Apostila de Geotecnologias Ambientais

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Colégio Técnico da UFRRJ
Curso Técnico em Meio Ambiente
Disciplina de Geotecnologias Ambientais
Professor Valdemir Lúcio Durigon
NOTAS DE SALA DE AULA DA DISCPLINA DE GEOTECNOLOGIAS AMBIENTAIS 
PARTE TEÓRICA
2023
Índice 
1.	geotecnologias ambientais	7
1.1.1.	Conceitos Básicos:	7
1.1.2.	Histórico:	8
1.2.	sistemas de informações geograficas – sig	10
1.2.1.	Conceitos de geodesia, cartografia e escala.	10
1.2.2.	Tipos de dados geográficos	18
1.2.3.	Definição, histórico e tipos de SIG:	20
1.2.4.	Arquitetura do SIG	21
1.2.5.	Aplicações de SIG	24
1.2.6.	Software, ferramentas e extensões	24
1.2.7.	Entrada e saída de dados	27
1.2.8.	Exercícios:	32
1.3.	Sensoriamento Remoto aplicado Ao Meio Ambiente	34
1.3.1.	Radiação eletomagnética	37
1.3.2.	Espectro Eletromagnético	40
1.3.3.	Assinatura Espectral:	44
1.3.4.	Plataformas, satélites e sensores.	50
1.3.5.	Produtos de sensoriamento remoto	55
1.3.6.	Índices de vegetação	57
1.3.7.	Exercícios:	58
1.4.	Global navigation satellite system (GNSS) e/ou sistema de satélites de navegação global	60
1.4.1.	Características, tipos de receptores e aplicações do GNSS	60
1.4.2.	Tipos de Dados coletados	62
1.4.3.	Processamentos dos dados para aplicações nos Sistemas de Informações Geográficas.	63
1.5.	banco de dados	63
1.5.1.	Elaboração e gerenciamento de banco de dados geográficos	63
1.5.2.	64
1.5.3.	64
1.5.4.	Estrutura de banco de dados	64
1.5.5.	Atualização e busca de dados	64
1.5.6.	Sistemas de Georreferenciamento de Banco de dados	64
1.6.	monitoramento ambiental e levantamento temático (Prático).	64
1.6.1.	Fotointerpretação de imagens de satélites	64
1.6.2.	Modelagem digital de terreno	64
1.6.3.	Técnicas de levantamento de campo	65
1.6.4.	Leitura de ambientes	65
1.6.5.	Confecção de mapas temáticos	66
1.7.	AULAS PRÁTICAS	67
1.7.1.	Como fazer o cadastro no sait do inpe.	67
1.7.2.	Download do SPRING 5.4.3 e do SPRING 5.2.7	68
1.7.3.	Instalação do SPRING 5.4.3 e do SPRING 5.2.7	71
1.7.4.	Começando a trabalhar no Spring	81
1.7.5.	Entrando no SPRING	89
1.7.6.	Como baixar imagens do sait do INPE.	94
1.7.7.	Trazendo imagens para o Spring.	109
1.7.8.	Conhecendo o Spring	118
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Relação entre Geoprocessamento, SIG e Sensoriamento Remoto	8
Figura 3. Projeções Cartográficas	13
Figura 4. Representação dos paralelos e meridianos	14
Figura 5. Representação das coordenadas UTM no Mundo	15
Figura 6. Representação das coordenadas UTM no Brasil	16
Figura 7: Diferença entre datum geocêntrico e topocêntrico	17
Figura 8. Exemplos de Escala Cartográfica, numérica e de gráfica.	17
Figura 9. Tipos de dados geográficos	18
Figura 10. Tipos de dados geográficos, vetores	18
Figura 11. Dados geográficos do tipo classe matricial	19
Figura 12. Representação de vetores e matrizes	19
Figura 14. Exemplo de mapa cadastral (países da América do Sul).	28
Figura 15. Exemplo de rede, no caso a rede elétrica.	29
Figura 16. Evolução da cobertura dos solos de 1925 a 1965	35
Figura 17. Análise do desmatamento	35
Figura 18. Estudos Geológicos	36
Figura 19. Agricultura e uso dos solos	36
Figura 20. Oscilação da radiação eletromagnética	37
Figura 21. Interação da radiação eletromagnética com a fonte o sensor e o alvo.	38
Figura 22. Comportamento das ondas eletromagnéticas	39
Figura 23. Espectro eletromagnético.	40
Figura 24. Espectro eletromagnético.	43
Figura 25. Dispersão da radiação solar – Decomposição da luz visível.	43
Figura 26. Absorção da radiação eletromagnética na atmosfera.	44
Figura 27. Assinaturas espectrais de diversos alvos na superfície terrestre.	45
Figura 28 Assinatura Espectral de diversos constituintes.	45
Figura 29. Assinatura espectral da água liquida, vapor de água e neve.	46
Figura 30. Assinatura Espectral da água com diversos graus de sedimentos.	47
Figura 31. Assinatura Espectral dos Solos com diversos teores de umidade.	47
Figura 32. Assinatura Espectral da vegetação e faixas de maior absorção pela água.	48
Figura 33. Assinatura Espectral da vegetação normal e vegetação senescente.	48
Figura 34. Reflectância em uma imagem.	49
Figura 35. A/B. Cores primárias da luz (processo aditivo – Sistema RGB) e cubo de cores, com cor genérica “X” representa graficamente como uma combinação das outras. Figura 35 B. Cores complementares da luz, e primárias da impressão (processo subtrativo – Sistema CMYK). Fonte:LABGIS	49
Figura 36. Níveis de aquisição de dados quanto a altitude em sensoriamento remoto.	50
Figura 37. Prédio principal da UFRRJ (P1) na imagem do sensor ETM+ do Landsat 7 (30 m) e do sensor Ikonos II (1 m).	52
Figura 38. Bandas individuais do sensor Lansat-5	56
Figura 39. Fotografia aérea.	57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Exemplos de Análise Espacial	23
Tabela 2. Comparação entre formatos para mapas temáticos:	27
Tabela 3. Comparação entre grade retangulares e triangulares:	30
Tabela 4. Espectro visível	41
Tabela 5. Características dos Sensores	53
Tabela 6. Principais satélites e sensores.	54
Tabela 7. Alguns tipos de índices de vegetação.	58
Prezados alunos, este material não é uma apostila. É somente um roteiro das aulas que tem a finalidade de facilitar os estudos e evitar que vocês fiquem perdendo tempo fazendo anotações desnecessárias em sala de aula. 
Um dia pretendo concluir este material, aí sim poderá ser chamado de apostila, podendo ser utilizada pelos alunos, divulgada e utilizada por todos que tiverem interesse, mas como apostila está em processo de construção.
INTRODUÇÃO A DISCIPLINA DE GEOTECNOLOGIAS AMBIENTAIS
E-MAILs	valdemirdurigon@yahoo.com.br
Grupo no Facebook destinado aos alunos, ex-alunos da disciplina de Geotecnologias Ambientais do curso de Meio Ambiente do CTUR https://www.facebook.com/groups/754987701266138/
Todos os trabalhos enviados para o meu e-mail devem estar da seguinte forma:
______________ + _____ + _____________________
Nome do trabalho + Turma + Nome do autor do trabalho (aluno)
Exemplo:
Geotecnologias Ambientais_Turma28_JoãoAparecido.
SOBRE A PRESENÇA EM SALA DE AULA:
Para a turma 36: Seguir o Slide. 
Para a turma 28: Seguir o Slide. 
DÚVIDAS: Podem ser tiradas em qualquer dia de segunda a sábado das 8:00 da manhã até às 10:00 da noite pelo telefone 99415-0763, desde que o professor tenha condições no momento para tal. 
RECUPERAÇÃO: Podem ser realizadas a qualquer momento, desde que seja solicitado pelos alunos em grupo maior ou igual a cinco alunos e que eu tenha tempo para tal.
geotecnologias ambientais
Conceitos Básicos:
O que são Geotecnologia?
São conjuntos de técnicas para a coleta, processamento, análise, disponibilizadas com referências geográficas. As Geotecnologias podem ser também conhecidas por Geoprocessamento.
As Geotecnologias podem ser uma ferramenta poderosa para as tomadas de decisões, podendo ainda ser utilizada em diversas áreas, como a gestão ambiental, municipal e é claro na educação. 
A Geotecnologia está ligada à área das geoinformações, que, no entanto, é a aquisição de materiais que farão parte de análise ou processamento que nesta área é chamada de informações georreferenciadas, a Geotecnologia é o conceito dado aos estudos com as tecnologias de informação, ela é utilizada pela geografia, cartografia, topografia entre outras fontes do estudo geográfico. 
O tempo é marcado pela informação, então a importância de estar sempre bem atualizado é fundamental, mas não somente procurar, mas saber onde encontrar, organizar, processar e visualizar estas informações, nos estudos geográficos mais ricos, é chamado de geoinformação, que está ligada a um conceito da Geografia, carregando consigo um endereço, as coordenadas geográficas, latitude, longitude e altitude, do local de estudo, tendo feito isso com uma posição geográfica o estudo ficará georreferenciado, com sua referência espacial, esta leitura poderá ser feita a partir de um mapa para facilitar o aprendizado, consequentemente poderemos estar utilizando, outros aliados como softwares que estarão permitindo com que se possam fazer cálculos de distância entre outras analises. 
A geotecnologia vem a ser uma aliada a educação fazendocom que o mundo esteja presente dentro das salas de aula com mais facilidade, podendo fazer um estudo tanto em um âmbito local, como global. As geotecnologias são divididas em algumas áreas: o sensoriamento remoto, que visa o trabalho com as imagens ópticas, imagens de radar e os perfis espectrais; A Figura 1 o Geoprocessamento através do qual os trabalhos são realizados a partir dos SIGs, as bases de dados e as análises espaciais, também uma ferramenta muito importante para os trabalhos com a utilização das geotecnologias são os GPS, trabalhados na cartografia e em levantamentos de campo. 
	
