Geo-Informação

1.021 visualizações

Publicada em

Aula sobre a Geo-informação e os principais tipos de dados em Geoprocessamento.

Publicada em: Tecnologia
0 comentários
1 gostou
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
1.021
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
3
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
34
Comentários
0
Gostaram
1
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Geo-Informação

  1. 1. Introdução a Informação Geográfica (Geoinformação) Leonardo Brasil Felipe
  2. 2. Programa• CONCEITOS BÁSICOS DA GEOINFORMAÇÃO•SENSORIAMENTO REMOTO AMBIENTAL• PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS• CARTOGRAFIA DIGITAL• MODELOS DIGITAIS DE TERRENO• TOPOGRAFIA E INTRODUÇÃO AO GPS• SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA
  3. 3. Conceitos Básicos da GeoinformaçãoCiência da Geoinformação (definições):Estudo das diferentes formas deaquisição, processamento e representação deinformações geográficas.“Estudo e a implementação de diferentes formas derepresentação computacional do espaço geográfico.”(Câmara e Monteiro, 1999)
  4. 4. Aquisição de dados geográficosA aquisição de dados geográficos consiste na amostragemde um conjunto de propriedades do meio, que permitam aidentificação e caracterização do mesmo.Podemos classificar a amostragem de dados geográficosde diversas formas:• Quanto a aquisição : local ou remota.• Quanto a dimensão : espacial (1D, 2D, 3D) ou temporal.• Quanto aos processos: sondagens, medições, testemunhos, etc...
  5. 5. Aquisição de dados geográficosQualquer estudo sobre o meio ambiente precisa ter seus objetivos muito bem definidos → Planejamento. Planejamento para aquisição de dados deve considerar ainfluência a a variabilidade dos processos bio-físico-químicos envolvidos. Definir variáveis de interesse e taxas de amostragemespaço-temporais. Ex: Dinâmica de queimadas e ressurgências costeiras.
  6. 6. GeoprocessamentoTrata do processamento e representação dasinformações geográficas.“Geoprocessamento é uma tecnologia interdisciplinar,que permite a convergência de diferentes disciplinascientíficas para o estudo de fenômenos ambientais eurbanos.” (Câmara e Monteiro, 1999)Redução dos conceitos de cada disciplina a algoritmos eestruturas de dados utilizados para armazenamento etratamento dos dados geográficos.
  7. 7. GeoprocessamentoO problema fundamental do Ciência da Geoinformação éo entendimento das representações computacionais doespaço. “Paradigma dos quatro universos”: arcabouçoconceitual para entender o processo traduzir o mundoreal para o ambiente computacional.
  8. 8. Os 4 universosMundo Real: encontram-se os fenômenos a seremrepresentados (tipos de solo, cadastro urbano e rural, dadosgeofísicos e topográficos);Universo Conceitual (matemático): distingue as grandesclasses formais de dados geográficos (contínuos e objetosindividualizáveis) e especializa estas classes nos tipos dedados geográficos utilizados comumente (temáticos ecadastrais, modelos numéricos de terreno, dados desensoriamento remoto);
  9. 9. Os 4 universosUniverso de Representação: as entidades definidas nouniverso conceitual são associadas a diferentesrepresentações geométricas, que podem variar conforme aescala e a projeção cartográfica escolhida e a época deaquisição do dado. Distinção entre as representaçõesmatricial e vetorial;Universo de Implementação: realização do modelo dedados através de linguagens de programação. Neste universo,escolhem-se as estruturas de dados para implementar asgeometrias do universo de representação.
  10. 10. Universo RealNo geoprocessamento utilizamos uma escala demensuração que permite associar grandezas numéricasa cada objeto a ser representadoConceito "representacionalista“ (Bertrand Russel): aspropriedades não são intrínsecas aos objetos, mas sãoobtidas a partir de medidas.A representação de um objeto geográfico dependerá daescala que utilizarmos ( min., máx., incremento).
