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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CENTRO DE CIÊNCIAS DA MATEMÁTICA E DA NATUREZA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA APOSTILA DE CARTOGRAFIA TEMÁTICA Professores: Paulo Márcio L. de Menezes Manoel do Couto Fernandes 2 1 - CONCEITO DE CARTOGRAFIA TEMÁTICA 1.1 - Introdução Desde os primórdios da humanidade, os objetivos da confecção de mapas eram a obtenção de uma visão perspectiva das ocorrências importantes no mundo real e na criação de ferramentas que auxiliassem a navegação. O desenrolar da história da Cartografia mostra a evolução da habilidade do homem em perceber e registrar os fenômenos sobre uma determinada área geográfica, ou mesmo da Terra inteira. Os mapas do passado mostram claramente quão completa e racional era a sua compreensão do mundo, para os conhecimentos existentes. Inicialmente a visão de mapeamento era inteiramente restrita à captação de aspectos físicos, que atendessem aos interesses imediatos, fossem de administração, conquistas ou navegação. Mapas de assuntos especiais ou temáticos começaram a surgir no século XVII, destinados à navegação, tendo entre outros, informações sobre ventos dominantes e linhas de costa. Desta época também se verifica um mapa isogônico do Oceano Atlântico, mostrando as variações do norte magnético, derivado também como um produto para a navegação. Foi o primeiro mapa a utilizar isolinhas para unir pontos de igual valor ou intensidade. Os primeiros mapas geológicos surgiram no início do século XVIII, por volta de 1817. Surgiu um mapa climático de isotermas para o hemisfério norte. Em meados do mesmo século, na Europa, foram utilizados círculos de diferentes tamanhos para classificar cidades, áreas sombreadas para densidade populacional e mapas de pontos para mostrar a incidência de doenças, estabelecendo, já então, um domínio para a Cartografia Temática. Divisão da Cartografia Modernamente a Cartografia pode ser dividida em dois grandes grupos de atividades: - O primeiro grupo trata da Cartografia básica, definida pela precisão das medições para confecção dos mapas. Preocupa-se com a Cartografia de base, topográfica, náutica e aeronáutica. Procura representar com perfeição todas as feições de interesse sobre a superfície terrestre, ressalvando apenas o fator escala de representação. Tem por base um levantamento preciso e normalmente utilizam fotografias aéreas como base, a fotogrametria. A execução deste mapeamento é levado a efeito por órgãos governamentais ou privados contratados pelo governo. IBGE, DSG, DMN, ICA enquadram-se no caso brasileiro 3 como organizações que desenvolvem este tipo de cartografia. São os mapas denominados gerais ou de base. - O segundo grupo de atividades de mapeamento depende do grupo anteriormente citado, ou seja, da cartografia de base. Mapas de ensino, rodoviários, Atlas e mapas temáticos enquadram-se nessa categoria. Estes mapas são denominados mapas de referência. Os mapas de referência podem representar também feições terrestres e lugares, mas não são definidos diretamente do trabalho de levantamentos básicos. São compilados de mapas já existentes (bases cartográficas), que servirão de apoio à todas as representações. Distinguem-se essencialmente dos mapas de base, por representarem fenômenos quaisquer, que sejam geograficamente distribuídos, discreta ou continuamente sobre a superfície terrestre. Estes fenômenos podem ser tanto de natureza física, como por exemplo, a média anual de temperatura ou precipitação sobre uma área, ou de natureza abstrata, humana ou de outra característica qualquer, tal como a taxa de natalidade de um país, condição social, distribuição de doenças, etc. Estes mapas dependem de dados reunidos através de fontes diversas, tais como informações censitárias, publicações industriais, dados governamentais, pesquisa local, etc. A exigência principal para que um fenômeno qualquer possa ser representado em um mapa, é a existência da distribuição espacial ou geográfica. Em outras palavras, deve ser conhecida e perfeitamente definida a sua ocorrência sobre a superfície terrestre. Este é o elo de ligação entre o fenômeno e o mapa. Assim, qualquer fenômeno que seja espacialmente distribuído, é passível de ter representada a sua ocorrência sobre a superfície terrestre através de um mapa. Um fenômeno dito assim está georeferenciado, sendo, portanto, possível de representação através de um mapa. O mapeamento temático trata muitas vezes de fenômenos que não necessitam de um posicionamento preciso, pelo tipo de ocorrência do fenômeno, como por exemplo, um mapa de tipos de solos. Tem, porém, que se preocupar com uma correta apresentação da ocorrência da sua distribuição, necessitando para isso de uma base cartográfica com precisão compatível às suas necessidades. Não se pode confundir precisão da base cartográfica com a precisão do fenômeno a representar. A preparação de uma apresentação eficaz requer uma visão crítica dos dados a serem mapeados bem como o simbolismo ou convenções que serão utilizadas para representá-los. Não é necessário ser um artista para se elaborar um mapa temático, por que o desenho em si pode ser executado por um desenhista ou mesmo por um computador, deve, porém ser 4 considerado, para o projetista do mapeamento temático os seguintes aspectos: - conhecimento profundo dos princípios que fundamentam a apresentação da informação e o projeto da composição gráfica efetiva; - ter um forte sentido de lógica visual, e uma habilidade especial para escolher as palavras corretas que descreverão o gráfico, o mapa ou o cartograma; - conhecimento do assunto a ser mapeado, ou estar com uma equipe multidisciplinar. 