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Unidade I ESTUDOS DISCIPLINARES Geotecnologia na Gestão Ambiental Prof. Claudio Scheidt As geotecnologias envolvem vários conceitos: geoprocessamento; sistemas de informação geográfica; vector e raster; sensoriamento remoto. Neste primeiro momento, aprenderemos o que são geotecnologias Qual a importância da geotecnologia e do conhecimento no cenário mundial? Com o que a geotecnologia contribuiu e contribui para nossa humanidade e universo? Como devemos ensinar tal importância aos nossos semelhantes? O final do século XX, sem sombra de dúvidas, está consagrado como a era do gerenciamento disciplinado de informações. Convido-lhe para fazer uma reflexão Ciência que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento de informações geográficas. Conjunto de tecnologias voltadas à coleta e ao tratamento de informações espaciais para um objetivo específico. Conceito mais abrangente do que o conceito de SIG, pois representa qualquer tipo de processamento de dados georreferenciados (Rodrigues, 1990). Geoprocessamento O geoprocessamento é uma ferramenta imprescindível para o Brasil em função da dinâmica transformação do seu território e da consequente necessidade de seu monitoramento. A utilização da tecnologia de geoprocessamento vem evoluindo de forma significativa nos últimos anos, abrangendo diferentes organizações. Geoprocessamento Conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentos e programas que, por meio de técnicas, integra dados das mais diversas fontes, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, a análise e a disponibilização, a partir de dados georreferenciados, segurança e agilidade nas atividades humanas referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão relativas ao espaço geográfico (Azemoy, Smith e Sicherman, 1981). Sistema de informações geográficas – Definições básicas O Sistema de Informação Geográfica (SIG) que utiliza a tecnologia de geoprocessamento é aplicado às mais diversas áreas do conhecimento, como meio ambiente, cadastro, planejamento urbano e regional, entre outras. 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. Sistema de informações geográficas – Definições básicas Os SIGs constituem 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). Sistema de informações geográficas – Definições básicas Outros GISMGE MicroStationAccess Oracle SDO AutoCad VistaMap Word Excel Recursos Multimídia Internet Fonte:Sisgraph Ltda. Demanda atual para SIGs Vector Todas as feições são descritas por pontos, linhas e polígonos, representados em um sistema de coordenadas. Os pontos são definidos por uma única coordenada (exemplo: postes, poços). As linhas são constituídas por vários pontos (vértices) que se interligam, constituindo vetores (exemplo: estrada, rio, curvas de nível). Polígonos são áreas fechadas compostas por várias linhas que começam e terminam num mesmo ponto (exemplo: lote, lago). Vector e raster Raster 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. Raster Vector e raster Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. Fonte:Sisgraph Ltda. Cruzamento de temas e análises espaciais. Análises e operações geométricas por atributos do banco de dados. Relatórios. Tomada de decisão. O solo está contaminado, é gás metano ou área de manancial? No próximo slide, identifique a localização do Rio e da Escola e escolha qual é a melhor visualização, raster ou vector. Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. “Aquisição de informações sobre um objeto, por um sensor que está a uma certa distância desse objeto”, segundo Paul M. Mather. Sensoriamento remoto – satélites capturam a energia refletida pelos objetos que estão na superfície terrestre. Sensoriamento remoto: conceito Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. Qual o conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentos e programas que, por meio de técnicas, integra dados, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, a análise e a disponibilização a partir de dados georreferenciados, com segurança e agilidade? a) Técnicas matemáticas e computacionais. b) Sistema com sensoriamento remoto. c) Sistema com vector e raster. d) Sistema de Informação Geográfica (SIG). e) Aquisição de