Material de Apoio_Geoprocessamento

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Geoprocessamento
Módulo - A
Introdução ao Geoprocessamento
Conceitos básicos 
Componentes de um SIG 
Entrada de Dados em Geoprocessamento 
Análises Espaciais 
Aplicações do Geoprocessamento
Conceitos Básicos
Geoprocessamento 
Geotecnologias 
Sistemas de Informação Geográfica - SIG
Geoprocessamento
Conjunto de procedimentos que lidam com dados georreferenciados e cuja área de atuação envolve a coleta e o tratamento da informação espacial, assim como o desenvolvimento e uso de sistemas e aplicações; 
Conjunto de técnicas e metodologias relacionadas a coleta, armazenamento e tratamento de informações espaciais ou georreferenciadas para serem utilizadas em sistemas específicos que de alguma forma se utiliza do espaço físico geográfico; 
É a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento de informações geográficas. 
Essas atividades são executadas por sistemas chamados de Sistemas de Informação Geográfica (SIG ou GIS (inglês) – Geographic Information Systems). 
Geoprocessamento
Armazenamento
Cartografia
Sensoriamento Remoto
Fotogrametria
Topografia
GNSS
Dados alfanuméricos
Coleta
Banco de dados
Tratamento e análise
Modelagem de dados
Geoestatística
Aritmética lógica
Análise de redes
Análise topológica
Reclassificação
SIG - GIS
CAD
Uso integrado
Conjunto de técnicas relacionadas ao tratamento da informação espacial 
Geoprocessamento
Geotecnologias
Conceito mais atual: 
Conjunto de tecnologias para coleta, processamento, análise e disponibilização de informação com referência geográfica; 
As geotecnologias são compostas por soluções em hardware, software e peopleware que juntos se constituem em poderosas ferramentas para tomada de decisão; 
As geotecnologias estão entre os três mercados emergentes mais importantes da atualidade, junto com a nanotecnologia e a biotecnologia (Revista Nature, jan2004).
Geotecnologias
Análise
Integração
Aquisição
Visualização
SIG
Detecção remota
GPS
Desktop Mapping
WWW
CAD
Sistema de Informações Geográficas – SIG (Geographic Information System - GIS ) 
É o ambiente que permite a integração e a interação de dados georreferenciados com vistas a produzir análises espaciais de apoio à tomada de decisões técnica e política; 
Sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados espacialmente num ambiente de respostas a problemas; 
Conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentos e programas que por meio de técnicas, integra dados (das mais diversas fontes), pessoas e instituições, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, a análise e a disponibilização, a partir de dados georreferenciados, de informações produzidas por meio de aplicações, visando maior facilidade, segurança e agilidade nas atividades humanas referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão relativas ao espaço geográfico. 
PRODUÇÃO DE NOVA INFORMAÇÃO: 
SEGURANÇA/CONFIABILIDADE 
FACILIDADE DE USO 
AGILIDADE NAS ATIVIDADES 
Monitoramento 
Detecção 
Planejamento 
Tomada de decisão 
Didáticas 
Dia-a-dia em geral.
Sistema de Informações Geográficas – SIG (Geographic Information System - GIS ) 
METODOLOGIA QUE INTEGRA: 
DADOS+PESSOAS+INSTITUIÇÕES 
Software 
Hardware 
COLETA 
ARMAZENAMENTO 
PROCESSAMENTO 
ANÁLISE 
SIG em relação às demais ciências
Ciências Físicas
Ciências Biológicas
Ciências Sociais
Levantamento
Sensoriamento Remoto
Cartografia
SIG
Componentes de um SIG
Recursos humanos
SIG
GIS
Dados
Software
Hardware
Metodologia
Visão geral do Sistema de informação geográfica (SIG) 
Interface
Entrada e integração de dados
Consulta e análise espacial
Visualização e plotagem
Gerência de dados espaciais
Banco de dados geográfico (BDG)
Momento Peer to Peer
Item 1.4
Módulo - B
Componentes de um SIG: Softwares
Conjunto de programas cuja finalidade básica é coletar, armazenar, processar e analisar dados geográficos, tirando partido do aumento da velocidade, facilidade de uso e segurança no manuseio destas informações, apontando para uma perspectiva multi, intra e interdisciplinar de sua utilização. 
O software contempla basicamente cinco módulos: 
	1. Coleta, Padronização, Entrada e Validação de Dados; 
	2. Armazenamento e Recuperação de Dados; 
	3. Transformação ou Processamento de Dados; 
	4. Análise e Geração de Informação; 
	5. Saída e Apresentação de Resultados. 
Componentes de um SIG: Softwares
Softwares destinados ao processamento de dados referenciados espacialmente e empregados na manipulação de dados de diversas fontes, possibilitando 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.
Integração de camadas de informação! 
Conceitos de camadas de informações espacial
21
Componentes de um SIG: Hardware
Conjunto de equipamentos necessários para que o software possa 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 citada, sendo realizada por meio de um ambiente de rede. 
Componentes de um SIG: Hardware
Plataforma computacional de alta performance; 
Mesas digitalizadoras; 
Scanners; 
