Figura 4 5 modela esta l gica O limite espacial de um mapa denominado ndice geogr fico Um n vel em um arquivo ndices geogr ficos cont m os limites espaciais dos mapas que comp em uma categoria Podem existir tantos n veis quantos forem o n mero de categorias existentes O n vel e o nome do arquivo de ndice para uma categoria s o armazenados na tabela de categoria na banco de dados A Figura 4 6 ilustra a id ia
224. ferenci vel para todos os pontos de seu dom nio espacial Para dados de altimetria por exemplo pode se ter discontinuidades na forma de precip cios e neste caso comum utilizar fun es lineares ou fun es definidas dentro de sub regi es da rea de interesse Os modelos podem ser globais ou locais Os modelos globais s o representados por uma fun o definida utilizando se todos os elementos do conjunto de amostras Os modelos locais utilizam fun es cujos coeficientes s o definidos por elementos amostrais escolhidos dentro de uma regi o local de interesse Essas regi es locais podem ser definidas por raios de influ ncia ou por quantidade de amostras vizinhas 1 42 MODELOS DE GRADE Os modelos digitais de terreno mais utilizados na pr tica s o os modelos de grade regular retangular e os modelos de grade irregular triangular O termo TIN iniciais de Triangular Irregular Network o mais usado para se referir ao modelo de grade irregular triangular O processo de gera o de um modelo de grade compreende a constru o de uma malha regular ou irregular e a defini o de fun es interpolantes locais Essas fun es s o definidas para cada elemento da malha Assim para cada elemento b sico da grade ret ngulo ou tri ngulo define se uma fun o interpolante que v lida para os pontos internos ao elemento Esse processo conhecido como ajuste de superf cie Cada fun o de ajuste geralmente um po
225. fica reas de prioridade baixa perfazem cerca de 11 da superf cie total do planalto encerrando mineraliza es radioativas do tipo U Zr sem interesse econ mico reas de prioridades m dia perfazem cerca de 7 da superf cie total do planalto encerrando tamb m mineraliza es radioativas do tipo U Zr reas de prioridade alta correspondem a 4 5 da superf cie do planalto e encerram 30 das mineraliza es tipo U Mo reas de prioridade muito alta perfazem apenas 1 5 da superf cie total do planalto A despeito de suas dimens es reduzidas essas reas enceram 60 das mineraliza es U Mo incluindo o dep sito de Campo do Agostinho e a mina Usamu Utsumi e 100 dos dep sitos tipo Th TR Prioridades Dimens es das Porcentagens portipo de de Pesquisa Areas Potenciais Mineraliza o anna Th TR Muito Alta Tabela 9 1 Dados estat sticos do modelo prospectivo baseado em m dias ponderadas Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 39 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 74 MODELO PROSPECTIVO UTILIZANDO L GICA FUZZY Para a aplica o da metodologia Fuzzy foi necess rio que toda as evid ncias planos de informa o estivessem no formato MNT Sendo assim os mapas tem ticos que serviriam de evid ncias tiveram que ser ponderados para valores que variam entre O e 1 Os mapas de litologia e gama radiometria foram ponderados por pesos entre 0 e l membros Fuzzy As tabelas 2 e 3
226. ficar o espa o em reas mais ou menos adequadas para uma finalidade Este problema ocorre em grande n mero de aplica es como zoneamento prospec o mineral e sele o de reas para um novo empreendimento comercial Tome se por exemplo um estudo de preserva o ambiental em reas de encosta para estabelecer uma pol tica de ocupa o associada a mapas de risco de desmoronamento e impacto ambiental Para tanto vamos supor que dispomos de um mapa topogr fico da carta geot cnica e de um mapa de uso e ocupa o do solo obtido a partir de foto interpreta o ou classifica o digital de imagens de sat lite Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 29 T cnicas de Infer ncia Geogr fica O procedimento tradicional de an lise baseia se no princ pio de interse o de conjuntos espaciais de mesma ordem de grandeza Yves Lacoste e est baseada em condicionantes risco m ximo ocorre em reas cuja declividade maior que 10 n o s o reas de preserva o ambiental e o tipo de terreno inadequado A transposi o deste metodologia anal gica para o ambiente de SIG requer o uso de opera es booleanas OU E N O para expressar as diferentes condi es Esta t cnica utiliza o computador como mera ferramenta automatizada de desenho ignorando todo o potencial de processamento num rico do SIG e gera descontinuidades inexistentes no dado original Por exemplo reas com declividade igual a 9 9
227. ficas assim como o mapa Os pontos representam fei es geogr ficas t o pequenas que n o podem ser mostradas como linhas ou reas por exemplo po os telefones p bicos e postes As linhas representam fei es geogr ficas que n o podem ser apresentadas como reas por exemplo ruas rios e contornos de eleva o As reas representam fei es geogr ficas homog neas tal como estados munic pios propriedades e tipos de solos Um sistema de coordenadas cartesiana x y referencia as localiza es do mundo real No modelo de dados vetorial cada localiza o armazenada com coordenada x y Pontos s o armazenados como uma nica coordenada Linhas ou arcos s o armazenadas como uma s rie ordenada de coordenadas x y reas ou pol gonos s o armazenadas como uma s rie de coordenadas de x y que define um ou mais segmento de linha ou arco que se fecham para formar uma rea ou pol gono 92 cada uma das fei es representadas est associada um identificador nico Portanto a lista de coordenadas de cada fei o est associada com o identificador da fei o A Figura 4 9 ilustra a defini o Pontos Linha ou Arco XY Pol gono XY Fig 4 9 Ilustra o da representa o computacional de dados vetoriais no Arc Info FONTE adaptada de ESRI 1994 4 2 2 1 Topologia no Arc Info O conceito de topologia implementado no Arc Info baseado na estrutura Arc N descrita no t pico 2 2 5 1 e implementa
228. ficas associadas Devido a sua ampla gama de aplica es que inclui temas como agricultura floresta cartografia cadastro urbano e redes de concession rias gua energia e telefonia h pelo menos tr s grandes maneiras de utilizar um SIG e como ferramenta para produ o de mapas e como suporte para an lise espacial de fen menos e como um banco de dados geogr ficos com fun es de armazenamento e recupera o de informa o espacial Estas tr s vis es do SIG s o antes convergentes que conflitantes e refletem a import ncia relativa do tratamento da informa o geogr fica dentro de uma institui o Para esclarecer ainda mais o assunto apresentam se a seguir algumas defini es de SIG Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para armazenar e manipular dados georreferenciados Aronoff 1989 Anatomia de SIG Conjunto poderoso de ferramentas para coletar armazenar recuperar transformar e visualizar dados sobre o mundo real Burrough 1986 Um sistema de suporte decis o que integra dados referenciados espacialmente num ambiente de respostas a problemas Cowen 1988 Um banco de dados indexados espacialmente sobre o qual opera um conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais Smith et al 1987 Estas defini es de SIG refletem cada uma sua maneira a multiplicidade de usos e vis es poss veis desta tecnologia e apon
229. ficos e alfanum ricos A op o implementada pelos desenvolvedores inclui a codifica o dos dados gr ficos em estruturas propriet rias ou seja estruturas de dados concebidas e implementadas dentro do ambiente do desenvolvedor e tratadas como segredo comercial Assim os dados gr ficos s o codificados em arquivos bin rios cuja Fundamentos de G eoprocessamento 3 6 Anatomia de SIG leitura e correta interpreta o s pode ser feita por quem conhe a a estrutura de codifica o e este conhecimento est restrito aos t cnicos do pr prio desenvolvedor A codifica o dos dados alfanum ricos segue a mesma l gica embora aqui n o haja a preocupa o com a oculta o da forma de armazenamento em geral adotada uma estrutura tabular semelhante dos SGBD relacionais com registros de tamanho fixo Somente necess rio conhecer a estrutura dos dados alfanum ricos quantidade de campos tipo de conte do e largura de cada um deles para que se consiga interpretar corretamente o conte do dos arquivos O tratamento dos dados alfanum ricos pode ser feito em um ambiente propriet rio de gerenciamento de bancos de dados sendo este ambiente totalmente integrado ao produto e n o tendo vida pr pria fora dele Este SGBD em geral muito simples n o preenchendo os requisitos b sicos dos SGBD relacionais padr o Resumo das caracter sticas principais e Gerenciamento em separado de gr ficos e alfanum ricos e Armazenamento de
230. ficultado fortemente pela ado o de diferentes plataformas de hardware e software cada uma das quais utilizando um formato ou conjunto de formatos de armazenamento das informa es geogr ficas digitais Transferir dados de um formato para o outro nem sempre simples mas poderia ser realizado utilizando programas tradutores capazes de ler as informa es codificadas em um formato espec fico e regrav las em um formato padr o e vice versa No entanto a experi ncia mostra que raramente se consegue uma tradu o perfeita livre de erros Al m disso os formatos padronizados hoje utilizados t m uma capacidade muitas vezes insuficiente para representar todos os detalhes das informa es geogr ficas que s o necess rios Outra situa o que pode ocorrer aquela em que todos os usu rios disp em do mesmo GIS mas os m todos e padr es utilizados para a coleta e a manuten o dos dados inviabilizam sua utiliza o em conjunto Por exemplo um dos usu rios pode ter um grau de exig ncia maior com rela o precis o cartogr fica que os demais Outros problemas que podem impedir ou inviabilizar o interc mbio de informa es incluem diferen as de sistemas de proje o ou de datum unidades de medida m todos para produ o de estimativas e ainda diferen as entre os conceitos utilizados por cada usu rio na cria o e manuten o de seus dados Para completar ainda poder o existir dificuldades no que diz respeito s pol t
231. gem de dados no processo de modelagem digital de terreno uma das tarefas mais importantes de todo o processo A amostragem compreende a aquisi o de um conjunto de amostras que representam a varia o de um fen meno espacial de interesse Uma amostragem n o pode ser insuficiente subamostragem nem tampouco ser redundante superamostragem A subamostragem por falta de informa o leva a gera o de um modelos pobres A superamostragem por excesso de informa o sobrecarrega o sistema com o uso excessivo de mem ria e pode como ser visto adiante prejudicar os resultados de uma modelagem Nenhuma modelagem por mais complexa ou sofisticada que seja pode compensar os efeitos de uma amostragem mal feita 2 A amostragem n o em geral aleat ria A amostragem deve ser representativa do comportamento do fen meno que se est modelando Uma superamostragem nem sempre significa uma amostragem representativa Na defini o de uma amostragem representativa deve se considerar a quantidade e tamb m o posicionamento das amostras em rela o ao comportamento do fen meno a ser modelado Por exemplo uma superamostragem de altimetria An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 2 Modelagem Num rica de Terreno numa regi o plana significa redund ncia de informa o enquanto que poucos pontos em uma regi o de relevo movimentado significa escassez de informa es 7 3 1 FONTES DE AMOSTRAS As fontes mais comuns de amostras de mod
232. geom tricas anteriormente 6 84 MAPEAMENTO INVERSO 2 Se o mapeamento direto executado pela transforma o geom trica T o mapeamento inverso fica definido pela transforma o T figura 11 ilustra essa rela o entre os mapeamentos direto e inverso O mapeamento inverso se faz necess rio porque o mapeamento direto apenas define a geometria e o espa o geogr fico da imagem corrigida Os n veis de cinza que compor o a imagem corrigida residem na imagem de entrada Baseado fortemente na id ia de otimiza o computacional o mapeamento inverso recupera a informa o sobre os n veis de cinza que definir o o valor a ser associado a uma certa posi o na imagem corrigida um procedimento imprescind vel para a realiza o da ltima etapa da corre o geom trica descrita a seguir Figura 11 Rela o entre os mapeamentos direto e inverso Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 25 Cartografia para Geoprocessamento 6 8 5 REAMOSTRAGEM INTERPOLA O A reamostragem a ltima etapa do processo de corre o geom trica Ela usa a informa o sobre n veis de cinza conseguida pelo mapeamento inverso e realiza uma interpola o para definir os valores de n vel de cinza que compor o a imagem corrigida Os m todos mais tradicionais de reamostragem s o vizinho mais pr ximo que usa o n vel de cinza mais pr ximo ao resultado do mapeamento inverso bilinear que usa tr s interpola es lineares sobre os quat
233. geradas a partir de unidades b sicas pol tico administrativas micro regi es munic pios distritos e setores censit rios selecionadas em fun o do detalhamento da pesquisa a ser desenvolvida e em geral s o disponibilizadas na forma de tabelas Para sua inclus o no BDG a forma mais adequada a utiliza o de um modelo cadastral logo cada unidade b sica de levantamento s cio econ mico considerada como um geo objeto Todos os geo objetos s o representados num mapa cadastral e seus atributos est o nas tabelas comas informa es s cio econ micas Esta forma de estrutura o do BGD disponibiliza atrav s do modelo cadastral todo o conjunto de dados meio f sico bi tico e s cio econ mico a ser utilizado na elabora o de diagn sticos progn sticos e na constru o de cen rios no contexto do ZEE A partir deste ponto todos procedimentos todol gicos podem ser facilmente automatizados Utiliza se basicamente quatro opera es da lgebra de mapas vide Cap tulo 3 e pondera o permite associar pesos que indicam a contribui o relativa de cada das classes de um tema no caso do ZEE Crepani et alii 19 indicam a contribui o do clima geologia geomorfologia pedologia cobertura vegetal e uso da terra nos processos de morfog nese e pedog nese de acordo com a ecodin mica de Tricart e produz como resultado um geo campo num rico que indicam a contribui o relativa de cada tema e atualiza
234. gia vegetal 7 tipos de uso e ocupa o das terras Os PIs 1 2 e 3 quando superpostos v o formar a cartografia b sica da regi o de estudo ou mapa topogr fico como foi visto no cap tulo 2 Os PIs restantes s o os mapas especiais ou tem ticos necess rios para atingir o objetivo proposto isto cada PI representa uma mesma rea mas com informa es geogr ficas diferentes Os PIs de um projeto podem pertencer a diferentes classes de dados relacionadas com os formatos de representa o de dados dispon veis no SIG utilizado Esta organiza o da informa o espacial muito conveniente para permitir que diferentes vari veis sejam integradas ao banco de dados e que diferentes tipos de estudo possam ser realizados combinando t o somente os fen menos de interesse Fundamentos de Geoprocessamento 2 33 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o BIBLIOGRAFIA BENTLEY J Multidimensional Search Trees Used for Associative Searching Communications of the ACM 18 509 517 1975 BRINKHOFF T KRIEGEL H P SEEGER B Efficient Processing of Spatial Joins Using R Trees In ACM SIGMOD Conference Washington 1993 Proceedings Washington ACM pp 237 246 1993 DE BERG ed Computational Geometry Algorithms and Applications Berlin Springer Verlag 1997 C MARA G Modelos Linguagens e Arquiteturas para Bancos de Dados Geogr ficos Tese de Doutoramento em Computa o Aplicada S o Jos dos Campos INPE
235. gias s o cortadas por falhamentos fraturamentos e estruturas circulares que criaram condutos para o alojamento de veios e lentes mineralizados Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 32 T cnicas de Infer ncia Geogr fica c Dados de radiometria gama mostram valores an malos de radioatividade total indicativos da presen a de minerais radioativos As tr s caracter sticas acima litologias favor veis fei es estruturais e dados gama radiom tricos foram adotadas como crit rios diagn sticos para a pesquisa de minerais radiativos no planalto de Po os de Caldas Poderia ser argumentado que apenas o ltimo crit rio j seria suficiente para identificar reas potenciais por ser indica o direta da presen a de minerais radioativos Entretanto varia es locais na espessura de solos e cobertura vegetal fazem com que reas sem interesse prospectivo mostrem valores an malos enquanto dep sitos importantes podem ser indicados apenas por valores intermedi rios de intensidade radioativa Desse modo dados radiom tricos devem ser considerados apenas se ocorrem em reas de caracter sticas geol gicas favor veis tornando se indispens vel agregar a eles informa es derivadas de outras fontes Uma vez definidos os crit rios diagn sticos o passo seguinte constou da cria o de um banco de dados digitais geocodificados composto por Imagens Landsat Imagens do Multispectral Scanner MSS do sat lite Landsat 1 ob
236. ginada pela varia o do IFOV instantaneous field of view dentro do campo de visada Como o IFOV corresponde a um ngulo fixo ele cobre dimens es diferentes no terreno em fun o da inclina o Isto faz com que a dimens o coberta no terreno no nadir seja menor que aquela coberta nas bordas da imagem Por isso diz se que a distor o panor mica causa compress o de dados nas regi es distantes do nadir Nas imagens AVHRR esse efeito faz com que um pixel na borda da imagem corresponda a uma extens o quase tr s vezes maior que a do pixel no nadir A curvatura da Terra gera um efeito an logo ao anterior Na verdade ela acentua o efeito da distor o panor mica fazendo com que haja uma compress o de dados maior nas bordas da imagem Por isso deve ser tratada como parte integrante da distor o panor mica Nas imagens AVHRR a curvatura da Terra associada distor o panor mica propriamente dita faz com que um pixel na borda da imagem corresponda a uma extens o mais que quatro vezes maior que a do pixel no nadir Outro efeito que se origina por quest es de movimento relativo o chamado arrastamento da imagem durante uma varredura Este efeito afeta apenas os sensores que operam por varreduras mec nicas pois o sat lite move se ao longo de sua rbita durante o tempo decorrido para a execu o de uma varredura Trata se do efeito zigue zague comum nas imagens MSS O sensor TM j possui um dispositivo que compensa esse efeito
237. gonais equivalentes ou isom tricas e equidistantes Proje es conformes ou isogonais S o as proje es que mant m os ngulos ou as formas de pequenas fei es Conv m lembrar que a manuten o dos ngulos acarreta uma distor o no tamanho dos objetos no mapa As proje es de Mercator e UTM t m a caracter stica da conformidade A proje o de Mercator muito usada em navega o porque representa as linhas de azimute constante como linhas retas Entretanto distorce bastante o tamanho dos objetos situados nas proximidades das regi es polares Proje es equivalentes ou isom tricas S o proje es que conservam as reas n o h deforma o de rea Como consequ ncia os ngulos sofrem deforma es Muitos consideram que estas s o as proje es mais adequadas para uso em SIG Como exemplos pode se citar as proje es C nica de Albers e Azimutal de Lambert Proje es equidistantes As proje es equidistantes conservam a propor o entre as dist ncias em determinadas dire es na superf cie representada Conv m refor ar a id ia de que a equidist ncia ao contr rio da conformidade ou da equival ncia n o uma caracter stica global de toda a rea mapeada O exemplo mais comum de proje o equidistante a proje o Cil ndrica Equidistante Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 10 Cartografia para Geoprocessamento Par metros das proje es A transforma o entr
238. gr ficas de redes s o armazenadas em coordenadas vetoriais com topologia arco n os atributos de arcos incluem o sentido de fluxo e os atributos dos n s sua imped ncia custo de percorrimento A topologia de redes constitui um grafo que armazena informa es sobre recursos que fluem entre localiza es geogr ficas distintas como ilustra a Figura 2 4 Fundamentos de Geoprocessamento 2 8 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Sub esta es Postes Transf 2345 32 17 95 Classe 3 Figura 2 4 Elementos de Rede Como observa Goodchild 1992b uma rede um sistema de endere amento 1 D embutido no espa o 2 D Para citar um exemplo tome se uma rede el trica que tem entre outros os componentes postes transformadores sub esta es linhas de transmiss o e chaves As linhas de transmiss o ser o representadas topologicamente como os arcos de um grafo orientado estando as demais informa es concentradas em seus n s Note se que os algoritmos de c lculo de propriedades da rede podem em sua grande maioria ser resolvidos apenas com a topologia da rede e de seus atributos 2 4 4 MODELOS NUM RICOS DE TERRENO O termo modelo num rico de terreno ou MNT utilizado para denotar a representa o quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espa o Comumente associados altimetria tamb m podem ser utilizados para modelar unidades geol
239. gr ficos em estruturas propriet rias e Armazenamento de dados alfanum ricos em banco de dados geralmente propriet rio integrado ao produto nem sempre relacional Exemplos ARC INFO b sico 3 3 2 Arquitetura Dual A arquitetura apresentada no item anterior evoluiu para a apresentada na Figura 3 3 A nica diferen a est na ado o de um SGBD relacional completo para gerenciar os dados alfanum ricos Esta op o reflete principalmente uma inten o de n o reinventar a roda utilizando produtos dispon veis no mercado para realizar parte das tarefas do SIG Na implementa o pouco muda conceitualmente sendo que a tarefa de desenvolver o n cleo fica bastante facilitada Observe se que o SIG e o SGBD relacional sendo produtos diferentes precisam se comunicar de uma maneira satisfat ria para realizar sua fun o Esta comunica o gerenciada pelo n cleo e restrita s opera es normais de bancos de dados inser o de dados exclus o consultas Do ponto de vista do usu rio esta alternativa abre a possibilidade de se ter aplica es convencionais concebidas e desenvolvidas dentro do ambiente do SGBD relacional compartilhando os atributos alfanum ricos dos objetos geogr ficos O problema que como o SGBD relacional n o conhece a estrutura gr fica propriet ria existe o s rio risco de se introduzir inconsist ncias no banco de dados geogr fico Imagine se por exemplo que um usu rio de aplica o
240. gradora dos processos de an lise espacial Devido variedade de usos de Geoprocessamento o crit rio utilizado neste trabalho foi baseado em aspectos pr ticos Foram analisadas as opera es dispon veis nos principais SIGs do mercado e g ARC INFO MGE SGI SPANS SPRING e levou se em conta a experi ncia pr tica do INPE e de seus parceiros no uso de sistemas de informa o geogr fica veja se por exemplo Assad e Sano 1999 8 2 OPERA ES SOBRE GEO CAMPOS S o descritas a seguir as opera es sobre GEO CAMPOS e suas especializa es TEM TICO NUM RICO e DADO SENSOR REMOTO que podem ser classificados como pontuais de vizinhan a e zonais Tomlin 1990 8 2 1 OPERA ES PONTUAIS As opera es pontuais geram como sa da um geo campo cujos valores s o fun o apenas dos valores dos geo campos de entrada em cada localiza o correspondente Podem operar apenas sobre um campo e g fatiar um modelo num rico de terreno classificar uma imagem ou realizar IEEE COES entre conjuntos espaciais e g opera es booleanas entre mapas tem ticos Dependendo dos dom nios e contradom nios dos mapas de geo campos diferentes possibilidades podem ser consideraradas z e opera es un rias a entrada um nico geo campo Tamb m s o chamadas opera es de transforma o pois a opera o equivale a um mapeamento entre os contradom nios dos campos de entrada e sa da e opera es booleanas s o utilizadas
241. grafia incluindo quest es de geometria computacional No entanto devido aos custos e ao fato destes proto sistemas ainda utilizarem exclusivamente computadores de grande porte apenas grandes organiza es tinham acesso tecnologia A d cada de 80 representa o momento quando a tecnologia de sistemas de informa o geogr fica inicia um per odo de acelerado crescimento que dura at os dias de hoje At ent o limitados pelo alto custo do hardware e pela pouca quantidade de pesquisa espec fica sobre o tema os GIS se beneficiaram grandemente da massifica o causada pelos avan os da microinform tica e do estabelecimento de centros de estudos sobre o assunto Nos EUA a cria o dos centros de pesquisa que formam o NCGIA National Centre for Geographical Information and Analysis NCGIA 1989 marca o estabelecimento do Geoprocessamento como disciplina cient fica independente Fundamentos de Geoprocessamento 1 2 Introdu o No decorrer dos anos 80 com a grande populariza o e barateamento das esta es de trabalho gr ficas al m do surgimento e evolu o dos computadores pessoais e dos sistemas gerenciadores de bancos de dados relacionais ocorreu uma grande difus o do uso de GIS A incorpora o de muitas fun es de an lise espacial proporcionou tamb m um alargamento do leque de aplica es de GIS Na d cada atual observa se um grande crescimento do ritmo de penetra o do GIS nas organiza es sempre alavancado p
242. grau de interatividade com o usu rio na escolha da regi o desejada muito baixo e o resultado est restrito a um modelo de fragmenta o do espa o que foi previamente decidido Mais interessante do que a transmiss o de imagens seria a transmiss o de objetos geogr ficos com representa o vetorial Desta maneira o usu rio poderia ser livre para decidir a regi o de interesse bem como para ativar ou desativar as camadas que deseja Idealmente os objetos vetoriais transmitidos seriam armazenados na mem ria da m quina cliente para que pudessem ser reaproveitados no caso de opera es de zoom ou pan ganhando tempo para aumentar a interatividade Outra possibilidade interessante a aplica o ao mapa vetorial do conceito de hipermapa simulando nos s mbolos e objetos vetoriais dispon veis a opera o dos links de hipertexto comuns nas p ginas da Web Assim bastaria por exemplo clicar sobre o s mbolo de um hospital para consultar seus dados alfanum ricos associados A transmiss o de dados geogr ficos em formato vetorial pela Internet tem um obst culo nenhum dos browsers as ferramentas de navega o na Internet por excel ncia est preparado para receber e apresentar informa es neste formato Para que isto seja poss vel existem duas alternativas A primeira que vem sendo adotada por diversos desenvolvedores de SIG consiste em criar um plug in ou seja um programa que funciona no computador do usu rio conecta
243. i ncia da Geoinforma o 9 12 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Soma alg brica aumentativo E ga 0 75 pra Produto alg brico i Figura 9 5 Gr fico de distribui o da fun o Fuzzy Gama Modificado Bonham Carter 1994 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 13 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 4 MODELOS EMP RICOS BASEADOS EM DADOS At este ponto discutimos os modelos baseados em conhecimento onde a import ncia peso e limiares dos atributos eram definidos baseado na experi ncia de especialistas Quando os dados dispon veis s o suficientes para que se possa estimar a contribui o de determinados atributos no processo de modelagem recorre se a m todos estat sticos que s o aplicados sobre estes dados da o nome de modelos emp ricos baseado em dados Apresentaremos a seguir a abordagem bayseana conhecida como evidencias de pesos 9 4 1 METODOS BAYESIANOS CONCEITOS BASICOS Na abordagem bayesiana os principais conceitos envolvidos s o a probabilidade a prior e a probabilidade a posteriori Para introduzirmos o conceito de probabilidade a priori e posteriori suponha que um indiv duo deseje estimar a probabilidade de que ocorra chuva no dia seguinte e que para isto ele tenha em m os um hist rico sobre chuvas na regi o nos ltimos 20 anos e que ele conclua a partit do hist rico que em m dia chove 80 dias por ano na regi o Com esta informa o seria uma est
244. i ncia e ou Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 20 T cnicas de Infer ncia Geogr fica necessidade Sendo necess rio por m que as evid ncias consideradas apresentem uma independ ncia condicional Agterberg 1989 log o d 1 e log o d y q n loglo d I eJJ loglo d 3 00 i l Esta soma das raz es de sufici ncia e raz o de necessidade pode ser efetuada a partir de uma opera o matem tica condicional controlada pela presen a ou aus ncia da classe favor vel do plano de informa o para todos os pontos de interesse Uu log o d cu favor vel 0 0 i li A partir do plano de informa o da chance posteriori gerado aplicada uma express o matem tica para a gera o do plano de informa o com os valores de probabilidade posteriori o dle PAS E a O resultado final uma grade regular com valores de z indicando a probabilidade posteriori da ocorr ncia mineral Essa grade pode ser ent o fatiada em faixas que expressar o o grau de probabilidade ocorr ncia de novos dep sitos Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 21 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 5 REDES NEURAIS ARTIFICIAIS Redes Neurais Artificiais s o t cnicas computacionais que apresentam um modelo matem tico inspirado na estrutura neural de organismos inteligentes e que adquirem conhecimento atrav s da experi ncia Carvalho 1999 O processamento em redes neurais ocorre na s
245. ias para um SIG em termos operacionais no caso do ZEE deve ser gerado um nico mapa cadastral composto por v rias unidades territoriais b sicas onde cada uma delas possui caracter sticas particulares sob o ponto de vista biof sico e s cio econ mico Medeiros 45 Em s ntese este processo parte de um banco de dados geogr ficos no qual est o armazenados mapas cadastrais constitu dos por geo objetos dos quais s o conhecidos os atributos descritivos e a representa o espacial Escolhem se os atributos descritivos para serem obtidos os mapas tem ticos desejados e ou atributos quantitativos que alimentar o modelos geradores de diagn sticos ou progn sticos 10 4 2 Zoneamento Ecol gico E con mico Na metodologia para Zoneamento Ecol gico Econ mico descrita em Crepani et al e Becker e Egler 5 o uso de imagens de sat lite serve como base para defini o de unidades de paisagem chamadas unidades territoriais b sicas Uma unidade territorial b sica UTB exprime o conceito geogr fico de zonalidade atrav s de atributos ambientais que permitem diferenci la de outras unidades vizinhas ao mesmo tempo em que possui v nculos din micos que a articulam a uma complexa rede integrada por outras unidades territoriais como por exemplo as unidades de levantamento censit rio que consideram aspectos sociais econ micos e pol ticos O fluxograma mostrado pela Figura 10 6Jresume as etapas da metodologia Geoprocessamento em Proje
