Aula 07 - Geoprocessamento

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CURSO SUPERIOR DE 
TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL 
NA MODALIDADE DE ENSINO A DISTÂNCIA 
 
Aula 07: Softwares Gráficos. 
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Aula 07 
Conteúdo: SISTEMAS DE INFORMAÇÃO 
GEOGRÁFICA. 
 
 
APRESENTANDO A AULA 
 
Caro aluno, nesta sétima aula abordaremos os 
Sistemas de Informação Geográfica, considerando os 
tipos de dados que podemos utilizar, as formas de 
representações computacionais utilizadas e a 
modelagem de dados do mundo real em SIG. 
Boa aula! 
 
DEFININDO OBJETIVOS 
Ao final dessa aula, você deverá ser capaz de 
• conceituar Sistemas de Informação Geográfica 
(SIG); 
• identificar as formas de representações 
computacionais utilizadas em SIG; 
• entender como é feita a modelagem de dados 
do mundo real em SIG. 
 
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DESENVOLVENDO O CONTEÚDO 
Sistemas de Informação Geográfica 
Em nossa primeira aula, abordamos os conceitos 
de Geoprocessamento e de Sistemas de Informação 
Geográfica e seus componentes. Nesse momento em 
que iniciamos a nossa sétima aula, sugerimos que reveja 
a figura 1 daquela aula para fixar esses importantes 
conceitos. 
Em outra ocasião, já abordamos os tipos de dados 
utilizados em geoprocessamento. Sugerimos rever esses 
conceitos e as figuras ilustrativas que os ilustram na 
nossa segunda aula. 
Nessa sétima aula, abordaremos as formas de 
representações computacionais para os dados coletados 
no nosso mundo real e a modelagem desses dados em 
ambiente SIG. 
Visando esclarecer ainda mais os assuntos já 
tratados em nossa primeira aula, apresentamos, a seguir, 
mais definições de SIG, as quais são consensuais entre 
os estudiosos do assunto: 
● “Um conjunto manual ou computacional de 
procedimentos utilizados para armazenar e manipular 
dados georreferenciados” (Aronoff, 1989); 
● “Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, 
armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados 
sobre o mundo real” (Burrough, 1986); 
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● “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). 
● “Os SIG constituem-se na integração de três 
aspectos distintos da tecnologia computacional (Figura 
1): sistemas de gerenciamento de banco de dados 
geográficos (BDGeo); procedimentos para obtenção, 
manipulação, exibição e impressão de dados com 
representação gráfica (Interface); e algoritmos e técnicas 
para análise de dados espaciais (Ferramentas)”. 
(Antenucci, 1991). 
Essas 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 desses conceitos, podemos indicar as 
principais características dos 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 
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análise, bem como para consultar, recuperar, visualizar e 
plotar o conteúdo da base de dados georreferenciados. 
 
Figura 1: Aspectos tecnológicos do SIG. Fonte: ANTENUCCI, 1991. 
O termo Sistemas de Informação Geográfica (SIG), 
na perspectiva dos conceitos abordados (ilustrados na 
figura 1), é aplicado para sistemas que realizam o 
tratamento computacional de dados geográficos. 
A principal diferença de um SIG para um sistema de 
informação convencional é a sua capacidade de 
armazenar tanto os atributos descritivos como as 
geometrias dos diferentes tipos de dados geográficos. 
O SIG apresenta os seguintes componentes 
(CÂMARA et. all. 2002 e CASANOVA et. all, 2005) 
(figura 2): 
• Interface com o usuário: define como o 
sistema é operado e controlado pelo 
usuário. Pode ser baseada em “mesa de 
trabalho”, adaptada ao ambiente de 
navegação da Internet, ou baseada em 
linguagens de comando como Spatial 
SQL, LEGAL, VBSCRIPT, etc. 
• Entrada e Integração de Dados: deve 
ter mecanismos de processamento de 
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dados espaciais. A entrada de dados 
inclui os mecanismos de conversão de 
dados. 
• Consulta e Análise Espacial: incluem as 
operações topológicas, álgebra de 
mapas, estatística espacial, modelagem 
numérica de terreno e processamento 
digital de imagens. 
• Visualização e Plotagem: oferecem 
suporte adequado para a apreensão 
cognitiva dos aspectos relevantes dos 
dados pesquisados. 
• Gerência de bancos de dados 
geográficos: oferece armazenamento e 
recuperação dos dados espaciais e seus 
atributos. 
 
