AULA 05 - GEOPROCESSAMENTO - SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO 
UNEC / EAD DISCIPLINA: GRANDES CULTURAS II 
 
 
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CAPÍTULO 5: SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS - SIG 
 
5.1 DEFINIÇÃO DE SIG 
 
A ciência da informação geográfica é a base científica utilizada no desenvolvi-
mento e sustentabilidade das tecnologias dos Sistemas de Informações Geográficas. 
Esta ciência considera as questões fundamentais suscitadas pelo uso de sistemas e 
tecnologias. É a ciência necessária para manter a tecnologia no limiar do conheci-
mento. Devido a sua amplitude de conhecimentos, a ciência da informação geográfica 
tem caráter multidisciplinar, integrando muitas disciplinas tais como cartografia, geo-
désia, sensoriamento remoto, fotogrametria, entre outras disciplinas de aquisição e 
tratamento de dados espaciais. 
Um Sistema de Informação Geográfica (SIG), em inglês Geographic Informa-
tion System (GIS), consiste em um conjunto de ferramentas computacionais para Ge-
oprocessamento no qual permite manipular e integrar dados de diversas fontes, po-
dendo ser criado um banco de dados digital com informações georreferenciadas. 
Os SIGs podem também ser definidos como “sistemas computacionais que 
possuem programas especiais para a coleta, o armazenamento, o processamento e 
a análise digital de dados georreferenciados visando à produção de informação espa-
cial”. 
Os SIGs “são programas de computador destinados a trabalhar matematica-
mente as informações geográficas e alfanuméricas para gerar informações baseadas 
em algoritmos pré-definidos”. 
A utilização de um SIG pode oferecer vantagens ao usuário devido os dados, 
uma vez inseridos no sistema, serem processados e manipulados com relativa rapi-
dez. O sistema ainda permite fazer diferentes análises das informações com a utiliza-
ção de ferramentas matemáticas e estatísticas, e até mesmo auxiliar em tomada de 
decisão. 
 
5.2 APLICAÇÕES DO SIG 
 
As atividades humanas sempre são desenvolvidas em alguma localidade geo-
gráfica e, portanto, podem ser geograficamente referenciadas, desta forma, são pra-
ticamente infindáveis as possibilidades de aplicações de Sistemas de Informações 
 
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Geográficas. 
Assim, os SIGs são utilizados pelas mais diversas áreas de conhecimento, 
tanto nas áreas sociais e humanas quanto em áreas de exatas e biológicas. Cada 
usuário manipula os dados lidando com conceitos de suas respectivas disciplinas (Ta-
bela 1). 
 
Tabela 1. Aplicações de SIGs. 
 
Atualmente, um SIG pode ser aplicado a praticamente todas as atividades hu-
manas, uma vez que essas atividades são sempre executadas em algum local, em 
alguma posição geográfica. As grandes aplicações de Sistemas de Informações Ge-
ográficas requerem a montagem de uma equipe multidisciplinar, envolvendo profissi-
onais de informática, bancos de dados, cartografia (cartografia, sensoriamento re-
moto, fotogrametria, geodésia, etc.) e os outros profissionais das áreas de aplicações 
do SIG, ou seja, se o SIG estiver sendo aplicado na gestão de distribuição elétrica, se 
fazem necessários na equipe os profissionais diretamente relacionados com gestão 
de eletricidade, o mesmo raciocínio pode ser feito com relação a agricultura, planeja-
mento urbano, etc. 
As companhias de gestão de infraestruturas, tais como gás, telefone, eletrici-
dade, água, esgoto, TV a cabo, entre outras, geralmente possui milhares de consumi-
dores, cada um deles com uma conexão com a rede de infraestrutura, além disso, 
necessitam gerenciar milhares de quilômetros de fios e dutos (subterrâneos e aéreos), 
com transformadores, chaves, válvulas, representando muitas vezes bilhões de dóla-
res em infraestrutura instalada. Os sistemas de informações Geográficas aplicados à 
gestão de infraestruturas também recebem o nome de AM/FM (Automatic Mapping/ 
Facility Management). 
 
