Banco de dados orientado a objetos e Noções de georreferenciamento

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Aula 04
Banco de Dados Avançados para Concursos - Curso Regular	
Professor: Thiago Rodrigues Cavalcanti
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AULA 04: Noções de georreferenciamento e 
banco de dados orientado a objetos 
Sumário 
Banco de dados orientado a objetos ± OO ............................................................................. 1 
1. Introdução ....................................................................................................................... 1 
2. Conceitos de orientação a objetos ......................................................................... 2 
3. Características de BD orientados a objetos ....................................................... 5 
3.1. Modelo de objetos ODMG ...................................................................................... 6 
Informação geográfica e Sistemas de informações geográficos. .................................. 9 
4. Conceitos básicos ......................................................................................................... 9 
4.1. Definição de Sistemas de informações geográficos (GIS ou SIG) ...... 13 
4.2. A diversidade dos SIG .......................................................................................... 19 
5. Sistemas de Georrefenciamento .......................................................................... 21 
5.1. Sistemas contínuos ................................................................................................ 21 
5.2. Sistemas discretos ................................................................................................. 22 
5.3. Dado cartográfico (datum) ................................................................................. 22 
5.4. Sistemas de coordenadas ................................................................................... 24 
5.4.1. Coordenadas Geocêntricas ............................................................................. 25 
5.4.2. Coordenadas Geográficas ................................................................................ 26 
5.4.3. Projeção de coordenadas em mapas .......................................................... 27 
5.5. Universal Transverse Mercator .......................................................................... 29 
Questões comentadas .................................................................................................................. 31 
Considerações finais ...................................................................................................................... 49 
Referência ......................................................................................................................................... 49 
 
Banco de dados orientado a objetos ± OO 
1. Introdução 
Apresentamos abaixo um pouco das características dos bancos de dados 
Orientados à Objetos. Com um nicho de mercado bastante reduzido, quando 
comparado com os bancos de dados relacionais e os mais recentes bancos 
NoSQL, os bancos de dados OO superam certas limitações existentes nos SGBDs 
relacionais. A principal desvantagem dos modelos relacionais está na forma 
bidimensional das relações ou tabelas. Assim, qualquer tipo de dado complexo, 
como atributos compostos ou multivalorados são de difícil representação. 
Sistemas mais complexos demandam uma estrutura de armazenamento 
diferenciada. Os sistemas de informação geográficos (GIS) são exemplos de 
sistemas complexos. Objetos representam dados complexos de forma natural. 
São duas as formas de integrar conceitos de orientação a objetos aos bancos de 
dados, a integração pode feita utilizando sistemas objetos-relacional ou sistemas 
orientados a objetos. 
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Boa parte dos sistemas de computação modernos são baseados nos 
princípios de orientação a objetos. Objetos podem ser organizados, classificados, 
criados, destruídos e assim por diante. Você que já programou em Java, C# ou 
SMALLTALK deve conhecer a maioria dessas ideias. Para nivelar o conhecimento 
e estruturar nossa linha de raciocínio vamos começar fazendo um resumo dos 
conceitos de OO. 
2. Conceitos de orientação a objetos 
Sabemos que esse assunto é tratado em detalhes nas aulas de 
desenvolvimento de software, contudo, queremos fazer uma rápida revisão que 
permita o seu entendimento completo de todo assunto de banco de dados 
incluso neste contexto. 
Os conceitos de orientação a objetos remontam à década de 1960 com o 
surgimento da linguagem Simula, abreviação de Simulation Language. Ela foi 
concebida para construção de modelos precisos e complexos como grandes 
construções, aeronaves e máquinas pesadas. Esses modelos geralmente tinham 
milhares de variáveis, elas seriam agregadas de acordo com suas 
funcionalidades em objetos. A composição de objetos menores formaria um 
objeto maior e mais complexo. Imagine o contexto de aviação, o motor, as asas, 
a cabine, todos são objetos que fazem parte do objeto avião. 
Um objeto pode ser definido como uma unidade autocontida que possui 
operações e dados, também conhecidos como atributos e métodos. 
Diferentemente da programação estruturada, os dados não aparecem mais 
isoladamente, eles são acoplados dentro dos objetos. Essa ideia pode ser 
visualizada na figura abaixo. 
 
Sistemas orientados a objetos devem fornecer benefícios significativos em 
termos de reuso e facilidade de manutenção do software. Bases de dados 
relacionais e a tecnologia de orientação à objetos atuam em sentidos opostos 
quando pensamos do ponto de vista de dados e aplicação. Contudo, elas 
precisam se comunicar de forma minimamente amigável. Veremos como isso foi 
feito mais na frente quando falarmos dos mecanismos de integração objeto-
relacional. Antes, porém, quero apresentar para vocês outros conceitos. 
Precisamos entender que um programa pode ser visto como uma coleção 
de objetos bem definida. Todos esses objetos se relacionam entre si quando 
necessário para executar os processos ou operações definidas para o sistema. 
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Na tecnologia de orientação à objetos, as operações ou funções são conhecidas 
como métodos. As variáveis, por sua vez, são denominadas atributos. 
Vamos imaginar um cachorro como objeto, os olhos, ouvidos, nariz e 
pernas são os seus atributos. Da mesma forma, latir, comer, correr são métodos 
do objeto cachorro. Essa natureza autossuficiente dos objetos é muito 
interessante. Por exemplo, no momento em que pensamos em um cachorro, 
podemos descrever tudo sobre ele, quer sob a forma de atributos ou métodos. 
Esta característica da tecnologia de objetos é bastante cativante e útil. Do 
ponto de vista do designer, isso significa que um objeto não depende de 
outros objetos para seus próprios recursos e características. Da mesma forma, 
do ponto de vista do programador, um objeto pode ser construído como uma 
caixa preta que é completamente autossuficiente e pode ser seguramente 
guardado do mundo exterior. 
Outro ponto importante dentro da construção dos conceitos de OO foram 
os tipos abstratos de dados, que ocultam as estruturas internas dos dados e 
especificam todas as possíveis operações externas aplicáveis a um objeto, isso 
nos leva ao conceito de encapsulamento. Na literatura,a linguagem de 
programação SMALLTALK foi a primeira a incorporar explicitamente conceitos 
adicionais de OO, como troca de mensagens e herança. SMALLTALK foi 
considerada inclusive a primeira linguagem de programação OO pura. 
Já falamos que um objeto possui dois componentes: estado (valor) e 
comportamento (operações). Comentamos também que eles podem ter 
estruturas de dados complexas e operações típicas definidas durante a 
implementação do programa. Os objetos possuem ainda outras peculiaridades, 
falaremos agora sobre algumas delas. 
Objetos podem ser classificados como transientes, que só existem 
durante a execução do programa. Um banco de dados pode estender a 
existência de um objeto, armazenando-os de forma permanente, neste caso os 
objetos são denominados persistentes. Objetos persistentes são armazenados 
permanentemente, em memória secundária, permitindo o compartilhamento 
desses objetos entre vários programas. Compartilhar objetos nos leva a 
necessidade de controle de concorrência e recuperação. 
A estrutura interna de um objeto nas linguagens de programação OO 
incluem a especificação de variáveis de instância, as quais mantêm os valores 
que definem o estado interno do objeto. Em outras palavras elas armazenam os 
valores dos atributos de uma classe. Percebam que esses atributos podem ser 
outros objetos. Vejam ainda que esses atributos internos podem não ser visíveis 
aos usuários. Se pensarmos em Java, é possível definir um como atributo 
private, neste caso o atributo, por se só, não é visível a usuários externos. 
O conceito de encapsulamento é uma das principais características das 
linguagens e dos sistemas OO. Ele também está relacionado ao conceito de tipos 
de dados abstratos e ocultação de informações presentes nas linguagens de 
programação. Esse conceito é aplicado a objetos de bancos de dados OO no 
momento em que podemos definir um comportamento de um tipo de objeto 
com base nas operações que podem ser aplicadas externamente aos objetos. 
Algumas operações podem ser usadas para inserir ou excluir os objetos. 
Outras têm a capacidade de modificar o estado ou ainda recuperar os valores 
dos objetos. Em geral, a implementação de uma operação pode ser 
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especificada em uma linguagem de programação de uso geral a qual oferece 
flexibilidade e poder na definição das operações. 
Os usuários externos dos objetos só tomam conhecimento da interface 
das operações, nelas são definidos o nome e os parâmetros de cada operação, 
conhecida também como assinatura. Por outro lado, a implementação ou 
codificação da operação é denominada método. 
Imagine fazer um método para acessar cada resultado diferente que pode 
ser retornado de um determinado objeto. Não seria uma tarefa fácil! Pensando 
nisso as aplicações de banco de dados relaxam o requisito de encapsulamento 
total. Uma forma de construir esse relaxamento é dividir a estrutura de um 
objeto em atributos visíveis e ocultos. Atributos visíveis podem ser acessados 
diretamente por meio de uma linguagem de consulta, conhecida como object 
query language - OQL. Para acessar os objetos eles precisam estar definidos em 
forma de uma classe. 
Navathe explica que um dos objetivos dos bancos de dados OO é manter 
a correspondência entre objetos do banco de dados e do mundo real, assim 
esses objetos não perdem sua integridade e identidade, podendo ser facilmente 
identificados e acessados. O banco de dados OO fornece um identificador do 
objeto (object identifier - OID), único, gerado pelo sistema para cada objeto. 
A principal propriedade exigida de um OID é que ele seja imutável, isto 
é, o valor do OID para um objeto específico não deve ser modificado. Também é 
desejável que o OID seja utilizado apenas uma vez, ou seja, mesmo que o 
objeto seja removido do banco de dados seu OID não deverá mais ser utilizado. 
Essas propriedades fortalecem a necessidade do OID não depender de quaisquer 
valores de atributos do objeto, uma vez que esse valor não deve ser modificado 
ou corrigido. 
A maioria dos SGBDOO permitem a representação tanto de objeto, quanto 
de valores. Se pensarmos em Java, os valores são atributos que representam os 
tipos primitivos. Cada objeto deve possuir um OID não modificável, enquanto 
um valor não possui um OID. Desta forma, um valor normalmente é 
armazenado em um objeto e não pode ser referenciado a partir de outros 
objetos. Em alguns sistemas, se necessário, valores complexos estruturados 
também podem ser criados sem possuir um OID correspondente. 
Esses valores complexos são consequência de outra característica da 
orientação a objetos que pode ter uma estrutura de objeto de complexidade 
arbitrária, de forma a conter todas as informações necessárias para descrever 
o objeto. Essa complexidade torna a implementação de SGBDOO bem mais 
complexa quando comparada com banco de dados relacional. No modelo 
relacional a complexidade é distribuída em várias tabelas e construída por meio 
do relacionamento entre os registros. 
Nos bancos de dados de objetos, um tipo complexo pode ser construído 
com base em outros tipos pelos aninhamento de construtores de tipo. Os três 
construtores mais básicos são: atômico, que define os tipos primitivos da 
linguagem; struct ou tuplas, que tratas os tipos compostos considerado um 
gerador de tipos; e construtores de coleções ou multivalorados, que incluem as 
tipos set(T), list(T), array(T) e dictionary(K,T). 
Outro conceito chave em sistemas OO é o de herança e às hierarquias 
de tipo e classe. Este conceito permite a especificação de novos tipos ou classes 
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que herdam parte de suas estruturas e/ou operações de classes previamente 
definidas. 
Vamos apresentar agora as definições de sobrecarga de operador e 
polimorfismo. A sobrecarga de operador, se refere à capacidade de uma 
operação ser aplicada a diferentes tipos de objetos. Em tal situação, um nome 
de operação pode se referir a diferentes implementações, dependendo do tipo de 
objeto ao qual é aplicado. 
Esse recurso também é chamado de polimorfismo de operador. Por 
exemplo, uma operação que calcula a área de um objeto geométrico pode diferir 
em seu método, dependendo do objeto ser do tipo triângulo, retângulo ou 
círculo. Isso pode exigir o uso de uma funcionalidade conhecida como late 
binding ou ligação tardia que é responsável por fazer a escolha ou a execução do 
método correto de acordo com o objeto sobre o qual a operação é executada. 
Vejam abaixo um resumo com as principais características de orientação a 
objetos. 
 
