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AULA 1: INTRODUÇÃO AO GEOPROCESSAMENTO
O Geoprocessamento, como conceito, evolui com o crescimento da utilização
de seus métodos e técnicas. É notório que a classificação de ambientes segundo
suas múltiplas características, o planejamento e a gestão de ambientes são campos
técnico-científicos beneficiados pelo uso do Geoprocessamento. Um efeito perverso
da utilização do Geoprocessamento são as tentativas de sua definição.
O termo Geoprocessamento é usado quase que exclusivamente no Brasil,
provavelmente fruto de rivalidades de intelectuais entre as correntes europeias e
americanas.
Dentro do desenvolvimento de novas tecnologias, o termo geoprocessamento
vem sendo muito empregado por profissionais que trabalham com informações
referenciadas espacialmente na superfície terrestre.
O geoprocessamento pode ser definido como sendo o conjunto de
tecnologias destinadas a coleta e tratamento de informações espaciais, assim como
o desenvolvimento de novos sistemas e aplicações, com diferentes níveis de
sofisticação. Em linhas gerais o termo geoprocessamento pode ser aplicado a
profissionais que trabalham com cartografia digital, processamento digital de
imagens e sistemas de informação geográfica. Embora estas atividades sejam
diferentes elas estão intimamente inter-relacionadas, usando na maioria das
vezes as mesmas características de hardware, porém software distinto (Figura 1).
A cartografia digital pode ser entendida como sendo a tecnologia destinada a
captação, organização e desenho de mapas (MICROSTATION, MAXICAD,
AUTOCAD, etc.), já o processamento digital de imagens pode ser entendido como
sendo o conjunto de procedimentos e técnicas destinadas a manipulação numérica
de imagens digitais cuja a finalidade é corrigir distorções das mesmas e melhorar o
poder de discriminação dos alvos, como exemplo, podemos citar os softwares
ERDAS, PCI, SITIM, ENVI, etc., enquanto que os sistemas de informação geográfica
são sistemas destinados à aquisição, armazenamento, manipulação, análise e
apresentação de dados referenciados espacialmente (ArcGIS, ArcVIEW GIS,
MapINFO, SGI, etc.).
A cartografia digital transmite a idéia de automação de projetos com o auxílio
do computador e outros equipamentos conexos, enquanto que os sistemas de
informação geográfica transmitem a idéia de análise, modelagem e simulação
desses projetos automatizados. O uso de computadores para o manuseio de uma
grande quantidade e variedade de dados tem levado ao desenvolvimento dos
chamados "Sistemas de Informação", dedicados ao armazenamento e análise
integrada de dados. De modo geral, pode-se definir formalmente um sistema de
informação como sendo uma combinação de recursos humanos (Peopleware) e
técnicos (Hardware/Software), em concordância com uma série de procedimentos
organizacionais que proporcionam informações com finalidade de apoiar as gestões
diretivas.
O Sistema de Informação Geográfica (SIG) é um caso específico do Sistema
de Informação. Seu desenvolvimento começou em meados da década de 60. O
primeiro sistema a reunir as características de um SIG foi implementado no Canadá,
em 1964, sendo chamado de "Canadian Geographic Information System". Em
seguida foram desenvolvidos outros sistemas. Dentre eles podemos destacar os
sistemas de New York Landuse and Natural Resources Information Systems (1967)
e Minnesota Land Management Information System (1969). Nas décadas posteriores
ocorreram consideráveis avanços em equipamentos e software, permitindo o
desenvolvimento de sistemas mais potentes e novas aplicações, popularizando
principalmente os CAD's (Computer Aided Design), cujos objetivos são diferentes
dos SIG's. No começo da década de 80, a evolução da tecnologia foi afetada pelos
avanços em hardware e software, com o uso mais efetivo na manipulação das
informações geográficas, bem como a ligação entre a base de dados gráfica e
alfanumérica.
Um SIG pode ser definido como um sistema destinado à aquisição,
armazenamento, manipulação, análise, simulação, modelagem e apresentação de
dados referidos espacialmente na superfície terrestre, integrando diversas
tecnologias (Figura 2). Portanto, o sistema de informação geográfica é uma
particularidade do sistema de informação sentido amplo. Essa tecnologia automatiza
tarefas até então realizadas manualmente e facilita a realização de análises
complexas, através da integração de dados de diversas fontes. O manejo de dados
espaciais requer instrumentos especializados e complexos para obter, armazenar,
recuperar e apresentar as informações. Além do mais, dados oriundos de distintas
fontes fazem com que exista a necessidade de integrá-los, para o efetivo uso dos
mesmos, assim como para se obter novas informações. O objetivo geral de um
sistema de informação geográfica é, portanto, servir de instrumento eficiente para
todas as áreas do conhecimento que fazem uso de mapas, possibilitando: integrar
em uma única base de dados informações representando vários aspectos do estudo
de uma região; permitir a entrada de dados de diversas formas; combinar dados de
diferentes fontes, gerando novos tipos de informações; gerar relatórios e
documentos gráficos de diversos tipos, etc.
A diferença entre um SIG (Sistema de Informação Geográfica) e um CAD
(Desenho Auxiliado por Computador) consiste basicamente no fato de que o último é
um instrumento de desenho digital e não um sistema de processamento de
informação espacial.
Um CAD possui funções que permitem a representação precisa de linhas e
formas, podendo ser utilizado na digitalização de mapas e cartas. No entanto,
apresenta restrições no que diz respeito à atribuição de outras informações às
entidades espaciais. Apesar disto os CAD's podem ser utilizados em conjunto com
os SIG's.
No Brasil, o mercado de trabalho para os profissionais que dominam essa
tecnologia é extenso, mas terá ainda um crescimento imenso. O nosso país tem
dimensões continentais e quase todo o seu território precisa ser mapeado
digitalmente em uma escala adequada para que possa ser utilizada pelo SIG. A
partir disso, uma grande quantidade de dados tem que ser coletado e associado ao
mapa digital. A carência de profissionais capacitados a atuar nessa área no Brasil é
muito grande, e infelizmente não existem muitos cursos que ensinam os conceitos
práticos e teóricos de 62 geoprocessamento. Pretendemos ajudar a diminuir esse
grande fosso que separa o conhecimento daqueles profissionais que têm interesse
em trabalhar com ferramentas SIG, mas ainda não tiveram oportunidade de
aprender, por falta de tempo ou por insuficiência de recursos financeiros,
aumentando as suas chances de colocação no mercado atual cada vez mais
competitivo.
O ensino de Geoprocessamento deve ter como objetivo final dar aos alunos
uma visão mais abrangente de como funcionam as relações espaciais que inter-
relacionam várias entidades, objetos ou eventos naturais ou criados pelo homem,
que compartilham um espaço geográfico definido. Por exemplo, os alunos podem
examinar o relacionamento entre as ocorrências de crime e o nível de renda da
população, verificar a influência do tipo de vegetação e uso do solo, na erosão do
solo, e muitas outras análises. Para isso, o aluno deve aprender a:
• Criar e/ou importar no SIG, os mapas, e fontes de dados apropriados;
• Selecionar, manipular os dados para gerar novos mapas, ou novas visões
dos mapas originais, a fim de identificar padrões ou processos geográficos;
• Monitorar e/ou prever a evolução do modelo criado.
O domínio da tecnologia de geoprocessamento traz novas oportunidades
profissionais em departamentos governamentais, administrações municipais,
empresas de utilidade pública, empresas de publicidade, empresas que trabalham
com vendas a varejo e distribuição, empresas de transporte, dentre outras. O uso
dessa tecnologia tem sido cada vez mais utilizado como uma ferramenta de suporte
a decisão para gerenciar e monitorar sistemas geográficos.
O SIG é um software que tradicionalmente manipula um grande volume de
dados armazenados em arquivos, como mapas, imagens, e demais informações
espaciais, demandando por parte dos usuários conhecimentos de informática. No
contexto destas inovações, os Sistemas de Informações Geográficas têm
desempenhado um papel importante como integrador de tecnologia. Ao invés de ser
de natureza completamente nova, os SIGs têm unido várias tecnologias discretas
em um todo, que é maior do que a soma das partes. O SIG vem emergindo como
uma poderosa tecnologia porque permite aos geógrafos integrarem seus dados e
métodos de maneira que apoiam as formas tradicionais de análise geográfica, tais
como análises por sobreposição de mapas bem como novos tipos de análises e
modelagem que vão além da capacidade de métodos manuais.
Com o SIG é possível elaborar mapas, modelar, fazer buscas e analisar uma
grande quantidade de dados, todos mantidos em um único banco de dados. O
desenvolvimento do SIG tem se baseado em inovações que ocorreram em
disciplinas distintas: Geografia, Cartografia, Fotogrametria, Sensoriamento Remoto,
Topografia, Geodésia, Estatística, Computação, Inteligência Artificial, e muitas
outros ramos das Ciências Sociais, Ciências Naturais e Engenharias, com a
contribuição de todas as citadas disciplinas.
Referência:
ROSA, Roberto. Introdução ao Geoprocessamento. Jun. 2013.
Aula 2 : CONCEITOS DE ESPAÇO E RELAÇÕES ESPACIAIS
2.1 ESPAÇO GEOGRÁFICO E INFORMAÇÃO ESPACIAL
A informação geográfica apresenta uma natureza dual: um dado geográfico
possui uma localização geográfica (expressa como coordenadas em um espaço
geográfico) e atributos descritivos (que podem ser representados num banco de
dados convencional).
De forma intuitiva, pode-se definir o termo “espaço geográfico” como uma
coleção de localizações na superfície da Terra, sobre a qual ocorrem os fenômenos
geográficos. O espaço geográfico define-se, portanto, em função de suas
coordenadas, sua altitude e sua posição relativa. Sendo um espaço localizável, o
espaço geográfico é possível de ser cartografado (Dolfus, 1991).
A noção de informação espacial está relacionada à existência de objetos com
propriedades, que incluem sua localização no espaço e sua relação com outros
objetos. Estas relações incluem conceitos topológicos (vizinhança, pertinência),
métricos (distância) e direcionais (“ao norte de”, “acima de”). Deste modo, os
conceitos de espaço geográfico (um lócus absoluto, existente em si mesmo) e
informação espacial (um lócus relativo, dependente das relações entre objetos) são
duas formas complementares de conceituar o objeto de estudo do
Geoprocessamento.
Estas formas irão levar à dualidade conceitual na modelagem espacial, onde
a noção absoluta de espaço geográfico leva à idéia de conjuntos de campos
geográficos e a noção relativa de informação espacial conduz à postulação da
existência de conjuntos de objetos geo-referenciados (Worboys, 1995).
2.2 RELAÇÕES ESPACIAIS ENTRE FENÔMENOS GEOGRÁFICOS
Os diferentes fenômenos geográficos, ao se distribuir sobre a superfície da
Terra, estabelecem padrões de ocupação. Ao representar tais fenômenos, o
Geoprocessamento procura determinar e esquematizar os mecanismos implícitos e
explícitos de inter-relação entre eles. Estes padrões de inter-relação podem assumir
diferentes formas:
• Correlação espacial: um fenômeno espacial (e.g. a topografia) está
relacionado com o entorno de forma tão mais intensa, quanto maior for a
proximidade de localização. Diz-se informalmente que “coisas próximas são
parecidas”;
• Correlação temática: as características de uma região geográfica são
moldadas por um conjunto de fatores. Assim, o clima, as formações
geológicas, o relevo, o solo, a vegetação formam uma totalidade
interrelacionada. Deste modo, pode-se traçar pontos de correspondência
entre o relevo e o solo ou o solo e a vegetação de uma região;
• Correlação temporal: a fisionomia da Terra está em constante transformação,
em ciclos variáveis para cada fenômeno. Cada paisagem ostenta as marcas
de um passado mais ou menos remoto, apagado ou modificado de maneira
desigual, mas sempre presente (Dolfus, 1991);
• Correlação topológica: de particular importância na representação
computacional, as relações topológicas como adjacência, pertinência e
intersecção, permitem estabelecer os relacionamentos entre os objetos
geográficos que são invariantes à rotação, à translação e à escala.
2.3 GEOPROCESSAMENTO PARA PROJETOS AMBIENTAIS: UMA VISÃO
GERAL
Na perspectiva moderna de gestão do território, toda ação de planejamento,
ordenação ou monitoramento do espaço deve incluir a análise dos diferentes
componentes de ambiente, incluindo o meio físico-biótico, a ocupação humana, e
seu interrelacionamento. O conceito de desenvolvimento sustentado, consagrado na
Rio-92, estabelece que as ações de ocupação do território devem ser precedidas de
uma análise abrangente de seus impactos no ambiente, a curto, médio e longo
prazo.
Tal postura foi sancionada pelo legislador, ao estabelecer dispositivos de
obrigatoriedade de Relatórios de Impacto Ambiental (RIMA), como condição prévia
para novos projetos de ocupação do espaço, como rodovias, indústrias e
hidroelétricas. Forma ainda a justificativa política para iniciativas como o Programa
de Zoneamento Ecológico-Econômico, estabelecido pelo Governo Federal para
disciplinar o desenvolvimento da região Amazônica.
Deste modo, pode-se apontar pelo menos quatro grandes dimensões dos
problemas ligados aos Estudos Ambientais, onde é grande o impacto do uso da
tecnologia de Sistemas de Informação Geográfica: Mapeamento Temático,
Diagnóstico Ambiental, Avaliação de Impacto Ambiental, e Ordenamento
Territorial.
Nesta visão, os estudos de Mapeamento Temático visam a caracterizar e
entender a organização do espaco, como base para o estabelecimento das bases
para ações e estudos futuros. Exemplos seriam levantamentos temáticos (como
geologia, geomorfologia, solos, cobertura vegetal), dos quais o Brasil ainda é
bastante deficiente, especialmente em escalas maiores. Tome-se, por exemplo, o
caso da Amazônia, onde o mais abrangente conjunto de dados temáticos existente é
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 área de diagnóstico ambiental objetiva estabelecer estudos específicos
sobre regiões de interesse, com vistas a projetos de ocupação ou preservação.
Exemplos são os relatórios de impacto ambiental (RIMAs) e os estudos
visando o estabelecimento de áreas de proteção ambiental (APAs).
Os projetos de avaliação de impacto ambiental envolvem o monitoramento
dos resultados da intervenção humana sobre o ambiente, incluindo levantamentos
como o feito pelo SOS Mata Atlântica, que realizou um estudo sobre os
remanescentes da Mata Atlântica em toda a costa leste brasileira.
Os trabalhos de ordenamento territorial objetivam normatizar a ocupação do
espaco, buscando racionalizar a gestão do território, com vistas a um processo de
desenvolvimento sustentado. Neste cenário, estão em andamento hoje no Brasil
uma grande quantidade de iniciativas de zoneamento, que incluem estudos
abrangentes como o zoneamento ecológico-econômico da Amazônia Legal (Becker
e Egler, 1997) até aspectos específicos, como o zoneamento pedoclimático por
cultura, coordenado pela EMBRAPA.
Todos estes estudos tem uma característica básica: a interdisciplinaridade
(Moraes, 1997). Decorrente da convicção de que não é possível compreender
perfeitamente os fenômenos ambientais sem analisar todos os seus componentes,
estes projetos buscam sempre uma visão integrada do questão ambiental.
