Geoprocessamento aula 1

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 Jairo Souza
 Tecnico em Agropecuária
 Tecnico em Mineração
 Topógrafo
O geoprocessamento utiliza técnicas matemáticas e computacionais para
tratar a informação geográfica. Trata-se de uma tecnologia muito útil em
diversas áreas do conhecimento, ultrapassando os limites da cartografia e da
geodésia. A necessidade da aplicação do holismo, encontra no
geoprocessamento sua vertente tecnológica, onde diferentes temas são
apresentados e analisados conjuntamente.
 É um conjunto de técnicas e metodologias de armazenamento, 
processamento, automação e utilização de imagens para tomada 
de decisões.
 Um dado georreferenciado é aquele que possui coordenadas 
geográficas, ou seja latitude e longitude. O armazenamento, 
análise e apresentação de um grande volume de dados sobre o 
determinado espaço geográfico, fizeram com que se 
desenvolvessem ambientes que aliassem mapas digitais às 
informações sobre os elementos do mapa. Esta operação só foi 
possível devido ao grande avanço na área de tecnologia de 
informática, o que permitiu o surgimento de sistemas de 
gerenciamento automatizado de banco de dados e a cartografia 
digital. As aplicações e usos dos Sistemas de Informações 
Geográficas (SIG) dependem da existência de um sistema 
eficiente e lógico que possa transformar e associar elementos 
cartográficos ao banco de dados (MARBLE, 1984).
 O Geoprocessamento é uma ferramenta interdisciplinar, que
permite a convergência de diferentes disciplinas científicas para o
estudo de fenômenos ambientais. Apesar de aplicáveis, esta
noção esconde um problema conceitual: a interdisciplinaridade
dos SIG’s é obtida pela redução dos conceitos de cada disciplina
a algoritmos e estruturas de dados utilizados para
armazenamento e tratamento dos dados geográficos. Considere-
se, a título de ilustração, alguns problemas típicos: Um sociólogo
deseja utilizar um SIG para entender e quantificar o fenômeno da
exclusão social numa grande cidade brasileira. Um ecólogo usa o
SIG com o objetivo de compreender os remanescentes florestais
da Mata Atlântica, através do conceito de fragmento típico de
Ecologia da Paisagem. Um geólogo pretende usar um SIG para
determinar a distribuição de um mineral numa área de
prospecção, a partir de um conjunto de amostras de campo.
 A coleta de informações sobre a distribuição geográfica de
recursos minerais, propriedades, animais e plantas sempre foi
uma parte importante das atividades das sociedades organizadas.
Até recentemente, no entanto, isto era feito apenas de forma
analógica, o que impedia uma análise que combinasse diversos
mapas e dados. Com o desenvolvimento, na segunda metade
deste século, da tecnologia de Informática, tornou-se possível
armazenar e representar tais informações em ambiente
computacional, abrindo espaço para o surgimento do
Geoprocessamento
 Nesse contexto, o termo Geoprocessamento denota a disciplina
do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e
computacionais para o tratamento da informação geográfica
 As ferramentas computacionais do geoprocessamento, permitem
realizar análises complexas, ao integrar dados de diversas fontes
em um mesmo banco de dados e automatizam a produção de
documentos cartográficos.
 A diferença conceitual entre SIG e Geoprocessamento, é que o
termo geoprocessamento refere-se ao processamento de dados
referenciados geograficamente, desde sua aquisição até a
geração e saída na forma de mapas convencionais, relatórios,
arquivos, etc., devendo prover recursos para sua estocagem,
gerenciamento, manipulação e análise. Em adição, o SIG pode
ser definido como um sistema computacional que permite a
associação de dados gráficos (mapas) e banco de dados que
serve de base à gestão espacial e conseqüentemente a soluções
a problemas de determinada área da superfície terrestre, ou
ainda, como o ambiente que permite a integração e a interação de
dados referenciados espacialmente com vistas a produzir análises
espaciais como suporte à decisão técnica ou política.
 Os sistemas de informação geográfica originaram-se basicamente
para atender planejadores, unindo técnicas de CAD (computer
aided design) e banco de dados. Porém a partir do final da
década de 80 ampliaram-se os aplicativos com o aparecimento de
softwares específicos para as seguintes áreas:
 • Meio Ambiente
 • Segurança Publica
 • Transportes
 • Telecomunicações
 • Agricultura
 • Obras de Engenharia
 • Turismo
 • Serviços de Emergência
 Após 20 anos de desenvolvimento tecnológico o SIG se tornou
um fenômeno mundial. Os usuários hoje discutem formas de
otimização desta tecnologia para aprimorar seus aplicativos e
gerar novas funções. Hoje o SIG envolve usuários de todas as
profissões desde arquitetos até bombeiros. Os aplicativos variam
de cadastro técnico municipal a atendimento de emergência a
ataques terroristas. Os usuários buscam do sistema respostas
rápidas para ações rápidas tais como: Onde ocorreu o fenômeno
Geográfico? Como ocorreu ? Por que ? Como Agir ? O que
aconteceria se...?