informações sobre um objeto por um sensor que está a uma certa distância. Interatividade Qual o conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentos e programas que, por meio de técnicas, integra dados, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, a análise e a disponibilização a partir de dados georreferenciados, com segurança e agilidade? a) Técnicas matemáticas e computacionais. b) Sistema com sensoriamento remoto. c) Sistema com vector e raster. d) Sistema de Informação Geográfica (SIG). e) Aquisição de informações sobre um objeto por um sensor que está a uma certa distância. Resposta Sistema de coordenadas e cartografia. Sistema geodésico. Sistema de Posicionamento Global (GPS). Neste segundo bloco, aprenderemos Para se localizar um ponto em uma superfície, é necessário definir um Sistema de Coordenadas. No caso do planeta Terra, adotou-se a chamada Rede Geográfica, que é o conjunto formado por paralelos e meridianos que possibilita localizar qualquer ponto na superfície terrestre. Sistema de coordenadas Fonte:Sisgraph Ltda. Sistema de coordenadas EQUADOR Eixos da Terra Fonte:Sisgraph Ltda. EQUADOR Eixos da Terra Círculo Polar Antártico Trópico de Capricórnio Círculo Polar Ártico Trópico de Câncer (+ 66° 33’) (- 66° 33’) (- 23° 27’) (+ 23° 27’) Fonte:Sisgraph Ltda. Latitude Geográfica: Arco que parte da linha do Equador e varia de 0° a 90° N e 0° a 90° S Longitude Geográfica: Arco que parte da linha do meridiano de Greenwich e varia de 0° a 180° E e 0° a 180° W Utilizado para localizar qualquer lugar no mundo, seja um país, uma cidade ou um rio. Rede quadriculada de linhas imaginárias, verticais e horizontais, que cortam todo o globo terrestre, dando medidas de longitude e latitude. Sistema de coordenadas Sistema de coordenadas Latitude: + (N) Longitude: - (W) Latitude: - (S) Longitude: - (W) Latitude: - (S) Longitude: + (E) Latitude: + (N) Longitude: + (E) EQUADOR M E R ID IA N O D E G R E E N W IC H Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. Cartografia Cartografia – ciência que estuda a representação do mundo real em mapas. Conceito – ciência, técnica e a arte de representar a superfície terrestre. Fonte:Sisgraph Ltda. Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. Sistema geodésico. Busca a melhor correlação entre o geoide e o elipsoide, tendo no elipsoide de revolução o que melhor se ajusta ao geoide local. Estabelece a origem para as coordenadas geodésicas referenciadas a este elipsoide por meio dos datum horizontais e verticais que variam de país para país. Sistema geodésico Superfície de referência para a contagem das altitudes: geoide – superfície equipotencial do nível médio do mar. Geoide do SGB (Sistema Geodésico Brasileiro): definido por observações maregráficas; na baía de Imbituba, litoral do estado de Santa Catarina. Posicionamento altimétrico com GPS: as altitudes (no GPS) são relacionadas ao elipsoide (altitude geométrica), uso de Mapa Geoidal. Datum altimétrico ou vertical Modelos de representação da superfície terrestre - Geoide Elipsoide a b - Superfície equipotencial do nível médio do mar - Altitude geométrica Fonte: Empresa Paulista de Planejamento Metropolitano SA. Cada país ou região, adota um datum geodésico: O SGB (Sistema Geodésico Brasileiro) adota o SAD-69 (South American Datum of 1969) – topocêntrico ou SIRGAS – geocêntrico, desde 2004. Sistema geodésico Ao importar os dados para o software verificar qual sistema geodésico foi utilizado, a CETESB recomenda utilizar o SAD-69. Os erros são atribuídos ao sistema geodésico. Veremos alguns exemplos: Sistema geodésico Fonte: Empresa Paulista de Planejamento Metropolitano SA Diferença entre coordenadas de elemento cartográfico nos dois referenciais : SAD 69 e WGS 84 (SIRGAS). Fonte: Empresa Paulista de Planejamento Metropolitano SA Sistema de Posicionamento Global (GPS). Histórico do GPS: 1973 – primeiros estudos; 1978 – lançamento dos três primeiros satélites; SET/1994 – pleno funcionamento do sistema. Aplicações do GPS Monitoramento de veículos. Levantamentos geodésicos. Levantamentos topográficos. Exploração de petróleo. Navegação terrestre. Navegação marítima e aérea. Mapeamento. Hidrografia. GIS . Reflorestamento. Orientação de