Guião de vídeo análise espacial francisco javier cervigon ruckauer

1. Módulo 2
Análise Espacial em Sistemas de
Informação Geográfica
Guião de vídeo
Pedro Cabral
pcabral@novaims.unl.pt
Março de 2015
www.novaims.unl.pt

2. Módulo 2 – Análise Espacial em SIG | Guião de vídeo 2
Guião de vídeo
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Olá, o meu nome é Pedro Cabral e sou o professor do segundo módulo que se chama
“Análise Espacial em SIG”
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Trata-se de um módulo introdutório à análise espacial em SIG. Tem uma natureza
teórica e uma componente prática a ser demonstrada com o ArcGIS online da ESRI.
Neste módulo, vamos discutir uma das muitas definições possíveis de SIG.
Seguidamente, vamos ver quais são as principais funcionalidades que estes sistemas
disponibilizam.
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Vamos então começar pela definição de SIG.
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SIG são um conjunto poderoso de ferramentas que permite recolher, armazenar,
extrair, transformar e visualizar dados espaciais que representam a realidade de
acordo com determinados objetivos. Outras definições incluem, também, as
componentes utilizador e de dados.
Na realidade, não existe uma definição unânime de SIG, dada a grande diversidade
de aplicações possíveis.
As definições existentes dependem, essencialmente, do âmbito de estudo e do campo
de aplicação. Censos, geomarketing, aplicações ambientais, agricultura e
ordenamento do território, florestas e proteção da vida selvagem, aplicações
militares, banca e seguros, conservação, eletricidade e gás, saúde, educação, crime,
bibliotecas, imobiliário, telecomunicações, água e esgotos, proteção civil,
transportes, etc., constituem atividades que podem colher benefícios da utilização de
SIG.
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Existem diversas empresas produtoras de software SIG comercial a operar no
mercado.
Por outro lado, destaca-se uma corrente importante de utilizadores de software
gratuito e aberto de SIG que tem tomado partido das opções disponibilizadas pelo
Open GeoSpatial Consortium (OSGEO) e pelo projecto GNU.
O software aberto é disponibilizado com permissão de uso, cópia, e distribuição na
sua forma original ou com modificações, gratuitamente ou com custo. É importante
não confundir software aberto ou livre com software gratuito, uma vez que copiar,
modificar e redistribuir não significa necessariamente que seja gratuito.
Atualmente existe um número importante de utilizadores que optam pelo software
livre e gratuito, destacando-se iniciativas mundiais como o Open Source Geospatial
Foundation, cujo sítio de Internet faz referência a alguns dos principais projetos
existentes

3. Módulo 2 – Análise Espacial em SIG | Guião de vídeo 3
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Considerando a definição de SIG referida anteriormente, podemos classificar as suas
funcionalidades em 3 grandes grupos:
a) input e output de dados,
b) armazenamento e gestão de dados e
c) análise espacial.
O input de dados tem a ver com o processo de identificação e recolha de dados para
uma determinada aplicação de SIG. Esta fase pode envolver a aquisição,
reformatação, georreferenciação, compilação e documentação dos dados
(metadados).
De referir que a aquisição de dados é uma das fases mais sensíveis em qualquer
projeto SIG, dada a dificuldade em encontrar dados adequados e ao elevado custo
que, normalmente, a sua aquisição representa.
Os SIG fornecem, normalmente, vários métodos para o input de dados, tais como:
• Digitalização a partir do ecrã e digitalização semi-automática.
• Detenção Remota.
• Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS).
• Geocodificação de endereços
• Internet
• Aquisição de dados e partilha
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O output dos dados tem a ver com o modo como o SIG permite a visualização dos
dados ou informação na forma de mapas, tabelas, diagramas, etc.
Em termos gerais podem ser classificados em 4 categorias:
1. Texto: por exemplo tabelas, listas, números ou texto em resposta a consultas;
2. Output gráfico: por exemplo, mapas, visualizações no ecrã, diagramas,
gráficos, etc.,
3. Dados digitais: por exemplo, gravados no disco ou noutro dispositivo de
armazenamento, ou difundido através de uma rede; e
4. Outros, menos usados, tais como sons ou vídeos.
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Este componente dos SIG inclui as funcionalidades necessárias ao armazenamento e
extração de dados da base de dados.
Os métodos necessários para se implementarem estas funcionalidades têm um
impacto no modo de execução das operações sobre os dados e assentam na utilização
dos modelos de dados vetorial e matricial, comummente designado por raster.
No modelo vetorial e no que respeita à informação tabular, cada registo na tabela
pode armazenar informação sobre um, ou vários, objeto(s) no espaço, e cada coluna
representa um atributo. A relação espacial existente entre os diversos objetos
geográficos (pontos, linhas ou áreas) é definida pela topologia, que permite ao SIG a

