O documento discute aplicações de sistemas de informações geográficas (SIG) e geoprocessamento, incluindo consultas a bancos de dados geográficos, álgebra de mapas e inferência geográfica. É apresentado o uso de imagens de satélite para detectar uma mancha de óleo na Baía de Guanabara no Rio de Janeiro através de análise multiespectral e segmentação de imagens.

1. Sistemas de Informações Geográficas e Geoprocessamento Parte 1- Conceitos Parte 2- Recursos de Análise e Aplicações EYMAR S.S. LOPES - [email_address]

2. PARTE 2 Consultas ao BD Geográfico Álgebra de Mapas Aplicações

3. Consultas a dados espaciais Mecanismos de seleção atributos descritivos “ dê-me todos os países da AL com mais de 50 milhões de habitantes” restrições espaciais “ dê-me todos os países da AL vizinhos ao Equador”

4. Consulta por Atributos * Tabela mostra o resultado da consulta Consulta por Expressão lógica envolvendo um ou mais atributos e visualização espacial do resultado Operadores lógicos : = > < <> AND – OR – ( )

5. Topológica (toca, cruza, dentro, disjunto, etc) Direcional (acima, a leste, ao lado, etc) Métrico (a uma distância de, entre uma faixa de distância) Consulta Espacial

6. Consulta Espacial: (Topologia : Intercepta) Ex: Quais distritos interceptam a linha norte/sul do metrô ?

7. Consulta Espacial: (Topologia : Disjunto) Ex: Quais os polígonos disjuntos ao polígono de Vila Mariana Vila Mariana

8. Consulta Espacial: (Topologia : Toca) Ex: Quais os distritos vizinhos (tocam) o distrito de Vila Mariana ? Vila Mariana

9. Consulta Espacial: (Topologia : Dentro) Ex: Quais os municípios de Mato Grosso estão dentro da cena Landsat de órbita 224 / ponto 75 ?

10. Consulta Espacial: (Métrico) Ex: Quais os distritos de SP estão a uma distância de 6000 metros da linha norte-sul do metrô ?

11. Agrupamento por Atributo: (Renda Familiar por Passo Igual e Quantil) Agrupamento dos Distritos por Renda Região Central: Rica Limite Central: Média Periferia Leste: Pobre Região Sul: Pobre Passo Igual Quantil

12. PARTE 2 Consultas ao BD Geográfico Álgebra de Mapas Aplicações

13. Álgebra de Mapas Geo-campos Geo-objetos Álgebra de campos Álgebra de objetos objetos = op (campos) campos = op (objetos) Propriedades

14. Álgebra de Mapas A partir do modelo de dados foi estabelecida uma taxonomia para as diversas operações de análise geográfica: Operações sobre geo-campos, Operações sobre geo-objetos, Operações de transformação entre geo-campos e geo-objetos, Operações mistas entre geo-campos e geo-objetos.

15. Operações sobre : Podem ser classificadas como: Pontuais, Vizinhança ou locais, Zonais. Operações sobre Geo-campos Temático Numérico Imagem

16. Ponderação Transforma um geo-campo temático em um geo-campo numérico exemplo: mapa de solos classe peso LE 0.35 Aq 0.6 outros 0.2 Atribuição de pesos reflete importância relativa do tema LA LV Aq LE 0.35 0.20 0.35 0.60 0.20 0.20 0.20 0.60 0.20

17. Fatiamento Transforma um geo-campo numérico em um geo-campo temático A cada valor associa um tema (inverso da ponderação) Exemplo: Mapa de Declividade Declividade (graus) tema 0-9.0 Baixa 10.0-19.0 Média 20.0- acima Alta 5.0 8.0 3.0 20.0 5.0 10.0 15.0 12.0 10.0 Baixa Média Alta

18. Reclassificação Reclassificação: mudança de atributos união de classes com atributos comuns generalização do conjunto espacial exemplo: classificação do Brasil em regiões

19. BOOLEANAS Exemplo: Mapa de Aptidão Agrícola Operações sobre Geo-campos OPERAÇÕES PONTUAIS PI Temático PI Numérico PI Numérico Aptidão Agrícola Solos Precipitação Declividade média mensal Boa Latossolos > 100mm 0 - 3.5% Média Podzólicos 100 - 50mm 3.5 - 12% Inapto Litólicos < 50mm > 12%