Figura 2 – Arquitetura de um Sistema de Informação Geográfica. 
Fonte: CASANOVA et. all. 2005. 
De acordo com os autores supracitados, cada 
sistema, em função de seus objetivos e necessidades, 
disponibiliza estes componentes de forma distinta, mas 
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todos os subsistemas citados devem estar presentes 
num SIG. 
Atividade 1 
1.1 Discuta os conceitos de SIG com seus colegas de 
curso em um chat ou forum. 
1.2 Indique as principais características dos SIGs. 
1.3 Apresente os componentes dos SIGs. 
1.4 Descreva as principais diferenças existentes entre 
SIG e sistemas de informação convencionais. 
 
Tipos de representações computacionais 
Computadores são instrumentos para 
representação do conhecimento. Dessa forma, podem 
ser utilizados para capturar modelos formais da 
realidade. Assim, para realizar tais tarefas, eles 
possibilitam quantificação (visão reduzida) através de 
medidas. 
Com os computadores, também podemos 
representar aproximações de entidades realmente 
existentes, como rios, vegetação etc. e conceitos 
abstratos como tipos de solo, exclusão social etc. 
O profissional que trabalha com informação 
geográfica utiliza os computadores como instrumentos de 
representação de dados espacialmente referenciados. 
Deste modo, são realizados o estudo e a 
implementação de diferentes formas de representação 
computacional do espaço geográfico. 
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Através do Geoprocessamento, podemos 
esclarecer questões fundamentais do tipo: Como 
representar, em computadores, os dados geográficos? 
Como as estruturas de dados geométricas e 
alfanuméricas se relacionam com os dados do mundo 
real? Que alternativas de representação computacional 
existem para dados geográficos? 
O arcabouço conceitual para o processo de traduzir 
o mundo real para o ambiente computacional é oferecido 
através do paradigma dos quatro universos (GOMES E 
VELHO, 1995 e CASANOVA et. all. 2005): Nesse 
paradigma, é feita a distinção entre: 
• universo do mundo real ou ontológico: 
inclui as entidades da realidade a serem 
modeladas no sistema; 
• universo matemático ou formal: inclui 
definição matemática (formal) das 
entidades a serem representadas; 
• universo de representação ou estrutural: 
as entidades formais são mapeadas 
como representações geométricas e 
alfanuméricas no computador; 
• universo de implementação: as estruturas 
de dados e algoritmos são escolhidos, 
baseados em desempenho,capacidade 
do equipamento e tamanho dos dados. É 
neste nível que acontece a codificação ou 
programação. 
A visão desse paradigma é ilustrada na Figura 3. 
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De acordo com os autores citados, o paradigma 
apresentado não se limita aos sistemas de 
Geoprocessamento, mas representa uma perspectiva 
unificadora aos problemas de Computação Gráfica e 
Processamento de Imagens. A abordagem é 
particularmente apropriada ao Geoprocessamento, pois 
permite equacionar os problemas da área, como se pode 
constatar: 
• no universo ontológico, encontram-se os 
fenômenos a serem representados em 
SIG (tipos de solo, cadastro urbano e 
rural, dados geofísicos e topográficos); 
• no universo matemático ou formal, pode-
se distinguir entre as grandes classes 
formais de dados geográficos (dados 
contínuos e objetos individualizáveis) e 
especializar (detalhar) estas classes nos 
tipos de dados geográficos normalmente 
utilizados (dados temáticos e cadastrais, 
modelos numéricos de terreno e dados de 
sensoriamento remoto); 
• no universo de representação ou 
estrutural, as entidades formais definidas 
no universo matemático são associadas a 
diferentes representações geométricas, 
 