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Em uma empresa responsável por rodovias, se faz necessário, armazenar in-
formações sobre o estado da pavimentação em toda a rede de rodovias, além disso, 
manter um cadastro de toda a sinalização vertical e horizontal das rodovias e analisar 
dados de acidentes. Atualmente, algumas localidades no Brasil e muitos países de-
senvolvidos, contam com a possibilidade de carros contendo sistemas de navegação 
pelo sistema viário, contendo mapas digitais de ruas e rodovias, conectados a recep-
tores GNSS. Empresas de distribuição de bens e serviços mantêm suas frotas conec-
tadas a receptores GNSS e desta forma, realizam o monitoramento e controle de cada 
um de seus veículos em tempo real. 
Na agropecuária, atualmente é possível utilizar mapas e imagens detalhadas, 
para planejar o plantio, a aplicação de insumos agropecuários e ainda planejar a co-
lheita, além de analisar e realizar a previsão de safra. Atualmente, essa aplicação de 
SIG é denominada agricultura de precisão. 
No setor florestal, o SIG pode ser aplicado ao manejo de árvores, com vistas à 
extração sustentável de madeira. Todas as árvores produtoras de madeira são geor-
referenciadas, e sua volumetria sistematicamente monitorada. Quando o volume de 
madeira na floresta diminui a taxa de crescimento, essas árvores podem ser seletiva-
mente retiradas e sua madeira encaminhada para a indústria. No entanto, a retirada 
de árvores da floresta também é um problema geográfico e necessita ser cuidadosa-
mente planejado para não comprometer as árvores em crescimento. 
Devido a sua ampla gama de aplicações, que inclui temas como agricultura, 
floresta, cartografia, cadastro urbano e redes de concessionárias (água, energia e te-
lefonia), 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 recupe-
ração 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. 
 
 
 
 
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5.3 ESPAÇO GEOGRÁFICO E INFORMAÇÃO ESPACIAL 
 
A informação geográfica apresenta uma natureza dual: um dado geográfico 
possui uma localização geográfica (expressa como coordenadas em um espaço geo-
gráfico) e atributos descritivos (que podem ser representados num banco de dados 
convencional). 
De forma intuitiva, pode-se definir o termo “espaço geográfico” como uma co-
leção de localizações na superfície da Terra, sobre a qual ocorrem os fenômenos ge-
ográficos. O espaço geográfico define-se, portanto, em função de suas coordenadas, 
sua altitude e sua posição relativa. Sendo um espaço localizável, o espaço geográfico 
é possível de ser cartografado. 
A noção de informação espacial está relacionada à existência de objetos com 
propriedades, que incluem sua localização no espaço e sua relação com outros obje-
tos. Estas relações incluem conceitos topológicos(vizinhança, pertinência), métricos 
(distância) e direcionais (“ao norte de”, “acima de”). 
Deste modo, os conceitos de espaço geográfico (um locus absoluto, existente 
em si mesmo) e informação espacial (um locus relativo, dependente das relações en-
tre objetos) são duas formas complementares de conceituar o objeto de estudo do 
Geoprocessamento. Estas formas irão levar à dualidade conceitual na modelagem 
espacial, onde a noção absoluta de espaço geográfico leva à ideia de conjuntos de 
campos geográficos e a noção relativa de informação espacial conduz à postulação 
da existência de conjuntos de objetos geo-referenciados. 
 
5.4 PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM SIG 
 
Numa visão abrangente, pode-se indicar que um SIG tem os seguintes compo-
nentes: 
· Interface com usuário; 
· Entrada e integração de dados; 
· Funções de consulta e análise espacial; 
· 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 
 
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ao usuário, a interface homem-máquina define como o sistema é operado e contro-
lado. No nível intermediário, um SIG deve ter mecanismos de processamento de da-
dos 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 atri-
butos. 
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 geo-
gráficos e as funções de processamento do SIG é feita por mecanismos de seleção e 
consulta que definem restrições sobre o conjunto de dados. 
A Figura 1 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 1. Estrutura Geral de Sistemas de Informação Geográfica. 
 
 
5.5 DADOS GEOGRÁFICOS 
 
Para que seja possível produzir informações geográficas a partir de Sistemas 
de Informações Geográficas, é necessário “alimentar” os computadores e os progra-
mas computacionais de SIG com dados sobre o mundo real. Desta forma, é necessá-
rio produzir uma representação ou um modelo computacional do mundo real, que é 
extremamente complexo em seu detalhamento e em sua dinâmica temporal. 
 