	Figura 1. Relação entre Geoprocessamento, SIG e Sensoriamento Remoto
Histórico:
O desenvolvimento das geotecnologias está relacionado diretamente ao desenvolvimento da fotografia e a pesquisa espacial. Os primeiros produtos de geotecnologias utilizados foram às fotografias aéreas, tanto é que a fotogrametria e a fotointerpretação são termos muito anteriores ao termo sensoriamento remoto.
A primeira fotografia que se tem notícias foi obtida por Daguerre e Niepce em 1839. Em 1858 o Corpo de Engenharia da França já utilizava fotografias tomadas a partir de balões para mapeamento topográfico do território francês. Com invenção do avião no início do século passado e com a melhora na qualidade das câmeras fotográficas, filmes etc. a obtenção de dados passou a ser controlada e com cobertura mais ampla.
A partir de 1930 as fotografias aéreas coloridas passaram a ser disponíveis. Com a segunda grande guerra houve um grande desenvolvimento nas tecnologias de aquisição de dados. Em 1956 nos Estados Unidos iniciaram-se as primeiras aplicações sistemáticas de fotografias aéreas como fonte de informações para o mapeamento de formações vegetais.
O primeiro satélite experimental a carregar a bordo um sensor meteorológico foi lançado pelos Estados Unidos da América em 1959. As primeiras plataformas espaciais de sensoriamento remoto foram os satélites meteorológicos da série TIROS (Television Infrared Observation Sattelite) lançado pela primeira vez em 1960. O programa teve tal êxito que em 1966 já havia um sistema global operacional de aquisição diária de dados meteorológicos sob a administração da NOAA (National Oceanographic Atmospheric Administration). 
A NASA (National Aeronautics and Space Administration) deu início ao programa de satélites da série Nimbus com o objetivo de atender às necessidades da pesquisa meteorológica. O programa visava não só o desenvolvimento de plataformas orbitais mais avançadas, mas também sensores mais avançados que permitissem o monitoramento diário e global da atmosfera terrestre, para isto foi criado uma base de dados para a previsão do tempo de curto e médio prazo. O satélite Nimbus foi lançado em 1964 segundo uma órbita polar, e é o precursor do atual satélite NOAA. 
Em 1972 foi lançado pela NASA o primeiro satélite de Recursos Naturais o ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite) o qual posteriormente foi renomeado para Landsat-1. O Landsat1- foi seguido de uma série de satélites, sendo que em 1999 foi lançado o sétimo com várias inovações tecnológicas decorrentes não só do desenvolvimento de detectores e componentes ópticos mais eficientes, como também, em decorrência das demandas da comunidade de usuários de produtos de geotecnologias. 
A partir de 1981 os ônibus espaciais passaram a prover outra plataforma alternativa para a aquisição de dados de sensoriamento remoto. A Segunda missão do ônibus espacial levou a bordo um conjunto de sensores orientados para as geotecnologias terrestre, dentre os quais se destacam um radar imageador, um radiômetro operando no visível e no infra-vermelho. Em um futuro próximo, estes estarão disponíveis para a aquisição de dados de sensoriamento a partir de estações espaciais. 
No Brasil os primeiros trabalhos foram em 1970 com o Projeto radar na Amazônia (RADAM) que permitiu até o início dos anos oitenta o levantamento de 8,5 milhões de Km2 do território nacional. 
As atividades de geotecnologias não se limitam à superfície terrestre. Na verdade, elas tiveram seu início a partir da necessidade de se obter informações remotas de planetas como Marte, Mercúrio, Vênus, Júpiter, Urano. Existem numerosas imagens adquiridas da superfície da Lua, Mercúrio, Marte, Júpiter e dos anéis de Saturno, e da atmosfera de Vênus, Júpiter, Saturno e Urano. Outros tipos de sensores remotos como radares altímetros, sondas, detectores de radiação gama, radiômetros são utilizados em inúmeras missões interplanetárias. 
O uso de sistemas orbitais está se tornando uma necessidade em um número grande de disciplinas ligadas às ciências ambientais devido às necessidades de informações globais e sinópticas a pequenos intervalos de revisitas. Esses fatores são essenciais para a observação de fenômenos dinâmicos como a vegetação, a atmosfera, os oceanos, e os processos biológicos e biogeoquímicos. 
sistemas de informações geograficas – sig
Conceitos de geodesia, cartografia e escala.
O que é geodésia?
Geodésia é a ciência que estuda as dimensões, forma e o campo de gravidade da Terra, permitindo analisar, medir e representar o espaço geográfico do planeta com precisão.
A geodésia faz parte de um conjunto de disciplinas denominadas “ciências geodésicas”, que incluem a cartografia, a topografia, a fotogrametria, o sensoriamento remoto e a astronomia de posição.
Todas essas áreas de estudo, assim como a geodésia, auxiliam na obtenção de informações mais precisas sobre as complexas características do formato da Terra.
Os estudos e atividades pela geodésia foram de grande ajuda no desenvolvimento de incrementos no modelo cartográfico, como a criação e implementação do Sistema de Posicionamento Global (GPS).
Desde a Grécia Antiga, com Aristóteles, Pitágoras, Eratóstenes, entre outros, os conceitos e estudos básicos da geodésia já estavam a ser desenvolvidos, como, por exemplo, a ideia da Terra ser esférica.
Em tempos mais modernos, Isaac Newton e Carl Gauss foram outros importantes nomes dentro desta ciência, fazendo contribuições muito significativas sobre a estrutura e formato do planeta.
No Brasil, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) é o órgão responsável em fazer o referenciamento do território nacional, através do chamado Sistema Geodésico Brasileiro (SGB).
A geodésia, além de fazer parte da geociência, também é utilizada no ramo da engenharia, da matemática e da física.
Geodésia e cartografia: A cartografia está dentro do conjunto de ciências geodésicas, sendo considerada uma das mais antigas, responsáveis em analisar e medir as dimensões da Terra.
O cartógrafo tem a responsabilidade de reproduzir as características e complexidades de uma rede geográfica esférica (as dimensões, longitudes, latitudes e demais medidas terrestres) para uma superfície plana: uma carta ou mapa.
Em resumo, a cartografia é a ciência que estuda e produz mapas e demais referenciadores de localização geográfica.
Geodésia e topografia
A geodésia e a topografia são muitas vezes confundidas entre si, pelo fato de utilizarem os mesmos equipamentos e métodos para mapear a superfície terrestre.
No entanto, a principal diferença é que a topografia se limita em estudar pequenas porções de uma superfície (até 30 km) e a geodésia mapeia grandes porções de terra
A cartografia é a área do conhecimento que se preocupa em estudar, analisar e produzir mapas, cartogramas, plantas e demais tipos de representações gráficas do espaço. Trata-se, portanto, de um conjunto de técnicas científicas e até artísticas que visa à elaboração de documentos que representem de forma reduzida uma determinada localidade.
Apesar de contar, atualmente, com avançadas técnicas e modernos equipamentos, essa é uma prática extremamente antiga, pois existe desde que o homem aprendeu que seria melhor conhecer os lugares desenhando-os em pedaços de rochas. O mais antigo mapa que se tem notícia tem 4.500 anos e provavelmente foi produzido pelos povos babilônicos. Ele foi produzido em uma placa de argila e representa, provavelmente,a área do vale do Rio Eufrates.
Com o passar dos tempos, as técnicas cartográficas foram se aprimorando, principalmente durante o período das grandes navegações, em que os europeus utilizavam mapas para encontrar novos caminhos marítimos e descobrir novos territórios. Temos aí a constituição da Cartografia como ciência moderna. A evolução, no entanto, não parou por aí, de forma que as técnicas cartográficas se tornaram mais aprimoradas, especialmente durante períodos de guerra e de grandes revoluções científicas.
No século XX, uma nova era estabeleceu-se na cartografia com o uso de fotografias aéreas para auxiliar a produção dos mapas, uma técnica denominada por aerofotogrametria. Pouco tempo depois, a Terceira Revolução Industrial propiciou o desenvolvimento de procedimentos ainda mais avançados.
Nos dias de hoje, graças aos avanços realizados no âmbito dos meios informacionais, a produção de mapas conta com complexas técnicas de elaboração e representação, envolvendo computadores, satélites, softwares e muitos outros equipamentos.
Os problemas da cartografia: Representar uma dada realidade física em um plano não é uma tarefa muito simples, sobretudo quando essa representação envolve todo o globo terrestre. O primeiro problema está no fato de a Terra apresentar uma forma esférica, o que torna impossível a sua representação em plano. O segundo problema está no fato de que essa esfera não é perfeita, possuindo contornos e traços não muito bem definidos.
O primeiro problema foi, de certa forma, resolvido por Karl F. Gauss (1777-1855), um notável matemático que elaborou o conceito de Geoide, que considera o formato da Terra sem considerar os continentes, ou seja, apenas imaginando como ela seria se houvesse apenas os oceanos. Ao longo dos tempos, os cartógrafos foram avançando nessa ideia e aproximaram-se da forma que atualmente caracteriza os globos terrestres.
A forma real da terra: A terra não é um elipsoide perfeito, mas na verdade tem forma irregular. Geoide: Figura 2 se aproxima mais da superfície da Terra, no entanto não possui modelagem matemática simples. 
A Terra é matematicamente mais bem modelada por um elipsoide. Superfície de gravidade constante em relação ao nível médio dos mares. Influência da gravidade da Terra e sua rotação. 
	
	
	
	
	Figura 2. O planeta Terra tem superfície irregular
Já o segundo problema é impossível de ser resolvido totalmente. no entanto, a melhor solução foi a elaboração das chamadas Projeções Cartográficas, em que a Terra passa a ser representada em um plano de diferentes maneiras, ora distorcendo as formas dos continentes, ora distorcendo suas áreas e, às vezes, distorcendo ambos. Na Figura 3. existem inúmeras projeções da Terra atualmente, cada uma atendendo a um determinado interesse ou aspectos da superfície terrestre.
	