1.2 - Mapeamento Temático e a Comunicação Cartográfica Mapas são abstrações e simplificações do mundo real. Os fenômenos do mundo real são selecionados pelo projetista, transformados em convenções por um simbolismo associado e levado ao mapa, que será então interpretado pelo usuário, depreendendo aquilo que o projetista pretende representar. Por outro lado o mapa é meio de comunicação, em particular, um meio de comunicação gráfica ou visual, devendo, portanto ser tratado como tal, associando ao meio de comunicação, o processo de transformação do fenômeno do mundo real até a sua representação em um mapa. O esquema abaixo representa o processo de comunicação cartográfica e a elaboração do mapa temático. Figura 1 - Esquema do processo de comunicação cartográfico 1.3 - Divisão da Cartografia Temática A Cartografia Temática pode ser dividida quanto à complexidade da informação contida no mapeamento nas seguintes classes: - Inventário; - Analítica; - Síntese. Mundo Real Dados Brutos Elaboração do Mapa Mapa Usuário Seleção dos Dados Conveções e Conteúdo Escrito Mapa Base Layout Composição Produção Reprodução 5 A Cartografia de inventário é definida através de um mapeamento qualitativo. Possui uma característica discreta, fazendo apenas a representação do tema no mapa.. É a parte temática mais simples, normalmente estabelecida pela superposição ou justaposição, exaustiva ou não, de temas, permitindo ao usuário saber apenas o que existe em um determinado local. Não há respostas possíveis a serem relacionadas com uma visão geral dos dados. É eminentemente posicional, ou seja, nominal. É um mapa que responde apenas a certos tipos de consultas, tais como: onde está a região de minas? Como se pode chegar a tal lugar? Qual o tipode solo existente em Jaçanã? etc. A Cartografia analítica é eminentemente quantitativa, mostrando a distribuição de um ou mais elementos de um fenômeno, utilizando para isso dados primários, praticamente com as modificações necessárias para a sua visualização. De uma forma geral ela classifica, ordena e hierarquiza os fenômenos a representar, podendo ser ordinal, intervalada ou apresentada por razões. Exemplos: - Análise da produção mineral do Brasil em período de tempo determinado; - Balança comercial do Estado do Rio de Janeiro (fenômeno composto – importação / exportação); - Mapa de produção extrativa mineral x produção agrícola x rebanhos; - Mapeamentos de fenômenos contínuos, tais como precipitação, temperatura, climáticos em geral, quantificados. A Cartografia de síntese é a mais complexa e a mais elaborada de todas, exigindo um profundo conhecimento técnico dos assuntos a serem mapeados e integrativo por excelência, exigindo o concurso de várias especialidades integradas entre si. Representa uma integração de fenômenos, feições, fatos ou acontecimentos que se interligam através da distribuição espacial. Permite que se desenvolva um aspecto analítico e em conseqüência, estabelecer estudos conclusivo-analítico sobre a integração e interligação dos fenômenos que estejam sendo integrados. Por exemplo, a obtenção de um mapa de suscetibilidade à doenças, de uma área, obtido através de cruzamento de informações do tipo, saneamento urbano, uso do solo, classe social, proximidade de focos, atendimento médico, etc. Mapa de planejamento urbano, mapa de riscos de deslizamento, etc. 6 1.4 - Dados e Informações O processamento da informação cartográfica é uma forma especial do processamento de dados em geral. Cabe antes de outras considerações, fazer uma distinção entre o que seja dado e informação. Pode-se conceituá-los como: - Dado: é a informação bruta, específica, extraída do mundo real por alguma forma de aquisição, seja direta ou indireta; - Informação: é o resultado de um processo de transformação, organização, classificação ou tratamento a que são submetidos os dados. Assim deve ser bem depreendido que, o que é exibido em um mapa, raramente será um dado, mas sim uma informação, pois sempre haverá algum processo de tratamento que os transformará. Assim, pode-se definir um sistema de processamento da informação cartográfica, como a seqüência de transformações que converte dados em informação. O processo inicia-se com a transformação da coletânea de dados, através de uma seleção dos dados brutos. Estes dados são convertidos em um mapa através de uma transformação de mapeamento. Finalmente o mapa é interpretado pelo usuário e transformado em uma imagem mental. De uma forma genérica o esquema de um sistema de processamento de dados pode ser visualizado abaixo. Figura 2 - Sistema de Processamento de Dados Manipulação dos Dados Coleta de Dados Utilização dos Dados Informação Armazenamento dos Dados SPD Entrada Saída 7 1.5 - Classificação do Mapeamento Temático O grande crescimento e a variedade de tipos de mapas temáticos criou a necessidade de uma classificação em relação a um sistema apropriado. Inicialmente o mapeamento das feições da superfície terrestre era o único elemento relevante para a cartografia de uma área. Com o incremento do mapeamento temático, com a existência de diversos temas sobre uma mesma região geográfica, estes foram adquirindo uma maior significância, para, até em determinadas situações, serem mais relevantes que o próprio mapeamento básico, assumindo, portanto, a característica de grupo de feições primárias. Juntamente com o sistema de representação cartográfica, o objetivo do mapa, o tipo e as feições técnicas, também tem sido usadas como critério de classificação. Deve ser dito, porém, que a criação de um sistema de classificação universal, ainda não foi possível ser desenvolvido, devido à diversidade de conteúdo das feições distintas. Entretanto, ainda não foi demonstrada a necessidade ou a utilidade de tipificar todos os tipos de mapas a um sistema de classificação simples. 1.5.1 - Classificação por assunto mapeado A produção altamente difundida de mapas temáticos e o seu conseqüente uso têm mostrado que o tema do mapa ou o assunto correlacionado é a principal variável para a sua classificação. Usando o tema dos mapas, é possível estabelecer um critério primário para a codificação, através de um estudo das características dos tipos individuais de mapas. Este sistema também realça a comparatividade dos mapas, seja regionalmente em termos de conteúdo e simultaneamente forma a base para a sua catalogação e arquivamento. Qualquer sistema significativo deve compreender um número de exigências e levar em conta, na sua composição, a estrutura da ciência, inclusive os relacionamentos econômicos. Os grupos temáticos devem ser também suficientemente bem diferenciados para evitar superposições desnecessárias e permitir uma extensão ilimitada, como a capacidade de agregar novos temas. O sistema proposto baseia-se em uma indexação decimal, estabelecendo um sistema multi-estágio, relacionando grupos primários de material temático. Grupos Primários 0 - mapas base para mapeamento temático 1 - mapas de fenômenos naturais 2 - mapas de população e culturas (mapas de cidades) 8 3 - mapas econômicos 4 - mapas de comunicação (transportes e comércio) 5 - mapas estaduais e de aspectos legais (político-administrativos) 6 - mapas históricos 7 - mapas de