Plotters; 
Componentes de um SIG: Hardware
Restituidores fotogramétricos; 
Instrumentos topográficos eletrônicos; 
Receptores GPS-GNSS. 
Componentes de um SIG: Dados
São o material bruto que alimenta o sistema, permitindo gerar INFORMAÇÃO, que nada mais é do que o significado que é atribuído aos dados, do ponto de vista de um determinado usuário; 
O que tem revolucionado os processos tradicionais de utilização da informação é a maneira como ela pode ser rapidamente processada e utilizada para diferentes objetivos (exemplos: georeferenciada, espacializada, etc.); 
Exemplos de dados em Geoprocessamento: Mapas, tabelas, imagens, cadastros, relatórios, textos, etc;
Podem estar em meio analógico ou digital ou podem ser empíricos(consultas a especialistas, ponderações).
Componentes de um SIG: Recursos Humanos
O SIG por si só não garante a eficiência nem a eficácia de sua aplicação; 
Como em qualquer organização, ferramentas novas só se tornam eficientes quando se consegue integrá-las adequadamente a todo o processo de trabalho; 
Não basta apenas investimento em hardware e software, mas o treinamento de pessoal, usuários e dirigentes para maximizar o potencial de uso de uma nova tecnologia. 
Componentes de um SIG: Metodologias
Diretamente ligadas ao conhecimento e à experiência do profissional que, a partir de um objetivo definido submete seus dados a um tratamento específico, para obter os resultados desejados; 
A qualidade dos resultados de um SIG não está ligada somente a sua sofisticação e capacidade de processamento mas é proporcional à experiência do usuário.
Momento Peer to Peer
Item 2.2
Módulo - C
Dados em Geoprocessamento: dois grandes grupos
+ 
Dados não espaciais ou alfanuméricos ou descritivos
Dados espaciais ou gráficos ou geográficos
Atributos/informação Temática
Representados de acordo com uma escala de medição
Forma e Posição/ características geográficas
Representação Matricial e Vetorial
30
Dados não espaciais/atributos:
Ajudam a descrever as características do objeto espacial;
Estão ligados aos elementos espaciais através de identificadores (geocódigos);
Podem fornecer informações qualitativas ou quantitativas;
Uma maneira simples de armazenar atributos é com o uso de tabelas.
31
código: Lg 425
tipo: praça
nome: XV de novembro
descrição: área verde de domínio público
Dados não espaciais/atributos:
32
Dados não espaciais/atributos
Para representar dados geográficos no computador, temos de descrever suavariação no espaço e no tempo: “qual é o valor deste dado aqui e agora?”
O processo de medida consiste em associar números ou símbolos a diferentes ocorrências de um mesmo atributo, para que a relação dos números ou símbolos reflita as relações entre as ocorrências mensuradas.
33
Dados não espaciais/atributos: Escalas de representação
Escalas de Medida:
Temáticas: a cada medida é atribuído um número ou nome associando a observação a um tema ou classe.
Escala Nominal
Escala Ordinal
Numéricas: descrição mais detalhada, que permite comparar intervalo e ordem de grandeza entre eventos (regras de atribuição de valores baseiam-se em uma escala de números reais)
Escala por Razão
Escala por Intervalo
34
Dados não espaciais/atributos: Escalas de representação
Escalas Temáticas: Nominal
Classifica objetos em classes distintas sem ordem inerente, como rótulos que podem ser quaisquer símbolos;
Um exemplo é a cobertura do solo, com rótulos como “floresta”, “área urbana” e “área agrícola”;
Relações entre os valores:
Identidade (a = b)
Dessemelhança (a # b)
35
Dados não espaciais/atributos: Escala Nominal
36
Dados não espaciais/atributos: Escalas de representação
Escalas Temáticas: Ordinal
Caracteriza os objetos em classes distintas que possuem uma ordem natural;
Exemplo: 1 – ruim, 2 – bom, 3 – ótimo ou “0-10%”, “11-20%”, “mais que 20%”;
Relações entre os valores (para todo a e b): a < b, a > b ou a = b são possíveis.
37
Dados não espaciais/atributos: Escala Ordinal
38
Dados não espaciais/atributos: Escalas de representação
Escalas Numéricas: por intervalo
possui um ponto zero arbitrário (não implica em ausência de atributo);
uma distância proporcional entre os intervalos; 
uma faixa de medidas entre [-∞, +∞];
Exemplos:
Temperatura em oC medida por intervalo;
Localização em latitude/longitude;
39
Dados não espaciais/atributos: Escalas de representação
Escalas Numéricas: por razão
o ponto de referência zero não é arbitrário, mas determinado por alguma condição natural;
distâncias proporcionais entre os intervalos; 
uma faixa de valores limitada entre [0,∞];
Exemplos:
Peso e Volume de objetos;
Variáveis sociais: população, renda, etc.
40
Dados Espaciais: Algumas Considerações
Posição Espacial
Relações Espaciais
Tempo
Forma de armazenamento
41
Dados Espaciais: Posição Espacial
Localização absoluta expressa em coordenadas de algum sistema de referência
Exemplo: sistema de coordenadas geográficas, sistema plano/cartesiano.
42
Dados espaciais: Posição Espacial
localização: 
L1: (78,53),(86,73),
 . . .
L6: (88,46), (78,53)
 