máquinas. Cadastro. Polícia. Reconhecimento. Caminhadas. Geodinâmica. Agricultura de precisão. Posicionamento absoluto Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda São 21 satélites em operação + 3 satélites reserva (no mínimo). São 6 planos orbitais com 4 satélites cada. Altitude da órbita com aproximadamente 20000 km. Órbitas aproximadamente circulares. Período de revolução de 12 h siderais. Segmento espacial constituído pelos satélites GPS Manter uma escala de tempo bastante precisa. Emitir dois sinais ultraestáveis em frequência, sobre duas frequências específicas do sistema: L1 = 1575,42 MHz e L2 = 1227,60 MHz. Receber e armazenar informações provenientes do segmento de controle. Efetuar manobras orbitais. Efetuar a bordo alguns cálculos. Retransmitir informações (mensagens ao solo). Segmento espacial – constituído pelos satélites GPS, com as seguintes funções GPS – sistema que permite coletar coordenadas por meio de aparelhos receptores na superfície terrestre. 24 satélites em órbita. Sistema de Posicionamento Global (Global Positioning System – GPS) Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda. Fonte: NASA Official. Exemplo de medição com GPS – posicionamento relativo. Fonte:Sisgraph Ltda. Geoprocessamento Rastreamento de veículos. FTG-8563 Informações FTG-5287 HTG-7419 FTG- 8736 Fonte:Sisgraph Ltda. Qual o sistema que permite coletar coordenadas por meio de aparelhos receptores na superfície terrestre? a) Sistema de modelagem matemática Netlog e Matlab. b) Sistema com sensoriamento remoto. c) Sistema com vector e raster. d) Sistema de Posicionamento Global (GPS). e) Sistema de transmissão de energia. Interatividade Qual o sistema que permite coletar coordenadas por meio de aparelhos receptores na superfície terrestre? a) Sistema de modelagem matemática Netlog e Matlab. b) Sistema com sensoriamento remoto. c) Sistema com vector e raster. d) Sistema de Posicionamento Global (GPS). e) Sistema de transmissão de energia. Resposta Geotecnologias e aplicações ambientais: juntas se constituem em poderosas ferramentas para a tomada de decisão, caminho sem volta. Neste terceiro bloco, aprenderemos o que são geotecnologias e seu poder na tomada de decisão As geotecnologias estão entre os três mercados emergentes mais importantes da atualidade, junto com a nanotecnologia e a biotecnologia (Revista Nature, jan. 2004). Avaliação de Impactos Ambientais, EIA / RIMA – desmatamentos, queimadas, monitoramento, mudanças climáticas, desastres, transposição de rios etc. Processo de licenciamento ambiental, a começar pela LP (licença prévia), concedida na fase preliminar do empreendimento e fortemente dependente de informações cartográficas: mapas, coordenadas de localização. Geotecnologia X Gestão ambiental Nos dias atuais, não há como imaginar uma aplicação ambiental (em qualquer nível de complexidade) que não faça uso de alguma geotecnologia existente. Geotecnologias e aplicações ambientais: caminho sem volta EIA/RIMA Licenciamento ambiental Óleo & gás Meio ambiente Monitoramento dos gases do efeito estufa Água e saneamento Exploração mineral Defesa Saúde Educação Segurança Agricultura Fonte:Sisgraph Ltda. Gestão municipal: planejamento urbano; saúde pública; cadastro imobiliário e IPTU; educação; segurança pública; planejamento de transportes; outras. Monitoramento veicular: logística; segurança patrimonial. Geotecnologia e áreas de atuação Utilities / infraestrutura: água e esgoto; energia; gasoduto; telecomunicações (2D e 3D). Gestão ambiental: monitoramento de ecossistemas e espécies; gestão de recursos naturais APA, APP e manancial; diagnóstico de impactos ambientais; mapeamento sistemático; planejamento, gestão e monitoramento do ecoturismo; planejamento, gestão e monitoramento da urbanização em áreas de risco; monitoramento dos gases do efeito estufa. Geotecnologia X gestão ambiental Agronegócios: planejamento e uso do solo; previsão de safras; agricultura de precisão; detecção de pragas; digitalização da área. Planejamento estratégico de negócios: todos os setores. Geotecnologia X gestão ambiental Erros comuns da postura dos empreendedores no processo de licenciamento: fornecimento de informações incompletas, uso de informações generalizadas, tentativa de ocultar corte da vegetação, terraplanagem, desvio