 Para um melhor entendimento do sistema pode-se dividir o SIG 
nos seguintes elementos:
 • Dados-Informação
 • Hardware/Software
 • Recursos Humanos
 Dentre as componentes de um SIG, os dados aparecem como
uma restrição a sua implementação. Em geral, a carência de
dados faz com que sua aquisição seja dispendiosa em relação a
outros componentes. Com a evolução da informática o usuário
tem acesso mais facilitado a hardware e software em qualquer
parte do mundo, porém o dado é de acesso mais difícil devendo
ser coletado e avaliado para tornar-se informação consistente. Os
dados georreferenciados são, em geral, oriundos das
geotecnologias hoje disponíveis ao usuário. No final da década de
90 houve uma grande evolução tecnológica principalmente no que
se refere a imagens (Sensoriamento Remoto) e as técnicas
cartográficas.
 Os Dados Geográficos possuem coordenados (latitude e
longitude) e atributos, como por exemplo, um poste que está
numa determinada posição (x,y) e possuir determinado atributo,
luz de mercúrio ou incandescente. O dado para um SIG sempre
deve ser acompanhado de suas coordenadas pois é esta razão a
base gráfica de um SIG, ou seja, o MAPA.
 O Mapa pode ser entendido como uma representação ou
abstração da realidade geográfica, um meio para apresentar a
informação geográfica nas formas visual, digital ou tátil.
 cartografia digital é base do SIG, por isso o usuário dever
compreender os seguintes elementos que compõem um mapa:
 Escala: fator de redução
 Modelo matemático: elipse ou esfera
 Sistema de Representação : projeção cartográfica
 A Figura mostra o modelo matemático da terra sendo projetado
numa superfície de representação plana. As coordenadas na
superfície matemática Latitude e Longitude possuem
correspondência unívoca com as coordenadas planas da
projeção. Vale ressaltar que o modelo matemático da terra é a
elipse.
 Quando o mapa está georreferenciado com coordenadas e as 
formas (ponto, linhas e polígonos) editadas, se diz que existe uma 
base cartográfica, referenciada ao modelo matemático da terra. 
Esta base é o primeiro passo para construção de um SIG.
 O dado georreferenciado é coletado de acordo com a
necessidade do usuário, ou seja, da característica do aplicativo. A
base cartográfica para o SIG pode ser oriunda de diferentes
fontes, gerada com trabalho específico ou através da digitalização
dados preexistentes (“escanear”). As duas principais fontes de
entradas de dados para SIG são o GPS (Global Position System)
e o sensoriamento remoto.
 O Sistema GPS, foi concebido pelo Departamento de Defesa dos
EUA no início da década de l960, sob o nome de projeto
NAVSTAR. O sistema foi declarado totalmente operacional
apenas em l995. Seu desenvolvimento custou 10 bilhões de
dólares.Consiste de 24 satélites que orbitam a terra a 20.200 km
duas vezes por dia e emitem simultaneamente sinais de rádio
codificados. O sistema fornece a posição tridimensional, dados
para navegação e informações sobre o tempo, atendendo toda a
porção do globo terrestre em qualquer condição meteorológica, a
qualquer horário, o ano inteiro.
 São padrões de quadrados e retângulos superpostos aos mapas
que permitem identificação de todo e qualquer ponto. O sistema
mais usado que cobre o mundo todo é o LATITUDE/LONGITUDE.
Usasse como referência a Linha do Equador – que divide a Terra
em Hemisfério Norte (N) e Hemisfério Sul (S) – e a linha que
passa pelos pólos e pela cidade inglesa de Greenwich (Meridiano
de Greenwich) – que divide a Terra em Hemisfério Oeste (W, de
West) e Hemisfério Leste (E, de East). As linhas imaginárias
paralelas à do Equador são chamadas de Paralelos de Latitude e
suas perpendiculares, de Meridianos de Longitude.
 Convencionou-se que a linha do Equador é a linha 0º de Latitude
e o meridiano de Greenwich, a linha 0º de Longitude. O meridiano
oposto, a 180º, é chamado de "International Date Line" (Linha
Internacional de Mudança de Data). O Pólo Norte está na Latitude
90º Norte e o Sul, na 90º Sul. P último pedido de socorro do
Titanic partiu das coordenadas localizadas no paralelo de latitude
41º e 45’ acima do Equador (Hemisfério Norte) e no meridiano de
longitude a 050º e 14’ a oeste de Greenwich (Hemisfério Oeste).
Assim, no sistema LAT/LONG, suas coordenadas eram: N 41º 45’
W 050º14’.