Figura 3 – Paradigma dos quatro universos. Fonte: CÂMARA et. all. 
2001). 
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que podem variar conforme a escala e a 
projeção cartográfica escolhida e a época 
de aquisição do dado. Separamos as 
representações matriciais das vetoriais, 
que podem ainda ser especializadas; 
• no universo de implementação, ocorre a 
realização do modelo de dados através 
de linguagens de programação. 
Escolhemos as estruturas de dados (tais 
como árvores quaternárias e árvores-R) 
para implementar as geometrias do 
universo de representação. 
De acordo com o paradigma dos quatro universos, 
para representar dados geográficos através do 
computador, temos de descrever sua variação no espaço 
e no tempo. Em outras palavras, precisamos responder a 
perguntas do tipo: “qual é o valor deste dado aqui e 
agora?”. 
A resposta à pergunta acima requer a compreensão 
dos processos de mensuração da realidade, lembrando 
que a realidade existe independentemente das 
representações humanas, apesar de termos acesso ao 
mundo através de nossos sentidos e de nossos 
instrumentos de medida. 
Para medirmos os fenômenos geográficos e a 
representação desses dados, associamos números ou 
símbolos a diferentes ocorrências de um mesmo atributo. 
Dessa forma, a relação dos números ou símbolos reflete 
as relações entre as ocorrências mensuradas. Por 
exemplo, podemos medir a poluição numa cidade 
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através de sensores localizados em diferentes locais e 
representar esses resultados em mapas, tabelas, 
gráficos e relatórios através do SIG. 
A figura 4 apresenta um resumo das escalas de 
medidas dos dados geográficos, destaca a característica 
principal, apresenta algumas operações admitidas no 
ambiente do SIG e exemplos para cada uma delas. 
 
Figura 4: Tipos de medidas de dados geográficos. Fonte: Queiroz e 
Ferreira, 2006. 
Representação dos dados em SIG 
A representação do mundo real através do SIG 
ocorre sob a forma de decomposição dos dados em 
camadas ou temas (figura 5). Os dados podem estar 
disponíveis tanto em formato vetorial (Modelo Vetorial) 
quanto matricial (Modelo Raster). 
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Figura 5: Representação de dados em ambiente SIG. 
Dados Vetoriais: representam o espaço como um 
conjunto de entidades discretas, geograficamente 
referenciadas por um sistema de coordenadas. 
Podem ser: 
• Ponto: entidade geográfica que pode 
ser localizada por um par de 
coordenadas (x,y). 
 
• Linha: entidade geográfica ligada por, 
no mínimo, dois pares de coordenadas 
(x,y). 
 
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• Polígono: série de coordenadas (x,y), 
que formam segmentos de linhas 
limitando uma determinada área. 
 
Dados Matriciais: As feições do mundo real são 
representadas por células de tamanho fixo (pixels) 
que compõem uma malha regular de linhas e 
colunas. 
 
Cada célula armazena um valor, em que o nível de 
detalhe (resolução) depende do tamanho da célula. 
Um mesmo objeto do mundo real pode ser 
representado através de um SIG tanto em formato raster 
quanto vetorial. Se necessário, o SIG possibilita a 
transformação dos dados de um formato para outro. 
Grade de Células 
Pixel 
Representação do mundo real no 
modelo matricial 
Imagem de Satélite de Alta Resolução 
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A escala determina a forma e o tamanho dos 
elementos a serem representados no mapa. Escalas 
grandes permitem representar os objetos em pequenas 
áreas com grandes detalhes, enquanto escalas 
pequenas permitem representar grandes áreas com 
menores detalhes. 
 
Componentes dos dados geográficos 
A informação geográfica pode ser representada em 
SIG sob a forma de três componentes associados: 
• Geometria: representa o formato 
espacial propriamente dito da feição 
geográfica. Pode ser ponto, linha ou 
polígono 
• Atributos: representam características 
associadas a cada feição geográfica. 
Pode ser o nome da rua, o proprietário 
do lote, o tipo de solo etc. 
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• Comportamentos: representam regras 
e relacionamentos estabelecidos pelo 
usuário para cada feição geográfica. Por 
exemplo: ruas e rodovias não podem se 
cruzar. 
 