  11. 11. Universo MatemáticoEscalas de mensuração (Stevens, 1959):• Nominal: diferenciação entre os objetos segundo classes outemas distintos (ex: classes de solo, vegetação). Aclassificação não obedece ordem, servindo apenas paradiferenciar as classes.• Ordinal: atribui valores ou nomes para as amostras, mas geraum conjunto ordenado de classes, baseado em critérios comotamanho, altura ( 1 = baixo, 2 = médio, 3 = alto), etc...Ex: (dadostemáticos de classes de drenagem e de erosão)Escalas de medidas temáticas → não determinam magnitude.
  12. 12. Universo Matemático• Intervalo: ponto de referência zero é definido de formaarbitrária, permitindo a atribuição de valores negativos e positivospara as amostras [-∞,0,+∞]. valores medidos por intervalo nãopodem ser usados para estimar proporções. (Ex: O equador e omeridiano de Greenwich, usados com referência na determinaçãode posições sobre a superfície da Terra)• Razão: o ponto de referência zero é determinado por algumacondição natural. Têm como referência um ponto de zero absolutoe permitem estimar proporções, podendo ser usadas diretamenteem operações de multiplicação, divisão e subtração entreamostras. (Ex: medidas de temperatura, área, distância).Escalas de medidas numéricas → regras de atribuição de valoresbaseiam-se em uma escala de números reais.
  13. 13. Tipos de Dados em GeoprocessamentoTemáticos:Descrevem a distribuição espacial de uma grandezageográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas depedologia e a aptidão agrícola de uma região. Estes dados, obtidosa partir de levantamento de campo, são inseridos no sistema pordigitalização ou, de forma mais automatizada, a partir declassificação de imagens. (Ex: mapa de vegetação e mapa dedeclividade)
  14. 14. Tipos de Dados em GeoprocessamentoCadastrais:Cada um de seus elementos é um objeto geográfico que possuiatributos e pode estar associado a várias representações gráficas.Os atributos devem ser armazenados num sistema gerenciador debanco de dados. Ex: lotes de uma cidade são elementos doespaço geográfico que possuem atributos (dono, localização, valorvenal, IPTU) e que podem ter representações gráficas diferentesem mapas de escalas distintas.
  15. 15. Tipos de Dados em GeoprocessamentoRedes:Descrevem informações sobre recursos que fluem entre localidadesgeográficas distintas. Denota informações associadas a:• Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone;• Redes de drenagem (bacias hidrográficas);• Rodovias.Cada objeto geográfico (ex: cabo telefônico, transformador de redeelétrica, cano de água) possui uma localização geográfica exata eestá sempre associado a atributos descritivos presentes em umbanco de dados.
  16. 16. Tipos de Dados em GeoprocessamentoRedes:As informações gráficas de redes são armazenadas emcoordenadas vetoriais com topologia arco-nó. A cada nó estaassociada uma lista de arcos com as respectivas impedâncias oucustos de percorrimento.Uma rede é um sistema de endereçamento 1-D embutido no espaço2-D.
  17. 17. Tipos de Dados em GeoprocessamentoModelo Numérico de Terreno (MNT):Utilizado para representação quantitativa de uma grandeza quevaria continuamente no espaço. Comumente associados àaltimetria, também podem ser utilizados para modelar propriedadesdo solo, subsolo, ou atmosfera.Um MNT pode ser definido como um modelo matemático quereproduz uma superfície a partir de algoritmos e de um conjunto depontos (x, y) em um referencial qualquer, com atributos z, quedescrevem a variação contínua da superfície.
  18. 18. Tipos de Dados em GeoprocessamentoUsos de Modelos Numéricos de Terreno(a) Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos;(b) Análises de corte-aterro para projeto de estradas e barragens;(c) Cômputo de mapas de declividade e exposição para apoio a análises de geomorfologia e erodibilidade;(d) Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas;(e) Apresentação tridimensional (combinação com outras variáveis).