3. Características de BD orientados a objetos 
Outra percepção possível é que os SGBDOO permitem uma integração 
direta entre as linguagens orientadas a objetos e as funcionalidades presentes 
Resumo! Dica do professor! 
Identidade de objetos: Os objetos possuem identificadores únicos que são 
independentes de seus valores de atributos. 
Construtores de tipos: Estruturas de objetos complexos podem ser 
construídas recursivamente aplicando-se um conjunto de construtores básico, 
como tuple, set, list e bag. 
Encapsulamento de operações: A estrutura do objeto e as operações que 
podem ser aplicadas aos objetos são incluídas nas definições da classe de 
objetos. 
Compatibilidade com a linguagem de programação: Objetos transientes 
e persistentes são manipulados de modo uniforme. Os objetos tornam-se 
persistentes ao serem anexados a uma coleção persistenteou por nomeação 
explícita. 
Hierarquia de tipo e herança: Tipos de objetos podem ser especificados 
pelo uso de uma hierarquia de tipos, a qual permite a herança de atributos e 
métodos anteriormente definidos. A herança múltipla é permitida em alguns 
modelos. 
Extensões: Todos os objetos persistentes de um tipo particular podem ser 
armazenados em uma extensão. As extensões são correspondentes a uma 
hierarquia de tipos possuem restrições de conjunto/subconjunto associadas a 
elas. 
Suporte a objetos complexos: Objetos complexos estruturados e não 
estruturados podem ser armazenados e manipulados. 
Polimorfismo e sobrecarga de operador: Operações e nomes de métodos 
podem ser sobrecarregados para serem aplicados a diferentes tipos de 
objetos com diferentes implementações. 
Criação de versões: Alguns sistemas OO oferecem suporte para 
manutenção de diversas versões do mesmo objeto. 
 
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em um SGBD. Vejam a figura a abaixo, ela apresenta a sistematização desta 
composição. 
 
 
Bancos de dados orientados a objetos combinam os conceitos de 
programação orientada a objetos e recursos de banco de dados para fornecer 
um sistema de desenvolvimento de aplicativos integrado. Além de conceitos de 
programação orientada a objetos básicos, tais como encapsulamento, herança, 
polimorfismo e ligação dinâmica, banco de dados orientado a objetos também 
suportam persistência e controle de versão. 
A persistência é uma das características mais importantes dos sistemas 
de banco de dados orientado a objetos. Em uma linguagem de programação 
orientada a objetos (LPOO), os objetos são de natureza transitória ou 
transientes, ou seja, eles só existem durante a execução do programa e 
desaparecem após o programa terminar. A fim de converter uma LPOO em uma 
linguagem de programação persistente, os objetos precisam ser feitos 
persistentes, ou seja, os objetos devem persistir mesmo após o término do 
programa. 
Bancos de dados OO armazenam objetos persistentes permanentemente 
no armazenamento secundário, para que possam ser recuperados e 
compartilhados por vários programas. Os dados armazenados no banco de 
dados OO são acessado diretamente a partir da linguagem de programação 
orientada a objetos. Sempre que um objeto persistente é criado, o sistema 
retorna um identificador de objeto (OID) persistente. O OID persistente é 
implementado através de um ponteiro persistente, que aponta para um objeto 
no banco de dados e permanece válido mesmo após o término do programa. 
Outra característica importante dos SGBDOO é o versionamento. O 
versionamento permite manter várias versões de um objeto, e o SGBDOO 
fornece recursos para lidar com todas as versões do objeto. Esse recurso é 
especialmente útil para aplicações de engenharia e design em que a versão mais 
antiga do objeto que contém um modelo testado e verificado deve ser mantida 
até a sua nova versão ser testada e lançada. 
3.1. Modelo de objetos ODMG 
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O object data management group (ODMG), um subgrupo do object 
management group (OMG), criou um modelo de objeto para os sistemas de 
banco de dados orientado a objetos. O OMG é um conjunto de centenas de 
fornecedores de soluções OO cuja finalidade é estabelecer padrões para a 
tecnologia de objetos. Em 1993, a primeira versão do ODMG foi publicada e foi 
chamada de padrão ODMG-93 ou ODMG 1,0. Mais tarde, o padrão foi revisto no 
ODMG 2.0, que incluiu uma arquitetura e definições comuns para um SGBDOO, 
definições para um modelo de objeto, uma linguagem de definição de objeto 
(ODL) e linguagem de consulta de objeto (OQL). 
A linguagem de definição de objeto (ODL) foi concebida para representar 
a estrutura de um banco de dados orientado a objetos. A ODL serve a mesma 
finalidade que a DDL (parte do SQL), e é usada para suportar várias construções 
especificadas no modelo de objetos ODMG. O esquema de banco de dados é 
definido independentemente de qualquer linguagem de programação, e então os 
vínculos de linguagem específicos são utilizados para mapear construções ODL 
para as construções em linguagens de programação específicas, como C++, 
Java ou Smalltalk. O principal objetivo da ODL é modelar as especificações de 
objetos (classes e interfaces) e suas características. Qualquer classe no processo 
de design tem três características que são atributos, relacionamentos e 
métodos. A sintaxe para a definição de uma classe usando ODL é mostrada 
abaixo. 
class <nome> { 
 <lista de propriedades> 
}; 
Vamos agora apresentar um exemplo prático. Nosso exemplo considera 
uma livraria online, vamos definir o objeto LIVRO com três atributos ISBN, 
TITULO e TIPO. 
class LIVRO { 
attribute string ISBN; 
 attribute string TITULO; 
 attribute enum TIPO 
 {Novel, Textbook, Languagebook} Category; 
relationship set <CLIENTE> compradosPor 
 inverse CLIENTE :: compras; 
}; 
Vejam que o campo Category por ser do tipo enum pode receber como 
valores qualquer um dos tipos entre colchetes. Outro ponto interessante é a 
criação de um relacionamento. Percebam que o livro pode ser vendido para 
vários clientes e o cliente pode fazer diversas compras. 
É possível ainda usar a linguagem ODL para definição de métodos e 
hierarquia de tipos. Vejam o exemplo da construção do método, nele podemos 
visualizar um parâmetro de entrada (in) e um de saida (out), bem como a 
possibilidade de lançamento de exceção (raise): 
void find_cust(in string city; out string cust_name) 
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 raises(city_not_valid); 
Vamos agora apresentar a estrutura definida pela OMG para extensão de 
tipos. Com esses elementos é possível construir um modelo aderente aos 
conceitos de orientação a objetos. 
class JOURNAL extends LIVRO { 
 attribute string VOLUME; 
 attribute string Emailauthor1; 
 attribute string Emailauthor2; 
 }; 
Até aqui seguimos o fluxo de tarefas referentes à definição dos objetos 
nas bases de dados OO. Representado na figura abaixo pela cadeia mais à 
esquerda. Seguiremos agora nosso entendimento com os conceitos referentes à 
OML. 
 