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Construir uma representação do mundo real implica em três grandes conside-
rações: 
• Redução da complexidade geométrica do mundo real, através da aplicação 
de escala, amostragem e seleção de elementos. 
• Redução da complexidade temporal do mundo real, através de um corte tem-
poral ou da observação de fenômenos em intervalos discretos de tempos. 
• Identificação e categorização dos elementos existentes na superfície terrestre, 
através de cortes temáticos. 
De início, é possível dividir a superfície terrestre em três grandes categorias, 
conforme suas características geométricas relacionadas ao mapeamento. A primeira 
categoria é constituída por elementos de natureza contínua, que se caracterizam pela 
dificuldade na localização das bordas (ou limites) entre classes. Dentre esses elemen-
tos estão os solos, o relevo, a vegetação, a geologia, a geomorfologia, a temperatura, 
a paisagem, a pluviometria, etc. As bordas que distinguem as classes de um tema de 
característica contínua, são obtidas através de uma coleta de amostras e em seguida, 
são realizadas interpolações e/ou classificações dessas amostras a fim de se restau-
rar a continuidade e/ou a classificação do tema. Alguns autores consideram os temas 
de característica contínua como campos, ou seja, superfície contínua sobre a qual as 
entidades geográficas variam continuamente segundo distribuições. 
Em SIG e também em cartografia, os elementos de característica contínua po-
dem ser representados por elementos de estrutura vetorial, tais como, conjuntos de 
pontos regularmente ou irregularmente espaçados, isolinhas (curvas de mesmo valor), 
redes de polígonos regulares ou irregulares, e também por elementos de estrutura 
matricial, conjuntos de pixels ou células (tesselação, imagens digitais). 
Existem também temas na superfície terrestre que apresentam característica 
discreta, ou seja, apresentam facilidade na localização ou mapeamento direto de bor-
das entre classes, geralmente entre esses temas estão aqueles construídos pelo ser 
humano, tais como elementos do sistema viário (ruas, rodovia, avenidas, aeroportos, 
portos, pontes, etc.), edificações em geral, áreas agrícolas, equipamentos de infraes-
truturas (postes, linhas de transmissão e de comunicação, etc.). As bordas desses 
elementos são obtidas por identificação visual direta e mensuradas com as técnicas 
de topografia, fotogrametria, sensoriamento remoto, geodésia, etc. Alguns autores 
 
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também denominam os elementos de característica discreta de objetos, que são de-
finidos por uma superfície ocupada por entidades identificáveis e cada posição (x,y) 
do espaço poderá ou não estar ocupada. 
Os elementos de característica discreta podem ser representados em SIG ou 
em cartografia preferencialmente por estruturas vetoriais (pontos, linhas e polígonos), 
no entanto, também é possível representar tais elementos utilizando-se estruturas ma-
triciais (pixels, células). 
Existem ainda sobre a superfície terrestre, elementos pouco mencionados na 
literatura, contudo muito importantes, são os elementos abstratos, que geralmente 
apresentam característica discreta, mas nem sempre são fisicamente identificáveis 
por meio de observação terrestre, aéreo e orbital. Os elementos abstratos possuem 
bordas entre suas classes, porém essas bordas nem sempre estão materializadas 
sobre a superfície terrestre, mas sim em convenções jurídicas e administrativas. Como 
exemplo de elementos de característica abstrata, se pode citar zoneamentos eleito-
rais, limites políticos, áreas de preservação ambiental, zonas militares, etc. As bordas 
dos elementos abstratos são registradas em instrumentos jurídicos (decretos, leis, ins-
truções normativas, memoriais descritivos, etc.). Os elementos de característica abs-
trata são representados em SIG e cartografia, preferencialmente através de estruturas 
vetoriais (pontos, linhas e polígonos), porém também podem ser representadas por 
estruturas matriciais (pixels, células). 
Esta primeira categorização dos elementos que integram o mundo real é de 
extrema importância, pois a partir desta primeira categorização (elementos de carac-
terística contínua, elementos de característica discreta e elementos de característica 
abstrata) surgem outras categorizações de dados produzindo desta forma um modelo 
de dados digital representativo do mundo real. 
Nos programas computacionais de Sistemas de Informações Geográficas e 
também em vários outros programas computacionais que tratam de elementosgráfi-
cos digitais, o mundo real é representado por conjuntos de camadas temáticas, con-
forme se pode observar na figura 2. A organização computacional dessas camadas, 
depende da arquitetura dos programas computacionais, alguns programas trabalham 
com um único arquivo e cada camada é um subconjunto de dados dentro deste ar-
 