Como consequência natural, o uso de Geoprocessamento em projetos
ambientais requer o uso intensivo de técnicas de integração de dados.
Diferentemente de aplicações como Cadastro Urbano, que lidam com um
conjunto limitado de dados geográficos (essencialmente mapas no formato vetorial e
tabelas de bancos de dados relacionais), os estudos ambientais - para ser feitos de
forma adequada - requerem que o especialista em Geoprocessamento combine
ferramentas de análise espacial, processamento de imagens, geo-estatística e
modelagem numérica de terreno. Nesta perspectiva, o presente tutorial apresenta
uma ênfase nos aspectos de integração de dados, procurando descrever toda a
diversidade de dados e funções utilizados em projetos de Geoprocessamento para
estudos ambientais.
3. TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO
3.1 DADOS TEMÁTICOS
Dados temáticos descrevem a distribuição espacial de uma grandeza
geográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas de pedologia e a aptidão
agrícola de uma região. Estes dados, obtidos a partir de levantamento de campo,
são inseridos no sistema por digitalização ou, de forma mais automatizada, a partir
de classificação de imagens.
Os dados apresentados na figura (mapa de vegetação e mapa de declividade)
são exemplos de dados temáticos.
3.2 DADOS CADASTRAIS
Um dado cadastral distingue-se de um temático, pois cada um de seus
elementos é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a
várias representações gráficas. Por exemplo, os lotes de uma cidade são elementos
do espaço geográfico que possuem atributos (dono, localização, valor venal, IPTU
devido, etc.) e que podem ter representações gráficas diferentes em mapas de
escalas distintas. Os atributos estão armazenados num sistema gerenciador de
banco de dados.
A Figura 2.3 mostra um exemplo de dado cadastral da América do Sul, onde
os países possuem atributos não-gráficos (PIB e população).
Exemplo de dado cadastral (países da América do Sul).
3. REDES
Em Geoprocessamento, o conceito de "rede" denota as informações
associadas a:
· Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone;
· Redes de drenagem (bacias hidrográficas);
· Rodovias. No caso de redes, cada objeto geográfico (e.g: cabo telefônico,
transformador de rede elétrica, cano de água) possui uma localização geográfica
exata e está sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados.
As informações gráficas de redes são armazenadas em coordenadas
vetoriais, com topologia arco-nó: os atributos de arcos incluem o sentido de fluxo e
os atributos dos nós sua impedância (custo de percorrimento). A topologia de redes
constitui um grafo, que armazena informações sobre recursos que fluem entre
localizações geográficas distintas, como ilustra a Figura.
Figura: Elementos de Rede.
Como observa Goodchild (1992b), uma rede é um sistema de endereçamento
1-D embutido no espaço 2-D. Para citar um exemplo, tome-se uma rede elétrica, que
tem, entre outros, os componentes: postes, transformadores, sub-estações, linhas
de transmissão e chaves.
As linhas de transmissão serão representadas topologicamente como os
arcos de um grafo orientado, estando as demais informações concentradas em seus
nós. Note-se que os algoritmos de cálculo de propriedades da rede podem, em sua
grande maioria, ser resolvidos apenas com a topologia da rede e de seus atributos.
3.1 MODELOS NUMÉRICOS DE TERRENO
O termo modelo numérico de terreno (ou MNT) é utilizado para denotar a
representação quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espaço.
Comumente associados à altimetria, também podem ser utilizados para
modelar unidades geológicas, como teor de minerais, ou propriedades do solo ou
subsolo como aeromagnetismo.
Entre os usos de modelos numéricos de terreno, pode-se citar (Burrough,1986):
(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
(em combinação com outras variáveis). Um MNT pode ser definido como um modelo
matemático que reproduz uma superfície 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 variação contínua da superfície. Um exemplo de MNT é apresentado
na figura abaixo:
Figura - Exemplo de modelo numérico de terreno (isolinhas de topografia).
3.2 IMAGENS
Obtidas por satélites, fotografias aéreas ou "scanners" aerotransportados, as
imagens representam formas de captura indireta de informação espacial.
Armazenadas como matrizes, cada elemento de imagem (denominado "pixel") tem
um valor mproporcional à energia eletromagnética refletida ou emitida pela área da
superfície terrestre correspondente.
A Figura mostra uma composição colorida falsa cor das bandas 3 (associada
a cor Azul), 4 (Verde) e 5 (Vermelha) do satélite TM-Landsat, para a região de
Manaus (AM).
Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetos geográficos
estão contidos na imagem, sendo necessário recorrer a técnicas de
fotointerpretação e de classificação para individualizá-los.
Figura - Exemplo de Imagem (composição colorida TM/lANDSAT para a
região de Manaus).
Características importantes de imagens de satélite são: 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) e o intervalo entre duas passagens do satélite pelo mesmo ponto
(resolução temporal).
BIBLIOGRAFIA
BARROS, S. A. de. Sistemas de informações geo-referenciadas: conceitos e
fundamentos. 2ª ed. Campinas, SP: Editora da UNICAMP, 2003. 236 pag.
CÂMARA, G. Modelos, Linguagens e Arquiteturas para Bancos de Dados
Geográficos. Tese de Doutoramento em Computação Aplicada. São José dos
Campos, INPE, Dezembro 1995.
GOMES, J.M.; VELHO, L. Computação Visual: Imagens. Rio, SBM, 1995.
NAMIKAWA, L. M. Um método de ajuste de superfície para grades triangulares
considerando linhas características. (Dissertação de Mestrado em Computação
Aplicada) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, SP,
Brasil, 1995.
Unidade III:
RELEMBRANDO:
Este curso introdutório em geoprocessamento tem por objetivo apresentar
fundamentos desta tecnologia e suas aplicações. O Geoprocessamento é uma
ferramenta imprescindível para o Brasil em função da dinâmica transformação do
seu território e da conseqüente necessidade de seu monitoramento.
O Sistema de Informação Geográfica (SIG) que utiliza a tecnologia de
geoprocessamento, dentre outros, é aplicado às mais diversas áreas do
conhecimento como: meio ambiente, cadastro, planejamento urbano e regional. O
SIG é uma ferramenta poderosa de suporte à tomada de decisões. Vem
progressivamente angariando maior número de usuários.
O mercado de SIG envolve milhares de profissionais em todo o mundo e
movimenta milhões de dólares em software, hardware e desenvolvimento de
aplicativos.
1.CONCEITO / HISTÓRICO / ESTADO A ARTE
O SIG foi desenvolvido nos anos 60 como meio de sobrepor e combinar
diversos tipos de dados em um mesmo mapa. Na década de 70, durante estudos do
Laboratório Gráfico Computacional da Escola de Planejamento Urbano da
Universidade de Harvard, surge o projeto pioneiro de SIG - denominado SYMAP -
produzia mapas de declividades com o auxílio de uma impressora matricial, que
imprimia áreas mais ou menos escuras, de acordo com o número de vezes que
preenchia cada região.
O primeiro programa possui funcionalidades de SIG, chama-se Odissey,
desenvolvido pelo mesmo laboratório no início dos anos 70. O uso de SIG evoluiu
significativamente nos anos 80 e hoje está sendo difundido em órgãos estatais,
prefeituras, universidades e, especialmente, nas concessionárias de serviços
públicos.
O Geoprocessamento, tecnologia aplicada no SIG, pode ser definido como o
conjunto de técnicas e metodologias que implicam na aquisição, arquivamento,
processamento e representação de dados georeferenciados. Um dado geo-
referenciado é aquele que possui coordenadas geográficas, ou seja latitude e
longitude. O armazenamento, análise e apresentação de um grande volume de
dados sobre o determinado espaço geográfico, fez com que se desenvolvessem
ambientes informatizados que aliassem mapas digitais as informações sobre os
elementos do mapa.
Esta operação envolve tecnologia de informática, banco de dados e
cartografia digital, no entretanto transcende a ambas. As aplicações e usos do SIG
dependem da existência de um sistema eficiente e lógico que possa transformar e
associar elementos cartográficos a banco de dados (MARBLE & PEUQUET, 1983).
BURROUGH (1998) define Geographical Information Systems como um conjunto de
ferramentas para coleta, armazenamento, recuperação, transformação e exibição de
dados espaciais do mundo real para um conjunto particular de propósitos.
Da mesma forma MARBLE (1990) complementa o conceito de anterior
definindo o SIG como sistema voltado à aquisição, análise, armazenamento,
manipulação e apresentação de informações referenciadas espacialmente. Os SIGs
são sistemas cujas principais características são: "integrar, numa única base de
dados, informações espaciais provenientes de dados cartográficos, dados de censo
e de cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes, dados e modelos
numéricos de terrenos; combinar as várias informações, através de algoritmos de
manipulação, para gerar mapeamentos derivados; consultar, recuperar, visualizar e
imprimir o conteúdo da base de dados geocodificados" (CÂMARA, 1993).
Ainda no que se refere a conceituação o SIG; “é a disciplina do conhecimento
que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação
geográfica” (CAMARA, 1996).
A informação geográfica é tudo aquilo que se refere a um determinado objeto
que pode ser vinculado a superfície física da terra ou ao seu modelo simplificado: o
mapa (ANTUNES, 1993).
A utilização da tecnologia de Geoprocessamento vem evoluindo de forma
significativa nos últimos anos, abrangendo diferentes organizações nas áreas de
administração municipal, de infraestrutura, de gestão ambiental, da educação,
dentre outras. Esta evolução foi certamente favorecida pela evolução paralela de
tecnologias de coleta da Informação Espacial ou as denominadas geotecnologias,
tais como:
• Sensoriamento Remoto, com as imagens de alta resolução e a confecção de
ortoimagens;
• GPS - Sistemas de Posicionamento Global (Global Positioning Systems -
GPS) que permitem determinar o correto posicionamento de objetos da superfície da
terrestre; • Aerofotogrametria que permite a transformação de fotografias aéreas
verticais em mapas digitais.
Em função destas da evolução tecnológica ocorrida na última década o dado
geo-referenciado está mais acessível ao usuário permitindo que custos de coleta e
processamento da informação espacial fiquem mais compatíveis com os orçamentos
públicos dos países em desenvolvimento.
A Figura 1 esquematiza o conceito de SIG, onde o mundo real é simplificado
e representado por dados geo-referenciados provenientes das geotecnologias e das
informações coletadas. Estes dados são, então, manipulados, armazenados e
editados de acordo com o interesse do usuário, permitindo o desenvolvimento de
análises espaciais.
Figura 1 - Diagrama de contexto de um SIG
Pode-se agora analisar a diferença conceitual entre SIG e
Geoprocessamento. O termo geoprocessamento refere-se ao processamento de
dados referenciados geograficamente, desde sua aquisição até a geração e saída
na forma de mapas convencionais, relatórios, arquivos, etc., devendo prover
recursos para sua estocagem, gerenciamento, manipulação e análise. Em adição, o
SIG pode ser definido como um sistema computacional que permite a associação de
dados gráficos (mapas) e banco de dados que serve de base a gestão espacial e
conseqüentemente a soluções a problemas de determinada área da superfície
terrestre, ou ainda, como o ambiente que permite a integração e a interação de
dados referenciados espacialmente com vistas a produzir análises espaciais como
suporte à decisão técnica ou política.
3. USUÁRIOS DO SIG
Os sistemas de informação geográfica originou-se basicamente para atender
planejadores juntando técnicas de CAD (computer aided design) e banco de dados.
Porém a partir do final da década de 80 ampliou-se os aplicativos com o
aparecimento de softwares específicos para as seguintes áreas: ™Meio Ambiente ™
Segurança Publica ™Transportes ™Telecomunicações ™Agricultura ™Marketing ™
Jornalismo ™ Sanitarismo ™ Obras de Engenharia ™ Turismo ™ Serviços de
Emergência.
Após 20 anos de desenvolvimento tecnológico o SIG se tornou um fenômeno
mundial. Os usuários hoje discutem formas de otimização desta tecnologia para
aprimorar seus aplicativos e gerar novas funções.
Hoje o SIG envolve usuários de todas as profissões desde arquitetos até
bombeiros. Os aplicativos variam de cadastro técnico municipal a atendimento de
emergência a ataques terroristas. Os usuários buscam do sistema respostas rápidas
para ações rápidas tais como: Onde ocorreu o fenômeno Geográfico? Como ocorreu
? Por que ? Como Agir ? O que aconteceria se..? De forma a se controlar a dinâmica
da sociedade humana no espaço geográfico de forma a intervir eficazmente.
4. ELEMENTOS DE UM SIG
Para um melhor entendimento do sistema pode-se dividir o SIG nos seguintes
elementos:
• Dados-Informação
• Hardware/Software
• Recursos Humanos
• Procedimentos e Metodologia de Aplicativos
4.1 Dado Geográfico e Informação
4.1.2 O mapa
Dentre as componentes de um SIG, os dados aparecem como uma restrição
a sua implementação.
Em geral, a carência de dados faz com que sua aquisição seja dispendiosa
em relação a outros componentes. Com a evolução da informática o usuário tem
acesso mais facilitado a hardware e software em qualquer parte do mundo, porém o
dado é de acesso mais difícil devendo ser coletado e avaliado para tornar-se
informação consistente.
Os dados geo-referenciados são em geral oriundos das geotecnologias hoje
disponíveis ao usuário. No final da década de 90 houve um grande evolução
tecnológica principalmente no que se refere a imagens (Sensoriamento Remoto) e
as técnicas cartográficas.
O Dado Geográfico possui coordenadas (latitude e longitude) e atributos,
como por exemplo, um poste esta numa determinada posição (x,y) e possuir
determinado atributo, luz de mercúrio ou incandescente. O dado para um SIG
sempre deve ser acompanhado de suas coordenadas, pois esta razão a base
gráfica de um SIG é o MAPA.
O Mapa que pode ser entendido como uma representação ou abstração da
realidade geográfica - um meio para apresentar a informação geográfica nas formas
visual, digital ou tátil.
A complexidade na representação de fenômenos geográficos, fez com que a
cartografia se torne cada vez mais especializada a fim de atender as demandas dos
usuários. Poderíamos então, classificar os mapas de acordo com seus objetivos e
técnicas de concepção em: ™
Mapa topográfico: fornece informações relacionadas estritamente com a
superfície do terreno, que podem ter sido originadas pela própria natureza ou pela
ação antrópica.
Este tipo de mapa leva em conta um padrão de acurácia posicional das
feições (Figura 2).
Em geral os mapas ou cartas topográficos são a base de dados cartográficos
regionais. Seu conteúdo refere-se basicamente a dados plani-altimétricos. ™
Mapa temático: estes mapas contêm somente informações de determinado
assunto. Normalmente concebidos sobre uma base topográfica simplificada para
facilitar a orientação e o entendimento dos usuários. Os mapas temáticos, ditos
ambientais, são aqueles cujo conteúdo descreve um fenômeno geográfico específico
(Ex: declividade, erosão, uso do solo, etc.).
Pode-se dizer que a informação ambiental apresenta uma natureza dupla: um
dado geográfico possui uma localização geográfica e um atributo descritivo. A
complexidade de um mapa temático está na(s) relação(ões) entre os dados gráficos
e seus atributos.