gerenciamento e planejamento ambiental 8 - mapas cosmológicos 9 - mapas de composição e conteúdo misto (subdivisões ecológicas, levantamentos industriais, mapas turísticos etc). Cada um desses grupos primários pode subseqüentemente ser subdividido em grupos secundários, por exemplo, para os mapas de fenômenos naturais: 1 - Mapas de fenômenos naturais 1.0 Mapas Geológicos 1.1 Mapas Geofísicos 1.2 Mapas Pluviométricos 1.3 Mapas Altimétricos (geomorfológicos) 1.4 Mapas Meteorológicos e Climáticos 1.5 Mapas da Hidrosfera 1.6 Mapas de Solos 1.7 Mapas Fitogeográficos 1.8 Mapas Zoogeográficos 1.9 Mapas de Processos Dinâmicos Complexos da Natureza. Dependendo de cada sub-tema, novas subdivisões poderão ocorrer. Este critério de subdivisão pode ser visualizado como um critério de árvore, onde cada ramo pode ser estendido e subdividido. Figura 3 - Esquema de articulação da classificação temática 1.6 - Aparência e Conteúdo de Mapas Temáticos A aparência externa de um mapa temático é caracterizada pelo número de partes essenciais da imagem como um todo, inclusive as locadas fora das bordas reais do mapa, em contraposição a um mapa topográfico. As legendas são essenciais, muitas vezes complexas devido à sua função explicativa. Temática 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 A forma e a extensão da área a ser mapeada, a escala, o tipo da projeção e o formato (freqüentemente determinado) podem ter uma influência decisiva na disposição dos elementos que compõem a imagem. O balanceamento entre imagem, conteúdo temático, legenda e inscrições marginais é essencial para uma visualização eficaz do mapa. O conteúdo de um mapa temático geralmente inclui os dados da base geográfica, os dados do tema e as inscrições marginais, como pode ser visualizado na figura 1.4. Figura 4 - Conteúdo de um mapa temático 2 - PROCESSAMENTO DE DADOS CARTOGRÁFICOS A manipulaçãode dados em Cartografia pode ser caracterizada em três estágios distintos: - aquisição dos dados; - tratamento dos dados; - simbolismo e plotagem dos dados. A primeira fase, aquisição ou obtenção dos dados brutos do mapa é efetuada de maneiras diversas, definidas segundo o tipo de dado necessário ao tema, o tema em estudo e Mapa Temático Feições Geográficas Gerais Conteúdo Primário Elementos Marginais H id ro gr af ia R el êv o T op on ím ia C on tr ol e G eo dé si co L im ite s R ed e V iá ri a C an ev á C on te úd o T em át ic o E sc al a - T ítu lo L eg en da s Elementos Textuais Elementos Gráficos Im pr es sã o N ot as M ar gi na is D ad os E st at ís tic os E sb oç os In se rç õe s E xp lic aç õe s 10 o próprio objetivo a que se propõe o mapa. A forma de aquisição é inerente às características próprias dos dados, podendo ser obtidos através de questionários ou formulários, digitalizadores, gráficos diretos, informações faladas, observações instrumentais etc. As fontes de dados são também bastante variadas. Algumas são resultados de dados primários, onde o próprio cartógrafo coleta o dado, porém a maior parte resulta de dados secundários, através da utilização de dados existentes, inicialmente coletados, por exemplo, em uma campanha censitária, levantamentos diversos ou sensoriamento remoto. Estes tipos de dados apresentam geralmente dois problemas: - adequação para os objetivos do mapa; - aquisição de dados conflitantes, oriundos de duas ou mais fontes diferentes. Além disso, a aquisição de dados primários deve ser efetuada dentro de padrões de qualidade e confiabilidade necessários. A obtenção de dados confiáveis para o mapa é um importante passo para o sucesso da sua comunicação. Entretanto, se a segunda fase, de tratamento dos dados, não for também adequadamente trabalhada, pode destruir inteiramente a excelência de bons dados e mascarar a imperfeição de dados deficientes. Cada vez mais o esforço do mapeamento temático está voltado para dados que necessitam de um tratamento estatístico, para que se obtenha uma variedade de medidas descritivas. Muitos dados consistem de amostras, obtidas de universos diversificados. Se estas amostras descrevem a realidade, só poderá ser inferido se houver uma compreensão e a certeza de sua confiabilidade e adequabilidade relativa das medidas estatísticas na descrição do fenômeno. Deve-se também na seleção das categorias dos dados, ou no uso de dados nominais, ordinais, intervalados e de razão e no planejamento das convenções ou simbolização dos fenômenos, utilizar técnicas estatísticas, que permitam uma melhor avaliação dos dados, em relação à visualização de sua representação. As técnicas estatísticas são essenciais para o projeto do mapeamento temático. O objetivo do curso não é trabalhar com todas as técnicas estatísticas aplicadas. Fornecerá, porém, subsídios para que o aluno possa na literatura apropriada, obter o aprofundamento necessário para a sua utilização. A última fase, o simbolismo e plotagem dos dados, requer um entendimento das várias escalas utilizadas para o mapeamento. As diversas escalas necessitam de critérios que 11 permitam a seleção das convenções, em harmonia com a hierarquia de importância na comunicação do mapa. É vital então que se esteja familiarizado com uma descrição estatística apropriada a cada escala de representação. 2.1 Conceitos Estatísticos Básicos Um dos pré-requisitos para o refinamento e processamento do dado é o relacionamento com o tipo de representação a ser utilizada na comunicação cartográfica. Isto não está ligado à definição do simbolismo, mas a uma hierarquia de importância para as diferentes classes de dados e a seleção da forma conceitual que será apresentada, por exemplo, se os dados serão exibidos de forma discreta ou através de uma distribuição contínua. Os dados devem inicialmente ser submetidos a dois tratamentos: - compatibilização de dimensões; - transformação em dados mapeáveis. O primeiro diz respeito à aquisição de dados por diversas fontes, sendo necessário equalizá-los em unidades comparáveis e compatíveis para manipulação, por exemplo, transformação de medidas de distância em milhas, quilômetros ou metros, medidas de área em km 2 , hectares ou acres; em um mapa de densidade populacional, retirar da área total a área não habitada. A transformação em dados mapeáveis, não é necessária a todos os dados, porém os que serão apresentados como razões, densidade, percentagens etc, devem ser submetidos a cálculos antes da plotagem. Por outro lado, as transformações cartográficas geométricas, projetivas e cognitivas já estão implícitas no processo de mapeamento temático. 