sistemas de informação geográfica ‐ conceitos definições

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SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICASConceitos

Prof. Luciene DelazariGrupo de Pesquisa em Cartografia e SIG da UFPR

SIG– 2010

Programa

Sistemas de Informação Geográfica ‐ conceitosDefinições de SIGs Componentes de um SIG Diferenças entre CAD e SIGDiferentes SIGs presentes no mercado

Modelos de dados e estruturas de dadosModelagem de um SIGModelagem de um SIGEstrutura de dados vetorialEstrutura de dados matricialComparação entre vetorial e matricialFontes de dadosOrganização dos dadosTopologia

Operações com dados espaciaisOperações pontuais, de vizinhança e zonaisOperações topológicasSeleção por atributosRecuperação de dadosOverlay de mapas

Qualidade geométrica e semântica dos dados espaciaisFontes de erros nos dados espaciais

Programa

Fatores que afetam a confiabilidade dos dados espaciais

Modelos Digitais de SuperfícieProcesso de modelagem digital do terrenoEstruturas de dados: grade retangular, TINInterpoladoresSuavização de superfíciesUtilização do DTM

ARONOFF, S. Geographical Information Systems: A Management Perspective. Ottawa, WDI Publications, 1989.

BURROUGH, P. A.; MCDONNELL, R.A. Principles of geographical information systems. Oxford, Oxford University Press, 1998.

Referências Bibliográficas

MAGUIRE,D.; GOODCHILD, M.; RHIND, D. (eds.) Geographical Information Systems:Principles and Applications. New York, John Wiley and Sons, 1991.

WORBOYS, M.F. GIS: A Computing Perspective. London, Taylor and Francis, 1995.

CÂMARA, G. Introdução à Ciência da geoinformação. www.dpi.inpe.br/gilberto/livro

ZEILER, M. Modeling our world. ESRI Press, 1999.

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Fonte: Rodrigues, 2009

SIG e Interdisciplinaridade

Ciências da computação: manuseio e armazenamento de informações espaciais

Modelagem de dados

Banco de dados

Computação gráficaComputação gráfica

Processamento de imagens

Inteligência artificial

Estatística:Estatística tradicional

Geoestatística

Cartografia/Geografia: possuem a função comum de armazenamento e apresentação de dados geográficos

VisualizaçãoSemiótica (símbolos)

Té i l i i ã d d d

SIG e Interdisciplinaridade

Técnicas para levantamentos: aquisição de dados Topografia e GeodésiaSensoriamento remoto (aerofotogrametria e orbital)Levantamento de campoPosicionamento (GPS)

Matemática: análise de dados espaciaisGeometriaTopologiaTeoria dos grafos

SIG = Geoprocessamento?

O que é geoprocessamento?

SIG

GPS

CAD SRTopografia

Fotogrametria

......

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Ciência que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento de

informações geográficas. Ambiente do Geoprocessamento

Conjunto de técnicas utilizadas ao tratamento da informação espacial

Fonte: adaptado de Castro (2002)

• Conjunto de tecnologias para coleta, tratamento, manipulação e armazenamento de informações referenciadas no espaço.


• Tem o PapelPapel de oferecer tecnologias para a solução de problemas espaciais.

Porque usar um SIG?

Um mapa representa os elementos da superfície física para um determinado objetivo.

Em um SIG, é possível associar outros dados, não espaciais, , p , p ,para aumentar a capacidade de análise.

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Analisar as relaçõesgeográficas entre os elementosempregando modelagem etécnicas específicas relacionadas àinformação espacial, comoexemplo :

‐ Operações Booleanas,

‐ Análises de pontos,p ,

‐ Análises de áreas,

‐ Geoestatística e

‐ Álgebra de Mapas.

Fonte: Castro, 2006

O que é SIG?

Conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentose programas que por meio de técnicas, integra dados (das maisdiversas fontes), pessoas e instituições, de forma a tornar possível acoleta, o armazenamento, a análise e a disponibilização, a partir dedados georreferenciados, de informações produzidas por meio deaplicações, visando maior facilidade, segurança e agilidade nasatividades humanas referentes ao monitoramento, planejamento e, p jtomada de decisão relativas ao espaço geográfico.