246. ica mais conveniente para elabora o do mapa final Outra possibilidade estender a principal zona UTM a toda a regi o do projeto Isto requer cuidado cartogr fico com respeito s deforma es que podem ser introduzidas e exige do SIG as funcionalidades adequadas ao tratamento de extens es de zonas UTM Problema semelhante tamb m ocorre com a proje o c nica conforme de Lambert das cartas ao milion simo pois cada faixa de 4 graus de latitude tem seu pr prio sistema de coordenadas planas j que a origem sempre definida pelo paralelo superior da carta A figura 10 ilustra o problema da proje o UTM para o caso da Pen nsula Ib rica Mostra ainda exemplos de dois outros problemas que ser o discutidos nos pr ximos par grafos a cobertura dos dados e a gera o de pol gonos esp rios Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 19 Cartografia para Geoprocessamento Central meridian zone boundary zone boundary a E ARTN TENDERE PECTIEP l Figura 10 Problemas t picos de integra o de dados FONTE Maguire et al 1991 Acabou de descobrir que sua rea de estudo requer 4 cartas topogr ficas para ser totalmente coberta Ou que vai necessitar de 2 imagens de sat lite para fazer a atualiza o do uso do solo Ou ainda que certas informa es municipais devem ser agregadas para integrar um contexto estadual Estes s o problemas t picos de cobertura dos dados Trata se
247. icas de disponibiliza o dos dados adotadas por cada usu rio m dia de grava o pol tica de comercializa o de dados limita es quanto ao repasse dos dados para terceiros e assim por diante Todas estas dificuldades est o no caminho da interoperabilidade entre aplica es distintas de geoprocessamento e ocorrem em todo o mundo Para buscar uma solu o para estes problemas foi criado em 1994 o Open GIS Consortium OGC a partir da associa o de representantes dos desenvolvedores de software das universidades e dos diversos n veis de governo provenientes de diversos pa ses especialmente os Estados Unidos e a Europa Este cons rcio est elaborando um padr o denominado OGIS Open Geodata Interoperability Specification que uma especifica o abrangente da arquitetura de software para acesso distribu do a dados geo espaciais e a recursos de geoprocessamento em geral 1 Esta arquitetura composta de tr s partes principais e Open Geodata Model OGM que busca uma maneira comum de representar a Terra e fen menos relacionados a ela matematicamente e conceitualmente Fundamentos de G eoprocessamento 3 22 Anatomia de SIG e OGIS Services Model que um modelo de especifica o para a implementa o de servi os de acesso a dados geogr ficos incluindo seu gerenciamento manipula o representa o e compartilhamento e Information Communities Model um arcabou o para utiliza o do OGM e do OGIS Servi
248. icas s o vistas como um ponto um pol gono ou alguma outra representa o geom trica Os SIGs fornecem tecnologia para a representa o destas geometrias no seu sistema de coordenadas 4 4 4 1 Geometria Geometria a combina o de coordenadas geom tricas e um sistema de refer ncia A coordenadas geom tricas consistem de quatro itens 1 Uma sequ ncia de coordenadas pontos todas provenientes de um mesmo sistema de refer ncia 2 Uma cole o de geometrias todas provenientes de um mesmo sistema de refer ncia 118 3 Um algoritmo de interpreta o que usa estas geometrias e coordenadas para construir uma entidade geom trica que define uma geometria no tempo e no espa o Uma entidade geom trica pode ser composta de outras entidades geom tricas e uma entidade geom trica pode ser compartilhada como componente por outras entidades 4 Um sistema de refer ncia espa o temporal para dar geometria uma melhor interpreta o do mundo real A representa o geom trica da fei o geogr fica segue crit rios e especifica es para garantir a sua manipula o por operadores topol gicos tais como interior adjac ncia intersec o uni o subtra o disjun o dentro de contido em sobreposi o etc Para uma especifica o em detalhes destes crit rios e operadores topol gicos consultar OGIS 1998C 4 4 5 Coverage As coverages em SIG incluindo o caso de imagem de sat lite s o m
249. icos existente o realizado pelo projeto RADAM no qual os dados foram levantados na escala 1 250 000 e compilados na escala 1 1 000 000 A rea de diagn stico ambiental objetiva estabelecer estudos espec ficos sobre regi es de interesse com vistas a projetos de ocupa o ou preserva o Exemplos s o os relat rios de impacto ambiental RIMAS e os estudos visando o estabelecimento de reas de prote o ambiental APAs Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl 0 2 Os projetos de avalia o de impacto ambiental envolvem o monitoramento dos resultados da interven o humana sobre o ambiente incluindo levantamentos como o feito pela organiza o SOS Mata Atl ntica que vem realizando estudos sobre os remanescentes da Mata Atl ntica em toda a costa leste brasileira Os trabalhos de ordenamento territorial objetivam normatizar a ocupa o do espa o buscando racionalizar a gest o do territ rio com vistas a um processo de desenvolvimento sustentado Neste cen rio est o em andamento hoje no Brasil uma grande quantidade de iniciativas de zoneamento que incluem estudos abrangentes como o zoneamento ecol gico econ mico da Amaz nia Legal Becker e Egler e de aspectos espec ficos como o zoneamento pedo clim tico por cultura coordenado pela EMBRAPA Todos estes estudos tem uma caracter stica b sica a interdisciplinaridade Moraes us Decorrente da convic o de que n o poss vel compreender perfeitamente os fen me
250. ide Figura 5 4 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 8 Opera es de An lie Geogr fica Mapa de solos restri o Declividade dado de entrada M ximo Zonal Figura 5 4 Opera o de m ximo zonal A import ncia te rica das opera es zonais dupla permite materializar num SIG os conceitos de unidade de paisagem Bertrand 1981 Tricart 1977 Tricart e KiewietdeJonge 1992 e rea unidade Hartshorne 1978 e permite a liga o entre dados do meio f sico bi tico e dados s cio econ micos essencial para estudos de ordena o do territ rio Alternativamente aos procedimentos manuais e de forma an loga ao exemplo anterior uma opera o de m dia zonal pode ser conveniente na determina o da vulnerabilidade natural eros o Crepani et al 1996 ou da fragilidade Ross 1990 das unidades de paisagem ou das unidades territoriais b sicas mapeadas a partir das imagens de sat lites Toma se o geo campo tem tico ou cadastral unidade de paisagem como restri o sobre geo campos num ricos MNT que por sua vez s o resultantes de pondera es sobre os geo campos tem ticos de geologia geomorfologia solos vegeta o e clima Obt m se com o resultado um geo campo num rico cujo valor m dio para cada unidade de paisagem mapeada representa sua vulnerabilidade ou fragilidade natural Este geo campo num rico MNT pode ser fatiado em classes de v
251. igura 4 1 abaixo ilustra a arquitetura do sistema MGE MGE Base Mapper e outros Aplicativos MGE Basic Administrator MGE Basic Nucleus MGAD Relational Interface System RIS Sistema Banco de Dados Relacional Microstation Fig 4 1 Arquitetura do Sistema MGE FONTE adaptada de Intergraph 1994 4 1 3 Projeto Um projeto no MGE combina todas as fontes de informa es geogr ficas Um projeto est associado a uma rea de estudo e uma cole o de informa es geogr ficas mapas e tabelas relacionadas No projeto as informa es s o estruturadas conforme sua origem As fei es geogr fica s o agrupados em categorias os elementos alfanum ricos s o armazenados em tabelas em um sistema gerenciador de banco de dados 81 relacional Para isto deve existir um esquema que reflete esta estrutura o no banco de dados A seguir s o apresentados esses conceitos mais detalhadamente 4 1 3 1 Esquema Cada projeto MGE pode ter seu pr prio esquema uma cole o de tabelas e privil gios de acesso do projeto ao banco de dados ou v rios projetos podem compartilhar um esquema Caso se esteja trabalhando sobre um ambiente multiusu rio torna se poss vel usar esquemas residentes em sistemas remotos 4 1 3 2 Categorias e Classes de Fei es Em um projeto MGE os fen menos geogr ficos s o representados por categoria classes de fei es e fei o geogr fica Cada fei o geogr fica represent
252. igura 9 10 Exemplos de fun es de transfer ncia Modificado Nelson e Illingworth 1989 A maioria dos modelos de redes neurais possui alguma regra de treinamento onde os pesos de suas conex es s o ajustados de acordo com os padr es apresentados sinais Em outras palavras elas aprendem atrav s de exemplos Os sinais podem ser positivos excitadores ou negativos inibidores Uma entrada positiva promove o disparo de um EP enquanto a negativa tende manter o EP inerte A propriedade mais importante das redes neurais a habilidade de aprender e com isso melhorar o seu desempenho Isso feito atrav s de um processo iterativo de ajustes aplicado a seus pesos o treinamento O aprendizado efetuado atrav s de algoritmo de aprendizado que s o um conjunto de regras bem definidas para a solu o de um determinado problema Existem muitos tipos de algoritmos de aprendizado espec ficos para determinados modelos de redes neurais O aprendizado ocorre quando a rede neural atinge uma solu o generalizada para uma classe de problemas As formas de aprendizado podem ser subdivididas em supervisionadas n o supervisionadas e por refor o No aprendizado supervisionado s o apresentadas rede um conjunto de padr es de entrada e seus correspondentes padr es de sa da Durante os processos sucessivos a rede realiza um ajustamento dos pesos das conex es entre os elementos de processamento segundo alguma lei de aprendizado algo
253. imativa razo vel dizer que a probabilidade a priori de que vai chover no dia seguinte 80 365 Pode se refinar esta estimativa com outros dados hist ricos como por exemplo a poca do ano Com isto ter amos a probabilidade de chuva no dia seguinte dado que estamos em uma determinada poca do ano ou seja a probabilidade seria modificada por um fator que varia com o m s do ano Esta nova probabilidade denominada probabilidade a posteriori ou probabilidade condicional de chuva dado a poca do ano Este fator multiplicativo pode tamb m ser determinada a partir de dados hist ricos Colocando isto na forma de uma express o temos Pfchuval poca do ano Pfchuva Fatorspoca do ano 9 6 onde P chuva probabilidade a priori P chuval poca do ano probabilidade a posteri Outros fatores que tamb m afetam a possibilidade de chuva no dia seguinte s o choveu ontem choveu hoje Estes fatores s o evid ncias que contribuem para refinar a estimativa de chuva no dia seguinte Eles podem ser combinados conforme a express o abaixo Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 14 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Pfchuvalevidencia P chuva Fatorepoca do ano Fatoraia anterior Fatoraia corrente 9 7 Algumas evid ncias podem aumentar da probabilidade a posteriori em rela o a probabilidade a priori neste caso o fator maior do que 1 em outros casos este fator reduzir a probabilidade e neste caso ser menor do qu
254. inal multiplicado por um peso que indica a sua influ ncia na sa da da unidade efetuada a soma ponderada dos sinais que produz um n vel de atividade se este n vel de atividade exceder um certo limite a unidade produz uma determinada resposta de sa da Entradas Sa da soma das entradas pesos note muitas entradas uma sa da Nivel de estimulo entrada For a sin ptica pesos Impulso neural saida fun o de transfer ncia determina saida Figura 9 9 Elemento de processamento fun o de soma Modificado Nelson e Illingworth 1991 Matematicamente pode se pensar nas entradas e nos pesos como vetores i i si e Wi Wase Wp efetuada a multiplica o de cada componente i pelo correspondente w e posteriormente a soma de todos os produtos Figura 9 9 No resultado aplicado uma fun o de transfer ncia fun o de ativa o que geralmente n o linear Figura 9 10 As fun es lineares na pr tica mostram se pouco eficientes pois fornecem simplesmente sa das proporcionais as entradas As fun es mais utilizadas s o as Hard limiter Ramping function e sigm ide sendo as sigm ides as mais utilizadas devido ao seu car ter cont nuo Nelson e Illingworth 1991 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 23 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Hard Limiter Ramping Function Y B Fun es Sigm ides Y 141 6 X20 Y AMIDO XED Y AU F
255. incipais a minera o bauxita argilas minerais radioativos e o turismo ligado suas guas e ao clima agrad vel localiza se na borda norte dessa cratera A Figura 9 12 mostra o planalto de Po os de Caldas atrav s de uma composi o colorida obtida com imagens do sat lite Landsat 1 Como refer ncia est o indicadas a cidade de Po os de Caldas principais drenagens vias de acesso etc extra das de cartas planim tricas da regi o Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 31 Figura 9 12 Composi o colorida de imagens do sat lite Landsat 1 mostrando o planalto de Po os de Caldas T cnicas de Infer ncia Geogr fica z Do ponto de vista geol gico o planalto constitu do por rochas mesoz icas cenoz icas representadas em sua maioria por nefelina sienitos os quais ocorrem como f cies efusivas hipabissais e plut nicas Dera a al m de material de natureza vulc nica Data es Aa de Caldas egito geocronol gicas pelo m todo K Ar Bushee RepBornalan S 1970 indicam que os fen menos geol gicos que formaram a cratera teriam ocorrido entre 87 e 53 milh es de anos atr s As guas termais da regi o Aeroporto s o as ltimas manifesta es desse epis dio Quarenta e oito locais de mineraliza es radioativas incluindo dep sitos e simples ocorr ncias s o conhecidos no planalto de Po os de Caldas as quais podem ser agrupadas em tr s associa es distintas de acordo com a
256. informa es gr ficas ou alfanum ricas mas pode em geral comunicar se com gerenciadores existentes Exemplos MapInfo Maptitude Fundamentos de G eoprocessamento 3 16 Anatomia de SIG 3 3 7 SIG Baseado em Imagens Esta uma classe de aplica es em que o verdadeiro banco de dados est na imagem e seus atributos Assim n o existe um SGBD propriamente dito apenas um conjunto de arquivos de imagem codificados de maneira conveniente tanto em termos de ocupa o de espa o em disco quanto em termos de facilidades de recupera o Figura 3 8 No entanto muitas vezes necess rio associar um conjunto de informa es alfanum ricas a uma imagem ou a partes dela O recurso que geralmente empregado por este tipo de SIG a cria o de objetos vetoriais que podem ou n o ser apresentados em sobreposi o imagem Estes objetos podem ser dos tipos usuais ou seja pontos linhas ou reas mas em no caso de reas e linhas existe um centr ide que um nico ponto contido na linha ou rea e que escolhido para ser o ponto de refer ncia dos dados alfanum ricos correspondentes Assim cada elemento geogr fico com possibilidade de associa o a dados alfanum ricos associado ao centr ide que por sua vez est representado no banco de dados alfanum rico em geral relacional Estes sistemas podem ou n o possuir linguagem de programa o uma vez que a funcionalidade que interessa mais diretamente
257. ional de dados geogr ficos Os conceitos apresentados visam esclarecer as quest es b sicas do Geoprocessamento Como representar em computadores os dados geogr ficos Como as estruturas de dados geom tricas e alfanum ricas se relacionam com os dados do mundo real Que alternativas de representa o computacional existem para dados geogr ficos Para simplificar a discuss o lidaremos neste cap tulo com dados individuais cada mapa considerado em separado dos demais dados No pr ximo cap tulo Modelagem de Dados em Geoprocessamento estaremos considerando o problema de modelar uma aplica o complexa incluindo os relacionamentos entre os diferentes tipos de dados 2 2 TRADUZINDO A INFORMA O GEOGR FICA PARA O COMPUTADOR Para abordar o problema fundamental do Ciencia da Geoinforma o o entendimento das representa es computacionais do espa o estaremos utilizando neste e em outros cap tulos do livro um arcabou o conceitual para entender o processo traduzir o mundo real para o ambiente computacional o paradigma dos quatro universos Gomes e Velho 1995 que distingue e o universo do mundo real que inclui as entidades da realidade a serem modeladas no sistema e o universo matem tico conceitual que inclui uma defini o matem tica formal das entidades a ser representadas Fundamentos de Geoprocessamento 2 2 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o e o universo de representa o onde
258. ionalmente inclui a fronteira a poligonal fechada e o exterior Assim quando utilizamos a express o vetores estamos nos referindo a alguma combina o de pontos linhas poligonais e pol gonos conforme definidos acima Combina es porque teoricamente poder amos utilizar mais de um tipo de primitiva gr fica na cria o da representa o de um objeto Por exemplo pode se ter objetos de rea mais complexos formados por um pol gono b sico e v rios outros pol gonos contidos no primeiro delimitando buracos Pode se tamb m ter objetos compostos por mais de um pol gono como seria necess rio no caso do estado do Par que al m da parte continental tem a ilha de Maraj e outras como parte de seu territ rio 2 6 2 2 VETORES E TOPOLOGIA EM GIS Apesar de estarmos sempre concebendo representa es sob a forma de pontos linhas e reas para objetos em GIS existem algumas varia es com rela o adapta o destas representa es realidade ou seja considerando a forma com que estes objetos ocorrem na natureza Objetos de rea podem ter tr s formas diferentes de utiliza o como objetos isolados objetos aninhados ou objetos adjacentes O caso de objetos isolados bastante comum em GIS urbanos e ocorre no caso em que os objetos da mesma classe em geral n o se tocam Por exemplo edifica es piscinas e mesmo as quadras das aplica es cadastrais ocorrem isoladamente n o existindo segmentos poligonais compa
259. is sofisticados disp em de controladores para dispositivos de grava o eletr nica a laser o que assegura a produ o de mapas de alta qualidade 3 5 NECESSIDADES DE APLICA ES DE GEOPROCESSAMENTO Numa vis o bastante geral podemos dividir o setor de Geoprocessamento no Brasil em seis segmentos e Cadastral aplica es de cadastro urbano e rural realizadas tipicamente por Prefeituras em escalas que usualmente variam de 1 1 000 a 1 20 000 A capacidade b sica de SIGs para atender este setor dispor de fun es de consulta a bancos de dados espaciais e apresenta o de mapas e imagens e Cartografia Automatizada realizada por institui es produtoras de mapeamento b sico e tem tico Neste caso essencial dispor de ferramentas de aerofotogrametria digital e t cnicas sofisticadas de entrada de dados como digitalizadores pticos e de produ o de mapas como gravadores de filme de alta resolu o e Ambiental institui es ligadas s reas de Agricultura Meio Ambiente Ecologia e Planejamento Regional que lidam com escalas t picas de 1 10 000 a 1 500 000 As capacidades b sicas do SIG s para atender a este segmento s o integra o de dados gerenciamento e convers o entre proje es cartogr ficas modelagem num rica de terreno processamento de imagens e gera o de cartas Fundamentos de G eoprocessamento 3 29 Anatomia de SIG e Concession rias Redes neste segmento temos as concession rias de
260. istrada de suma import ncia pois as transforma es polinomiais tendem a se comportar adequadamente apenas na regi o onde se encontram os pontos de controle 6 9 GENERALIZA O CARTOGR FICA No dom nio convencional da Cartografia generaliza o cartogr fica um processo dependente da escala que inclui sele o simplifica o e s ntese dos objetos que devem compor um certo mapa um processo claramente voltado visualiza o ou comunica o eficiente daquilo que est representado num mapa Como regra geral a complexidade de um mapa deve diminuir com a escala do mapa Com o advento da tecnologia de SIG generaliza o cartogr fica passou a incorporar tamb m a no o de modelagem que envolve a deriva o de uma base de dados menos complexa para atender a uma certa finalidade Esta se o dedica se discuss o do papel da generaliza o cartogr fica no dom nio digital Generaliza o pode ser entendida como o processo de universaliza o do conte do de uma base de dados espaciais com uma certa finalidade Um de seus objetivos deve ser a redu o da complexidade quer seja para fins de visualiza o quer seja para armazenar na base de dados apenas aquilo que necess rio A redu o da complexidade deve levar em conta uma certa l gica que n o comprometa a exatid o de posicionamento e a exatid o de atributos dos dados reveja a se o 2 5 em caso de d vidas Algumas das motiva es da generaliza
261. iv duos que n o pertencem mesma comunidade de informa o e querem compartilhar informa es s o impedidos de faz lo por tr s motivos e ignor ncia da exist ncia da informa o fora de sua comunidade e modelagem do fen meno sem interesse m tuo e e modelagem do mesmo fen meno em duas representa es distintas em dois CIG diferentes fazendo com que uma representa o n o reconhe a a outra e vice versa A especifica o OGC visa superar estas limita es O OGC capacita os CIG a articular seus dom nios de interesse ao fornecer duas novas tecnologias que objetivam e anunciar sua exist ncia e suas informa es para que estes outros CIGs possam descobr lo e acess lo sempre que exista o interesse de compartilhar informa es e e preservar a sem ntica quando ocorre a transfer ncia de dados de um CIG para outro A aplica o e o amadurecimento da tecnologia OGIS dever o resultar no crescimento do tamanho e formalismo do CIG al m de incrementar a disponibilidade de informa es pelo referido CIG Esta tend ncia pode ser 110 acompanhada com uma redu o gradual do n mero de CIGs distintos medida que estes apliquem o padr o OGIS Para formalizar um projeto do mundo real em um CIG ser o brevemente apresentados os diversos n veis de abstra o para modelar os fatos do mundo real como cole es de fei es no OPEN GIS Existem duas tecnologias fundamentais para modelar fatos do
262. izes de intera o espacial As superf cies podem ser computadas a partir de dados de campo e tamb m dissolvendo se os limites poligonais que correspondem s unidades rea As redes s o representadas atrav s de matrizes de intera o espacial nas quais cada localidade onde se originam e destinam fluxos representada por um ponto no espa o e os fluxos entre estas entidades s o indicados como entradas numa matriz origem destino A partir desta matriz pode se computar modelos de aloca o de recursos usualmente apenas baseados em fluxos de recursos ou fluxos de transporte Dentre estes modelos destacam se os modelos gravitacionais assim chamados porque baseados na id ia de atra o entre localidades a partir de massas atribu das aos atributos destas localidades e da dist ncia entre elas Apesar da forte rela o entre os conceitos da Geografia Quantitativa e o Geoprocessamento apenas a partir de meados da d cada de 90 os GIS passam a dispor de representa es computacionais adequadas plena express o dos conceitos desta escola As t cnicas de geoestat stica ainda est o em processo de integra o aos principais sistemas de informa o geogr fica e os processos de modelagem e propaga o de incerteza Heuvelink 1998 ainda precisam ser plenamente incorporados aos GIS Adicionalmente a tecnologia atual de Geoprocessamento ainda enfatiza a representa o de fen menos espaciais no computador de forma
263. izinhas mais pr ximas do elemento Um modelo de grade regular retangular pode ser gerado a partir de um conjunto de amostras regularmente espa adas ou a partir de um conjunto de amostras irregularmente espa adas O processo de gera o de uma grade regular An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 9 Modelagem Num rica de Terreno retangular a partir de outra grade tamb m regular retangular objetivando uma melhora na resolu o da grade conhecido como refinamento da grade e ser abordado com mais detalhes a posteriori Para se gerar grades regulares retangulares a partir de amostras irregularmente espa adas comum definir se fun es interpolantes simples por exemplo m dias ponderadas splines etc e utiliz las localmente importante notar que a estimativa da cota z de cada ponto da grade realizada a partir de amostras vizinhas locais mas uma an lise global das amostras sempre necess ria para se encontrar essa vizinhan a 7 5 2 INTERPOLADORES PARA GERA O DE GRADE REGULAR 7 5 2 1 Interpoladores de tend ncia Os interpoladores de tend ncia representam as varia es do fen meno estudado a partir de regress es polinomiais A id ia ajustar uma superf cie polinomial sobre todos os dados amostrais minimizando se o erro de ajuste global Geralmente utiliza se uma minimiza o do erro m dio quadr tico A figura abaixo ilustra esse conceito para o caso de ajuste de curvas Figura 7 6 Curva
264. je o paralela ou perspectiva Al m do c lculo dos valores projetados o algoritmo de proje o geom trica planar deve conter um processamento de escondimento de linhas n o An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 26 Modelagem Num rica de Terreno vis veis que depende do tipo e da dire o de proje o e da posi o do observador em rela o superf cie quando a proje o perspectiva A figura abaixo mostra o resultado da proje o planar de um MDT retangular 7 8 5 VISUALIZA O DO MODELO COM INCLUS O DE TEXTURA O modelo digital de terreno pode ser integrado com uma imagem no processo de proje o perspectiva planar Em geral a visualiza o do modelo projetado num plano com inclus o de textura realizada atrav s de t cnicas de proje o planar conhecidas como ray tracing Esta t cnica baseia se no acompanhamento do tra ado do raio desde o centro de proje o at ele alcan ar elementos da superf cie a ser projetada Nesta t cnica pode se incluir efeitos de reflex o difusa e especular e de refra o dos raios sobre os elementos da superf cie A figura abaixo ilustra o tra ado de um raio que parte de um centro de proje o passa por um ponto do plano de proje o e alcan a diversos elementos pc ao objetos de uma cena No caso de modelo de grade esses Centro de Proiec o Figura 7 18 Ilustra o da t cnica de ray tracing Na proje o de modelos utiliza se a t cni
265. jetistas embora estes nem sempre utilizem sistemas de coordenadas ajustados superf cie da Terra para realizar seus projetos pois para estas aplica es um simples sistema de coordenadas cartesianas suficiente Mas o uso de vetores em GIS bem mais sofisticado do que o uso em CAD pois em geral GIS envolve volumes de dados bem maiores e conta com recursos para tratamento de topologia associa o de atributos alfanum ricos e indexa o espacial No caso de representa o vetorial consideram se tr s elementos gr ficos ponto linha poligonal e rea pol gono Um ponto um par ordenado x y de coordenadas espaciais Al m das coordenadas outros dados n o espaciais atributos podem ser arquivados para indicar de que tipo de ponto se est tratando As linhas poligonais arcos ou elementos lineares s o um conjunto de pontos conectados Al m das coordenadas dos pontos que comp em a linha deve se armazenar informa o que indique de que tipo de linha se est tratando ou seja a que atributo ela est associada Um pol gono a regi o do plano limitada por uma ou mais linha poligonais conectadas de tal forma que o ltimo ponto de uma linha seja id ntico ao primeiro da pr xima x Figura 2 12 Elementos da representa o vetorial Fundamentos de Geoprocessamento 2 19 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Observe se tamb m que o pol gono divide o plano em duas regi es o interior que convenc
266. l D D D l j all D E om D A Fig 9 6 Regi o de estudo R sobreposta a um mapa bin rio de anomalia magn tica 9 15 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o R T cnicas de Infer ncia Geogr fica A partir da constata o de que 180 dos 200 dep sitos est o dentro da rea de anomalia pode se afirmar que a probabilidade de deposito em uma c lula que esteja dentro da rea de anomalia maior do que 0 02 e que esta probabilidade poder ser menor do que 0 02 para uma c lula fora da rea de anomalia A condi o favor vel para se encontrar um dep sito dado a presen a de evid ncias pode ser expressada por uma probabilidade condicional PiDN AS ROIA 9 8 Onde P DIA a probabilidade condicional de um deposito D dado que a c lula esta dentro da rea de anomalia A O numerador P DAA igual a propor o da rea total onde ocorre simultaneamente deposito e anomalia ou P DIA N DOA N T De maneira similar P A N A N T onde P A e N A s o respectivamente a probabilidade e a rea da anomalia A Substituindo na equa o 9 8 tem se NIDN AJ N A P D A 9 9 A partir do diagrama de Venn apresentado na Figura 9 7 vemos que a probabilidade condicional a propor o da rea de anomalia A ocupada por dep sitos conhecidos No nosso exemplo existe 180 dep sitos dentro da rea de anomalia e a rea de anomalia ocupa 3600 km assim sendo a probabilidad
267. l da especifica o OPEN GIS A Figura 4 19 apresenta este modelo COVERAGE IMAGEM COVERAGE COVERAGE COVERAGE COVERAGE COVERAGE GRADE PONTO LINHA TIN GEOME DISCRETO TRICA COVERAGE COVERAGE COVERAGE COVERAGE OUTRAS SUPERFICIE SUPERFICIE AREA E SEGMENTO COVERAGE POLIEDRAL VIZINHAN A DE LINHA Fig 4 18 Subtipos de Coverage FONTE adaptada de OGC 1998B 121 COLE O DE FEI ES J TIPO DE FEI O GEOGR FIC COVERAGE FEI O COM GEOMETRIA e C FUNCTION ATRIBUTOS NAGEM COVERAGE na COVERAGE COVERAGE COVERAGE GRADE ONTO LINHA TIN OUTRAS OUTRA GEOMETRIA ronco PRIMITIVA COVERAGE COVERAGE COVERAGE SUPERF CIE COVERAGE SUPERF CIE AREA POLIEDRAL VIZINHAN A COVERAGE SEGMENTO DE LINHA GEOMETRIA Fig 4 19 Modelo sem ntico que se aproxima da especifica o OPEN GIS 4 5 Compara o entre os SIGs e o padr o OGIS Este item tem a pretens o de realizar uma compara o entre os tr s SIGs apresentados tomando como refer ncia dois conceitos do OGIS fei o com geometria e coverage Trata se de um desenvolvimento onde ser buscado mostrar at onde cada um destes sistemas aderem a esses dois conceitos 4 5 1 MGE e OGIS 4 5 1 1 Fei