2.1.1 Quantidades Absolutas e Derivadas Os dados temáticos, de uma maneira geral, pertencerão a um dos seguintes grupos abaixo: - Quantidades ou qualidades observáveis, ou absolutas; - Quantidades ou qualidades calculadas ou derivadas. Os dados observados e diretamente aplicados em um mapa são conceituados como dados absolutos. Não necessita de um maior tratamento para serem representados, além dos pré-requisitos iniciais. Como exemplo, podem ser citados: mapas de solos, produção ou 12 consumo de produtos; mapas fitogeográficos, geológicos, etc. As quantidades ou qualidades observadas são relativas a uma simples classe de dados e podem ser expressas no mapa em termos absolutos, de acordo com uma escala de observação adequada. Por exemplo: potencial hidrelétrico por estado, mapa de climatológico de área, etc. Neste grupo podem ocorrer diversas combinações e a cada vez apresentar diversos tipos de valores. Não há casos de dados expressos como relacionamento. No segundo grupo estão os mapas que mostram os valores derivados, através de relacionamentos, físicos ou matemáticos com dados absolutos: médias, percentagens, densidades, razões, relações, etc. Os valores mapeados expressam ou algum tipo de ligação ou alguma forma de relacionamento entre dois ou mais conjuntos de dados. Alguns exemplos: consumo per capita, declividade, temperatura média, etc. Neste grupo estão incluídas quatro classes genéricas de relacionamentos: - Médias; - Razões; - Densidades; - Potenciais. Médias Este grupo é provavelmente o mais comum. Os dados são obtidos pela redução a um valor médio, representativo de grandes quantidades de dados estatísticos ou observados, por exemplo, dados de temperatura de uma determinada área geográfica. A este grupo pertencem diversos tipos de medidas estatísticas, denominadas medidas de tendência central: moda, mediana e média aritmética. A média é a medida mais importante, pois é um estimador pontual, central de uma população. Denomina-se população ou universo ao espaço amostral de todas as ocorrências de um determinado fenômeno. A amostra é um subconjunto da população. Cada observação de um fenômeno é em conseqüência extraído da população. A amostra por sua vez, é um subconjunto de tamanho finito, de tamanho n, que se supõe representativo das características de uma população. Supondo-se um fenômeno qualquer X, que se extraiu de uma amostra de tamanho n, com xi observações, onde 1 i n, desejando-se com estes valores inferir um valor que seja representativo do fenômeno X, deve-se eleger um critério que permita estabelecer este valor. Define-se a média aritmética como valor obtido pela relação:13 x n xi i n1 1 ou xi n i n 1 É a soma de todos os valores do subconjunto da amostra, dividido pelo número de observações componentes da amostra. O valor da média teórica ou da média da população ou de um universo infinito, é um valor impossível de ser atingido. À medida que se aumenta o tamanho da amostra existe uma tendência para a aproximação da média amostral para a média populacional ou teórica, conforme se pode ver pelo gráfico abaixo: Figura 5: Gráfico Valor da média versus Tamanho da amostra. Exemplo De um posto meteorológico foram obtidos os seguintes dados de temperatura no decorrer de um dia: 0h 17,4 0 C 1h 16,8 0 C 2h 16,9 0 C 3h 16,5 0 C 4h 15,9 0 C 5h 15,4 0 C _ 6h 16,1 0 C x = 18,87 7h 17,4 0 C S = 3,574948 8h 19,3 0 C 9h 20,2 0 C 10h 22,3 0 C 11h 24,5 0 C 12h 26,7 0 C Tamanho da Amostra Va lor da M éd ia 14 Determinar a temperatura média para as observações mostradas: x = xi i 1 13 13 = 245 40 13 , 18,876923 0 C A partir da média pode-se definir outra quantidade derivada, denominada resíduo das observações, de tal forma que: vi = xi - x, Ou seja, o resíduo é o afastamento entre as observações e a média aritmética do respectivo conjunto. Cada observação tem o resíduo associado. Deve-se observar que a seguinte propriedade tem que ser respeitada: vi = 0 Razões O segundo grupo inclui todos os mapas de razões ou relações, tais como proporções, percentagens ou taxas, onde um simples elemento é extraído e comparado com o todo. São mostrados normalmente pelas relações, a relatividade entre o todo e o elemento ou de elemento a elemento. Exemplos: percentagem de dias chuvosos em uma série temporal, proporção de gado bovino em relação a todo o gado, mortalidade por 1.000 pessoas ou taxa de crescimento ou declínio de algum fenômeno. Freqüência Absoluta e Relativa Por freqüência absoluta define-se como sendo a ocorrência total de um determinado fenômeno. Por exemplo, em uma feira, verifica-se que existem 560 laranjas, 290 maçãs, 175 pêras e 28 melancias. Estes valores são a freqüência absoluta de cada uma das ocorrências de laranjas, maçãs, pêras e melancias. Tem-se: f laranja = 560 1053 = 0,531814 f maçã = 290 1053 = 0,275404 f perra = 175 1053 = 0,166192 15 f melancia = 28 1053 = 0,026590 A freqüência relativa pode ser expressa pelo valor decimal, ou em percentagem, bastando para isto multiplicar este valor por 100. f laranja (%) = 0,531814 x 100 = 53,1814 % Podem-se depreender as seguintes afirmações a partir do exposto: - A soma das freqüências absolutas é o número total de ocorrências do fenômeno; - A freqüência relativa é sempre menor que a unidade; - A soma das freqüências relativas é igual a unidade. Neste grupo os valores numéricos mapeados são o resultado de uma das operações básicas: - razão = na nb - proporção = na N - percentagem = na N x100 Onde na é a freqüência absoluta de um fenômeno e N a ocorrência total de elementos do fenômeno. O uso dessas relações tem normalmente a característica de média espacial, por exemplo, 12 hab./km 2 é uma razão obtida dividindo-se o número total de pessoas pela área total em quilômetros quadrados. As quantidades podem, contudo, não ser expressas em termos de uma distribuição espacial, porém se relacionarem entre si. Por exemplo, a proporção de gado leiteiro sobre a totalidade da população de gado de uma área. Os mapas deste tipo, com quantidades relativas são feitos para mostrar variações de lugar para lugar no relacionamento mostrado. São normalmente preparadas de cálculos de dados estatísticos sobre uma área ou período de tempo, séries espaciais ou temporais. A significância da quantidade depende obviamente do uso específico para o qual o mapa está sendo feito, mas deve-se ter cuidado com os relacionamentos e os valores