Permite a integração de diferentes dados, que por meio de processos analíticos se transformam em informação e dão subsídio à tomada

O que é SIG?

çde decisão.

Dados

S ftP

Componentes de um SIG

SIGSoftware

Métodos Hardware

Pessoas

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Componentes de um SIG ‐ DADOS

Dados espaciais

Dados não espaciais

estatísticos

semânticos

Reg Id Nome S_Nome Saldo Endereço

1 1234 João So a 5000 00 R a E clides 96


Dados não espaciais

1 1234 João Souza 5000,00 Rua Euclides, 96

2 1235 Pedro Mattos 500,00 Av. Clara, 126

3 1236 Maria Carmo 1200,00 Rua XV, 12

Dado x Informação


Reduz incertezas sobre as coisas.Produz conhecimento.É obtida através de dispositivos de comunicação.

É um valor de atributo que carrega a informação.Somente transmite informação se o valor for associado a um modelo conceitual.

Reg Id Nome S_Nome Saldo Endereço

1 1234 João Souza 5000,00 Rua Euclides, 96

Informação


, ,

2 1235 Pedro Mattos 500,00 Av. Clara, 126

3 1236 Maria Carmo 1200,00 Rua XV, 12

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Dado EspacialDado Espacial –– está relacionado com a descrição geométrica, posicionamento espacial e com as características geográficas.


Informação EspacialInformação Espacial ‐‐ é transmitida a partir do(s) dado(s) espacial(is).

Componentes de um SIG ‐ Hardware

• Conjunto de equipamentos necessários para que o softwarepossa desempenhar as funções descritas;

• Inclui o computador e periféricos, como impressora, plotter,scanner, mesa digitalizadora, unidades de armazenamento(unidades de disco flexível, disco rígido, CD/DVD-Rom, Pen-drivers, etc.);

• A comunicação entre computadores também pode ser realizadapor meio de um ambiente de rede ou remota.

Plataforma computacional de alta performance;

Mesas digitalizadoras;

Scanners;

Componentes de um SIG: Hardware

Scanners;

Plotters;

Restituidores fotogramétricos;

Instrumentos topográficos;

Receptores GPS

Componentes de um SIG: Hardware

Receptores GPS.

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Componentes de um SIG: Softwares

Softwares destinados ao processamento de dados referenciados

espacialmente e empregados na manipulação de dados de diversas

fontes, possibilitam a recuperação e o cruzamento de informações

bem como a realização dos mais diversos tipos de análise espacial;

Softwares que permitem a integração entre bancos de dados

alfanuméricos (tabelas) e gráficos (mapas) para o processamento,

análise e saída de dados georreferenciados.

Nivel

Nivel do usuário

Interface do usuário

Entrada e integração de Funções de Funções de

visualização e

OS COMPONENTES DE SOFTWARE UM SIG

Nivel interno

intermediáriointegração de

dados processamento

Armazenamento e recuperação

visualização e plotagem

BDG

OS COMPONENTES DE SOFTWARE UM SIG

•Interface gráfica•Permite visualização de mapas e atributos•Permite manipulações, consultas e atualizações•Análises espaciais

Interface com o

usuário

•Dados de sensores remotos / Fotografias aéreas•Dados de campo•Digitalização / Scanerização•Arquivos existentes

Entrada e integração

de dados

•Manutenção de Dados Espaciais•Manutenção e Análise de Atributos Descritivos

Funções de •Análise Integrada de Dados Espaciais e Descritivos•Formatação de Saída.processamento

•Apresentações gráficas•Controle da visualização de mapas•Resultados analíticos•Plotagem

Visualização e plotagem

•Modelos de dados e estruturas de dadosArmazenamento e

recuperação

•Definição, armazenamento e manipulação de dados geográficosBDG

CARACTERISTICAS DOS SOFTWARES SIG

• Escalabilidade – a flexibilidade de configuração de um sistema conforme porte

• Armazenamento e Conversão de Dados– armazenamento em Bancos de Dados – conversão de dados para outros formatos.

• Interface com o Usuário – facilidade com que o usuário irá interagir com o sistema

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• Customização – possibilidade e facilidade que o software oferece para criar

rotinas e comandos específicos, de forma a facilitar o uso • Tratamento de Imagens g

– Processamento de imagens• Análise

– pesquisas espaciais e por atributos, interpolação, conectividade, proximidade e adjacência, entorno, sobreposição etc.