A linguagem de manipulação de objetos (OML) é uma extensão da OQL. 
Considerando que a OQL é um padrão genérico que pode ser usado em 
linguagens POO (assim como sintaxe SQL é a mesma, não importa qual 
linguagem de programação você usa para acessá-lo), a OML é específica para 
cada linguagem OO. Assim, OQL seria sempre o mesmo para Java, C ++ e C #, 
mas OML seria diferente para essas linguagens. OML inclui suporte para SQL 
INSERT, UPDATE e DELETE. Focaremos nossa atenção na OQL. 
A Object Query Language é uma linguagem de consulta padrão projetada 
para o modelo de objetos ODMG. Assemelha-se a SQL, mas ele também suporta 
os conceitos de orientação a objetos, tais como a identidade de objeto, herança, 
conjuntos de relacionamento e operações. Ela pode ser usada para consultar 
bancos de dados de objetos interativamente, escrevendo consultas ad hoc, ou 
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incorporada em linguagens de programação orientada a objetos, como C ++, 
Java, Smalltalk. Uma consulta incorporada (embedded) resulta em objetos que 
combinam com o sistema de tipos da linguagem de programação. 
Cada consulta em OQL precisa de um ponto de entrada no banco de 
dados para processamento. Geralmente, o nome de uma extensão de uma 
classe é utilizado como um ponto de entrada. No entanto, qualquer objeto 
persistente chamado também pode ser utilizado como um ponto de entrada do 
banco de dados. Usando um nome de extensão como um ponto de entrada em 
uma consulta ela retorna uma referência a uma coleção persistente de objetos. 
Em OQL, tal coleção é referida por uma variável de iteração (semelhante a tupla 
de variáveis em SQL) que varia em cada objeto na coleção. 
A sintaxe básica de OQL usa "SELECT-FROM-WHERE", como para SQL. Por 
exemplo, a consulta para recuperar os títulos de todos os livros de texto pode 
ser especificada da seguinte forma: 
SELECT L.TITULO 
FROM LIVRO L 
WHERE L�&DWHJRU\� �µ7H[WERRN¶� 
Para acessar os atributos relacionados e objetos do objeto dentro da 
coleção, podemos especificar uma expressão de caminho (path expression). Ele 
começa no nome do objeto persistente ou a variável iterada, então é seguido 
por zero ou mais nomes de conjuntos de relacionamento ou nomes de atributos 
conectados, usando a notação de ponto. Para entender a expressão de caminho, 
considere uma consulta que exibe os títulos de todos os livros comprados por 
Flavia, que é mostrado abaixo. 
 SELECT L. TITULO 
 FROM LIVRO L 
 WHERE L.compradosPor�1DPH� �µFlavia¶; 
Com isso terminamos nossa rápida introdução a bancos de dados 
orientados a objetos. Agora passaremos a analisar os conceitos relacionados a 
geoprocessamento e sistemas de informação geográficos. 
 
 
Informação geográfica e Sistemas de informações 
geográficos. 
4. Conceitos básicos 
A sociedade atual é tão dependente de computadores e de informações 
computadorizadas que mal percebe quando uma ação ou atividade faz uso deles. 
Ao longo das últimas décadas, temos desenvolvido sistemas extremamente 
complexos para manuseio e processamento dos dados representados na única 
forma aceitável pelos computadores: uma cadeia de zeros e uns, ou bits (dígitos 
binários). 
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No entanto, por meio desses bits deve ser possível representar não apenas 
números e letras, mas de sons, imagens e até mesmo o conteúdo de mapas. Na 
verdade, pode ser impossível dizer se os bits passando em alta velocidade por 
uma linha telefônica ou armazenados em um CD-ROM (compact disk-read-only 
memory) representam uma música ou as últimas cotações dos preços de ações. 
Ao contrário da maioria de seus antecessores, a tecnologia para o 
processamento de informações tem sucesso, em parte devido à sua capacidade 
de armazenar, transmitir e processar uma variedade extremamente ampla de 
tipos de informação de forma generalizada. 
A informatização abriu um novo e vasto potencial na maneira como nos 
comunicamos, analisamos nosso ambiente e tomamos decisões. Os dados que 
representam o mundo real podem ser guardados e processados de modo que 
mais tarde sejam apresentados em formas simplificadas para atender 
necessidades específicas. Muitas de nossas decisões dependem dos detalhes de 
nosso entorno ou de informações sobre locais específicos na superfície da Terra. 
Tal informação é chamada geográfica porque nos ajuda a distinguir um 
lugar de outro e tomar decisões sobre quais lugares são mais 
apropriados. 
Informação geográfica nos permite aplicar princípios gerais às condições 
específicas de cada local, permite-nos acompanhar o que está acontecendo em 
qualquer lugar, e nos ajuda a entender como um lugar difere de outro. A 
informação geográfica, então, é essencial para o planejamento eficaz e a tomada 
de decisão na sociedade moderna. 
 
Estamos acostumados a pensar sobre a informação geográfica na forma de 
mapas, fotos tiradas a partir de aeronaves, e imagens recolhidas a partir de 
satélites, por isso pode ser difícil no início entender como essa informação pode 
ser representada em formato digital como cadeias de zeros e uns. Esse 
problema é uma das questões centrais desta aula. 
Se pudermos expressar o conteúdo de um mapa ou imagem em formato 
digital, o poder computacional abre um enorme leque de possibilidades de 
comunicação, análise, modelagem e tomada de decisões precisas (veja a figura 
a seguir). Ao mesmo tempo, devemos constantemente estar cientes do fato de 
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que a representação digital da geografia não é igual à geografia em si, sabemos 
que qualquer representação digital envolve algum grau de aproximação. 
 