obtidos pelos mesmos. Quando mapeados em termos de unidades de contagem, as percentagens, taxas e razões, são normalmente assumidas pelo usuário como uma extensão natural dessa unidade de 16 contagem ou enumeração. Isto pode trazer interpretações ilusórias. Por exemplo um valor de 100% de fazendas com trator, pode ser o resultado de apenas uma fazenda com apenas um trator em uma grande área. As quantidades que não podem ser comparadas não devem servir de base para estabelecer razões. Por exemplo: o número de máquinas agrícolas por município não tem sentido. Por outro lado, não se deve calcular o número de máquinas agrícolas por fazenda, dividindo o número total de tratores pelo número de fazendas, a menos que exista uma comparação de tamanho ou outro fator de comparação. O estabelecimento dos valores comparáveis é normalmente definido pela experiência e bom senso de projetista. Densidade O terceiro grupo de mapas de quantidades relativas consiste dos chamados mapas de densidade ou mapas densitários. Estes mapas são empregados quando o objetivo principal é focalizar a distribuição geográfica, relativa de um fenômeno discreto. Exemplo: mapas de números de distribuição (população, gado, árvores, etc...) por uma área determinada. Também podem visualizar a distribuição de um fenômeno, relacionada à ocorrência de densidade de distribuição de outro fenômeno, tal como estações de serviços públicos ou pontos de coleta de correio, relacionadas com a distribuição demográfica de uma área. A densidade é expressa pela relação: D = N A Onde “N” é o número total de ocorrência (freqüência absoluta) do fenômeno em uma unidade de contagem ou enumeração e “A”, a área da unidade. O intervalo médio entre fenômenos, outra forma de empregar a densidade, pode ser calculado pela relação: S = 1,0746 A N Onde “S” é o espaçamento médio (intervalo) dos itens ou a distância média entre eles em valores lineares da mesma unidade utilizada para a área A, sendo assumido um espaçamento hexagonal, tido como mais econômico. Assumindo-se uma disposição em quadrados, o intervalo de vizinhança é simplesmente a raiz quadrada do inverso da densidade populacional, expressa em unidades apropriadas. O trabalho com densidades e intervalo médio, é limitado pela dimensão física das 17 unidades estatísticas que quantificam os itens. Geralmente, maiores as unidades (cidades, municípios ou estados), menores serão as diferenças entre os valores. Em muitos casos os dados iniciais devem ser complementados por outras fontes, de forma a tornar a distribuição mais próxima possível da realidade. Isto pode ser verificado, com uma estimativa de densidade populacional entre bairros no Rio de Janeiro, por exemplo. Na preparação de mapas de densidade, não é incomum os dados brutos serem reunidos para áreas que possuam uma considerável distribuição irregular, não sendo, é lógico, aparente isto pelos dados. Se existem dados complementares que permitam estimar com razoável precisão a densidade de uma parte do todo, o valor a ser atribuído ao outro pode ser facilmente calculado. Por exemplo: Tomando-se uma unidade de contagem (figura 6) com uma densidade média de 100 hab./ km 2 , verifica-se que esta unidade pode ser dividida em duas partes: m, que compreende 0,8 da área total, tendo uma densidade relativamente baixa e n que tem uma densidade relativamente alta corresponde a 0,2da área total. Figura 6: Unidade de contagem Estimando-se que a densidade em m é de 10 hab/km 2 , deve ser atribuída à área n, uma densidade de 460, para manter a densidade média de 100 hab/km 2 para a área total. O relacionamento entre as partes deve ser inversamente mantido, para que possa ser também mantida a coerência da distribuição. Sendo D a densidade total, Dn e Dm as densidades de n e m e An e Am as áreas de n e m respectivamente e 1 a área total, o relacionamento ficará descrito por: D x 1 = Dn x An + Dm x Am Sendo An = 1 - Am, a densidade de n pode ser calculada por Dn = D DmxAm Am1 m 0,8 10 hab/km2 n 0,2 ? hab/km2 100 hab/km2 18 Dn = D Am DmxAm Am1 1 1 Potencial A quarta classe de distribuição compreende os chamados mapas potenciais. Estes mapas caracterizam fenômenos que compreendem uma distribuição (pessoas, preços etc), interagindo ou influenciando outras, diretamente com uma magnitude envolvida, ou inversamente pela distância entre eles. Devido à semelhança que existe entre esta hipótese e as leis físicas que regem a atração gravitacional, é denominado conceito gravitacional. Pode ser aplicado a uma variedade de elementos econômicos ou culturais. O valor do potencial em qualquer ponto é o somatório em cada ponto da influência de todos os outros pontos sobre ele, mais a sua própria influência. Para um ponto i qualquer, o potencial P do fenômeno X, será: Pi = Xi + Xj Dij Onde Xj é o valor de X em cada local envolvido e Dij a distância entre o ponto i e j. A figura abaixo mostra esta distribuição. Figura 7: Distribuição de Potencial. Um exemplo típico deste tipo de mapa são os de isopletas, onde prevalece a influência dos valores das distâncias pelo efeito gravitacional. É um método bastante utilizado computacionalmente. P1 P6 P5 P4 P3 P2 P7 D17 D16 D15 D14 D13 D12 19 2.1.2 - Média, Moda e Mediana Os valores de tendência central, anteriormente citados, média, moda e mediana, são caracterizados para as distribuições, que tanto podem ser discretas ou contínuas, com adaptações para cada caso. A média, já definida, é obtida pela relação x n xi i n1 1 , considerando-se um conjunto de n observações discretas. Considerando-se pesos para as observações, pode-se estender o conceito de média ponderada, dada pela formulação: x = pixi pi i n i n 1 1 Onde pi é o peso ou a importância relativa de cada observação no conjunto inteiro. A definição de moda é um pouco mais simples. Dispondo-se de um conjunto de observações, a moda é definida pelo valor que mais se repete, considerando-se todo o conjunto de observações. Por classe modal, caracteriza-se em uma divisão por classes de um conjunto de observações, a classe que tiver a maior freqüência de ocorrência. A mediana, por sua vez, é o valor, em uma distribuição discreta, que está exatamente no meio da distribuição. É necessária para a sua determinação, que o conjunto esteja ordenado, seja em ordem crescente ou decrescente. Sendo um conjunto de n elementos, sendo n impar, o valor da mediana será o de ordem n 1 2 1 . Por exemplo, com um conjunto de 37 elementos, a mediana será dada