Em adição, a informação ambiental está relacionada com a existência de
objetos com propriedades, que incluem sua localização no espaço e sua relação
com outros objetos. Figura 2: Carta topográfica referente a escala 1:50.000. Mapa
temático de uso do solo.
Modernos softwares de geoprocessamento permitem associar a base cartográfica
(dados gráficos) com seus atributos facilitando sobremaneira a representação
temática.
A cartografia digital ou em meio computacional é base do SIG, por isso o
usuário dever compreender os seguintes elementos que compõem um mapa (figura
3): Escala: fator de redução Modelo matemático: elipse ou esfera Sistema de
Representação: projeção cartográfica A figura 3 mostra o modelo matemático da
terra sendo projetado numa superfície de representação plana. As coordenadas na
superfície matemática Latitude e Longitude possuem correspondência unívoca com
as coordenadas planas da projeção. Vale ressaltar que o modelo matemático da
terra é a elipse.
Figura 3: Elementos Cartográficos
A informação Geo-referenciada
Quando o mapa está geo-refenciado (figura 4) com coordenadas e as formas
(ponto, linhas e polígonos) editados se diz que existe uma base cartográfica,
referenciada ao modelo matemático da terra. Esta base é o primeiro passo para
construção de um SIG.
Figura - Dado Geo-referenciado
Aquisição dos Dados Geográficos: Geotecnologias
O dado georreferenciado é coletado de acordo com a necessidade do
usuário, ou seja, da característica do aplicativo. A base cartográfica para o SIG pode
ser oriunda das geotecnologias citadas ou através de dados preexistentes (mapas)
através de digitalização. A figura 4 mostra a relação da base cartográfica e as
geotecnologias.
Figura Aquisição do dado geográfico digital
Sistema de Posicionamento por Satélite Levantamentos
Geodésicos são as observações de campo executadas, em geral por meio de
observações de satélites artificiais, com vistas a determinação precisa de pontos
sobre a superfície terrestre, ou seu modelo matemático (elipse).
Os principais dados oriundos da geodésia são os pontos geo-referenciadoss
latitude, longitude e altitude, que são à base de um mapa digital. O Sistema Navstar
GPS que nasceu da junção de dois projetos americanos (Marinha e Força Aérea
Americanas) é um sistema de navegação por sinais de radio baseado em uma
constelação de satélites artificiais.
O sistema fornece a posição tridimensional, dados para navegação e
informações sobre o tempo, atendendo toda a porção do globo terrestre em qualquer
condição meteorológica, a qualquer horário, o ano inteiro (Figura 5). Figura 5- Órbita
dos Satélites GPS disponíveis.
1- A mesa digitalizadora e o escaner são os periféricos de entrada e dados e captura de coordenadas
mais utilizado. É o tradicional meio de entrada ou de aquisição de dados vetoriais a partir de mapas desenhados
em papel. Os dados convertidos por mesa ou escaner devem ser geo-referenciados para formarem a base
cartográfica.
A posição geométrica tridimensional de um ponto fica determinada pela
medida de três pseudodistâncias, porém, faz-se necessário uma quarta medida
devido a não sincronização entre os relógios do receptor e do satélite, e ainda
necessita-se conhecer a posição dos satélites. Para determinar as pseudo-
distâncias pode-se utilizar duas observáveis básicas, as quais, são os códigos e as
portadoras. Os códigos podem ser o código P (Precisão) e o código C/A (Fácil
Aquisição). As portadoras podem ser L1 e L2, sendo geradas através da
multiplicação eletrônica de uma freqüência base 10,23 MHz produzida por relógios
atômicos com estabilidade de 10E-13. A portadora L1 é modulada em fase pelos
códigos P e C/A , e a portadora L2 é modulada apenas pelo código P.
Figura - Posicionamento GPS
A maior fonte de erro na pseudo-distância é a Disponibilidade Seletiva (S/A).
Esta fonte é introduzida pelo Departamento de Defesa dos EUA (DoD) e refere-se a
erros nos dados e incorreções no relógio do satélite, a (S/A) restringe a precisão do
GPS a todos os usuários. Atualmente o governo Americano tem liberado a S/A,
fazendo com que a precisão dos levantamentos absolutos melhorem sobremaneira.
A magnitude dos erros da (S/A) combinadas a outras fontes de erros, resulta para o
posicionamento absoluto uma precisão de até 60 m. E para posicionamento relativo
uma precisão centimétrica.
5. SENSORIAMENTO REMOTO
O Sensoriamento Remoto pode ser definido, segundo BARRETT & CURTIS
(1992), como a ciência de observação à distância. Isto contrasta com o
sensoriamento in situ, onde os objetos são medidos e observados no local onde
ocorrem. Em outras palavras, o sensoriamento remoto está relacionado à ausência
de contato físico entre o sensor (câmara fotográfica, satélite) e o alvo (objeto). Desta
forma, o Sensoriamento Remoto também pode incluir o estudo das técnicas de
aerofogrametria e fotointerpretação, uma vez que fotografias aéreas são
remotamente captadas (figura).
As imagens provenientes do sensoriamento remoto podem ser processadas
digitalmente por modernos softwares em potentes hardwares, a fim de se obter da
imagem, o maior número de informações possíveis. JENSEN (1986) denomina
processamento digital de imagens o conjunto de procedimentos relativos à
manipulação e análise de imagens por meio do computador.
O tratamento digital de imagens difere muitas vezes dos procedimentos de
restituição de fotografias aéreas afetas ao campo aerofotogrametria. Recentemente,
o processamento digital de imagens de sensoriamento remoto está ligado ao
reconhecimento de feições e padrões registrados na imagem, através de programas
computacionais, geralmente baseados em análise estatística (RICHARDS, 1993). As
imagens de satélite são também fontes importantes de dados digitais para os
Sistemas de Informação Geográfica (GIS), que permitem a manipulação e
processamento de uma grande quantidade de informações das mais diversas fontes,
com vistas à análise espacial BUDGE & MORAIN (1995) e CAMARA (1996)
salientam que as imagens de sensoriamento remoto disponíveis atualmente são a
forma rápida de se obter informações espaciais em formato digital (fitas, compact
disk, disquetes e rede-ftp). Isto permite que estas fontes sejam combinadas a outras
informações, de forma a constituir um banco de dados geográfico sobre o espaço
em questão.
O processamento dessas informações, espacialmente referenciadas em meio
digital é a base dos sistemas de informação geográfica (VALENZUELA, 1990;
BURROUGH, 1991; CAMARA, 1996. As aplicações do Sensoriamento Remoto nas
décadas de 70 e 80, estavam ligadas ao mapeamento ambiental em escalas médias
e pequenas (1:50.000 a 1.000.000). À partir de 1997 esta realidade começa a
mudar, com entrada em órbita de novos satélites de maior resolução ampliando
assim os campos de aplicações. Pode-se, desta forma, obter mapas digitais em
escalas maiores (1:10.000 a 1:25.000) e realizar análises mais detalhadas, como por
exemplo, com o satélite IKONOS lançado em 1999.
Figura - Captação de Imagens Orbitais.
Fonte: INPE, 2002
6. ESTRUTURA DE DADOS
A estrutura dos dados correspondem à base cartográfica. Os dados gráficos
podem ser Vetorial e Raster. São dados geo-referenciadoss relacionados a cada
posição geográfica, nos quais identificamos a posição por meio de uma referência
espacial relacionada a um sistema de coordenadas.
6.1- Dados Vetoriais
Um mapa digital é constituído por representações gráficas: todas as feições
são descritas por pontos, linhas e polígonos, representados em um sistema de
coordenadas. Os pontos são definidos por uma única coordenada (ex: postes,
poços). As linhas são constituídas por vários pontos (vértices) que se interligam,
constituindo vetores (ex: estrada, rio, curvas de nível). Polígonos são áreas fechadas
composta por varias linhas que começam e terminam num mesmo ponto ( ex: lote,
lago). Para que o SIG reconheça as feições representadas por pontos, linhas e
polígonos, são necessárias relações topológicas. Topologia é um procedimento
matemático para definir relações espaciais, tais como conectividade, adjacência e
contiguidade. As vantagens das relações topológicas são (Figura):
• armazenar dados vetoriais mais eficientemente;
• processar um maior número de dados;
• permitir a conexão de linhas em rede, combinar polígonos adjacentes e sobrepor
feições geográficas.
A topologia de dados digitais só é efetuada após a edição dos dados de um
mapa. As feições de um mapa deverão ser separadas em camadas de informação
de tal forma que cada camada contenha pontos, linhas ou polígonos.
Por exemplo, um mapa de loteamento está numa camada de informação ou
"layer", que tem topologia de polígono; outra camada contendo ruas possui topologia
de linhas.
A Figura abaixo mostra os diferentes níveis de informação do espaço
geográfico sub-dividido em camadas de informação ponto, linha, polígono.
Figura - Camadas de Informação com topologia de linha e polígono.
Graças a topologia o sistema reconhece nas feições, extensões, áreas,
direção, vizinhança, o que permite estabelecer relações entre as diferentes camadas
de informação.
Dados Raster ou Matriciais
Os dados são representados por uma matriz (m x n), linha e coluna, composta
por células ou pixels de dimensões variáveis. Cada célula está numa posição (m x
n), na matriz e poderá estar associada a um atributo ou dado descritivo.
A resolução do dado raster está associada ao tamanho da célula: quanto
menor a célula melhor a resolução ou qualidade da imagem. Um dado em forma
raster pode ser convertido para um dado vetorial. Esta conversão raster/vetor
depende da qualidade do dado raster o do programa utilizado nesta transformação.
Figura - Relação Vetor x Raster
Dependendo da origem (fonte) de dados que compõem um SIG, serão
obtidos diferentes formatos de dados de acordo com a Tabela 1 a seguir:
Tabela 1 - Coleta de dados gráficos digitais (Base Cartográfica)
7. BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO
São os conhecidos como atributos descritivos ou dados sem referência
geográfica relativos a dados gráficos. A função dos atributos é fornecer uma
informação descritiva , qualitativa e/ou quantitativa, das características de um objeto
gráfico. Exemplo: rio, atributos: nome, classe. Cada atributo no SIG está sempre
associado a uma entidade gráfica que, por sua vez, está vinculada a um sistema de
coordenadas. Os atributos são estruturados em tabelas que compõem os bancos de
dados alfanuméricos.
Conforme CAMARA (1996), os diferentes fenômenos geográficos, ao se
distribuírem sobre a superfície da Terra, estabelecem padrões de ocupação. Ao
representar tais fenômenos, o Geoprocessamento procura determinar e
esquematizar os mecanismos implícitos e explícitos de sua inter-relação.
Estes padrões de inter-relação assumem diferentes formas:
correlação espacial: um fenômeno espacial (ex: topografia) está relacionado
com o entorno de forma tão mais intensa quanto maior for a proximidade de
localização. Dizemos informalmente que “coisas próximas são parecidas”;
correlação temática: as características de uma região geográfica são
moldadas por um conjunto de fatores. Assim, as formas geológicas, o solo, o clima,
a vegetação e os rios formam uma totalidade interrelacionada.
Deste modo, pode-se traçar pontos de correspondência entre o solo e a
vegetação de uma região, que são dois temas distintos; correlação temporal: a
fisionomia da Terra está em constante transformação, em ciclos variáveis para cada
fenômeno.
Cada paisagem ostenta as marcas de um passado mais ou menos remoto,
apagado ou modificado de maneira desigual, mas sempre presente (DOLFUS,
1991); correlação topológica: de particular importância na representação
computacional, as relações topológicas como adjacência, pertinência e interseção,
permitem estabelecer os relacionamentos entre os objetos geográficos que são
invariantes: rotação, translação e escala.
A base de dados no SIG é composta por dois tipos de dados - geométrico ou
espacial e não geométrico ou descritivo, armazenados numa série de arquivos. O
SIG tem a capacidade de ligar esses dois tipos de dados e estabelecendo uma
relação entre eles, através das ferramentas de geoprocessamento. Os dados
espaciais, que geralmente descrevem as feições da superfície terrestre, são
representados por pontos, linhas e polígonos. Um sistema (X,Y) de coordenadas
(cartesianas) é usado para referenciar as feições.
No entanto, existe a necessidade de uma informação adicional sobre os
mapas na relação espacial entre as feições que é a topologia. A Topologia, como já
citado, é um procedimento matemático para definir explicitamente as relações
espaciais entre elementos.
Nos mapas digitais, por exemplo, a topologia, define conexões entre as
feições, identifica polígonos adjacentes e pode definir uma feição ou um conjunto de
feições. O banco de dados descritivos armazena os atributos das feições. Estes
atributos podem ser nominais (tipo de solo, floresta, etc.) ou escalares (altitudes,
profundidades, índices, etc.).
A Tabela 2 mostra a relação entre dados espaciais e descritivos. Observa-se
que as medidas planas das representações gráficas são calculadas
automaticamente pelo sistema (área, comprimento, perímetro). O projeto da base de
dados geográficos de um SIG, passa, em geral, por três fases principais:
• Identificação de feições geográficas e atributos;
• Organização das camadas (layers) de informação geográfica;
• Definição do armazenamento.
O banco de dados deve refletir os objetivos do usuário na utilização do
sistema. É importante dedicar algum tempo nas fases iniciais do projeto do banco de
dados, antes de automatizá-lo pois, desta forma, assegura-se a real necessidade de
certa gama de dados para a geração de análises espaciais compatíveis com o
objetivo do sistema.
Um banco de dados bem projetado, proporcionará o contínuo
reaproveitamento das informações para outras análises que se fizerem necessárias.
À medida que o volume e os tipos de dados armazenados aumentam, é necessário
utilizar de softwares específicos para gerenciamento de dados. Os Sistemas de
Gerenciamento de Banco de Dados, SGBDs, objetivam disponibilizar a diferentes
usuários acesso ao banco de dados além de manter a integridade dos mesmos.
Tabela 2 – Relação entre dados espaciais e descritivos(ex.: Geologia).
A implantação de SIG em agências governamentais ou privadas é um vetor
de mudança na cultura de gestão vigente no país.
Tradicionalmente a tomada de decisões é baseada em indicadores
alfanuméricos sobre os distintos temas das atribuições profissionais de
departamentos ou unidades empresariais.
A incorporação do fator locacional possibilita o aumento de acertos e maior
eficiência das ações. Recomenda-se que a implantação do SIG seja precedida de
uma análise que defina o elenco de respostas a problemas prioritários para gestão
ou o planejamento.
A relação custo/benefício do SIG torna-se clara e os investimentos
compatíveis, principalmente, com os orçamentos públicos. Sua eficiência e aplicação
tornam-se transparentes e objetivas.
No que se refere ao SIG o atual processo de globalização facilita aos usuários
potenciais desta tecnologia, compartilhar experiências nás mais diferentes áreas do
conhecimento. Isto permite que a implementação do Sistema seja mais eficaz e
acessível nas portas do III Milênio.
BIBLIOGRAFIA
ARONOFF, S. Geographical information System: a management perspective.
Ottawa: WDL Publications.1992. BORROUGH, P. Principles of geography
information systems for land resources assessment. Oxford: Clarendon Press.1998.
CAMARA, G. Anatomia de sistemas de informações geográficas: visão atual e
perpectivas de evolução. In: ASSAD, E., SANO, E., ed. Sistema de informações
geográficas: aplicações na agricultura. Brasília, DF: Embrapa, 1993.