  19. 19. Tipos de Dados em GeoprocessamentoModelo Numérico de Terreno (MNT):
  20. 20. Tipos de Dados em GeoprocessamentoImagens:Obtidas por satélites, fotografias aéreas, terrestres ou "scanners“, asimagens representam formas de captura indireta de informaçãoespacial.Armazenadas como matrizes, cada elemento de imagem (pixel) temum valor proporcional à energia eletromagnética refletida ou emitidapela área da superfície terrestre correspondente.Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetosgeográficos estão contidos na imagem, sendo necessário recorrer atécnicas de fotointerpretação e de classificação para individualizá-los.
  21. 21. Tipos de Dados em GeoprocessamentoCaracterísticas das Imagens de satélite : O número e a largura de bandas do espectro eletromagnético imageadas (resolução espectral) A menor área da superfície terrestre observada instantaneamente por cada sensor (resolução espacial) O nível de quantização registrado pelo sistema sensor (resolução radiométrica) O intervalo entre duas passagens do satélite pelo mesmo ponto (resolução temporal).
  22. 22. Tipos de Dados em GeoprocessamentoImagens de satélite:Ex: composição colorida falsa cor de 3 bandas do satélite TM -Landsat, para a região de Manaus (AM). R (Vermelha): Banda TM 5 G (Verde): Banda TM 4 B (Azul): Banda TM 3
  23. 23. Universo de RepresentaçãoDuas grandes classes de representações geométricas:Vetorial → elemento ou objeto é representado o mais exatamentepossível. Qualquer entidade ou elemento gráfico de um mapa éreduzido a três formas básicas: pontos, linhas, áreas ou polígonos.Matricial → consiste no uso de uma malha quadriculada regularsobre a qual se constrói, célula a célula, o elemento que estásendo representado. A cada célula, atribui-se um código referenteao atributo estudado para que o computador saiba a que elementoou objeto pertence determinada célula.
  24. 24. Universo de RepresentaçãoAs representações geométricas estão associadas aostipos de dados usados em Geoprocessamento:• Temáticos: admitem tanto representação matricial quanto vetorial;• Cadastrais: parte gráfica é armazenada em forma vetorial e seusatributos não gráficos são guardados em um banco de dados;• Redes: parte gráfica é armazenada em forma vetorial, comtopologia arco-nó e seus atributos não gráficos são guardados emum banco de dados;• Imagens: armazenadas em representação matricial;• MNT: podem ser armazenados em grades regulares(matricial), grades triangulares (vetorial com topologia arco-nó) ouisolinhas (vetorial sem topologia).
  25. 25. Universo de RepresentaçãoRepresentação MatricialO espaço é representado como uma matriz P(m, n) composto de mcolunas e n linhas, onde cada célula possui um número delinha, um número de coluna e um valor correspondente ao atributoestudado e cada célula é individualmente acessada pelas suascoordenadas.A representação matricial supõe que o espaço pode ser tratadocomo uma superfície plana, onde cada célula está associada auma porção do terreno. A resolução do sistema é dada pelarelação entre o tamanho da célula no mapa ou documento e a áreapor ela coberta no terreno.
  26. 26. Universo de RepresentaçãoRepresentação Matricial Resolução x Armazenamento
  27. 27. Universo de RepresentaçãoRepresentação MatricialOs dados são codificados, célula a célula, atribuindo a cada uma ocódigo correspondente à uma classe referente ao fenômenoestudado ou um valor geofísico. Para fazer isto é necessárioestabelecer um critério a ser obedecido em toda a operação.Ex1: atribuir a cada célula o código da classe sobre a qual estiver ocentro da quadrícula.Ex2: adotar o critério da maior ocorrência. Neste caso, o códigocorresponde ao da classe que ocupar a maior parte da célula.
  28. 28. Universo de RepresentaçãoHierarquia das Representações Matriciais
  29. 29. Universo de RepresentaçãoRepresentações MatriciaisGrade Regular: uma grade regular é uma matriz de reais;Imagem em Tons de Cinza: imagem representada através deuma matriz onde os valores da matriz representam os valores decinza da imagem;Imagem Temática: representação matricial de um geo-campotemático. Ex: elemento da matriz de valor 2 associado ao tema“Cerrado”;Imagem sintética ou Codificada: representação de uma imagemem cores, utilizada para mostrar imagens em composição coloridafalsa-cor.