de curso d´água. Importância da geotecnologia Séries históricas de imagens de satélite e fotografias aéreas são muito utilizadas na análise ambiental e permitem verificar os impactos nas áreas sem mesmo ter ido a campo, permitindo otimização da análise. Geotecnologia X gestão ambiental Imageamento por satélite em alta ou média resolução. Integração em ambiente SIG dos desenhos do empreendimento (plantas do projeto básico, executivo ou geométrico). Mapeamento temático de uso do solo e cobertura vegetal. Análises quantitativas e qualitativas. Aplicações do geoprocessamento na fase de elaboração do estudo de impacto ambiental É indispensável que um estudo de impacto ambiental contenha ao menos os seguintes documentos cartográficos: carta de localização; carta da área de influência direta do empreendimento; carta de uso e ocupação do solo e vegetação; planta de detalhe do empreendimento – plantas das obras, intervenções etc; carta síntese dos impactos gerados; carta síntese das medidas mitigadoras e / ou compensatórias; Aplicações do geoprocessamento na fase de elaboração do estudo de impacto ambiental Fonte: CETESB. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. localização geográfica (latitude e longitude); coordenadas da área; altimetria, hidrografia, rede viária; delimitação das áreas impactadas, com a devida classificação e quantificação; impactos ambientais passíveis de espacialização; realocação ou remoção de culturas e famílias etc; áreas de supressão ou alteração de vegetação; alterações de habitat de fauna; áreas passíveis de contaminação; áreas passíveis de alteração e / ou contaminação do lençol freático. Aplicações do geoprocessamento na fase de elaboração do estudo de impacto ambiental Toda a cartografia temática deve ser atualizada dentro das possibilidades técnicas disponíveis. A atualização pode ser realizada por meio de produtos de sensoriamento remoto: imagens de satélite e aerofotogrametria. Deve constar descrição do material utilizado e todos os seus parâmetros de aquisição. Aplicações do geoprocessamento na fase de elaboração do estudo de impacto ambiental Pesquisas de localização – “análises espaciais temáticas em 2 km”: Como estão distribuídas as redes de água, esgoto, gasoduto, manancial, área de risco, metroviária, hospital e escola no meu EIA/RIMA, em um raio de 2 km do empreendimento? Qual o custo social e ambiental desta área? Qual é a melhor área para a construção de um novo shopping ou indústria? Qual o grau de poluição e contaminação desta região? Aplicações do geoprocessamento na fase de elaboração do estudo de impacto ambiental Fonte:Sisgraph Ltda. Identificação de áreas de risco V = 5000 m3/h t =10 min Fonte:Sisgraph Ltda. Simulação: vazamento de oleoduto (1 de 4) Simulação: vazamento de oleoduto (2 de 4) V = 5000 m3/h t =15 min Fonte:Sisgraph Ltda. Simulação: vazamento de oleoduto (3 de 4) V = 5000 m3/h t =30 min Fonte:Sisgraph Ltda. V = 5000 m3/h t =60 min Simulação: vazamento de oleoduto (4 de 4) Fonte:Sisgraph Ltda. Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda Agronegócio COMO CALCULAR E IDENTIFICAR ÁREAS CONTAMINADAS ? Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda Soluções para Atualização Cartográfica Do SPOT 5 (5 m) ao QuickBird (0.60 m) Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda Soluções para Atualização Cartográfica Do SPOT 5 (5 m) ao QuickBird (0.60 m) Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda O que se constitui em poderosas ferramentas para a tomada de decisão e são um caminho sem volta? a) Escala. b) Sistema com sensoriamento remoto. c) Sistema com vector e raster d) Geotecnologia. e) Aquisição de informações sobre um objeto por um sensor que está a uma certa distância. Interatividade O que se constitui em poderosas ferramentas para a tomada de decisão e são um caminho sem volta? a) Escala. b) Sistema com sensoriamento remoto. c) Sistema com vector e raster d) Geotecnologia. e) Aquisição de informações sobre um objeto por um sensor que está a uma certa distância. Resposta Bandas dos satélites. Tipos de satélites Sites recomendados para pesquisas e consultas. Lixo espacial. Neste quarto bloco, aprenderemos Bandas ou canais espectrais Satélites RESOLUÇÃO Situação Espacial Ativos ÓTICOS