CAMARA, Gilberto. Geoprocessamento para projeto ambientais. INPE.1996
MARBLE, D. Geographical information system: an overview. In: Pecora 9
Conference, Sioux Falls, S. D. Proceedings... Sioux Falls, S. D. V.1, p. 18-24, 1984
NADAL, Carlos. 1999. Cartografia aplicada ao SIG. Apostila.
CIEG/UFPR. ROBINSON, Arthur. 1995. Elements of cartography. John Wiley &
sons, Inc. New York.
RODRIGUES, M., QUINTANILHA, J. A. A seleção de software SIG para gestão
urbana. In: Congresso Brasileiro de Catografia, 15, S. Paulo. Anais....S. Paulo; SBC,
1991, V.3, p. 513-9, 1991.
UNIDADE IV:
1. APLICAÇÕES DO GEOPROCESSAMENTO
O Geoprocessamento tem aplicação em várias áreas do conhecimento,
nas quais a localização geográfica dos eventos é importante para sua
caracterização e compreensão, tais como: o controle cadastral, gerenciamento
de serviços de utilidade pública, demografia, cartografia, administração de
recursos naturais, monitoramento costeiro, controle epidemiológico,
planejamento urbano.
O desenvolvimento das aplicações da tecnologia de Sistemas de
Informação Geográfica desde 1998. Neste período desenvolvemos soluções de
problemas em diversas áreas de atuação de nossos clientes, tais como Gestão
e Planejamento Municipal, Meio Ambiente, Saúde, Urbanismo, Trânsito,
Habitação, etc.
SITE: <http://www.k2sistemas.com.br/areas_de_atuacao/geoprocessamento.php>
Praticamente todas as áreas de administração municipal podem
encontrar no geoprocessamento um importante aliado nas etapas de
levantamento de dados, diagnóstico do problema, tomada de decisão,
planejamento, projeto, execução de ações e medição dos resultados. De um
modo geral, o fato de conhecermos onde os problemas ocorrem e poder
visualizá-los espacialmente facilita sobremaneira seu entendimento e nos
mostra as possíveis soluções, senão a única.
O estágio atual das geotecnologias permite fazer uma análise espacial
que combine o mapeamento dos problemas urbanos com informações físicas,
demográficas, geográficas, topográficas ou de infraestrutura. Esta análise
levará, sem dúvidas, a adotar uma solução mais racional que a sugerida pela
análise, e em menor tempo.
Os resultados práticos da aplicação do geoprocessamento com dados
do próprio município, associados a uma base digital pré-existente, mesmo que
imprecisa ou desatualizada, são fortes argumentos para convencer o bom
administrador a priorizar a implantação do geoprocessamento em sua gestão,
pois este, em conjunto com a internet, permite disponibilizar para o cidadão
comum informações atuais e facilmente interpretadas pelo fato de serem
geograficamente localizadas.
Podemos citar como problemas típicos de uma administração municipal
e cuja solução pode estar vinculada ao uso do geoprocessamento: (a) Qual é o
melhor lugar para construir um novo posto de saúde, dentre os terrenos da
Prefeitura, considerando a densidade demográfica, a renda média e as áreas
de abrangência dos postos existentes? (b) Quais são as áreas da cidade não
atendidas eficientemente pelo sistema de transporte coletivo considerando, por
exemplo, a densidade demográfica e a distância máxima até o ponto ou
terminal mais próximo? (c) Qual a porcentagem de crianças, entre cinco e dez
anos, que não estão matriculados regularmente nas escolas dos municípios?
(d) Quais são as áreas de risco ambiental da cidade e quais as ocupações
irregulares nestas áreas? Elas aumentaram, diminuíram, onde se
concentraram?
Citarei exemplos da aplicação do geoprocessamento para obter
resultados em problemas de um município, pois os limites deste na
administração de uma cidade estão na imaginação do gestor e não na própria
tecnologia.
Na área de planejamento urbano e meio ambiente poderiam ser
melhoradas as seguintes atividades: licenciamento e fiscalização de obras,
controle urbano e ambiental, mapeamento do uso atual do solo, cadastro de
equipamentos públicos e do mobiliário urbano, cadastro de bens próprios,
estudos demográficos com dados censitários no nível de bairro ou setoriais,
elaboração do mapa ambiental da cidade.
Na área financeira podem ser aproveitadas atividades como:
manutenção do cadastro imobiliário, manutenção do cadastro mobiliário ou
comercial, manutenção do cadastro de logradouros, geração e atualização da
planta genérica de valores.
Na área de saúde e saneamento algumas atividades também podem
incorporar o uso do geoprocessamento para um desenvolvimento melhor:
vigilância sanitária, controle epidemiológico, manutenção do cadastro de óbitos
e nascimentos, espacialização da inadimplência e da dívida ativa. O
geoprocessamento pode ser utilizado em diversas áreas como de infraestrutura
e obras no município, habitação, serviços urbanos, esporte e lazer, assistência
social, entre outras.
Em relação à agricultura de precisão, trata-se de uma nova tecnologia
agrícola onde o “Global” é subdividido em pequenas frações homogêneas.
Assim, para que se alcance o máximo de rendimento – de acordo com as
potencialidades do solo e com o mínimo de poluição e degradação –, é
necessário o acompanhamento e gerenciamento de um volume muito grande
de informações que variam no espaço e no tempo.
Podem-se considerar três tecnologias essenciais para esse sistema: o
sensoriamento remoto, o sistema de posicionamento global (GPS) e o
geoprocessamento. Conforme citado por Gentil & Ferreira (1999), a agricultura
de precisão promete grandes benefícios para os usuários deste sistema como:
redução do grave problema do risco da atividade agrícola, redução dos custos
da produção, tomada de decisão rápida e certa, controle de toda situação, pelo
uso da informação, maior produtividade da lavoura, mais tempo livre para o
administrador e melhoria do meio ambiente pelo menor uso de defensivo.
Para Batchelor et al. (1997), a agricultura de precisão pode: melhorar os
rendimentos de colheita e lucros, fornecer informações para tomar decisões de
manejo mais embasadas, prover registros de fazenda mais detalhados e úteis,
reduzir custos de fertilizante, reduzir custos de praguicida e a reduzir poluição.
Ainda, Campo (2000b), atribui à agricultura de precisão, os seguintes
benefícios: redução de quantidades de insumos, redução dos custos de
produção, redução da contaminação ambiental e aumento no rendimento das
culturas.
Na área ambiental, o geoprocessamento é uma das ferramentas mais
utilizadas para monitoramento, por exemplo, da cobertura vegetal e uso das
terras, níveis de erosão do solo, poluição da água e do ar, disposição irregular
de resíduos, e assim por adiante. Da mesma forma, essa tecnologia pode ser
usada em análises de qualidade de habitat e fragmentação.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE O GEOPROCESSAMENTO E SUAS
APLICAÇÕES
Em um país que possui uma dimensão continental de tamanha
proporção como a do Brasil, com uma enorme carência de informações as
quais julgamos serem as mais adequadas para que sejam tomadas decisões
sobre os problemas urbanos, rurais e ambientais, o geoprocessamento
apresenta e dispõe de um enorme potencial, principalmente quando se diz
respeito às tecnologias de custo relativamente baixo, em que o conhecimento
seja adquirido no local.
O mercado está em alta, com oportunidades, sobretudo, em empresas
responsáveis pela execução de projetos de infraestrutura sanitária e ambiental.
As obras de infraestrutura tocadas pelo governo federal, juntamente com
aquelas voltadas para a Copa do Mundo de 2014 e as Olimpíadas em 2016,
são os indicadores de um mercado promissor para o profissional que atua com
geoprocessamento, sem falar no segmento da construção civil, que está
superaquecido.
As pessoas começam então a perceber que se faz necessário o uso de
um novo enfoque, ou seja, uma visão que seja geral, que englobe e que se
relacione com o mundo como um todo. Atualmente no Brasil, qualquer
organização pública ou privada pode utilizar geoprocessamento, sem a
necessidade de grandes investimentos financeiros, sendo assim cabe ao
engenheiro – seja ele ambiental, agrônomo ou civil – incentivar para fins
benéficos a todos em nossa sociedade.
(Paulo Eduardo Teodoro é acadêmico de Agronomia da UEMS (Aquidauana/MS) e acadêmico de Engenharia Civil da
UNIDERP-Anhanguera (Campo Grande/MS), membro corporativo do CREA-JR/MS).
REFERÊNCIAS
Site para consulta: <http://www.brasilengenharia.com/portal/palavra-do-
leitor/1291-geoprocessamento-e-sua-importancia-na-engenharia>
2. ATRIBUIÇÕES DO TÉCNICO EM GEOPROCESSAMENTO
O tecnólogo de Geoprocessamento usa sistemas de sensoriamento
remoto na produção e interpretação das imagens para coleta de dados sobre
uma região, imóveis urbanos e rurais ou confecção de mapas. Seu principal
campo de trabalho são as instituições públicas ou privadas que trabalham com
o monitoramento de recursos naturais ou da ocupação do solo, ou em
prefeituras, no planejamento urbano. A base do curso são as ciências Exatas,
com matérias como matemática, física e geociências. A maior parte do
currículo, porém, é voltada às específicas, como tratamento de imagens de
satélite e de radar, além de monitoramento ambiental. O estágio não é
obrigatório, mas é necessário apresentar um projeto de conclusão do curso.
O técnico de Geoprocessamento cria mapas que possuem informações
de bancos de dados tabulares associados, por exemplo, ao invés de termos o
nome do rio escrito no auto cad, a linha que representa o rio guarda por trás as
informações de nome, vazão, extensão, período de estiagem, e o que mais se
desejar.
Simplificadamente, o técnico de geoprocessamento integra estas
informações de desenhos aos bancos de dados, consegue cruzar duas ou mais
informações, por exemplo áreas servidas de saneamento básico, sobre áreas
onde ocorrem focos de doenças, e analisar a relação entre as informações. O
técnico também apresenta os resultados das análises, ou a configuração de
determinado tema no território em mapas temáticos.
Lembrando, que todos estes dados estão georreferenciados, ou seja,
possuem a informação de coordenadas geográficas.
O técnico em geoprocessamento pode trabalhar ainda com sistemas de
navegação de GPS, com imagens obtidas por vôo aérofotogramétrico com
imagens obtidas por satélites artificiais.
O QUE É?
O Tecnólogo em Geoprocessamento é o profissional apto a aplicar
técnicas e obter soluções adequadas nas áreas que exigem mapeamento para
planejamento urbano e rural, uso da terra e meio ambiente.
O Geoprocessamento é a representação de todos os elementos que
podem ser referenciados no espaço como casas, postes, outdoors, hospitais,
relevo da cidade, hidrografia, vias, as localizações dos aparelhos telefônicos -
exceto celular, que não pode ser localizado no espaço. É a forma de
representar todos os objetos existentes na cidade, que são armazenados em
uma base de pontos geodésicos (vem de geodesia: ciência que se ocupa das
formas e das dimensões da Terra ou de uma parte da sua superfície. Arte de
medir e dividir as terras - de acordo com o dicionário Aurélio). A partir de
objetos inseridos no “desenho geográfico” são geradas inúmeras informações,
observando uma situação.
O QUE FAZ?
Realiza coleta de informações geoespaciais e processamento de dados
cartográficos para elaboração de mapas georreferenciados, cartas topográficas
e plantas e entendimento de fenômenos urbanos e ambientais.
O tecnólogo em Geoprocessamento realiza a medição e a
caracterização de terrenos. Seu trabalho é basicamente com agrimensura,
cartografia e sensoriamento remoto para mapear e delimitar lotes, observando
características como relevo e tipo de solo. Este profissional utiliza tecnologias
avançadas, entre elas imagens de satélites e radar, e também conhecimentos
de topografia e geodésia. Trabalha em parceria com engenheiros agrimensores
e civis, auxilia a delimitar áreas ou lotes e a demarcar a localização de
determinados pontos – efetua estes levantamentos que são fundamentais para
o planejamento urbano e a instalação de indústrias, condomínios ou de outras
grandes obras, como rodovias e barragens. Pode realizar vistorias, fazer
avaliações e elaborar laudos técnicos. É essencial o investimento em
atualização sobre os constantes avanços na área de informática, além de ter
habilidade para fazer cálculos.
Perfil do profissional
Expressar sensibilidade e criatividade Habilidade para efetuar cálculos
Ser minucioso e estar atento a detalhes Gostar de trabalhar em equipe
Apresentar raciocínio abstrato (é a capacidade de pensar e criar coisas
diferentes, romper conceitos com idéias novas)
Características comportamentais
Capacidade de negociação, de ouvir e aceitar críticas, pensar e agir sob
pressão, atenção a detalhes, raciocínio lógico, habilidade para desenhar,
gostar de matemática, perfeccionismo, raciocínio espacial, senso estético e
pratico. Criatividade, responsabilidade e agilidade. Trabalho em equipe e
liderança, equilíbrio emocional, iniciativa. Comunicação, dinamismo,
concentração, resolução de problemas práticos, interesse pela pesquisa,
habilidades com matemática e ciências.
Mercado de trabalho
As melhores oportunidades de trabalho estão em empresas que
executam projetos nas áreas agrícola e ambiental e em órgãos públicos como
prefeituras (secretarias de meio ambiente, companhias de tratamento de água
e esgoto), organismos como o Instituto Nacional de Colonização e Reforma
Agrária (Incra) e o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos
Naturais Renováveis (Ibama). O tecnólogo em Geoprocessamento pode atuar
como autônomo, podendo ser solicitado para fazer demarcação de
propriedades urbanas e rurais, implantação de loteamentos, mapeamento e
monitoramento de áreas verdes e interpretação de imagens de satélite.
Após o surgimento da lei federal que criou o Cadastro Nacional de
Imóveis Rurais, aprovada em 2001, que torna obrigatório o registro de
propriedades rurais e seu levantamento topográfico, o mercado tem se mantido
aquecido, principalmente para quem domina as técnicas de
georreferenciamento (mapeamento de grandes áreas usando imagens de
satélite e fotos aéreas). Há demanda em praticamente todo o país, mas, pela
carência de profissionais, as regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste têm o
maior número de ofertas.
Site<http://www.omeufuturo.com.br/portal/profissoes/tecnologo-emgeoprocessamento >
O que faz um profissional de geoprocessamento
Existem na prática dois tipos de profissional de geoprocessamento: O
analista de geoprocessamento e o analista de sistema de informações
geográficas. O primeiro cuida da concepção de bases georreferenciadas e das
análises que empregam inteligência geográfica. O segundo desenvolve
soluções de sistemas que tratam e integram as informações georreferenciadas
com as informações tabulares (convencionais). Os dois trabalham em parceria
sendo um usuário dos produtos gerados pelo outro. Os sistemas (GIS) são
utilizados pelos analistas de geoprocessamento que geraram as bases e
formas de análise implementadas no mesmo sistema, pelos analista de
sistemas de informações geográficas.