	Figura 3. Projeções Cartográficas 
As coordenadas geográficas (Lat. Log.):
São um sistema de linhas imaginárias traçadas sobre o globo terrestre ou um mapa.
É através da interseção de um meridiano com um paralelo que podemos localizar cada ponto da superfície da Terra.
Suas coordenadas são a latitude e a longitude e o princípio utilizado é a graduação (graus, minutos e segundos).
Os paralelos e os meridianos são indicados por graus de circunferências. Um grau (1°) equivale a uma das 360 partes iguais em que a circunferência pode ser dividida. Um grau, por sua vez, divide-se em 60 minutos (60') e cada minuto pode ser divido em 60 segundos (60"). Assim, um grau é igual a 59 minutos e 60 segundos.
Os paralelos são linhas paralelas ao Equador, sendo que a própria linha imaginária do Equador é um paralelo. O 0º corresponde ao equador, o 90º ao polo norte e o -90º ao polo sul. MARIA THEREZA MINHA ALUNA FAVORITA ELA É NOTA 10 
Os meridianos são linhas perpendiculares ao Equador que vão do Polo Norte ao Polo Sul e cruzam com os paralelos. Todos os meridianos possuem o mesmo tamanho e o ponto de partida para numeração é o meridiano que passa pelo observatório de Greenwich, na Inglaterra. Logo, o meridiano de Greenwich é o meridiano principal (0°). Figura 4. a leste de Greenwich, os meridianos são medidos por valores crescentes até 180º e, a oeste, suas medidas são decrescentes até o limite de -180º.
	
	
	Figura 4. Representação dos paralelos e meridianos
A partir dos meridianos e paralelos, foram estabelecidas as coordenadas geográficas que são medidas em graus e, a partir das coordenadas geográficas, é possível localizar qualquer ponto da superfície da Terra.
As coordenadas projetadas (UTM):
As coordenadas projetadas são as que aparecem em plano, “rebatidas”, contendo unidades métricas, ou seja, metros, quilômetros etc.
As coordenadas projetadas, ao contrário das geográficas, não localizam, de forma direta qualquer, qualquer ponto sobre a superfície terrestre, pois elas possuem a necessidade de alguma outra indicação suplementar, como zonas UTM, hemisfério Norte/Sul, Oeste/Leste Greenwich, etc.
Este sistema adota coordenadas métricas planas, com características que aparecem nas margens das cartas.
De acordo com a Figura 5. o sistema UTM adota uma projeção do tipo cilíndrica, transversal e secante ao globo terrestre. Ele possui 60 fusos (zonas delimitadas por dois meridianos consecutivos), cada um com seis graus de amplitude contados a partir do antimeridiano de Greenwich.
Características básicas do sistema UTM: 
1. O mundo é dividido em 60 fusos, onde cada um se estende por 6° de longitude, os fusos numerados de um a sessenta começando no fuso 180°. E continuando plano de coordenadas, com valores que se repetem em todos os fusos.
2. O quadriculado UTM está associado ao sistema de coordenadas plano-retangulares, tal que um eixo coincide com a projeção do Meridiano Central do fuso (eixo N apontando para Norte) e outro eixo, com o do Equador. Como convenção atribui-se a letra N para coordenadas norte-sul (ordenadas) e, a letra E, para as coordenadas leste-oeste (abscissas). Os meridianos e paralelos interceptam-se em ângulos retos.
	
	Figura 5. Representação das coordenadas UTM no Mundo
3. Figura 6. a cada fuso associamos um sistema cartesiano métrico de referência, atribuindo a origem do sistema (interseção da linha do Equador com o meridiano central) as coordenadas 500.00 m, para contagem de coordenadas ao longo do Equador, e 10.000.000 m ou 0 (zero) m, para a contagem de coordenadas ao longo do meridiano central, para os hemisférios sul e norte respectivamente.
4. O sistema UTM é usado entre as latitudes 84° N e 80 ° S.
	
	Figura 6. Representação das coordenadas UTM no Brasil
DATA o que são?
O que é DATUM? É um modelo de representação da superfície da Terra.
· Córrego Alegre 
· SAD69
· WGS84
· SIRGAS2000
Figura 7. a diferença entre eles está no ponto origem do sistema, os dois primeiros são sistemas topocêntricos já o WGS84 e SIRGAS2000 são geocêntricos. O que quer dizer que a origem dos sistemas topocêntricos está localizada na superfície física da terra e dos sistemas geocêntricos está no centro de massa da terra. Portanto um ponto com coordenadas no datum SAD69 terá coordenadas (valores) diferentes no datum SIRGAS2000 ou WGS84. Aliás este último, mundialmente utilizado, é compatível com o nosso SIRGAS2000 o que explica a adoção deste como nosso referencial oficial.
	
	Figura 7: Diferença entre datum geocêntrico e topocêntrico
O que é escala Cartográfica:
Conceito: É uma relação matemática (uma proporção) que existe entre as dimensões reais e aquelas da representação da realidade contidas em um mapa ou globo. Figura 8 e 9. existe dois tipos que é a escala numérica e a escala gráfica.
Escala numérica: 
Qual escala é maior 1:25000 ou 1:250, como eu sei qual é maior?
Escala é uma fração onde temos um numerador e denominador. 1/ 250
Como faço o cálculo de escala de projeto.
Em que:
D = Distância no terreno (real)
d = Distância no mapa (real)
E = Escala no mapa 
	
	
	Figura 8. Exemplos de Escala Cartográfica, numérica e de gráfica.
Tipos de dados geográficos 
Conforme ilustra a Figura 9. os dados geoespaciais são agrupadosem duas grandes classes ou modelos de representação, a saber: vetorial e raster, este último também chamado de dados matriciais ou de varredura. Estas “classes de representação” se referem a forma na qual os dados espaciais são armazenados (vetores ou matrizes).
	
	Figura 9. Tipos de dados geográficos
Dados espaciais armazenados no modelo vetorial tem a localização e os atributos gráficos de cada objeto representadas por pelo menos um par de coordenadas. Nesta classe as entidades podem ser apresentadas na forma de pontos ou linhas (arcos e demais elementos lineares) ou polígonos (áreas). Figura 10. conforme a seguir. 
	
	Figura 10. Tipos de dados geográficos, vetores
Pontos são utilizados para representar, por exemplo, a localização de crimes ou ocorrências de doenças. Linhas tem aplicação na representação de redes de esgoto, traçado de rios e semelhantes. Polígonos podem representar desde lotes de uma quadra até continentes. Com respeito aos polígonos é digno de nota observar que estes dividem o plano em duas regiões: o interior, que em geral inclui a fronteira do polígono fechado e o exterior.
Figura 11 na classe matricial a representação é feita através de uma matriz composta de um certo número de colunas e linhas, onde cada célula tem um valor correspondente ao atributo analisado e pode ser localizada pelo cruzamento entre as linhas e colunas. A figura abaixo ilustra a representação raster em duas diferentes resoluções espaciais. Note que as células da imagem da esquerda são maiores que as da imagem da direita, o que significa que a segunda tem melhor resolução espacial. A Figura 12 faz a representação da mesma área uma com vetores e a outra com matrizes.
	
	Figura 11. Dados geográficos do tipo classe matricial 
	
	Figura 12. Representação de vetores e matrizes
Qual o melhor: dados vetoriais ou matriciais?
A melhor resposta para esta pergunta é, com certeza, resumida em uma única palavra: Depende!
A opção pelo uso do modelo vetorial ou matricial dependerá de diversos fatores, pois ambos apresentam vantagens e desvantagens na sua utilização. Por exemplo, a classe raster representa melhor fenômenos com variação contínua no espaço. Já o armazenamento na forma de vetores (por coordenadas) é mais preciso.
Definição, histórico e tipos de SIG:
O que é um SIG? SIG é um sistema que processa dados gráficos e não gráficos (alfanuméricos) com ênfase a análises espaciais e modelagens de superfícies. Algumas definições:
"Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para armazenar e manipular dados georeferenciados" (Aronoff, 1989).
"Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados sobre o mundo real" (Burrough, 1986).
"Um sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados espacialmente num ambiente de respostas a problemas" (Cowen, 1988).
"Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais" (Smith et al., 1987)
A Figura 13 O termo Sistemas de Informação Geográfica (SIG) é aplicado para sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos. Um SIG armazena a geometria e os atributos dos dados que estão georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e representados numa projeção cartográfica. Os dados tratados em geoprocessamento têm como principal característica a diversidade de fontes geradoras e de formatos apresentados.
O requisito de armazenar a geometria dos objetos geográficos e de seus atributos representa uma dualidade básica para SIGs. Para cada objeto geográfico, o SIG necessita armazenar seus atributos e as várias representações gráficas associadas. Devido a sua ampla gama de aplicações, que inclui temas como agricultura, floresta, cartografia, cadastro urbano e redes de concessionárias (água, energia e telefonia), há pelo menos três grandes maneiras de utilizar um SIG:
como ferramenta para produção de mapas;
como suporte para análise espacial de fenômenos;
como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial.
Estas três visões do SIG são antes convergentes que conflitantes e refletem a importância relativa do tratamento da informação geográfica dentro de uma instituição. 
As definições de SIG refletem, cada uma à sua maneira, a multiplicidade de usos e visões possíveis desta tecnologia e apontam para uma perspectiva interdisciplinar de sua utilização. A partir dos conceitos, é possível indicar as principais características de SIGs:
Inserir e integrar, numa única base de dados, informações espaciais provenientes de dados cartográficos, dados censitários e cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno;
Oferecer mecanismos para combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação e análise, bem como para consultar, recuperar, visualizar e plotar o conteúdo da base de dados georreferenciados.
Um SIG é um software que permite armazenar, gerenciar e visualizar dados espaciais e fornece ferramentas de análise como: Consulta: por região, por coordenadas, classificação; MNT: declividade, rede de drenagem, bacias; Rede: conectividade, caminho mínimo; Distribuição: detecção de mudanças, proximidade; Análise/Estatística espacial: padrões, auto-correlação; Medidas: distância, forma, adjacência, direção, perímetro.
Figura 13. Representação de vetores e matrizes
Arquitetura do SIG
Numa visão abrangente, pode-se indicar que um SIG tem os seguintes componentes:
Interface com usuário;
Entrada e integração de dados;
Funções de processamento gráfico e de imagens;
Visualização e plotagem;
Armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um banco de dados geográficos).
Estes componentes se relacionam de forma hierárquica. No nível mais próximo ao usuário, a interface homem-máquina define como o sistema é operado e controlado. No nível intermediário, um SIG deve ter mecanismos de processamento de dados espaciais (entrada, edição, análise, visualização e saída). No nível mais interno do sistema, um sistema de gerência de bancos de dados geográficos oferece armazenamento e recuperação dos dados espaciais e seus atributos.
De uma forma geral, as funções de processamento de um SIG operam sobre dados em uma área de trabalho em memória principal. A ligação entre os dados geográficos e as funções de processamento do SIG é feita por mecanismos de seleção e consulta que definem restrições sobre o conjunto de dados. 
Exemplos ilustrativos de modos de seleção de dados são:
"Recupere os dados relativos à carta de Guajará-Mirim " (restrição por definição de região de interesse);
"Recupere as cidades do Estado de São Paulo com população entre 100.000 e 500.000 habitantes" (consulta por atributos não-espaciais).
"Mostre os postos de saúde num raio de 5 km do hospital municipal de São José dos Campos" (consulta com restrições espaciais).
A Figura 14 indica o relacionamento dos principais componentes ou subsistemas de um SIG. Cada sistema, em função de seus objetivos e necessidades, implementa estes componentes de forma distinta, mas todos os subsistemas citados devem estar presentes num SIG.
	