pelo valor do elemento. i = 37 1 2 + 1 = 18 + 1 = 19 Se o conjunto tiver um número par de componentes, o valor da mediana será determinado pela média dos dois valores centrais, ou seja, 18 18 19 20 me = n nx x/ /2 2 1 2 Exemplo: tendo-se 36 elementos no conjunto, a mediana será dada pela média dos valores dos elementos 18 e 19: me = 18 19 2 x x 2.1.3 - Classes de Observações e sua Descrição Estatística O mapeamento temático freqüentemente trata de distribuições que são resumidas ou tratadas para serem representadas. Normalmente os dados podem ser relacionados ao tempo ou a áreas (séries temporais ou espaciais), podendo-se muitas vezes combinar tempo e espaço, determinando uma razão de tempo por espaço. O tratamento estatístico dos dados é definido por processos específicos, que são apropriados para tratar as séries temporais ou as séries espaciais. Cada classe de observação, seja ela nominal, ordinal, intervalada e razão, pede uma técnica estatística adequada. Em cada caso pode-se estar interessado ou em uma medida de tendência central ou de variação, ou ainda em alguns casos em ambos. Existirá sempre uma preocupação com a natureza das médias e sua qualidade, mostrado pelos índices de variação. Na comunicação cartográfica através de um mapa, pode- se variar a maneira para retratar apropriadamente as características da distribuição, podendo- se distorcer a aparência como o próprio conteúdo do mapa. Por exemplo, um mapa pode parecer muito preciso ou pode ser elaborado para parecer geral. O título ou as legendas podem ser projetados para desviar a atenção do usuário para características críticas que não devem ser despercebidas. 18 18 21 A tabela abaixo mostra as medidas de tendência central que se associa a uma distribuição das classes, junto com o seu índice de variação. Método Medida Dispersão Nominal Moda Razão de variação Ordinal Mediana Limites de decis, quartis ou centis Intervalo Média Desvio padrão Razão Média Desvio padrão Tabela 1: Distribuição das classes com índices de variação. A figura 8 por sua vez mostra a relação de classes por representação e classes de símbolos. Em uma classe nominal, a moda é classe que ocorre mais freqüentemente. Para uma distribuição discreta, é simples a sua determinação bastando para isso verificar a contagem do elemento mais freqüente. Em uma distribuição zonal, deve ser verificada qual a unidade de área associada com a maior ocorrência de um dado fenômeno. Figura 8: Classes de representação e classes de símbolos. Na figura, a ocorrência modal, determinada pela maior área, é campo limpo. Em um processo de generalização, naturalmente esta será a classe dominante. Área Florestada Área Arbustiva Campo Limpo 22 Pode-se por outro lado, determinar a ocorrência predominante de alguns fenômenos que variam qualitativamente. Neste caso o evento não tem significação de área e a moda é o valor que ocorre mais freqüentemente. Na figura, as usinas hidroelétricas são as mais freqüentes. Figura 9: Recorrência de usinas hidroelétricas no estado de São Paulo. A razão de variação (v) é a estatística que indica a representatividade da moda na distribuição. Este índice de dispersão fornece a proporção dos casos não modais. V varia de um valor próximo à unidade, onde se encontram todas as unidades não modais, até f, que indica apenas a ocorrência da classe modal. Desta forma, quanto mais próximo de f a razão de variação, melhor a qualidade da moda como valor de referência. O cálculo da razão de variação é definido por v = 1 - f al N mod , Onde f modal é a freqüência ou número de ocorrência na classe modal e N o número total de ocorrência. Com relação à freqüência zonal o cálculo da razão de variação deve ser ponderado pela área, tomando-se v = 1 - a al A mod , Onde a modal é a área ocupada pela classe modal e A, a área total. Para a classe ordinal, onde se mostra um relacionamento de grandeza entre os elementos em uma escala de valores, mostra-se a mediana como o valor que nem excede nem é excedido no limite por mais da metade do totaldas observações. É exatamente o meio. A mediana pode também ser ponderada também por área ou zonalmente, significando o limite abaixo do qual a área em consideração está situada. 23 A tabela apresentada e a figura 8 mostram a ordenação por percentual urbana de 72 cidades, dentro de 4 categorias: altamente urbana, urbana, rural e altamente rural. Pelo percentual urbano, a mediana fica entre os valores de 36 e 37, ou seja, entre 33,7 e 32,8. A ponderação por área é o limite das observações que associam a uma área, quando é adicionada à soma acumulada, fazendo com que a soma seja metade da área total. No exemplo a mediana zonal fica entre os valores 38 e 39, dentro da categoria “rural”. Uma estatística descritiva apropriada à medição de variação (dispersão) é o limite de “quantil”. Um “quantil” é obtido dividindo a distribuição em segmentos. Um quartil divide em 4 categorias, decil em dez categorias, central ou percentil, em cem categorias. O limite do decil (d) é a informação do número de limites incluídos entre o primeiro e o nono decis. É obtido pela diferença d = d9 - d1 , onde d9 é a posição abaixo do qual 90% dos casos ocorrem e d1 é a posição abaixo do qual 10% dos casos ocorrem. Esta medida também pode ser caracterizada por uma ponderação de área ou zonal. A tabela mostra a divisão em decis, onde o primeiro decil zonal mostra que 90% das áreas esteja entre Dogas e Quenocha, sendo classe 2 urbana; d1 está entre latada e Dourados, ambos classe 4 altamente rural. Assim d = 4 - 2 = 2, não estão próximos de zero, logo não é uma estatística coerente para os dados da tabela. Para a classe em intervalo e razão, a média aritmética é a forma mais utilizada em Cartografia. A maioria dos mapas de temperatura, pressão, precipitação, rendimentos, produção e outros elementos comuns em geografia humana e física, são baseados em médias derivadas de algum meio. A formulação, já apresentada, é: x = xi n i n 1 Através da média ponderada, pode-se também ponderar a área pela média x = aixi A i n 1 , Onde ai é a área associada a cada ocorrência e A é a área total das ocorrências. A medida de dispersão apropriada para dados em intervalos ou em razão é denominada desvio padrão. O quadrado do desvio padrão é denominado variância do conjunto. O desvio padrão é de grande importância devido às seguintes características: - utilidade descritiva; - utilização na avaliação da qualidade de medidas obtidas de amostras; 