Desta forma, cabe ao Analista de Geoprocessamento: Definir as
características cartográficas da base de dados; Gerar o modelo de dados
georrelacional; Definir a precisão e o método de aquisição dos dados
geográficos; Processar Imagens de satélite e ortofotos; Lançar os dados
geográficos no banco de dados; Definir o processo de atualização cartográfica;
Definir os requisitos funcionais de inteligência geográfica; acompanhar
levantamentos de campo; Treinar usuários; Acompanhar a implantação.
Cabe ao Analista de Sistemas de Informações Geográficas ou
Geossistemas: Definir a arquitetura do sistema e as tecnologias que serão
utilizadas; Gerar o modelo de dados integrado; Definir o design; Definir os
requisitos funcionais integrados; Acompanhar a implementação e os testes do
sistema; Treinar usuários; Acompanhar a implantação.
REFERÊNCIAS
MALHEIROS, Luiz. Geoprocessamento, tecnologia e mercado de trabalho.
2011. Disponível em:<http://www.procenge.com.br/site/geoprocessamento/>.
Acesso em: 11 Abr.2017.

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Introdução ao geoprocessamento

  • 1. AULA 1: INTRODUÇÃO AO GEOPROCESSAMENTO O Geoprocessamento, como conceito, evolui com o crescimento da utilização de seus métodos e técnicas. É notório que a classificação de ambientes segundo suas múltiplas características, o planejamento e a gestão de ambientes são campos técnico-científicos beneficiados pelo uso do Geoprocessamento. Um efeito perverso da utilização do Geoprocessamento são as tentativas de sua definição. O termo Geoprocessamento é usado quase que exclusivamente no Brasil, provavelmente fruto de rivalidades de intelectuais entre as correntes europeias e americanas. Dentro do desenvolvimento de novas tecnologias, o termo geoprocessamento vem sendo muito empregado por profissionais que trabalham com informações referenciadas espacialmente na superfície terrestre. O geoprocessamento pode ser definido como sendo o conjunto de tecnologias destinadas a coleta e tratamento de informações espaciais, assim como o desenvolvimento de novos sistemas e aplicações, com diferentes níveis de sofisticação. Em linhas gerais o termo geoprocessamento pode ser aplicado a profissionais que trabalham com cartografia digital, processamento digital de imagens e sistemas de informação geográfica. Embora estas atividades sejam diferentes elas estão intimamente inter-relacionadas, usando na maioria das vezes as mesmas características de hardware, porém software distinto (Figura 1).
  • 2. A cartografia digital pode ser entendida como sendo a tecnologia destinada a captação, organização e desenho de mapas (MICROSTATION, MAXICAD, AUTOCAD, etc.), já o processamento digital de imagens pode ser entendido como sendo o conjunto de procedimentos e técnicas destinadas a manipulação numérica de imagens digitais cuja a finalidade é corrigir distorções das mesmas e melhorar o poder de discriminação dos alvos, como exemplo, podemos citar os softwares ERDAS, PCI, SITIM, ENVI, etc., enquanto que os sistemas de informação geográfica são sistemas destinados à aquisição, armazenamento, manipulação, análise e apresentação de dados referenciados espacialmente (ArcGIS, ArcVIEW GIS, MapINFO, SGI, etc.). A cartografia digital transmite a idéia de automação de projetos com o auxílio do computador e outros equipamentos conexos, enquanto que os sistemas de informação geográfica transmitem a idéia de análise, modelagem e simulação desses projetos automatizados. O uso de computadores para o manuseio de uma grande quantidade e variedade de dados tem levado ao desenvolvimento dos chamados "Sistemas de Informação", dedicados ao armazenamento e análise integrada de dados. De modo geral, pode-se definir formalmente um sistema de informação como sendo uma combinação de recursos humanos (Peopleware) e técnicos (Hardware/Software), em concordância com uma série de procedimentos
  • 3. organizacionais que proporcionam informações com finalidade de apoiar as gestões diretivas. O Sistema de Informação Geográfica (SIG) é um caso específico do Sistema de Informação. Seu desenvolvimento começou em meados da década de 60. O primeiro sistema a reunir as características de um SIG foi implementado no Canadá, em 1964, sendo chamado de "Canadian Geographic Information System". Em seguida foram desenvolvidos outros sistemas. Dentre eles podemos destacar os sistemas de New York Landuse and Natural Resources Information Systems (1967) e Minnesota Land Management Information System (1969). Nas décadas posteriores ocorreram consideráveis avanços em equipamentos e software, permitindo o desenvolvimento de sistemas mais potentes e novas aplicações, popularizando principalmente os CAD's (Computer Aided Design), cujos objetivos são diferentes dos SIG's. No começo da década de 80, a evolução da tecnologia foi afetada pelos avanços em hardware e software, com o uso mais efetivo na manipulação das informações geográficas, bem como a ligação entre a base de dados gráfica e alfanumérica. Um SIG pode ser definido como um sistema destinado à aquisição, armazenamento, manipulação, análise, simulação, modelagem e apresentação de dados referidos espacialmente na superfície terrestre, integrando diversas tecnologias (Figura 2). Portanto, o sistema de informação geográfica é uma particularidade do sistema de informação sentido amplo. Essa tecnologia automatiza tarefas até então realizadas manualmente e facilita a realização de análises complexas, através da integração de dados de diversas fontes. O manejo de dados espaciais requer instrumentos especializados e complexos para obter, armazenar, recuperar e apresentar as informações. Além do mais, dados oriundos de distintas fontes fazem com que exista a necessidade de integrá-los, para o efetivo uso dos mesmos, assim como para se obter novas informações. O objetivo geral de um sistema de informação geográfica é, portanto, servir de instrumento eficiente para todas as áreas do conhecimento que fazem uso de mapas, possibilitando: integrar em uma única base de dados informações representando vários aspectos do estudo de uma região; permitir a entrada de dados de diversas formas; combinar dados de diferentes fontes, gerando novos tipos de informações; gerar relatórios e documentos gráficos de diversos tipos, etc.
  • 4. A diferença entre um SIG (Sistema de Informação Geográfica) e um CAD (Desenho Auxiliado por Computador) consiste basicamente no fato de que o último é um instrumento de desenho digital e não um sistema de processamento de informação espacial. Um CAD possui funções que permitem a representação precisa de linhas e formas, podendo ser utilizado na digitalização de mapas e cartas. No entanto, apresenta restrições no que diz respeito à atribuição de outras informações às entidades espaciais. Apesar disto os CAD's podem ser utilizados em conjunto com os SIG's. No Brasil, o mercado de trabalho para os profissionais que dominam essa tecnologia é extenso, mas terá ainda um crescimento imenso. O nosso país tem dimensões continentais e quase todo o seu território precisa ser mapeado digitalmente em uma escala adequada para que possa ser utilizada pelo SIG. A partir disso, uma grande quantidade de dados tem que ser coletado e associado ao mapa digital. A carência de profissionais capacitados a atuar nessa área no Brasil é muito grande, e infelizmente não existem muitos cursos que ensinam os conceitos práticos e teóricos de 62 geoprocessamento. Pretendemos ajudar a diminuir esse grande fosso que separa o conhecimento daqueles profissionais que têm interesse
  • 5. em trabalhar com ferramentas SIG, mas ainda não tiveram oportunidade de aprender, por falta de tempo ou por insuficiência de recursos financeiros, aumentando as suas chances de colocação no mercado atual cada vez mais competitivo. O ensino de Geoprocessamento deve ter como objetivo final dar aos alunos uma visão mais abrangente de como funcionam as relações espaciais que inter- relacionam várias entidades, objetos ou eventos naturais ou criados pelo homem, que compartilham um espaço geográfico definido. Por exemplo, os alunos podem examinar o relacionamento entre as ocorrências de crime e o nível de renda da população, verificar a influência do tipo de vegetação e uso do solo, na erosão do solo, e muitas outras análises. Para isso, o aluno deve aprender a: • Criar e/ou importar no SIG, os mapas, e fontes de dados apropriados; • Selecionar, manipular os dados para gerar novos mapas, ou novas visões dos mapas originais, a fim de identificar padrões ou processos geográficos; • Monitorar e/ou prever a evolução do modelo criado. O domínio da tecnologia de geoprocessamento traz novas oportunidades profissionais em departamentos governamentais, administrações municipais, empresas de utilidade pública, empresas de publicidade, empresas que trabalham com vendas a varejo e distribuição, empresas de transporte, dentre outras. O uso dessa tecnologia tem sido cada vez mais utilizado como uma ferramenta de suporte a decisão para gerenciar e monitorar sistemas geográficos. O SIG é um software que tradicionalmente manipula um grande volume de dados armazenados em arquivos, como mapas, imagens, e demais informações espaciais, demandando por parte dos usuários conhecimentos de informática. No contexto destas inovações, os Sistemas de Informações Geográficas têm desempenhado um papel importante como integrador de tecnologia. Ao invés de ser de natureza completamente nova, os SIGs têm unido várias tecnologias discretas em um todo, que é maior do que a soma das partes. O SIG vem emergindo como uma poderosa tecnologia porque permite aos geógrafos integrarem seus dados e métodos de maneira que apoiam as formas tradicionais de análise geográfica, tais como análises por sobreposição de mapas bem como novos tipos de análises e modelagem que vão além da capacidade de métodos manuais. Com o SIG é possível elaborar mapas, modelar, fazer buscas e analisar uma grande quantidade de dados, todos mantidos em um único banco de dados. O
  • 6. desenvolvimento do SIG tem se baseado em inovações que ocorreram em disciplinas distintas: Geografia, Cartografia, Fotogrametria, Sensoriamento Remoto, Topografia, Geodésia, Estatística, Computação, Inteligência Artificial, e muitas outros ramos das Ciências Sociais, Ciências Naturais e Engenharias, com a contribuição de todas as citadas disciplinas. Referência: ROSA, Roberto. Introdução ao Geoprocessamento. Jun. 2013.
  • 7. Aula 2 : CONCEITOS DE ESPAÇO E RELAÇÕES ESPACIAIS 2.1 ESPAÇO GEOGRÁFICO E INFORMAÇÃO ESPACIAL A informação geográfica apresenta uma natureza dual: um dado geográfico possui uma localização geográfica (expressa como coordenadas em um espaço geográfico) e atributos descritivos (que podem ser representados num banco de dados convencional). De forma intuitiva, pode-se definir o termo “espaço geográfico” como uma coleção de localizações na superfície da Terra, sobre a qual ocorrem os fenômenos geográficos. O espaço geográfico define-se, portanto, em função de suas coordenadas, sua altitude e sua posição relativa. Sendo um espaço localizável, o espaço geográfico é possível de ser cartografado (Dolfus, 1991). A noção de informação espacial está relacionada à existência de objetos com propriedades, que incluem sua localização no espaço e sua relação com outros objetos. Estas relações incluem conceitos topológicos (vizinhança, pertinência), métricos (distância) e direcionais (“ao norte de”, “acima de”). Deste modo, os conceitos de espaço geográfico (um lócus absoluto, existente em si mesmo) e informação espacial (um lócus relativo, dependente das relações entre objetos) são duas formas complementares de conceituar o objeto de estudo do Geoprocessamento. Estas formas irão levar à dualidade conceitual na modelagem espacial, onde a noção absoluta de espaço geográfico leva à idéia de conjuntos de campos geográficos e a noção relativa de informação espacial conduz à postulação da existência de conjuntos de objetos geo-referenciados (Worboys, 1995). 2.2 RELAÇÕES ESPACIAIS ENTRE FENÔMENOS GEOGRÁFICOS Os diferentes fenômenos geográficos, ao se distribuir sobre a superfície da Terra, estabelecem padrões de ocupação. Ao representar tais fenômenos, o Geoprocessamento procura determinar e esquematizar os mecanismos implícitos e explícitos de inter-relação entre eles. Estes padrões de inter-relação podem assumir diferentes formas: • Correlação espacial: um fenômeno espacial (e.g. a topografia) está relacionado com o entorno de forma tão mais intensa, quanto maior for a
  • 8. proximidade de localização. Diz-se informalmente que “coisas próximas são parecidas”; • Correlação temática: as características de uma região geográfica são moldadas por um conjunto de fatores. Assim, o clima, as formações geológicas, o relevo, o solo, a vegetação formam uma totalidade interrelacionada. Deste modo, pode-se traçar pontos de correspondência entre o relevo e o solo ou o solo e a vegetação de uma região; • Correlação temporal: a fisionomia da Terra está em constante transformação, em ciclos variáveis para cada fenômeno. Cada paisagem ostenta as marcas de um passado mais ou menos remoto, apagado ou modificado de maneira desigual, mas sempre presente (Dolfus, 1991); • Correlação topológica: de particular importância na representação computacional, as relações topológicas como adjacência, pertinência e intersecção, permitem estabelecer os relacionamentos entre os objetos geográficos que são invariantes à rotação, à translação e à escala. 2.3 GEOPROCESSAMENTO PARA PROJETOS AMBIENTAIS: UMA VISÃO GERAL Na perspectiva moderna de gestão do território, toda ação de planejamento, ordenação ou monitoramento do espaço deve incluir a análise dos diferentes componentes de ambiente, incluindo o meio físico-biótico, a ocupação humana, e seu interrelacionamento. O conceito de desenvolvimento sustentado, consagrado na Rio-92, estabelece que as ações de ocupação do território devem ser precedidas de uma análise abrangente de seus impactos no ambiente, a curto, médio e longo prazo. Tal postura foi sancionada pelo legislador, ao estabelecer dispositivos de obrigatoriedade de Relatórios de Impacto Ambiental (RIMA), como condição prévia para novos projetos de ocupação do espaço, como rodovias, indústrias e hidroelétricas. Forma ainda a justificativa política para iniciativas como o Programa de Zoneamento Ecológico-Econômico, estabelecido pelo Governo Federal para disciplinar o desenvolvimento da região Amazônica. Deste modo, pode-se apontar pelo menos quatro grandes dimensões dos problemas ligados aos Estudos Ambientais, onde é grande o impacto do uso da tecnologia de Sistemas de Informação Geográfica: Mapeamento Temático,
  • 9. Diagnóstico Ambiental, Avaliação de Impacto Ambiental, e Ordenamento Territorial. Nesta visão, os estudos de Mapeamento Temático visam a caracterizar e entender a organização do espaco, como base para o estabelecimento das bases para ações e estudos futuros. Exemplos seriam levantamentos temáticos (como geologia, geomorfologia, solos, cobertura vegetal), dos quais o Brasil ainda é bastante deficiente, especialmente em escalas maiores. Tome-se, por exemplo, o caso da Amazônia, onde o mais abrangente conjunto de dados temáticos existente é 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 área de diagnóstico ambiental objetiva estabelecer estudos específicos sobre regiões de interesse, com vistas a projetos de ocupação ou preservação. Exemplos são os relatórios de impacto ambiental (RIMAs) e os estudos visando o estabelecimento de áreas de proteção ambiental (APAs). Os projetos de avaliação de impacto ambiental envolvem o monitoramento dos resultados da intervenção humana sobre o ambiente, incluindo levantamentos como o feito pelo SOS Mata Atlântica, que realizou um estudo sobre os remanescentes da Mata Atlântica em toda a costa leste brasileira. Os trabalhos de ordenamento territorial objetivam normatizar a ocupação do espaco, buscando racionalizar a gestão do território, com vistas a um processo de desenvolvimento sustentado. Neste cenário, estão em andamento hoje no Brasil uma grande quantidade de iniciativas de zoneamento, que incluem estudos abrangentes como o zoneamento ecológico-econômico da Amazônia Legal (Becker e Egler, 1997) até aspectos específicos, como o zoneamento pedoclimático por cultura, coordenado pela EMBRAPA. Todos estes estudos tem uma característica básica: a interdisciplinaridade (Moraes, 1997). Decorrente da convicção de que não é possível compreender perfeitamente os fenômenos ambientais sem analisar todos os seus componentes, estes projetos buscam sempre uma visão integrada do questão ambiental. Como consequência natural, o uso de Geoprocessamento em projetos ambientais requer o uso intensivo de técnicas de integração de dados. Diferentemente de aplicações como Cadastro Urbano, que lidam com um conjunto limitado de dados geográficos (essencialmente mapas no formato vetorial e tabelas de bancos de dados relacionais), os estudos ambientais - para ser feitos de
  • 10. forma adequada - requerem que o especialista em Geoprocessamento combine ferramentas de análise espacial, processamento de imagens, geo-estatística e modelagem numérica de terreno. Nesta perspectiva, o presente tutorial apresenta uma ênfase nos aspectos de integração de dados, procurando descrever toda a diversidade de dados e funções utilizados em projetos de Geoprocessamento para estudos ambientais. 3. TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO 3.1 DADOS TEMÁTICOS Dados temáticos descrevem a distribuição espacial de uma grandeza geográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas de pedologia e a aptidão agrícola de uma região. Estes dados, obtidos a partir de levantamento de campo, são inseridos no sistema por digitalização ou, de forma mais automatizada, a partir de classificação de imagens. Os dados apresentados na figura (mapa de vegetação e mapa de declividade) são exemplos de dados temáticos. 3.2 DADOS CADASTRAIS Um dado cadastral distingue-se de um temático, pois cada um de seus elementos é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas. Por exemplo, os lotes de uma cidade são elementos do espaço geográfico que possuem atributos (dono, localização, valor venal, IPTU devido, etc.) e que podem ter representações gráficas diferentes em mapas de escalas distintas. Os atributos estão armazenados num sistema gerenciador de banco de dados. A Figura 2.3 mostra um exemplo de dado cadastral da América do Sul, onde os países possuem atributos não-gráficos (PIB e população).