• Saída ‐ mapas, imagens, gráficos etc..

InteroperabilidadeHabilidade de transferir e utilizar informações de maneira

uniforme e eficiente entre várias organizações e sistemas de informação


de informação

SOFTWARES SIG

• ArcGIS (http://esri.com ) EUA:– Escalável: ArcView / ArcEditor / ArcInfo– Extensões: Análise espacial, topográfica,

geoestatística, impressão, etc.• GeoMedia (http://intergraph.com) EUA:

U d d i i l– Um dos dois mais populares– Especialista na integração de dados

• Autodesk MAP (http://autodesk.com) EUA:– Grande difusão no mercado CAD, o que facilita o

treinamento– Vem agregando cada vez mais funcionalidades SIG

• MapInfo (http://mapinfo.com) EUA:– Flexibilidade e facilidade de se incorporar a outros

aplicativos

SOFTWARES SIG

• Idrisi (http://clarklabs.org/IdrisiSoftware) Universidade de Clark, EUA:

– possibilita processamento de imagens e funções SIG

• SPRING (http://www.inpe.br) Brasil:– funções de processamento de imagensfunções de processamento de imagens,

análise espacial, modelagem numérica de terreno e consulta a bancos de dados espaciais

• Smallworld – utilities

• GRASS GIS (http://www.grass.itc.it)

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Recursos Adicionais

• MapServer (http://mapserver.gis.umn.edu)ambiente de desenvolvimento de Código Aberto para construção de

aplicativos espaciais na internet

• TerraLib: http://www.terralib.orgp gBiblioteca de funções SIG

• PostegreSQL: http://www.postgresql.org.br/banco de dados geográfico

Os componentes de um banco de dados geográfico

Localização

BDGAtributosTopologia

Atributos qualitativos e quantitativos ‐ (o que é)armazenam as características das entidadesmapeadas. Estes atributos possuem aspectos

Dados Geográficos 4 componentes

Atributos de localização geográfica ‐ (onde)diz respeito à geometria dos objetos e envolve conceitos de métrica, sistemas de coordenadas, distância entre pontos, posicionamento geodésico, etc. localização

não gráficos e podem ser tratados pelos SGBDsconvencionais.

Dado Geográfico

atributos

topologia

tempo

Relacionamento topológico ‐ (como) representam as relações de vizinhança espacialinterna e externa dos objetos. Este aspecto requer a existência de modelos e métodos de acessonão‐convencionais para sua representação nos SGBDs

Componente tempo (quando)diz respeito à características temporais, sazonais ou periódicas dos objetos

SIG – envolve

Enormevolume de

dados

Origem dos dados é

Recursos humanos

SIGdiversificada

Análise e integração de informações

Informaçãotem

componentetemporal

especializados

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• Serviços de emergência

• Monitoramento e modelamento ambiental

• Marketing – análise de mercado

• Logística – transportes

Onde o SIG é importante?

• Governo – municipal, federal, militares

• Educação – pesquisa, ensino

• Empresas de Utilities

• .........

ONDE QUER QUE SEJA NECESSÁRIO O SUPORTE À ANÁLISE ESPACIAL

Exigências básicas para um SIG

• Mostrar as localizações das entidades do tipo A

• Mostrar a localização da entidade A em relação à entidade B

• Contar o número de ocorrências da entidade A dentro de uma distância D da

entidade do tipo B

• Avaliar a função f na posição X

•Determinar o resultado da intersecção ou sobreposição de vários tipos de dados

Espaciais

•Determinar o caminho de mínimo custo, resistência ou distância, sobre o terreno,

do ponto X ao Y sobre uma rede ou uma superfície contínua

Base de dados

Não é fácil de interpretar !!!

Visualização

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Responder questões Interatividade entre mapas e base de dados

Soluções em rede Visualização 3D

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Monitoramento ambiental Combinação de vários tipos de visualização

Localização e cálculo de distâncias Modelagem de tendências

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Agrupamentos e comparações de dados

sistemas de informação geográfica ‐ conceitos definições

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