L1
L2
L5
L6
L3
L4
43
Dados espaciais: Relações Espaciais
Definem como as entidades se relacionam entre si e entre as demais;
Incluem conceitos topológicos (vizinhança, pertinência), métricos (distância) e direcionais (“ao norte de”, “acima de”). 
44
Dados espaciais: Relações Topológicas
Topologia: estudo das propriedades geométricas que permanecem invariantes sob deformação;
Independem de fatores como escala, projeção, etc.
45
Dados espaciais: Relações Topológicas
A
B
A
B
A
B
A disjunto B ?
A
B
A
B
A
B
A adjacente (toca) B ?
B
A
A
B
A sobrepõe B ?
B
A
A
A
B
B
A
B
46
A
A
B
A
B
B está contido em / cobre A ?
A
B
B cruza A ?
B
A
B
A
B
B acima (N) / abaixo (S) / ao lado (L/O/ Esq / Dir) de A ?
B
A
A
B
A
B
A
A
B
A
B
B sobre / sob A ?
B
Dados espaciais: Relações Topológicas
47
distância A-B
A
A
comprimento/perímetro A
B
A
A
B
área/volume A
A
B
C
B
caminho ótimo A B
A
r
A
A
raio de 
alcance
A
B
A
B
Dados espaciais: Relações Métricas
48
Dados Espaciais: Tempo
Pode significar:
quando o fenômeno ocorreu;
quando o dado foi coletado;
1989
2000
49
1989
50
2000
51
Dados espaciais: Forma de Armazenamento
Existem duas grandes classes de representações computacionais de dados espaciais:
Vetoriais
Matriciais.
52
Dados espaciais: Representação Vetorial
Os mapas são abstrações gráficas nas quais pontos, linhas e polígonos são usados para representar de forma simplificada objetos do mundo real;
Forma de representação de softwares CAD e outros;
53
Dados espaciais: Representação Vetorial
mercado público
rua dos ilhéus
clube 12 de agosto
peixaria Guimarães
54
Dados Espaciais: Representação Vetorial
Ponto: abrange todas as entidades que podem ser representadas por um único par de coordenadas;
Linhas, arcos ou elementos lineares: são um conjunto de pontos conectados;
As áreas ou polígonos: são representados por um conjunto de linhas que a compõem com repetição do primeiro ponto.
55
Dados Espaciais: Representação Vetorial
 