	Figura 14. Arquitetura de Sistemas de Informação Geográfica
O que caracteriza um SIG? 
Integra numa única base de dados informações espaciais provenientes de dados cartográficos, dados de censo e cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno.
Oferece mecanismos para combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação e análise, para consultar, recuperar e visualizar o conteúdo da base de dados e gerar mapas.
Aplicações de um SIG?
Ferramenta para produção de mapas;
Suporte para análise espacial de fenômenos;
Banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial.
O que é análise espacial?
Processos de análise espacial tratam dados geográficos que possuem uma localização geográfica (expressacomo coordenadas em um mapa) e atributos descritivos (que podem ser representados num banco de dados convencional). Dados geográficos não existem sozinhos no espaço: tão importante quanto localizá-los é descobrir e representar as relações entre os diversos dados.
Processos de análise espacial típicos de SIG (adaptada de Maguire, 1991).
Tabela 1. Exemplos de Análise Espacial
	Análise
	Pergunta Geral
	Exemplo
	Condição
	"O que está..."
	"Qual a população desta cidade?"
	Localização
	"Onde está...?
	"Quais as áreas com declividade acima de 20%?"
	Tendência
	"O que mudou...?"
	"Esta terra era produtiva há 5 anos atrás?"
	Roteamento
	"Por onde ir.. ?"
	"Qual o melhor caminho para o metrô?"
	Padrões
	"Qual o padrão....?"
	"Qual a distribuição da dengue em Fortaleza?"
	Modelos
	"O que acontece se...?"
	"Qual o impacto no clima se desmatarmos a Amazônia?"
Quais tipos de dados são tratados?
Dados de diversas fontes geradoras e de formatos apresentados, com relações espaciais entre si (topologia - estrutura de relacionamentos espaciais que se pode estabelecer entre objetos geográficos).
Dados podem ser genericamente separados em mapas temáticos, mapas cadastrais (mapas de objetos), redes, imagens e modelos numéricos de terreno.
Aplicações de SIG
Veja abaixo alguns dos benefícios dessa tecnologia:
• Na confecção de mapas para o licenciamento ambiental a fim de outorga de uma determinada área de estudo;
• Aprovação de locação de poços com redução do tempo gasto em cerca de quinze dias;
• Permissão da liberação de áreas para perfuração de poços, utilizando o mapeamento das propriedades rurais;
• Confecção de mapas para o auxílio em segurança interna de Unidade de Negócios;
• Na confecção de mapas para as equipes de sísmica se posicionarem nas atividades em campo;
• Na identificação dos municípios onde as atividades operacionais das sondas de produção e perfuração estão sendo executadas para o recolhimento de ISS;
• No auxílio com imagens de satélites de alta resolução (QuickBird) para o estudo de recuperação de áreas degradadas;
• No posicionamento das torres de telecomunicações para melhor obtenção dos sinais de dados e voz;
• Nos estudos para aquisição de sísmica 3D, rotas de fuga e devolução de áreas de concessão;
• Quando solicitado pela ANP, na identificação do município onde se encontra o poço produtor, para que a mesma efetue o pagamento da participação governamental;
• No posicionamento das embarcações marítimas e gerenciamento da esquadra;
O site do GISSEAL, hoje, é uma realidade utilizada por todas as gerências da unidade. São, em média, 600 acessos por mês dos mais variados temas, que vão desde a base cartográfica (sistema viário, vegetação, curva de nível, hidrografia, etc.), campos de produção, poços, propriedades rurais, dutos, plataformas, imagens de satélite de alta resolução, sísmica, acessos a links e banco de dados externos, entre outras.
Software, ferramentas e extensões
ArcGIS:
O ArcGIS é um conjunto de aplicativos computacionais de Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s) desenvolvido pela empresa norte-americana ESRI (Environmental Systems Research Institute) que fornece ferramentas avançadas para a análise espacial, manipulação de dados e cartografia:
O ArcGIS Desktop é composto pelos seguintes aplicativos: ArcMAP, ArcSCENE ArcCATALOG e ArcTOOLBOX: 
O ArcMap constitui-se como uma ferramenta do ARCGIS utilizada: 
O ArcGlobe: Aplicativo que apresenta um globo terrestre onde se pode navegar em três dimensões, análogo ao Google Earth. 
O ArcCatalog permite o acesso e gerenciamento do conteúdo de dados geográficos, o acesso aos dados se dá através de conexões aos arquivos, estas juntas formam o catálogo de origem dos dados geográficos:
O ArcToolbox é um aplicativo simples que contém muitas ferramentas GIS usadas para geoprocessamento de dados, conforme a licença adquirida, do pacote de softwares da ESRI.
Muitos softwares de geoprocessamento privados criam os próprios formatos de arquivos de formato, como a ESRI é criadora do formato shapefile (para dados Vetoriais). A shapefile é um formato de armazenamento de dados vectoriais que contém a posição, o formato e os atributos dos elementos geográficos. É armazenado como um conjunto de ficheiros relacionados e contém uma classe de elementos. 
QGIS:
O projeto Quantum GIS nasceu oficialmente em maio de 2002, quando começou a ser escrito o seu código. A ideia foi concebida em fevereiro desse ano quando o seu autor – Gary Sherman – procurava um visualizador SIG para Linux que fosse rápido e suportasse uma vasta gama de formatos de dados. Isso, associado ao interesse em programar uma aplicação SIG levou à criação do projeto. A primeira versão, quase não funcional, saiu em julho de 2002 e suportava apenas layers PostGIS. Trata-se de um (Open Source/Free Software). 
Nos dias de hoje o Quantum GIS (QGIS) é uma aplicação SIG de fácil utilização que pode funcionar em sistemas operativos Linux, Unix, Mac OSX e Windows. O QGIS, diferente dos softwares privados não possui nenhum formato de arquivo desenvolvido exclusivamente, mas suporta dados vectoriais (shapefiles, GRASS, PostGIS, MapINFO, SDTS, GML e a maioria dos formatos suportados pela biblioteca OGR), raster (TIFF, ArcINFO, raster de GRASS, ERDAS, e a maioria dos formatos suportados pela biblioteca GDAL) e bases de dados. QGIS é distribuído com licença GNU Public Licence. As bibliotecas GDAL (Geospatial Data Abstraction Library) e OGR (Simple Feature Library), são biblioteca de código aberto mais poderosa no quesito visualização/conversão de formatos matriciais e vetoriais. Na ciência da computação, biblioteca é uma coleção de subprogramas utilizados no desenvolvimento de software. 
Algumas das suas funcionalidades de base do QGIS são: 
• Suporte para dados Raster e Vectoriais 
• Integração com GRASS SIG (Geographic Resources Analysis Support System - “Sistema de Suporte a Análise de Recursos Geográficos”) 
• Arquitetura que permite extensibilidade através de plug-ins 
• Ferramentas de digitalização 
• Ferramentas de geoprocessamento 
• Compositor para “layouts” de impressão 
• Integração com a linguagem Python 
• Suporte OGC (WMS, WFS, WFS-T) 18 
• Painel de “overview” 
• Bookmarks espaciais 
• Identificar/Selecionar “features” 
• Editar/Ver atributos 
• Etiquetar “features” 
• Projeções “On the fly” 
- SPRING:
Modelo Conceptual de SPRING:
- Quais são as características do modelo do SPRING?
- O que é orientação a objetos e como se aplica ao Geoprocessamento?
- Como é o processo de modelagem?
- Quais os componentes do universo Conceitual?
- Quais são as especializações de geo-campos e de geo-objetos?
- O que é plano de informação?
- O que é objeto não-espacial?
- Qual o esquema geral do universo conceitual no SPRING?
- Como se define o esquema conceitual no banco de dados do SPRING?
- Quais os componentes do universo de Representação?
- Como se relacionam os universos Conceitual e de Representação?
- Interface com Bancos de Dados
Entrada e saída de dados
Quais tipos de dados são tratados?
Dados de diversas fontes geradoras e de formatos apresentados, com relações espaciais entre si (topologia - estrutura de relacionamentos espaciais que se pode estabelecer entre objetos geográficos).
Dados podem ser genericamente separados em mapas temáticos, mapas cadastrais (mapas de objetos), redes, imagens e modelos numéricos de terreno.
O que são mapas temáticos?
Contêm regiões geográficas definidas por um ou mais polígonos, como mapas de uso do solo e a aptidão agrícola de uma região.
Armazena na forma de arcos (limites entre regiões), incluindo os nós (pontos de interseções entre arcos) para montar uma representação topológica.
Topologia construída é do tipo arco-nó-região: arcos se conectam entre si através de nós (pontos inicial e final) e arcos que circundam uma área definem um polígono (região).
Pode ser armazenado também no formato matricial ("raster"). A área correspondente ao mapa é dividida em células de tamanho fixo. Cada célula terá um valor correspondente ao tema mais frequente naquelalocalização espacial.
Tabela 2. Comparação entre formatos para mapas temáticos:
	Aspecto
	Formato Vetorial
	Formato Varredura
	Relações espaciais entre objetos
	Relacionamentos topológi-cos entre objetos disponíveis
	Relacionamentos espaciais devem ser inferidos
	Ligação com banco de dados
	Facilita associar atributos a elementos gráficos
	Associa atributos apenas a classes do mapa
	Análise, Simulação e Modelagem
	Representação indireta de fenômenos contínuos
Álgebra de mapas é limitada
	Representa melhor fenômenos com variação contínua no espaço
Simulação e modelagem mais fáceis
	Escalas de trabalho
	Adequado tanto a grandes quanto a pequenas escalas
	Mais adequado para pequenas escalas (1:25.000 e menores)
	Algoritmos
	Problemas com erros geométricos
	Processamento mais rápido e eficiente
	Armazenamento
	Por coordenadas (mais eficiente)
	Por matrizes
O que são mapas cadastrais ou mapas de objetos?
Ao contrário de um mapa temático, cada elemento é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas. Figura 15 as áreas de uma cidade, estado e/ou pais 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. A parte gráfica dos mapas cadastrais é armazenada em forma de coordenadas vetoriais, com a topologia associada. Não é usual representar estes dados na forma matricial.
	