Desde meados da década de 1970, sistemas especializados foram 
desenvolvidos para processar a informação geográfica de várias maneiras, entre 
elas as seguintes: 
x Técnicas para introduzir informação geográfica, convertendo as 
informações para a forma digital. 
x Técnicas para armazenar tais informações em formato compacto em 
discos de computador, discos compactos (CDs) e outras mídias de 
armazenamento digital. 
x Métodos para análise automatizada de dados geográficos, para procurar 
padrões, combinar diferentes tipos de dados, fazer medições, encontrar 
locais ideais ou rotas, e uma série de outras tarefas. 
x Métodos para prever o resultado de vários cenários, tais como os efeitos 
da mudança climática sobre a vegetação. 
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x Técnicas para a apresentação dos dados na forma de mapas, imagens e 
outros formatos. 
x Capacidades para saída dos resultados sob a forma de números e tabelas. 
O nome coletivo para tais sistemas é sistemas de informação 
geográfica (SIG). O acrônimo GIS, que reprsenta a sigla em inglês, passou a 
significar muito mais do que um sistema de software que processa, armazena e 
analisa dados geográficos. GIS é uma área de aplicação extremamente relevante 
para a tecnologia digital. Sua indústria de software vem crescendo a mais de 
10% ao ano durante muitos anos nos Estados Unidos, e dados recentes relativos 
a vendas anuais totais de software GIS apenas na Europa ultrapassam US$ 3.3 
bilhões. O termo GIS é associado com qualquer atividade que envolva dados 
geográficos digitaís. 
Embora seja muito fácil de comprar as partes constituintes de um sistema 
GIS (o hardware e as ferramentas de software), o sistema funciona apenas 
quando o conhecimento técnico necessário está disponível, os dados são 
compilados, as rotinas necessárias são organizadas, e os programas são 
modificados para se adaptarem à aplicação. O intervalo de tempo necessário 
para um projeto de GIS pode variar de meses até anos. 
Essas facetas de um projeto de GIS estão interligadas na figura abaixo. Em 
geral, a aquisição de hardware e software, embora seja vital, é possivelmente a 
parte mais simples do projeto. A especialização exigida é muitas vezes 
subestimada, a compilação de dados é cara e demorada, e os problemas de 
organização podem ser extremamente estressantes. 
 
Tradicionalmente, os dados geográficos são apresentados nos mapas com a 
utilização de símbolos, linhas e cores. A maioria dos mapas tem uma 
legendana qual esses elementos são listados e explicados - uma linha preta 
grossa para estradas principais, uma linha preta fina para estradas secundárias, 
e assim por diante. 
Dados diferentes podem ser sobreposto em um sistema de coordenadas 
comum. Por conseguinte, um mapa é tanto um meio eficaz para a apresentação 
quanto um banco de armazenamento de dados geográficos. Mas é aí que reside 
uma limitação. As informações armazenadas são processadas e apresentadas de 
uma forma particular, geralmente para uma finalidade específica. 
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Alterar a apresentação raramente é fácil. Um mapa fornece uma imagem 
geográfica estática que é quase sempre uma relação entre muitas necessidades 
de usuário diferentes. No entanto, os mapas são um bem público substancial. 
Pesquisas realizadas na Noruega indicam que o benefício acumulado a partir do 
uso de mapas é três vezes que o custo total da produção. 
Em comparação com mapas, GIS tem a vantagem inerente de que o 
armazenamento e a apresentação de dados são separados. Como resultado, 
os dados podem ser apresentados de diversas maneiras. Uma vez que eles são 
armazenados em um computador, podemos ampliar ou reduzir um mapa, exibir 
áreas selecionadas, fazer cálculos da distância entre os locais, apresentar 
quadros com detalhes de recursos mostrados no mapa, sobrepor o mapa com 
outra informação, até mesmo procurar os melhores locais para lojas de varejo. 
 Com efeito, podemos produzir muitos produtos úteis a partir de uma única 
fonte de dados. Vejam a figura abaixo: 
 
4.1. Definição de Sistemas de informações 
geográficos (GIS ou SIG) 
O termo sistema de informação geográfica (SIG) é usado genericamente 
para qualquer recurso baseado em computador para a manipulação de 
dados geográficos. Um GIS inclui não só o hardware e software, mas também 
os dispositivos especiais utilizados para a manipulação e criação de mapas de 
entrada, juntamente com os sistemas de comunicação necessários para ligar 
vários elementos. 
As funções de um sistema de informações incluem: aquisição e verificação, 
compilação, armazenamento, atualização e mudanças, gestão e intercâmbio, 
manipulação, recuperação e apresentação, além da análise e combinação de 
informações geográficas. Essas ações e operações são aplicadas por um SIG aos 
dados geográficos que formam sua base de dados. 
Todos os dados em um SIG são georreferenciados, isto é, relacionados a 
um local específico sobre a superfície da terra através de um sistema de 
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coordenadas. Um dos sistemas mais comuns de coordenadas é o de latitude e 
longitude. Neste sistema cada local é especificado em relação ao equador e a 
linha de longitude zero de Greenwich, na Inglaterra. Mas existem muitos outros 
sistemas de coordenadas, e qualquer SIG deve ser capaz de transformar as suas 
informações de localização de um sistema para outro. 
A informação geográfica atribui uma variedade de qualificações ou 
características às localizações geográficas. Estas qualificações podem ser 
parâmetros físicos, tais como elevação do solo, nível de umidade do solo, ou a 
temperatura atmosférica, bem como as classificações de acordo com o tipo de 
vegetação, as propriedades da terra, zoneamento, e assim por diante. 
Ocorrências como acidentes, inundações ou deslizamentos de terra também 
podem ser incluídas. Nós usamos o termo geral atributo para se referir às 
qualificações ou características de lugares e pensar neles como um dos dois 
elementos básicos da informação geográfica, juntamente com os locais. 
Em alguns casos, as qualificações estão associadas a pontos, mas em 
outros casos se referem a recursos mais complexos, por exemplo, linhas ou 
áreas, localizadas na superfície da Terra. Em tais casos, o SIG deve armazenar 
todo o espaço mapeado na forma da característica em vez de uma simples 
localização de coordenadas. Um exemplo de recursos comumente mapeados são 
lagos, cidades, condados, rios e ruas, cada um com seu conjunto de atributos 
úteis. Veja a figura abaixo com alguns exemplos de características que podem 
ser definidas para um mapa. 
 
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Quando um recurso é usado, como uma zona ou área, para geração de 
relatórios estatísticos, uma vasta quantidade de informação pode estar 
disponível para ser usada como atributos para a zona em um SIG. Em pesquisas 
de mercado, por exemplo, é comum que os códigos postais sejam usados como 
base para relatórios sobre dados demográficos e hábitos de compra. 
As relações entre as características geográficas muitas vezes fornecem 
informações vitais. Por exemplo, as conexões de uma rede de tubulação de 
abastecimento de água podem ser críticas para os bombeiros, que precisam 
saber quais das válvulas eles devem fechar a fim de aumentar a pressão da 
água, enquanto apagam o fogo. 
Os detalhes de propriedades que fazem fronteira com uma estrada são 
necessários se todos os proprietários afetados pela mesma devem ser 
devidamente notificados. Ligações entre as ruas são importantes na utilização de 
um SIG para ajudar os motoristas a navegar em torno de uma cidade 
desconhecida, utilizando o WAZE ou GoogleMaps, por exemplo. 
A capacidade de um SIG para armazenar relações entre características, 
além de locais e atributos, é uma das fontes mais importantes de poder e 
flexibilidade desta tecnologia. Alguns SIG podem até mesmo representar outras 
medidas de interação entre as características para suportar aplicações de 
transporte, demografia, comunicação e hidrologia, entre outras áreas. 
Os dados armazenados podem ser processados em um SIG para a 
apresentação na forma de mapas, tabelas, ou formatos especiais. Uma grande 
força dos SIG é que a localização geográfica pode ser usada para conectar 
informações de fontes amplamente dispersas (veja figura abaixo). 
 
Devido à localização geográfica de cada item de informação numa base de 
dados SIG, a tecnologia torna possível relacionar a qualidade das águas 
subterrâneas em um local com a saúde dos seus habitantes, para prever como a 
vegetação em uma área irá mudar à medida que o clima aquece, ou para 
comparar as propostas de desenvolvimento com restrições ao uso da terra. 
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Esta capacidade de sobrepor informações dá ao SIG um poder único para 
nos ajudar a tomar decisões sobre os locais e para prever os resultados dessas 
decisões. O único requisito é que a informação geográfica de cada fonte seja 
expressa em sistemas georreferenciados compatíveis. 
Um SIG pode processar dados georreferenciados e fornecer respostas às 
questões que envolvem, por exemplo, os elementos de um determinado local, a 
distribuição de fenômenos selecionados, as mudanças que ocorreram desde uma 
análise anterior, o impacto de um evento específico, ou os relacionamentos e a 
sistemática ou funcionamento padrão de uma região. Ele pode realizar análises 
de dados georreferenciados para determinar a rota mais rápida entre dois 
pontos e para ajudar a resolver os conflitosno planejamento através do cálculo 
da adequação de terras para usos particulares. 
Muitos SIG podem processar dados de uma ampla variedade de fontes, 
incluindo dados obtidos a partir de mapas, imagens da Terra obtidas por 
satélites espaciais, fotografias da Terra tiradas de aviões, de dados estatísticos 
publicados, e os dados obtidos a partir de arquivos através da Internet e outras 
redes. 
A integração de dados é uma das funções mais importantes de um SIG, e 
os dados que são integrados estão cada vez mais propensos a ser obtido a partir 
de vários meios distintos de comunicação multimídia. Essa integração é uma 
área ativa de pesquisa e desenvolvimento em SIG. Observem a figura abaixo 
para entender melhor o assunto de integração dos dados em SIG. 
 
