Introdução - Geoprocessamento e Sistema de Informação Geográfica

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Introdução ao Geoprocessamento
Geoprocessamento e
Sistema de Informação Geográfica
Prof.ª Gleidy Marianelli
Geoprocessamento?
Geoprocessamento pode ser entendido como conjunto de técnicas de coleta, tratamento, manipulação e apresentação de dados espaciais. 
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Em Londres, 1854 – grave epidemia de cólera, doença sobre a qual na época não se conhecia a forma de contaminação.
Numa situação aonde já haviam ocorrido mais de 500 mortes, o doutor John Snow teve um “estalo”: colocar no mapa da cidade a localização dos doentes de cólera e do poços de água.
Geoprocessamento - Histórico
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Geoprocessamento - Histórico
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Com a espacialização dos dados, o doutor Snow percebeu que a maioria dos casos estava concentrada em torno do poço da “Broad Street” e ordenou a sua lacração, o que contribuiu em muito para conter a epidemia. 
Este caso forneceu evidência empírica para a hipótese (depois comprovada) de que o cólera é transmitido por ingestão de água contaminada.
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 50:
Ocorreu a primeira tentativa de automatizar parte do processamento de dados espaciais.
Inglaterra e nos Estados Unidos, com objetivo de reduzir custos com produção e manutenção de mapas.
A precariedade da informática na época impossibilitou que estes sistemas fossem considerados sistemas de informação.
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 60:
Surgiram os primeiros Sistemas de Informação Geográfica no Canadá. Faziam parte de um programa governamental para criar inventário de recursos naturais.
Grande dificuldade de utilização:
Falta de monitores gráficos com alta resolução, 
Computadores caros, 
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 60:
Falta de mão-de-obra especializada,
Falta de softwares comerciais,
Pouca capacidade de armazenamento,
Baixa velocidade de processamento e,
Falta de dinheiro.
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 70:
Desenvolvimento de software comerciais.
Criação da expressão Geographic Information System (Sistema de Informação Geográfica)
Primeiros programas comerciais de CAD (projeto assistido por computador), base para os primeiros sistemas de cartografia automatizada.
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 70:
Desenvolvimento de alguns fundamentos matemáticos voltados para a cartografia.
Devido aos custos e ao fato desses sistemas ainda utilizarem exclusivamente apenas computadores de grande porte, somente grandes organizações tinham acesso à tecnologia.
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 80:
Representa o momento quando a tecnologia de sistemas de informação geográfica inicia um período de acelerado crescimento que dura até os dias de hoje. Até então limitados pelo alto custo do hardware e pela pouca quantidade de pesquisa específica sobre o tema.
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Geoprocessamento - Histórico
Anos 80:
Os SIG se beneficiaram grandemente da massificação causada pelos avanços da microinformática e do estabelecimento de centros de estudos sobre o assunto.
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Geoprocessamento - Histórico
A introdução do geoprocessamento no Brasil inicia-se a partir do esforço de divulgação e formação de pessoal feito pelo prof. Jorge Xavier da Silva (UFRJ), no início dos anos 80. 
Com vinda de Roger Tomlinson ao Brasil, em 1982, responsável pela criação do primeiro SIG (Canadian Geographical Information System), incentivou o aparecimento de vários grupos interessados em desenvolver tecnologia.
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Geoprocessamento - Brasil
Grupos envolvidos no desenvolvimento do Geoprocessamento no Brasil:
UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro).
MaxiDATA ( empresa de aerolevantamento – meados de 80).
CPqD/TELEBRAS (Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da TELEBRÁS - 1990).
INPE (Instituto Nacional de Pesquisa Espacial - 1984)
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Geoprocessamento - Brasil
Pode-se considerar o geoprocessamento como uma área de conhecimento que envolve disciplinas como:
Cartografia, Computação, Geografia e Estatística.
As técnicas de geoprocessamento mais utilizadas são: 
Sensoriamento remoto, 
Cartografia digital,
Estatística espacial,
Sistemas de Informações Geográficas.
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Geoprocessamento
SIGs - São sistemas de computador usados para capturar, armazenar, gerenciar, analisar e apresentar informações geográficas.
A utilização de SIG possibilita realizar análises espaciais complexas, integração de dados de diversas fontes, manipulação de grande volume de dados e recuperação rápida de informações armazenadas.
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Sistemas de Informação Geográfica
Existem três maneiras de utilizar um SIG:
Como ferramenta para produção de mapas - geração e visualização de dados espaciais;
Como suporte para análise espacial de fenômenos - Combinação de informações espaciais;
Como um banco de dados geográficos - com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial.