	Figura 15. Exemplo de mapa cadastral (países da América do Sul).
O que são redes?
Redes são compostas por informações associadas a serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone, redes de drenagem (bacias hidrográficas) ou malha viária.
Figura 16 cada objeto geográfico (por exemplo um cabo telefônico, transformador de rede elétrica ou cano de água) possui uma localização geográfica exata e está associado a atributos descritivos, presentes no banco de dados.
As informações gráficas de redes são armazenadas em coordenadas vetoriais, com topologia arco-nó: arcos tem um sentido de fluxo e nós tem atributos (podem ser fontes ou sorvedouros). A topologia de redes constitui um grafo, armazenando informações sobre recursos que fluem entre localizações geográficas distintas.
	
	Figura 16. Exemplo de rede, no caso a rede elétrica.
Elementos de Rede.
As redes são o resultado direto da intervenção humana sobre o meio-ambiente. Cada aplicação de rede tem características próprias e com alta dependência cultural.
A ligação com banco de dados é fundamental. Como os dados espaciais têm formatos relativamente simples, a maior parte do trabalho consiste em realizar consultas ao banco de dados e apresentar os resultados de forma adequada.
O pacote mínimo disponível nos sistemas comerciais consiste em cálculo de caminho ótimo e crítico. Este pacote básico é insuficiente para a realização da maioria das aplicações porque cada usuário tem necessidades distintas. No caso de um sistema telefônico, uma questão pode ser: "Quais são os telefones servidos por uma dada caixa terminal?". Já para uma rede de água, pode-se perguntar: "Se injetarmos uma dada percentagem de cloro na caixa d'água de um bairro, qual a concentração final nas casas?"
Um sistema de modelagem de redes só terá utilidade para o cliente depois de devidamente adaptado para as suas necessidades, o que pode levar vários anos. Isto impõe uma característica básica para esta aplicação: os sistemas devem ser versáteis e maleáveis
O que são imagens?
Representam formas de captura indireta de informação espacial. Obtidas por meio de satélites, fotografias aéreas ou "scanners" aerotransportados, as imagens são armazenadas como matrizes, onde cada elemento de imagem (denominado "pixel") tem um valor proporcional à reflectância do solo para a área imageada.
Os objetos geográficos estão contidos na imagem e para individualizá-los, é necessário recorrer a técnicas de foto-interpretação e de classificação automática.
O que são modelos numéricos de terreno?
O termo modelo numérico de terreno (ou MNT) denota a representação de uma grandeza que varia continuamente no espaço. Comumente associados à altimetria, podem ser utilizados para modelar outros fenômenos de variação contínua (como variáveis geofísicas e geoquímicas e batimetria).
Dois tipos de representação podem ser utilizados:
Grades regulares: matriz de elementos com espaçamento fixo, onde é associado o valor estimado da grandeza na posição geográfica de cada ponto da grade.
Malhas triangulares: a grade é formada por conexão entre amostras do fenômeno, utilizando a triangulação de Delaunay (sujeita a restrições). A grade triangular é uma estrutura topológica vetorial do tipo arco-nó formando recortes triangulares do espaço.
Tabela 3. Comparação entre grade retangulares e triangulares:
	 
	Grade triangular
	Grade regular
	Vantagens
	Melhor representação de relevo complexo
Incorporação de restrições como linhas de crista
	Facilita manuseio e conversão
Adequada para geofísica e visualização 3D
	Problemas
	Complexidade de manuseio
Inadequada para visualização 3D
	Representação relevo complexo
Cálculo de declividade
Quais as classes de aplicações de Geoprocessamento?
Projetos de análise espacial sobre regiões de pequeno e médio porte. Por exemplo geração de relatórios de impacto ambiental para criação de uma hidroelétrica ou traçado de uma ferrovia. Requerem grande flexibilidade e abrangência das funções do SIG, para dados de quantidade limitada, mas muito variada.
Inventários espaciais sobre grandes regiões. Por exemplo levantamentos sistemáticos, como os feitos pelo INPE para mapear o desflorestamento na Amazônia. Ênfase maior no tratamento de grandes bases de dados, sendo que os mesmos procedimentos são repetidos para todos os dados, em regiões são muito grandes.
O que caracteriza um SIG de primeira geração?
Sistemas com operações gráficas e de análise espacial sobre arquivos ("flat files"). Ligação com gerenciadores de bancos de dados parcial (parte das informações descritivas se encontra no sistema de arquivos) ou inexistente.
Adequados à realização de projetos de análise espacial sobre regiões de pequeno e médio porte, enfatizando o aspecto de mapeamento.
Permite a entrada de dados sem definição prévia do esquema conceitual, assemelhando-se a ambientes de CAD que podem representar projeções cartográficas e associar atributos a objetos espaciais.
Não possuem suporte adequado para construir grandes bases de dados espaciais.
O que caracteriza um SIG da segunda geração?
Concebidos operar como um banco de dados geográfico, ou seja, um banco de dados não-convencional onde os dados possuem atributos descritivos e uma representação geométrica no espaço geográfico.
Requerem avanços em:
Modelagem conceitual para quebrar a dicotomia matricial-vetorial e para gerar interfaces com maior conteúdo semântico, em integração sensoriamento remoto - geoprocessamento, ou seja, integração entre mapas temáticos, modelos de terreno e imagens de satélites.
Representações topológicas em múltiplas escalas e projeções.
Linguagens de consulta, manipulação e representação de objetos espaciais de grande poder expressivo.
Técnicas de análise geográfica como classificação contínua e modelagem ambiental.
Arquiteturas de sistemas de gerência de banco de dados com novos métodos de indexação espacial, adequados às massas de dados a serem gerenciadas.
O uso de ambientes cliente-servidor requer competência em administração em Bancos de Dados e em Redes de Computadores. Exige investimento maior para adquirir, instalar e operar sistemas gerenciadores de bancos de dados (SGBD) de mercado. As bases de dados corporativas devem estar no mesmo ambiente de SGBD utilizado pelo SIG.
O que caracteriza um SIG da terceira geração?
Banco de dados geográfico compartilhado por um conjunto de instituições, acessível remotamente e armazenando dados geográficos, descrições acerca dos dados ("metadados") e documentos multimídia associados (texto, fotos, áudio e vídeo).
Motivado pelo aguçar da nossapercepção dos problemas ecológicos, urbanos e ambientais, pelo interesse em entender, de forma cada vez mais detalhada, processos de mudança local e global e pela necessidade de compartilhar dados entre instituições e com a sociedade.
Núcleo básico composto por um grande banco de dados geográficos com acesso concorrente a uma comunidade de usuários, com diferentes métodos de seleção, incluindo folheamento ("browsing") e linguagem de consulta.
Metadados (ou "dados sobre os dados") descrevendo os conjuntos de dados disponíveis localmente ou em centros associados, devendo ser suficiente para guiar a busca e com um conjunto pequeno de descritores obrigatórios, minimizando o esforço requerido para compor o metadado e maximizando a capacidade de busca disponível. Disponibilidade de dados síntese, na forma de mapas em escala reduzida que podem ser utilizados para localizar geograficamente os conjuntos de dados disponíveis. Deve permitir um refinamento do processo de consulta, estabelecendo um caminho contínuo entre o nível mais abstrato de metadados e os dados.
Acesso por interfaces multimídia via Internet, proporcionado pelo ambiente WWW, permitindo que os dados geográficos sejam apresentados de forma pictórica (através de mapas reduzidos e imagens "quick-look").
Navegação pictórica (browsing), ou seja, seleção baseada em apontamento na qual uma interface interativa permite ao usuário percorrer o banco de dados, acessando dados com base em sua localização espacial. Deve garantir interatividade e rapidez de resposta por meio de mecanismos de generalização.
Interoperabilidade, ou seja, o compartilhamento de dados e procedimentos entre bancos de dados geográficos baseados em SIGs distintos, que apresentam diferenças significativas na maneira de operar e nos formatos internos de armazenamento. Necessidade de estabelecer padrões de transferência de dados e nos procedimentos de consulta, manipulação e apresentação.
Exercícios: 
1 –Num mapa de escala 1: 200.000, quantos cm representam uma distância de 45 km? 
2 –Qual a distância real entre dois pontos que no mapa de 1:500.000 estão distantes 32 cm? 
3 –Qual a escala de um mapa onde uma distância de 750km é representada por 15 cm?
Sensoriamento Remoto aplicado Ao Meio Ambiente
Aspectos Gerais:
Ciência de derivar informações a respeito de um objeto a partir de medidas feitas a distância, sem entrar em contato com ele;
A ciência ou arte obter informações a respeito de um objeto, área ou fenômeno pela análise de dados adquiridos por um sistema que não se encontra em contato com o objeto, área ou fenômeno sob investigação;
A obtenção de informações sobre objetos distantes, sem contato com eles.
Procedimentos destinados à obtenção de informações mediante o registro da radiação eletromagnética;
As medições são realizadas por sensores, chamados de sensores remotos;
Vantagens:
Investigar diversos alvos sem precisar entrar em contato com cada um;
Reduz custo e agiliza o trabalho;
Informações digitais – computadorizadas;
Podemos manipular a imagem para ver o que os olhos não enxergam naturalmente.
Desvantagens:
É uma tecnologia cara;
Mão-de-obra de alto nível:
Medições sujeitas a interferência como, por exemplo, condições atmosféricas;
Exemplos de Aplicações
Estudos de vegetação;
Dinâmica urbana;
Estudos de clima;
Geologia e recursos minerais (hídricos);
Erosão e enchentes;
Saúde;
Outros aplicações...
	