LandSat 1,2,3 80m NÃO LandSat 4,5 30m SIM LandSat 7 15m NÃO SPOT 1,2,3,4 10m SIM CBERS 20m SIM SPOT 5 2,5m SIM EROS 1,8m SIM IKONOS 1,0m SIM QuickBird 0,6m SIM Empurrando o satélite para a sua órbita de trabalho Fonte: digitalglobe.com Fonte: INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Tipos de satélites LandSat 5 – 30 metros Spot – 10 metros QuickBird – 60 cm Ikonos – 1 m Fonte: Intersat Imagens de Satélite S/C Ltda Fonte:INPE- Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Desde 1972. Arquivos digitais a partir de 1983. LandSat 7 lançado em 1999; altitude: 820 Km. Resolução = 15 m no modo Pan; 30 m no Multi. Tamanho da cena = 185 x 185 km. Área mínima: 45 km x 45 km Imagens do satélite LandSat 7 Conhecendo o Spot 5 Sentido da órbita Fonte: digitalglobe. Fonte: digitalglobe DIGITALIZAÇÃO Fonte:digitalglobe Fonte:digitalglobe QuickBird Fonte:digitalglobe Soluções para Atualização Cartográfica Fonte:digitalglobe USO DE IMAGENS DE SATÉLITE PARA MAPEAMENTO CARTOGRÁFICO MULTIESPECTRAL Fonte:digitalglobe Sites recomendados: EXISTE LIXO ESPACIAL? EXISTE LIXO ESPACIAL? EXISTE LIXO ESPACIAL? EXISTE LIXO ESPACIAL? Telecomunicações mais abrangentes, mais rápidas e eficientes: telefonia; transmissões televisivas; internet; tráfego de dados; e-commerce; Meteorologia e observações climáticas Mapeamento da dinâmica atmosférica para previsão do tempo. Mapeamento de tempestades, gases do efeito estufa e furacões. Levantamentos de dados por sensoriamento remoto Monitoramento de intervenções humanas na natureza: desmatamento, queimadas. Benefícios da presença de satélites em órbita Levantamento de dados fonte para planejamentos e fiscalizações. Planejamento urbano e monitoramento de urbanização não oficial, cálculo do IPTU. Monitoramento nas áreas de preservação APA e APP, conservação e manejo ambientais. Recolhimento de dados para planejamento e implementação de atividades militares, investigação e defesa do estado. Posicionamento remoto Localização de indivíduos, guias eletrônicos de navegação. Monitoramento de transportes de cargas, rastreamento de veículos. Estudos de populações selvagens aquáticas ou terrestres. Agricultura de precisão. Benefícios da presença de satélites em órbita Existe lixo espacial? Fonte: http://www.viafanzine.jor.br/ Ilustração (fora de escala) divulgada pela ESA mostra a posição dos satélites de baixa órbita. Estima-se em 6000 satélites, sendo que quase 900 encontram-se operantes. Fonte: http://www.viafanzine.jor.br/astrovia.htm Fonte: http://www.viafanzine.jor.br/astrovia.htm Caído em Goiás, março de 2008. Um tanque de 250 quilos do segundo estágio do lançador Delta 2, que caiu próximo da cidade de Georgetown, no Texas, em 22 de janeiro de 1997. Parte de um reservatório de amônia, que pesava mais de 600 quilos que se precipitou sobre o município de São Félix do Xingu, a 695 km de Belém-PA. O tanque de pressurização acima pesa 30 quilos, é construído de titânio e caiu ao norte do Estado do Piauí em 22 de janeiro de 1997. Fonte: http://www.viafanzine.jor.br/astrovia.htm http://www.brasilescola.com/upload/e/lixo-espacial.jpg http://blog.estadao.com.br/blog/media/lixo.jpg http://www.viafanzine.jor.br/site_vf/imag2008/lixo_5.jpg O que são objetos criados pelos humanos e que se encontram em órbita ao redor da Terra, mas não desempenham mais nenhuma função útil, por exemplo, as diversas partes e dejetos de naves espaciais deixados para trás após seu lançamento? a) Planetas e cometas. b) Sistema solar. c) Lixo espacial. d) Galáxias. e) Terra, Marte e Saturno. Interatividade O que são objetos criados pelos humanos e que se encontram em órbita ao redor da Terra, mas não desempenham mais nenhuma função útil, por exemplo, as diversas partes e dejetos de naves espaciais deixados para trás após seu lançamento? a) Planetas e cometas. b) Sistema solar. c) Lixo espacial. d) Galáxias. e) Terra, Marte e Saturno. Resposta Gostaria de encerrar esta aula com a seguinte reflexão: Os estudos desenvolvidos, mesmo quando são individuais, são sempre acompanhados por um número relevante de pessoas que vão desafiando o aprofundamento das capacidades e demonstrando a sua confiança nos progressos daí advindos. Com isso, encerro a aula de hoje. Obrigado e até a próxima! ATÉ A PRÓXIMA