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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
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