	Figura 16. Evolução da cobertura dos solos de 1925 a 1965
	Fonte: LABGIS
	
	Figura 17. Análise do desmatamento 
	Fonte: LABGIS
	
	Figura 18. Estudos Geológicos 
	Fonte: LABGIS
	
	Figura 19. Agricultura e uso dos solos 
	Fonte: LABGIS
Radiação eletomagnética
Conceito de Radiação eletromagnética (REM): É um campo elétrico e um magnético que se auto propaga, transmitindo energia;
Esses campos oscilam perpendicularmente numa dada frequência, comprimento e intensidade – formato de ondas; 
	
	Figura 20. Oscilação da radiação eletromagnética 
	Fonte: LABGIS
A fonte emite a radiação;
A radiação incide e reflete no alvo, tendo suas propriedades modificadas;
O sensor capta a radiação com as modificações;
As modificações variam de acordo com características do alvo, permitindo diferenciá-los.
	
	Figura 21. Interação da radiação eletromagnética com a fonte o sensor e o alvo.
	Fonte LABGIS
A REM está em nossas vidas:
A energia de ondas de REM é aplicada em aparelhos domésticos de micro-ondas;
Aparelhos de comunicação por radiofrequência usa REM;
A luz que captamos com os olhos é REM;
Raios-X de equipamentos médicos também;
O calor também é REM, o corpo humano emite REM;
Por que usar a REM no sensoriamento remoto?
Há outras fontes de energia possíveis;
Porém a REM é a única que propaga no vácuo;
Fonte abundante, o Sol;
Todo o corpo acima do zero absoluto (-273ºC ou 0ºK) emite ou absorve REM;
A emissão ou absorção depende de características físicas das moléculas do corpo, permitindo distingui-los.
Características da REM:
Frequência medida em herts (Hz) quantidade de vezes que a onda repete seu ciclo por segundo;
Comprimento medido em metros – a distância entre, por exemplo, um pico e outro da onda;
Intensidade – medida em watts(W) – potência da energia propagada.
	
	Figura 22. Comportamento das ondas eletromagnéticas 
	Fonte LABGIS
Frequência x Comprimento:
Um depende diretamente do outro – se aumenta a frequência, então se diminui o comprimento (inversamente proporcional);
A onda tem uma frequência (f) ou comprimento de onda (λ): λ = c/f
Em que c é a velocidade da luz no vácuo.
Interações com a matéria:
Na prática ocorrem todas as interações em um grau maior ou menor;
Essas interações dependem essencialmente da composição da matéria, sua temperatura e da frequência da REM;
Alterando a frequência da onda, as intensidades das interações mudam;
Exemplos:
Um exemplo de interação da REM, um corpo que enxergamos azul reflete bem a REM na frequência correspondente a está cor, entretanto, absorve mais as frequências das outras cores captadas pelo olho humano.
Temos a sensação de calor quando nos expomos ao Sol pois nosso corpo absorve parte da REM emitida por ele. 
O fenômeno do arco-íris ao céu é a decomposição da luz do Sol em frequências específicas que enxergamos como cores.
Espectro Eletromagnético 
As ondas eletromagnéticas podem ser ordenadas em função do seu comprimento de onda ou de sua frequência; 
Entende-se por espectro eletromagnético a ordenação dos comprimentos de onda, desde os muito curtos, associados a raios cósmicos, até ondas de rádio de baixa frequência e grandes comprimentos de onda;
	
	Figura 23. Espectro eletromagnético.
	Fonte: LABGIS
Raios cósmicos, radiações naturais com grande poder de penetração, que têm seu efeito absorvido pela atmosfera terrestre. Possuem o menor comprimento de onda do espectro eletromagnético.
Raios gama, com enorme frequência e o menor tamanho de onda de todo o espectro eletromagnético, excetuando-se os raios cósmicos com cerca de 1 picômetro (PM), ou seja, 0,01 Å, ou, ainda, 10-12 m. 
Raios X, bastante utilizados na área de saúde, ocupando os comprimentos de onda situados entre, aproximadamente, 0,05Å e 0,01µm.
Faixa do ultravioleta (UV), cuja radiação é essencial para a existência da vida na Terra, mas que também pode causar danos ao ser humano (queimaduras, alergias ou câncer de pele). É pouco utilizada para trabalhos em SR e ocupa uma grande faixa do espectro, de cerca de 100 ηm 400 ηm.
Faixa do visível, que possui como principal característica a propriedade de abarcar os comprimentos de onda cuja radiação pode ser percebida pelo olho humano. Essa condição a transforma na principal porção do espectro eletromagnético para uso em sensoriamento remoto. A banda do visível possui comprimento de onda situada entre cerca de 0,38 µm (violeta) e 0,74 µm (vermelho), apresentando simplificadamente, as seguintes subdivisões: 
	Tabela 4. Espectro visível
	Cores
	Frequência – λ (µm)
	Violeta
	0,380 a 0,440
	Azul
	0,446 a 0,500
	Verde
	0,500 a 0,565
	Amarelo
	0,578 a 0,590
	Lanranja
	0,590 a 0,625
	Vermelho0,625 a 0,740
Faixa do infravermelho (IV ou IR – InfraRed), largamente utilizada em trabalhos de sensoriamento remoto pelo fato de estar associada ao calor. Esse tipo de radiação é emitido por corpos aquecidos. A faixa do infravermelho ETA situada entre os comprimentos de onda de 0,7 µm a 1,0 mm, apresentando subdivisões: infravermelho próximo (entre 0,7 µm e 5 µm0, infravermelho médio (entre 5 µm e 30 µm) e infravermelho distante (entre 30 µm e 1,00). A porção situada situada entre cerca de 8 µm a 14 µm é chamada de infravermelho termal, pois nela se estabelecem as emissões máximas de calor de um corpo.
Faixa de mircro-ondas, que apresenta bons resultados para sensores como o Radar, já que essa radiação é pouco afetada pela atmosfera (o efeito de nebulosidade é desprezível, por exemplo). As micro-ondas situam-se na faixa de 1 mm a 30 cm, ou cerca de 3 GHz a 300 GHz. 
Faixa das ondas de rádio e TV, as quais, conforme se pode deduzir, são muito utilizadas para comunicação. Possuem comprimentos de ondas variadas (de 30 cm até vários quilômetros). As ondas de rádio com frequência próxima de 100 Hz podem ser refletidas pela ionosfera, o que propicia a cobertura de grandes distâncias, porém com bastante ruído. Quando as freqüências são muito grandes, entre cerca de 30 MHz e 300 Mhz – Very High Frequency (VHF), as emissões não atingem grandes distâncias, sendo, porém, pouco afetadas por ruídos da atmosfera.
1 µm(micrômetro) = 0,000001 m = 10-6 m 
1 ηm(nanômetro) = 0,000000001 m = 10-9 m).
Por outro lado, as freqüências podem assumir valores tão elevados que são apresentados em unidades como Megahertz ou Gigahertz.
1 MHz = 1.000.000 Hz = 106 ciclos por segundos). 
1 GHz = 1.000.000.000 Hz = 109 ciclos por segundos.
1 Å (1 Angstrom = 10-10 m).
	
	Figura 24. Espectro eletromagnético.
	Fonte: LABGIS
	
	Figura 25. Dispersão da radiação solar – Decomposição da luz visível.
	Fonte: LABGIS
Espectro Visível:
Denomina-se espectro visível a parte do espectro da REM que o olho humano capta;
A variação de frequência é o que nosso cérebro utiliza para associar cores;
Absorção da REM na atmosfera:
A atmosfera absorve e dispersa parcialmente faixas do espectro da REM em diferentes densidades;
	
	Figura 26. Absorção da radiação eletromagnética na atmosfera.
	Fonte: LABGIS
Implicações sobre a interferência da atmosfera:
A vida que conhecemos é possível – a atmosfera absorve bem a faixa de radiação nociva a vida (radiação ultravioleta, por exemplo);
Sensores não captam somente a interação da REM com os alvos, mas com a atmosfera também – interferência e distorção. 
Assinatura Espectral:
Em cada frequência um corpo pode refletir mais ou menos REM;
Desta forma, podemos montar um gráfico intensidade de reflexão x frequência ou comprimento de onda;
A esse gráfico damos o nome de assinatura espectral do alvo ou corpo; 
Assinaturas espectrais diferentes nos permitem diferenciar os corpos.
A assinatura também é chamada de padrão de resposta espectral;
Na prática se calcula a radiância espectral ou a reflectância:
Radiância Espectral: Energia emitida por unidade de tempo(t) em uma frequência(f) por unidade de área (A) em uma temperatura (T);
Reflectância: é razão da quantidade de energia refletida pela incidida sobre o corpo.
	
	Figura 27. Assinaturas espectrais de diversos alvos na superfície terrestre.
	Fonte: LABGIS
	
	Figura 28 Assinatura Espectral de diversos constituintes. 
	Fonte: Antunes
Assinatura Espectral da Água 
	
	Figura 29. Assinatura espectral da água liquida, vapor de água e neve. 
	Fonte: Antunes 
	
	Figura 30. Assinatura Espectral da água com diversos graus de sedimentos.
	Fonte: Antunes
Assinatura Espectral dos Solos 
	
	Figura 31. Assinatura Espectral dos Solos com diversos teores de umidade.
	Fonte: Dematte 1998
Assinatura Espectral da Vegetação
	
	Figura 32. Assinatura Espectral da vegetação e faixas de maior absorção pela água.
	Fonte: Antunes 
	
	Figura 33. Assinatura Espectral da vegetação normal e vegetação senescente.
	Fonte: Antunes 
	
	Figura 34. Reflectância em uma imagem. 
	Fonte: LABGIS
	
	
	Figura 35. A/B. Cores primárias da luz (processo aditivo – Sistema RGB) e cubo de cores, com cor genérica “X” representa graficamente como uma combinação das outras. Figura 35 B. Cores complementares da luz, e primárias da impressão (processo subtrativo – Sistema CMYK). Fonte:LABGIS
Plataformas, satélites e sensores.
Nível de aquisição de dados 
A altitude do sensor em relação ao alvo define o que se convencionou chamar de nível de aquisição. As plataformas de sensoriamento remoto definem o nível de aquisição dos dados. Esses níveis podem ser: 
Nível de campo/laboratório; representados por torres, e sistemas radiométricos de campo.
Nível de aeronave; representados pelas aeronaves e helicópteros.
Nível de orbital representados pelas plataformas espaciais
	