20. MATEMÁTICAS : Exemplo: M 1 = mapa de solos ponderado M 2 = mapa de declividade onde : p localização (ponto). l o peso local. Operações sobre Geo-campos OPERAÇÕES PONTUAIS M 1 M 2 M 3 0.35 0.20 0.35 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 3.0 8.0 5.0 10.0 15.0 5.0 12.0 20.0 10.0 0.68 0.33 0.55 0.30 0.27 0.40 0.25 0.25 0.30

21. Geo-campos: Operações Locais Geo-campo resultante é obtido através do valor em um ponto e mais um conjunto de pontos em uma vizinhança específica Exemplos: Mínimo, máximo, médio e moda Filtros para dados de SR Interpoladores espaciais para MNT Mapas de declividade e exposição para MNT Índices de Diversidade para Temáticos Vizinhança 3x3 Vizinhança 5x5 Vizinhança +

22. São definidas sobre regiões específicas de um geo-campo de entrada, onde as restrições são fornecidas por outro geo-campo temático. Os operadores zonais incluem: média, máximo, mínimo, desvio padrão, índice de diversidade, dos valores sobre uma região especificada. Geo-campos: Operações Zonais

23. Exemplo: Máximo Zonal de um numérico com restrição especificada por um temático. Geo-campos: Operações Zonais Numérico Temático Numérico Restrição: mapa solos Entrada: grade de declividade Saída: máximo zonal 7.0 7.5 5.0 12.0 15.0 10.0 15.0 20.0 15.0 7.5 7.5 7.5 15.0 15.0 15.0 20.0 20.0 15.0

24. Operações sobre geo-campos e geo-objetos Atualização Atualização de atributos de talhões de cultura com valores médios de níveis de cinza de uma imagem

25. Operações sobre geo-campos e geo-objetos Espacialização de atributos (nominais) Geo -Campo Espacialização do atributo tipo de solos Geo-Objeto TABELA Atributos

26. Espacialização de atributos (inteiros/reais) Operações sobre geo-campos e geo-objetos TAB. Atributos 0 - 20hab/km 2 20 - 200hab/km 2 > 200hab/km 2 Densidade Populacional Geo-Objeto Geo-Campo Temático

27. Operações sobre geo-campos e geo-objetos Mapas de distância gera um mapa de geo-campos contendo as distâncias de cada ponto do mapa a um(s) geo-objeto(s) de referência (representado por ponto, linha ou região) operação puramente geométrica (espacial) Exemplo: Faixas de distância ao longo de rios, estradas, lagos, etc

28. Mapa de distâncias Nilo Egito Classes de distância ao rio Nilo Determine uma faixa de terra de 200 metros ao longo das margens da represa de Paranaguá

29. Operações típicas de Geo-campos numéricos (MNT) Fatiamento do MNT Mapas de declividade e exposição Cálculo de perfis, volumes de corte e aterro Geração automática de drenagem Análise exploratória (estatística, histogramas e variogramas) Geração de superfícies por métodos determinísticos (IQD, média móvel, etc) Geração de superfície por Krigeagem

30. Técnicas de Interpolação Espacial Vizinho + Próximo Inverso Distância krigeagem Média Simples Mapa Geológico

31. Representação de Incerteza Mapa de Teor de Argila Incerteza (max. Prob.) Incerteza (entropia.) 0.0 0.71 0.0 1.38 Arenoso Médio Argiloso Argiloso Muito Argiloso

32. Inferência Geográfica Um dos aspectos mais importantes do uso dos SIG’s é em produzir novas informações a partir de um banco de dados geográficos. Tal capacidade é fundamental para aplicações como: Ordenamento territorial, Estudos de impacto ambiental, Estudos sócios-econômicos, etc . Planejamento Simulações Como combinar os dados da base de dados geográfica ?