268. l que atualiza tabela de atributos Inicio de programa Declara es Objeto regioes municipios Cadastral mapamunicipios mapacad Digital altimetria altime mapamunicipios Recupere Nome municipios altimetria Recupere Nome alt Resultado num rico em Tabela de Atributos de Objetos regioes altitudeM MediaZonal altimetria regioes OnMap mapamunicipios An lise Espacial de Dados Geogr ficos Als Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL MaxZonal pie lista de zonas Identifica o valor m ximo dentro de cada zona regi o de um plano de informa o referenciado pelo argumento pie As zonas s o definidas uma a uma pela lista de zonas Sintaxe Resultado em grade Num rica pis MaxZonal pie lista de zonas Resultado em um nico valor num rico vr MaxZonal pie zona Resultado num rico em Tabela de Atributos de Objetos Objeto atr MaxZonal pie objeto OnMap pic Considera es pie Plano de informa o de entrada que define os valores dentro de cada regi o geogr fica avaliada O plano de informa o pie deve ser do tipo Imagem ou do tipo Numerico lista de zonas Identifica as zonas sobre as quais ser o calculados os valores m ximos Todas as zonas presentes na lista de zonas devem estar localizadas sobre a regi o geogr fica do pie Uma zona ou regi o pode ser definida por uma express o booleana ou por um objeto Uma lista de zonas
269. la proposta por Lombardi Neto A partir do mapa de altimetria gerou se um modelo num rico de terreno utilizando se o interpolador TIN grade triangular Desta grade gerou se outra grade de declividade e um mapa tem tico com classes de declividade O valor do comprimento da encosta L ou percurso da gua foi obtido a partir de um mapa de dist ncia entre o limite da bacia e os n veis mais baixos de altimetria resultando em um modelo num rico do terreno A partir desta formula o metodol gica apresentamos a seguir um programa em LEGAL que realiza este procedimento O LEGAL foi utilizado para e converter o mapa de solos em uma grade de valores de erodibilidade utilizando se a fun o PONDERE e converter o mapa de classes de declividade em uma grade de valores m dios de declividade utilizando o valor central de cada intervalo tamb m atrav s da fun o PONDERE e aplicar a equa o universal de perda de solo considerando todos os par metros acima gerando uma grade onde cada ponto da superf cie est associado ao valor de potencial natural de eros o Apresenta se a seguir a sintaxe utilizada Declara o das vari veis tenacico solo solot ds ei ele lie Num icoRs Qi eis medialE K Weron r oacet N encosta y GS HLS E one ENE Float R 6675 Tabela tabk Ponderacao tabs Ponderacao Transforma Declividade em S declividade media decl Recupere Nome Declividade S Novo
270. lasse Uyni Mor Migmat Gna Xis Filitos MuitoAlto entral Classe muy alta AND entra2 Classe VIII Mor RGraniticas MuitoAlto entral Classe muy alta AND entra2 Classe NIX Mont Escarpas vibe entral Classe alta AND entra2 Classe PVE COMES ec adBArenmE WALTON entral Classe alta AND entra2 Classe EVA Co IM rES COMAC UAI o entral Classe alta AND entra2 Classe iV Coll MOr mMm Cesc D WAIE entral Classe alta AND entra2 Classe AVIE MO MoLeimene Gna Kis LLE COSY ATEON entral Classe alta AND entra2 Classe VIII Mor RGraniticas RAS entral Classe alta AND entra2 Classe HIDS Montliscarpasm Medio entral Classe media AND entra2 Classe PEV Colors e dBm Medio entral Classe media AND entra2 Classe EVA Co Mo rs carro Medio entral Classe media AND entra2 Classe UVA o Mo rEimo EC rArsi E Medio entral Classe media AND entra2 Classe VALE Mo cEMIgqmatEGa KLS P LEOS y Medio entral Classe media AND entra2 Classe aV EMO PERG Cani EESAN Medio entral Classe media AND entra2 Classe HDX Mont ISCA oEaSs H y Baixo entral Classe baja AND entra2 Classe VA SoM or ENDECA Enki Geoproc
271. lementa o de modelos emp ricos 10 3 1 Aplica o da Equa o Universal de Perdas de Solos Um exemplo de aplica o em modelos emp ricos foi o trabalho realizado por Kuntschik que implementou um modelo para a estimativa da perda de solos por eros o h drica na microbacia do Ribeir o das Araras em Araras no Estado de S o Paulo Todo o projeto foi desenvolvido na escala 1 50 000 Para tanto foram utilizadas t cnicas de geoprocessamento visando identificar dentro da bacia as regi es com maior susceptibilidade perda de solos por eros o h drica O modelo escolhido a Equa o Universal de Perda de Solo USLE Este modelo leva em conta seis fatores erosividade dada pela capacidade da chuva de provocar desprendimento e arrasto de solo erodibilidade que quantifica a susceptibilidade de um solo a ser erodido pela chuva fator topogr fico que considera comprimento de encosta e declividade e o fator antr pico que inclui cobertura e uso do solo e pr ticas conservacionistas A partir do mapa de solos cartas topogr ficas e dos valores num ricos correspondentes a cada fator considerado foram criados arquivos matriciais em formato ASCII Nestes arquivos cada n mero representa o valor da grandeza para uma rea quadrada de 250 m de lado no terreno Estes arquivos foram tratados atrav s de planilhas de c lculo e das fun es dispon veis no SIG sendo gerados os mapas de potencial natural de eros o PNE e de perdas sol
272. lin mio definida utilizando se os v rtices dos elementos e em muitos casos os v rtices dos elementos vizinhos tamb m Segue uma abordagem mais abrangente com rela o aos modelos de grade retangular e triangular An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 8 Modelagem Num rica de Terreno O Ponto da grade Ponto amostral Figura 7 5 Modelo de grade regular retangular a esquerda e modelo de grade irregular triangular a direita 7 5 MODELOS DE GRADE REGULAR 7 5 1 INTRODU O 2 Uma grade regular retangular um poliedro de faces retangulares O processo de gera o de uma grade regular consiste em estimar os valores de cota de cada ponto da grade a partir do conjunto de amostras de entrada Quando se faz uso de todas as amostras para interpolar cada ponto da grade diz se que a interpola o global Em geral o conjunto de amostras pode ser muito grande e n o homog neo tornando a interpola o global pouco apropriada em rela o ao tempo de processamento computacional e precis o do modelo Por exemplo para uma grande quantidade de amostras fica bastante dif cil definir se uma fun o polinomial capaz de representar satisfatoriamente todas as varia es espaciais do fen meno em estudo Assim muito comum utilizar se interpola o local para o c lculo de cota de cada elemento da grade Neste caso o valor de cota de cada elemento da grade estimado a partir de uma quantidade preestabelecida de amostras v
273. listics methods Thematic Conference and Workshop on Applied Geologic Remote Sensing 11 Las Vegas 1996 Proceedings Nevada v 2 p 621 628 53 Rezende M A M M todos de Acesso para Bancos de Dados Espaciais Relat rio T cnico CCR 142 Centro Cient fico IBM Brasil Rio de Janeiro 1992 54 Rich E Knight K Intelig ncia Artificial S o Paulo Makron Books 1993 55 Ross J L S An lise Emp rica da Fragilidade dos Ambientes Naturais e Antropizados Revista do Departamento de Geografia FFLCH USP N 9 1994 pp 63 74 56 Saaty T L 1992 Multicriteria Decision Making The Analytical Hierarchical Process Pittsburg RWS Publications 57 Santos M Espa o e M todo S o Paulo Nobel 1985 58 Santos M A Natureza do Espa o t cnica e tempo raz o e emo o S o Paulo Editora Hucitec 1996 59 Schowengerdt R A Techniques for Image Processing and Classification in Remote Sensing Orlando Academic Press 1983 249p Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 36 60 Siebert C F Estrutura o e desenvolvimento da rede urbana do Vale do Itaja Ed FURB 1997 61 Silva T C Metodologia dos Estudos Integrados para o Zoneamento Ecol gico Econ mico Salvador Divis o de Recursos Naturais DRN IBGE BA 1987 Documento datilografado de circula o interna 62 Smith T Peuquet D Menon S Agarwal P KBGIS II a Knowledge Based Geographical Information System International Journal of
274. los emp ricos Os modelos emp ricos podem ser divididos em dois tipos modelos baseados em conhecimento que s o implementados a partir do conhecimento de especialistas e modelos baseados em dados que s o implementados a partir de um conjunto de dados observados Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 2 T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 3 MODELOS BASEADOS EM CONHECIMENTO No caso de modelos baseados em conhecimento dispomos de um conjunto de informa o de entrada e uma metodologia que nos permitir descobrir localiza es ou zonas que satisfa o um conjunto de crit rios Se o crit rio definido segundo regras determin sticas o modelo consiste em aplicar operadores de l gica booleana em um conjunto de dados mapas de entrada O dado de sa da um mapa bin rios onde cada ponto no mapa satisfaz ou n o as condi es do modelo Bonham Carter 1994 Harris 1989 descreve esse modelo como t cnica de co ocorr ncia aditiva na qual os mapas bin rios s o simplesmente sobrepostos e as reas de maior potencialidade ocorr ncia mineral s o aquelas que apresentam o maior n mero de interse o de evid ncias favor veis definidas pelo modelo De um modo alternativo cada localiza o pode ser avaliada de acordo com crit rios ponderados que resultam em um patamar grau em uma escala de potencialidade Bonham Carter 1994 Essa t cnica tamb m definida como co ocorr ncia ponderada Harris 1989 Este
275. m Para o transferir o conte do dos geo campos foram realizados os seguintes procedimentos Para o atributo SOLO CLS cada geo objeto UTB sobrep e o geo campo tem tico de solos verifica com o operador Maioria Zonal MaiZ qual a classe de solo dominante em rela o a rea do geo objeto e transfere o nome da tal classe para o registro referente ao geo objeto na tabela O mesmo acontece para o atributo SOLO VUL por m utilizando o operador M dia Zonal e neste caso o valor transferido para a tabela a m dia aritm tica dos valores encontrados na regi o do geo campo num rico que foi sobreposta pelo geo objeto Para ilustrar sobre a espacializa o tomou se o atributo VULN MED da tabela contida na que foi espacializado atrav s do programa em lgebra de mapas apresentado a seguir INICIO DO PROGRAMA CONVERSAO DE GEO OBJETOS CADASTRAL EM GEO CAMPOS GERACAO DE GEO CAMPO A PARTIR DE ATRIBUTO NUMERICO DA TABELA DE GEO OBJETOS Atributo MED VULN T DECLARACOES DE VARIAVEIS Objeto objuth Un Ter Basica Oa Cadastral utbs MUnirerABasicalcadaD E Numerico SaiMNT AVALIA CIRO RECUPERA O MAPA CADASTRAL utbs Recupere Nome Utb Cad CRIA GEO CAMPO NUMERICO SaiMNT Novo Nome vuln medutb ResX 90 ResY 90 Escala 250000 Min 0 0000 Max 3 0000
276. m admitir n mero muito grande de varia es Estas decis es podem levar em conta as aplica es s quais o sistema voltado a disponibilidade de algoritmos para tratamento de dados geogr ficos e o desempenho do hardware Para uma discuss o sobre os problemas de implementa o de opera es geogr ficas veja se Giting et al 1994 Um dos aspectos principais a ser levado em conta no universo de implementa o o uso de estruturas de indexa o espacial Os m todos de acesso a dados espaciais comp em se de estruturas de dados e algoritmos de pesquisa e recupera o e representam um componente determinante no desempenho total do sistema Apanhados gerais da literatura s o feitos em Berg 1997 e van Kreveld et al 1998 Estes m todos operam sobre chaves multidimensionais e dividem se conforme a representa o dos dados associados pontos ex rvores K D linhas e pol gonos ex rvores R e R e imagens ex rvores quatern rias Com rela o s estuturas de dados podemos fazer algumas considera es de ordem pr tica Fundamentos de Geoprocessamento 2 31 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o e armazenamento de pontos 3D em rvores K D Bentley 1975 traz um ganho muito significativo para aplica es como a gera o de grade regular a partir de um conjunto de amostras esparsas e o uso de rvores quatern rias Samet 1990 para armazenar imagens em tons de cinza n o eficaz Para o caso
277. m limita es de escala proje o e fuso mantendo a identidade dos objetos geogr ficos ao longo de todo banco e administra tanto dados vetoriais como dados matriciais e realiza a integra o de dados de sensoriamento remoto e prov um ambiente de trabalho amig vel e poderoso atrav s da combina o de menus e janelas com uma linguagem espacial facilmente 100 program vel pelo usu rio LEGAL Linguagem Espacial para Geoprocessamento Alg brico e e consegue escalonabilidade completa isto capaz de operar com toda sua funcionalidade em ambientes que variem desde micro computadores a esta es de trabalho RISC de alto desempenho O desenvolvimento de uma nova gera o de sistemas de processamento de imagens e geoprocessamento no INPE iniciou se em 1991 e teve seu primeiro resultado concreto em 1993 com o lan amento da vers o 1 0 do SPRING A evolu o do sistema SPRING durante estes anos levou ao lan amento em 1996 da vers o 2 0 Seguindo uma estrat gia de utilizar sistemas competitivos e no estado da arte o INPE est migrando o sistema para o ambiente de microcomputadores MS Windows gerando assim o SPRING For Windows Este produto mostra se altamente promissor uma vez que incorpora todas as funcionalidades e vantagens do SPRING UNIX em um ambiente simples e de larga utiliza o no mercado 4 3 2 Arquitetura do Sistema O sistema SPRING composto por tr s m dulos IMPIMA SPRING e
278. ma es e garantir a recupera o total ou parcial do banco em caso de falhas e garantir a seguran a no acesso s informa es contidas no banco impedindo acessos n o autorizados e limitando o acesso a dados sens veis De modo geral todas as tarefas acima s o t picas de sistemas gerenciadores de bancos de dados de primeira linha No caso de GIS existe a complexidade adicional da incorpora o de dados gr ficos e da necessidade de garantia da integridade gr fico alfa Naturalmente o GIS precisa garantir aos usu rios o acesso eficiente e r pido s informa es que ele gerencia Para isto necess rio dispor de alguns recursos que viabilizem a execu o da tarefa notadamente recursos e t cnicas que organizem a informa o no banco de dados de maneira inteligente e que privilegiem a efici ncia na recupera o de informa es Estas t cnicas incluem a indexa o espacial que procura organizar as informa es por proximidade geogr fica Tamb m s o necess rios recursos que facilitem a formula o de consultas por parte do usu rio Estes tipicamente incluem uma linguagem de pesquisa como o SQL enriquecido por comandos e operadores de Fundamentos de G eoprocessamento 3 26 Anatomia de SIG natureza espacial e recursos de interface gr fica com o usu rio que procuram evitar que o usu rio tenha que decorar segii ncias de comandos e dominar a sintaxe de uma linguagem complexa 3 4 4 Manipula o e An lise
279. mas s o absolutamente preponderantes para escalas maiores que 1 250 000 d Alge 1999 o caso por exemplo do monitoramento do desflorestamento na Amaz nia brasileira que usa uma base de dados formada a partir de algumas cartas topogr ficas na escala 1 250 000 vinculadas ao datum C rrego Alegre e outras vinculadas ao SAD 69 O antigo datum planim trico C rrego Alegre usa o elips ide de Hayford cujas dimens es sempre foram consideradas convenientes para a Am rica do Sul Atualmente no entanto o datum SAD 69 utiliza o elips ide da Uni o Astron mica Internacional IAU homologado em 1967 pela Associa o Internacional de Geod sia quando passou a se chamar elips ide de Refer ncia 1967 A tabela 1 ilustra os par metros dos dois elips ides empregados como figuras de refer ncia para C rrego Alegre e SAD 69 Elips ide Raio Equatorial R m Raio Polar r m Achatamento IAU 6 378 160 6 356 776 1 298 25 Hayford 6 378 388 6 366 991 1 297 Tabela 1 Par metros dos elips ides da Uni o Astron mica Internacional e Hayford Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 4 Cartografia para Geoprocessamento 6 3 SISTEMAS DE COORDENADAS O usu rio de SIG est acostumado a navegar em seus dados atrav s de ferramentas simples como o apontamento na tela com o cursor e a subsequente exibi o das coordenadas geogr ficas da posi o indicada Por tr s da simplicidade aparente dessa a o h algumas transforma
280. mbio de dados geogr ficos tornou se uma necessidade Como a tend ncia de cada organiza o adotar o GIS que melhor atende s suas necessidades a inexist ncia de normas e padr es para troca de informa o geogr fica faz com que seja muito mais dif cil compartilhar dados e racionalizar esfor os de levantamento e tratamento de informa es entre usu rios de sistemas distintos Algumas propostas de solu o v m sido colocadas mas ainda ser necess rio algum tempo at que este problema seja resolvido Dados Geogr ficos na Internet Diversos desenvolvedores de GIS t m lan ado produtos para prover acesso via Internet a bases de dados geogr ficas Considerando a crescente populariza o da Internet e a necessidade dos rg os p blicos em viabilizar o acesso do cidad o informa o este caminho parece ser bastante importante Fundamentos de G eoprocessamento 3 35 CAP TULO 4 MODELAGEM DE DADOS EM SISTEMAS DE INFORMA O GEOGR FICA Este Cap tulo possui tr s objetivos fundamentais O primeiro visa realizar uma investiga o sobre a forma como o conhecimento geogr fico foi modelado e implementado em tr s SIGs de mercado MGE Arc Info e SPRING O segundo objetivo visa descrever os conceitos que envolvem o OPENGIS mais especificamente fei o e coverage O terceiro busca realizar uma compara o entre os tr s SIGs apresentados tendo como refer ncia os conceitos do OPENGIS 4 1 MGE 4 1 1 Conceitos e
281. mo por mapa de isolinhas A figura 7 1 mostra v rios tipos diferentes de amostragem por pontos De acordo com o tipo de aquisi o tem se a distribui o das amostras conforme as figuras abaixo a Totalmente Irregular Aerolevantamento An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 3 Modelagem Num rica de Terreno c A partir da Drenagem Regular Figura 7 1 Tipos de amostragem por pontos O cuidado na escolha dos pontos e a quantidade de dados amostrados est o diretamente relacionados com a qualidade do produto final de uma aplica o sobre o modelo Para aplica es onde se requer um grau de realismo maior a quantidade de pontos amostrados bem como o cuidado na escolha desses pontos ou seja a qualidade dos dados s o decisivos Quanto maior a quantidade de pontos representantes da superf cie real maior ser o esfor o computacional para que estes sejam armazenados recuperados processados at que se alcance o produto final da aplica o No caso de amostragem por isolinhas um mapa de isolinhas nada mais do que a representa o de uma superf cie por meio de curvas de isovalor O exemplo mais comum s o as isolinhas altim tricas existentes nos mapas topogr ficos Nestes mapas as isolinhas foram impressas com o uso de equipamentos como stereoplotters sobre uma base composta de fotografias em est reo obtidas por aerolevantamento Cabe ainda mensionar que nestes mapas topogr ficos existem pontos amostr
282. mo uma sequ ncia de opera es de modelagem permite que se pense em tr s tipos de generaliza o O primeiro a generaliza o de objetos que usualmente ocorre antes da entrada de dados Ela prev uma sele o dos objetos que devem compor o conte do da base de dados Outro tipo a generaliza o orientada modelagem que responde pela simplifica o da base de dados ou seja pela deriva o de uma base de dados menos detalhada Por ltimo tem se a generaliza o cartogr fica propriamente dita que coordena a representa o gr fica da base de dados simplificada Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 28 Cartografia para Geoprocessamento 6 9 2 ESTRAT GIAS DE GENERALIZA O Existem duas possibilidades b sicas de se estabelecer um esquema de trabalho que envolva generaliza o num SIG A primeira se baseia numa orienta o por processos que prev a exist ncia de uma nica base de dados bem detalhada no SIG Qualquer base de dados menos detalhada deve ser gerada a partir da base detalhada O estado da arte atual em SIG que n o explicita a sem ntica e o contexto dos objetos dificulta esta abordagem A segunda estrat gia utiliza uma orienta o por representa es que prev o armazenamento de todos os n veis de abstra o de interesse o que se chama de representa es m ltiplas onde a preocupa o com a efici ncia na extra o da informa o Pode ser simples pensar em generaliza o por re
283. mporais as diferentes representa es de um mesmo objeto podem corresponder a varia es a do mesmo como no caso de um lago que teve suas bordas alteradas Para ilustrar este conceito considere se a Figura 2 8 que mostra um banco de dados da Amaz nia onde os ret ngulos pontilhados representam o recorte espacial do banco de dados Entidades como os rios Amazonas e Xing t m representa es em diferentes particionamentos espaciais do banco de dados Um caso particularmente dram tico o Mar de Aral na ex URSS Fundamentos de Geoprocessamento 2 14 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o nome Amazonas Yanomami Kayap Figura 2 8 Princ pio de identidade em bancos de dados geogr ficos 2 5 3 2 OBJETO N O ESPACIAL Em muitas situa es conveniente permitir a associa o de informa es n o espaciais a um banco de dados georeferenciado Por exemplo considere se uma aplica o de cadastro urbano em uma prefeitura que j disp e de um sistema para c lculo do IPTU baseado num cadastro alfanum rico de lotes Neste caso pode se desejar associar o cadastro alfanum rico a dados georeferenciados contendo a localiza o geogr fica e as dimens es destas propriedades Para englobar estas entidades introduz se a no o de objeto n o espacial Defini o 2 4 Objeto n o espacial Um objeto n o espacial um objeto que n o possui localiza es espaciais associadas Assim a no
284. n o Espacial GEO OBJETO CADASTRAL GEO OBJETO predicado conjuntos VALORES espacial conjunto An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 19 Opera es de An lie Geogr fica 8 7 EXEMPLO DE LINGUAGEM DE MANIPULA O A equipe do INPE engajada no desenvolvimento do SPRING tem procurado caracterizar de forma ampla as opera es sobre dados geogr ficos Deste estudo nasceu o projeto da linguagem LEGAL Linguagem Espacial para Geoprocessamento Alg brico descrita em C mara 1995 A lgebra de campos proposta em C mara 1995 foi usada como base para a implementa o parcial da linguagem LEGAL no SPRING com os seguintes tipos de opera es transforma o booleanas matem ticas e de classifica o cont nua Cordeiro et al 1996 e operadores zonais Barbosa et al 1998 2 Um programa em LEGAL estruturado em tr s partes declara es instancia es e opera es No que segue as senten as em LEGAL ser o escritas em fonte Courier New e as palavras reservadas da linguagem come am com Mai scula A sintaxe do LEGAL est descrita em detalhe no Ap ndice A 8 7 1 DECLARA O Toda vari vel em LEGAL deve ser declarada antes de ser utilizada de acordo com a sintaxe Tematico lt var gt lt categoria gt Numerico lt var gt lt categoria gt Imagem lt var gt lt categoria gt No SPRING o termo categoria identifica uma especializa o das classes geogr ficas b sicas no
285. namento de dados alfanum ricos em SGBD relacionais padr o de mercado seria a implementa o do gerenciamento dos dados gr ficos atrav s de ferramentas tamb m padr o de mercado No caso as ferramentas gr ficas que melhor se adaptam s necessidades do SIG s o os sistemas CAD Computer Aided Design Estas ferramentas tem seu uso bastante consolidado nas reas de engenharia arquitetura e semelhantes e s o naturais candidatas a ambientes de produ o cartogr fica Como no caso anterior ficou n tido para alguns desenvolvedores de SIG que a reimplementa o das fun es t picas de sistemas CAD de edi o gr fica e de gerenciamento de arquivos gr ficos seria reinventar a roda Leve se ainda em considera o o est gio de desenvolvimento dos sistemas CAD j extremamente evolu dos e confi veis Assim tem se a arquitetura apresentada na Figura 3 4 em que o n cleo do SIG trata principalmente da integra o entre um gerenciador gr fico CAD e um gerenciador alfanum rico SGBDR al m de implementar e tornar dispon veis fun es geogr ficas b sicas Fun es geogr ficas mais espec ficas s o oferecidas em um esquema de m dulos como nos casos anteriores O sistema disp e de uma interface gr fica em geral baseada na do CAD buscando tornar o sistema mais familiar para aqueles usu rios que j tivessem experi ncia com o CAD Omitiu se aqui propositadamente a refer ncia a uma linguagem de programa o Embora
286. nceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 5 3 GEO CAMPOS Defini o 2 2 Geo Campo Um geo campo representa a distribui o espacial de uma vari vel que possui valores em todos os pontos pertencentes a uma regi o geogr fica num dado tempo t M ltiplas representa es de um mesmo geo campo podem significar a varia o de uma dada vari vel no tempo t t ty Desta maneira torna se poss vel representar as diferentes cronologias de alguns temas tais como as mudan as no uso e cobertura do solo a sazonabilidade da vegeta o ou a din mica das vari veis clim ticas Os geo campos podem ser especializados em e TEM TICO dada uma regi o geogr fica R um geo campo tem tico associa a cada ponto do espa o um tema de um mapa p ex um geo campo de vegeta o caracterizado pelo conjunto de temas floresta densa floresta aberta cerrado e NUM RICO dada uma regi o geogr fica um geo campo num rico associa a cada ponto do espa o um valor real p ex um mapa de campo magn tico ou mapa de altimetria e DADO SENSOR REMOTO esta classe uma especializa o de NUM RICO obtida atrav s de discretiza o da resposta recebida por um sensor passivo ou ativo de uma rea da superf cie terrestre A Figura 2 7 apresenta um exemplo de geo campos Figura 2 7 Geo campo tem tico solos Fundamentos de Geoprocessamento 2 13 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2
287. nevit vel reducionismo possam simular parte do comportamento dos diferentes processos socio economicos ambientais Como exemplo o trabalho de Engelen 1995 apresenta uma estrutura de modelagem din mica e de suporte a decis o capaz de operar em uma variedade de escalas Esta estrutura constitu da de dois n veis denominados macro e micro escalas Na macroescala est o representadas as vari veis ecol gicas e s cio econ micas que afetam o sistema como um todo A microescala representa a dimens o espacial do modelo Estas escalas interagem intensivamente entre si e com um banco de dados geogr fico a partir do qual obt m os dados necess rios para as simula es Ainda com respeito ao problema de modelagem computacional dos sistemas de a es C mara 2000 apresentam uma proposta para modelar o processo de produ o de informa o em bases de dados georeferenciados levando em conta o objetivo final a ser alcan ado com os procedimentos de An lise Geogr fica Esta proposta visa capturar uma das dimens es do conceito de sistemas de a es a inten o do especialista ao modelar o espa o geogr fico Em resumo o conceito de Milton Santos de espa o como sistemas de objetos e sistemas de a es caracteriza um mundo em permanente transforma o com intera es complexas entre seus componentes Santos apresenta uma vis o geral que admite diferentes leituras e distintos processos de redu o necess rios
288. njunto de amostras irregularmente espa adas Essas amostras s o ent o utilizadas na gera o do modelo de grade triangular A transforma o de grade retangular para grade triangular pode ser necess rio caso existam algoritmos de an lise no SIG que s trabalham sobre grades triangulares Um exemplo t pico acontece quando o SIG s consegue extrair linhas de contornos de grades triangulares An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 20 1 1 3 Modelagem Num rica de Terreno COMPARA O ENTRE OS MODELOS DE GRADE A tabela abaixo apresenta as principais diferen as entre os modelos de grade retangular e de grade irregular triangular Grade Regular Retangular Grade Irregular Triangular Apresenta regularidade na distribui o espacial dos v rtices das c lulas do modelo N o apresenta regularidade na distribui o espacial dos v rtices das c lulas do modelo Os v rtices dos ret ngulos s o estimados a partir das amostras Os v rtices dos tri ngulos pertencem ao conjunto amostral Apresenta problemas para representar superf cies com varia es locais acentuadas Representa melhor superf cies n o homog neas com varia es locais acentuadas Estrutura de dados mais simples Rela es topol gicas entre os ret ngulos s o explicitas Estrutura de dados mais complexa E necess rio identificar e armazenar as rela es topol gicas entre os tri ngulos Mais utilizado em aplica
289. no qual a Classe Fuzzy Rochas 1 Lujaritos 1 Foia tos 0 5 Mat vulc nico 0 333 Tingua to 0 25 Fon litos 0 1667 Embasamento 0 Arenito 0 Tabela 3 Valores dos membros Fuzzy do plano de informa o litologia Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 41 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Os pontos definidos como os pontos de cruzamento coincidem com os pontos definidos por Almeida Filho 1995 na constru o dos buffers ao longo das estruturas e contato geol gico a 0 0001 z 100m e estruturas lineares a 0 000016 z 250m e estruturas circulares a 0 00000816 z 350m Com os planos de informa o campos cont nuos com distribui o espacial Fuzzy criados estes foram combinados segundo uma an lise multi crit rio definida atrav s de operadores Fuzzy M nimo M ximo M dia Ponderado T cnica AHP e Gama Os procedimentos e explica es sobre cada operador est o relatados a seguir Fuzzy M nimo M ximo Nessa an lise multi crit rio foi utilizado dois operadores M nimo e M ximo combinados numa segii ncia esquem tica semelhante adotada no m todo Booleano Os operadores est o explicados individualmente a seguir Fuzzy M nimo Esse operador assemelha se a opera o Booleana E interse o e expresso por u Min ua ub uc onde ua eq ivale ao valor do membro Fuzzy para um particular ponto pixel do plano de informa o A os
290. nos ambientais sem analisar todos os seus componentes e as rela es entre eles estes projetos buscam sempre uma vis o integrada da quest o ambiental em conjunto com a quest o social 10 2 REPRESENTANDO A NATUREZA NO COMPUTADOR O problema essencial capturar no GIS com o menor grau de reducionismo poss vel a natureza dos padr es e processos do espa o A solu o tradicional foi transpor os mapas da Cartografia Tem tica para o ambiente computacional Ao tratar criticamente esta quest o pode se concluir que um mapa tem tico tradicional nada mas que uma representa o simplificada do conhecimento de um especialista sobre a regi o estudada Tal dificuldade leva a maior parte das aplica es de Geoprocessamento a representar alguns aspectos da natureza apenas a partir da delimita o de uma rea de estudo na pr tica um ret ngulo definido por coordenadas geogr ficas sem capturar suas caracter sticas particulares que possam distingui la de seu entorno Neste contexto a maior parte das an lises baseada numa abordagem ponto a ponto a rea de estudo dividida em pequenas c lulas e cada c lula examinada e processada separadamente das demais A abordagem pontual apesar de sua simplicidade de implementa o e uso apresenta algumas limita es Como cada ponto considerado independente dos demais n o h garantia de uma coer ncia espacial no resultado Quer dizer a topologia resultante fornecida implicit