	Figura 36. Níveis de aquisição de dados quanto a altitude em sensoriamento remoto.
	Fonte: Antunes
A caracterização de um material em laboratório a partir das suas propriedades de reflectância é, em princípio, simples. À medida que o sensor é colocado mais distante do objeto de interesse, caracterização espectral deste objeto torna-se mais complexa.
No nível terrestre, os sistemas sensores podem ser instalados em mastros, colocados em barcos, fixados em boias ou dentro de laboratórios; nível suborbital, geralmente, utilizam-se aeronaves como plataformas de coleta de dados; e, no nível orbital, empregam-se os satélites não tripulados e balões. Há também sistemas sensores que são utilizados em plataformas orbitais tripuladas, porém de uso mais especifico para pesquisa (Moreira, 2005). 
A utilização de um sensor ou de outro, em determinado nível de coleta de informações espectrais, depende, sobretudo de fatores relacionados com objetivo da pesquisa; tamanho da área imageada; disponibilidade de equipamento sensores; e custo e precisão desejados dos resultados obtidos. Entretanto, alguns sistemas sensores são mais exaustivamente utilizados que outros em determinados níveis de coleta de dados. Por exemplo, os espectrorradiômetros são equipamentos muito utilizados para obter informações espectrais em áreas experimentais. Os sensores fotográficos (câmeras fotográficas) e, mais recentemente, os radiômetros hiperspectrais são aerotransportados por serem equipamentos com equipamentos com configuração para operar neste tipo de plataforma, ou seja, em nível aéreo. Os scanners (imageadores) são muito utilizados em satélites não tripulados, como o Landsat, o Spot, entre outros (Moreira, 2005). 
Sensores Remotos:
Olho humano = sensor natural;
Sensores artificiais = permitem obter dados de regiões de energia invisível ao olho humano;
Sensores óticos = dependem da luz do sol (a cobertura de nuvens é uma limitação);
Radares = produzem uma fonte de energia própria (as condições meteorológicas não interferem na captação);
Para que um sensor possa coletar e registrar a energia refletida ou emitida por um objeto ou superfície, ele tem que estar instalado em uma plataforma estável à distância do objeto ou da superfície que esteja sendo observada.
Embora plataformas terrestres e a bordo de aeronaves podem ser usadas, os satélites provêem a maioria das imagens de sensoriamento remoto usadas hoje. Principal instrumento de captação de imagem dos satélites atuais consiste basicamente em um espelho rotativo e uma série de sensores óticos sensíveis a diversos comprimentos de onda, a cada rotação, a imagem captada da superfície é refletida pelo espelho em direção aos sensores, que as envia ao computador de bordo para processamento.
Características dos sensores e satélites:
O caminho seguido por um satélite é chamado de sua órbita. Satélites são projetados em órbitas específicas para atender às características e objetivo do(s) sensor(es) que eles levam.
Resolução espacial: mede a menor separação angular ou linear entre dois objetos e é diferente para cada sensor; (Tamanho do Pixel).
	
	Figura 37. Prédio principal da UFRRJ (P1)na imagem do sensor ETM+ do Landsat 7 (30 m) e do sensor Ikonos II (1 m).
	Fonte: Antunes 
Resolução temporal: é o intervalo de tempo que define a órbita do sensor (exemplo: 16 dias, 2 dias, etc.);
Resolução espectral: é uma medida da largura das faixas espectrais do sistema sensor. Por exemplo, um sensor que opera na faixa de 0.4 a 0.45µm tem uma resolução espectral menor do que o sensor que opera na faixa de 0.4 a 0.5µm.
Resolução radiométrica: está associada à sensibilidade do sistema sensor em distinguir dois níveis de intensidade do sinal de retorno. Por exemplo, uma resolução de 10 bits (1024 níveis digitais) é melhor que uma de 8 bits. Resolução: A resolução pode ser classificada em espacial, temporal, espectral e radiométrica.
Tabela 5. Características dos Sensores
	Componente
	Parâmetro
	Espacial
	Tamanho do Pixel
	Temporal
	Frequência de Passagem
	Espectral
	Número de Passagens
	Radiométrica
	Níveis de Cinza
Sistemas Sensores
Sensores não imageadores
Sensores imageadores
Sistemas fotográficos
Sistemas imageadores eletro-ópticos
Sistemas de microondas
Quanto à fonte de Energia:
Os sistemas sensores podem ser classificados de diferentes maneiras. Quanto a fonte de energia, os sistemas sensores podem classificados em sensores passivos e sensores ativos.
Os sensores passivos detectam a radiação solar refletida ou a radiação emitida pelos objetos da superfície. Dependem, portanto, de uma fonte de radiação externa para que possam operar. Os sistemas fotográficos são um bom exemplo de sistemas sensores passivos.
Os sensores ativos são aqueles que produzem sua própria radiação. Os radares são exemplo de sistema ativo, uma vez que produzem a energia radiante que era interagir com os objetivos da superfície. 
	Tabela 6. Principais satélites e sensores.
	Sistema (Satélite e sensores)
	Altitude (km)
	Resolução temporal (dias)
	Resolução espectral por bandas (em µm) e temporal resolução espacial (em metros).
	Landsat TM 5
	705
	16
	B1: 0,45 – 0,52 µm (azul – 30 m)
B2: 0,52 – 0,60 µm (verde- 30 m)
B3: 0,63 – 0,69 µm (vermelho – 30 m)
B4: 0,76 – 0,90 µm (inframvermelho proóximo – 30 m)
B5: 1,55 – 1,75 µm (inframvermelho médio – 30 m)
B6: 10,4 - 12,5 µm (infravermelho termal – 120 m)
B7: 2,08 – 2,35 µm (infravermelho distante) – 30 m)
	Landsat ETM + 7 (indisponível desde 2003).
	705
	16
	B1: 0,45 – 0,52 µm (azul – 30 m)
B2: 0,52 – 0,60 µm (verde- 30 m)
B3: 0,63 – 0,69 µm (vermelho – 30 m)
B4: 0,76 – 0,90 µm (inframvermelho proóximo – 30 m)
B5: 1,55 – 1,75 µm (inframvermelho médio – 30 m)
B6: 10,4 - 12,5 µm (infravermelho termal – 120 m)
	Cbers-2 CCD
	778
	26
	B1: 0,45 – 0,52 µm (azul – 20 m).
B2: 0,45 – 0,59 µm (verde – 20 m)
B3: 0,63 – 0,69 µm (vermelho – 20 m)
B4: 0,77 – 0,89 µm (infravermelho próximo – 20 m)
B5: 0,51 – 0,73 µm (pancromática – 20 m)
	Ikonos II
	680
	2,9
	B1: 0,45 – 0,52 µm (azul – 4 m)
B2: 0,52 – 0,59 µm (verde – 4 m)
B3: 0,63 – 0,69 µm (vermelho – 4 m)
B4: 0,76 – 0,90 µm (infravermelho próximo – 4 m)
Bpan: 0,45 – 0,90 µm (pancromática – 1 m)
	Spot
	832
	26
	B:1 0,50 – 0,59 µm (20 m)
B2: 0,61 – 0,68 µm (20 m)
B3:0,79 – 0,89 µm (20 m)
Bpan: 0,51 – 0,73 µm (pancromática – 10 m)
	Quick Bird
	450
	26
	B:1 0,45 – 0,52 µm (azul – 2,44 m)
B2: 0,52 – 0,60 µm (verde – 2,44 m)
B3:0,60 – 0,69 µm (vermelho – 2,44 m)
B4: 0,760 – 0,90 µm (infravermelho próximo – 2,44 m)
Bpan: 0,45 – 0,90 µm (azul – 0,7 m)
Produtos de sensoriamento remoto
	