24 - largo emprego. Diversos problemas ou fenômenos, quando mostrados em intervalos ou base de razão, mostram uma semelhança ou uma aderência a uma distribuição normal. Esta curva é característica, tendo sido estudada e definida por Gauss na distribuição dos erros acidentais. A curva normal é uma curva em forma de sino, assintótica ao eixo dos X, que é o eixo dos valores das ocorrências, sendo Y o eixo do número de ocorrências. Figura 10: Gráfico de Gauss As características da curva são: - assintótica ao eixo X; - o valor de maior Y ocorre no valor médio da função; - é uma curva em forma de sino; - é uma curva simétrica; - os valores mais próximos da média têm maior probabilidade de ocorrência; - os valores mais afastados têm menor probabilidade de ocorrência; - os valores simétricos em relação à média têm a mesma probabilidade de ocorrência. - o desvio padrão ocorre nos pontos de inflexão da curva. A distribuição normal é definida pela sua função densidade de probabilidade, e os valores da média e desvio padrão associados. Assim, tendo-se N ( , ) onde é a média e o desvio padrão, a distribuição fica inteiramente especificada. O cálculo de uma distribuição genérica é impossível. Assim reduzem-se os dados de N ( , ) para uma distribuição normal de média 0 e desvio padrão unitário, pela redução de z = xi O desvio padrão descreve a dispersão da curva normal, conforme o valor esteja mais 25 perto ou mais afastado da média, ficando as observações menos ou mais dispersas. Como padrão de qualidade das observações, um conjunto que tenha um menor desvio padrão será um conjunto de maior precisão, pois os seus valores estão grupados em torno do valor médio do conjunto. Se um conjunto de observações tem média 10,38 e um desvio padrão de 2,79, significa que os valores característicos do desvio padrão serão: v1 = 10,38 - 2,79 = 7,59 v2 = 10,38 + 2,79 = 13,17 O desvio padrão é a raiz quadrada da média dos resíduos ao quadrado. Considerando- se os resíduos v1 = xi - x S = ( )xi x n 2 Em termos estatísticos, toma-se o valor do desvio padrão para valores discretos, extraídos de uma amostra, pela relação: S = ( )xi x n 2 1 Levando ao conceito de área ou zonal, o desvio padrão pode ser assumido pela formulação: S = aZ A aZ A 2 2( ), onde aZ 2 é obtido elevando ao quadrado cada valor de Z e multiplicando-se pelo valor de cada área representada. O termo ( aZ/A) 2 será definido como o quadrado da média ponderada zonal. Outro conceito importante é a definição de erro médio da média. Diversos fenômenos são mapeados, sendo os dados obtidos por amostragem. Por exemplo, um mapa de temperatura é baseado nos registros de temperatura de um período determinado de tempo, sendo, portanto uma amostra no período de tempo em que as temperaturas ocorreram. A amostra disponível não traduz a média real, porque contém apenas uma parte do universo que compõe as observações, ou seja, de todos os valores possíveis. A probabilidade de a média ser um valor diferente pode ser inferida a partir do desvio padrão dos valores da média. Isto é denominado de erro médio da média e notado por Sx, sendo obtido pela formulação: Sx = S N 26 2.2 - Conceitos Complementares Os conceitos anteriormente descritos são definidos para uma função a uma variável, ou seja, assumindo uma função matemática definem-se as variáveis lineares e independentes, relacionando-se: y = f (x). Define-se uma série estatística dupla, ou uma série a duas variáveis, ou uma função a duas variáveis, quando a função possui não uma, porém duas variáveis livres, sendo a sua aparência da forma: z = f (x, y). Por exemplo, uma série temporal de temperatura de uma estação, pode estar ligada às variáveis de altitude da razão e cobertura vegetal. O valor de z está ligado às variáveis x e y. A representação de uma função a duas variáveis é definida graficamente por meio de um gráfico de coordenadas retangulares, onde os eixos x e y corresponderão aos eixos com os valores das respectivas variáveis. Através de técnicas apropriadas, pode-se definir em uma função bidimensional a independência ou dependência das variáveis livres e a correlação linear. O conceito de independência ou dependência estabelece qual o grau de ligação entre as duas variáveis, ou seja, a ocorrência de X traduz uma dependência na ocorrência de Y e vice- versa. A correlação linear traduz que se as variáveis forem dependentes, como será essa variação. A análise desses elementos se faz por técnicas específicas, denominadas análise de regressão, análise de covariância e análise de correlação. Ver figura no final do texto 2.2.1 - Análise de Regressão A análise de regressão pode ser utilizada para fornecer solução a diversos processos de produção e estabelecer relacionamento entre quantidades variáveis, por exemplo, definir e projetar uma colheita baseada em fatores climáticos, ou predição de volume de vendas de uma loja baseada na sua localização etc. Na sua forma mais simples, a análise de regressãoinclui no mínimo uma variável independente (clima, por exemplo) e uma variável dependente ou distribuição (produção no exemplo). Este modelo mais simples pode ser estabelecido por uma relação do tipo y = a + bx, onde x é a variável independente, y é a variável dependente e a e b são constantes. 27 Estabelecendo-se a relação matemática, esta é a equação de uma reta, onde a é a intercessão no eixo y e b é o coeficiente angular da reta. b = y y x x 1 1 A regressão linear nada mais é do que estabelecer uma reta que possa substituir a distribuição das variáveis, permitindo que pela sua formulação conhecida, possa-se extrapolar e, em conseqüência, prever acontecimentos futuros. Baseia-se em um critério estatístico, denominado critério dos mínimos quadrados, que exige que o somatório dos quadrados dos resíduos seja um mínimo: xi x i n 2 1 min A reta que será determinada, conforme se pode ver nas figuras 4 e 5, serão retas que atendem ao mesmo desvio entre o valor determinado pela sua equação e os valores da distribuição. A determinação dos coeficientes a e b é definida pelas formulações: b = xi x yi y xi x i n i n 1 2 1 a = y - bx, onde n y = yi n i n 1 e x = xi n i n 1 A figura abaixo mostra uma área com 15 divisões administrativas, dados referentes a esta área e dois gráficos de regressão com respectivas linhas de tendência e valores de correlação dos dados apresentados. A variação entre os dados obtidos pela técnica de regressão e os dados obtidos são expostos nas figuras 