 A genialidade da grade UTM está na facilidade e precisão que ela
permite na leitura de mapas muito detalhados. Gerardus Mercator,
cartógrafo belga do século XVI, não imaginava o alcance da
projeção elaborada por ele.
 A grade UTM divide o mundo em 60 zonas de 6º de largura. A
zona número 1 começa na longitude oeste 180º (W 180º=E180º).
Continuam em intervalos de 6º até a zona de número 60. Cada
zona é projetada num plano e perde sua característica esférica.
Assim suas coordenadas são chamadas "falsas". A distorção
produzida pela projeção limita o mapa à área compreendida entre
as latitudes N 84º e S 80º.
 A grade UTM não inclui necessariamente letras na sua
designação. A letra ‘U’, usada como referência pelo Sistema
Militar Americano (U. S. Military rid System), designa a
região compreendida entre as latitudes N 48º e N 56º.
Letras em ordem alfabética – de sul para norte – são
usadas para designar seções de 8º, de forma a coincidir a
seção ‘U ’entre as referidas latitudes. Alguns receptores
usam essa notação, outros apenas indicam se as
coordenadas estão acima ou abaixo do Equador. Alguns
receptores usam essa notação, outros apenas indicam se
as coordenadas estão acima ou abaixo do Equador.
 Cada zona tem sua referência vertical e horizontal. A linha
de longitude que divide uma zona de 6º em duas metades é
chamada de ‘zona meridiana’. Por exemplo, a zona 1 é
limitada pelas linhas de longitude W 180º e W 174º, então
sua zona meridiana é a linha de longitude W 177º. A zona
meridiana é sempre definida como 500.000 m. As
coordenadas horizontais maiores ou menores que 500.000
m se localizam a leste ou oeste da zona meridiana,
respectivamente. O valor de uma coordenada horizontal
avalia sua distância – em metros – da zona meridiana. A
coordenada 501.560 está a 1.560 m a leste da zona
meridiana; a 485.500 está a (500.000 – 485.500) = 14.500
m a oeste da zona meridiana. As coordenadas horizontais
crescem para leste e decrescem para oeste. As
coordenadas verticais são medidas em relação ao Equador,
que é cotado como a coordenada 10.000.000 m de
referência para o Hemisfério Norte ou como a coordenada
10.000.000 m de referência para o Hemisfério Sul.
 A coordenada vertical de uma localidade acima da Linha do
Equador é sua distância – em metros – ao Equador. A coordenada
vertical 5.897.000 significa que o ponto está a 5.897,0 m acima do
Equador. Se o ponto estiver abaixo do Equador, a distância é
calculada subtraindo-se o valor da coordenada do valor de
referência para o Hemisfério Sul (10.000.000 – 5.897.000 =
4.103,0 m). Como a mesma coordenada vertical pode ser
associada a duas localidades distintas, uma acima e outra abaixo
do Equador, é necessário indicar em qual hemisfério se localiza
para identificá-la.
 As cartas geográficas são confeccionadas de forma que todos os
pontos estão à determinada distância de um ponto de referência
padrão chamado DATUM. Antigamente cada país escolhia
independentemente seu próprio DATUM. Resultava que as
mesmas localidades tinham diferentes coordenadas em cartas de
diferentes países. O GPS tem seu próprio DATUM chamado WGS
84 – World Geodetic System 1984. Todos os receptores podem
usá-lo como referência. Obtém-se maior precisão quando o
receptor é configurado com o mesmo datum da Carta Geográfica
disponível. A opção Córrego Alegre, utilizada como referência nas
cartas do IBGE, consta da lista dos DATA opcionais para
configuração do GPS.
 O Sensoriamento Remoto pode ser definido, segundo BARRETT
& CURTIS (1992), como a ciência de observação à distância. Isto
contrasta com o sensoriamento in situ, onde os objetos são
medidos e observados no local onde ocorrem. Em outras
palavras, o sensoriamento remoto está relacionado à ausência de
contato físico entre o sensor (câmara fotográfica, satélite) e o alvo
 (objeto). Desta forma, o Sensoriamento Remoto também pode
incluir o estudo das técnicas de aerofogrametria e
fotointerpretação, uma vez que fotografias aéreas são
remotamente captadas
 As imagens provenientes do sensoriamento remoto podem ser
processadas digitalmente por modernos softwares em potentes
hardwares, a fim de se obter da imagem, o maior número de
informações possíveis. ARANOFF (1992) denomina
processamento digital de imagens o conjunto de procedimentos
relativos à manipulação e análise de imagens por meio do
computador. O tratamento digital de imagens difere muitas vezes
dos procedimentos de restituição de fotografias aéreas afetas ao
campo aerofotogrametria.