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quivo, outros programas consideram cada camada como um arquivo separado. Abor-
dagens tecnológicas mais recentes tratam o conjunto de camadas como um banco de 
dados geográficos, onde cada tabela que integra este banco de dados é uma camada 
temática. 
 
Figura 2. Camadas temáticas representando (modelando) o mundo real. 
 
 
5.6 ESTRUTURAS E FORMATOS DE DADOS GEOGRÁFICOS 
 
Inicialmente, se faz necessário discriminar conceitualmente o que são dados 
espaciais e dados geográficos. Os dados espaciais são definidos como sendo qual-
quer tipo de dado que descrevem fenômenos aos quais esteja associada alguma di-
mensão espacial, por outro lado, os dados geográficos são definidos como dado es-
pacial cuja dimensão espacial está associada à sua localização na superfície da Terra 
num determinado instante ou período de tempo. Desta forma, quando se tem um ele-
mento com um sistema de coordenadas local, que não esteja diretamente relacionada 
com coordenadas geográficas, quando mapeados sobre este sistema de coordenadas 
local, todos os dados deste objeto serão dados espaciais, por outro lado, se essas 
coordenadas locais forem transformadas em coordenadas geográficas ou ainda para 
coordenadas de algum sistema de projeção cartográfica, os dados do elemento serão 
considerados dados geográficos. 
Os dados geográficos possuem quatro características fundamentais, a primeira 
 
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delas é a característica espacial (posição geográfica e geometria do elemento repre-
sentado), a segunda é a característica não-espacial (descrição alfanumérica, pictórica 
e sonora do elemento representado), ou seja, além de textos descritivos, a tecnologia 
atual permite a associação de imagens, filmes, sons e hiperlinks aos elementos repre-
sentados. A terceira característica fundamental é a característica temporal, que trata 
do tempo de validade do dado geográfico, além de suas variações sobre o tempo. 
Finalmente, a última característica fundamental é a sua documentação (metadados), 
que pode conter um grande conjunto de informações úteis para a correta utilização do 
dado geográfico, precisão e acurácia do dado, restrições e regras para distribuição e 
acesso, descrição de cada atributo não-espacial, etc. A figura 3 apresenta as quadro 
características fundamentais de um dado geográfico. 
 
Figura 3. Características fundamentais do dado geográfico. 
 
 
A componente espacial do dado geográfico pode ser armazenada em estrutura 
vetorial ou matricial. A figura 4 ilustra dados especiais armazenados em estrutura ve-
torial e em estrutura matricial. 
 
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Figura 4. Estruturas de armazenamento de dados espaciais. 
 
5.7 MODELO MATRICIAL E VETORIAL 
 
A informação do mundo real é codificada e representada através de modelos 
de dados com localização espacial, georreferenciação e um conjunto de descritores 
quantitativos e qualitativos. Esta representação dos elementos geográficos pode ter 
um formato vectorial (vetor) ou matricial (raster). 
No modelo de dados vectorial o espaço é ocupado por uma série de entidades 
(pontos, linhas e polígonos), descritas pelas suas propriedades e cartografadas se-
gundo um sistema de coordenadas geométricas. Neste tipo de modelo existe uma 
estreita relação com os conceitos associados à cartografia tradicional impressa, à qual 
é associada uma base de dados. Num modelo vectorial os objetos são estáticos e têm 
fronteiras bem definidas, sendo possível a utilização de objetos compostos e associ-
ação de tipologia. 
O modelo vetorial (vetores) é formados por vértices de coordenadas X,Y consi-
derando-se três elementos gráficos (Figura 7): ponto, linha e polígono. Se o vetor 
apresentar apenas um par de coordenadas, ele é chamado de ponto. Se há dois ou 
mais pares de coordenadas (vértices) e, o primeiro e o último não forem o mesmo, 
esse vetor é chamado de linha. Por último, se houver quatro ou mais vértices e o 
primeiro e o último se coincidirem, então este é um polígono. Os pontos não apresen-
tam área nem comprimento; as linhas apresentam comprimento; e os polígonos apre-
sentam área e perímetro. 
Dependendo da escala do projeto a ser trabalhado e do objeto em estudo, os 
três tipos de vetores podem representar uma mesma feição geométrica. Por exemplo, 
 