33. Modelos baseados em conhecimento Dispõe de informações de entrada e de uma metodologia a fim de encontrar zonas que satisfazem um conjunto de critérios Se os critérios são regras determinísticas o modelo aplica operadores de lógica booleana nos dados de entrada Dado de saída é um mapa onde cada ponto satisfaz ou não as condições do modelo Exemplo: Aptidão agrícola, depende do tipo do solo e da declividade Mapa de Aptidão Mapa de Solos Mapa de Declividade Regras ?

34. Inferência Booleana Combinação lógica de mapas binários através de operadores condicionais Resultado satisfaz ou não à condição, não há talvez Operadores E ( AND ), OU ( OR ), Ou EXCLUSIVO ( XOR ) e NÃO ( NOT ) Resultado de operadores lógicos pode ser visto através do diagrama de Venn

35. Inferência Booleana (voltando ao Ex.) Baixa: (Solo == Hidromorfico) OU (Decl == Alta) OU ((Solo == Litossolo) E (Decl == Media)) OU ((Solo == Litossolo) E (Decl == Baixa)), Media: ((Solo == Litossolo) E (Decl == MtoBaixa)) OU ((Solo == Podzolico) E (Decl == Media)), Baixa: Outros casos; Sintaxe de uma operação em LEGAL Mapa de Solos Mapa de Declividade Regras

36. Inferência Booleana Maior vantagem da inferência booleana é a simplicidade Combinação é análoga à sobreposição de mapas Abordagem prática e fácil aplicação para limiares de corte estabelecidos por lei Na prática, normalmente não é correta a atribuição de importâncias iguais para cada critério

37. Média Ponderada (voltando ao Ex.) Aptidao = 0.4 * Declividade + 0.6 * Solo Mapa de Solos Mapa de Declividade Regras Latossolo: 0.7 Podzolico: 0.5 Litossolo: 0.3 Hidromorfico: 0.1 Declividade: [0...1]

38. PARTE 2 Consultas ao BD Geográfico Álgebra de Mapas Aplicações

39. Imagens TM/Landsat na detecção de mancha de óleo na Baía da Guanabara- RJ - Brasil. X SBSR -2001

40. INTRODUÇÃO Detecção, controle e monitoramento dos derrames - instituições e governos - padrões de controle e legislações - Termo de Referência -IBAMA Monitoramento e gerenciamento ambiental - facilitados com informação disponível periodicamente. Sensoriamento remoto pode ser fonte de tais informações. Técnicas com potencial para detecção de poluentes e parâmetros de qualidade de água. Visão sinóptica - informações adicionais às técnicas de medição convencionais. Objetivo: demonstrar a utilização de imagens orbitais do sensor Thematic Mapper (TM), Landsat-5 na detecção e estimativa da extensão da mancha de óleo decorrente do derrame ocorrido na Baía de Guanabara, RJ, em 18 de janeiro de 2000.

41. ÁREA DE ESTUDO A Baía de Guanabara: Ambiente costeiro com sérios problemas ambientais: desordenados crescimentos urbano e industrial a partir da década de 50 7,3 milhões de habitantes vivendo na área de influência direta da baía (IBGE, 1991). Ambiente estuarino: vol médio de 22 bilhões de m 3 de água ao longo de seus 391 Km 2 Recebe diariamente cerca de 400 ton de efluentes orgânicos, pequena parte recebe algum tipo de tratamento.

42. MATERIAIS E MÉTODOS Imagens TM/Landsat, 217/76: 21/03/99 e 19/01/00 (nível 5): Imagem 21/03/99 - registrada com carta náutica N.º 1501 (DHN), 1:50.000 - referência para registrar imagem 19/01/00 (polinômio de primeiro grau, RMS < 0,8 pixel) Cobertura de nuvens - área útil da imagem.