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Sistemas de Informação Geográfica
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Caminhos da difusão do cólera no estado do Amazonas de 1992 a 1995
SIG – Elaboração de Mapas
SIG – Análise Espacial
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SIG – Banco de dados
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Componentes de um SIG
Hardware - Componentes físicos do sistema: CPU e periféricos de entrada e saída das informações (mesa digitalizadora, scanner, plotter, teclado, etc).
Software - Programas (ambientes computacionais) envolvendo dados geo-referenciados. Ex: ArcInfo, ArcView, SPRING, IDRISI, MapInfo.
Peopleware – dividido em dois grupos: 
analistas e programadores; e
usuários finais.
Base de Dados - Arquivos onde os dados são armazenados e inter-relacionados.
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Estrutura de um SIG
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Estrutura de um SIG
Aquisição de dados: captura, importação, validação e edição são procedimentos que envolvem as etapas necessárias à alimentação do sistema.
Gerenciamento de banco de dados: envolvem o armazenamento dos dados de forma estruturada, de modo a possibilitar e facilitar a realização de análises. A forma como os dados são estruturados é crucial para o sistema, pois dela dependem os tipos de análises que poderão ser realizados. entre outros.
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Estrutura de um SIG
Visualização e apresentação cartográfica: um SIG necessita ter agilidade para utilizar as diversas camadas de dados e exibir este resultado através de mapas de síntese com boa qualidade gráfica. 
Consulta e análise: uma função que pode ser considerada como a principal de um SIG é a de análise, pois possibilita operações de extração e geração de novas informações sobre o espaço geográfico, a partir de critérios especificados pelo próprio usuário. 
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SIG – Tipos de Dados
Existem dois principais tipos de dados num SIG:
Cartográficos consistem em informação de mapas armazenadas numa forma digital. São as características geográficas descritas num mapa (pontos, linhas e polígonos). 
Dados não gráficos consistem em informações descritivas sobre características dos dados cartográficos armazenadas numa base de dados (nome do proprietário de um terreno, uso do terreno, área). 
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SIG – dados cartográficos
Existem três representações de dados cartográficos:
Pontos: Um ponto representa uma característica para a qual somente se necessita uma localidade geográfica (tal como latitude-longitude).
Exemplos: lugares de ninhos, de poços, acidentes de tráfego, postes, postos de saúde e etc.
Linhas: Uma linha é formada por uma série de pontos conectados. É unidimensional, possuindo comprimento mas não largura. 
Exemplos: riachos, estradas, rastos de animais e etc.
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SIG – dados cartográficos
Existem três representações de dados cartográfico:
Polígonos: Um polígono é uma área cercada por linhas. É bidimensional; a área compreendida num polígono possui comprimento e largura.
 Exemplos: áreas com tipo de solo comum, regiões para venda de madeira, pantanais, áreas de proteção ambiental e etc. 
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SIG – dados não gráficos
Dados não gráficos
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SIG – dados não gráficos
Tem as propriedades de qualquer banco de dados tabular, com variáveis dispostas nas colunas (cujos nomes funcionam como chave de identificação do conteúdo das células) e registros de dados dispostos
nas linhas.
Cada arquivo cartográfico no SIG possui um banco de dados (conjunto de dados não gráficos) relacionado a cada objeto geográfico, sendo que sua ligação é invisível para o usuário, mas extremamente importante para as análises a serem feitas.
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SIG – dados não gráficos
As variáveis (atributos) podem ser classificadas em:
Alfanuméricas (onde o conteúdo pode ser digitado em forma de números e caracteres); 
Numéricas (quando são restritas ao formato de números) e;
Datas. 
Esta classificação é de fundamental importância para as análises em SIG, e o analista precisa ter em mente a composição dos dados para o melhor aproveitamento. 
Uma variável, normalmente a de identificação (ID), deve ser especificada como geocódigo, servindo para a ligação com o arquivo dos objetos geográficos.
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SIG – Integração de dados
A integração entre dados cartográficos e dados não gráficos em ambiente SIG, se dá através de um código de ligação, chamado de geocódigo.
Esse código proporciona uma organização interna para que todos os dados sejam acessados de forma fácil e ágil. 
Este mecanismo de organização permite a análise dos dados através de diversas metodologias, como operações que envolvem apenas o espaço – proximidade e tamanho, e as relacionadas à modelagem estatística do espaço com seus dados.