291. nos dados gr ficos e sinaliz los para o usu rio antes de deixar que dados incorretos ou inconsistentes sejam incorporados ao banco de dados geogr fico Em resumo o GIS precisa ser capaz de 1 Permitir a digitaliza o de dados gr ficos em formato vetorial provendo os meios para associa o ou digita o das informa es alfanum ricas correspondentes Para isto precisa permitir a utiliza o de quaisquer tipos de dispositivos de entrada de dados como mesas digitalizadoras mouse teclado digita o de coordenadas etc 2 Permitir a associa o de imagens digitais ao banco de dados atrav s de recursos de georreferenciamento de imagens ou mesmo atrav s da integra o da imagem ao banco Para isto precisa ser capaz de converter ou traduzir arquivos de imagem codificados em diversos formatos distintos para o formato adotado por ele 3 Realizar an lises de consist ncia sobre os dados vetoriais visando detectar incorre es na topologia ou inconsist ncias com rela o ao modelo de dados Estas incorre es incluem erros de fechamento topol gico elementos poligonais superposi es indesej veis undershoots overshoots etc 4 Realizar procedimentos de limpeza ou corre o sobre os dados adquiridos visando melhorar sua qualidade e prepar los para a incorpora o ao banco de dados geogr fico Estes procedimentos incluem edge matching elimina o de v rtices desnecess rios suaviza o de curvas
292. nst ncias lista de list of Amostras 3D conj de lista de parte de Figura 2 15 Hierarquia de classes para representa o vetorial Deste modo pode se distinguir os tipos de representa o vetorial CONJUNTO DE PONTOS 2D uma inst ncia desta classe um conjunto de pontos 2D utilizados para guardar localiza es isoladas no espa o p ex no caso de po os de petr leo CONJUNTO DE ISOLINHAS uma inst ncia desta classe um conjunto de linhas onde cada linha possui uma cota e as linhas n o se interceptam SUBDIVIS O PLANAR para uma regi o geogr fica R qualquer uma subdivis o planar cont m um conjunto Pg de pol gonos L de linhas 2D e N de n s 2D GRAFO ORIENTADO uma inst ncia desta classe uma representa o composta de um conjunto de n de rede e de um conjunto de arco orientado 2D GRADE TRIANGULAR uma inst ncia desta classe cont m um conjunto de n s 3D e um conjunto L de linhas 2D tal que todas as linhas se interseptam mas apenas em seus pontos iniciais e finais MAPA PONTOS3D uma inst ncia desta classe um conjunto de coordenadas 3d Trata se de um conjunto de amostras 3D Fundamentos de Geoprocessamento 2 24 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 7 COMPARA O ENTRE REPRESENTA ES MATRICIAL E VETORIAL Como observamos anteriormente dados tem ticos admitem tanto a representa o matricial quanto a vetorial deste modo releva
293. nte ao atributo estudado e cada c lula individualmente acessada pelas suas coordenadas A representa o matricial sup e que o espa o pode ser tratado como uma superf cie plana onde cada c lula est associada a uma por o do terreno A resolu o do sistema dada pela rela o entre o tamanho da c lula no mapa ou documento e a rea por ela coberta no terreno A Figura 2 10 mostra um mesmo mapa representado por c lulas de diferentes tamanhos diferentes resolu es representando diferentes reas no terreno Figura 2 10 Diferentes representa es matriciais para um mapa Como o mapa do lado esquerdo possui uma resolu o quatro vezes menor que o do mapa do lado direito as avalia es de reas e dist ncias ser o bem menos exatas que no primeiro Em contrapartida o espa o de armazenamento necess rio para o mapa da direita ser quatro vezes maior que o da esquerda Fundamentos de Geoprocessamento 2 17 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Os dados s o codificados c lula a c lula atribuindo a cada uma o c digo correspondente uma classe referente ao fen meno estudado Para fazer isto necess rio estabelecer um crit rio a ser obedecido em toda a opera o Pode se por exemplo atribuir a cada c lula o c digo da classe sobre a qual estiver o centro da quadr cula Outra possibilidade adotar se o crit rio da maior ocorr ncia Neste caso o c digo corresponde ao da classe que
294. nte compar las Para a produ o de cartas e em opera es onde se requer maior precis o a representa o vetorial mais adequada As opera es de lgebra de mapas s o mais facilmente realizadas no formato matricial No entanto para um mesmo grau de precis o o espa o de armazenamento requerido por uma representa o matricial substancialmente maior Isto ilustrado na Figura 2 16 ojofojoj gt gt gt gt gt ojojoj j gt gt gt gt jofoje Jojo u gt gt elelee fee O efa fo o o o Aja afal efel eje efel efe Figura 2 16 Representa o vetorial e matricial de um mapa tem tico A Tabela 2 1 apresenta uma compara o entre as vantagens e desvantagens de armazenamento matricial e vetorial para mapas tem ticos Esta compara o leva em conta os v rios aspectos relacionamentos espaciais an lise armazenamento Nesta tabela o formato mais vantajoso para cada caso apresentado em destaque Fundamentos de Geoprocessamento 2 25 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o TABELA 2 1 COMPARA O ENTRE REPRESENTA ES PARA MAPAS TEM TICOS Representa o Vetorial Representa o Matricial Rela es Relacionamentos topol gicos entre Relacionamentos espaciais espaciais entre objetos dispon veis devem ser inferidos objetos Liga o com Facilita associar atributos a elementos Associa atributos apenas a banco de dados gr ficos classes do mapa An lise Rep
295. nto 3 14 Anatomia de SIG 3 3 6 Desktop Mapping Sistemas desktop mapping s o uma classe de aplica es de geoprocessamento que se concentram em facilitar as atividades de apresenta o de informa es sob o formato de mapas N o s o apesar disto sistemas adequados para atividades de cartografia automatizada pois n o contam em geral com recursos muito sofisticados em termos de edi o e entrada de dados Tamb m n o s o adequados para gerenciar um grande volume de informa es uma vez que sua estrutura de arquivos tende a ser bastante simples e frequente a utiliza o direta de arquivos gr ficos ou alfanum ricos de outros aplicativos tais como AutoCAD Excel Access dBASE e outros Figura 3 7 Quando os dados s o codificados no formato propriet rio do sistema no entanto pode se ter alguns recursos voltados melhoria do desempenho tais como indexa o espacial O forte desta classe de aplica es est precisamente na facilidade de integra o de dados de diversas fontes al m das excelentes facilidades para produ o de mapas tem ticos plotados Como se trata de aplica es voltadas especificamente para o usu rio final ou seja aquele profissional de uma determinada rea de interesse que deseja produzir um mapa para compor um relat rio ou mesmo para facilitar alguma an lise espacial s o em geral ferramentas desenvolvidas no ambiente Windows T m custos relativamente baixos apresentando constante ten
296. ntradas em qualquer software O que varia no caso a qualidade e a confiabilidade da implementa o De qualquer forma a disponibilidade destes tipos de recursos pode ser suficiente para garantir o sucesso de muitas aplica es Em geral qualquer GIS capaz de 1 Representar graficamente informa es de natureza espacial associando a estes gr ficos informa es alfanum ricas tradicionais Representar informa es gr ficas sob a forma de vetores pontos linhas e pol gonos e ou imagens digitais matrizes de pixels 2 Recuperar informa es com base em crit rios alfanum ricos semelhan a de um sistema de gerenciamento de bancos de dados tradicional e com base em rela es espaciais topol gicas tais como contin ncia adjac ncia e intercepta o 3 Realizar opera es de aritm tica de pol gonos tais como uni o interse o e diferen a Gerar pol gonos paralelos buffers ao redor de elementos ponto linha e pol gono 4 Limitar o acesso e controlar a entrada de dados atrav s de um modelo de dados previamente constru do 5 Oferecer recursos para a visualiza o dos dados geogr ficos na tela do computador utilizando para isto uma variedade de cores 6 Interagir com o usu rio atrav s de uma interface amig vel geralmente gr fica 7 Recuperar de forma gil as informa es geogr ficas com o uso de algoritmos de indexa o espacial 8 Possibilitar a importa o e exporta o de dado
297. ntre estes componentes Fonseca and Egenhofer 1999 Fonseca Egenhofer et al 2000 Na vis o de Smith and Mark 1998 uma ontologia do mundo geogr fico pode ajudar a entender como diferentes comunidades compartilham informa es e estabelecer correspond ncias e rela es entre os diferentes dom nios de entidades espaciais Numa perspectiva gen rica pode se dizer que o uso de Ontologias em GIS uma maneira de integrar t cnicas de Representa o do Conhecimento em uma tecnologia com uma forte tradi o geom trica e cartogr fica Deve se lembrar que apesar da sua atratividade enquanto conceito o uso de Ontologias em GIS enfrenta essencialmente os mesmos problemas das t cnicas de Representa o do Conhecimento Sowa 2000 Estes problemas incluem a concep o de formalismos para armazenamento de informa o e a tradu o do conhecimento existente informalmente no dom nio de aplica o para representa es computacionais Vale lembrar ainda que a maior parte dos paradigmas atuais de Representa o do Conhecimento s o essencialmente est ticos sem modelar adequadamente a dimens o temporal e os relacionamentos din micos e dependentes de contexto entre os objetos A representa o dos sistemas de a es ainda mais dif cil num ambiente computacional Sendo o computador uma ferramenta matem tica e n o anal gica a representa o de processos depende fundamentalmente de modelagem num rica usualmente realizada
298. o transfere o conte do dos geo campos tem ticos e num ricos para a tabela de atributos das UTB s e espacializa o transfere o conte do dos atributos dos geo objetos UTB s para geo campos tem ticos ou num ricos baseando se no mapa cadastral das UTB s utilizando se os atributos descritivos de cada um dos temas obt m se os respectivos mapas tem ticos e fatiamento classifica os geo campos num ricos espacializados segundo intervalos de classes definidos pela metodologia gerando novos geo campos tem ticos Para exemplificar selecionou se os procedimentos necess rios para gerar um geo campo tem tico de sustentabilidade do territ rio conforme prop s Medeiros para o Na pr tica estas quatro opera es podem ser entendidas como conversores entre diferentes representa es de dados operador Pondere converte geo campos tem ticos em geo campos num ricos ao associar valores s classes tem ticas operador Atualize transfere o conte do dos geo campos tem ticos e num ricos para os atributos de uma tabela de geo objetos conversor mapa tabela geo campo tem tico preenche atributos do tipo texto geo campo num rico preenche atributos do tipo inteiro ou real operador Espacialize transfere os atributos de uma tabela de geo objetos para geo campos tem ticos ou num ricos conversor tabela mapa atributo do tipo texto produz geo campo tem tico atributo do tipo inteiro ou real produz geo campo num rico op
299. o est plenamente realizado Especialmente no caso de modelos para processos espa o temporais os GIS ainda se comportam mais como sistemas cartogr ficos de informa o do que como sistemas de informa o geogr fica devido natureza est tica de suas representa es computacionais Esperamos que os pr ximos anos tragam avan os substanciais nestas t cnicas especialmente no caso de modelagem din mica 5 4 A GEOGRAFIA CR TICA E O GEOPROCESSAMENTO 5 4 1 Introdu o A nfase da Geografia Quantitativa no uso de grandezas mensur veis para caracteriza o do espa o geogr fico vem sendo objeto de fortes cr ticas nas ltimas duas d cadas Estas cr ticas argumentam que apesar dos resultados obtidos no estudo dos padr es espaciais as t cnicas da Geografia Quantitativa n o conseguem explicar os processos s cio econ micos subjacentes a estas distribui es nem capturar o componente das a es e inten es dos agentes sociais Harvey 1988 A vis o desta nova escola aqui chamada de Geografia Cr tica adotando a terminologia de Moraes 1995 ainda motivada pelo contexto de uma diferencia o ideol gica Para os cr ticos mais extremados a Geografia Quantitativa estaria comprometida com uma grande vis o ideol gica associada expans o do capitalismo e os muitos te ricos da Geografia Cr tica tomam por base a filosofia marxista na constru o de seus conceitos Vale ressaltar que n o pretendemos r
300. o de objeto n o espacial engloba qualquer tipo de informa o que n o seja georeferenciada e que se queira agregar a um SIG O exemplo anexo mostra o caso de uma aplica o de cadastro rural mostrada na Figura 2 9 Neste caso tem se os geo objetos da classe fazendas que est o referenciados espacialmente e deseja se estabelecer a liga o entre estes geo objetos e a informa o alfanum rica j existente sob a forma de um cadastro de propriedades Neste caso as informa es de cadastro s o consideradas um objeto n o espacial Fundamentos de Geoprocessamento 2 15 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o fazendas area cadastro INCRA 1500 019331 1 cadastro INCRA ITR 019331 12000 cadastro Figura 2 9 Exemplo de liga o entre geo objeto e objeto n o espacial 2 6 UNIVERSO DE REPRESENTA O No universo de representa o definem se as poss veis representa es geom tricas que podem estar associadas s classes do universo conceitual Inicialmente deve se considerar as duas grandes classes de representa es geom tricas REPRESENTA O VETORIAL REPRESENTA O MATRICIAL Na representa o vetorial a representa o de um elemento ou objeto uma tentativa de reproduz lo o mais exatamente poss vel Qualquer entidade ou elemento gr fico de um mapa reduzido a tr s formas b sicas pontos linhas reas ou pol gonos A representa
301. o de um projeto Os PIs representam mapas de solos mapas de estradas imagens etc que estejam na mesma rea geogr fica de estudo definido pelo ret ngulo envolvente Um PI criado fornecendo se um nome a categoria qual ele pertencer previamente definida a escala quando PI Tem tico Num rico ou Cadastral e a resolu o quando PI Num rico ou Imagem desde de que tenha um Banco de Dados e um Projeto ativos Pode se ter quantos Pls se desejar da mesma categoria ou n o mas apenas um estar ativo Um dado no SPRING pode estar representado no formato matricial e ou vetorial dependendo do modelo categoria ao qual ele pertence Para editar 105 pontos linhas e reas no formato vetorial pode se utilizar uma mesa digitalizadora para transferir os dados do mapa para computador ou importar arquivos de outros softwares ou formatos Para dados matriciais pode se utilizar leitura de imagens gravadas em formatos espec ficos interpolar grades matrizes num ricas ou mesmo converter dados da representa o vetorial para matricial Uma vez que tem se os dados Pls editados pode se obter outros dados atrav s de an lises cruzamentos etc por meio de fun es espec ficas do software ou de uma linguagem de programa o para mapas No SPRING as fei es geogr ficas do mundo real s o modeladas por dois grandes tipos de dados geo objetos e geo campos A seguir mostrada com maior detalhe os tipos de dados s
302. o em an lise Segundo Burrough e McDonnell 1998 h diferentes tipos de fun es de associa o fuzzy sendo as mais comuns as fun es linear e senoidal A fun o linear dada por um para de linhas inclinadas que se encontram no ponto central de A com MF 1 e nas bordas MF assume valor 0 5 Figura 9 3b A inclina o das linhas define a largura da regi o de transi o fuzzy A fun o senoidal Figura 9 3c definida por eq 9 4 1 MF ara0 lt z lt P al Ira z c P E onde o par metro a determina a forma da fun o e c o valor de z no ponto central de A 2 Em alguns casos apropriado estender o ponto central de A para um intervalo de valores substituindo o par metro a por uma regi o de transi o de largura d e d para definir a forma da fun o de associa o fuzzy Figura 9 3d Neste caso a MF z definida como eq 9 5 MF z l gt sez lt b d ig z b d d MF a z 1 seb d lt z lt bz dz MF z l gt sez gt b d l4 z b d d Os valores de d e d correspondem metade da largura da regi o de transi o e as bordas b e b recebem MF 0 4 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 6 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Booleano Figura 9 3 Fun es de associa o Booleana e Fuzzy FONTE Burrough e McDonnell 1998 A escolha dos valores d e d que determinam a largura da regi o de transi o pode s
303. o geogr fico atrav s de procedimentos de s ntese dispon veis num SIG tem se um processo denotado de regionaliza o por agrega o ou agrupamento 10 4 1 O Processo de zoneamento em SIG fe o espa o geogr fico como um conjunto de objetos e um conjunto de a es pode se imaginar que uma proposta de zoneamento busca a parti o do espa o por meio da identifica o de uma ou v rias dessas a es Quer dizer que uma proposta de Santos zoneamento pode ser entendida como um processo de regionaliza o a partir de um conjunto de inten es Por exemplo em um zoneamento agro clim tico ou pedo clim tico s o definidas por es do territ rio de acordo com crit rios que objetivam melhorar a produtividade agropecu ria no caso do zoneamento ecol gico econ mico ZEE a regionaliza o parte de uma escala de trabalho e por conseguinte de uma proposi o te rica Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 14 para a defini o de paisagem e de uma proposta classificat ria para as v rias unidades de paisagem identificadas pelos procedimentos anal ticos Os crit rios para realizar a regionaliza o dependem fundamentalmente das caracter sticas do produto desejado Para cada um deve se identificar vari veis explicativas cujo interrelacionamento permite caracterizar adequadamente as diferentes unidades territoriais e realizar o particionamento do espa o geogr fico de forma satisfat ria Por exemplo ao transpor estas id
304. o m nimo de 2 pontos de controle Uma transforma o afim ortogonal executa dois fatores de escala cada um ao longo da dire o de um dos eixos de um sistema de coordenadas planas uma rota o e duas transla es 5 par metros Aplicada a um quadrado gera numa outra posi o do plano um ret ngulo que pode estar rotacionado em rela o a sua posi o inicial uma transforma o til quando se deseja investigar deforma es de escala ao longo de dire es perpendiculares Apesar de n o ser muito comum pode ser usada como fun o de calibra o na entrada de dados via mesa digitalizadora A determina o de seus 5 par metros requer um n mero m nimo de 3 pontos de controle Uma transforma o de afinidade executa dois fatores de escala uma rota o duas transla es e uma rota o residual que respons vel pela quebra da ortogonalidade 6 par metros Aplicada a um quadrado gera numa outra posi o do plano um paralelogramo que pode estar rotacionado em rela o a sua posi o inicial uma transforma o adequada para fun o de calibra o na entrada de dados via mesa digitalizadora e para o registro de dados vetoriais e matriciais a uma base de dados num SIG Lembra se aqui que a transforma o de afinidade nada mais que um polin mio do 1 grau A determina o de seus 6 par metros tamb m requer um n mero m nimo de 3 pontos de controle Qualquer transforma o geom trica mais complexa m
305. o ou deforma o dos materiais originais poderiam ser detectadas conveniente rever as inclina es de torres e postes de energia ou de telecomunica es e poss veis altera es no alinhamento de cercas ou canais Em resumo devem ser considerados tr s fatores CEOTMA as condi es geol gicas a declividade das encostas e as a es humanas S o v rias as possibilidades metodol gicas para a utiliza o dos fatores ambientais e antr picos para determina o das reas de risco de movimento de massa ou deslizamento Uma delas poderia ser a sobreposi o entre o mapa de declividade e um mapa geol gico ou outro qualquer que tenha rela o com os materiais constituintes das encostas O mapa resultante pode ser classificado por meio de uma legenda que descreva as caracter sticas cada classe uma esp cie de mapa geot cnico Outra abordagem mais ambiciosa apresenta 7 classes de susceptibilidade aos deslizamentos a partir da combina o de graus de declividade e a litologia tipo e estrutura da rocha grau de cimenta o grau de coes o etc S o elas instabilidade m nima instabilidade baixa instabilidade moderada instabilidade moderadamente alta instabilidade alta instabilidade muito alta instabilidade m xima CEOTMA I4 No caso da rea de estudo forma produzidos dois mapas complementares um com as reas de risco potencial de inunda o e o outro para as reas sujeitas aos movimentos de massa Figura 10 5A e
306. o s o ilustradas na figura 12 No dom nio digital a resolu o espacial da base de dados parece ser uma dimens o mais relevante que a escala de modo que a resolu o espacial tal e qual a escala o no dom nio anal gico um dos elementos de controle para a generaliza o Pode se dizer que a modelagem em n veis de abstra o diferentes depende da resolu o espacial Na verdade a escala tamb m se torna um elemento de controle quando h preocupa o com visualiza o dos dados digitais na tela do computador Neste caso exatamente como nos mapas em papel o objetivo fazer a comunica o visual dos dados de forma eficiente Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 27 Cartografia para Geoprocessamento Uma maneira mais pr tica de entender generaliza o no dom nio digital conceitu la como a sele o e representa o simplificada de objetos atrav s de transforma es espaciais e de atributos Generaliza o afeta diretamente a constru o e a deriva o de bases de dados Vista como uma sequ ncia de transforma es a generaliza o pode propiciar aumento de robustez e otimiza o computacional Como j foi mencionado generaliza o tem um compromisso forte com efici ncia na comunica o visual Scale Reduction Scale Reduction without Generalization with Generalization Figura 12 Motiva es da generaliza o 6 9 1 TIPOS DE GENERALIZA O O entendimento de generaliza o co
307. ocedimentos geoestat sticos como a krigagem ao qual podemos associar medidas de incerteza Inicialmente propostas para a modelagem de recursos naturais Goovaerts 1997 as t cnicas de estat stica espacial vem sendo cada vez mais utilizadas para an lise espacial de dados s cio econ micos Anselin 1988 Getis and Ord 1996 Vale notar que a caracteriza o de vizinhan as e processos estacion rios feita no espa o absoluto ou cartesiano definido a partir das rela es espaciais t picas como as rela es topol gicas direcionais e de dist ncia Alternativamente Harvey 1969 advoga o uso do espa o relativo ou espa o das redes definido a partir das rela es de conectividade entre os objetos rela es estas que implicam custos dinheiro tempo energia para se vencer a fric o imposta pela conex o Corr a 1995 Entre os fen menos geogr ficos representados no espa o relativo incluem se rela es como fluxo de pessoas ou materiais conex es funcionais de influ ncia comunica o e acessibilidade os objetos estabelecem rela es entre si que dependem da conectividade A Geografia Quantitativa tamb m tem buscado suporte computacional na Intelig ncia Artificial em reas como Redes Neurais Aut matos Celulares e L gica Nebulosa fuzzy logic Burrough and Frank 1996 Openshaw and Openshaw 1997 No caso da l gica nebulosa para citar um exemplo a motiva o b sica parte das limita es das
308. odelo MODELO IMAGEM DIGITAL TEM TICA Figura 7 22 Ilustra o do processo de fatiamento do MDT An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 51 Modelagem Num rica de Terreno Da figura acima temos que a classe Co est associada ao intervalo de cotas entre Zo e Z4 a classe Z est associada ao intervalo de cotas entre Z e Zj e assim por diante Os valores de cota Zo e Ze representam os extremos desse modelo Quando um intervalo de cota n o for associado a nenhuma classe deve se atribuir o valor de n vel de cinza 0 para os pixels da imagem que representam valores de cota nesse intervalo A imagem tem tica gerada pelo fatiamento do modelo frequentemente usada em an lises espaciais como opera es l gicas de interse o e uni o A figura abaixo mostra uma imagem tem tica criada a partir de um modelo digital de terreno E muito baixo BB baixo M m dio Maito EE muito alto Figura 7 23 Imagem tem tica gerada a partir do fatiamento de um modelo digital de terreno An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 32 Modelagem Num rica de Terreno 7 8 9 AN LISE DE PERFIS A partir de um modelo de grade regular ou irregular pode se criar gr ficos de perfis do fen meno ao longo de uma trajet ria Um gr fico de perfil representa a varia o do fen meno estudado em fun o da dist ncia planar percorrida numa trajet ria predefinida Os pontos do perfil s o determinados pela intersec o da trajet ria com
309. oftware candidato de acordo com o interesse e para testar sua adequa o s necessidades do projeto incluem 1 Possibilidades de customiza o da interface com o usu rio redefini o da estrutura de menus e di logos inclus o de fun es desenvolvidas pelo usu rio 2 Flexibilidade da modelagem de dados 3 Exist ncia ou n o de linguagem de programa o para desenvolvimento de aplicativos complexidade e completeza da linguagem de programa o 4 Exist ncia ou n o de vers o em portugu s disponibilidade de documenta o e ou material de treinamento em portugu s 5 Armazenamento dos dados em base de dados geogr fica cont nua ou necessidade de fracionamento em mapas 6 Exist ncia ou n o de restri es e controles de integridade na conex o gr fico alfa 7 Exist ncia ou n o de sistemas de indexa o espacial para recupera o r pida de informa es gr ficas tipo de sistema de indexa o espacial 8 Disponibilidade de aplica es prontas desenvolvidas por terceiros na rea de interesse do projeto Fundamentos de G eoprocessamento 3 33 Anatomia de SIG 9 Capacidades de importa o e exporta o de dados 10 Possibilidades de opera o em redes heterog neas de equipamentos utiliza o simult nea de equipamentos de diversos fabricantes diferentes 11 Capacidades de produ o de sa das mapas cartas mapas tem ticos gr ficos relat rios etc 12 Recursos para convers o de dad
310. om um conjunto de atributos para cada unidade e Atrav s de ferramentas de consulta por atributos e espacial do GIS pode se inferir as rela es conjuntas entre as diversas unidades rea Do ponto de vista da representa o computacional o conceito de unidade rea de Hartshorne equivalente aos conceitos de unidade de paisagem Tricart 1977 e land unit Zonneveld 1989 todos baseados no conceito chave de delimita o de unidades homog neas Numa vis o geral pode se dizer que a atual gera o de GIS permite a realiza o dos conceitos de Hartshorne e equivalentes com poucas limita es 5 3 A GEOGRAFIA QUANTITATIVA E O GEOPROCESSAMENTO A base da Geografia Quantitativa tamb m chamada nos pa ses de l ngua inglesa de New Geography a busca da aplica o do m todo hip tetico dedutivo que caracteriza as ci ncias naturais nos estudos geogr ficos T pico desta perspectiva o livro Explanation in Geography Harvey 1969 que propunha uma aplica o dos paradigmas de generaliza o e refuta o amplamente utilizados por disciplinas como F sica Qu mica e Biologia para os estudos geogr ficos A l gica subjacente ao m todo hipot tico dedutivo a de que existe uma realidade externa nossa exist ncia e esta realidade pode ser capturada ainda que de forma aproximada utilizando os princ pios da l gica e da matem tica Atrav s de estudo e an lise os fen menos podem ser explicados atrav s de te
311. ome de uma vari vel associada ao plano de informa o de sa da declarada previamente no programa A vari vel tem deve estar associada a uma certa categoria tem tica cujas classes definidas tamb m previamente no esquema conceitual devem ter nomes identicos aos valores textuais poss veis do atributo considerado para espacializa o dig o nome de uma vari vel associada ao plano de informa o de sa da declarado previamente no programa sob uma certa categoria digital obj o nome de uma vari vel associada a geo objetos de uma categoria do modelo objetos Estes geo objetos associados previamente a entidades de um mapa cadastral devem ter seus campos de atributos preenchidos com valores num ricos ou nomes de classes tematicas 2 atrtxt o nome de um atributo do tipo texto que se deseja espacializar cada valor poss vel desse atributo deve ser id ntico ao nome de uma classe da categoria tem tica associada ao plano representado pela vari vel tem atrnum o nome de um atributo do tipo inteiro ou real que se deseja espacializar cad uma vari vel declarada no programa como sendo de uma certa categoria do modelo Cadastral associada a um plano de informa o cujas entidades representam os objetos envolvidos na espacializa o EE PE EEE EEE EE An lise Espacial de Dados Geogr ficos A IS Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Exemplo Inicio de programa Declarando os nomes das vari vei
312. ominado de conjunto fuzzy Um conjunto deste tipo tem como caracter stica a indefini o de fronteiras ou limiares entre as classes Por exemplo o conjunto de classes de solo de cobertura vegetal ou o caso de altura de pessoas citado na se o anterior s o exemplos de conjuntos que podem ser denominados de conjuntos fuzzy A figura 9 2 ilustra a diferen a de fronteiras entre conjuntos booleano e conjuntos fuzzy Fig 9 2 Diagrama de Venn ilustrando a diferen a de fronteira entre um conjunto fuzzy A e um conjunto booleano B FONTE Burrough 1998 Matematicamente um conjunto fuzzy pode ser definito como Dado o universo de amostras ou objetos Z um conjunto fuzzy A neste universo Z um conjunto de pares ordenados A z FP 0 paratodoO e Z 9 3 Onde FP O a fun o de pertin ncia fuzzy do conjunto A O valor da fun o FP O pode ser entendido como o grau de compatibilidade do objeto O com o conjunto A sendo que o objeto O pertence ao universo Z O Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 5 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Z A fun o FP O um n mero entre O e 1 assumindo o valor 1 quando o grau de compatibilidade entre o conjunto A e o objeto O for completa assumindo um valor entre 1 e O quando este grau de compatibilidade n o for total e assumindo o valor O quando n o houver nenhuma compatibilidade entre o objeto e o conjunt