Os dados espaciais são armazenados em tabelas 
chamadas de classes de feições (feature classes). Cada 
feição espacial corresponde a um registro na classe de 
feição e possui um identificador único que relaciona a 
feição aos seus atributos. 
 
 
Atividade 2 
2.1 Após a leitura do Paradigma dos Quatro 
Universos, resuma e discuta com seus colegas 
suas principais características. 
2.2 Quais os tipos de geometria são utilizados para 
representar o mundo real num SIG? 
2.3 Como a escala determina a representação dos 
objetos através do SIG? 
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Modelagem de dados em SIG 
Um modelo de dados é um conjunto de conceitos 
que podem ser usados para descrever a estrutura e as 
operações de manipulação permitidas em um banco de 
dados (Elmasri, 2004). 
Modelagem de dados refere-se ao processo de 
abstrair os fenômenos do mundo real para criar a 
organização lógica do banco de dados. 
Quando se trata de aplicações geográficas, as 
técnicas tradicionais de modelagem devem ser 
estendidas para incluir questões específicas de dados 
geográficos. 
A modelagem de dados geográficos é uma 
atividade complexa, porque envolve a discretização do 
espaço como parte do processo de abstração, visando 
obter representações adequadas aos fenômenos 
geográficos. 
CÂMARA et. all., 1997, considera que o processo 
de implantação de um SIG pode ser dividido em três 
grandes fases: (a) modelagem do mundo real; (b) criação 
do banco de dados geográfico e (c) operação 
propriamente dita do SIG. 
A Fase de modelagem do mundo real consiste 
em selecionar fenômenos e entidades de interesse, 
abstraindo-os e generalizando-os; engloba a modelagem 
de processos e de dados. 
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Nessa fase, podemos escolher diferentes conjuntos 
de fenômenos para descrever distintas visões do mundo, 
numa mesma região, em dado instante. 
Fase de criação de um banco de dados 
geográfico exige várias etapas, como: 
• Coleta de dados relativos aos fenômenos 
de interesse identificados na modelagem; 
• Correção dos dados coletados (devidos a 
erros introduzidos pelos dispositivos de 
coleta ou usuários); 
• Georeferenciamento dos dados. 
Representa grande parcela do custo total 
do desenvolvimento de um SIG, que pode 
ser minimizado por uma modelagem 
adequada. 
Fase de operação do SIG refere-se tanto ao 
próprio uso do SIG, quanto ao desenvolvimento de 
aplicações específicas por parte dos usuários a partir dos 
dados armazenados, reconstruindo visões (particulares) 
da realidade. 
A modelagem do banco de dados geográfico utiliza 
a terminologia de bancos de dados orientados a objetos 
baseado em classes. Esse processo visa dar ao usuário 
maior flexibilidade na modelagem incremental da 
realidade (CÂMARA et. all., 1997). 
O modelo de dados geográfico apresenta uma 
abordagem unificada das visões de campos e objetos e 
permite a existência de múltiplas representações para 
um mesmo fenômeno geográfico. 
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Para fins de organização lógica (Queiroz e Reis, 
2006), o modelo considera a existência de uma classe 
genérica (figura 6), chamada de plano de informação (ou 
layer) organizada em geo-campos, geo-objetos, coleção 
de geo-objetos e redes. 
• Geo-Campo: representa um atributo que 
possui valores em todos os pontos 
pertencentes a uma região geográfica. 
Por exemplo, uma imagem IKONOS. 
• Geo-objeto: entidade geográfica singular 
e indivisível, caracterizada por sua 
identidade, suas fronteiras, e seus 
atributos. Por exemplo, os distritos de 
uma cidade representada na imagem. 
• Coleção de geo-objetos: objetos cujas 
fronteiras não se interceptam e têm o 
mesmo conjunto de atributos. 
• Rede: estrutura geográfica que tem como 
suporte um conjunto de arcos associados 
a uma localização (x,y) do espaço para 
fins de referência. Exemplo: rede de 
energia elétrica. 
• Plano de Informação (ou layer): 
generalização dos conceitos acima. 
Captura uma característica comum 
essencial dos três conceitos básicos: 
cada instância deles é referente a uma 
localização no espaço e tem um 
identificador único. Permite organizar o 
banco de dados geográfico e responder a 
perguntas como: “Quais são os dados 
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presentes no banco, qual o modelo 
associado a cada um e qual a região 
geográfica associada?” 
Um modelo de banco de dados geográficos separa 
a especificação em diferentes níveis de abstração, 
liberando assim o usuário da necessidade de se envolver 
com detalhes de implementação física do SIG. 
 
