Princípios de informação cartográfica e geográfica. Definição dos SIG, os diferentes tipos de dados Geográficos, vantagens e desvantagens da sua utilização

1. Definição dos SIG, os diferentes tipos
de dados Geográficos, vantagens e
desvantagens da sua utilização
Bloco 1. Artigo 1.1

2. O que é um SIG ?
 Podemos definir os SIG como as ferramentas informáticas que
permitem ao utilizador destas aplicações realizar operações
complexas de organização, leitura, edição, armazenamento e gestão
de uma grande quantidade de dados espaciais, assim como a análise
desses dados e a visualização dos resultados através de mapas,
relatórios e gráficos.
 A palavra SIG é um acrónimo de Sistemas de Informação Geográfica.

3. Os componentes do SIG
 Quando nos referimos a sistemas falamos de um conjunto de componentes
inter-relacionados, os quais passamos a enumerar e a definir
resumidamente no seguinte:
▫ O software é o conjunto de algoritmos que nos permite aceder, apresentar, analisar
e sintetizar os dados que armazenamos na base de dados, em função dos seus
atributos, sejam espaciais ou não. Além disso, através do software SIG é possível
realizar processos como a gestão, exportação e importação dos dados, assim como
extracção da informação e sua visualização.
▫ O hardware inclui como sabemos todos os dispositivos que permitem que o software
funcione, computador, teclado, rato, assim como os elementos que nos possibilitam
introduzir e visualizar os resultados obtidos através da impressora e ecrã. De igual
modo formam parte do hardware os elementos que nos permitem captar
informação externa para incorporá-la no nosso software, tal como os gps, os
scanners e as estações totais.

4. Os componentes do SIG
 (Cont.):
▫ Os recursos humanos. O elemento humano é um componente fundamental nos SIG,
uma vez que o dito elemento humano está encarregado de desenhar / conceber os
dados espaciais e, ulteriormente, levar a cabo as análises que são processos com
uma importante carga de subjectividade.
▫ Os dados são uma abstracção da realidade que é possível serem representados e
armazenados em bases de dados. Comas e Ruiz (1993) sugerem a seguinte definição
”Os dados são a representação concreta dos factos e constituem o antecedente
necessário para o conhecimento. A informação obtém-se para uma determinada
finalidade e é fruto de um processo interpretativo”.
▫ Os processos (ou procedimentos). São as regras a seguir, as quais nos vão permitir
uma correcta execução das tarefas próprias de um software SIG. Quer dizer, no nosso
trabalho de análise dos dados é necessário que apliquemos rigorosamente uma série
de determinados processos.

5. Os componentes do SIG

6. Aplicações do software SIG dentro de um
projecto
 O desenvolvimento das novas tecnologias nas últimas décadas
permitiu evoluir, se não mesmo revolucionar os processos de trabalho
em todos os campos.
 De seguida veremos algumas destas aplicações:
▫ Integrar dados espaciais. Mediante o SIG somos capazes de conter dentro da
mesma plataforma diferentes tipos de dados espaciais que nos vão ser úteis
para os nossos trabalhos posteriores. Os dados podem ter uma origem
própria ou externa. Qualquer dos software SIG, quer seja livre ou privado,
permitirá integrar desde mapas topográficos, mapas de localização de sítios
arqueológicos, a plantas de dispersão de artefactos, fotografias áreas e de
satélite, informação geológica, etc...

7. Aplicações do software SIG dentro de um
projecto
 De seguida veremos algumas destas aplicações (Cont.):
▫ Armazenar dados e geri-los. Os dados espaciais e não espaciais que obtemos
são armazenados nas nossas bases de dados, o qual nos permitirá vincular e
explorar as relações entre os ditos dados, elemento-chave no nosso objectivo
analítico.
▫ Analisar dados espaciais. O SIG com as ferramentas que tem incorporadas
permite realizar análises espaciais dos dados arqueológicos, estudos de
visibilidade, de movimento através do espaço e elaborar modelos preditivos.
▫ Visualização e saída cartográfica. Os SIG incluem ferramentas com as quais
podemos visualizar a informação que temos antes ou depois dos processos e
análises. A visualização é possível realizá-la através do ecrã, impressão de
gráficos e mapas ou sua publicação na internet.

8. Os dados geográficos e estrutura do SIG
 Trabalhar com SIG é sinónimo de trabalhar com informação
geográfica.
 A informação geográfica são conjuntos de dados geográficos que por
sua vez são representações da realidade. Estas abstracções da
realidade dividem-se em dois modelos:
▫ O modelo vectorial e o modelo raster, assim cada modelo de dado geográfico
é formado pelo componente espacial e o componente temático.
▫ O componente espacial faz referência à localização dentro de um sistema de
referência e o componente temático refere-se às particularidades do
primeiro.