 Redes:
 As informações gráficas 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).
 Este tipo de dado é muito utilizado em serviços de utilidade pública, como água, luz, telefone, redes de drenagem (bacias hidrográficas) e rodovias.
56
Dados Espaciais: Representação Vetorial
 Redes: Exemplo
57
Dados espaciais: Representação Vetorial
 Redes: Exemplo
58
Dados Cadastrais:
Cada um de seus elementos é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas (pontos, linhas ou polígonos);
Os atributos estão armazenados num sistema gerenciador de banco de dados.
Dados espaciais: Representação Vetorial
59
Dados Cadastrais: Exemplo
Dados espaciais: Representação Vetorial
60
Dados Espaciais: Representação Vetorial
Grades Triangulares ou TIN (Triangular Irregular Network)
	Representa a superfície através de um conjunto de faces triangulares interligadas. Para cada um dos três vértices do triângulo são armazenadas as coordenadas de localização (x,y) e do atributo z.
61
Dados Espaciais: Representação Vetorial
Grades Triangulares ou TIN: Exemplo
62
Dados Espaciais: Representação Matricial
A representação matricial consiste no uso de uma malha quadriculada regular sobre a qual se constrói, célula a célula, o elemento que está sendo representado;
O espaço é representado por uma matriz P(m,n) composta de m colunas e n linhas, onde cada célula (pixel) possui um número de linha, um número de coluna e um valor correspondente ao atributo estudado, sendo cada célula individualmente acessada pelas suas coordenadas;
63
Dados espaciais: Representação Matricial
64
Dados Espaciais: Representação Matricial
Grades Regulares: cada elemento da matriz está associado a um valor numérico; 
65
Dados Espaciais: Representação Matricial
Grades Regulares: exemplos
66
Imagens: representam formas de captura indireta de informação espacial 
Dados espaciais: Representação Matricial
67
Dados espaciais: Representação Matricial
1976
1998
68
Formato Matricial
Formato Vetorial sobre representação Raster
Dados espaciais: Matricial x Vetorial
69
Aspecto
Formato Vetorial
Formato Matricial
Relações Espacial entre Objetos
preserva relacionamentos topológicos
 
relacionamentos topológicos devem ser inferidos
Ligação com o Banco de Dados
associa atributos a elementos gráficos
 
associa atributos apenas às classes do mapa
Análise Simulação e Modelagem 
Representação indireta de fenômenos contínuos
 
Limitações na álgebra de mapas
Representa melhor os fenômenos contínuos no espaço
 
Simulação e modelagem mais fáceis
Algoritmos
Problemas com erros geométricos
Processamento rápido e eficiente
Armazenamento
Por coordenada (mais eficiente)
Por matrizes (maior gasto em armazenamento)
 
Dados espaciais: Matricial x Vetorial
70
Momento Peer to Peer
Item 3.4
Módulo - D
Aplicações:
Gestão Municipal: 
Planejamento Urbano 
Saúde Pública 
Cadastro Imobiliário 
Educação 
Segurança PúblicaPlanejamento de Transportes 
Outras 
Monitoramento Veicular 
Logística 
Segurança Patrimonial 
Aplicações:
Utilities/infraestrutura 
Água e Esgoto 
Energia 
Telecomunicações (2D e 3D) 
Gestão Ambiental: 
Monitoramento de Ecossistemas 
Monitoramento de Espécies 
Gestão de Recursos Naturais 
Diagnóstico de Impactos Ambientais 
Mapeamento sistemático 
Planejamento, gestão e monitoramento do ecoturismo 
Planejamento, gestão e monitoramento da Urbanização em áreas especiais 
Aplicações
Agronegócios 
Planejamento e Uso do Solo 
Previsão de Safras 
Agricultura de precisão 
Detecção de Pragas 
Planejamento Estratégico de negócios 
ANÁLISE ESPACIAL
Desenvolvimento de um SIG
O que distingue um Sistema de Informações Geográficas (SIG) de outros tipos de sistemas de informações são as funções que realizam análises espaciais. 
A Análise espacial consiste em arguir o banco de dados, para que o sistema informe, com a maior precisão possível, a localização geográficas de qualquer dados espacial, além do atributo à ele relacionado.
ANÁLISE ESPACIAL
É possível responder perguntas: 
“Onde estão os cruzamentos com maior número de acidentes com colisão lateral? 
ANÁLISE ESPACIAL
É Possível Gerar Novos Mapas, a partir de Mapas e Atributos Existentes: 
Apresente os estacionamentos regulamentados com mais de 25 vagas. 
ANÁLISE ESPACIAL
É Possível Gerar Análises de Melhor Caminho: 
Qual o melhor caminho a ser percorrido pelo caminhão do Corpo de Bombeiros até a Casa do Sr. João? 
Diversas aplicações do geoprocessamento 
Momento Peer to Peer
Item 4.3
Módulo - E
Planejamento Ambiental ou Ordenamento do Espaço
Premissa para grupos de pessoas que se propõe a viver em estado gregário, sob objetivos e normas comuns.
Final do século passado: voltado aos terrenos urbanos e funções (economia e hídrica).
= SETORIAL
1930: Baseado em bacias hidrográficas.
Pós Segunda Guerra: Planejamento econômico
 