Figura 6: Modelo Formal Básico para Dados Geográficos. Fonte 
Queiroz e Reis, 2006. 
O modelo mostrado na figura 6 serve de base para 
a maioria dos modelos de dados orientados-a-objetos 
adotados atualmente em geoprocessamento. No ArcGIS 
(ESRI, 2000), a coleção de geo-objetos é chamada de 
features (feições). Os geo-campos numéricos são 
chamados de surfaces (superfícies), e as imagens 
também são modeladas como caso particular de geo-
campos numéricos. As redes (networks) também são 
incluídas. 
A correta modelagem dos dados geográficos (figura 
7) possibilita um maior fator de sucesso nas análises e 
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nos resultados a serem alcançados, além de minimizar o 
tempo de implementação de um projeto. 
 
Figura 7: Modelo de dados geográficos para fins de utilização de 
solo urbano. 
 
 
 
Atividade 3 
3.1 O que difere a modelagem de dados da 
modelagem de dados geográficos? 
3.2 Quais são as fases do processo de implantação 
de um SIG? 
3.3 Como se dá o relacionamento entre os layers, os 
geo-campos, os geo-objetos e as redes? 
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RESUMINDO 
Nesta aula, estudamos um pouco mais sobre os 
SIGs, apresentando definições consensuais da 
tecnologia. Vimos as diferentes formas de 
representações computacionais utilizadas em SIGs; 
conhecemos as fases de implantação de um SIG; 
entendemos como é feita a modelagem de dados do 
mundo real em SIG a partir do paradigma dos quatro 
universos e conhecemos um modelo básico de banco de 
dados geográficos orientado a objetos adotado 
atualmente em geoprocessamento. 
 
 BUSCANDO LEITURAS COMPLEMENTARES 
Para saber mais sobre os temas apresentados 
nessa aula, existem várias fontes de consulta como livros 
de sensoriamento remoto e sítios na internet. Veja a lista 
de referências bibliográficas. 
 
AVALIANDO OS CONHECIMENTOS 
Agora que você concluiu o estudo da nossa sétima 
aula, faça as atividades propostas para avaliar e fixar o 
seu conhecimento: 
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1. Descreva para seus colegas como é feita a 
modelagem de dados geográficos (use 
dados do seu município). 
2. Como você entrará com os dados em um 
SIG do seu município? 
3. Quais elementos geográficos serão 
representados em um SIG para o seu 
município? 
4. Que tipos de saídas gráficas você utilizará 
nesse SIG hipotético? 
REFLETINDO 
Caro aluno, 
“Os limites desenhados em mapas temáticos (como 
solo, vegetação, ou geologia) raramente são precisos 
e desenhá-los como linhas finas muitas vezes não 
representa adequadamente seu caráter. Assim, talvez 
não nos devamos preocupar tanto com localizações 
exatas e representações gráficas elegantes. Se 
pudermos aceitar que limites precisos entre padrões 
de vegetação e solo raramente ocorrem, nós 
estaríamos livres dos problemas de erros topológicos 
associados como superposição e interseção de 
mapas”. (Burrough, 1986). 
Nas próximas aulas, abordaremos os SIGs, 
considerando alguns tipos de dados que podemos 
utilizar, levando a uma abordagem de natureza prática. 
Até a próxima aula! 
 
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CONHECENDO AS REFERÊNCIAS 
ANTENUCCI, J. C. et al. Geographic Information 
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ARONOFF, S. Geographic Information Systems. A 
manegement perspective. Wd2 Pubications, Otawa. 
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BURROUGH, P. Principles of geography information 
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ELMASRI, R. N., S. Fundamentals of Database 
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GOMES, J. M.; VELHO, L. Computação Visual: 
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Queiroz, G. R. & Reis, K. Tutorial sobre Bancos de 
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