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em uma escala intermediária o limite de um município pode ser representado por um 
polígono, por outro lado se a escala for pequena o suficiente este mesmo município 
pode ser representado por um ponto. O mesmo pode ocorrer com representações 
hidrográficas. Se a escala do projeto for grande, um rio pode ter uma forma de polí-
gono, caso contrário, se a escala for pequena, ele pode assumir uma forma de linha. 
 
Figura 5. Representação dos três elementos gráficos do modelo veto-
rial: ponto, linha e polígono. No mapa, os polígonos em azul represen-
tam os estados do Brasil e as linhas em vermelho as rodovias federais. 
 
 
formatos vectoriais são mais indicados para representações de entidades com 
distribuição espacial exata (localização de pontos de captação de água, estradas, 
usos do solo, etc.), têm uma estrutura de dados compacta e a topologia pode ser 
descrita explicitamente (aconselhável, por exemplo, em análises de redes). 
Num modelo de dados matricial ou raster, o espaço é composto por células ou 
pixels, às quais está associado um valor, representando uma superfície contínua de 
variação de um dado atributo de interesse. As dimensões da célula, medidas no ter-
reno, correspondem à resolução espacial, com que o tema está representado. Os sis-
temas raster são o resultado dos desenvolvimentos tecnológicos das últimas décadas, 
e surgem como um prolongamento da aquisição de informação através de imagem. 
Neste tipo de modelos as células são dispostas de uma forma regular e a sua posição 
é identificável através do índice de linha e coluna, em conjunto com a coordenada da 
primeira célula e com a dimensão da mesma, pelo que a topologia está implícita. 
A estrutura matricial consiste em uma matriz bi-dimensional, que pode ser ma-
tematicamente é definida como sendo uma função f(x,y), composta por linhas e colu-
nas, onde cada elemento desta estrutura é contém um número inteiro ou real, podendo 
 
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ser negativo ou positivo. Cada elemento da estrutura matricial recebe o nome de cé-
lula ou pixel (Picture element) e pode representar qualquer elemento do mundo real, 
por exemplo temperatura (pode conter valores positivos para regiões quentes ou ne-
gativos para regiões extremamente frias), altitudes (valores positivos para locais 
acima do nível médio dos mares, ou negativos para locais abaixo do nível médio dos 
mares), reflectâncias (valores positivos e reais entre 0 e 1), níveis de cinza (valores 
positivos inteiros, variando de 0 a 255, para imagens de oito bits 28, 0 a 65535 para 
imagens de dezesseis bits 216, e assim por diante). Os valores de dados armazena-
dos em estrutura matricial podem representar também categorias temáticas do mundo 
real, por exemplo, no caso do tema vegetação, todas as células com valor 10 podem 
pertencer a categoria floresta, as células com valor 11 podem pertencer a categoria 
cerrado e assim por diante (Figura 6). 
 
Figura 6. Representação de um modelo matricial. 
 
 
REFERÊNCIAS 
CAVALCANTE, R. Apostila de Introdução ao SIG. Apostila Didática. Universidade 
Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2015. 38p. 
FERREIRA, N. C. Apostila de sistema de informações geográficas. Apostila Didática. 
Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás, Goiânia, 2006. 113p. 
TREVISAN, R. G.; MOLIN, J. P. Sistemas de Informação Geográfica (SIG) para 
Agricultura de Precisão. Agricultura de Precisão – Boletim Técnico 01. Escola Superior 
 
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de Agricultura "Luiz de Queiroz" (Esalq) – Universidade de São Paulo (USP), 2008. 
5p.