313. ondente Fonte Namikawa 1995 2 8 2 MALHAS TRIANGULARES A malha triangular ou TIN do ingl s triangular irregular network uma estrutura do tipo vetorial com topologia do tipo n arco e representa uma superf cie atrav s de um conjunto de faces triangulares interligadas Para cada um dos tr s v rtices da face do tri ngulo s o armazenados as coordenadas de localiza o x y e o atributo z com o valor de eleva o ou altitude Em geral nos SIGs que possuem pacotes para MNT os algoritmos para gera o da grade triangular baseiam se na triangula o de Delaunay com restri o de regi o Quanto mais equil teras forem as faces triangulares maior a exatid o com que se descreve a superf cie O valor de eleva o em qualquer ponto dentro da superf cie pode ser estimado a partir das faces triangulares utilizando se interpoladores A Figura 2 18 mostra uma supef cie tridimensional e a grade triangular correspondente Fundamentos de Geoprocessamento 2 27 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o X Figura 2 18 Superf cie e malha triangular correspondente Fonte Namikawa 1995 2 8 3 COMPARA O ENTRE REPRESENTA ES DE MNT As malhas triangulares s o normalmente melhores para representar a varia o do terreno pois capturam a complexidade do relevo sem a necessidade de grande quantidade de dados redundantes As grades regulares t m grande redund ncia em terrenos uniformes e dificuldade de a
314. onfi veis que contenham as fei es hom logas usadas como pontos de controle Os v rios sistemas dispon veis tamb m aceitam medi es feitas diretamente no terreno GPS dados vetoriais existentes e imagens geo referenciadas como fontes de extra o de coordenadas de refer ncia Uma vez determinados os n pontos de controle e selecionada a transforma o polinomial um sistema de 2n equa es montado para resolver 6 ou 12 par metros dependendo do polin mio ser de 1 ou 2 grau Assim conclui se que o n mero m nimo de pontos de controle 3 para o polin mio de 1 grau e 6 para o polin mio de 2 grau O n mero m nimo de pontos de controle representa a situa o de um sistema de equa es Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 26 Cartografia para Geoprocessamento determinado no qual o n mero de equa es coincide com o n mero de inc gnitas a calcular Entretanto como as coordenadas medidas dos pontos de controle est o sujeitas a erros conv m usar um n mero de pontos maior que o m nimo Nesse caso trabalha se com um sistema de equa es sobre determinado que tem mais equa es que inc gnitas e permite tratar e distribuir os erros de medi o dos pontos de controle Em termos pr ticos aconselha se o uso de 6 pontos de controle para o polin mio de 1 grau e 10 pontos de controle para o polin mio de 2 grau Deve se ter em mente tamb m que a distribui o dos pontos de controle na rea a ser reg
315. onsistir apenas de objetos que circulam em uma rede A comunica o entre o servidor e o banco de dados orientado a objetos pode se n o for uma liga o propriet ria ser implementada com base em padr es como o ODTP Object Data Transfer Protocol ou o CORBA Common Object Request Broker Architecture Na pr tica no entanto a prefer ncia ainda pelas implementa es propriet rias com o n cleo servidor fortemente integrado ao gerenciador orientado a objetos Outro ponto de destaque nesta arquitetura a linguagem de programa o Esta em geral uma linguagem computacionalmente completa dotada de todos os recursos necess rios para fazer uso da maior riqueza sem ntica do modelo de dados orientado a objetos Seria muito dif cil utilizar alguma linguagem de consulta como SQL para acessar este tipo de banco de dados e portanto a disponibilidade de uma linguagem poderosa muito importante Esta linguagem tamb m poder oferecer recursos para a constru o ou para a customiza o da interface gr fica com o usu rio e tamb m poder ser usada em uma interface de linha de comandos para usu rios mais experientes Existe a possibilidade de conex o do n cleo cliente a um SGBD relacional externo desde que este atenda a alguns padr es viabilizando a integra o do SIG com aplica es convencionais externas Observe se que novamente de responsabilidade das aplica es a garantia de integridade entre os dados mantidos pelo SI
316. oral onde a evolu o do fen meno expressa atrav s de representa o funcional Para capturar as diferentes rela es din micas as t cnicas de An lise dever o incluir modelos multi escala que estabele am conex es entre fen menos de macroescala tipicamente relacionados com fatores econ micos e fen menos de microescala tipicamente associados a transi es no uso da terra e Geografia Cr tica GIS do futuro aqui os conceitos chave incluem o espa o como sistema de objetos e sistemas de a es e a oposi o entre espa o de fluxos e espa o de lugares Podemos apenas especular sobre as representa es computacionais que ser o utilizadas neste contexto que possivelmente incluam t cnicas de Representa o de Conhecimento Nossa hip tese de trabalho que os GIS do futuro contemplar o representa es n o cartogr ficas do espa o com uma nfase no estabelecimento de rela es entre os diferentes atores sociais que atuam no espa o 5 6 ALCANCE E LIMITA ES DO GEOPROCESSAMENTO Neste cap tulo examinamos diferentes conceitos de espa o de escolas da Geografia e buscamos estabelecer que representa es computacionais permitiam a express o destes conceitos no ambiente de GIS Embora saibamos que a vis o apresentada reducionista e limitada consideramos que muito til apresentar uma perspectiva gen rica como a exposta acima pois esta nos ajuda a compreender as diferen as entre os con
317. orias cient ficas que devem ser pass veis de experimenta o e portanto de refuta o Popper 1975 Ao criticar a falta de teorias expl citas na Geografia Idiogr fica os ge grafos desta escola passaram a utilizar teorias dispon veis em outras disciplinas cient ficas Christofoletti 1985 Na perspectiva da Geografia Quantitativa preciso construir modelos a ser utilizados na an lise dos sistemas geogr ficos estes modelos constru dos de forma te rica devem ser verificados e validados com dados de campo a partir de t cnicas estat sticas Chorley and Haggett 1967 Neste contexto o estudo dos padr es de distribui o espacial dos fen menos eventos pontuais reas e redes passa a formar uma base para estudos quantitativos do espa o A Geografia Quantitativa coloca grande nfase em t cnicas de An lise Espacial e Geoestat stica Bailey and Gattrel 1995 e assim conceitos advindos da Estat stica Espacial passam a fazer parte do repert rio dos ge grafos Em particular sobressai a id ia de autocorrela o espacial Goodchild 1988 como express o b sica da depend ncia entre observa es no espa o em regi es vizinhas Outro forte conceito oriundo da teoria estat stica a no o de processo estacion rio que indica uma rea de trabalho na qual as rela es entre as medidas s o fun o da dist ncia Estes conceitos permitem a constru o de superf cies a partir de amostras de campos com o uso de pr
318. orma o Geoespacial e ser apresentado a seguir A fei o OGIS compreendida pela comunidade como sendo uma classe abstrata sobre a qual se derivam duas sub classes principais respons veis pela sua representa o S o elas fei o com geometria e coverage A Figura 4 16 ilustra a id ia 4 4 3 1 No o Geral de Informa o Geo espacial Informa o geo espacial qualquer coisa que pode ser aprendida olhando em um mapa n o em qualquer mapa mas em mapas novos criativos e com anota es Um mapa pode ser interpretado como uma met fora do mundo real Uma imagem de sat lite aceita por esta comunidade como um tipo de mapa bem como as cole es estruturadas de exemplos de fen menos da Terra OGIS 1998A A informa o geo espacial digital a informa o geo espacial codificada na forma digital A codifica o feita por recursos computacionais aplicados para automatizar processos da informa o geo espacial tais como armazenamento transmiss o an lises e assim por diante O modelo OGIS n o trata por agora o caso de mapas que representam a varia o temporal de fen menos geogr ficos A unidade b sica da informa o geo espacial chamada de fei o Fei es podem ser definidas recursivamente como varia es delas pr prias Por 112 a seguir pode ser uma fei o Interface com comunidade Interface da m trica local Interface Disciplinada para SIG v Interface Epis
319. ortantes do software do ponto de vista do usu rio em particular efici ncia seguran a consist ncia de dados e capacidade de integra o com outros softwares Com algumas altera es ou maior detalhamento praticamente qualquer software comercial hoje existente cair em uma das seguintes alternativas e SIG Tradicional e Arquitetura Dual e SIG baseado em CAD e SIG relacional e SIG orientado a objetos e Desktop mapping e SIG baseado em imagens e SIG integrado imagens vetores Observe se que as cinco primeiras categorias referem se especificamente a SIG baseado em vetores Isto deve se ao fato de que existem muitas varia es para a filosofia b sica de armazenamento e utiliza o de vetores o que refletido com clareza nos SIG Fundamentos de G eoprocessamento 3 4 Anatomia de SIG das primeiras categorias enquanto o gerenciamento e processamento de imagens mais uniforme entre as diversas aplica es comerciais existentes Deve se destacar que com o passar do tempo e com o crescimento do n vel de complexidade dos SIG comerciais esta categoriza o est perdendo gradualmente a nitidez Um exemplo t pico deste fen meno a crescente incorpora o de recursos e fun es a sistemas desktop mapping tornando os mais poderosos e aproximando os do que seria denominado desktop SIG De qualquer forma quando aplic vel ser o feitas as observa es devidas com rela o aos produtos comerciais mais utili
320. os 13 Capacidades de opera o simult nea por diversos usu rios 14 Ader ncia a padr es de fato ou de direito principalmente nas reas de bancos de dados e interc mbio de informa es 15 Recursos de gerenciamento de backups e recupera o de dados 16 Exist ncia ou n o de linguagem de consulta base gr fica alfanum rica 17 Recursos de processamento de pol gonos opera es de uni o interse o etc 18 Recursos de detec o e corre o de falhas nos dados gr ficos edge matching elimina o de undershoots e overshoots etc 19 Variedade de tipos de dispositivos de sa da plotters e impressoras e de entrada scanners mesas digitalizadoras etc 20 Confiabilidade comercial e t cnica do representante e sua equipe de suporte 3 6 2 Tend ncias em Software GIS Dentro dos caminhos trilhados pelos GIS nos ltimos anos algumas tend ncias parecem ser definitivas As principais est o listadas a seguir Software de Baixo Custo A primeira delas o direcionamento dos produtores de software GIS para o desenvolvimento de alternativas de software bastante simplificados A id ia promover uma populariza o do uso da informa o espacial atrav s de ferramentas simples e baratas apoiadas em microcomputadores que geralmente n o funcionam sozinhas mas acopladas em rede a servidores de dados espaciais mais poderosos Aumenta a capilaridade e portanto o alcance do GIS dentro da organiza o a custos
321. os calculadas A conforme mostram as e Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl0 6 0 BD 21756215 BD ossos 262 93 374 91 374 91 514 83 514 83 753 64 E 116 05 211 77 E 211 77 262 93 753 64 1088 53 1088 53 3000 47 3000 47 11338 5 N 7 528 00 7 526 00 PNEA 248 000 250 000 252 000 254 000 256 000 Figura 10 3 Potencial Natural de Eros o Anual em ton ha ano Fonte Kuntschik E 1 48 2 7 0036 0 049 ID 27426 b 23 0 88 7 93 16 77 b ss 1 48 Bicos 1 km E 360o 122 N 7 528 000 246 000 250 000 252 000 Figura 10 4 Perda de Solo Calculada em ton ha ano Fonte Kuntschik Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl 0 7 O potencial natural de eros o dado pela seguinte equa o PNE R K LS onde R erosividade da chuva anual K a erodibilidade do solo e LS uma vari vel calculada a partir do comprimento da encosta L A declividade m dia S atrav s da f rmula LS 0 00984 L 8 5 8 A erosividade da chuva R dada por R 67 335 pp eS onde p a precipita o m dia mensal e P a precipita o m dia anual Neste exemplo para a bacia do Ribeir o das Araras na regi o de Araras o valor de R corresponde a 6675 A erodibilidade do solo K ou seja a resist ncia deste a o da chuva depende diretamente do tipo de solo em quest o Para cada tipo de solo h um valor associado de acordo com a tabe
322. os espaciais 6 2 NATUREZA DOS DADOS ESPACIAIS Dados espaciais caracterizam se especificamente pelo atributo da localiza o geogr fica H outros fatores importantes inerentes aos dados espaciais mas a localiza o preponderante Um objeto qualquer como uma cidade a foz de um rio ou o pico de uma montanha somente tem sua localiza o geogr fica estabelecida quando se pode descrev lo em rela o a outro objeto cuja posi o seja previamente conhecida ou quando se determina sua localiza o em rela o a um certo sistema de coordenadas O estabelecimento de localiza es sobre a superf cie terrestre sempre foi um dos objetos de estudo da Geod sia ci ncia que se encarrega da determina o da forma e das dimens es da Terra A seguir s o apresentados alguns conceitos de Geod sia que desempenham um papel de extrema import ncia na rea de Geoprocessamento 6 2 1 CONCEITOS DE GEOD SIA A defini o de posi es sobre a superf cie terrestre requer que a Terra possa ser tratada matematicamente Para o geodesista a melhor aproxima o dessa Terra matematicamente trat vel o ge ide que pode ser definido como a superf cie equipotencial do campo da gravidade terrestre que mais se aproxima do n vel m dio dos mares A ado o do ge ide como superf cie matem tica de refer ncia esbarra no conhecimento limitado do campo da gravidade terrestre medida que este conhecimento aumenta cartas geoidais existentes s o su
323. os pontos vis veis s o codificados com o valor m ximo permitido pela imagem que 255 para uma imagem de 8 bits An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 35 Modelagem Num rica de Terreno A figura abaixo mostra em b um mapa de reas vis veis em branco a partir do ponto marcado com na imagem em n veis de cinza a de um modelo digital de terreno a b Figura 7 26 Ilustra o da an lise de visibilidade a imagem em n vel de cinza do modelo e b mapa de reas vis veis An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 36 Modelagem Num rica de Terreno 7 8 11 C LCULO DE VOLUMES A partir de um modelo digital de terreno poss vel se calcular volumes dentro de uma regi o do espa o predeterminada Delimitando se de uma rea dentro de uma regi o de interesse e definindo se um plano horizontal de corte Z Zp onde Z cota de refer ncia ou cota base poss vel calcular se o volume de corte e o volume de aterro referentes a esse plano base Assim os valores de cota acima da cota base contribuem para o volume de corte enquanto que os valores de cota abaixo da cota base contribuem para o volume de aterro Pode se calcular tamb m uma cota ideal para o plano horizontal que igualaria os volumes de aterro e de corte Esses c lculos s o muito teis para objetivos de estudos da terraplanagem de uma rea A figura a seguir mostra o perfil de um terreno e as regi es que contribuem para os volumes de corte
324. os principais sistemas CAD disponham de linguagens de programa o razoavelmente completas estas t m acesso exclusivamente funcionalidade do CAD O SIG baseado em CAD ter no m ximo uma macro linguagem capaz de formular segii ncias de comandos dispon veis no ambiente SIG mas alguns n o disp em nem mesmo deste recurso Esta alternativa de arquitetura tem dois grandes problemas principais O primeiro e mais grave a grande facilidade que se tem em introduzir inconsist ncias no banco de dados geogr fico de forma semelhante relatada no exemplo anterior Aqui ainda mais f cil basta algum usu rio ter acesso aos dados gr ficos por exemplo usando diretamente o software CAD para acessar os arquivos gr ficos se alguma entidade gr fica for deletada o registro alfanum rico correspondente ficar isolado O registro n o ser tamb m deletado pelo SGBD relacional pois o mesmo n o tem conhecimento desta opera o no CAD Da mesma maneira um usu rio com acesso ao SGBD relacional pode deletar algum registro associado a um dado gr fico causando o efeito inverso Apenas o uso exclusivo dos dados atrav s do n cleo do SIG pode pretender garantir a consist ncia gr fico alfa O segundo problema com este enfoque est na utiliza o das estruturas de arquivo do CAD para armazenar os dados gr ficos Os sistemas CAD n o disp em de Fundamentos de G eoprocessamento 3 9 Anatomia de SIG recursos de indexa o espacial
325. osi es do terreno Esta an lise exige que o usu rio forne a o modelo a ser usado e determine as posi es no terreno A partir desses dados o aplicativo capaz de gerar perfis entre qualquer ponto do terreno e as posi es predefinidas Sobre cada perfil o aplicativo faz uma an lise de visibilidade verificando se a linha que une os dois extremos do perfil corta alguma linha do perfil Caso o perfil n o seja cortado ent o o ponto do terreno vis vel em rela o a essa posi o Caso contr rio o ponto marcado como n o vis vel A figura abaixo ilustra a an lise de visibilidade entre os extremos de um perfil do Figura 7 25 An lise de visibilidade entre extremos de um perfil a extremos n o vis veis e b extremos vis veis Esse tipo de an lise tem aplica es interessantes na rea de telecomunica es Pode se por exemplo definir se reas de visibilidade para fins de telefonia celular Nessa aplica o importante o estudo das reas de influ ncia de uma ou mais antenas e reas de superposi o entre 2 ou mais antenas Melhorias nesse tipo de aplica o pode incluir a altura da antena a pot ncia de transmiss o recep o que define um raio m ximo de influencia e a confec o de um relat rio com dados de reas atendidas reas de superposi o e reas n o atendidas O mapa de visibilidade pode ser representado por uma imagem bin ria onde os pontos n o vis veis s o codificados com valor O e
326. po num rico de vulnerabilidade ou os valores do geo campo de potencialidade estivessem contidos entre 2 20 e 2 60 A id ia que deste modo as classes de sustentabilidade das unidades territoriais possam refletir as m tuas rela es entre o sistema natural e a forma o social e econ mica numa por o do espa o Quer dizer mesmo uma rea ambientalmente est vel valores de vulnerabilidade pr ximos a 1 0 pode ser considerada de m dia ou baixa sustentabilidade se o modelo de ocupa o derivado da din mica econ mica social e pol tica l vigente n o permitir o desenvolvimento humano com um n vel de qualidade de vida valores de potencialidade pr ximos a 3 0 e de controle ambiental adequados Para materializar o conte do do gr fico da Figura 10 13 em um geo campo tem tico de sustentabilidade foram realizadas opera es de jun o espacial Giiting 34 atrav s do seguinte programa em LEGAL INICIO DO PROGRAMA INTEGRACAO ENTRE VULNERAB E POTENCIAL SOCIAL SUSTENTABILIDADE ATRAVES DE JUNCAO ESPACIAL 5 ECONOMICO DECLARACAO DE VARIAVEIS Numerico vuln Vuln GRD Numerico ptse CNAS RDU E Tematico sustent Sustentabilidade TM RECUPERACAO DE GEO CAMPOS NUMERICOS vuln Recupere Nome vuln medutb ptse Recupere Nome ptse soec CRIACAO DO GEO CAMPO TEMATICO DE VULNERABILID
327. pode ser definida por uma lista de express es boleanas ou por todas as classe tem ticas presente em um plano de informa o tem tico Pis Plano de informa o de sa da que deve ser do tipo Numerico vr Vari vel do tipo float que recebe o valor m ximo dentro de uma nica regi o Objeto atr Atributo de um objeto representado no plano de informa o pic pic Plano de informa o do tipo cadastral representando um conjunto de regi es No caso do resultado em grade num rica todas as posi es na grade num rica dentro de uma zona receber o o valor m ximo calculado sobre aquela zona Exemplos Inicio do Programa Vari veis usadas como restri o E An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 16 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Tematico zon tipos do Solo Imagem tm5 imagensTM Numerico ph ph dos solos Numerico maximo ph zonal grade1l0x10 Float reflec max terra roxa ph Recupere Nome ph solo sjc zon Recupere Nome solos sjc maximo ph zonal Novo Nome ph maximo zonal sjc ResX 10 ResY 200 10 Escala 100000 Min 0 Max Resultado em campo Num rico maximo ph zonal MaxZonal hp zon Classe terra roxa zon Classe latosolo vermelho zon Classe solos hidromorficos Resultado em campo Num rico para as classe tem ticas presentes no plano de informa o tem tico
328. podemos reduzir a rea de pesquisa de 10 000 km para 3600 km porque a chance de se encontrar dep sito onde n o h anomalia significativamente menor 50 vezes do que onde h anomalia 9 4 2 M TODOS BAYESIANOS APLICA O A GEOPROCESSAMENTO Um dos usos mais importantes da infer ncia bayesiana em Geoprocessamento se d no caso de gera o de mapas de prospec o mineral Em termos prospectivos pode se pensar na defini o da probabilidade de um dep sito ocorrer condiciona pela ocorr ncia de uma certa evid ncia exemplo litologia favor vel A probabilidade priori seria a probabilidade do dado bruto ou seja a probabilidade da ocorr ncia mineral para com a rea total A probabilidade posteriori seria um refinamento do conhecimento probabilidade priori onde atrav s de uma ou mais evid ncias que possuem uma rela o direta com a mineraliza o calcula se o aumento das chances de sucesso no encontro de um novo dep sito mineral Ou seja dado que se esta pesquisando sobre uma evid ncia favor vel determina se quanto esta condi o aumenta as chances da descoberta de um novo dep sito mineral A probabilidade a priori para a presen a de um dado pode ser estimada por modelos simples de distribui o espacial aleat ria ou por an lises estat sticas multivariadas Agterberg 1989 Os dados para o c lculo da probabilidade posteriori podem ser obtidos atrav s da tabula o cruzada entre o plano de
329. polinomial ajustada para representar a varia o de um conjunto de amostra a linear e b ordem maior An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 10 Modelagem Num rica de Terreno Os polin mios em 2 dimens es tem a forma f X Y c X Y r s lt p Os coeficientes c s do polin mio s o determinados a fim de minimizar o erro quadr tico m dio ou seja EZX YD f XLYDF i 1 Superf cies de tend ncia s o fun es suaves e raramente passam sobre as amostras a menos que elas sejam poucas e a ordem da superf cie seja alta Pouco usada para modelagem digital sempre que a quantidade de amostras grande 7 5 2 2 Media M vel A m dia das cotas das amostras vizinhas tamb m conhecido como m dia m vel um dos esquemas de interpola o mais simples para estima o dos valores de cota dos pontos de uma grade regular retangular A formula o geral para este tipo de interpola o n Yw ij ij del i a n Z W ij mio Il pa Sendo que e zi o valor de cota de um ponto i qualquer da grade e zZj a cota de uma amostra j vizinha do ponto i da grade e e wi um fator de pondera o An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 1 Modelagem Num rica de Terreno Varia es desse esquema b sico s o interpolador por vizinho mais pr ximo interpolador por m dia simples interpolador por m dia ponderada interpolador por m dia ponderada por quadrante e interpolador por m dia ponderada por
330. por e sobreposi o Devido variedade de propostas o esfor o para formalizar os relacionamentos espaciais parte fundamental da proposta de uma lgebra de geo objetos para um conjunto bem definido de objetos geogr ficos casos simples de regi es sem buracos e linhas cont nuas 8 3 1 AN LISE DE RELACIONAMENTOS TOPOL GICOS Apresenta se nesta se o uma an lise dos relacionamentos topol gicos entre elementos do tipo ponto linha rea Utilizam se os termos propostos por Clementini et al 1993 que a partir da an lise das configura es poss veis entre os elementos ponto linha rea prop em cinco nomes para os relacionamentos topol gicos toca dentro de cruza sobrep e e disjunto Diz se que um conjunto de pontos toca outro conjunto se a nica coisa em comum entre eles est contida na uni o de suas fronteiras como ilustram os exemplos da Figura 5 5 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 10 Opera es de An lie Geogr fica Figura 5 5 Exemplos de situa es topol gicas que ilustram o relacionamento toca no caso de duas reas a b duas linhas c d linha e rea e f g um ponto e uma linha h e um ponto e uma rea 1 Adaptado de Clementini et al 1993 Diz se que um conjunto de pontos w est dentro de outro conjunto q quando a intersec o dos dois conjuntos de pontos o pr prio vide Figura 5 6 A A Figura 5
331. presenta es m ltiplas para a Sui a pa s pequeno com recursos financeiros para manter atualizadas bases de dados em escalas variadas No caso do Brasil tanto pela extens o territorial como pela escassez de recursos financeiros a abordagem da orienta o por processos parace ser a nica vi vel para generaliza o Do ponto de vista de desenvolvimento tecnol gico em SIG oportuno desenvolver ferramentas de visualiza o que atendam pelo menos a crit rios de otimiza o de exibi o dos dados na tela do computador Em termos de modelagem o papel da generaliza o parece ser mais anal tico que gr fico Neste contexto s o de extrema import ncia as ferramentas de an lise espacial que fornecem a base te rica necess ria ao entendimento de como o fen meno em estudo varia no espa o O desafio fica por conta da formaliza o do conhecimento geogr fico 6 9 3 SIMPLIFICA O DE LINHAS Os sistemas de informa es geogr ficas normalmente propiciam aos usu rios algumas ferramentas para a generaliza o cartogr fica que se baseiam em transforma es espaciais que alteram a representa o dos dados em termos da localiza o geogr fica simplifica o suaviza o agrega o exagero e deslocamento e do significado topol gico classifica o e simboliza o Como a maioria dos objetos utiliza a linha como entidade b sica para sua representa o a simplifica o de linhas tem sido bastante estudada e a transfo
332. presentou o pior resultado dentre os mapas gerados Tabelas 9 5 e 9 6 O grau de confian a 6 89 obtido atrav s da teoria Bayesiana para a faixa definida como favor vel foi o menor valor obtido Esse valor passa uma id ia de aumento de probabilidade de encontro do bem mineral Ou seja neste caso o fato de se procurar minerais nas reas definidas como favor veis aumentariam as chances de descoberta em 6 89 em rela o a probabilidade priori que considera a rea toda do plat de Po os de Caldas Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 46 T cnicas de Infer ncia Geogr fica M todo rea Grau de confian a Km faixa muito alto Booleano 32 37 6 89 M dia Ponderada 6 47 13 19 Fuzzy M nimo M ximo 11 19 9 11 Fuzzy M dia 7 00 10 06 Fuzzy Ponderado AHP 6 38 16 10 Fuzzy Gama 6 78 7 83 Bayes 7 55 9 34 Tabela 9 5 Resultados de Grau de confian a da faixa muito alto O m todo de M dia Ponderada obteve um bom resultado onde as fatias definidas por Almeida Filho 1995 apresentaram uma divis o coerente da rea de estudo A faixa definida como de muito alto potencial apresentou um grau de confian a de 13 19 Tabelas 4 e 6 A faixa de muito baixo potencial como o esperado diminui a chance de descoberta em aproximadamente 2 5 vezes grau de confian a 0 403 O problema com esse mapa de favorabilidade que a faixa de m dio potencial 3 53 apresenta um v
333. qual geralmente composto por meta crit rios sub crit rios e alternativas e um processo de compara o pareada por import ncia relativa prefer ncias ou probabilidade entre dois crit rios com rela o ao crit rio no n vel superior Com base na compara o a AHP pondera todos os sub crit rios e crit rios e calcula um valor de raz o de consist ncia entre 0 1 com O indicando a completa consist ncia do processo de Julgamento Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 28 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Escala de Valores AHP para Compara o Pareada efini o e Explica o Import ncia igual os dois fatores contribuem igualmente para o objetivo Import ncia moderada um fator ligeiramente mais importante que o outro Import ncia essencial um fator claramente mais importante que o outro Import ncia demonstrada Um fator fortemente favorecido e sua maior relev ncia foi demonstrada na pr tica Import ncia extrema A evid ncia que diferencia os fatores da maior ordem poss vel alores intermedi rios entre julgamentos possibilidade de ompromissos adicionais A partir do estabelecimento de crit rios de compara o para cada combina o de fatores possivel determinar um conjunto timo de pesos que podem ser utilizados para a combina o dos diferentes mapas 9 64 SUPORTE DECIS O EM GEOPROCESSAMENTO Consideramos uma das situa es mais comuns em SIG classi
334. quilo que se chama de sistema de coordenadas de proje o como ser visto e discutido na se o 2 3 Sistema de coordenadas polares Apesar de n o aparecer de forma expl cita para o usu rio de SIG o sistema de coordenadas polares merece men o por causa de sua utiliza o no desenvolvimento das proje es c nicas veja se o 2 3 Trata se de um sistema simples de rela o direta com o sistema de coordenadas cartesianas que substitui o uso de um par de coordenadas x y por uma dire o e uma dist ncia para posicionar cada ponto no plano de coordenadas Por isso ele t o conveniente para o estudo das proje es que se desenvolvem sobre cones A rela o com coordenadas cartesianas apresentada a seguir p e O denotam respectivamente a dist ncia do ponto origem e o ngulo formado com o eixo x Xx p cos6 arctan y x y p sen p x y2 112 Sistema de coordenadas de imagem matricial Como descrito maiss adiante neste documento a integra o de Geoprocessamento com Sensoriamento Remoto depende do processo de inser o de imagens de sat lite ou a reas na base de dados do SIG O georeferenciamento de imagens pressup e uma rela o estabelecida entre o sistema de coordenadas de imagem e o sistema de refer ncia da base de dados O sistema de coordenadas de imagem tradicionalmente lev giro com origem no canto superior esquerdo da imagem e eixos orientados nas dire es das colunas e das linha
335. quisas Espaciais S o Jos dos Campos SP Brasil 1995 SAMET H The Design and Analysis of Spatial Data Structures Reading Addison Wesley 1990 STEVENS S Handbook of Experimental Psychology New York Wiley 1951 WORBOYS M F GIS A Computing Perspective London Taylor and Francis 1995 Fundamentos de Geoprocessamento 2 35 3 ARQUITETURA DE SISTEMAS DE INFORMA O GEOGR FICA Clodoveu Davis Gilberto C mara 3 1 DESCRI O GERAL O termo Sistemas de Informa o Geogr fica SIG aplicado para sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geogr ficos e recuperam informa es n o apenas com base em suas caracter sticas alfanum ricas mas tamb m atrav s de sua localiza o espacial oferecem ao administrador urbanista planejador engenheiro uma vis o in dita de seu ambiente de trabalho em que todas as informa es dispon veis sobre um determinado assunto est o ao seu alcance interrelacionadas com base no que lhes fundamentalmente comum a localiza o geogr fica Para que isto seja poss vel a geometria e os atributos dos dados num SIG devem estar georreferenciados isto localizados na superf cie terrestre e representados numa proje o cartogr fica O requisito de armazenar a geometria dos objetos geogr ficos e de seus atributos representa uma dualidade b sica para SIGs Para cada objeto geogr fico o SIG necessita armazenar seus atributos e as v rias representa es gr