Tecnicamente, um SIG organiza e explora dados geográficos digitais 
armazenados em bancos de dados. Como mencionado anteriormente, os dados 
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incluem informações sobre locais, atributos e a relações entre recursos. Mas 
um banco de dados apenas pode aproximar o mundo real, na medida em que a 
capacidade de armazenamento de uma base de dados é minúscula em 
comparação com a complexidade do mundo real, e o custo da construção de 
uma base de dados está diretamente relacionado com a sua complexidade. 
O conteúdo de um livro de 100.000 palavras pode ser armazenado em 
formato digital em cerca de um milhão de bytes. As informações em um mapa 
topográfico são relativamente densas, e comumente levam 100 megabytes para 
capturá-las em formato digital. Uma única imagem de um satélite de observação 
da Terra pode conter 300 megabytes, o conteúdo de informação de 300 livros. 
Embora, muitas vezes, pensamos no conteúdo de uma base de dados de 
um SIG como equivalente a um mapa, há diferenças importantes. Em um mapa, 
uma característica geográfica, tal como uma estrada ou de uma linha de energia 
é mostrada como um símbolo, com a utilização de um gráfico que vai ser 
prontamente entendido pelo leitor de mapa. A figura a seguir exemplifica tal 
situração. 
 
Em um banco de dados geográfico, uma linha de estrada ou de transmissão 
de energia será representada por uma única sequência de pontos conectados por 
linhas retas, e sua simbolização vai ser plotada quando ela for exibida. Um 
moinho de vento será representado por um único ponto, com o atributo "moinho 
de vento", e será substituído por um símbolo, quando apresentado. Esta 
abordagem é económica, em que a forma geométrica do símbolo do moinho de 
vento será armazenada apenas uma vez, e não repetido em cada local. Esta 
estrutura também permite que uma análise seja mais eficaz. 
As bases de dados são vitais em todos os sistemas de informação 
geográfica, porque elas nos permitem armazenar dados geográficos, de forma 
estruturada, que pode servir a muitos propósitos. Muitos SIG impõe outra 
estrutura por meio de um sistema de gerencimento de banco de dados (SGBD) 
para armazenar e gerir a totalidade ou parte dos dados em um subsistema em 
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grande parte independente dentro do próprio SIG. Um SGBD é um produto de 
software de uso geral, e o SIG que utilizam esta abordagem são, muitas vezes, 
capazes de funcionar em conjunto com uma ampla gama de produtos de SGBDs. 
Vejam a figura abaixo o relacionamento entre os SIG e os SGBS (BDMS). 
 
O banco de dados subjacente a um SIG atinge muitos objetivos. Ele 
garante que os dados são: 
x Armazenados e mantidos em um só lugar. 
x Armazenado de maneira uniforme, estruturada e controlada que pode ser 
documentado. 
x Acessados por muitos usuários ao mesmo tempo, e que cada um deles 
tenha o mesmo entendimento do conteúdo do banco de dados. 
x Facilmente atualizado com novos dados 
Esse sistema contrasta com a forma tradicional de organizar e armazenar 
dados no papel, em que são dados frequentemente: 
x Armazenados de uma forma que seja compreensível por uma única 
pessoa ou grupo. 
x Facilmente corrompido pelo uso, ou editado de uma forma que seja 
significativa apenas para o editor. 
x Inacessível a qualquer pessoa que não seja o criador do sistema. 
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x Armazenados em formatos e em escalas que são tão diversos que não 
podem ser comparados ou agrupados. 
x Difícil de atualizar 
4.2. A diversidade dos SIG 
Embora a definição geral de GIS dada aqui seja válida, na prática, a 
diversidade de SIG gerou várias definições. Em primeiro lugar, os usuários têm 
inventado definições de trabalho adequadas aos seus próprios usos específicos. 
Assim, as definições podem variar dependendo dos operadores que podem ser 
administradores, engenheiros, pessoal de serviço de suporte, funcionários 
públicos ou cientistas. 
Em segundo lugar, aqueles com uma abordagem mais teórica, como 
pesquisadores e desenvolvedores de software, podem usar definições que são 
diferentes daquelas usadas em aplicações práticas. Os sistemas podem ser feitos 
sob medida, ou seja, montá-los a partir de kits disponíveis ferramentas de 
software com módulos semi-independentes, componentes de hardware variados, 
e outros dispositivos interoperáveis. 
Muitas aplicações podem ser dirigidas através da aquisição de um único 
produto SIG genérico e uma configuração padrão de hardware. SIG pode ser 
visto em uma série de maneiras, incluindo: 
x Um sistema de processamento de dados projetado para a produção de 
mapas ou visualização. 
x Um sistema de análise de dados para analisar os conflitos sobre os 
terrenos ou otimizar o design de sistemas de transporte. 
x Um sistema de informação para ser usado para responder a consultas 
sobre as propriedades da terra ou o tipo de solo. 
x Um sistema de gestão para apoiar as operações de uma empresa de 
serviços públicos, ajudando a manter a sua rede de distribuição de tubos 
ou cabos. 
x Um sistema de planejamento para ajudar a concepção de sistemas de 
estradas, escavações, ou operações de colheita florestal. 
x Um sistema de navegação eletrônica para uso no transporte terrestre ou 
marítima. 
SIG são muitas vezes designados de acordo com a aplicação. Quando 
usado para gerenciar registros de terra, eles são às vezes chamados de sistemas 
de informação da terra; em aplicações de recursos municipais e naturais, eles 
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são componentes importantes dos sistemas urbanos de informação (UISS) e 
sistemas de informação de recursos naturais (NRISs), respectivamente. 
Os termos espaciais e geográficos são frequentemente utilizados de forma 
intercambiáveis, embora espacial também seja usado para referir-se a qualquer 
dado tridimensional que pode não se relacionar diretamente com a superfície da 
Terra. O termo GIS agora é aceito internacionalmente como um termo genérico 
para todos os sistemas digitais concebidos para processar dados geográficos. 
Como convém a uma amplitude de aplicações, o campo de SIG envolve 
muitas disciplinas, aplicativos, tipos de dados, e usuários finais, dos quais são 
exemplos: 
x Disciplinas:ciências da computação, cartografia, fotografia, topografia, 
sensoriamento remoto, geografia, hidrografia, estatística, ciências da 
informação, planejamento. 
x Aplicações: operação e manutenção de redes e outras instalações, 
gestão dos recursos naturais, gestão imobiliária, planejamento de 
estradas, produção de mapas. 
x Dados: mapas digitais, imagem digitalizadas de mapas e fotos, dados de 
satélite, dados de comportamento terrestre, imagens de vídeo, dados 
tabulares, dados de texto. 
x Usuários: engenheiros de abastecimento de água e esgoto, planejadores, 
biólogos e cartógrafos, topógrafos. 
Os recursos de software necessários para um SIG muitas vezes se 
sobrepõem aos necessários a outros aplicativos de computador, particularmente 
processamento de imagem e desenho assistido por computador (CAD). 
Sistemas de processamento de imagem são projetados para executar uma 
ampla gama de operações nas imagens capturadas por câmeras de vídeo, 
câmeras fotográficas, e satélites de sensoriamento remoto. Hoje, a distinção 
entre processamento de imagem e GIS está se tornando cada vez mais ténue, 
pois as imagens se tornam cada vez mais fontes importantes de dados para os 
SIG. Em termos gerais, no entanto, é conveniente pensar em sistemas de 
processamento de imagem como preocupados principalmente com a extração de 
informações a partir de imagens e SIG como preocupados com a análise dessas 
informações. 
Sistemas CAD foram desenvolvidos para suportar aplicações de design de 
engenharia, arquitetura e áreas afins. Em geral, os sistemas CAD enfatizam o 
projeto sobre a análise e muitas vezes não têm os recursos necessários para 
processar os atributos complexos e informação de dados georreferenciados ou 
para integrar os dados de muitas fontes. 
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5. Sistemas de Georrefenciamento 
Curiosidade: segundo o professor Pasquale, georreferenciamento se 
escreve com dois Rs, segundo o dicionário da língua portuguesa. 
Antes dos dados geográficos serem usados em SIG, eles devem ser 
referenciados ou definidos em um sistema comum. Os problemas associados 
com dados geográficos diferentes não são novidade. Existem inúmeros sistemas 
georreferenciados que descrevem o mundo real de diferentes maneiras e com 
níveis diferentes de precisão. Ao trabalhar com SIG, você tem de relacionar 
conjuntos diferentes de dados de origens distintas no que diz respeito aos 
sistemas de georreferenciamento. 
Anteriormente, os termos como dados cartográficos (datum), sistema de 
coordenadas e projeções em mapas eram indicativos de um campo de atividade 
para os especialistas em geodesia. Hoje, os usuários de SIG tem que entender o 
que esses termos significam. O GPS trouxe termos geodésicos para o trabalho 
diário dos SIG, na medida em que devemos relacionar uma localização com 
posicionamento global, que muitas vezes difere dos sistemas de 
georreferenciamento tradicionais. 
Georreferenciamento pode ser definido como posicionar objetos no espaço, 
quer em duas ou três dimensões. Existem vários sistemas de 
georreferenciamento possíveis. Esta parte da aula dará uma apresentação 
sistemática dos métodos básicos para georreferenciamento, incluindo datum, 
sistemas de coordenadas, projeções em mapas e sistemas de elevação. Existem 
dois métodos principais de georreferenciamento: 
x Sistemas de georreferenciamento contínuos 
x Sistemas de georreferenciamento discretos 
Falaremos de cada um deles nas próximas linhas 
5.1. Sistemas contínuos 
O georreferenciamento contínuo implica na medição contínua da posição de 
fenômenos em relação a um ponto de referência, sem alterações abruptas ou 
quebras. Trata-se de resolução e precisão. Resolução refere-se ao menor 
incremento que a digitalização pode representar. A precisão é uma medida da 
dispersão (em termos estatísticos, o desvio padrão). 
Teoricamente, não há limite para quão precisa uma medição contínua pode 
ser. Precisão depende inteiramente do método de medição. As distâncias podem, 
por exemplo, ser medida com uma precisão de 1 km, 1 milímetro, ou 1 
nanômetro. Muitos fenômenos geográficos, incluindo os limites das 
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propriedades, locais de bueiros, detalhes de construção, e muitos detalhes de 
mapas, são medidos em uma base contínua. 
Sistemas contínuos incluem georreferenciamento direto, que envolve: 
x Dado cartográfico (datum) 
x Sistemas de coordenadas 
x Projeções em mapa 
Por razões óbvias, esse método também é conhecido como o método de 
coordenadas. Outro sistema contínuo é o de georreferenciamento relativo, que 
inclui: 
x Distância de deslocamento 
x Medição ao longo de redes (estradas) 
5.2. Sistemas discretos 
Em sistemas georreferenciados discretas as posições dos fenómenos são 
medidas em relação a unidades fixas, limitadas da superfície da Terra. O método 
discreto é também conhecido como georreferenciamento espacial por 
identificadores geográficos. Este método será discutido em mais detalhes mais 
adiante. 
5.3. Dado cartográfico (datum) 
Para determinar uma posição exata sobre a superfície da terra, é preciso 
conhecer a forma e tamanho da Terra. Como nós sabemos a Terra não é uma 
esfera perfeita, mas um elipsoide com achatamento (elipticidade) nos polos. A 
forma da Terra é, portanto, para fins práticos, muitas vezes manifestada pela 
forma de elipsoide. Veja a figura abaixo o semieixo maior representado pela 
letra a e o semieixo menor representado pela letra b. 
 