 Recentemente, o processamento digital de imagens de
sensoriamento remoto está ligado ao reconhecimento de feições e
padrões registrados na imagem, através de programas
computacionais, geralmente baseados em análise estatística
(ROBINSON, 1995). RODRIGUES & QUINTANILHA (1991) e
CAMARA (2001) salientam que as imagens de sensoriamento
remoto disponíveis atualmente são a forma rápida de se obter
informações espaciais em formato digital (fitas, compact disk,
disquetes e rede-ftp). Isto permite que estas fontes sejam
combinadas a outras informações, de forma a constituir um banco
de dados geográfico sobre o espaço em questão. O
processamento dessas informações, espacialmente referenciadas
em meio digital é a base dos sistemas de informação geográfica
(BURROUGH, 1998; CAMARA, 1996).
 As aplicações do Sensoriamento Remoto nas décadas de 70 e
80, estavam ligadas ao mapeamento ambiental em escalas
médias e pequenas (1:50.000 a 1.000.000). A partir de 1997 esta
realidade começa a mudar, com entrada em órbita de novos
satélites de maior resolução ampliando assim os campos de
aplicações. Pode-se, desta forma, obter mapas digitais em
escalas maiores (1:10.000 a 1:25.000) e realizar análises mais
detalhadas, como por exemplo, com o satélite IKONOS lançado
em 1999.
 A estrutura dos dados corresponde à base cartográfica. Os dados
gráficos podem ser Vetorial ou Raster (Figura 8). São dados
georreferenciados relacionados a cada posição geográfica, nos
quais identificamos a posição por meio de uma referência espacial
relacionada a um sistema de coordenadas.
 8.1- Dados Vetoriais
 Um mapa digital é constituído por representações gráficas: todas
as feições são descritas por pontos, linhas e polígonos,
representados em um sistema de coordenadas. Os pontos são
definidos por uma únicacoordenada (ex: postes, poços). As linhas
são constituídas por vários pontos (vértices) que se interligam,
constituindo vetores (ex: estrada, rio, curvas de nível). das
relações topológicas são:
 Polígonos são áreas fechadas composta por varias linhas que
começam e terminam num mesmo ponto ( ex: lote, lago). Para
que o SIG reconheça as feições representadas por pontos, linhas
e polígonos, são necessárias relações topológicas. Topologia é
um procedimento matemático para definir relações espaciais,
tais como conectividade, adjacência e contigüidade. As vantagens
em relação aos tópicos são:
 armazenar dados vetoriais mais eficientemente;
 processar um maior número de dados;
 permitir a conexão de linhas em rede, combinar polígonos
adjacentes e sobrepor feições geográficas.
 A topologia de dados digitais só é efetuada após a
edição dos dados de um mapa. As feições de um
mapa deverão ser separadas em camadas de
informação de tal forma que cada camada contenha
pontos, linhas ou polígonos. Por exemplo, um mapa de
loteamento está numa camada de informação ou
"layer", que tem topologia de polígono; outra
camada contendo ruas possui topologia de linhas.
Graças à topologia o sistema reconhece nas feições,
extensões, áreas, direção, vizinhança, o que permite
estabelecer relações entre as diferentes camadas de
informação. A próxima Figura mostra os diferentes
níveis de informação do espaço geográfico subdividido
em camadas de informação ponto, linha, polígono.
 Os dados são representados por uma matriz (m x n), linha e
coluna, composta por células ou pixels de dimensões variáveis
Cada célula está numa posição (m x n), na matriz e poderá estar
associada a um atributo ou dado descritivo. resolução do dado
raster está associada ao tamanho da célula: quanto menor a
célula melhor a resolução ou qualidade da imagem. Um dado em
forma raster pode ser convertido para um dado vetorial
(FRANCELINO, et al., 2003). Esta conversão raster/vetor
depende da qualidade do dado raster o do programa utilizado
nesta transformação. A maioria dos dados raster é composta por
imagens de satélites ou fotografias digitalizadas. Cada formato
apresenta suas vantagens e desvantagens, que estão sumariadas
na Tabela a seguir
 ARONOFF, S. Geographical information System: a management 
perspective. Ottawa: WDLPublications.1992.
 BORROUGH, P. Principles of geography information systems 
for land resources assessment.Oxford: Clarendon
Press.1998.
 EASTMAN, R.; KYEM, P.A.K.; TOLEDANO, J.; JIN, W. 
Explorations in Geographic Information Systems Technology. 
Gis and decision making. UNITAR, Worcester, M.A. 1993.
 CÂMARA, G.; DAVIS.C.; MONTEIRO, A.M.; D'ALGE, J.C.
Introdução à Ciência da Geoinformação. São José dos 
Campos, INPE, 2001 (2a. edição, revista e ampliada).
 CÂMARA, G.; MONTEIRO, A.M.; FUKS, S.; CAMARGO, E.; 
FELGUEIRAS, C. Análise Espacial de Dados Geográficos. São