336. r ficos 04 03 01 Opera es de An lie Geogr fica 8 4 OPERA ES SOBRE GEO 0B ETOS Pode se definir as seguintes opera es sobre geo objetos 1 restri es sobre atributos computados em fun o das atributos de entidades espaciais e g selecione todas as cidades de Alagoas com mortalidade infantil maior que 10 2 restri es espaciais derivados a partir dos relacionamentos topol gicos das entidades geogr ficas e g d me todas as escolas municipais do bairro Jardim Sat lite de dire o ao norte de acima de ou m tricos e g d me todas as escolas a menos de 500 m da Via Dutra 3 propriedades de geo objetos os resultados correspondem a predicados de um geo objeto ou de um conjunto de geo objetos e g calcule a m dia do valor venal das casas do bairro Jardim Esplanada ou indique o caminho timo para o nibus que vai do Centro ao Jardim Uir Estas opera es utilizam as primitivas definidas anteriormente as rela es topol gicas toca dentro de disjunto cruza e sobrep e as rela es m tricas un rias comprimento rea per metro e bin rias dist ncia dire o 84 1 SELE O POR ATRIBUTOS O operador de sele o por atributos sobre um conjunto de geo objetos GO dada uma restri o baseada apenas nos atributos descritivos de GO gera como resultado um sub conjunto GO c GO cujos membros satisfazem a restri o Esta uma opera o
337. r ficos A 20 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL MinZonal pie lista de zonas Identifica o valor m nimo dentro de cada zona regi o de um plano de informa o referenciado pelo argumento pie As zonas s o identificadas uma a uma pela lista de zonas Sintaxe Resultado em grade Num rica pis MinZonal pie lista de zonas Resultado em um nico valor num rico vr MinZonal pie zona Resultado num rico em Tabela de Atributos de Objetos Objeto atr MinZonal pie objeto OnMap pic VariedadeZonal pie lista de zonas Calcula a diversidade de valores ou de temas dentro de cada zona regi o de um plano de informa o referenciado pelo argumento pie As zonas s o identificadas uma a uma pela lista de zonas Sintaxe Resultado tipo Numerico geo campo pis VariedadeZonal pie lista de zonas Resultado em um nico valor num rico vr VariedadeZonal pie zona FaixaZonal pie lista de zonas Sintaxe Resultado tipo Numerico geo campo pis FaixaZonal pie lista de zonas Resultado em um nico valor num rico vr FaixaZonal pie zona An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 21
338. r para o caso de rota de um ponto a outro o caminho de casa para a escola ou no caso de um circuito que come a e termina em um mesmo ponto uma rota de nibus ROTA Lista de Arcos 1 3 6 8 Rota de nibus 7 8 11 4 17 3 2 1 14 13 Fig 4 11 Ilustra o do conceito de rota FONTE adaptada de ESRI 1994 O modelo de dados vetorial implementado pelo Arc Info est alicer ado no conceito de topologia O armazenamento organizado e a leitura indexada do dados fornecem ao sistema a possibilidade de realizar manipula es espaciais qualquer momento 4 2 2 4 Representa o das Informa es Descritivas At agora apresentamos as formas de representa o das fei es geogr ficas baseadas no conceito de topologia No entanto necess rio apresentar a forma de representa o das informa es descritivas associadas s fei es 95 geogr ficas O mecanismo de liga o entre as duas representa es tamb m abordado Os atributos descritivos associados s fei es geogr ficas s o armazenados da mesma forma que as coordenadas O arquivo com os dados descritivos denominado de tabela de atributos Cada linha desta tabela chamada de cont m as informa es descritivas de uma nica fei o As colunas ou campos definidas na tabela s o as mesmas para cada linha A liga o entre as fei es geogr ficas e a tabela de atributos garantida pelo modelo geo relacional implementado pelo A
339. rc Info Na pr tica um identificador nico materializa a liga o entre as coordenadas das fei es geogr ficas e os atributos descritivos mantendo uma correspond ncia um para um entre o registro espacial e o registro de atributos Uma vez que esta conex o estabelecida pode se apresentar as informa es descritivas sobre o mapa e armazenar novas informa es descritivas A Figura 4 12 ilustra a representa o No exemplo da Figura 4 12 a coluna denominada pol gono armazena o identificador nico que estabelece a liga o entre os dados espaciais e os dados descritivos Neste caso o pol gono com identificador A tem seus atributos espaciais descritos na tabela Topologia Pol gono Arco e os atributos descritivos ou n o espaciais descritos pela Tabela de Atributos de Pol gonos Nesta tabela pode se criar tantos atributos quantos forem necess rios para descrever devidamente o dado espacial ou fazer uso de outras tabelas que possuam um atributo em comum com a Tabela de Atributos de Pol gonos como o caso da Tabela de Propriedade Neste ltimo caso faz se uso de fun es t picas de um ambiente relacional tais como Join entre tabelas para se acessar todos os atributos 96 TOPOLOGIA POLIGONO ARCO Es 1 9 A E 3 5 z p TABELA DE ATRIBUTOS DE POL GONO Atributos Quadra A 8603 550 002 B 7912 aa 550 022 C 7845 550 021 D as o a
340. reende a elabora o de cartas topogr ficas feito na proje o UTM 1 250 000 1 100 000 1 50 000 1 25 000 Relacionam se a seguir suas principais caracter sticas 2 e a superf cie de proje o um cilindro transverso e a proje o conforme e o meridiano central da regi o de interesse o equador e os meridianos situados a 90 do meridiano central s o representados por retas e os outros meridianos e os paralelos s o curvas complexas e a escala aumenta com a dist ncia em rela o ao meridiano central tornando se infinita a 90 do meridiano central e como a Terra dividida em 60 fusos de 6 de longitude o cilindro transverso adotado como superf cie de proje o assume 60 posi es diferentes j que seu eixo mant m se sempre perpendicular ao meridiano central de cada fuso e aplica se ao meridiano central de cada fuso um fator de redu o de escala igual a 0 9996 para minimizar as varia es de escala dentro do fuso e duas linhas aproximadamente retas uma a leste e outra a oeste distantes cerca de 1 37 do meridiano central s o representadas em verdadeira grandeza A tabela 2 ilustra as caracter sticas principais de algumas das proje es cartogr ficas mais importantes Os itens que aperecem na coluna aplica es referem se principalmente situa o de uso das proje es aqui no Brasil Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 13 Cartografia para Geoprocessamento
341. regi o de Manaus AM Pela natureza do processo de aquisi o de imagens os objetos geogr ficos est o contidos na imagem sendo necess rio recorrer a t cnicas de fotointerpreta o e de classifica o para individualiz los Fundamentos de Geoprocessamento 2 10 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Caracter sticas importantes de imagens de sat lite s o o n mero e a largura de bandas do espectro eletromagn tico imageadas resolu o espectral a menor rea da superf cie terrestre observada instantaneamente por cada sensor resolu o espacial o n vel de quantiza o registrado pelo sistema sensor resolu o radiom trica e o intervalo entre duas passagens do sat lite pelo mesmo ponto resolu o temporal Figura 2 6 Exemplo de Imagem composi o colorida TM IANDSAT para a regio o de Manaus Fundamentos de Geoprocessamento 2 11 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o 2 5 O UNIVERSO CONCEITUAL 2 5 1 VIS O GERAL Em Geoprocessamento o espa o geogr fico modelado segundo duas vis es complementares os modelos de campos e objetos Worboys 1995 O modelo de campos enxerga o espa o geogr fico como uma superf cie cont nua sobre a qual variam os fen menos a serem observados segundo diferentes distribui es Por exemplo um mapa de vegeta o descreve uma distribui o que associa a cada ponto do mapa um tipo espec fico de cobertura vegetal enquanto um mapa geoqu
342. resenta o indireta de fen menos Representa melhor fen menos Simula o e cont nuos com varia o cont nua no Modelagem espa o lgebra de mapas limitada Simula o e modelagem mais f ceis Escalas de Adequado tanto a grandes quanto a Mais adequado para pequenas trabalho pequenas escalas escalas 1 25 000 e menores Algoritmos Problemas com erros geom tricos Processsamento mais r pido e eficiente Armazenamento Por coordenadas mais eficiente Por matrizes 2 8 REPRESENTA ES DE MODELOS NUM RICOS DE TERRENO 2 8 1 GRADE REGULAR 2 A grade regular uma representa o matricial aonde cada elemento da matriz est associado a um valor num rico como mostra a Figura 2 17 Para a gera o da grade torna se necess rio estimar atrav s de interpoladores matem ticos os valores para as c lulas que n o possuem medidas de eleva o considerando se a vizinhan a de medidas de eleva o conhecidas Os procedimentos de interpola o para gera o de grades regulares a partir de amostras variam de acordo com a grandeza medida No caso de altimetria comum o uso de fun es de pondera o por inverso do quadrado da dist ncia J para vari veis geof sicas procedimentos de filtragem bidimensional ou de geoestat stica como a krigeagem s o utilizados Fundamentos de Geoprocessamento 2 26 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o X Figura 2 17 Superf cie e grade regular corresp
343. ri o dos resultados Se reas indicadas como potenciais mostrarem se coerentes em rela o a mineraliza es conhecidas o modelo prospectivo pode ser considerado confi vel Figura 9 13 Mapa de litologias potenciais para a ocorr ncia de mineraliza es radioativas Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 34 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Falhas Fraturas Estruturas Circulares Figura 9 14 Mapa de lineamentos indicando falhas fraturas e estruturas circulares E 18 25 352 Escala Radiom trica Figura 9 15 Mapa de anomalias gama radiom tricas no planalto de Po os de Caldas 9 7 2 MODELO PROSPECTIVO USANDO OPERA ES BOOLEANAS Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 35 T cnicas de Infer ncia Geogr fica Com base nos crit rios diagn sticos j definidos uma rea poderia ser considerada potencial quando nela ocorrerem concomitantemente a Litologias potenciais representadas por rochas pot ssicas A corpos intrusivos de foia tos B ou rochas vulc nicas C b Fei es estruturais indicativas de falhas fraturas D ou estruturas circulares E que cortam litologias potenciais e c Valores gama radiom tricos F a partir de 1 8 vez o background regional limiar arbitrado com base no valor m dio encontrado em dep sitos de ur nio da rea Para mapear as reas de ocorr ncias dos crit rios diagn sticos acima indicados empregou se a seguinte equa o d
344. ridades para a prospec o de minerais radioativos no planalto de Po os de Caldas Este mapa foi gerado a partir do fatiamento da imagem de m dias ponderadas representando os seguintes intervalos de pesos 0 20 20 35 35 45 45 55 e 55 65 s reas definidas por esses intervalos foram atribu das prioridades para pesquisa ditas nula baixa m dia alta e muito alta respectivamente Rep Bortolan Aeroporto MO Prioridades EE uu EE me Areas potenciais Mineraliza es U Zr U Mo Th TR Baixa M dia Alta Muito Alta Figura 9 16 Mapa de reas potenciais para Figura 9 17 Mapa de reas com a pesquisa de minerais radioativos no diferentes prioridades para a pesquisa de planalto de Po os de Caldas segundo minerais radioativos no planalto de Po os m todo baseado em lgebra booleana de Caldas segundo modelo de m dias ponderadas A Tabela 9 1 resume algumas caracter sticas das reas potenciais mostradas na Figura 9 17 Apenas 14 das mineraliza es todas sem import ncia econ mica U Zr localizam se fora das reas potenciais contra 23 obtidos no m todo baseado em opera es bin rias De acordo com os dados da tabela 76 do planalto s o descartados a priori para pesquisa Os restantes 24 indicados com potenciais para a ocorr ncia de algum tipo de mineraliza o radioativa s o distribu dos da seguinte maneira Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 38 T cnicas de Infer ncia Geogr
345. ritmo at que o erro entre os padr es de entrada e sa da esteja abaixo de um valor m nimo desejado Figura 9 11 Dentre os algoritmos de aprendizado supervisionado os mais utilizados s o Perceptron Adeline e Madaline Backpropagation Hetch Nielsen 1989 O aprendizado por refor o Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 24 T cnicas de Infer ncia Geogr fica similar ao supervisionado com a diferen a que um cr tico externo avalia a resposta fornecida pela rede Carvalho 1999 sa da obtida padr o de entrada Figura 9 11 Exemplifica o do processo de aprendizado Fonte Carvalho 1999 No aprendizado n o supervisionado a rede analisa os conjuntos de entradas apresentadas e determina algumas das propriedades dos conjuntos de dados e aprende a refletir sobre suas propriedades de sa da Os m todos de aprendizado mais utilizados s o Mapa Auto Organiz vel de Kohonen Redes de Hopfield e Mem ria Associativa Bidirecional Hecht Nielsen 1989 O primeiro passo do processo de desenvolvimento de redes neurais artificiais s o a coleta de dados relativos ao problema e a sua separa o em um conjunto de treinamento e um conjunto de teste Os dados de treinamento ser o utilizados para o treinamento da rede e dados de teste ser o utilizados para verificar sua performance sob condi es reais de utiliza o O segundo passo a defini o da configura o da rede que pode ser dividido em tr s etapas
346. rma o mais comumente encontrada nos sistemas existentes Os m todos de simplifica o de linhas procuram selecionar e manter os pontos que melhor caracterizam a representa o digital de uma linha Em outras palavras trata se de rejeitar pontos redundantes ou seja aqueles que n o contribuem significativamente para a representa o digital da linha Um Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 29 Cartografia para Geoprocessamento bom exemplo de redund ncia a digitaliza o via mesa em modo cont nuo que costuma gerar linhas digitais com um n mero excessivo de pontos O processo de entrada de dados via scanner que envolve a gera o de uma representa o matricial seguida de uma vetoriza o tamb m costuma gerar redund ncia de pontos Alguns exemplos de algoritmos para simplifica o de linhas s o descritos a seguir o algoritmo original de Douglas Peucker Douglas and Peucker 1973 uma adapta o do algoritmo de Douglas Peucker que usa o quociente rea per metro uma adapta o do algoritmo de Li Openshaw Li and Openshaw 1993 que acumula as dist ncias percorridas sobre cada linha Conv m lembrar que todos eles usam crit rios meramente subjetivos que se traduzem na forma de toler ncias a serem escolhidas pelos usu rios Portanto aconselha se fortemente que os usu rios avaliem o impacto das diferentes toler ncias em cada m todo sobre seus dados Outro aspecto importante diz respeito topologia Estes
347. ro pixels que cercam o resultado do mapeamento inverso duas ao longo das linhas e uma na dire o das colunas convolu o c bica que usa cinco interpola es polinomiais do terceiro grau sobre os dezesseis pixels que cercam o resultado do mapeamento inverso quatro ao longo das linhas e a quinta na dire o das colunas 6 8 6 REGISTRO DE IMAGENS O uso de transforma es polinomiais do 1 e 2 graus bastante comum no registro de imagens As transforma es polinomiais fazem o v nculo entre as coordenadas de imagem e as coordenadas no sistema de refer ncia geogr ficas ou de proje o atrav s de pontos de controle Pontos de controle s o fei es pass veis de identifica o na imagem e no terreno ou seja s o fei es hom logas cujas coordenadas s o conhecidas na imagem e no sistema de refer ncia Cruzamentos de estradas pistas de aeroportos e conflu ncia de rios s o candidatos naturais a pontos de controle A determina o dos par metros da transforma o polinomial selecionada feita atrav s da resolu o de um sistema de equa es Para que esse sistema de equa es possa ser elaborado as coordenadas dos pontos de controle devem ser conhecidas tanto na imagem de ajuste imagem a ser registrada como no sistema de refer ncia As coordenadas de imagem linha coluna s o obtidas quando o usu rio clica sobre a fei o na imagem As coordenadas de refer ncia s o usualmente obtidas atrav s de mapas c
348. rojeto corrente Esta vari vel poder ser utilizada em alguma opera o do programa Sintaxe Imagem vari vel categoria Considera es O primeiro termo indica que geo campos do tipo Imagem poder o ser associado vari vel durante a execu o do programa A categoria entre aspas e par nteses indica a categoria definida no banco de dados ativo Mais de um nome de vari vel pode ser simultaneamente declarados para uma mesma categoria Exemplos Imagem banda3 banda4 ivdn LANDSAT Imagem banda3 LANDSAT xp2 SPOT Imagem B3 ImagensTM EE An lise Espacial de Dados Geogr ficos Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Numerico Declara uma vari vel do tipo Numerico ou digital que ser posteriormente associada a um novo PI criado no programa ou um PI j existente no projeto corrente Esta vari vel poder ser utilizada em alguma opera o do programa Sintaxe Numerico vari vel categoria Considera es O primeiro termo indica que geo campos do tipo Numerico poder o ser associado vari vel durante a execu o do programa A categoria entre aspas e par nteses indica a categoria definida no banco de dados ativo Mais de um nome de vari vel pode ser simultaneamente declarados para uma mesma categoria Exemplos Numerico GR1 GR2 GR3 Grade Altimetria Numerico ALTI ALTIMETRIA exp VEXPOSICAO Numerico grade2 Grad
349. ros A figura 7 tem o objetivo de guiar o leitor na descri o de cada transforma o geom trica E importante que se entenda quais efeitos geom tricos s o modelados por cada transforma o ni pa do paralelismo Figura 7 Primitivas b sicas envolvidas nas transforma es geom tricas Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 16 Cartografia para Geoprocessamento Uma transforma o ortogonal executa uma rota o e duas transla es cada uma correspondente a um dos eixos de um sistema de coordenadas planas 3 par metros tamb m conhecida como transforma o de corpo r gido Aplicada a um quadrado de lado L gera numa outra posi o do plano um quadrado de lado L que pode estar rotacionado em rela o a sua posi o inicial Trata se de uma transforma o adequada para avalia es de qualidade geom trica de dados vetoriais A determina o de seus 3 par metros requer um n mero m nimo de 2 pontos de controle Uma transforma o de similaridade executa um fator de escala global uma rota o e duas transla es 4 par metros tamb m conhecida como transforma o isogonal Aplicada a um quadrado de lado L gera numa outra posi o do plano um quadrado de lado Ly que pode estar rotacionado em rela o a sua posi o inicial uma transforma o adequada para avalia es de qualidade geom trica de dados vetoriais e matriciais A determina o de seus 4 par metros tamb m requer um n mer
350. rpoladores locais utilizam uma vizinhan a amostral local fim de estimar o valor de cota de um ponto de interesse A organiza o das amostras An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 6 Modelagem Num rica de Terreno como apresentada acima acelera a busca do conjunto de amostras vizinhas de uma determinada posi o na regi o de interesse A vizinhan a amostral de um ponto qualquer pode ser definida por uma regi o de influ ncia ou por um n mero determinado de vizinhos Em uma vizinhan a amostral por rea o n mero de vizinhos vari vel podendo at mesmo ser igual a zero No caso de vizinhan a por n mero de vizinhos a regi o de influ ncia vari vel em tamanho e pode se evitar o inconveniente de se obter zero vizinhos de um ponto A figura abaixo ilustra esses conceitos Descrever busca utilizando a 2dtree e as amostras organizadas O Ponto da grade Ponto amostral D Amostra vizinha Figura 7 4 Defini o de vizinhan a por regi o de influencia esquerda e por n mero de vizinhos direita An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 7 Modelagem Num rica de Terreno 74 MODELAGEM 7 4 1 INTRODU O Como j citado anteriormente a modelagem propriamente dita envolve a cria o de estruturas de dados e a defini o de superf cies de ajuste para os elementos dessas estruturas O objetivo a obten o de uma fun o defin vel em toda a regi o de estudo Essa fun o nem sempre cont nua e di
351. rtar se ao cap tulo 3 deste texto 2 9 1 1 ESTRAT GIA DUAL Um SIG implementado com a estrat gia dual utiliza um SGBD relacional para armazenar os atributos convencionais dos objetos geogr ficos na forma de tabelas e arquivos para guardar as representa es geom tricas destes objetos No modelo relacional os dados s o organizados na forma de uma tabela onde as linhas correspondem aos dados e as colunas correspondem aos atributos A entrada dos atributos n o espaciais feita por meio de um SGBD relacional e para cada entidade gr fica inserida no sistema imposto um identificador nico ou r tulo atrav s do qual feita uma liga o l gica com seus respectivos atributos n o espaciais armazenados em tabelas de dados no SGBD como ilustrado na Figura 2 19 FAZENDA FLORESTAL MAPA NO SIG 205017 ENTIFICADOR U R TULO A AREATOT DTPLAN 5 9 91 31 10 89 5 25 66 18 12 89 5 205017 068 152 26 34 7 10 93 5 205017 068 153 21 65 14 10 93 5 205017 068 154 27 90 21 10 93 5 205017 068 155 23 52 23 11 93 5 205017 109 162 26 29 5 11 89 5 205017 109 163 27 57 9 11 89 CODPAR c digo do parque florestal CODFAZ c digo da fazenda couro c digo do j TALH O n mero do talh o AREATOT rea total plantada DTPLAN Data do plantio Figura 2 19 Estrat gia dual para bancos de dados geogr ficos Fundamentos de Geoprocessamento 2 30 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o A
352. rtilhados entre os objetos O caso t pico de objetos aninhados o de curvas de n vel e todo tipo de isolinhas em que se tem linhas que n o se cruzam e s o entendidas como estando empilhadas umas sobre as outras Finalmente temos objetos adjacentes e os exemplos t picos s o todas as modalidades de divis o territorial bairros setores censit rios munic pios e outros S o tamb m exemplos mapas geol gicos e pedol gicos que representam fen menos que cobrem toda a rea de interesse Neste caso pode se ter o compartilhamento de fronteiras entre objetos adjacentes gerando a necessidade por estruturas topol gicas Estes tamb m s o os casos em que recursos de representa o de buracos e ilhas s o mais necess rios Tamb m objetos de linha podem ter variadas formas de utiliza o Analogamente aos objetos de rea pode se ter objetos de linha isolados em rvore e em rede Objetos de linha isolados ocorrem por exemplo na representa o de muros e cercas em mapas urbanos Objetos de linha organizados em uma rvore podem ser encontrados nas representa es de rios e seus afluentes e tamb m em redes de esgotos e drenagem pluvial E podem ser organizados em rede nos casos de redes el tricas telef nicas de gua ou mesmo na malha vi ria urbana e nas malhas rodovi ria e ferrovi ria Fundamentos de Geoprocessamento 2 20 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Seja no caso de objetos de rea ou no caso
353. rvada Outros opcional e define um valor a ser atribu do nos casos n o cobertos pelas alternativas anteriores As express es booleanas operam sobre representa es matriciais dos dados envolvidos e s o opera es pontuais Exemplo temas Atribua CategoriaFim AptidaoAgricula Bom solos tema Le amp amp decl gt 0 05 Medio solos tema Aq decl gt 0 10 Ruim solos tema Aq amp decl gt 0 10 fundo Outros ESSE SEE EEE EPE EEE An lise Espacial de Dados Geogr ficos AS Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL EO EE Fatie Gera um plano de informa o do tipo Tematico a partir de um dado num rico As regras de processamento s o baseadas em uma tabela de fatiamento criada atrav s de um operador Novo Sintaxe pist Fatie pien tabfat Considera es A vari vel pist deve ser um plano de informa o do tipo Tematico O par metro pien deve ser um plano de informa o do tipo num rico O par metro tabfat deve ser uma tabela do tipo fatiamento Exemplo Inicio de programa Declara es Tematico classes decl Faixas de Declividade Numerico decli Declividade Tabela fatia Fatiamento Instancia es fatia Novo CategoriaFim Faixas de Declividade 0 0 5 0 gt baixa 5 0 15 0 media 15 40 450 4 Nalta s decli Recupere Nome grade declividade
354. s dos elementos b sicos tri ngulo ou ret ngulo do modelo A figura abaixo ilustra o processo de obten o de uma linha de contorno a partir do modelo An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 28 Modelagem Num rica de Terreno Existem basicamente 2 m todos de gera o de mapas de contornos a partir do modelo de grade o m todo seguidor de linhas e o m todo de segmentos a b Figura 7 20 Gera o de uma curva de contorno a partir de um modelo de grade a retangular e b triangular O m todo seguidor de linhas um m todo que gera cada linha de contorno em um nico passo Por esse m todo procura se um segmento que pertence a uma curva de contorno Os pontos extremos desse segmento s o definidos como extremos da linha de contorno Em seguida busca se os outros segmentos que tem liga es com essas extremidades Os novos segmentos encontrados s o incorporados a linha e definem as novas extremidades O processo p ra quando as extremidades se encontram definindo uma curva de n vel fechada ou quando as duas extremidades j encontraram as bordas da regi o de interesse O m todo de segmentos cria as curvas de n vel em duas etapas Na primeira etapa determinam se todos os segmentos pertencentes a uma valor de cota predeterminado Numa Segunda etapa necess rio conectar esses segmentos a fim de se definir as curvas de n vel que pertencem ao valor de cota preestabelecido Esses processos de gera o de map
355. s grades tri ngulos e outras cole es de geometrias Uma coverage pode ter mais que uma propriedade FUNCAO C como valor O intervalo de valores de uma FUNCAO C um conjunto de valores usualmente representados como uma cole o de vetores FUNCAO C Geometria no dom nio espacial gt v1 v2 v3 vn Por exemplo uma FUNCAO C pode associar a cada ponto valores de temperatura press o umidade e velocidade do vento de noite Neste caso todo ponto mapeado para um vetor de 4 dimens es Uma coverage projetada para representar uma nica fei o ou um conjunto de fei es Por exemplo uma coverage pode ter um dom nio espacial que contenha um nico munic pio ou um nico pa s Em um outro caso uma 120 coverage pode ser tratada para modelar uma nica fei o pa s ou como uma cole o de fei es cole o de munic pios A Figura 4 18 ilustra os diversos subtipos de coverage prevista no OGIS Para um maior detalhamento sobre os tipos de coverage apresentados e suas propriedades ver OGIS 1998B Como decorr ncia deste estudo sobre a especifica o OPEN GIS conclu mos preliminarmente que ainda existem muitos pontos a serem amadurecido e consolidados e que qualquer interpreta o desta especifica o pode ser considerada uma aproxima o Neste sentido elaboramos e propomos um modelo sem ntico orientado por objetos que segundo nosso entendimento mais se aproxima ao est gio atua
356. s s o revisados e atualizados usando se as mesmas imagens de sensores remotos e em alguns casos com apoio de campo Em termos operacionais tanto a delimita o das UTB s como a revis o dos mapas tem ticos s o procedimentos de interpreta o visual efetuadas diretamente na tela do computador apoiados por fun es de processamento de imagens amplia o de contraste filtros componentes principais que por sua vez ampliam as possibilidades de extra o de informa o das imagens de sensores remotos Os produtos obtidos ap s esta etapa v o formar em conjunto com as imagens um banco de dados geogr ficos BDG com a seguinte constitui o b sica imagens de sensores remotos geo campos tem ticos Geologia Geomorfologia Pedologia Cobertura Vegetal e Uso da Terra com uma maior coer ncia entre eles pois seus limites foram revistos sobre um mesmo produto imagem de sensor remoto e por uma equipe multidisciplinar e um mapa cadastral que cont m os geo objetos UTB s cujos atributos est o contidos numa tabela conforme mostra a Figura 10 8 Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 1 7 620 20 13 ap L GEO OBJETOS UTBs Escala Gr fica E 8 E x E g a Figura 10 8 Mapa cadastral de UTB s e tabela de atributos Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 18 Al m destas informa es inclui se tamb m no BDG as informa es s cio econ micas Estas informa es costumam ser
357. s Geogr ficos 7 13 Modelagem Num rica de Terreno 7 5 3 SUPERF CIES DE AJUSTE PARA GRADE REGULAR Ap s a estima o dos v rtices de uma grade regular necess rio definir se superf cies de ajuste que determinam o comportamento do fen meno modelado dentro de cada ret ngulo do modelo As superf cies de ajuste s o utilizadas para se determinar o valor do fen meno para pontos dentro da regi o de interesse que n o fazem parte do modelo A seguir descreve se o processo de refinamento de uma grade regular utilizando superf cies de ajustes Quando as amostras j est o no formato de grade regular retangular o trabalho de gera o de uma nova grade bastante simplificado pelo fato de existir um relacionamento topol gico preestabelecido entre as amostras Esse processamento usado em geral para mudar a resolu o de uma grade regular preexistente Quando a grade regular derivada mais densa do que a grade original diz se que houve um refinamento da grade Felgueiras 1989 apresenta uma metodologia para refinamento de grades regulares usando interpoladores bilinear e bic bico A figura abaixo esquematiza uma forma eficiente de se calcular o valor de cota de um ponto P utilizando uma interpola o bilinear A partir das cotas dos pontos A e B da c lula da grade que contem o ponto P pode se estimar o valor de cota do ponto M com uma interpola o linear De forma an loga pode se estimar o valor de N a partir dos pontos C e D
358. s da imagem Os valores de colunas e linhas s o sempre n meros inteiros que variam de acordo com a resolu o espacial da imagem A rela o com um sistema de coordenadas planas direta e faz se atrav s da multiplica o do n mero de linhas e colunas pela resolu o espacial Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 7 Cartografia para Geoprocessamento 6 4 PROJE ES CARTOGR FICAS Todos os mapas s o representa es aproximadas da superf cie terrestre Isto ocorre porque n o se pode passar de uma superf cie curva para uma superf cie plana sem que haja deforma es Por isso os mapas preservam certas caracter sticas ao mesmo tempo em que alteram outras A elabora o de uma mapa requer um m todo que estabele a uma rela o entre os pontos da superf cie da Terra e seus correspondentes no plano de proje o do mapa Para se obter essa correspond ncia utilizam se os sistemas de proje es cartogr ficas De um modo gen rico um sistema de proje o fica definido pelas rela es apresentadas a seguir x e y s o as coordenadas planas ou de proje o e pe s o as coordenadas geogr ficas x fi g A g1 X y y f g A q 92 X y H um n mero grande de diferentes proje es cartogr ficas uma vez que h v rios modos de se projetar os objetos geogr ficos que caracterizam a superf cie terrestre sobre um plano Consequentemente torna se necess rio classific las de acordo com diversos aspectos com