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Elipsoides de vários tamanhos já foram usados, dependendo do grau de 
precisão com que era possível medir a forma da Terra na época que foram 
desenvolvidos. O grego Erastóstenes (276-194 aC) é conhecido como o primeiro 
a determinar a forma da Terra com uma precisão satisfatória. Entre 1600 e o 
início de 1700 cientistas discutiram a forma da Terra, debatendo se o 
achatamento era nos polos ou no equador. Essas discussões terminaram após a 
Academia Francesa de Ciências enviar duas expedições, uma para a América do 
Sul e uma para o norte da Suécia. Os resultados mostraram que a Terra era 
achatada nos polos. Desde aquela época muitos tamanhos diferentes elipsoides 
foram calculados e usados. 
Em 1924, um elipsoide comum internacional foi aceito pela Associação 
Internacional de Geodésia, mas foi provado recentemente que o raio da Terra no 
equador (semieixo maior) é 251m menor do que se acreditava, em 1924. Um 
datum (nível de referência) é um modelo (elipsoide) da Terra e dá a relação de 
um sistema de coordenadas da Terra. Ele é definido por: 
x Tamanho e forma (semieixo maior a, e semieixo menor b) do 
elipsoide 
x Posicionamento do elipsoide em relação à superfície física da Terra 
Vejam a comparação abaixo para entender como o elipsoide se relaciona 
com a forma real da terra: 
 
O datum comum para um país ou região requer que existam coordenadas 
específicas para o datum origem (ponto de ancoragem ou de amarração). Para 
orientação do eixo do sistema de coordenadas, um meridiano principal tem de 
ser definido, a partir da qual os valores de longitude são especificados. A maioria 
dos pontos de referência geográficos usa o meridiano de Greenwich como seu 
primeiro meridiano. Um datumé, portanto, um sistema de referência, em que as 
coordenadas podem ser expressas, que é realizada fisicamente através de 
pontos com coordenadas conhecidas. Apenas por curiosidade apresentamos 
abaixo uma lista com alguns elipsoides definidos ao longo da história. 
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Em outras palavras o datum planimétrico ou comum é composto por um 
conjunto de parâmetros, onde na prática são: (1) o elipsoide de revolução; e (2) 
um ponto de referência terrestre, isto é, o ponto de "amarração" do elipsoide à 
Terra. 
Além do deste datum, também temos tipo de datum menos utilizado nos 
softwares de SIG, o datum vertical ou altimétrico. Este datum é uma superfície 
de referência baseada no nível médio dos mares. Ele só se faz necessário a 
dados que contenham informações de elevação como, por exemplo, um mapa 
hipsométrico. 
Cada país adota um datum planimétrico e um datum vertical que melhor 
represente seu território, isto é, melhor se aproxime da realidade da fração do 
globo terrestre correspondente ao seu território. Sendo assim, temos diversos 
datuns para diferentes regiões do globo. Se, por exemplo, utilizarmos o datum 
planimétrico oficial da China para representarmos o território da Colômbia, 
teremos uma grande distorção. Para aumentar ainda mais a quantidade de 
datuns existentes, os instrumentos e técnicas se aprimoram, gerando novas 
versões mais acuradas de geoides, elipsoides, pontos de "amarração" dos 
elipsoides e nível médio dos mares. Obviamente esses novos parâmetros geram 
versões de datum oficiais atualizados em cada país com o passar do tempo. 
Desde 25 de fevereiro de 2015, o SIRGAS2000 (Sistema de Referência 
Geocêntrico para as Américas) é o único sistema geodésico de referência 
oficialmente adotado no Brasil. Entre 25 de fevereiro de 2005 e 25 de fevereiro 
de 2015, admitia-se o uso, além do SIRGAS2000, dos referenciais SAD 69 
(South American Datum 1969) e Córrego Alegre. O emprego de outros sistemas 
que não possuam respaldo em lei pode provocar inconsistências e imprecisões 
na combinação de diferentes bases de dados georreferenciados. 
5.4. Sistemas de coordenadas 
Em matemática, há, em princípio, dois métodos diferentes para designar a 
localização de um ponto. A localização de um ponto pode ser designada: (1) 
baseada em um ângulo e uma distância e (2) baseada em coordenadas em um 
sistema cartesiano. 
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Uma posição pode, por conseguinte, ser indicada pela distância e a direção 
a partir da origem. Isto é conhecido como o sistema de coordenadas polares. As 
coordenadas polares podem ser transformadas de forma relativamente fácil em 
coordenadas cartesianas, sem perda de precisão, desde que estejam operando 
dentro do mesmo datum. Na prática, o ângulo do novo ponto é medido em 
relação a um ou mais pontos conhecidos. 
Em geodesia, os sistemas mais comuns de coordenadas são: 
Coordenadas geocêntricas, em que x, y, e z são dados em um sistema 
triplo eixo com a origem no centro da Terra. 
Coordenadas geográficas, onde a latitude e longitude são indicadas na 
esfera da Terra. 
Projeção de coordenadas em mapas, onde Norte e Leste, ou X e Y, são 
dados em um plano. 
Os sistemas de coordenadas são definidos na íntegra pelo nome, as 
unidades de medição, e a direção e a sequência dos eixos. Sistemas de 
coordenadas geográficas usam graus, minutos e segundos, como unidades de 
medida, enquanto que um mapa de projeção e sistemas de coordenadas 
geocêntricas, usam unidades do sistema métrico decimal. Um sistema de 
coordenadas de referência é um sistema que tem uma referência para a Terra 
feita por um datum. 
Vamos tratar agora com um pouco mais de detalhes de cada um dos 
sistemas de coordenadas. 
5.4.1. Coordenadas Geocêntricas 
Coordenadas geocêntricas se baseiam em um sistema de coordenadas 
retangulares com origem no centro da Terra. O eixo z é coaxial com o eixo de 
rotação da Terra e é positivo na direção do polo norte. O eixo x atravessa o 
meridiano zero no Greenwich; o eixo dos y é ortogonal aos eixos x e z positivos, 
como mostrado na figura abaixo. Coordenadas geocêntrico são também 
conhecidos como coordenadas cartesianas. 
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A vantagem do sistema geocêntrico de coordenadas é que ele cobre toda a 
Terra, é por isso que ele é usado nos GPS georreferenciados. Coordenadas 
geocêntricas são, no entanto, de utilização prática limitada. Quando é 
introduzido o referenciamento da altura, muitas vezes, ele não é o mesmo que é 
adotado pelos sistemas nacionais de elevação o que pode ocasionar problemas. 
5.4.2. Coordenadas Geográficas 
As coordenadas geográficas sobre a superfície da Terra são latitude, 
medida em graus ao norte ou ao sul do plano equatorial e longitude, medida em 
graus leste ou oeste do meridiano de Greenwich. Vejam a figura a seguir: 
 