 RÁPIDO CRESCIMENTO ECONÔMICO
Problemas:
O plano era mais um documento do que a ação que representava;
Era de difícil operacionalização por ser muito rígido não implementação;
Falta de comunicação entre planejadores, administradores e políticos.
Enquanto isso, nos EUA:
A preocupação girava em torno da necessidade de se avaliar os impactos ambientais resultantes das obras estatais. Analisavam “custo/benefício” e alternativas técnicas de engenharias.
1960: O modelo de desenvolvimento voltado meramente para o consumo começar a trazer insatisfação social, aumento da criminalidade, diferença social, poluição.
Começam a surgir modelos alternativos de desenvolvimento que consideram benefícios desvinculados do aspecto puramente econômico: qualidade de vida físico-mental, conforto, higiene, educação, DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL.
1970: Decisão multicriterial.
1972: Criou-se o PNUMA (Programas das Nações Unidas para o Meio Ambiente) para gerenciar atividades de proteção ambiental.
1983: Criou-se o CMMAD (Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento).
1992: Acontece a RIO-92 (para conservação ambiental, qualidade de vida na terra e consolidação política e técnica no desenvolvimento sustentável).
Principais Documentos:
Convenção sobre mudanças climáticas,
Convenção sobre diversidade biológica,
Princípios para manejo e conservação das florestas,
Declaração do Rio,
Agenda 21 (Capítulo 7: Planejamento rural e urbano, recomendando a avaliação das atividades humanas, do uso da terá e a ordenação desejada dos espaços dentro dos preceitos de desenvolvimento sustentável e sustentabilidade desdobradas em suas dimensões econômica, social, ambiental, política e cultural).
No Brasil ocorriam transformações:
1934: Constituição do Código das Águas,
1965: Código Florestal,
1965: Lei de Proteção à Fauna,
1981: PNMA (Política Nacional do Meio Ambiente; Lei nº 6.938/81).
A principal razão para a mudança de comportamento do governo foi a pressão de bancos internacionais, que passaram a exigir estudos de impacto ambiental para financiar projetos.
HOJE
Planejamento:
“Meio sistemático de determinar o estágio em que se está, onde deseja chegar e qual o melhor caminho para chegar lá”.
“Visão holística e integradora do meio + ações humanas”.
Figura 1: Fases comuns em planejamentos regionais
Petak (1980):
Planejamento tecnológico: abordagem voltada à solução de problemas e ao cumprimento de tarefas. Visão segmentária, tática e determinística, com variáveis quantitativas e conhecidas.
Desvantagem: enfoca situação imediata e trata somente o sintoma dos problemas, podendo agravá-lo.
Planejamento ecológico: abordagem preditiva, de orientação sistêmica, priorizando os fins holístico, estratégico e probabilístico com variáveis qualitativas e subjetivas.
Desvantagem: utiliza uma quantidade excessiva de dados e análise de longo prazo, dificultando ou mesmo inviabilizando a implementação do programa.
Gerenciamento ambiental: é um momento interativo de uma proposta de ordenamento, em uma fase posterior, ligado à aplicação, administração, controle e monitoramento das alternativas propostas pelo planejamento.
Gestão ambiental: integração entre planejamento, gerenciamento e política ambiental.
Planejamento Ambiental
Surgiu nas últimas 3 décadas em razão do aumento dramático da competição por terras, água, recursos energéticos e biológicos, que gerou a necessidade de organizar o uso da terra e de compatibilizar esse uso com proteção de ambientes ameaçados e de melhorar a qualidade de vida das populações.
Surgiu como uma resposta adversa ao desenvolvimento tecnológico (materialista), buscando também um bem estar humano, ao invés de um estado de economia nacional.
Apresenta-se como solução a conflitos que possam ocorrer entre as metas da conservação ambiental e o planejamento tecnológico.
Planejamento Ambiental
Consiste na adequação de ações à potencialidade, vocação local e a sua capacidade de suporte, buscando o desenvolvimento harmônico da região e a manutenção da qualidade do ambiente físico, biológico e social.
Fundamento: interação dos sistemas que compõe o ambiente.
As demandas sociais devem ter prioridade sobre as demandas econômicas (não podem nortear os planos).
As restrições do meio devem ter prioridade sobre as demandas sociais ou econômicas, não se deve aviltar o meio para que elas possam ser atendidas. Deve-se pensar na possibilidade de mudança do caráter da demanda.
Etapas, Estruturas e Instrumento do Planejamento Ambiental
Figura 2: estruturação das fases de planejamento
Figura 3: atores e agentes do planejamento 
Figura 4: atores e agentes do planejamento 
Momento Peer to Peer
Item 5.3
B
 
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