	
	Banda 1
	Banda2
	
	
	Banda 3
	Banda4
	
	
	Banda 5
	Banda 6
	
	
	Banda 7
	
	Figura 38. Bandas individuais do sensor Lansat-5
	Fonte: Antunes
	
	Figura 39. Fotografia aérea.
	Fonte: Antunes
Índices de vegetação
Segundo Moreira (2005), no caso de medidas da reflectância da vegetação utilizando espectrorradiômetros, geralmente emprega-se dois tipos de análise dos dados. 
O primeiro consiste numa análise visual das curvas de reflectância, para observar o comportamento espectral dos alvos contidos dentro do ângulo de visada do sensor, ao longo da faixa do comprimento de onda que opera o equipamento. A análise visual, por si só, não tem grande utilidade experimental, todavia, serve de base para se tomar uma decisão sobre fazer, ou não, testes estatísticos nos dados observados. 
O segundo tipo consiste em transformar os dados espectrais em outras unidades, como índices de vegetação, que podem ser utilizados para estimar certos parâmetros da radiação solar, como a radiação fotossinteticamente ativa absorvida, o uso eficiente da radiação para a produção de fitomassa e/ou grãos etc.
Os índices de vegetação foram criados, entre outras coisas, para tentar diminuir o trabalho de análise de dados orbitais, por meio da maximização de informações espectrais da vegetação no menor número de bandas de operação dos sensores. Eles foram criados no intuito de ressaltar o comportamento espectral da vegetação em relação aos solos e aos outros alvos da superfície terrestre (realçar o contraste espectral entre a vegetação e o solo).
O emprego de índices de vegetação, para caracterizar e quantificar determinado parâmetro biofísico de culturas agrícolas, tem duas grandes vantagens: a) permite reduzir a dimensão das informações multiespectrais, por meio de um simples número, além de minimizar o impacto das condições de iluminação e visada e b) fornece um número altamente correlacionado aos parâmetros agronômicos. 
Os índices de vegetação têm sido empregados, com grande sucesso, nos estudos para caracterizar parâmetros biofísicos da vegetação, como: índice de área foliar. Na literatura são encontrados mais de 100 tipos de índices de vegetação, mas aqui são citados os mais importantes.
Tabela 7. Alguns tipos de índices de vegetação.
	Índices de vegetação
	Fórmula
	NDVI
	IVP-V/IVP+V
	SAVI
	(IVP-V)/IVP+V+L)*(1+L)
	RVI
	IVP/V
	WPVI
	IVP-aV
Exercícios:
1 - O que é resolução temporal? Qual a melhor resolução temporal?
2 - Qual a melhor banda do espectro eletromagnético para o estudo da vegetação?
3 - Qual a melhor banda do espectro eletromagnético para o estudo dos solos?
4 - Como pode ser a forma de aquisição dos dados de sensoriamento remoto? Explique?
5 - Conceitue Geomática?
6 - Quais as vantagens e desvantagens de se utilizar as técnicas de sensoriamento remoto?
7 - Conceitue Sensoriamento remoto e fotogrametria?
8 - Explique o que é um SIG? 
9 – O que é a REM?
10 – Por que é utilizada a Radiação Eletromagnética em Sensoriamento Remoto? Explique?
11 – Qual a melhor banda para estudarmos a cobertura dos solos por concreto e vegetação?
12 – É correto afirmar que aumentando a frequência estou aumentando o comprimento de ondas? Por quê?
13 – No estudo da assinatura espectral da vegetação existem três fases distintas da reflectância da vegetação. Explique as três. 
14 – O que é resolução radiométrica? Qual é a melhor?
15 – O que é resolução espacial? Qual é a melhor?
16 – Quais as principais características do sistema Cbers-2 CCD.
17 – O que é o espectro visível. Explique?
18 – Por que a banda 4 no sensor TM é mais clara que as demais bandas? 
19 – A assinatura espectral dos solos arenosos e argilosos é parecida ou tem diferença? Explique?
20 – Quais são as aplicações das técnicas de sensoriamento remoto? Explique?
21 – Quanto mais longas forem às ondas eletromagnéticas maior será o calor delas. A afirmativa está correta?
Global navigation satellite system (GNSS) e/ou sistema de satélites de navegação global
Características, tipos de receptores e aplicações do GNSS
O Sistema Global de Navegação por Satélite – ou GNSS, sigla em inglês para Global Navigation Satellite System – além da navegação, é utilizado para determinar a posição de um objeto na terra (coordenadas). Para tanto, são necessários no mínimo 04 satélites para se determinar as seguintes variáveis: x, y, z e tempo. A precisão dessa coordenada é definida de acordo com a técnica de posicionamento utilizada durante a coleta de dados.
O GNSS é visto como uma evolução natural do já popular sistema de posicionamento americano, o GPS. Atualmente fazem parte do GNSS além do GPS,o sistema russo GLONASS, o europeu GALILEO e o chinês BEIDOU. Com vários sistemas de satélites, melhora-se a geometria das constelações e disponibilidade de sinal, garantindo assim uma maior integridade e confiança aos usuários do sistema.
O sistema GPS (Global Positioning System)
Sistema americano de posicionamento, mais conhecido e utilizado ao redor do mundo, formado por uma constelação de 24 satélites (6 planos com 4 satélites cada). O GPS conta com dois tipos de serviço:
Standard Positioning Service (SPS);
Precise Positioning Service (PPS).
O primeiro é oferecido de maneira gratuita para usuários do mundo inteiro – e nível de confiança de 95%. Já o PPS oferece resultados ainda mais precisos, porém seu uso é restrito a militares e usuários autorizados.
Ou seja: quando falamos em tecnologia de GPS estamos concentrando a maioria do seu uso no modelo Standard Positioning Service, que também se divide em mais 3 segmentos:
Segmento espacial: o sinal é transmitido por satélites, que apontam o posicionamento desejado;
Segmento de controle: funciona para a manutenção do sistema;
Segmento de usuários: concentra todas as aplicações desse tipo de sistema global de navegação por satélite e os seus respectivos receptores.
O sistema GLONASS
O GLONASS é a abreviatura de Global’naya Navigatsionnay Sputnikovaya Sistema (ou Sistema de Navegação Global por Satélite, simplesmente) foi inicialmente desenhado pela ex-URSS, em meados da década de 1970. São usados dois tipos de sinais de navegação:
Sinal de precisão padrão (SP – Standard Precision);
Sinal de alta precisão (HP – High Precision).
O primeiro, igual ao GPS, é oferecido a usuários da comunidade civil, enquanto o sistema HP possui uso restrito. O sistema também é formado por 24 satélites, sendo 3 planos orbitais, cada um com 8 satélites, além dos 03 segmentos: espacial, controle e monitoramento e usuário.
O sistema GALILEO
O sistema GALILEO é um sistema global de navegação por satélite sob a chancela dos países europeus. A parte interessante desse tipo de produto é que ele vai apresentar compatibilidade tanto com o GPS quanto com o GLONASS, oferecendo ambas as frequências como padrão.
Ao total serão 30 satélites (3 planos orbitais com 10 satélites cada) disponibilizando um serviço preciso e ágil, todos eles a 23.616 km de altitude. O motivo para tanta estrutura espacial se explica facilmente: caso um satélite apresente problema, os usuários não sentirão os efeitos disso enquanto usam o seu sistema global de navegação por satélite. Outras características do sistema GALILEO:
A integração com os outros sistemas traz mais amplitude de cobertura desse sistema global de navegação por satélite;
Vai dispor de ampla cobertura em latitudes mais elevadas;
Coloca a Europa como um grande player no segmento de navegação por satélite, acirrando a concorrência do mercado.
Aplicações
Existe uma gama enorme de aplicações para o posicionamento via GNSS. Dentre elas, podemos citar:
Mapeamento/levantamento topográfico
Locação de obras
Georreferenciamento
Controle de frotas
Agricultura de precisão
Cadastro
Em grande parte dos trabalhos de engenharia, cartografia, agrimensura e topografia, são utilizados os sistemas globais de navegação por satélite. Um levantamento topográfico, por exemplo, pode ser beneficiado pelas melhores tecnologias à disposição.
E, como o assunto é o uso de tecnologias para garantir um resultado impressionante no trabalho, convidamos você a ler, agora, tudo a respeito do posicionamento em tempo real via internet.
Figura . Captação de dados utilizando satélite
O GNSS tem sido empregado em diversas áreas do conhecimento: 
· Localização; 
· Deformação da crosta ou de edificações; 
· Meteorologia; Etc.
Os sistemas envolvidos estão em expansão e se modernizando; 
A busca é em proporcionar alta acurácia ao usuário em tempo real; 
Necessidade de desenvolver modelos matemáticos apropriados.
Tipos de Dados coletados
Processamentos dos dados para aplicações nos Sistemas de Informações Geográficas. 
banco de dados
Elaboração e gerenciamento de banco de dados geográficos 
Conceito de Bancos de dados (BD): são coleções de informações que se relacionam de forma a criar um sentido entre si, e de grande volume computacional.
Aplicações geográficas atualmente são intensivas tanto em termos de dados quanto de computação. Requerem o armazenamento de grandes volumes de dados tradicionais (alfanuméricos) e não tradicionais (objetos geométricos, imagens, séries temporais).
Nenhuma aplicação geográfica irá rodar de maneira eficiente sem um Banco de dados Espacial acoplado.
Um SGBD facilita as seguintes tarefas:
· Definição do BD: tipos de dados, estruturas e restrições que devem ser consideradas
· Construção do BD: inserção propriamente dos dados no meio persistente;
· Manipulação do BD
· Consulta ao BD: recuperar uma informação específica
· Manutenção ao BD: alterar uma informação armazenada
São requisitos de um SGBD:
· Facilidade de uso
· Correção
· Facilidade de manutenção
· Confiabilidade
· Segurança
· Desempenho
Estrutura de banco de dados
Atualização e busca de dados
Sistemas de Georreferenciamento de Banco de dados 
monitoramento ambiental e levantamento temático (Prático).
Fotointerpretação de imagens de satélites
Modelagem digital de terreno 
Técnicas de levantamento de campo
Leitura de ambientes
Confecção de mapas temáticos
AULAS PRÁTICAS
Como fazer o cadastro no sait do inpe. 
Vamos trabalhar nas aulas práticas da disciplina de Geotecnologias Ambientais com dois softweres que são o SPRING e o QGIS, ambos são gratuitos e podem ser instalados nos computadores que vocês têm em casa e ser usados para fazer trabalhos em geral. Pelo fato de ser gratuitos não quer disser que são piores que os outros, eles são iguais ou até melhores.
Para fazer o download (baixar) o programa deve digitar na barra de procura do “google” as seguintes palavras: “Spring download”, e depois “enter”. Vai aparecer a seguinte página da internet.
Em seguida é necessário fazer o seu cadastro e para isto é necessário ter um e-mail. Muito importante é guardar a senha, não é precisa ser uma senha difícil.
Podem preencher a ficha com os dados da figura abaixo, somente alterando os meus dados pelos de vocês. Verifiquem bem os dados se estão corretos e a senha guardem bem ela com vocês, muita atenção neste passo, antes de ir para o próximo. Depois de verificar bem tudo, para ver se está tudo certo podem clicar em “Enviar dados”.
Vai aparecer a seguinte tela em seguida:
Download do SPRING 5.4.3 e do SPRING 5.2.7
Cadastro concluído com sucesso e vamos agora fazer o download e instalar o programa. Você já fez o seu cadastro, agora entre na página de procura do “google” e digite “Spring download”, e depois “enter”. Vai aparecer a seguinte página da internet. Coloque o e-mail que você fez o cadastro e sua senha em seguida você tem que saber se o Spring é para 32 ou 64 bits. Isto você descobre entrando em este computador, clica no botão direto do mouse em meu computador e depois vai em propriedades. Clica em propriedades abrirá uma nova janela. Encontre Sistema e depois o tipo de sistema operacional que deve ser 32 ou 64 bits
Sabendo qual o tipo de sistema operacional do seu computador é só fazer o pedido colocando na Versão se é 32 ou 64 bits. Prossiga ao download, escolha o Spring 5.4.3 e 5.2.7, fazer o download das duas versões em português.
Instalação do SPRING 5.4.3 e do SPRING 5.2.7
Clique no arquivo que foi baixado duas vezes e aparecerá a seguinte tela:
Clique me próximo 
Clique em “Eu concordo”
Clique em “próximo”
Clique em “instalar” 
Clique em “terminar”.
Clique em “executar”.
Agora o programa já começa a abrir para o uso e a tela é a seguinte. Na primeira vez que for utilizar o programa deve ser lido cada item que aparece no lado esquerdo da tela, Introdução, SQLITE, Ortorretificação,.....
Depois que fez a leitura de todos os itens citados acima, feche a primeira tela, para isto clique no “X” que fica no canto da tela em cima e a direita. Irá aparecer