Na literatura sobre o assunto uma variedade de termos é utilizada, com 
base nas coordenadas de latitude e longitude, tais como o sistema de 
coordenadas geográficas, sistema de coordenadas geodésicas, e sistema de 
coordenadas esféricas. Posições de latitude e longitude são apenas relativas. 
Distâncias e áreas devem ser calculadas utilizando a geometria esférica e os 
raios reais da Terra para os pontos em questão. Em aplicações, latitude e 
longitude são geralmente usadas para descrever grandes áreas de terra. 
As linhas que passam por pontos com igual longitude são conhecidas como 
meridianos, e as linhas que passam por pontos com a mesma latitude são 
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conhecidas como paralelos. Meridianos e paralelos são descritos 
frequentemente em mapas em intervalos, a cada 5 ou 10 graus. 
5.4.3. Projeção de coordenadas em mapas 
Sistemas de coordenadas baseados na projeção em mapas dão a posição 
de pontos em relação a dois eixos mutuamente perpendiculares em um plano. 
Como mostrado na figura abaixo, a posição de um ponto forma um retângulo 
com os eixos, por conseguinte, o sistema é, portanto, também conhecido como 
um sistema de coordenadas retangulares. Os eixos são chamados de Norte e 
Leste e muitas vezes são escritas como x e y. As orientações de sistemas de 
coordenadas podem ser diferentes, de modo que coordenadas devem ser 
sempre identificados de forma inequívoca, por exemplo, em termos de pontos 
cardeais (Norte, Leste) a partir da origem. Muitos países têm sistemas nacionais, 
e até mesmo locais, georreferenciados em termos de coordenadas retangulares. 
 
Cálculos geométricos comuns podem ser feitos nos sistemas de 
coordenadas retangulares, mas deformações causadas pela projeção do mapa 
são sempre existentes. Esta dificuldade é, na maioria das vezes, superada 
restringindo os sistemas de eixos para áreas relativamente pequenas. As áreas 
maiores ou zonas são então representadas por um sistema de vários eixos, 
deslocados em relação uns aos outros. Nas áreas onde as zonas vizinhas se 
encontram, de dados devem ser convertidos a um sistema de eixo comum, para 
evitar se trabalhar em dois sistemas.Muitos SIG têm ferramentas para 
transformar dados de um sistema de coordenadas para outro, com base em 
pontos comuns aos dois sistemas. Quando os pontos comuns são desconhecidos, 
os parâmetros para o ponto de referência (datum), o método de projeto e 
sistema de coordenadas devem ser descobertos. 
Dados georreferenciados podem ser desenhados em mapas apenas quando 
associados a uma superfície plana, não a superfície curva da Terra. Várias 
projeções são usadas para representar a superfície curva da terra sobre a 
superfície plana de um mapa. Elas são classificadas em três grupos de acordo 
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com as conversões geométricas subjacentes envolvidas: cilíndrica (c), cônica 
(b) e azimutal (a) ou de superfície plana. Vejam a figura abaixo que 
compara as três possibilidades de projeção. 
 
Como se mostra na figura acima, as três superfícies de projeção diferentes 
podem ser desdobradas em um plano e, assim, funcionam como um mapa. 
Deve-se lembrar, porém, que superfícies curvas são sempre distorcidas quando 
a imagem é planificada, e as deformações se multiplicam com o tamanho 
crescente da área representada. Na linha de contato do plano ou no ponto de 
contato com a terra é, no entanto, o fator de escala igual a 1. Isto pode ser 
utilizado na escolha de uma projeção em relação à forma da área a ser 
mapeada. 
Um mapa de projeção pode ser definido como uma representação 
matemática da superfície plana do elipsoide geodésico. Existem diferentes 
fórmulas de projeção que preservam a forma, a área ou distância em uma 
direção particular. A preservação do comprimento, em que a escala é a mesma 
em todas as direções, não é possível. Projeções cilíndricas, cónicas e azimutais 
podem ser feitas equidistantes, iguais em área, ou conforme. Uma vez que as 
fórmulas matemáticas fixas são utilizadas, é possível converter para e a partir de 
diferentes sistemas de projeção sem perda de precisão. 
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Para o mapeamento em maior escala, projeção cilíndrica (Transversa de 
Mercator) ou superfícies conformadas cônicas são normalmente utilizadas. 
5.5. Universal Transverse Mercator 
O sistema de coordenadas para projeção em mapas mais conhecido é o 
UTM Grid (veja na figura abaixo), estabelecido pelo Departamento de Defesa dos 
EUA em 1947. UTM é baseado em um tipo especial de projeção cilíndrica 
conhecida como a Universal Transverse Mercator (UTM). UTM cobre a superfície 
da Terra a partir de 84 graus Norte a 80 graus Sul, com a ajuda de 60 zonas, e 
cada zona tem uma largura de 6°. As zonas são numeradas para o leste de 1 a 
60, começando a oeste do Alasca continental. O meridiano central em cada zona 
representa eixo norte-sul da zona, e a origem do sistema de coordenadas está 
no ponto de encontro dos eixos com a linha do equador. Assim, o equador 
representa o eixo Leste-Oeste da zona. 
 
Há um total de 60 eixos de sistemas ou zonas com o mesmo valor de 
origem, é necessário especificar em qual zona estamos operando. Além das 
zonas, a superfície da Terra é dividida em 20 faixas a partir do equador. Uma 
grade de zonas e fixas é assim criada conforme visualizamos na figura abaixo. 
 
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Com isso terminamos nosso assunto relativo às noções básicas de 
georreferenciamento, esperamos que contribua com seu estudo e entendimento 
do assunto. 
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Questões comentadas 
 Chegamos a nossa tradicional lista de questões comentadas. Analisando 
as provas passadas de concursos de TI, encontramos poucas questões 
relacionada ao assunto. Desta forma optamos por procurar um conjunto de 
questões que permita que você pratique e desenvolva o conhecimento a respeito 
dos SIG em provas de outras áreas de conhecimento. Deu trabalho! Mas acho 
que valeu a pena! 
 