359. s das vari veis num ricas numSolo Novo Nome grade solo ResX 25 ResY 25 Escala 25000 Min 0 Max 1 0 numDbecl Novo Nome grade declividade ResX 25 ResY 25 Escala 25000 Min 0 Max 1 0 Instancia o da tabela de pondera o de solos tabSolo Novo CategoriaIni Solos Latossolo 1 0 Podzolico 0 7 Ti tossolo r 03 0 Hidromorfico Ponderar o mapa de solos NumSolo Pondere solo tabSolo IDO Ro Transformacao da Declividade em escala 0 numbecl 1 1 0 025 decl 2 classificacao solo tem peso maior que a declividade NumClassif Novo Nome grade classif ResX 25 ResY 25 Escala 25000 Min 0 Max 1 0 NumClassif 0 4 NumDecl 0 6 NumSolo Instancia o da tabela de fatiamento tabfat Novo CategoriaFim Aptidao 0 0 0 33 Baixa 0 33 0 66 Media 0 66 1 0 Alta Instancia o do PI tem tico da categoria Aptidao aptidao Novo Nome aptidao urbana media ResX 25 ResY 25 Escala 25000 fatiamento da grade aptidao Fatie NumClassif tabfat An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 28 Opera es de An lie Geogr fica BIBLIOGRAFIA ASSAD E D SANO E E Sistemas de Informa es Geogr ficas Aplica es na Agricultura Bras lia EMBRAPA 1998 2 edi o BARBOSA C C F CAMARA G MEDEIROS J S CREPANI E Novo E M L M CORDEIRO J P C Operador
360. s das vari veis tem ticas solo Recupere Nome Mapa solos a decl Recupere Nom Mapa_de_Declividade instancia aptidao Novo Nome Mapa_aptidao ResX 30 ResY 30 Escala 25000 processa aptidao Atribua CategoriaFim Aptidao Baixa solo Classe Hidromorfico dec solo Classe Litossolo amp amp decl C sol Classe Litossolo amp amp decl C Media solo Classe Litossolo amp amp decl C solo Classe Podzolico amp amp dec Alta Outros l O pr ximo exemplo tamb m identifica as reas de aptid o mas com uma metodologia diferente e Pondera os mapas tem ticos e Realiza a soma ponderada dos mapas e e Faz o fatiamento da soma An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 27 Opera es de An lie Geogr fica Programa para determinar aptid o urbana pela m dia ponderada Dados os mapas de solo e declividade Declara o das vari veis tem ticas Tematico solo Solos aptidao Aptidao Numerico decl Declividade Declara o da tabela de pondera o e fatiamento Tabela tabSolo Ponderacao tabfat Fatiamento Declara o das vari veis num ricas Numerico numSolo numClassif numDecl Grade_Aptidao Instancia es das vari veis tem ticas solo Recupere Nome Mapa solos decl Recupere Nome Mapa de Declividade Instancia e
361. s de para outros sistemas semelhantes ou para outros softwares gr ficos 9 Oferecer recursos para a entrada e manuten o de dados utilizando equipamentos como mouse mesa digitalizadora e scanner Fundamentos de G eoprocessamento 3 24 Anatomia de SIG 10 Oferecer recursos para a composi o de sa das e gera o de resultados sob a forma de mapas gr ficos e tabelas para uma variedade de dispositivos como impressoras e plotters 11 Oferecer recursos para o desenvolvimento de aplicativos espec ficos de acordo com as necessidades do usu rio utilizando para isto alguma linguagem de programa o inclusive possibilitando a customiza o da interface do GIS com o usu rio Todos estes recursos podem ser agrupados em categorias para facilitar a compara o entre diferentes sistemas Estas categorias b sicas s o entrada de dados gerenciamento de informa es recupera o de informa es manipula o e an lise e exibi o e produ o de sa das Cada uma destas categorias ser apresentada a seguir 3 4 2 Entrada de Dados Ao contr rio de sistemas de banco de dados convencionais o GIS capaz de armazenar informa es variadas de natureza gr fica como vetores e imagens Para isto necess rio que o GIS conte com m dulos ou interfaces que permitam que o usu rio possa incorporar dados ao GIS e visualizar graficamente estes dados Al m disto o sistema precisa ser capaz de detectar falhas e incorre es
362. s do que para uma vari vel muito err tica comum a utiliza o do semivariograma para se definir um padr o para a continuidade do fen meno 7 6 MODELOS DE GRADE IRREGULAR 7 6 1 INTRODU O Uma grade irregular triangular um poliedro de faces triangulares Em um modelo de grade irregular triangular os pontos amostras s o conectados por linhas para formar tri ngulos Assim diferentemente da gera o de grade regular os valores de cota dos v rtices dos elementos triangulares da malha triangular n o precisam ser estimados por interpola es muito simples mostrar que dado um conjunto de amostras com cardinalidade maior do que 4 podemos construir mais de uma malha triangular sobre esse conjuntos Na figura abaixo temos duas triangula es diferentes criadas sobre o mesmo conjunto de 4 amostras An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 15 Modelagem Num rica de Terreno 7 6 2 A TRIANGULA O DE DELAUNAY Adotando se crit rios espec ficos para constru o da rede triangular pode se chegar a malhas nicas sobre o mesmo conjunto de amostras Uma dessas malhas muito utilizada na pr tica nos SIGs atualmente em uso profissional ou cient fico a malha de Delaunay mais conhecida como triangula o de Delaunay O crit rio utilizado na triangula o de Delaunay o de maximiza o dos ngulos m nimos de cada tri ngulo Isto equivalente a dizer que a malha final deve conter tri ngulos o mais pr ximo de equil
363. s e se define o espa o geogr fico a ser ocupado pela imagem corrigida Em seguida faz se o mapeamento inverso que inverte a transforma o geom trica usada no mapeamento direto permitindo que se retorne imagem original para que se definam os n veis de cinza que compor o a imagem corrigida Esta defini o de n veis de cinza ocorre na ltima etapa chamada de reamostragem que nada mais que uma interpola o sobre os n veis de cinza da imagem original 6 8 2 FONTES DE DISTOR ES GEOM TRICAS A discuss o das fontes de erro se at m s imagens orbitais dos sensores MSS Landsat TM Landsat HRV Spot e AVHRR Noaa Um dos efeitos principais causado pela rota o da Terra skew ou seja pelo movimento relativo entre a Terra e o sat lite Na medida em que o sat lite desloca se para o sul a Terra gira de oeste para leste fazendo com que seja necess rio compensar o posicionamento das varreduras que devem ser deslocadas para leste Por isso as imagens corrigidas apresentam aquele aspecto de paralelogramo No caso do sensor TM Landsat 5 a compensa o desse erro corresponde a um deslocamento de cerca de um pixel por varredura Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 22 Cartografia para Geoprocessamento Outro efeito importante s o as chamadas distor es panor micas que afetam principalmente os sensores que trabalham com um campo de visada amplo como o caso do AVHRR A distor o panor mica ori
364. s parti es as correspondentes caracter sticas f sicas bi ticas que a individualizaria em rela o as demais componentes do espa o Deste modo agrupa se de forma gen rica as diferentes metodologias para estudos ambientais em duas grandes classes e M todos baseados em localiza es pontuais utilizam a combina o dos atributos descritivos das vari veis geogr ficas onde cada localiza o considerada independente das demais e M todos baseados na defini o de reas homog neas utilizam conceitos derivados da id ia de rea unidade 10 3 M TODOS BASEADOS EM LOCALIZA ES PONTUAIS Nos m todos baseados em localiza es pontuais inclui se o processo de selecionar e combinar atrav s de procedimentos de s ntese dispon veis num SIG as vari veis geogr ficas considerando os limites por elas estabelecidos estes limites podem ser as formas de relevo os solos a cobertura vegetal dentre outros Cada uma destas vari veis geogr ficas cont m uma certa diferencialidade espacial e a combina o entre elas por sobreposi o ou cruzamento promove a subdivis o do espa o geogr fico em regi es equiproblem ticas supostamente concretas com fronteiras bem definidas como pode ser observado na Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl0 4 H Mo Regidas Graprifras ANFH Figura 10 1 A Regi es Equiproblem ticas Modificado de Corr a Um exemplo de aplica o do m todo baseado em localiza e
365. s pontuais o trabalho desenvolvido por Bezerra et alii Estes autores produziram um diagn stico geoambiental preliminar n o foram considerados os aspectos s cio econ micos do estado do Amap na escala 1 1 000 000 utilizando t cnicas de infer ncia booleana que permitiram a combina o de mapas tem ticos clima geologia formas de relevo pedologia cobertura vegetal e uso da terra para identifica o de geossistemas Bertrand lo Silvd6l Foram identificadas a distribui o de seis grandes Regi es Geoambientais sendo tr s determinadas pela interdepend ncia rocha relevo e tr s por fatores clim ticos atuais ou passados que funcionaram ou funcionam como elementos controladores da distribui o dos solos e da vegeta o Em cada uma das Regi es Geoambientais foram obtidos os geossitemas e geof cies que definiram as regi es equiproblem ticas A exemplifica as sobreposi es entre os mapas tem ticos realizadas com operadores booleanos AND OR XOR NOT para gera o das regi es equiproblem ticas do diagn stico geoambiental preliminar do Amap em 1989 Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl0 5 E lara lero vanan yanada l F mafia leao TIRED A EquiPr E age E vanabios anabl os Figura 10 2 Esquema da combina o entre mapas tem ticos Al m da utiliza o na elabora o de diagn sticos ambientais os m todos baseados em localiza es pontuais s o largamente utilizados na imp
366. s usadas Objeto limites talhoes Cadastral fazendas mapadefazendas Tematico tem solos Numerico ph_solos grade_ph Instancia es Dados de entrada fazendas Recupere Nome mt tem Novo Nome mapa de solos ResX 30 ResY 30 Escala 10000 Repres Vetor Resultado em geo campo Tem tico tem Atualize limites SOLO OnMap fazendas Resultado em campo Num rico ph solos Atualize limites ph OnMap fazendas Atualize lt PI referencia gt objeto OnMap lt cadastral gt lt operador zonal gt Realiza opera es zonais entre GEO CAMPOS e GEO OBJETOS onde os atributos do GEO OBJETOS s o atualizados a partir do resultado de opera es booleanas sobre as classes dos G EO CAMPOS tem ticos de entrada Atualiza um atributo dos objetos previamente associados a entidades em um mapa cadastral a partir de valores obtidos pela aplica o de operadores zonais sobre um plano de informa o de referencia Sintaxe obj atr Atualize pie obj OnMap cad opZ Considera es obj o nome de uma vari vel associada a geo objetos de uma categoria do modelo objetos Estes geo objetos associados previamente a entidades de um mapa cadastral devem ter seus campos de atributos preenchidos com valores num ricos ou nomes de classes tematicas EE EEEF CE ET An lise Espacial de Dados Geogr ficos A I9 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL pie o nome de uma vari
367. sais gerar imagens sombreadas ou em n veis de cinza gerar mapas de declividade e aspecto gerar fatiamentos nos intervalos desejados e perspectivas tridimensionais Modelagem Num rica de Terreno 7 2 O PROCESSO DE GERA O DE UM MNT O processo de gera o de um modelo num rico de terreno pode ser dividido em 3 etapas aquisi o das amostras ou amostragem gera o do modelo propriamente dito ou modelagem e finalmente utiliza o do modelo ou aplica es A amostragem compreende a aquisi o de um conjunto de amostras representativas do fen meno de interesse Geralmente essas amostras est o representadas por curvas de isovalores e pontos tridimensionais A modelagem envolve a cria o de estruturas de dados e a defini o de superf cies de ajuste com o objetivo de se obter uma representa o cont nua do fen meno a partir das amostras Essas estruturas s o definidas de forma a possibilitar uma manipula o conveniente e eficiente dos modelos pelos algoritmos de an lise contidos no SIG Os modelos mais utilizados s o os modelos de grade regular retangular e os modelos de grade irregular triangular As aplica es s o procedimentos de an lise executados sobre os modelos digitais As aplica es podem ser qualitativas tais como a visualiza o do modelo usando se proje es geom tricas planares ou quantitativas tais como c lculos de volumes e gera o de mapas de declividades 7 3 ENTRADA DE DADOS A amostra
368. se o 3 3 detalhamos as fun es dispon veis e na se o 3 4 apresentamos uma descri o das principais alternativas dispon veis no mercado no final da d cada de 90 Fundamentos de G eoprocessamento 3 3 Anatomia de SIG 3 3 ARQUITETURA INTERNA Os GIS de mercado funcionam segundo uma variedade de arquiteturas internas Uma an lise das diferentes arquiteturas de GIS pode indicar a exist ncia de pontos fortes ou fracos em cada sistema que t m influ ncia decisiva em aspectos como o desempenho a capacidade de gerenciamento de grandes bases de dados a capacidade de utiliza o simult nea por m ltiplos usu rios e a capacidade de integra o com outros sistemas Nesta se o desenvolvemos uma vis o do esquema de funcionamento interno dos diferentes SIGs ao identificar cada m dulo do software verificar sua fun o avaliar sua efici ncia individual e de seu relacionamento com os demais componentes Nosso objetivo n o o de quantificar ou de relacionar as diferen as entre os SIG no que diz respeito qualidade da implementa o de seus m dulos ou componentes e sim o de analisar as diferen as conceituais expressas na maneira como cada um deles se organiza muitas vezes refletindo sua evolu o como produto ao longo dos anos e as alternativas de implementa o dispon veis poca de sua primeira concep o Em seguida cabe uma an lise a respeito de como estas alternativas poder o afetar os aspectos mais imp
369. se para a vari vel de sa da o resultado da express o antes do caso contrario atribui se o resultado da express o que vem depois do 66 99 Sintaxe vari vel expressao booleana expressaol expressao Considera es O tipo da vari vel de sa da e o da express ol e expressao devem ser compat vel Exemplos Recorte de imagem por temas in cio do programa Declara es Imagem tm345 tm5M Imagens Tematico uso UsoSolo Instancia es uso Recupere Nome UsodoSolo tm345 Recupere Nome TM345 tm5M Novo Nome teste ResX 30 ResY 30 Opera o condicional tm5M uso Class cidade tm345 240 Final de programa E An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 12 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL ReclAtrib Cria um PI tem tico em fun o dos atributos definidos para objetos representados em um PI cadastral O operador executa a transforma o sobre a representa o vetorial Sintaxe vari vel ReclAtrib objeto atributo tab fat SobreMapa pi cadastral Exemplos Atributo pop Comunidades_O populacao Objeto com Comunidades O Cadastral cad Mapa de Comunidades Tematico tem Faixas tematicas Tabela fat Fatiamento cad Recupere Nome mapa de comunidades tem Novo Nome populacao ResX 100 ResY 100 Escala 100000 Repres Raster fat Novo CategoriaFim Populacao 100
370. senta o de um mesmo geo objeto em duas escala diferentes em uma ela pode ser um ponto em outra pode ser um pol gono Portanto a defini o de geo objetos adere defini o de fei o com geometria do OGIS Ressalve se por m que a da fei o com geometria que pode ser composta por outras fei es com geometria conceito este n o encontrado no referido sistema 124 4 5 3 2 Coverage A defini o de geo campos implementada pelo SPRING representa a distribui o espacial das fei es geogr ficas no mundo real Dentro deste contexto o geo campo e suas especialidades contemplam a defini o de coverage do OGIS A Tabela 4 1 mostra um resumo das compara es realizadas anteriormente tendo como refer ncia o conceito OGIS para fei o com geometria e coverage 4 5 4 Uma Breve Conclus o Sob o ponto de vista sem ntico nenhum dos sistemas apresentados adere por completo ao padr o OGIS Pode se citar para exemplificar esta afirma o os seguintes fatos 1 No MGE a no o de especializa o de tipos de fei es representada por categoria e classes de fei es n o contemplada pelo OGIS de forma expl cita e direta 2 No Arc Info existe a no o de coverage e n o contempla a id ia de fei o com geometria como entidade independente da coverage A no o de coverage no Arc Info pode ser mapeado parcialmente para o conceito de coverage geom trica no OGIS 3 A separa o expl cita entre f
371. ser representada em ambiente computacional temos de associar a cada tipo de informa o geogr fica uma escala de medida e de refer ncia que ser utilizada pelo GIS para caracteriza lo A vis o mais aplicada em Geoprocessamento utiliza uma escala de mensura o que permite associar grandezas num ricas a cada objeto a ser representado computacional Esta vis o deriva do conceito representacionalista proposto pelo fil sofo Bertrand Russel as propriedades n o s o intr nsecas aos objetos mas s o obtidas a partir de medidas Assim a representa o de um objeto geogr fico num GIS depender da escala que utilizarmos As regras de medida podem ir deste a simples atribui o do valor O ou 1 para as amostras 0 s co 1 mido at um conjunto de valores extra dos dos n meros reais 23 3 C 24 5 C 28 1 C A regra usada no processo de medi o determina o seu n vel e cada n vel de medida descreve a entidade de estudo com um determinado grau de detalhe que varia de informa es qualitativas at informa es quantitativas Como a forma de se medir as vari veis do mundo real afeta seus modos de manipula o essencial que o n vel de medida utilizado seja incorporado a um conjunto de observa es A refer ncia hist rica mais importante sobre os sistemas de medidas aplicados em GIS o trabalho de Stevens 1951 em que esse autor prop e quatro escalas de mensura o nominal ordinal intervalo e raz o
372. servi os gua Energia El trica Telefonia As escalas de trabalho t picas variam entre 1 1 000 a 1 5 000 Cada aplica o de rede tem caracter sticas pr prias e com alta depend ncia de cada usu rio Os SIG s para redes devem apresentar duas caracter sticas b sicas a forte liga o com bancos de dados relacionais e a capacidade de adapta o e personaliza o O pacote b sico dispon vel com os SIG s deste segmento insuficiente para a realiza o da maioria das aplica es pois cada usu rio tem necessidades completamente distintas Assim os usu rios deste setor realizam significativos desenvolvimentos nas linguagens de aplica o do SIG escolhido e Planejamento Rural neste segmento temos as empresas agropecu rias que necessitam planejar a produ o e distribui o de seus produtos As escalas de trabalho t picas variam entre 1 1 000 a 1 50 000 Cada aplica o tem caracter sticas pr prias e com alta depend ncia de cada usu rio Os SIG s devem apresentar duas caracter sticas b sicas a forte liga o com bancos de dados relacionais e a capacidade de adapta o O pacote b sico dispon vel com os SIG s deste segmento insuficiente para a realiza o da maioria das aplica es pois cada usu rio tem necessidades completamente distintas Assim os usu rios deste setor realizam significativos desenvolvimentos nas linguagens de aplica o do SIG escolhido e Business Geographic neste segmento temos
373. so de aut matos celulares para modelar transi es do uso do solo urbano Deste modo as dualidades forma fun o e estrutura processo apontam para defici ncias estruturais de todas os sistemas de informa o no atual est gio do conhecimento Para remover estes limites ser preciso avan ar muito na dire o de t cnicas de Representa o do Conhecimento e Intelig ncia Artificial Sowa 2000 o que leva a considera es mais gen ricas e fora do escopo deste artigo sobre as pr prias limita es do computador enquanto tecnologia de processamento da informa o O leitor interessado deve referir se a Penrose 1989 e Searle 1984 5 4 3 Harvey Castells Santos A Compress o do Espa o Tempo e a Geografia da Redes Em A Condi o P smoderna Harvey 1989 David Harvey faz uma an lise abrangente das novas rela es de produ o da sociedade atual Para Harvey a mudan a cultural mais importante nos anos recentes aquela provocada pelo impacto na experi ncia humana com os novos conceitos de espa o e tempo Ele lembra que do s culo XVI ao XIX a velocidade m dia das dilig ncias e dos navios a vela era de 20 km h A partir de meados do s culo XIX as locomotivas a vapor chegavam a 100 km h Com os avi es a jato a partir de meados do s culo XX alcan amos 800 Km h Atualmente com as telecomunica es podemos trocar documentos e realizar reuni es com pessoas em outros lugares do mundo de forma simult nea 2
374. solos sjc Neste caso cada tipo de solo define uma regi o ph medio MaxZonal ph zon Classe Resultado em um nico valor num rico reflec max terra roxa MaxZonal tm5 zon Classe terra roxa Final de Programa Programa de maximo zonal que atualiza tabela de atributos Inicio de programa Declara es Objeto regioes municipios Cadastral mapamunicipios mapacad Digital altimetria altime mapamunicipios Recupere Nome municipios altimetria Recupere Nome alt Resultado num rico em Tabela de Atributos de Objetos regioes altitudeMax MaxZonal altimetria regioes OnMap mapamunicipios An lise Espacial de Dados Geogr ficos A 17 Ap ndice A Manual de Refer ncia LEGAL Espacialize objeto lt atributo gt OnMap lt cadastral gt Permite que os valores referentes a um certo atributo de objeto sejam mapeados em um geocampo do modelo Tem tico ou Digital No primeiro caso atributos textuais s o associados a classes tem ticas no segundo os valores num ricos do atributo s o representados em uma grade Em ambos os casos regi es de isovalores s o definidas partir das entidades pr viamente associadas aos objeto em um mapa cadastral Sintaxe Resultado tipo Tem tico ou Digital geo campo tem Espacialize obj atrtxt onMap cad dig Espacialize 0obj atrnum onMap cad Considera es tem o n
375. stribu das espacialmente HA ESSO TTTTTSRSRR RTIIRRRRRRRRR II EE PARCIAL LIMITADA Geo Campos e suas especialidades Por m n o suporta a no o de vetor de valores para cada ponto 7 As class As passes de valas de avalia o adotadas s o o adotadas s o TOTAL PARCIAL e LIMITADA 126 FUNDAMENTOS EPISTEMOL GICOS DA CI NCIA DA GEOINFORMA O Gilberto C mara Ant nio Miguel Vieira Monteiro Jos Sime o de Medeiros 5 1 DA NECESSIDADE DE CONCEITOS A tecnologia de sistemas de informa o geogr fica evoluiu de maneira muito r pida a partir da d cada de 70 Como este desenvolvimento foi motivado desde o in cio por forte interesse comercial n o foi acompanhado por um correspondente avan o nas bases conceituais da geoinforma o como resultado o aprendizado do Geoprocessamento tornou se singularmente dificultado Ao contr rio de outras disciplinas como Banco de Dados n o h um corpo b sico de conceitos te ricos que sirva de suporte para o aprendizado da tecnologia mas uma diversidade por vezes contradit ria de no es emp ricas Muitos livros texto e cursos s o organizados e apresentados em fun o de um sistema espec fico sem fornecer ao aluno uma vis o s lida de fundamentos de aplica o geral As ra zes deste problema est o na pr pria natureza interdisciplinar alguns diriam transdisciplinar da Ci ncia da Geoinforma o Ponto de converg ncia de reas como Inform tica Geografia
376. t mica exemplo dependendo da aplica o ou interesse da informa o qualquer item Interface Referencia Espacial Interface d estruturas geom trica Interface de Estruturas de Fei o Inteface de projeto estruturado Fig 4 15 Os nove n veis de abstra o definidos pelo OGIS FONTE adaptada de OGC 1998A Well Known Types ou seja tipos bem conhecidos trt PR O EEEE EREE EEEE EEEE EEEE EEEE EEEE EEEE EEEE EEE EEEE EEEE EEEE EEEE EET P E E N E AE E A R et e Pe O a E oT pe T e es ai O eee ERREI CE M CEEE CCEE CE EESC CEEE Fig 4 16 Fei o OGIS e seus subtipos FONTE adaptada de OGC 1998B e um segmento de uma rodovia entre duas intercess es consecutivas e uma rodovia constitu da de muitos segmentos e uma imagem de sat lite georeferenciada e um pixel de uma imagem de sat lite georeferenciada e uma rede de drenagem e e uma rede triangular irregular Existem diferentes maneiras para criar a representa o digital da informa o geo espacial Esta riqueza de alternativas tem se tornado mais um problema do que um benef cio A variedade de estruturas de dados e formatos do SIGs torna a rea confusa e aparentemente ca tica e atualmente tem criado obst culos para os usu rios A especifica o abstrata que est sendo criada pelo OGIS tem o objetivo de colocar ordem neste caos 114 4 4 3 2 Especifica o Abstrata de Fei es 4 4 3 3 Tipos
377. t rio diagn stico litologia classe rocha pot ssica calculando se uma imagem de m dias ponderadas a qual representa uma combina o particular e nica dos dados para cada rea unit ria do terreno A defini o dos pesos a a o mais cr tica a ser tomada para a aplica o do modelo Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 36 T cnicas de Infer ncia Geogr fica O procedimento de atribuir pesos a par metros pertencentes a uma cadeia de eventos e utilizar equa es aritm ticas visando tomada de decis es conhecido na rea de intelig ncia artificial como equa o neuronal de Rosenblat A defini o desses pesos pode ser feita de duas maneiras atrav s de procedimentos heur sticos nos quais a experi ncia pessoal o fator determinante ou utilizando se t cnicas fuzzy logic Zadeh 1965 as quais procuram estabelecer crit rios de enquadramento do conjunto de dados definindo limites ou graus de confian a A despeito do desenvolvimento dessas t cnicas a defini o heur stica de pesos continua sendo amplamente aceita como base para sistemas especialistas de modo particular em situa es onde a teoria e os modelos emp ricos de comportamento dos dados n o est o bem estabelecidos Veiga amp Meech 1994 Este procedimento particularmente v lido em pesquisa mineral que muitas vezes segue uma abordagem t cnica intuitiva onde os conceitos s o aplicados por analogia na expectativa de repeti es de
378. ta o estejam dispon veis para a mesma 10 3 2 Avalia o de riscos de inunda o e movimentos de massa Outro exemplo de estudo ambiental que combina as vari veis geogr ficas baseando se em localiza es pontuais foi o trabalho desenvolvido por Montoya et alii para identifica o de reas de risco a inunda es e a movimentos de massa e na bacia do Rio Buquira afluente do Rio Para ba em S o Jos dos Campos SP As inunda es s o fen menos naturais que ocorrem devido a uma excessiva precipita o num determinado per odo de tempo Siebert l60 O desmatamento que reduz a Geoprocessamento em Projetos Ambientaisl 0 9 reten o de gua no solo e promove um aumento no escoamento superficial incluindo o incremento da remo o e transporte de sedimentos em conjunto com o processo de urbaniza o que por sua vez favorece a impermeabiliza o da superf cie do solo s o fatores que aumentam os riscos de inunda o Em geral as inunda es ocorrem quando os cursos d gua recebem quantidades de gua bem maior que suas capacidades de armazenamento e vaz o Como consegii ncia a gua sobrep e as margens extendendo se sobre toda a plan cie de inunda o do vale atingindo maior ou menor extens o em fun o de suas caracter sticas f sicas tais como capacidade de infiltra o dos solos solos com camada imperme vel ou com len ol fre tico pr ximo da superf cie etc Dunne amp Leopold 22
379. ta comparar intervalo e ordem de grandeza entre eventos recorre se aos n veis de medidas denominados de num ricos onde as regras de atribui o de valores baseiam se em uma escala de n meros reais Fundamentos de Geoprocessamento 2 5 Conceitos B sicos em Ci ncia da Geoinforma o Mapavegetacao EE Fal E Fam ER Fat ES mms EH Smd E arFdt yf x Mapa declividade 06 EE 1015 E 15 50 Ea gt 30 Figura 2 2 Exemplos de medida nominal mapa de vegeta o e medida ordinal mapa de classes de declividade Existem dois n veis de medidas baseados em escala de n meros reais o n vel por intervalo e o n vel por raz o No n vel de medida por intervalo o ponto de refer ncia zero definido de forma arbitr ria permitindo a atribui o de valores negativos e positivos c0 0 para as amostras O equador e o meridiano de Greenwich usados com refer ncia na determina o de posi es sobre a superf cie da Terra um exemplos de refer ncia zero arbitr ria e a localiza o geogr fica em latitude longitude exemplos de vari veis descritas no n vel de medida por intervalo Por ter um ponto de refer ncia zero arbitr ria valores medidos no n vel por intervalo n o podem ser usados para estimar propor es No n vel de medida por raz o o ponto de refer ncia zero n o arbitr rio mas determinado por alguma condi o natural Por exemplo na descri o de atributos como o peso a
380. tam para uma perspectiva interdisciplinar de sua utiliza o A partir destes conceitos poss vel indicar as principais caracter sticas de SIGs e Inserir e integrar numa nica base de dados informa es espaciais provenientes de dados cartogr ficos dados censit rios e cadastro urbano e rural imagens de sat lite redes e modelos num ricos de terreno e Oferecer mecanismos para combinar as v rias informa es atrav s de algoritmos de manipula o e an lise bem como para consultar recuperar visualizar e plotar o conte do da base de dados georreferenciados 3 2 ESTRUTURA GERAL DE UM SIG Numa vis o abrangente pode se indicar que um SIG tem os seguintes componentes e Interface com usu rio e Entrada e integra o de dados e Fun es de consulta e an lise espacial e Visualiza o e plotagem e Armazenamento e recupera o de dados organizados sob a forma de um banco de dados geogr ficos Estes componentes se relacionam de forma hier rquica No n vel mais pr ximo ao usu rio a interface homem m quina define como o sistema operado e controlado No n vel intermedi rio um SIG deve ter mecanismos de processamento de dados espaciais entrada edi o an lise visualiza o e sa da No n vel mais interno do sistema um sistema de ger ncia de bancos de dados geogr ficos oferece armazenamento e recupera o dos dados espaciais e seus atributos Fundamentos de G eoprocessamento 3 2 Anatomia de
381. te superf cie da Terra como superf cie de proje o Em seguida desenvolve se o cilindro num plano Em todas as proje es cil ndricas normais eixo do cilindro coincidente com o eixo de rota o da Terra os meridianos e os paralelos s o representados por retas perpendiculares A proje o de Mercator uma das mais antigas e importantes um exemplo de proje o cil ndrica Na figura 5 apresenta se uma compara o da representa o de um quarto de hemisf rio segundo diferentes sistemas de proje o 20 100 4029 3040 5 60 TO ce o p A d b Ya P p fix y H ih 7 INEN M UN Why bj ti Ns VMA 40 50 60 70 Proje o plana Proje o cil ndrica Proje o c nica 20 o 20 40 60 Figura 5 Compara o entre diferentes sistemas de proje o Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 9 Cartografia para Geoprocessamento Como j foi colocado anteriormente imposs vel representar a superf cie curva da Terra sobre uma superf cie plana ou desenvolv vel num plano sem que haja deforma es Por isso deve se escolher que caracter sticas devem ser conservadas e quais podem ser alteradas Por exemplo pode se pensar numa poss vel conserva o dos ngulos ou numa manuten o de reas sempre lavando se em conta a que se destina o mapa Quanto ao grau de deforma o das superf cies representadas as proje es podem ser classificadas em conformes ou iso