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Formas de Aquisição de Dados
A aquisição de dados digitais para a construção de um SIG pode ser efetuada através de diversas metodologias, como:
Digitalização de dados, através de mesa digitalizadora ou scanner;
Sensoriamento remoto utilizando imagens de satélite ou aerolevantamentos;
Levantamento de campo utilizando técnicas de topografia ou aparelhos receptores de Sistemas de Posicionamento Global (GPS).
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SIG - Aplicações
Numa visão geral as aplicações de SIG podem ser divididas no Brasil em:
Cadastral;
Cartografia Automatizada;
Ambiental;
Concessionárias/Redes;
Planejamento Rural;
Business Geographic;
Qualquer setor que trabalhe com informações que possam ser relacionadas a pontos específicos do território pode, em princípio, valer-se de ferramentas de geoprocessamento.
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Cadastral: aplicações de cadastro urbano e rural, realizadas tipicamente por Prefeituras, em escalas que usualmente variam de 1:1.000 a 1:20.000. 
A capacidade básica de SIGs para atender este setor é dispor de funções de consulta a bancos de dados espaciais e apresentação de mapas e imagens.
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SIG - Aplicações
Cartografia Automatizada: realizada por instituições produtoras de mapeamento básico e temático. Neste caso, é essencial dispor de ferramentas de aerofotogrametria digital e técnicas sofisticadas de entrada de dados e de produção de mapas
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SIG - Aplicações
Ambiental: executado por instituições ligadas às áreas de Agricultura, Meio-Ambiente, Ecologia e Planejamento Regional, que lidam com escalas típicas de 1:10.000 a 1:500.000. 
As capacidades básicas do SIGs para este segmento são: integração de dados, gerenciamento e conversão entre projeções cartográficas, modelagem numérica de terreno, processamento de imagens e geração de cartas.
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SIG - Aplicações
Concessionárias/Redes: neste segmento, encontram-se as concessionárias de serviços (Água, Energia Elétrica, Telefonia). 
As escalas de trabalho típicas variam entre 1:1.000 a 1:5.000. Cada aplicação de rede tem características próprias e com alta dependência de cada usuário. 
Os SIGs para redes devem apresentar duas características básicas: a forte ligação com bancos de dados relacionais e a capacidade de adaptação e personalização.
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SIG - Aplicações
Planejamento Rural: neste segmento, encontram-se as empresas agropecuárias que necessitam planejar a produção e distribuição de seus produtos. 
As escalas de trabalho típicas variam entre 1:1.000 a 1:50.000. Cada aplicação tem características próprias e com alta dependência de cada usuário. 
Os SIGs devem apresentar duas características básicas: a forte ligação com bancos de dados relacionais e a capacidade de adaptação.
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SIG - Aplicações
Business Geographic: neste segmento, encontram-se as empresas que necessitam distribuir equipes de vendas e promoção ou localizar novos nichos de mercado. 
As escalas de trabalho típicas variam entre 1:1.000 a 1:10.000. As ferramentas de SIG devem prover meios de apresentação dos bancos de dados espaciais para fins de planejamento de negócios. 
Em especial, os SIGs devem ser adaptados ao cliente, com ferramentas de particionamento e segmentação do espaço para a localização de novos negócios e alocação de equipes.
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SIG - Aplicações
Exemplos de Aplicações
Saúde Pública;
Administração Municipal, Estadual e Federal;
Concessionárias de Água, Energia e Telefonia;
Meio Ambiente, Área Florestal e Agrícola;
Planejamento de Vendas;
Roteamento de Veículos;
Qualquer setor que trabalhe com informações que possam ser relacionadas a pontos específicos do território pode, em princípio, valer-se de ferramentas de geoprocessamento.
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Exemplos de Aplicações
Mapas temáticos
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Exemplos de Aplicações
Mapas cadastrais
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Exemplos de Aplicações
Mapas de redes
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Exemplos de Aplicações
Mapas numéricos
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Mapa quantitativo - Taxa de ocorrência de óbitos por acidente 
de trânsito nos bairros do Rio de Janeiro.
SIG - Limitações
Custos
Hardware
Software
Peopleware
Mão-de-Obra qualificada – desde o operador técnico do sistema até a equipe multidisciplinar que utilizará dos recursos oferecidos para o planejamento e a gestão do espaço urbano.
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SIG - Softwares
Processamento Digital de Imagens:
ENVI
IDRISI
ERDAS
SPRING
Sistema de Informações Geográficas:
ARCGIS
ARCVIEW
ARCINFO
SPRING;
TERRA VIEW
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