1. ANO: 2013 BANCA: CESPE ÓRGÃO: SERPRO PROVA: ANALISTA - 
DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS 
Julgue os próximos itens, a respeito de conceitos e aplicações de técnicas de 
modelagem dimensional e otimização de bases de dados. 
Em um banco de dados geográfico, a referência de um objeto geométrico pode 
ser armazenada na forma vetorial, como um ponto com coordenadas x e y. 
Comentário: As duas formas básicas de representação dos dados em um SIG 
são as formas vetorial e matricial. 
A representação em formato matricial (também chamada raster ou tesselação) 
é caracterizada por uma matriz de células de tamanhos regulares, onde para 
cada célula é associado um conjunto de valores representando as características 
geográficas da região. As células podem ser de diferentes formatos: 
triangulares, hexagonais e retangulares. O termo raster designa células 
regulares. No entanto, é usado de forma genérica para representação matricial. 
Os relacionamentos topológicos no espaço são implicitamente determinados a 
partir da vizinhança das células e das coordenadas geográficas (longitude, 
latitude) ou planas (x,y) que são obtidas indiretamente a partir da posição da 
célula na matriz (coluna, linha). Imagens de satélite e modelos digitais de 
terreno são naturalmente representados no formato matricial. 
A representação em formato vetorial utiliza pontos, linhas e polígonos para 
representar a geometria das entidades geográficas. Pontos são representados 
por um par de coordenadas, linhas por uma sequência de pontos e polígonos 
por uma sequência de linhas onde a coordenada do ponto inicial e final 
coincidem. Entidades geográficas lineares, como ruas, divisões político-
administrativas e redes de tráfego, são naturalmente representadas em formato 
vetorial. As redes são casos especiais de dados vetoriais, onde são utilizados 
arcos e nós conectados na representação do fluxo e da direção da rede. As 
operações topológicas e métricas são comuns em representações vetoriais. 
Vejam que pelo exposto no parágrafo anterior o formato vetorial representa um 
ponto por meio de um par de coordenadas x, y. Logo, podemos considerar a 
alternativa correta! 
Gabarito: C 
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2. MPE-RS - 2014 - MPE-RS - Geólogo 
19. Um Sistema de Informação Geográfica (SIG) é um sistema de hardware e de 
software que integra dados e permite representar espacialmente qualquer 
situação que ocorre na superfície do planeta. Os dados de um SIG são 
referenciados em relação 
(A) a um sistema de coordenadas conhecido. 
(B) a um sistema de coordenadas Universal Transversa de Mercator (UTM). 
(C) a um sistema de coordenadas expresso exclusivamente em graus, minutos e 
segundos. 
(D) ao norte magnético. 
(E) à linha do Equador. 
Comentário: O espaço geográfico é o meio físico onde as entidades geográficas 
coexistem. Uma entidade geográfica é qualquer entidade identificável do mundo 
real, possuindo características espaciais e relacionamentos espaciais com outrasentidades geográficas. 
Dado espacial é qualquer tipo de dado que descreve fenômenos aos quais esteja 
associada alguma dimensão espacial. Dados geográficos ou georreferenciados 
são dados espaciais em que a dimensão espacial está associada à sua 
localização na superfície da terra, num determinado instante ou período de 
tempo. 
Os dados geográficos possuem três características fundamentais: características 
espaciais, não espaciais e temporais. As características espaciais informam a 
posição geográfica do fenômeno e sua geometria. As características não 
espaciais descrevem o fenômeno e as características temporais informam o 
tempo de validade dos dados geográficos e suas variações sobre o tempo. A 
representação espacial de uma entidade geográfica é a descrição da sua forma 
geométrica associada à posição geográfica. 
Os dados geográficos possuem propriedades geométricas e topológicas. As 
propriedades geométricas são propriedades métricas. A partir de feições 
geométricas primitivas, tais como pontos, linhas e polígonos, os quais 
representam a geometria das entidades, são estabelecidos os relacionamentos 
métricos. Esses relacionamentos expressam a métrica das feições com 
referência a um sistema de coordenadas. 
Vejam que para termos uma referência para uma localização dentro do espaço 
geográfico é necessário definir um sistema de coordenadas. Desta forma, 
podemos marcar nosso gabarito na alternativa A. 
Gabarito: A 
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3. Ano: 2013 Banca: ESAF Órgão: MF Prova: Analista de Finanças e 
Controle 
A característica principal do Sistema de Informações Geográficas (GIS) é que: 
a) cada registro ou objeto digital tem uma localização geográfica identificada. 
b) cada registro ou objeto digital decorre de uma concepção geográfica 
experimental. 
c) cada informação prescinde de uma localização geográfica identificada. 
d) cada recurso digital tem uma compatibilidade geográfica estendida. 
e) todo registro ou objeto digital tem localização geográfica unificada. 
Comentário: Essa questão foi retirada do livro Business Intelligence: Um 
enfoque gerencial para a inteligência do negócio de Efraim Turban, Ramesh 
Sharda, Jay E. Vejam a figura abaixo com o extrato do livro que apresenta a 
principal característica dos SIG. 
 
Gabarito: A 
 
4. ANO: 2013 BANCA:VUNESP CARGO:GEÓGRAFO ORGÃO: CETESB 
35. As Áreas de Preservação Permanente (APP) são definidas como sendo uma 
³iUHD�SURWHgida, coberta ou não por vegetação nativa, com a função ambiental 
de preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica e a 
biodiversidade, facilitar o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e 
assegurar o bem-estar das populações humanas (artigo 3.º, inciso II, Lei n.º 
12.651/2012, de 25 de maio de 2012). Em determinada área é necessário 
mapear o limite da APP conforme o artigo 4.º, que estabelece para os cursos 
G¶iJXD QDWXUDO� SHUHQH� H� LQWHUPLWHQWH�� ³D�� ��� �WULQWD�� PHWURV�� SDUD� RV cursos 
G¶iJXD�GH�PHQRV�GH�����GH]��PHWURV�GH�ODUJXUD´� 
Fazendo uso de um sistema de informação geográfica e dos mapas apropriados, 
que recurso deve ser utilizado para delimitar e mapear esses limites? 
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(A) Slicing. 
(B) Stretch. 
(C) Buffer. 
(D) Krigagem. 
(E) Filtragem 
Comentário: A ferramenta buffer executa operações de busca de atributos de 
entidades pertencentes a uma camada geográfica específica, que estão 
localizados a uma determinada distância de entidade de referência. 
Outra ferramenta, o spatial join consiste em operações espaciais realizadas 
com base no relacionamento topológico entre entidades geográficas de camadas 
diferentes. 
Vamos comentar as demais alternativas da questão que tem uma relação direta 
com sistemas de informações geográficos. 
Modelos estatísticos de efeitos locais e globais (krigagem): cada ponto da 
superfície é estimado apenas a partir da interpolação das amostras mais 
próximas, utilizando um estimador estatístico. Temos um exemplo de kriging na 
figura a seguir: 
 
A filtragem permite selecionar apenas os dados de interesse da analise 
geográfica em questão. Veja o exemplo na figura abaixo: 
 
Slicing é a operação de cortar o Cubo em fatias, com a preservação da 
perspectiva de visualização dos dados (manutenção das dimensões). 
O Stretch é uma técnica de exibição aplicada ao histograma de conjuntos de 
dados matriciais, mais frequentemente utilizada para aumentar o contraste 
visual entre as células. Veja o exemplo na figura a seguir: 
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Vejam que pelo exposto, logo no início da explicação, nossa resposta encontra-
se na alternativa C. 
Gabarito: C 
 
5. ANO: 2010 BANCA: CESPE ORGÃO: IJSN/ES CARGO: SISTEMAS DE 
INFORMAÇÃES GEOGRAFICAS 
Em relação aos conceitos básicos de geoprocessamento, julgue os itens a seguir. 
51 O termo geoprocessamento refere-se à disciplina que utiliza técnicas 
matemáticas e computacionais para o tratamento da informação geográfica. 
Essa disciplina tem influenciado de maneira crescente as áreas de cartografia, 
análise de recursos naturais, transportes, comunicações, energia e planejamento 
urbano e regional. 
52 As ferramentas computacionais para geoprocessamento, chamadas de 
Sistemas de Informação Geográfica (GIS), permitem realizar análises complexas 
ao integrar dados de diversas fontes, embora nunca permitam que se criem 
bancos de dados georreferenciados. 
53 Geoprocessamento é uma tecnologia interdisciplinar, que permite a 
convergência de diferentes disciplinas científicas para o estudo de fenômenos 
ambientais e urbanos 
Comentário: Vamos comentar cada uma das alternativas acima. 
51 OK! A questão apresenta uma das possíveis definições para 
geoprocessamento. O termo geoprocessamento denota a disciplina do 
conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o 
tratamento da informação geográfica. Esta tecnologia influencia de maneira 
crescente as áreas de Cartografia, Análise de Recursos Naturais, Transportes, 
Comunicações, Energia e Planejamento Urbano e Regional. 
52 As ferramentas computacionais para Geoprocessamento, chamadas de 
Sistemas de Informação Geográfica (SIG), permitem realizar análises 
complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados 
georreferenciados. Tornam ainda possível automatizar a produção de 
documentos cartográficos. 
Vejam que a questão afirma que não permite a criação de dados 
georreferenciados. Desta forma a assertiva está incorreta. 
53 Já vimos na alternativa 51 a interdisciplinaridade do geoprocessamento. 
Sistemas de Informações Geográficas (SIG) são sistemas computacionais 
capazes de capturar, armazenar, analisar e imprimir dados referenciados 
espacialmente em relação à sua localização sobre a superfície terrestre. Os SIG 
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são usados no suporte às aplicações na área de Geoprocessamento, uma área 
multidisciplinar que engloba conhecimentos de diferentes campos,