43. MATERIAIS E MÉTODOS

44. RESULTADOS A CP 1 contém a informação de brilho associada às sombras de nuvens e às variações da reflectância espectral de massas d’água opticamente diferenciáveis na Baía. CP 1 - frente (borda) marcando o limite da mancha de óleo, desde a Ponta do Saco na parte norte da baía, passando a leste da Ilha de Paquetá e mais ao sul, aproximando-se da Ilha do Governador. CP1 CP2 CP3

45. RESULTADOS A CP 2 e as subseqüentes apresentam gradativamente menos contraste entre as feições presentes nas águas da baía. CP 3 - aporte de material orgânico e inorgânico para a baía, proveniente dos rios da região de Magé (parte NE). As demais componentes contêm tipicamente menos estrutura da imagem e mais ruído que as primeiras. CP4 CP5 CP6

46. RESULTADOS CP 1 - segmentada por regiões e editada considerando-se as observações visuais obtidas a partir de visita à área de estudo no mesmo período. Delimitação da mancha de óleo Área da mancha de óleo - foi calculada equivalente a 133,45 Km 2 - Imagem 19/01/00

47. Antena de Cuiabá Recepção CPTEC Imagem TM/CBERS 2 Imagem NOAA/MODIS/GOES Dados Meteorológicos Tomada de Decisão IBAMA /órgãos competentes para atividades de combate RESUMO ESQUEMÁTICO DO SISTEMA PROARCO: Internet Espaço-Temporal 4.000.000 Focos +/- 10 k Focos/dia TerraLib BDQueimadas Produtos SGDB MySQL

48. Powered by

49. Experimental: Risco de Fogo no BDQueimadas Powered by

50. Sistema DETER DEtecção do desmaTamento em tEmpo Real na Amazônia Legal www.obt.inpe.br/deter Dr. Dalton M. Valeriano (dalton@dsr.inpe.br) Eng. Luis E. Maurano (maurano@dpi.inpe.br) MCT/INPE/OBT

51. Estação recepção Cuiabá/MT Imagem MODIS mais atual possível Base do Desmatamento anos anteriores DETER: Estrutura Projeto PRODES Processamento SJ Campos: SPRING – detecção dos novos desmatamentos Fiscalização: sala situação IBAMA e outras instituições Internet www.obt.inpe.br/deter OBT em SJ Campos Produtos SGDB MySQL

52. Desmatamentos verificados entre 21/Mai e 08/Jun/2004 Mapa do desmatamento em 13/Ago/2003 (amarelo) + desmatamento de 13/Ago/2003 até 07/Mai/2004 (vermelho) + desmatamento de 21/Mai/2004 (laranja) + desmatamento de 08/Jun/2004 (azul) Mosaico Modis de 21/Mai/2004 ATUALIZAÇÃO: uma quinzena depois...

53. Gráficos totalizando desmatamento por municípios ou estado

54. Tabela com atributos dos desmatamentos recentes, obtida no site

55. Imagem Modis de 2004-05-07 ainda sem vestígio do desmatamento

56. Imagem Modis de 2004-05-21, com excesso de nuvens

57. Imagem Modis de 2004-06-08, mostrando as primeiras marcas do desmatamento

58. Imagem Modis de 2004-06-22, já com desmatamento bem realçado

59. Imagem Modis de 2004-06-22, com polígono do desmatamento e seus atributos

60. Imagem Cbers (166/106) de 2004-07-17, mostrando o desmatamento

61. Vai-se ao campo ...

62. ... e pega-se o culpado!

63. MAPEAMENTO E DIAGNÓSTICO: ESTUDO DE MOVIMENTOS DE MASSA EM SÃO SEBASTIÃO, SP Coordenadores Técnicos e Científicos EDISON CREPANI - INPE JOSÉ SIMEÃO DE MEDEIROS - INPE IMAGEM SPOT SINTÉTICA COM PIXEL RESTAURADO PARA 5m DE RESOLUÇÃO (R-Raiz Quadrada, G- Equalizar Histograma, B- Logaritmo)

64. ÁREAS DE RISCO PARA MOVIMENTOS DE MASSA: GEOLOGIA (Litoestratigrafia) DECLIVIDADE GEOMORFOLOGIA SOLOS VEGETAÇÃO / USO DO SOLO + CLIMA (INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA)

65. VALORES DE VULNERABILIDADE A PARTIR DA ECODINÂMICA DE TRICART:

66. VALORES DE VULNERABILIDADE

67. VALORES DE VULNERABILIDADE

68. MAPA DE ÁREAS DE RISCO

69. e no detalhe ....

70. e no campo .... a constatação .

71. Obrigado EYMAR LOPES - [email_address]