  • 11. Exemplo de dado cadastral (países da América do Sul). 3. REDES Em Geoprocessamento, o conceito de "rede" denota as informações associadas a: · Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone; · Redes de drenagem (bacias hidrográficas); · Rodovias. No caso de redes, cada objeto geográfico (e.g: cabo telefônico, transformador de rede elétrica, cano de água) possui uma localização geográfica exata e está sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados. As informações gráficas de redes são armazenadas em coordenadas vetoriais, com topologia arco-nó: os atributos de arcos incluem o sentido de fluxo e os atributos dos nós sua impedância (custo de percorrimento). A topologia de redes constitui um grafo, que armazena informações sobre recursos que fluem entre localizações geográficas distintas, como ilustra a Figura.
  • 12. Figura: Elementos de Rede. Como observa Goodchild (1992b), uma rede é um sistema de endereçamento 1-D embutido no espaço 2-D. Para citar um exemplo, tome-se uma rede elétrica, que tem, entre outros, os componentes: postes, transformadores, sub-estações, linhas de transmissão e chaves. As linhas de transmissão serão representadas topologicamente como os arcos de um grafo orientado, estando as demais informações concentradas em seus nós. Note-se que os algoritmos de cálculo de propriedades da rede podem, em sua grande maioria, ser resolvidos apenas com a topologia da rede e de seus atributos. 3.1 MODELOS NUMÉRICOS DE TERRENO O termo modelo numérico de terreno (ou MNT) é utilizado para denotar a representação quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espaço. Comumente associados à altimetria, também podem ser utilizados para modelar unidades geológicas, como teor de minerais, ou propriedades do solo ou subsolo como aeromagnetismo. Entre os usos de modelos numéricos de terreno, pode-se citar (Burrough,1986): (a) Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos; (b) Análises de corte-aterro para projeto de estradas e barragens;
  • 13. (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 (em combinação com outras variáveis). Um MNT pode ser definido como um modelo matemático que reproduz uma superfície 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 variação contínua da superfície. Um exemplo de MNT é apresentado na figura abaixo: Figura - Exemplo de modelo numérico de terreno (isolinhas de topografia). 3.2 IMAGENS Obtidas por satélites, fotografias aéreas ou "scanners" aerotransportados, as imagens representam formas de captura indireta de informação espacial. Armazenadas como matrizes, cada elemento de imagem (denominado "pixel") tem um valor mproporcional à energia eletromagnética refletida ou emitida pela área da superfície terrestre correspondente. A Figura mostra uma composição colorida falsa cor das bandas 3 (associada a cor Azul), 4 (Verde) e 5 (Vermelha) do satélite TM-Landsat, para a região de Manaus (AM). Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetos geográficos estão contidos na imagem, sendo necessário recorrer a técnicas de fotointerpretação e de classificação para individualizá-los.
  • 14. Figura - Exemplo de Imagem (composição colorida TM/lANDSAT para a região de Manaus). Características importantes de imagens de satélite são: 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) e o intervalo entre duas passagens do satélite pelo mesmo ponto (resolução temporal). BIBLIOGRAFIA BARROS, S. A. de. Sistemas de informações geo-referenciadas: conceitos e fundamentos. 2ª ed. Campinas, SP: Editora da UNICAMP, 2003. 236 pag. CÂMARA, G. Modelos, Linguagens e Arquiteturas para Bancos de Dados Geográficos. Tese de Doutoramento em Computação Aplicada. São José dos Campos, INPE, Dezembro 1995. GOMES, J.M.; VELHO, L. Computação Visual: Imagens. Rio, SBM, 1995.
  • 15. NAMIKAWA, L. M. Um método de ajuste de superfície para grades triangulares considerando linhas características. (Dissertação de Mestrado em Computação Aplicada) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, SP, Brasil, 1995.
  • 16. Unidade III: RELEMBRANDO: Este curso introdutório em geoprocessamento tem por objetivo apresentar fundamentos desta tecnologia e suas aplicações. O Geoprocessamento é uma ferramenta imprescindível para o Brasil em função da dinâmica transformação do seu território e da conseqüente necessidade de seu monitoramento. O Sistema de Informação Geográfica (SIG) que utiliza a tecnologia de geoprocessamento, dentre outros, é aplicado às mais diversas áreas do conhecimento como: meio ambiente, cadastro, planejamento urbano e regional. O SIG é uma ferramenta poderosa de suporte à tomada de decisões. Vem progressivamente angariando maior número de usuários. O mercado de SIG envolve milhares de profissionais em todo o mundo e movimenta milhões de dólares em software, hardware e desenvolvimento de aplicativos. 1.CONCEITO / HISTÓRICO / ESTADO A ARTE O SIG foi desenvolvido nos anos 60 como meio de sobrepor e combinar diversos tipos de dados em um mesmo mapa. Na década de 70, durante estudos do Laboratório Gráfico Computacional da Escola de Planejamento Urbano da Universidade de Harvard, surge o projeto pioneiro de SIG - denominado SYMAP - produzia mapas de declividades com o auxílio de uma impressora matricial, que imprimia áreas mais ou menos escuras, de acordo com o número de vezes que preenchia cada região. O primeiro programa possui funcionalidades de SIG, chama-se Odissey, desenvolvido pelo mesmo laboratório no início dos anos 70. O uso de SIG evoluiu significativamente nos anos 80 e hoje está sendo difundido em órgãos estatais, prefeituras, universidades e, especialmente, nas concessionárias de serviços públicos. O Geoprocessamento, tecnologia aplicada no SIG, pode ser definido como o conjunto de técnicas e metodologias que implicam na aquisição, arquivamento, processamento e representação de dados georeferenciados. Um dado geo-
  • 17. referenciado é aquele que possui coordenadas geográficas, ou seja latitude e longitude. O armazenamento, análise e apresentação de um grande volume de dados sobre o determinado espaço geográfico, fez com que se desenvolvessem ambientes informatizados que aliassem mapas digitais as informações sobre os elementos do mapa. Esta operação envolve tecnologia de informática, banco de dados e cartografia digital, no entretanto transcende a ambas. As aplicações e usos do SIG dependem da existência de um sistema eficiente e lógico que possa transformar e associar elementos cartográficos a banco de dados (MARBLE & PEUQUET, 1983). BURROUGH (1998) define Geographical Information Systems como um conjunto de ferramentas para coleta, armazenamento, recuperação, transformação e exibição de dados espaciais do mundo real para um conjunto particular de propósitos. Da mesma forma MARBLE (1990) complementa o conceito de anterior definindo o SIG como sistema voltado à aquisição, análise, armazenamento, manipulação e apresentação de informações referenciadas espacialmente. Os SIGs são sistemas cujas principais características são: "integrar, numa única base de dados, informações espaciais provenientes de dados cartográficos, dados de censo e de cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes, dados e modelos numéricos de terrenos; combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação, para gerar mapeamentos derivados; consultar, recuperar, visualizar e imprimir o conteúdo da base de dados geocodificados" (CÂMARA, 1993). Ainda no que se refere a conceituação o SIG; “é a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação geográfica” (CAMARA, 1996). A informação geográfica é tudo aquilo que se refere a um determinado objeto que pode ser vinculado a superfície física da terra ou ao seu modelo simplificado: o mapa (ANTUNES, 1993). A utilização da tecnologia de Geoprocessamento vem evoluindo de forma significativa nos últimos anos, abrangendo diferentes organizações nas áreas de administração municipal, de infraestrutura, de gestão ambiental, da educação, dentre outras. Esta evolução foi certamente favorecida pela evolução paralela de tecnologias de coleta da Informação Espacial ou as denominadas geotecnologias, tais como:
  • 18. • Sensoriamento Remoto, com as imagens de alta resolução e a confecção de ortoimagens; • GPS - Sistemas de Posicionamento Global (Global Positioning Systems - GPS) que permitem determinar o correto posicionamento de objetos da superfície da terrestre; • Aerofotogrametria que permite a transformação de fotografias aéreas verticais em mapas digitais. Em função destas da evolução tecnológica ocorrida na última década o dado geo-referenciado está mais acessível ao usuário permitindo que custos de coleta e processamento da informação espacial fiquem mais compatíveis com os orçamentos públicos dos países em desenvolvimento. A Figura 1 esquematiza o conceito de SIG, onde o mundo real é simplificado e representado por dados geo-referenciados provenientes das geotecnologias e das informações coletadas. Estes dados são, então, manipulados, armazenados e editados de acordo com o interesse do usuário, permitindo o desenvolvimento de análises espaciais. Figura 1 - Diagrama de contexto de um SIG
  • 19. Pode-se agora analisar a diferença conceitual entre SIG e Geoprocessamento. O termo geoprocessamento refere-se ao processamento de dados referenciados geograficamente, desde sua aquisição até a geração e saída na forma de mapas convencionais, relatórios, arquivos, etc., devendo prover recursos para sua estocagem, gerenciamento, manipulação e análise. Em adição, o SIG pode ser definido como um sistema computacional que permite a associação de dados gráficos (mapas) e banco de dados que serve de base a gestão espacial e conseqüentemente a soluções a problemas de determinada área da superfície terrestre, ou ainda, como o ambiente que permite a integração e a interação de dados referenciados espacialmente com vistas a produzir análises espaciais como suporte à decisão técnica ou política. 3. USUÁRIOS DO SIG Os sistemas de informação geográfica originou-se basicamente para atender planejadores juntando técnicas de CAD (computer aided design) e banco de dados. Porém a partir do final da década de 80 ampliou-se os aplicativos com o aparecimento de softwares específicos para as seguintes áreas: ™Meio Ambiente ™ Segurança Publica ™Transportes ™Telecomunicações ™Agricultura ™Marketing ™ Jornalismo ™ Sanitarismo ™ Obras de Engenharia ™ Turismo ™ Serviços de Emergência. Após 20 anos de desenvolvimento tecnológico o SIG se tornou um fenômeno mundial. Os usuários hoje discutem formas de otimização desta tecnologia para aprimorar seus aplicativos e gerar novas funções. Hoje o SIG envolve usuários de todas as profissões desde arquitetos até bombeiros. Os aplicativos variam de cadastro técnico municipal a atendimento de emergência a ataques terroristas. Os usuários buscam do sistema respostas rápidas para ações rápidas tais como: Onde ocorreu o fenômeno Geográfico? Como ocorreu ? Por que ? Como Agir ? O que aconteceria se..? De forma a se controlar a dinâmica da sociedade humana no espaço geográfico de forma a intervir eficazmente. 4. ELEMENTOS DE UM SIG Para um melhor entendimento do sistema pode-se dividir o SIG nos seguintes elementos: • Dados-Informação
  • 20. • Hardware/Software • Recursos Humanos • Procedimentos e Metodologia de Aplicativos 4.1 Dado Geográfico e Informação 4.1.2 O mapa Dentre as componentes de um SIG, os dados aparecem como uma restrição a sua implementação. Em geral, a carência de dados faz com que sua aquisição seja dispendiosa em relação a outros componentes. Com a evolução da informática o usuário tem acesso mais facilitado a hardware e software em qualquer parte do mundo, porém o dado é de acesso mais difícil devendo ser coletado e avaliado para tornar-se informação consistente. Os dados geo-referenciados são em geral oriundos das geotecnologias hoje disponíveis ao usuário. No final da década de 90 houve um grande evolução tecnológica principalmente no que se refere a imagens (Sensoriamento Remoto) e as técnicas cartográficas. O Dado Geográfico possui coordenadas (latitude e longitude) e atributos, como por exemplo, um poste esta numa determinada posição (x,y) e possuir determinado atributo, luz de mercúrio ou incandescente. O dado para um SIG sempre deve ser acompanhado de suas coordenadas, pois esta razão a base gráfica de um SIG é o MAPA. O Mapa que pode ser entendido como uma representação ou abstração da realidade geográfica - um meio para apresentar a informação geográfica nas formas visual, digital ou tátil. A complexidade na representação de fenômenos geográficos, fez com que a cartografia se torne cada vez mais especializada a fim de atender as demandas dos usuários. Poderíamos então, classificar os mapas de acordo com seus objetivos e técnicas de concepção em: ™ Mapa topográfico: fornece informações relacionadas estritamente com a superfície do terreno, que podem ter sido originadas pela própria natureza ou pela ação antrópica. Este tipo de mapa leva em conta um padrão de acurácia posicional das feições (Figura 2).
  • 21. Em geral os mapas ou cartas topográficos são a base de dados cartográficos regionais. Seu conteúdo refere-se basicamente a dados plani-altimétricos. ™ Mapa temático: estes mapas contêm somente informações de determinado assunto. Normalmente concebidos sobre uma base topográfica simplificada para facilitar a orientação e o entendimento dos usuários. Os mapas temáticos, ditos ambientais, são aqueles cujo conteúdo descreve um fenômeno geográfico específico (Ex: declividade, erosão, uso do solo, etc.). Pode-se dizer que a informação ambiental apresenta uma natureza dupla: um dado geográfico possui uma localização geográfica e um atributo descritivo. A complexidade de um mapa temático está na(s) relação(ões) entre os dados gráficos e seus atributos. Em adição, a informação ambiental está relacionada com a existência de objetos com propriedades, que incluem sua localização no espaço e sua relação com outros objetos. Figura 2: Carta topográfica referente a escala 1:50.000. Mapa temático de uso do solo.