382. te d uma aten o especial integra o entre Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto Por motivos bvios como repetibilidade de informa o e custo operacional o Sensoriamento Remoto representa uma fonte nica de informa o atualizada para um SIG Al m disso a uni o da tecnologia e dos conceitos e teorias de Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento possibilita a cria o de sistemas de informa o mais ricos e sofisticados De uma forma mais pragm tica a integra o entre Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento depende da inser o das imagens a reas ou de sat lite na base de dados do SIG Para isso entram em cena os procedimentos de corre o geom trica de imagens as vezes chamados de geo referenciamento ou geocodifica o outras vezes excessivamente simplificados e reduzidos ao registro de imagens 6 8 1 CORRE O GEOM TRICA DE IMAGENS A primeira raz o para a realiza o de corre o geom trica de imagens a exist ncia de distor es sistem ticas introduzidas durante a aquisi o das imagens Portanto a corre o geom trica trata prioritariamente da remo o dos erros sistem ticos presentes nas imagens Outro aspecto importante s o os estudos multi temporais t o comuns rea de Sensoriamento Remoto Eles requerem que uma imagem seja registrada com a outra para que se possa interpretar a resposta de ambas para uma certa posi o no espa o Na verdade a motiva o mais contempor nea para a corre
383. tidas em setembro de 1972 sob ngulo de eleva o solar de 44 e azimute de 58 Deu se prefer ncia s imagens mais antigas para reduzir a influ ncia da atividade antr pica que dificulta a interpreta o fotogeol gica Dados planim tricos Cidade estradas ferrovia drenagens etc digitalizadas a partir das cartas acima mencionadas usadas como par metros de refer ncia e localiza o Dados litol gicos Litologias potenciais para a pesquisa de minerais radioativos representadas por rocha pot ssica corpos intrusivos de foia tos e rochas vulc nicas Figura 6 5 digitalizadas do Mapa Geol gico do Maci o Alcalino de Po os de Caldas Nuclebr s 1975a Dados estruturais Extra dos das imagens Landsat MSS as quais foram real adas por t cnicas de amplia o linear de contraste e interpretadas como bandas individuais ou composi es coloridas falsa cor diretamente no monitor de v deo usando se o mouse para tra ar as fei es interpretadas Dois grupos de fei es foram identificados a lineamentos representando tra os de falhas fraturas e b estruturas circulares indicativas de edif cios vulc nicos secund rios no interior da cratera principal Figura 6 6 Esses dois tipos de fei es constituem controles estruturais regionais de primeira ordem para as mineraliza es radioativas respons veis pela cria o de condutos que permitiram a percola o de solu es hidrotermais e deposi o do min rio
384. tific amp Technical 1992 An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 30 9 T CNICAS DE INFER NCIA GEOGR FICA Gilberto C mara F bio Roque Moreira Cl udio Barbosa Raimundo Almeida Filho Simone B nisch 9 1 INTRODU O Na maioria dos projetos desenvolvidos em SIG a principal proposta a combina o de dados espaciais com o objetivo de descrever e analisar intera es para fazer previs es atrav s de modelos e fornecer apoio nas decis es tomadas por especialistas A combina o desses dados multi fonte permitir uma redu o na ambigiiidade das interpreta es que normalmente s o obtidas atrav s da an lise individual dos dados Pendock e Nedeljkovic 1996 Este trabalho apresenta uma vis o geral das diferentes t cnicas de an lise geogr fica no contexto de produ o de novos mapas a partir de dados j existentes Ser o apresentados v rios m todos de infer ncia espacial para a integra o dos dados evid ncias Os m todos geram como resultado planos de informa o geocampos em diferentes formatos O m todo Booleano gera dados em formato Tem tico sendo a potencialidade expressa espacialmente em forma de pol gonos que representam classes favor vel e n o favor vel Os outros m todos M dia Ponderada Fuzzy Bayesiano e infer ncia por Redes Neurais geram dados em formato Num rico sendo a potencialidade expressa de forma num rica T cnicas de Infer ncia Geogr fica 9 2 MODEL
385. tman J R Jin W Kyem P A K Toledano J Raster procedures for multi criteria multi objective decisions Photogrammetric Engineering and Remote Sensing v 61 n 5 may 1995 539 547p 24 Egenhofer M Spatial SOL A Query and Presentation Language IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 6 86 95 1994 25 Egenhofer M Herring J A Mathematical Framework for the Definition of Topological Relationships IN IV International Symposium on Spatial Data Handling Proceedings Zurich 1990 pp 803 813 26 Emaruchi B Jin Y Sauchyn D Kite G Land Cover Mapping Using an Artificial Neural Network IN ISPRS Mapping and Geographic Information Systems Georgia 1994 V 30 pp 84 89 27 Engespa o Sistema Geogr fico de Informa es SGI Manual de Refer ncia do Usu rio Vers o 2 4 S o Jos dos Campos Engespa o 1995 28 ESRI ARC INFO 6 0 Command Reference GRID Redlands California USA 1991 Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 34 29 Freeman J The Modelling of Spatial Relations Computer Graphics and Image Processing 4 156 171 1975 30 Freeman J A Skapura D M Neural Network Algorithms and Programming Techniques Reading Addison Wesley Pub Comp 1991 31 Gomes J M Velho L Computa o Visual Imagens Rio de Janeiro SBM 1995 32 Goodchild M A Spatial Analytical Perspective on Geographical Information Systems International Journal of Geographical Information S
386. to 3 32 Anatomia de SIG 3 6 1 Crit rios para a Escolha de um GIS De modo geral cada software foi originalmente projetado para resolver um conjunto espec fico de problemas em geoprocessamento Esta voca o original dos softwares n o limita propriamente seu escopo de aplica o mas o fato que cada um ter seus pontos fortes e pontos fracos N o se pode dizer que qualquer um deles perfeitamente adequado para qualquer aplica o nem que corresponde perfeitamente aos objetivos a que teoricamente atende Sendo assim como escolher um GIS adequado s suas necessidades O melhor caminho o de focalizar os esfor os na identifica o destas necessidades graduando sua import ncia para a aplica o Desta forma ser poss vel analisar objetivamente os softwares candidatos a resolver o problema pontuando suas aptid es de acordo com a escala de prioridades previamente composta Conforme j dito n o se deve esperar encontrar um sistema que preencha perfeitamente as necessidades do projeto pois este sistema provavelmente n o existe A compreens o deste fato deve levar a uma maior flexibilidade na elabora o das especifica es para aquisi o do software Conforme foi visto a grande variedade de GIS dispon veis no mercado brasileiro exige que um eventual comprador esteja bem a par de suas necessidades para que seja capaz de especificar o software com sucesso Caracter sticas que devem ser investigadas em cada s
387. to O conceito de desenvolvimento sustentado consagrado na Rio 92 estabelece que as a es de ocupa o do territ rio devem ser precedidas de uma an lise abrangente de seus impactos no ambiente a curto m dio e longo prazo Tal postura foi sancionada pelo legislador ao estabelecer dispositivos de obrigatoriedade de Relat rios de Impacto Ambiental RIMA como condi o pr via para novos projetos de ocupa o do espa o como rodovias ind strias e hidroel tricas Forma ainda a justificativa pol tica para iniciativas como o Programa de Zoneamento Ecol gico Econ mico estabelecido pelo Governo Federal para disciplinar o desenvolvimento da regi o Amaz nica Deste modo pode se apontar pelo menos quatro grandes dimens es dos problemas ligados aos Estudos Ambientais onde grande o impacto do uso da tecnologia de Sistemas de Informa o Geogr fica Mapeamento Tem tico Diagn stico Ambiental Avalia o de Impacto Ambiental Ordenamento Territorial e os Progn sticos Ambientais Nesta vis o os estudos de Mapeamento Tem tico visam a caracterizar e entender a organiza o do espa o como base para o estabelecimento das bases para a es e estudos futuros Exemplos seriam levantamentos tem ticos como geologia geomorfologia solos cobertura vegetal dos quais o Brasil ainda bastante deficiente especialmente em escalas maiores Tome se por exemplo o caso da Amaz nia onde o mais abrangente conjunto de dados tem t
388. to de modo isolado H duas grandes desvantagens na aplica o desse modelo Em primeiro lugar conforme o exemplo mencionado sobre a superposi o de duas varreduras consecutivas h correla es entre as fontes de distor o de modo que seus efeitos nem sempre s o separ veis Com isso o resultado da corre o geom trica n o muito bom Al m disso como tudo se passa no sistema de refer ncia da imagem n o se consegue estabelecer uma rela o com as coordenadas geogr ficas sem que haja um procedimento externo O modelo de corre es independentes foi muito usado em imagens MSS dos tr s primeiros sat lites da s rie Landsat b Modelo fotogram trico O modelo fotogram trico inspira se no uso das equa es de colinearidade aplicadas em fototriangula o Com base nos dados de efem rides do sat lite descobre se sua posi o no instante de aquisi o de um dado pixel Com as informa es da atitude e dos par metros do sistema de imageamento define se a dire o de visada para aquele instante Tem se ent o um ponto e uma dire o no espa o os quais definem uma reta Calcula se a interse o dessa reta com a figura matem tica da Terra no caso um elips ide de refer ncia Como resultado chega se aos valores de latitude e longitude associados ao instante de aquisi o de um certo pixel estabelecendo se assim a rela o entre o sistema de refer ncia da imagem e as coordenadas geogr ficas O modelo fotogram tri
389. tos Ambientaik0 15 CLIMA GEOLOGIA GEOMORFOLOGIA CARTA DE PAISAGEM dec VULNERABILIDADE PEDOL GIA VEGETA O USO DA TERRA VIAS DE CIRCULA O CIDADES POVOADOS CARTA DE POTENCIALIDADE E SOCIAL E DIVIS O TERRITORIAL ECON MICA munic pios distritos setores censit rios POTENCIAL NATURAL POTENCIAL BANCO DE DADOS EROUN S CIO ECON MICO POTENCIAL INSTITUCIONAL POTENCIAL HUMANO Elaborado a partir de Becker e Egler 1996 e Crepani et al 1906 Figura 10 6 Fluxograma da metodologia do ZEE Fonte Medeiros e Estas UTBs s o definidas por interpreta o visual em imagens de sensores remotos tamb m utilizadas para a defini o dos mapas derivados do meio f sico bi tico conforme ilustra a Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 16 Figura 10 7 UTBs identificadas sobre imagem de sat lite Fonte Crepani et al R As UTBs da foram definidas por uma equipe multidisciplinar sob uma vis o integrada do clima da geologia da geomorfologia dos solos e da cobertura vegetal e uso da terra e considerando os padr es fotogr ficos identificados pela varia o dos matizes de cores e pelos elementos de textura de relevo e drenagem Nesta etapa de identifica o e delimita o das UTB s a equipe multidisciplinar se orienta pelos mapas tem ticos de Geologia Geomorfologia Pedologia Cobertura Vegetal e Uso da Terra e pelas informa es climatol gicas Estes mapas antes de serem utilizado
390. tura de dados arco n e implementa os tr s conceitos topol gicos importantes Conectividade Defini o de rea e Contiguidade j apresentados pelo itens 2 3 2 2 3 3 2 3 4 respectivamente 4 4 O Padr o OPEN GIS O desenvolvimento do assunto deste t pico tem como objetivo al m de apresentar e elucidar alguns resultados alcan ados por esta organiza o servir de marco de refer ncia para uma compara o entre os tr s SIGs apresentados anteriormente 4 4 1 Conceito O Cons rcio OPEN GIS OGC uma organiza o sem fins lucrativos dedicada a tornar os sistemas de geoprocessamento abertos OGC 1998 O OGC almeja a integra o completa de dados geogr ficos e recursos de geoprocessamento atrav s do uso de sistemas de informa o geogr ficas interoper veis O comit t cnico do cons rcio est em processo de estabelecer uma especifica o que define uma arquitetura de software abrangente para sistemas abertos de geoprocessamento Os sistemas constru dos baseados nesta especifica o ser o capaz de praticar a interopera o entre aplica es 108 em uma rede local e ser o capaz tamb m de navegar sobre um ambiente heterog neo e distribu do como a Internet e de acessar dados geogr ficos heterog neos e recursos de geoprocessamento Para a cria o dessa especifica o o cons rcio OPEN GIS utiliza se de um processo de consenso entre seus membros Tal consenso traduzido para uma espe
391. turais pois essas permitem um escalonamento das evid ncias segundo um grau relativo de import ncia entre elas possibilitando assim a cria o de classes intermedi rias condi o talvez s verdades absolutas diferentemente dos m todos r gidos Booleanos Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 47 T cnicas de Infer ncia Geogr fica O m todo Bayesiano apresentou uma abordagem interessante ao problema todavia os resultados apresentados pelos mapas de probabilidade de ocorr ncia mineral n o foram satisfat rios Este baixo resultado pode estar ligado ao fato do corte r gido sobre a evid ncia na etapa inicial do processo para gera o dos mapas de evid ncia bin rios favor vel n o favor vel O m todo de Bayes por outro lado demostrou ser uma forte ferramenta de avalia o quantitativa dos mapas gerados sendo a avalia o baseada na probabilidade posteriori ou seja no poder explicativo dos mapas de favorabilidade para com as ocorr ncias minerais verdades de campo Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 48 10 GEOPROCESSAMENTO PARA PROJ ETOS AMBIENTAIS J os Sime o de Medeiros Gilberto C mara 10 1 INTRODU O Na perspectiva moderna de gest o do territ rio toda a o de planejamento ordena o ou monitoramento do espa o deve incluir a an lise dos diferentes componentes do ambiente incluindo o meio f sico bi tico a ocupa o humana e seu inter relacionamen
392. ua maioria de modo paralelo diferentemente da computa o convencional que apresenta processamento sequencial Uma rede neural artificial composta por v rias elementos de processamento EP Esses elementos geralmente s o conectados por canais de comunica o que est o associados a determinados pesos Os pesos s o coeficientes adaptativos da rede que determinam a intensidade dos sinais de entrada ou seja s o medidas de for a de conex o Nelson e Illingworth 1991 Os elementos fazem opera es apenas sobre seus dados locais que s o as entradas recebidas pelas suas conex es O comportamento inteligente de uma Rede Neural Artificial vem das intera es entre EP da rede As arquiteturas neurais s o na maioria das vezes organizadas em camadas com EP s que podem estar conectados aos EP s da camada posterior Figura 9 8 Usualmente as camadas s o classificadas em tr s grupos e Camada de Entrada onde os sinais padr es s o apresentados rede e Camadas Intermedi rias ou Escondidas onde efetuada a maior parte do processamento atrav s das conex es ponderadas e Camada de Sa da onde o resultado final conclu do e apresentado Figura 9 8 Organiza o em camadas de uma rede neural Fonte Carvalho 1999 Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 9 22 T cnicas de Infer ncia Geogr fica A opera o de um EP pode ser entendida da seguinte maneira sinais s o apresentados entrada cada s
393. ulnerabilidade muito alta alta m dia baixa e muito baixa obtendo se um geo campo tem tico An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 89 Opera es de An lie Geogr fica 8 3 RELACIONAMENTOS ESPACIAIS ENTRE GEO OB ETOS Em nosso modelo os geo objetos est o sempre associados a representa es gr ficas 2D pontos linhas e regi es Como as opera es da lgebra de geo objetos podem envolver restri es espaciais ser fundamental caracterizar os relacionamentos espaciais que podem ser divididos em Giiting 1994 e relacionamentos topol gicos tais como dentro de e adjacente a invariantes a transforma es biun vocas e bicont nuas como as de escala transla o e rota o e relacionamentos m tricos derivados das opera es de dist ncia e dire o O c lculo destas opera es pressup e sempre a exist ncia de um espa o m trico o que pode n o ser sempre o caso A defini o de um conjunto m nimo de operadores objeto de muito debate na literatura TSN 29 CCN e Freeman 1975 define um conjunto de 13 operadores esquerda de direita de acima mais alto que sobre abaixo sob atr s pr ximo a longe de ao lado de adjacente a tocando dentro de fora de entre e Egenhofer 1994 usa disjunto encontram igual dentro de cont m cobre coberto
394. umina o utilizando se por exemplo o seguinte modelo de ilumina o de reflex o difusa NC Ia 1 Kg N L L 1 Kg cos 0 Esse modelo estabelece que o n vel de cinza da imagem sombreada NC na posi o i da superf cie igual a uma intensidade constante de ilumina o ambiente Ia somado a uma componente de ilumina o local Essa componente local depende da intensidade da fonte luminosa I de uma constante de reflex o difusa Kg e do angulo 6 formado entre o vetor unit rio normal N e o vetor unit rio de ilumina o I na posi o i da superf cie A figura abaixo ilustra esses conceitos An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 24 Modelagem Num rica de Terreno Figura 7 15 Componentes do modelo de ilumina o de uma superf cie por reflex o difusa 2 O modelo de reflex o difusa ou modelo lambertiano um dos mais simples de ser implementar computacionalmente Outros modelos mais complexos podem ser utilizados quando se deseja um efeito de sombreamento mais realista A imagem sombreada muito til como imagem de textura para compor uma proje o geom trica planar utilizando se o modelo digital de terreno A figura abaixo mostra uma imagem sombreada gerada a partir de um modelo num rico de terreno Figura 7 16 Modelo de grade regular representado como uma imagem sombreada An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 25 Modelagem Num rica de Terreno 7 83 VISUALIZA O DO MODELO EM P
395. unto de amostras de entrada contenha as linhas caracter sticas da superf cie tais como linhas divisoras de guas linhas de m ximos e linhas de drenagem linhas de m nimos O estrutura do modelo de grade triangular mais prop cia para a inclus o de linhas caracter sticas no modelo Uma triangula o de Delaunay com restri es uma triangula o que deve considerar primeiro as caracter sticas topogr ficas da superf cie e depois o crit rio do circumc rculo de Delaunay conforme Felgueiras 1995 Uma m todo para se gerar uma triangula o de Delaunay com restri es pode criar uma triangula o de Delaunay pura e depois transformar essa triangula o considerando as linhas caracter sticas do modelo As figuras abaixo mostram a transforma o de dois tri ngulos de Delaunay Tl e T2 para tri ngulos que n o s o de Delaunay Na primeira figura a mudan a se faz necess ria a fim de evitar a cria o de patamares ou seja tri ngulos cujos v rtices s o todos da mesma isolinha Na segunda a mudan a garante a manuten o das caracter sticas topogr ficas da superf cie Figura 7 11 Evitando problema de cria o de patamares a Triangula o de Delaunay e b Triangula o com restri o An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 17 Modelagem Num rica de Terreno Figura 7 12 Transforma o da triangula o de Delaunay de a para b para manter as caracter sticas topogr ficas da sup
396. upar por exemplo com o erro na medi o das coordenadas dos pontos de controle com GPS ou ent o com o erro planim trico associado escala dos mapas Outro componente de erro muito importante a incerteza na atribui o de valores ou classes aos objetos que comp em a base de dados A exatid o de atributos questiona a corre o com que os atributos s o associados aos objetos No caso de vari veis representadas por campos num ricos como o relevo o erro expresso por um valor num rico um n mero real Pode se dizer que a altitude de um ponto tem um erro de 20m J para vari veis representadas por campos tem ticos como o solo o erro reduz se a certo ou errado Um pol gono classificado como floresta ombr fila densa est errado porque est na rea de floresta ombr fila aberta A base de dados de um SIG deve ser logicamente consistente e completa A preocupa o do usu rio aqui quanto omiss o de linhas e falta de rotula o de pol gonos o caso de um trecho importante da BR 116 na regi o de Juazeiro BA e Petrolina PE que n o foi digitalizado num mapa rodovi rio Pode se tamb m pensar no caso de um mapa de recursos h dricos do nordeste em que o pol gono que descreve o a ude do Or s CE n o foi rotulado com a classe a ude A quest o final ser que a base de dados cont m o que deveria conter Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 18 Cartografia para Geoprocessamento 6 7
397. uportados pelo SPRING provenientes dos tipos de plano de informa o SPRING 1998C 1 Os tipos de dados cadastrais sub tipo de geo objetos descrevem a localiza o de elementos de sistemas de informa o de cadastro urbano ou rural e utilizam a topologia arco n pol gono para armazenamento Um item espec fico sobre a estrutura topol gica implementado pelo SPRING ser apresentado frente 2 Os dados do tipo rede sub tipo de geo objetos utilizam a topologia arco n e armazenam a localiza o e a simbologia associadas a estruturas linearmente conectadas Informa es adicionais neste tipo de mapas incluem dire es de fluxo e segmenta o din mica 3 Os dados do tipo mapa tem tico sub tipo de geo campos representam uma dada regi o geogr fica R associando a cada ponto do espa o um 106 tema de um mapa p ex um mapa de solos caracterizado pelo conjunto latosolo roxo litosolo cambisolo 4 Os tipos de dados num ricos sub tipo de geo campos de associam para cada ponto do espa o de uma regi o geogr fica um valor real p ex um mapa de campo magn tico um modelo num rico de terreno 5 O tipo de dados denominado de Imagem de sat lite sub tipo de geo campo obtida atrav s de discretiza o da resposta recebida por um sensor passivo ou ativo para todos os pontos de uma dada regi o geogr fica Seja qual for o tipo de dado ele possui uma representa o gr fica que pod
398. valor de n vel de cinza NC Zma 255 NC Modelo Imagem Figura 7 13 Mapeamento dos valores de cota para n veis de cinza Considerando se um mapeamento linear dos valores de cota do modelo para valores de n veis de cinza quantiza o linear pode se calcular o valor NC em fun o de Z pelo seguinte equacionamento NC Z Zmin 254 Zmax Zmin 1 Esse equacionamento mapeia os valores de cota do fen meno representado para valores de 1 a 255 da imagem O valor de n vel de cinza igual a O usado em reas onde n o existe defini o do valor de cota para o modelo A figura abaixo mostra uma imagem em n vel de cinza obtida a partir de um modelo digital de terreno Essa imagem muito til para se obter uma An lise Espacial de Dados Geogr ficos 7 23 Modelagem Num rica de Terreno percep o qualitativa global da varia o do fen meno representado pelo modelo digital de terreno Figura7 14 Modelo de grade regular representado como uma imagem em n veis de cinza 7 8 2 2 Imagem de MDT sombreada Uma imagem de MDT sombreada gerada a partir do modelo e do posicionamento em rela o superf cie de uma fonte de ilumina o local Assim para cada ponto do modelo pode se definir um vetor normal a superf cie N e um vetor de ilumina o I que parte do ponto da superf cie e aponta para a fonte de ilumina o A partir desses dois valores pode se calcular um valor de intensidade de il
399. varia o do pH para cada unidade de solo Inicio de programa Declarando os nomes das vari veis usadas Objeto limites Talhoes Cadastral fazendas MapaFazendas Tematico mapaSolos Solos Numerico phSolos GradePh Instancia es Dados de entrada fazendas Recupere Nome mt Dados de Saida mapaSolos Novo Nome mapa de solos ResX 30 ResY 30 Escala 10000 Repres Vetor phSolos Novo Nome phSolos ResX 30 ResY 30 Escala 10000 Min 0 Max 15 Resultado em geo campo Tem tico mapaSolos Atualize limites SOLO OnMap fazendas Resultado em campo Num rico phSolos Atualize limites ph OnMap fazendas An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 25 Opera es de An lie Geogr fica 8 8 EXEMPLOS DE PROGRAMA EM LEGAL 8 8 1 OPERA ES BOOLEANAS Para ilustrar o uso do LEGAL apresentamos a seguir um programa que cruza dois geo campos Solos e Declividade e da calcular o mapa de Aptid o de Uso Mapa de Aptid o Mapa de Declividade An lise Espacial de Dados Geogr ficos 04 03 01 8 26 Opera es de An lie Geogr fica Programa para determinar aptid o urbana utilizando m todo booleano Dados os mapas de solo e declividade Declaracao das variaveis tem ticas Tematico solo Solos decl Declividade aptidao Aptidao pstanci Instancia e
400. www icmsc sc usp br andre neurall html 1999 Geoprocessamento em Projetos Ambientaik0 33 13 Caudill M Expert Network Byte October 1991 pp 108 116 14 Centro de Estudios de Ordenaci n del Territorio y Medio Ambiente CEOTMA Gu a para la elaboraci n de estudios del medio f sico contenido y metodolog a Serie Manuales Madrid Ministerio de Obras Publicas y Urbanismo 1984 Segunda edici n 15 Clark University Idrisi for Windows User s Guide Worcester MA Clark University 1997 16 Corr a R L Regi o e Organiza o Espacial 4 Ed S o Paulo Editora tica 1991 17 Cox Jr F An lise de M todos de Acesso a Dados Espaciais Aplicados a Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados Disserta o de Mestrado em Computa o Campinas IMECC UNICAMP 1991 18 Cowen D J GIS versus CAD versus DBMS what are the differences Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54 1551 4 1988 19 Crepani E Medeiros J S de Azevedo L G Hernandez P Florenzano T G Duarte V Curso de Sensoriamento Remoto Aplicado ao Zoneamento Ecol gico Econ mico S o Jos dos Campos INPE 1996 20 Cr sta A P Processamento Digital de Imagens de Sensoriamento Remoto Campinas UNICAMP 1992 170p 21 Dolfus O O Espa o Geogr fico Rio de Janeiro Bertrand Brasil 1991 22 Dunne T Leopold L Water in Environmental Planning W H Freeman and Co San Francisco 1978 23 Eastman et al 1995Fas
401. ystems 1 4 327 334 1987 33 Goodchild M Geographical Information Science International Journal of Geographical Information Systems 6 2 35 45 1992 34 Giiting R H An Introduction to Spatial Database Systems VLDB Journal 3 4 October 1994 35 Harris J 1989 Data integration for gold exploration in eastern Nova Scotia using a GIS Seventh Thematic Conference on Remote Sensing for Exploration Geology Calgary Canada october 2 6 1989 233 248p 36 Hartstorne 1978 37 Hecht Nielsen R Neurocomputing San Diego Addison Wesley 1989 433p 38 Hewitson B C Crane R G eds Neural Nets Applications in Geography Dordrecht Kluwer Academic Publishers 1994 39 Intergraph MGE The Modular GIS Environment 1990 40 Kuntschik 1996 Kuntschik G Formaggio A R Gleriani J M Cuantificaci n de p rdida de suelo por erosi n h drica en la cuenca del Ribeir o das Araras SP Brasil en ambiente SIG usando im genes TM Resultados preliminares Simp sio Latinomaericano de Percepci n Remota VII Memorias SELPER Puerto Vallarta M xico 796 803 1995 41 Lacoste Y A Geografia Isso serve em primeiro lugar para fazer a guerra Campinas Papirus Editora 1989 42 Lombardi Neto 1995 43 Maguire D Dangermond J The Functionality of GIS IN Maguire D Goodchild M Rhind D Eds Geographical Information Systems Principles and Applications New York John Wiley and Sons 199
402. z uma combina o ou cruzamento de dados entre dois ou mais planos de informa o que cont m linhas que representam a mesma fei o geogr fica O problema que essa linha pode n o ter a mesma representa o nos planos de informa o envolvidos por um dos dois Introdu o Ci ncia da Geoinforma o 6 20 Cartografia para Geoprocessamento motivos as linhas j n o tinham a mesma representa o nos mapas originais ou tinham a mesma representa o mas a digitaliza o cuidou de introduzir diferen as na representa o digital resultante Desse modo pequenos pol gonos chamados pol gonos esp rios s o gerados pela interse o de linhas que representam as mesmas fei es mas que t m representa es digitais levemente discrepantes Apesar de existirem ferramentas para detec o desses pequenos pol gonos que tendem a ser afilados e com rea pequena este problema de dif cil solu o autom tica num SIG O melhor procedimento por parte do usu rio analisar seus dados antes de coloc los no universo digital Num exemplo que integra um mapa de solos com um de vegeta o numa rea de estudo no litoral a linha de costa est representada nos dois mapas O usu rio deve escolher a melhor representa o mais recente mais exata e digitalizar a linha de costa que est presente somente em um dos mapas copiando a para o plano de informa o do outro mapa 6 8 INTEGRA O COM SENSORIAMENTO REMOTO Esta par
403. zados no Brasil Em seguida ser o apresentadas duas linhas de desenvolvimento que vem sendo perseguidas pela academia e pela ind stria nos ltimos tempos A primeira delas a que tenta viabilizar o uso de recursos de geoprocessamento atrav s da Internet Isto vem sendo feito de v rias maneiras e ainda n o existe um consenso ou um enfoque vitorioso A segunda o investimento em padr es buscando delinear uma arquitetura b sica para SIG interoper veis 3 3 1 SIG Tradicional A Figura 3 2 apresenta um diagrama de blocos que representa a arquitetura interna dos SIG mais tradicionais Por tradicional entenda se que se trata da arquitetura dos primeiros SIG concebidos em uma poca em que a novidade estava na integra o de dados gr ficos a dados alfanum ricos em um nico ambiente Neste tipo de sistema o usu rio pode acessar os dados geogr ficos atrav s de uma interface gr fica Graphical User Interface GUN ou atrav s de uma linguagem de programa o Esta linguagem de programa o em geral muito simples consistindo apenas de macro comandos ou seja na possibilidade de encadeamento de comandos encontrados na interface gr fica de qualquer maneira Assim a linguagem de programa o pode funcionar tamb m como uma interface do tipo linha de comando em que o usu rio pode digitar comandos interativamente Existe tamb m a possibilidade de personaliza o da GUI de modo a incluir macro comandos ou sequ ncias de com

INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DA GEOINFORMAÇÃO - mtc-m12:80

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