9. Os dados geográficos e estrutura do SIG
 Nos SIG vamos ter a informação geográfica ordenada por camadas ou
níveis de informação.
 Esta característica de organização é essencial uma vez que nos facilita
nos vários trabalhos.
 Desta forma, podemos ter a informação separada segundo as
características temáticas (camada de vegetação, hidrografia, sítios
arqueológicos) e por sua vez segundo o modelo de dado (camadas
vectoriais de pontos, linhas e polígonos ou rasters).
 Deste modo podemos representar elementos lineares que simbolizam
caminhos separados de outros elementos lineares que simbolizam
rios.

10. Os dados geográficos e estrutura do SIG

11. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial
No modelo vectorial a representação da realidade realiza-se através da
codificação do limite ou perímetro que separa o elemento
representado da sua envolvente mais imediata.
Podemos utilizar o modelo vectorial para representar a realidade
utilizando três tipos de elementos diferentes (o ponto, a linha e o
polígono ou superfície).

12. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
▫ O elemento pontal: Representa-se através de um par de coordenadas (x,y),
que definem a sua posição. É utilizado para descrever um elemento
geográfico que se pode representar por um ponto na escala do trabalho,
dentro de uma cartografia, por exemplo nos nossos trabalhos de arqueologia
pode ser um determinado ponto onde se localiza um vestígio arqueológico ou
artefacto a documentar.
▫ O elemento linear: São necessários dois pares de coordenadas (x,y) que
definam como mínimo da nossa linha, cada par de coordenadas (x,y) recebe o
nome de vértice. Utiliza-se para descrever na escala de trabalho elementos
que se podem representar com uma linha.

13. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
▫ O elemento superficial ou poligonal: São necessários três vértices para
formar um elemento superficial como mínimo, que neste caso será de
geometria triangular, cada vértice tem as suas coordenadas (x,y). Este
elemento é utilizado para descrever geometricamente um fenómeno
geográfico considerado como superficial na escala de trabalho.
A decisão de representar um elemento através de um ponto, linha ou
polígono depende em grande medida da escala com que trabalhamos,
quer dizer com o nível de detalhe que os nossos dados nos permitem,
por exemplo se trabalhamos com um muro, este pode ser
representado como um elemento linear ou como polígono
dependendo sela escala é com maior ou menor detalhe.

14. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
Na tabela seguinte podemos observar como, utilizando o modelo
vectorial, a realidade espacial do território é representada segundo um
elemento geográfico (ponto, linha, polígono).
Como referimos anteriormente, esta representação é em função do
critério que foi definido e em grande medida na escala.
No seguinte esquema temos uma tabela de atributos organizada em
colunas e linhas, em que cada linha corresponde a um único elemento
geográfico e as colunas a atributos, deste modo podemos ter a
informação temática de cada elemento organizada.

15. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)

16. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)

17. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
Pontos, linhas e polígonos

18. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
Através dos SIG não apenas nos é possível a representação geométrica
e a localização no espaço de objectos, mas também somos capazes de
interpretar a relação que se estabelece entre os pontos, linhas e
polígonos que constituem a informação vectorial.
Esta dita relação recebe o nome de Topologia.

19. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
▫ Os formatos de dados vectoriais
Os principais formatos de dados vectoriais com os quais se trabalha
são: Shp (Esri), Dwg (Autocad), Dgn (Microstation), Dxf (Autocad)
sendo o formato Shapefile (Shp) o que se converteu no formato
standard.
Shp é um conjunto de arquivos separados que têm o mesmo nome e
cada um contém diferentes extensões, sendo necessários três arquivos
como mínimo (Shp, Dbf, Shx) para poder visualizar a informação no
software GIS.

20. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
▫ Os formatos de dados vectoriais
Formato do arquivo Descrição das suas características
SHP Contém a geometria, ou seja, os pontos, linhas e polígonos.
DBF A tabela de atributos ou descrições de cada um dos elementos.
SHX Contém o índice das entidades geométricas.
PRJ Definição do sistema de coordenadas, projecção cartográfica, datum e unidades que utiliza o
shapefile para registar os elementos geográficos.
XML Contém os metadados (descrição dos geodados) num formato estandardizado.
SHB e SBX Contém o índice espacial das entidades.
FBN e FBX Contém o índice espacial das entidades para os shapefiles que são apenas de leitura.
AIN e AIH Contém o índice de atributo dos campos activos numa tabela ou o tema da tabela de atributos.

21. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster
A infinita maioria de elementos que podemos encontrar na natureza e
por isso dentro de um sítio ou área arqueológica podem ser
transferidos para uma representação através de formas geométricas,
quer sejam pontos, linhas ou polígonos, e daí obtemos modelos de
vectoriais de SIG. Contudo, quando falamos de modelo raster referimo-
nos a um modelo que representa cada elemento através de grelhas.

22. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
No modelo raster divide-se cada objecto geográfico numa grelha ou
malha de unidades regulares (de forma e tamanho iguais em cada uma
delas).
Cada unidade da grelha recebe o nome de pixel ou célula, registando
cada célula um único valor.
A grelha pode ser formada por três tipos de figuras geométricas
elementares, quadrados, triângulos ou hexágonos, sendo a mais
utilizada o quadrado.

23. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
A dimensão da célula vai-nos marcar em
grande medida a qualidade da
representação da informação transmitida.
Uma célula de pequena dimensão terá
como resultado uma representação da
realidade de forma mais suave e com mais
detalhe, tendo como consequência um
maior número de célula a processar e por
isso necessitamos de maior espaço de
armazenamento.

24. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
Ou seja, serão produzidos arquivos de maior dimensão.
Contudo se o tamanho da célula for demasiado grande, pode-se perder
informação dado que não serão representados todos os elementos, por
exemplo, se umas células tiverem um tamanho muito maior que a
largura de um rio, teria como consequência a sua não representação.

25. Os modelos de dados geográficos
 O modelo vectorial (Cont.)
Representação da realidade segundo o tamanho do pixel

26. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
Como foi mencionado anteriormente o valor do pixel ou célula será único, no
entanto, deve ser um número, quer seja positivo ou negativo, inteiro ou racional.
Os primeiros (os números inteiros) serão válidos para dados temáticos ou discretos
e os segundos (os racionais) para dados contínuos. Temos ainda de referir que pode
haver célula sem nenhum tipo de valor ou valor nulo.
Como mencionámos no parágrafo anterior os dados de um raster podem ser
classificados segundo a sua representação em dois grupos diferentes, dados
temáticos (discretos) ou dados contínuos.

27. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
▫ Dados temáticos (discretos): São representações de entidades ou elementos
que contam com uma boa definição do contorno, tanto no início como no fim,
por exemplo: zonificação dos usos do solo, canais de água, caminhos
florestais etc.
▫ Dados contínuos: Cada pixel representa um valor que pode ser a medida de
um fenómeno sobre a superfície terrestre: a relação entre um ponto fixo no
território ou de fonte de emissão. São representações de fenómenos como a
temperatura, elevação ou dados espectrais; São imagens de satélite e
fotografias aéreas.

28. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
As camadas de informação raster podem ter diversas
utilizações num SIG, os quais podemos classificar em três
categorias ou grupos:
▫ Mapas base: É uma das utilizações mais habituais
e a sua função é servir de apoio informativo para
outras entidades de informação ou camadas, por
exemplo permite a visualização de fundos para
outras camadas com informação. As principais
fontes dos mapas base provêm das ortofotografias
(das fotografias aéreas), as fotos de satélites e os
mapas scaneados.

29. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
▫ Mapas de superfície: São mapas que permitem transmitir a
informação de um valor da superfície terrestre, É o caso dos
modelos digitais de terreno (MDT). No exemplo da figura que se
segue, podemos observar las diferentes elevações de terreno em
função da coloração, onde as cores mais quentes representam as
zonas mais elevadas. Este é, sem dúvida, a utilização mais
frequente. Mas não podemos deixar de assinalar outros usos os
quais são, de igual forma, plausíveis de aplicar a outros valores,
como por exemplo, para analisar dados climáticos, como as
precipitações ou as temperaturas, ou em alternativa, registos
demográficos como a concentrações de população, ou no caso da
arqueologia, por exemplo, para representar as concentrações de
materiais dentro de um sítio arqueológico

30. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
▫ Mapas temáticos: São rasters que contêm
informação sobre um único tema, por
exemplo a vegetação, a geologia. Esta
informação pode-se agrupar atribuindo
valores mediante a reclassificação com o
objectivo de poder ser usada em análises
posteriores.

31. Os modelos de dados geográficos
 O modelo Raster (Cont.)
▫ Os formatos de dados Raster
Existe uma variedade de formatos
de dados raster, sendo os
principais, os seguintes:
bmp, .gif, .tif, .tiff, .jpg, .jpeg, .jp2,
.png, .asc (ENVI), .pgm, .ppm, .rmf,
.nos, .kap, .hdr, .raw, .sid, img
(ERDAS),adf (ESRI),mpl (ILWIS ),
.map ( PC Raster),.rst (IDRISI),. ecw

32. Comparação entre o modelo vectorial e o
modelo raster
Modelo vectorial
Vantagens Inconvenientes
Necessita de menos espaço de armazenamento. Análise espacial mais lento.
Representação de entidades geográficas lineares e
pontuais mais precisa.
Alto consumo de recursos em visualização e impressão.
Medidas de distâncias, superfícies e volumes com alto
grau de precisão.
Complexidade na estrutura dos dados.
Suporta descrição topológica de entidades, permitindo
as análises de redes.
Maior consumo de meios e tempo de captura.
Fácil transformação de coordenadas e alteração de
datum.

33. Comparação entre o modelo vectorial e o
modelo raster
Modelo Raster
Vantagens Inconvenientes
Estrutura de dados simples. Grande volume de informação.
Localização e manipulação de valores temáticos
concretos mais simples.
Quanto mayor tamanho tiver o pixel, menor resolução
espacial e menor informação.
Suporta análises espaciais e filtros específicos. Não reconhece explicitamente a existência de
objectos geográficos, limitando a medição de
distâncias e superfícies.
Facilita a modelação matemática (elementos = pixel). Transformação de coordenadas, provoca distorções
nos pixeis.
Tecnologia mais barata.