  • 22. Modernos softwares de geoprocessamento permitem associar a base cartográfica (dados gráficos) com seus atributos facilitando sobremaneira a representação temática. A cartografia digital ou em meio computacional é base do SIG, por isso o usuário dever compreender os seguintes elementos que compõem um mapa (figura 3): Escala: fator de redução Modelo matemático: elipse ou esfera Sistema de Representação: projeção cartográfica A figura 3 mostra o modelo matemático da terra sendo projetado numa superfície de representação plana. As coordenadas na superfície matemática Latitude e Longitude possuem correspondência unívoca com as coordenadas planas da projeção. Vale ressaltar que o modelo matemático da terra é a elipse. Figura 3: Elementos Cartográficos A informação Geo-referenciada Quando o mapa está geo-refenciado (figura 4) com coordenadas e as formas (ponto, linhas e polígonos) editados se diz que existe uma base cartográfica, referenciada ao modelo matemático da terra. Esta base é o primeiro passo para construção de um SIG. Figura - Dado Geo-referenciado
  • 23. Aquisição dos Dados Geográficos: Geotecnologias O dado georreferenciado é coletado de acordo com a necessidade do usuário, ou seja, da característica do aplicativo. A base cartográfica para o SIG pode ser oriunda das geotecnologias citadas ou através de dados preexistentes (mapas) através de digitalização. A figura 4 mostra a relação da base cartográfica e as geotecnologias. Figura Aquisição do dado geográfico digital
  • 24. Sistema de Posicionamento por Satélite Levantamentos Geodésicos são as observações de campo executadas, em geral por meio de observações de satélites artificiais, com vistas a determinação precisa de pontos sobre a superfície terrestre, ou seu modelo matemático (elipse). Os principais dados oriundos da geodésia são os pontos geo-referenciadoss latitude, longitude e altitude, que são à base de um mapa digital. O Sistema Navstar GPS que nasceu da junção de dois projetos americanos (Marinha e Força Aérea Americanas) é um sistema de navegação por sinais de radio baseado em uma constelação de satélites artificiais. O sistema fornece a posição tridimensional, dados para navegação e informações sobre o tempo, atendendo toda a porção do globo terrestre em qualquer condição meteorológica, a qualquer horário, o ano inteiro (Figura 5). Figura 5- Órbita dos Satélites GPS disponíveis. 1- A mesa digitalizadora e o escaner são os periféricos de entrada e dados e captura de coordenadas mais utilizado. É o tradicional meio de entrada ou de aquisição de dados vetoriais a partir de mapas desenhados em papel. Os dados convertidos por mesa ou escaner devem ser geo-referenciados para formarem a base cartográfica. A posição geométrica tridimensional de um ponto fica determinada pela medida de três pseudodistâncias, porém, faz-se necessário uma quarta medida devido a não sincronização entre os relógios do receptor e do satélite, e ainda necessita-se conhecer a posição dos satélites. Para determinar as pseudo-
  • 25. distâncias pode-se utilizar duas observáveis básicas, as quais, são os códigos e as portadoras. Os códigos podem ser o código P (Precisão) e o código C/A (Fácil Aquisição). As portadoras podem ser L1 e L2, sendo geradas através da multiplicação eletrônica de uma freqüência base 10,23 MHz produzida por relógios atômicos com estabilidade de 10E-13. A portadora L1 é modulada em fase pelos códigos P e C/A , e a portadora L2 é modulada apenas pelo código P. Figura - Posicionamento GPS A maior fonte de erro na pseudo-distância é a Disponibilidade Seletiva (S/A). Esta fonte é introduzida pelo Departamento de Defesa dos EUA (DoD) e refere-se a erros nos dados e incorreções no relógio do satélite, a (S/A) restringe a precisão do GPS a todos os usuários. Atualmente o governo Americano tem liberado a S/A, fazendo com que a precisão dos levantamentos absolutos melhorem sobremaneira. A magnitude dos erros da (S/A) combinadas a outras fontes de erros, resulta para o posicionamento absoluto uma precisão de até 60 m. E para posicionamento relativo uma precisão centimétrica. 5. SENSORIAMENTO REMOTO O Sensoriamento Remoto pode ser definido, segundo BARRETT & CURTIS (1992), como a ciência de observação à distância. Isto contrasta com o sensoriamento in situ, onde os objetos são medidos e observados no local onde ocorrem. Em outras palavras, o sensoriamento remoto está relacionado à ausência de contato físico entre o sensor (câmara fotográfica, satélite) e o alvo (objeto). Desta
  • 26. forma, o Sensoriamento Remoto também pode incluir o estudo das técnicas de aerofogrametria e fotointerpretação, uma vez que fotografias aéreas são remotamente captadas (figura). As imagens provenientes do sensoriamento remoto podem ser processadas digitalmente por modernos softwares em potentes hardwares, a fim de se obter da imagem, o maior número de informações possíveis. JENSEN (1986) denomina processamento digital de imagens o conjunto de procedimentos relativos à manipulação e análise de imagens por meio do computador. O tratamento digital de imagens difere muitas vezes dos procedimentos de restituição de fotografias aéreas afetas ao campo aerofotogrametria. Recentemente, o processamento digital de imagens de sensoriamento remoto está ligado ao reconhecimento de feições e padrões registrados na imagem, através de programas computacionais, geralmente baseados em análise estatística (RICHARDS, 1993). As imagens de satélite são também fontes importantes de dados digitais para os Sistemas de Informação Geográfica (GIS), que permitem a manipulação e processamento de uma grande quantidade de informações das mais diversas fontes, com vistas à análise espacial BUDGE & MORAIN (1995) e CAMARA (1996) salientam que as imagens de sensoriamento remoto disponíveis atualmente são a forma rápida de se obter informações espaciais em formato digital (fitas, compact disk, disquetes e rede-ftp). Isto permite que estas fontes sejam combinadas a outras informações, de forma a constituir um banco de dados geográfico sobre o espaço em questão. O processamento dessas informações, espacialmente referenciadas em meio digital é a base dos sistemas de informação geográfica (VALENZUELA, 1990; BURROUGH, 1991; CAMARA, 1996. As aplicações do Sensoriamento Remoto nas décadas de 70 e 80, estavam ligadas ao mapeamento ambiental em escalas médias e pequenas (1:50.000 a 1.000.000). À partir de 1997 esta realidade começa a mudar, com entrada em órbita de novos satélites de maior resolução ampliando assim os campos de aplicações. Pode-se, desta forma, obter mapas digitais em escalas maiores (1:10.000 a 1:25.000) e realizar análises mais detalhadas, como por exemplo, com o satélite IKONOS lançado em 1999. Figura - Captação de Imagens Orbitais.
  • 27. Fonte: INPE, 2002 6. ESTRUTURA DE DADOS A estrutura dos dados correspondem à base cartográfica. Os dados gráficos podem ser Vetorial e Raster. São dados geo-referenciadoss relacionados a cada posição geográfica, nos quais identificamos a posição por meio de uma referência espacial relacionada a um sistema de coordenadas. 6.1- Dados Vetoriais Um mapa digital é constituído por representações gráficas: todas as feições são descritas por pontos, linhas e polígonos, representados em um sistema de coordenadas. Os pontos são definidos por uma única coordenada (ex: postes, poços). As linhas são constituídas por vários pontos (vértices) que se interligam, constituindo vetores (ex: estrada, rio, curvas de nível). Polígonos são áreas fechadas composta por varias linhas que começam e terminam num mesmo ponto ( ex: lote, lago). Para que o SIG reconheça as feições representadas por pontos, linhas e polígonos, são necessárias relações topológicas. Topologia é um procedimento matemático para definir relações espaciais, tais como conectividade, adjacência e contiguidade. As vantagens das relações topológicas são (Figura): • armazenar dados vetoriais mais eficientemente; • processar um maior número de dados;
  • 28. • permitir a conexão de linhas em rede, combinar polígonos adjacentes e sobrepor feições geográficas. A topologia de dados digitais só é efetuada após a edição dos dados de um mapa. As feições de um mapa deverão ser separadas em camadas de informação de tal forma que cada camada contenha pontos, linhas ou polígonos. Por exemplo, um mapa de loteamento está numa camada de informação ou "layer", que tem topologia de polígono; outra camada contendo ruas possui topologia de linhas. A Figura abaixo mostra os diferentes níveis de informação do espaço geográfico sub-dividido em camadas de informação ponto, linha, polígono. Figura - Camadas de Informação com topologia de linha e polígono. Graças a topologia o sistema reconhece nas feições, extensões, áreas, direção, vizinhança, o que permite estabelecer relações entre as diferentes camadas de informação. Dados Raster ou Matriciais Os dados são representados por uma matriz (m x n), linha e coluna, composta por células ou pixels de dimensões variáveis. Cada célula está numa posição (m x n), na matriz e poderá estar associada a um atributo ou dado descritivo.
  • 29. A resolução do dado raster está associada ao tamanho da célula: quanto menor a célula melhor a resolução ou qualidade da imagem. Um dado em forma raster pode ser convertido para um dado vetorial. Esta conversão raster/vetor depende da qualidade do dado raster o do programa utilizado nesta transformação. Figura - Relação Vetor x Raster Dependendo da origem (fonte) de dados que compõem um SIG, serão obtidos diferentes formatos de dados de acordo com a Tabela 1 a seguir: Tabela 1 - Coleta de dados gráficos digitais (Base Cartográfica)
  • 30. 7. BANCO DE DADOS GEOGRÁFICO São os conhecidos como atributos descritivos ou dados sem referência geográfica relativos a dados gráficos. A função dos atributos é fornecer uma informação descritiva , qualitativa e/ou quantitativa, das características de um objeto gráfico. Exemplo: rio, atributos: nome, classe. Cada atributo no SIG está sempre associado a uma entidade gráfica que, por sua vez, está vinculada a um sistema de coordenadas. Os atributos são estruturados em tabelas que compõem os bancos de dados alfanuméricos. Conforme CAMARA (1996), os diferentes fenômenos geográficos, ao se distribuírem sobre a superfície da Terra, estabelecem padrões de ocupação. Ao representar tais fenômenos, o Geoprocessamento procura determinar e esquematizar os mecanismos implícitos e explícitos de sua inter-relação. Estes padrões de inter-relação assumem diferentes formas: correlação espacial: um fenômeno espacial (ex: topografia) está relacionado com o entorno de forma tão mais intensa quanto maior for a proximidade de localização. Dizemos informalmente que “coisas próximas são parecidas”;
  • 31. correlação temática: as características de uma região geográfica são moldadas por um conjunto de fatores. Assim, as formas geológicas, o solo, o clima, a vegetação e os rios formam uma totalidade interrelacionada. Deste modo, pode-se traçar pontos de correspondência entre o solo e a vegetação de uma região, que são dois temas distintos; correlação temporal: a fisionomia da Terra está em constante transformação, em ciclos variáveis para cada fenômeno. Cada paisagem ostenta as marcas de um passado mais ou menos remoto, apagado ou modificado de maneira desigual, mas sempre presente (DOLFUS, 1991); correlação topológica: de particular importância na representação computacional, as relações topológicas como adjacência, pertinência e interseção, permitem estabelecer os relacionamentos entre os objetos geográficos que são invariantes: rotação, translação e escala. A base de dados no SIG é composta por dois tipos de dados - geométrico ou espacial e não geométrico ou descritivo, armazenados numa série de arquivos. O SIG tem a capacidade de ligar esses dois tipos de dados e estabelecendo uma relação entre eles, através das ferramentas de geoprocessamento. Os dados espaciais, que geralmente descrevem as feições da superfície terrestre, são representados por pontos, linhas e polígonos. Um sistema (X,Y) de coordenadas (cartesianas) é usado para referenciar as feições. No entanto, existe a necessidade de uma informação adicional sobre os mapas na relação espacial entre as feições que é a topologia. A Topologia, como já citado, é um procedimento matemático para definir explicitamente as relações espaciais entre elementos. Nos mapas digitais, por exemplo, a topologia, define conexões entre as feições, identifica polígonos adjacentes e pode definir uma feição ou um conjunto de feições. O banco de dados descritivos armazena os atributos das feições. Estes atributos podem ser nominais (tipo de solo, floresta, etc.) ou escalares (altitudes, profundidades, índices, etc.). A Tabela 2 mostra a relação entre dados espaciais e descritivos. Observa-se que as medidas planas das representações gráficas são calculadas automaticamente pelo sistema (área, comprimento, perímetro). O projeto da base de dados geográficos de um SIG, passa, em geral, por três fases principais: • Identificação de feições geográficas e atributos;
  • 32. • Organização das camadas (layers) de informação geográfica; • Definição do armazenamento. O banco de dados deve refletir os objetivos do usuário na utilização do sistema. É importante dedicar algum tempo nas fases iniciais do projeto do banco de dados, antes de automatizá-lo pois, desta forma, assegura-se a real necessidade de certa gama de dados para a geração de análises espaciais compatíveis com o objetivo do sistema. Um banco de dados bem projetado, proporcionará o contínuo reaproveitamento das informações para outras análises que se fizerem necessárias. À medida que o volume e os tipos de dados armazenados aumentam, é necessário utilizar de softwares específicos para gerenciamento de dados. Os Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados, SGBDs, objetivam disponibilizar a diferentes usuários acesso ao banco de dados além de manter a integridade dos mesmos. Tabela 2 – Relação entre dados espaciais e descritivos(ex.: Geologia).
  • 33. A implantação de SIG em agências governamentais ou privadas é um vetor de mudança na cultura de gestão vigente no país. Tradicionalmente a tomada de decisões é baseada em indicadores alfanuméricos sobre os distintos temas das atribuições profissionais de departamentos ou unidades empresariais. A incorporação do fator locacional possibilita o aumento de acertos e maior eficiência das ações. Recomenda-se que a implantação do SIG seja precedida de uma análise que defina o elenco de respostas a problemas prioritários para gestão ou o planejamento. A relação custo/benefício do SIG torna-se clara e os investimentos compatíveis, principalmente, com os orçamentos públicos. Sua eficiência e aplicação tornam-se transparentes e objetivas. No que se refere ao SIG o atual processo de globalização facilita aos usuários potenciais desta tecnologia, compartilhar experiências nás mais diferentes áreas do conhecimento. Isto permite que a implementação do Sistema seja mais eficaz e acessível nas portas do III Milênio. BIBLIOGRAFIA ARONOFF, S. Geographical information System: a management perspective. Ottawa: WDL Publications.1992. BORROUGH, P. Principles of geography information systems for land resources assessment. Oxford: Clarendon Press.1998. CAMARA, G. Anatomia de sistemas de informações geográficas: visão atual e perpectivas de evolução. In: ASSAD, E., SANO, E., ed. Sistema de informações geográficas: aplicações na agricultura. Brasília, DF: Embrapa, 1993. CAMARA, Gilberto. Geoprocessamento para projeto ambientais. INPE.1996 MARBLE, D. Geographical information system: an overview. In: Pecora 9 Conference, Sioux Falls, S. D. Proceedings... Sioux Falls, S. D. V.1, p. 18-24, 1984 NADAL, Carlos. 1999. Cartografia aplicada ao SIG. Apostila. CIEG/UFPR. ROBINSON, Arthur. 1995. Elements of cartography. John Wiley & sons, Inc. New York. RODRIGUES, M., QUINTANILHA, J. A. A seleção de software SIG para gestão urbana. In: Congresso Brasileiro de Catografia, 15, S. Paulo. Anais....S. Paulo; SBC, 1991, V.3, p. 513-9, 1991.