4. Módulo 2 – Análise Espacial em SIG | Guião de vídeo 4
realização de análises espaciais. As relações topológicas mais importantes são:
conectividade (linhas ligam-se a nós), adjacência (polígonos são adjacentes se
partilharem uma linha comum) e contenção (um polígono pode conter outro).
No modelo raster, cada nível de informação é descrito utilizando-se uma matriz
bidimensional espacialmente abrangente composta por células, ou pixéis e que
constituem o elemento mínimo de análise. Cada célula é supostamente homogénea,
armazenando um único valor. Em determinados casos esse valor pode estar
associado a uma tabela com vários atributos.
Uma alternativa à utilização de raster para a representação de superfícies contínuas
é o modelo irregular triangulado (em inglês, Triangulated Irregular Network - TIN)
que utiliza triângulos não sobrepostos.
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O que diferencia os SIG dos outros sistemas de informação é a sua capacidade de
realizar análises espaciais e tabulares de forma integrada. Existe uma grande
diversidade de funcionalidades analíticas assim como tentativas de as categorizar.
As funcionalidades de medida permitem cálculos associados a pontos, linhas, áreas
e volumes. Os SIG permitem determinar quantos pontos ou linhas se encontram
dentro de um polígono, por exemplo, para calcular quantos centros de saúde
(representados por pontos) se encontram no distrito do Porto (representado por um
polígono) ou para saber quantos quilómetros de auto-estradas (representadas por
linhas) atravessam a região do Alentejo (representado por polígono).
As operações de classificação e reclassificação transformam os valores dos atributos
associados a um mapa, vetorial ou raster, em novos valores. Estas operações
envolvem o agrupamento de objetos em classes de acordo com os novos valores
atribuídos aos objetos usando a localização ou valores de atributos.
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As operações escalares fazem uso de um valor uniforme, ou escalar, num tema
geográfico que é construído através da atribuição desse valor a cada localização do
tema. As operações fundamentais escalares incluem: adição (+), subtração (-),
multiplicação (×), divisão (/) e exponencial (^). Por exemplo, para detetar as
diferenças de ocupação do solo entre dois momentos no tempo.
As operações de sobreposição geram um novo tema geográfico, vetorial ou raster,
como função de dois ou mais temas de input. Se os temas de input forem do tipo
raster então o output será também deste tipo passando-se o mesmo no caso do
modelo vetorial.
As operações aritméticas básicas de sobreposição são a adição, subtração,
multiplicação e divisão. Existem três operações baseadas em álgebra Booleana:
intersecção (AND), união (OR) e complementar (NOT). Por exemplo, intersectar um
tema contendo o tipo de solos com um tema contendo a classificação da paisagem. O
resultado será a combinação dos polígonos dos dois temas e respetiva informação
tabular onde estes se intersectarem espacialmente.

5. Módulo 2 – Análise Espacial em SIG | Guião de vídeo 5
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As operações de conectividade incluem operações tais como proximidade e difusão.
As operações de proximidade geram áreas concêntricas equidistantes em torno de
uma localização ou conjunto de localizações. A proximidade é, normalmente,
calculada em função da distância euclidiana em torno de uma localização ou conjunto
de localizações.
As operações de vizinhança têm a ver com a atribuição de valores a uma localização
com base nas características da área circundante. Por exemplo, o valor atribuído a
uma célula do tema de output é uma função dos valores na vizinhança daquela
localização no tema de input.
A modelação de processos espaciais é de grande importância para diversas
aplicações de SIG. O objetivo destes modelos é o de compreender os processos físicos
bem como realizar a sua previsão em situações futuras ou em cenários hipotéticos.
Existem muitos exemplos de aplicação na área do ambiente, tráfego, da alteração do
uso e ocupação do solo, em epidemiologia, entre outras.
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Como síntese deste módulo temos:
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• A abordagem de conceitos fundamentais relativos à análise espacial em
SIG.
• A apresentação do conceito de SIG e identificadas algumas fontes de dados
geográficos. Foram exploradas as principais funcionalidades que este tipo
de sistemas disponibiliza e que são independentes do tipo de software que
é usado.
• A proposta de uma componente prática, realizada com o ArcGIS online da
ESRI. São disponibilizados nos materiais deste módulo um conjunto de
exercícios simples que permitirão realizar algumas das muitas operações
de análise espacial possíveis com esta ferramenta.
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Espero que o módulo tenha sido útil enquanto introdução à análise espacial em SIG.
Gostaria de referir que muito ficou por dizer e explorar no âmbito desta temática.
Dadas as características deste curso, o conteúdo teórico nunca poderia ser muito
aprofundado.
No entanto, ficam aqui alguns elementos introdutórios que podem ser aprofundados
a partir da consulta de algumas referências bibliográficas disponibilizadas ou
através da frequência de cursos de especialização.
Relativamente à componente prática, poderão aprofundar os conhecimentos sobre
o ArcGIS online nos diversos materiais existentes no sítio da ESRI ou, se preferirem,
utilizar outra ferramenta SIG de entre as muitas disponíveis.