  30. 30. Universo de RepresentaçãoRepresentação VetorialA localização e a aparência gráfica de cada objeto sãorepresentadas por um ou mais pares de coordenadas. Este tipo derepresentação é usado principalmente por sistemas CAD e SIG.SIGs + complexos que os CADs: envolve volumes de dados bemmaiores, e conta com recursos para tratamento detopologia, associação de atributos alfanuméricos e indexaçãoespacial, além de utilizar sistemas de coordenadas ajustados àsuperfície da Terra para realizar seus projetos.
  31. 31. Universo de RepresentaçãoElementos gráficos utilizados na representação vetorialPonto: é um par ordenado (x, y) de coordenadas espaciais(cartesianas ou geográficas). Além das coordenadas, outros dadosnão-espaciais (atributos) podem ser arquivados para indicar de quetipo de ponto se está tratando.Linha e arco: conjunto de pontos conectados. Além dascoordenadas dos pontos que compõem a linha, deve-se armazenarinformação que indique de que tipo de linha se está tratando(atributos).Polígono: região do plano limitada por uma ou mais linhapoligonais conectadas de tal forma que o último ponto de uma linhaseja idêntico ao primeiro da próxima. O polígono divide o plano emduas regiões: o interior (inclui a fronteira) e o exterior.
  32. 32. Universo de RepresentaçãoRepresentação Vetorial e topologiaOs pontos, linhas e polígonos podem se combinar para produzirrepresentações da natureza (mundo real).Objetos de área (poligonais) podem ter formas diferentes deutilização: isolados, aninhados ou adjacentes.Objetos de linha podem ter as seguintes formas de utilização:isolados, em árvore e em rede.Representações Topológicas: armazenam explicitamente asrelações de adjacência e intersecção entre as diferentes entidadesvetoriais.
  33. 33. Universo de RepresentaçãoRepresentações topológicasArco-nó: representação vetorial associada a um rede linearconectada. Um nó pode ser definido como o ponto de intersecçãoentre duas ou mais linhas, correspondente ao ponto inicial ou finalde cada linha. Nenhuma linha poderá estar desconectada dasdemais para que a topologia da rede possa ficar totalmentedefinida. Rede elétrica: • Postes • Linhas • Transformador • Sub-Estação • Consumidores
  34. 34. Universo de RepresentaçãoRepresentações topológicasArco-nó-polígono: utilizada para representar as relações entreelementos vetoriais do tipo área. Seu objetivo é descrever aspropriedades topológicas de áreas de tal maneira que os atributosnão-espaciais associados aos elementos ou entidades poligonaispossam ser manipulados da mesma forma que os correspondenteselementos em um mapa temático analógico.É necessário armazenar informação referente aos elementosvizinhos, da mesma forma que na estrutura de redes deviam serdefinidas as ligações entre as linhas.
  35. 35. Universo de RepresentaçãoRepresentação arco-nó-polígono
  36. 36. Universo de RepresentaçãoHierarquia das representações Vetoriais
  37. 37. Universo de RepresentaçãoComparação entre representações vetoriais e matriciaisOs dados temáticos admitem tanto a representação matricialquanto a vetorial.• Para a produção de cartas e em operações onde se requer maiorprecisão, a representação vetorial é mais adequada.• As operações de álgebra de mapas são mais facilmenterealizadas no formato matricial.• Para um mesmo grau de precisão, o espaço de armazenamentorequerido por uma representação matricial é substancialmentemaior.
  38. 38. Universo de RepresentaçãoComparação entre representações temáticas
  39. 39. Referências para ConsultaCâmara et al, 1999. Introdução ao Geoprocessamento. Livro digital.Disponível em: http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/.Moreira, M. A., 2003. Fundamentos do Sensoriamento Remoto eMetodologias de Aplicação. 2.ed. – Viçosa: UFV, 307 p. ISBN 85-7269-158-8Ferreira et al, 2004. Aplicaçõea ambientais brasileiras dos satélites NOAAe Tiros-N. São Paulo: Oficina de Textos , 271 p. ISBN 85-86238-35-X.

×