  • 34. UNIDADE IV: 1. APLICAÇÕES DO GEOPROCESSAMENTO O Geoprocessamento tem aplicação em várias áreas do conhecimento, nas quais a localização geográfica dos eventos é importante para sua caracterização e compreensão, tais como: o controle cadastral, gerenciamento de serviços de utilidade pública, demografia, cartografia, administração de recursos naturais, monitoramento costeiro, controle epidemiológico, planejamento urbano. O desenvolvimento das aplicações da tecnologia de Sistemas de Informação Geográfica desde 1998. Neste período desenvolvemos soluções de problemas em diversas áreas de atuação de nossos clientes, tais como Gestão e Planejamento Municipal, Meio Ambiente, Saúde, Urbanismo, Trânsito, Habitação, etc. SITE: <http://www.k2sistemas.com.br/areas_de_atuacao/geoprocessamento.php> Praticamente todas as áreas de administração municipal podem encontrar no geoprocessamento um importante aliado nas etapas de levantamento de dados, diagnóstico do problema, tomada de decisão, planejamento, projeto, execução de ações e medição dos resultados. De um modo geral, o fato de conhecermos onde os problemas ocorrem e poder visualizá-los espacialmente facilita sobremaneira seu entendimento e nos mostra as possíveis soluções, senão a única. O estágio atual das geotecnologias permite fazer uma análise espacial que combine o mapeamento dos problemas urbanos com informações físicas, demográficas, geográficas, topográficas ou de infraestrutura. Esta análise levará, sem dúvidas, a adotar uma solução mais racional que a sugerida pela análise, e em menor tempo. Os resultados práticos da aplicação do geoprocessamento com dados do próprio município, associados a uma base digital pré-existente, mesmo que imprecisa ou desatualizada, são fortes argumentos para convencer o bom administrador a priorizar a implantação do geoprocessamento em sua gestão, pois este, em conjunto com a internet, permite disponibilizar para o cidadão
  • 35. comum informações atuais e facilmente interpretadas pelo fato de serem geograficamente localizadas. Podemos citar como problemas típicos de uma administração municipal e cuja solução pode estar vinculada ao uso do geoprocessamento: (a) Qual é o melhor lugar para construir um novo posto de saúde, dentre os terrenos da Prefeitura, considerando a densidade demográfica, a renda média e as áreas de abrangência dos postos existentes? (b) Quais são as áreas da cidade não atendidas eficientemente pelo sistema de transporte coletivo considerando, por exemplo, a densidade demográfica e a distância máxima até o ponto ou terminal mais próximo? (c) Qual a porcentagem de crianças, entre cinco e dez anos, que não estão matriculados regularmente nas escolas dos municípios? (d) Quais são as áreas de risco ambiental da cidade e quais as ocupações irregulares nestas áreas? Elas aumentaram, diminuíram, onde se concentraram? Citarei exemplos da aplicação do geoprocessamento para obter resultados em problemas de um município, pois os limites deste na administração de uma cidade estão na imaginação do gestor e não na própria tecnologia. Na área de planejamento urbano e meio ambiente poderiam ser melhoradas as seguintes atividades: licenciamento e fiscalização de obras, controle urbano e ambiental, mapeamento do uso atual do solo, cadastro de equipamentos públicos e do mobiliário urbano, cadastro de bens próprios, estudos demográficos com dados censitários no nível de bairro ou setoriais, elaboração do mapa ambiental da cidade. Na área financeira podem ser aproveitadas atividades como: manutenção do cadastro imobiliário, manutenção do cadastro mobiliário ou comercial, manutenção do cadastro de logradouros, geração e atualização da planta genérica de valores. Na área de saúde e saneamento algumas atividades também podem incorporar o uso do geoprocessamento para um desenvolvimento melhor: vigilância sanitária, controle epidemiológico, manutenção do cadastro de óbitos e nascimentos, espacialização da inadimplência e da dívida ativa. O geoprocessamento pode ser utilizado em diversas áreas como de infraestrutura e obras no município, habitação, serviços urbanos, esporte e lazer, assistência
  • 36. social, entre outras. Em relação à agricultura de precisão, trata-se de uma nova tecnologia agrícola onde o “Global” é subdividido em pequenas frações homogêneas. Assim, para que se alcance o máximo de rendimento – de acordo com as potencialidades do solo e com o mínimo de poluição e degradação –, é necessário o acompanhamento e gerenciamento de um volume muito grande de informações que variam no espaço e no tempo. Podem-se considerar três tecnologias essenciais para esse sistema: o sensoriamento remoto, o sistema de posicionamento global (GPS) e o geoprocessamento. Conforme citado por Gentil & Ferreira (1999), a agricultura de precisão promete grandes benefícios para os usuários deste sistema como: redução do grave problema do risco da atividade agrícola, redução dos custos da produção, tomada de decisão rápida e certa, controle de toda situação, pelo uso da informação, maior produtividade da lavoura, mais tempo livre para o administrador e melhoria do meio ambiente pelo menor uso de defensivo. Para Batchelor et al. (1997), a agricultura de precisão pode: melhorar os rendimentos de colheita e lucros, fornecer informações para tomar decisões de manejo mais embasadas, prover registros de fazenda mais detalhados e úteis, reduzir custos de fertilizante, reduzir custos de praguicida e a reduzir poluição. Ainda, Campo (2000b), atribui à agricultura de precisão, os seguintes benefícios: redução de quantidades de insumos, redução dos custos de produção, redução da contaminação ambiental e aumento no rendimento das culturas. Na área ambiental, o geoprocessamento é uma das ferramentas mais utilizadas para monitoramento, por exemplo, da cobertura vegetal e uso das terras, níveis de erosão do solo, poluição da água e do ar, disposição irregular de resíduos, e assim por adiante. Da mesma forma, essa tecnologia pode ser usada em análises de qualidade de habitat e fragmentação. ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE O GEOPROCESSAMENTO E SUAS APLICAÇÕES Em um país que possui uma dimensão continental de tamanha proporção como a do Brasil, com uma enorme carência de informações as quais julgamos serem as mais adequadas para que sejam tomadas decisões
  • 37. sobre os problemas urbanos, rurais e ambientais, o geoprocessamento apresenta e dispõe de um enorme potencial, principalmente quando se diz respeito às tecnologias de custo relativamente baixo, em que o conhecimento seja adquirido no local. O mercado está em alta, com oportunidades, sobretudo, em empresas responsáveis pela execução de projetos de infraestrutura sanitária e ambiental. As obras de infraestrutura tocadas pelo governo federal, juntamente com aquelas voltadas para a Copa do Mundo de 2014 e as Olimpíadas em 2016, são os indicadores de um mercado promissor para o profissional que atua com geoprocessamento, sem falar no segmento da construção civil, que está superaquecido. As pessoas começam então a perceber que se faz necessário o uso de um novo enfoque, ou seja, uma visão que seja geral, que englobe e que se relacione com o mundo como um todo. Atualmente no Brasil, qualquer organização pública ou privada pode utilizar geoprocessamento, sem a necessidade de grandes investimentos financeiros, sendo assim cabe ao engenheiro – seja ele ambiental, agrônomo ou civil – incentivar para fins benéficos a todos em nossa sociedade. (Paulo Eduardo Teodoro é acadêmico de Agronomia da UEMS (Aquidauana/MS) e acadêmico de Engenharia Civil da UNIDERP-Anhanguera (Campo Grande/MS), membro corporativo do CREA-JR/MS). REFERÊNCIAS Site para consulta: <http://www.brasilengenharia.com/portal/palavra-do- leitor/1291-geoprocessamento-e-sua-importancia-na-engenharia> 2. ATRIBUIÇÕES DO TÉCNICO EM GEOPROCESSAMENTO O tecnólogo de Geoprocessamento usa sistemas de sensoriamento remoto na produção e interpretação das imagens para coleta de dados sobre uma região, imóveis urbanos e rurais ou confecção de mapas. Seu principal campo de trabalho são as instituições públicas ou privadas que trabalham com o monitoramento de recursos naturais ou da ocupação do solo, ou em prefeituras, no planejamento urbano. A base do curso são as ciências Exatas, com matérias como matemática, física e geociências. A maior parte do
  • 38. currículo, porém, é voltada às específicas, como tratamento de imagens de satélite e de radar, além de monitoramento ambiental. O estágio não é obrigatório, mas é necessário apresentar um projeto de conclusão do curso. O técnico de Geoprocessamento cria mapas que possuem informações de bancos de dados tabulares associados, por exemplo, ao invés de termos o nome do rio escrito no auto cad, a linha que representa o rio guarda por trás as informações de nome, vazão, extensão, período de estiagem, e o que mais se desejar. Simplificadamente, o técnico de geoprocessamento integra estas informações de desenhos aos bancos de dados, consegue cruzar duas ou mais informações, por exemplo áreas servidas de saneamento básico, sobre áreas onde ocorrem focos de doenças, e analisar a relação entre as informações. O técnico também apresenta os resultados das análises, ou a configuração de determinado tema no território em mapas temáticos. Lembrando, que todos estes dados estão georreferenciados, ou seja, possuem a informação de coordenadas geográficas. O técnico em geoprocessamento pode trabalhar ainda com sistemas de navegação de GPS, com imagens obtidas por vôo aérofotogramétrico com imagens obtidas por satélites artificiais. O QUE É? O Tecnólogo em Geoprocessamento é o profissional apto a aplicar técnicas e obter soluções adequadas nas áreas que exigem mapeamento para planejamento urbano e rural, uso da terra e meio ambiente. O Geoprocessamento é a representação de todos os elementos que podem ser referenciados no espaço como casas, postes, outdoors, hospitais, relevo da cidade, hidrografia, vias, as localizações dos aparelhos telefônicos - exceto celular, que não pode ser localizado no espaço. É a forma de representar todos os objetos existentes na cidade, que são armazenados em uma base de pontos geodésicos (vem de geodesia: ciência que se ocupa das formas e das dimensões da Terra ou de uma parte da sua superfície. Arte de medir e dividir as terras - de acordo com o dicionário Aurélio). A partir de objetos inseridos no “desenho geográfico” são geradas inúmeras informações, observando uma situação.
  • 39. O QUE FAZ? Realiza coleta de informações geoespaciais e processamento de dados cartográficos para elaboração de mapas georreferenciados, cartas topográficas e plantas e entendimento de fenômenos urbanos e ambientais. O tecnólogo em Geoprocessamento realiza a medição e a caracterização de terrenos. Seu trabalho é basicamente com agrimensura, cartografia e sensoriamento remoto para mapear e delimitar lotes, observando características como relevo e tipo de solo. Este profissional utiliza tecnologias avançadas, entre elas imagens de satélites e radar, e também conhecimentos de topografia e geodésia. Trabalha em parceria com engenheiros agrimensores e civis, auxilia a delimitar áreas ou lotes e a demarcar a localização de determinados pontos – efetua estes levantamentos que são fundamentais para o planejamento urbano e a instalação de indústrias, condomínios ou de outras grandes obras, como rodovias e barragens. Pode realizar vistorias, fazer avaliações e elaborar laudos técnicos. É essencial o investimento em atualização sobre os constantes avanços na área de informática, além de ter habilidade para fazer cálculos. Perfil do profissional Expressar sensibilidade e criatividade Habilidade para efetuar cálculos Ser minucioso e estar atento a detalhes Gostar de trabalhar em equipe Apresentar raciocínio abstrato (é a capacidade de pensar e criar coisas diferentes, romper conceitos com idéias novas) Características comportamentais Capacidade de negociação, de ouvir e aceitar críticas, pensar e agir sob pressão, atenção a detalhes, raciocínio lógico, habilidade para desenhar, gostar de matemática, perfeccionismo, raciocínio espacial, senso estético e pratico. Criatividade, responsabilidade e agilidade. Trabalho em equipe e liderança, equilíbrio emocional, iniciativa. Comunicação, dinamismo, concentração, resolução de problemas práticos, interesse pela pesquisa, habilidades com matemática e ciências.
  • 40. Mercado de trabalho As melhores oportunidades de trabalho estão em empresas que executam projetos nas áreas agrícola e ambiental e em órgãos públicos como prefeituras (secretarias de meio ambiente, companhias de tratamento de água e esgoto), organismos como o Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (Incra) e o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Ibama). O tecnólogo em Geoprocessamento pode atuar como autônomo, podendo ser solicitado para fazer demarcação de propriedades urbanas e rurais, implantação de loteamentos, mapeamento e monitoramento de áreas verdes e interpretação de imagens de satélite. Após o surgimento da lei federal que criou o Cadastro Nacional de Imóveis Rurais, aprovada em 2001, que torna obrigatório o registro de propriedades rurais e seu levantamento topográfico, o mercado tem se mantido aquecido, principalmente para quem domina as técnicas de georreferenciamento (mapeamento de grandes áreas usando imagens de satélite e fotos aéreas). Há demanda em praticamente todo o país, mas, pela carência de profissionais, as regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste têm o maior número de ofertas. Site<http://www.omeufuturo.com.br/portal/profissoes/tecnologo-emgeoprocessamento > O que faz um profissional de geoprocessamento Existem na prática dois tipos de profissional de geoprocessamento: O analista de geoprocessamento e o analista de sistema de informações geográficas. O primeiro cuida da concepção de bases georreferenciadas e das análises que empregam inteligência geográfica. O segundo desenvolve soluções de sistemas que tratam e integram as informações georreferenciadas com as informações tabulares (convencionais). Os dois trabalham em parceria sendo um usuário dos produtos gerados pelo outro. Os sistemas (GIS) são utilizados pelos analistas de geoprocessamento que geraram as bases e formas de análise implementadas no mesmo sistema, pelos analista de sistemas de informações geográficas. Desta forma, cabe ao Analista de Geoprocessamento: Definir as características cartográficas da base de dados; Gerar o modelo de dados
  • 41. georrelacional; Definir a precisão e o método de aquisição dos dados geográficos; Processar Imagens de satélite e ortofotos; Lançar os dados geográficos no banco de dados; Definir o processo de atualização cartográfica; Definir os requisitos funcionais de inteligência geográfica; acompanhar levantamentos de campo; Treinar usuários; Acompanhar a implantação. Cabe ao Analista de Sistemas de Informações Geográficas ou Geossistemas: Definir a arquitetura do sistema e as tecnologias que serão utilizadas; Gerar o modelo de dados integrado; Definir o design; Definir os requisitos funcionais integrados; Acompanhar a implementação e os testes do sistema; Treinar usuários; Acompanhar a implantação. REFERÊNCIAS MALHEIROS, Luiz. Geoprocessamento, tecnologia e mercado de trabalho. 2011. Disponível em:<http://www.procenge.com.br/site/geoprocessamento/>. Acesso em: 11 Abr.2017.