12 e 13. a y x 28 Área Renda Per Capita Despesa com Instrução N o de Graduados de 1 o Grau 1(A) 3882 273 330 2(B) 4395 266 910 3(C) 3870 240 500 4(D) 5695 333 40 5(E) 4282 273 870 6(F) 4082 276 70 7(G) 3952 210 240 8(H) 5770 357 2940 9(J) 5938 340 530 10(K) 5550 390 1760 11(L) 5304 314 460 12(M) 4840 280 1670 13(N) 4830 360 580 14(P) 5745 376 0 15(Q) 4570 287 2500 29 Os mapas são normalmente plotados ou com valores reais, os valores preditos ou os resíduos (diferença entre os valores observados e os preditos). As figuras abaixo mostram esta apresentação. Figura 12: Mapas relativos à regressão de Renda Per Capita e Despesas com Instrução. > 405 < 205 355 - 405 305 - 355 255 - 305 205 - 255 > 20% < -20% 10 - 20 % 0 - 10 % -10 - 0 % -20 - -10 % Valores Observados Valores Preditos Mapa de Diferenças Predito - Observado 30 Figura 13: Mapas relativos à regressão de Renda Per Capita e N o de Graduados no 1 o Grau. Do ponto de vista geográfico o relacionamento de x e y não tomam uma posição espacial, a menos que x e y sejam variáveis relacionadas espacialmente (variáveis que contenham elementos de posicionamento espacial, tal como latitude e longitude). Na prática, a maioria dos casos de pares x, y de observações, não são de posicionamento geográfico, ficando isto a cargo do relacionamento à lugares. Por exemplo, uma análise de regressão usando a produção de pasto como variável independente para predição de quantificação de gado em um estado, utilizando a área dos municípios como unidade de quantificação. Neste caso, um par de valores da variável dependente (gado) e da variável independente (produção de pasto), é associado a cada município (posição), não envolvendo, porém, a variável posição nos cálculos, ficando isto implícito. Outra hipótese que pode ser inferida trata dos dados que podem ser oriundos de uma distribuição normal. Apenas com base nesta hipótese, podem ser efetuadas inferências sobre o relacionamento das variáveis em geral, em oposição à amostra (conjunto de pontos), utilizados para a determinação da equação da reta da regressão. A qualidade de qualquer predição baseada nos dados pode então ser observada. Deve ser verificado este aspecto de qualidade, principalmente por que pode ser revelada pelo mapeamento de valores preditos e resíduos. > 2650 < 0 1770 - 2650 890 - 1770 15 - 890 0 - 15 > 100% < -100% 50 - 100 % 0 - 50 % -50 - 0 % -100 - -50 % Valores Observados+ Valores Preditos Mapa de Diferenças Predito - Observado 31 Uma forma de indicar a qualidade é mapear os resíduos e os valores preditos. Apenas o mapa de resíduos pode dizer se o mapa de valores preditos é de maior ou menor valor. Os mapas preditos apresentados isoladamente não têm indicadores de qualidade. Comparando, entretanto, os mapas de diferenças, valores dos gráficos, a qualidade do relacionamento da correlação da renda per capita com despesas com educação, é muito maior que a correlação entre a renda per capita e o número de graduados no primeiro grau. Freqüentemente trabalha-se com mapas resultantes de regressão linear múltipla (mais de uma variável independente) e/ou regressões curvilíneas (equações de curvas: parabólicas, logarítmicas, exponencial etc). 2.2.2 - Covariância A covariância estabelece o grau de independência entre duas variáveis quaisquer. Cov (x, y) = 1 1N xi x yi y i n Prova-se que esta expressão pode ser reescrita da forma: Cov (x, y) = xy N - x . y Se estas variáveis forem independentes, os valores de xy N , x e y serão iguais, ocasionando que sempre que as variáveis forem independentes, a covariância será nula. Quanto maior a covariância maior dependência haverá entre as variáveis. 2.3 - Análise de Correlação Se houver covariância, então existirá uma variação conjunta das duas variáveis, ou seja, elas serão dependentes entre si. Uma vez que são dependentes, pode verificar se a variação conjunta será linear ou não linear, através do coeficiente de correlação linear , entre os dois conjuntos dados, x e y. O valor de pode variar entre - 1 e + 1, onde = 1 indica que um aumento em x é associado a um aumento correspondente em y e u = - 1, indica que um aumento em x é associado com um decréscimo correspondente em y. Para = 0, indica que não há um relacionamento previsto, ou seja, o conhecimento do valor de x induz o conhecimento do valor de y. O coeficiente de correlação linear é dado pela formulação: 32 = Cov x y x y ( , ) . sendo x = 2x = i n n xi x1 2 1 Cov (x, y) = 1 1n x x y yi i i n 1 Distribuição do Percentual Urbano e Categorias de uma Área N o % Urbano Cidade Categoria Área (km 2 ) 1 1 00.0 Miracis Altamente Urbanoo 619 2 81.6 Branca Altamente Urbanoo 1355 3 80.2 Agua Pé Altamente Urbanoo 1440 4 78.2 Utape Altamente Urbanoo 1176 5 77.2 Dana Altamente Urbanoo 3100 6 76.1 Racina Urbano 873 7 74.9 Cruz Urbano 1215 8 74.9 Rocha Urbano 1867 9 73.3 Dogas Urbano 3393 10 71.5 Quenocha Urbano 707 11 69.2 Água Clara Urbano 1681 12 68.6 Gamia Urbano 1642 13 67.5 Ozaca Urbano 609 14 61.1 Chebo Urbano 1311 15 60.2 Manito Urbano 1526 16 57.4 Aleluia Urbano 2686 17 57.1 Fundos Urbano 1875 18 55.0 Linco Urbano 2331 19 52.2 Jefferson Urbano 1461 20 52.2 Madeira Urbano2103 21 49.6 Maratona Rural 4103 22 49.4 Portal Rural 2098 23 47.0 Cabedelo Rural 1109 24 46.9 Longade Rural 2222 25 45.8 Dodge Rural 2310 26 44.7 Calumeta Rural 816 27 43.4 Marinete Rural 3595 28 41.8 Green Valey Rural 1518 29 38.7 Dunas Rural 2222 30 38.7 Latorta Rural 1450 31 37.7 Monroe Rural 2370 32 36.5 Quilote Rural 857 33 36.3 Cristal Rural 1518 34 35.4 Pacas Rural 1945 35 34.5 Chispa Rural 2655 36 33.7 Dora Rural 1272 37 33.6 Eneida Rural 2885 33 38 32.8 Grande Rural 3025 39 32.0 Saulito Rural 2176 40 31.4 Lago Azul Rural 919 41 29.8 Riachão Rural 4513 42 28.9 Calambia Rural 2015 43 28.4 Sta Cruz Rural 1906 44 28.1 Olivia Rural 2606 45 25.8 Russa Rural 2357 46 23.4 Rui Nona Altamente rural 1531 47 21.4 Pilares Altamente rural 2243 48 21.4 Barros Altamente rural 2590 49 20.4 Jacaúna Altamente rural 2536 50 20.3 Tela Altamente rural 3284 51 19.9 Principe Altamente rural 2328 52 18.8 Chavano Altamente rural 2059 53 16.9 Junu Altamente rural 1971 54 15.2 Itala Altamente rural 2085 55 9,1 Vero Altamente rural 3165 56 0.3 Clarfa Altamente rural 1627 57 0.0 Araras Altamente rural 1753 58 0.0 Adamo Altamente rural 3818 59 0.0 Baia Seca Altamente rural 1844 60 0.0 Vargem Pequena Altamente rural 2176 61 0.0 Balança Altamente rural 1267 62 0.0 Florencia Altamente rural 2616 63 0.0 Floresta Altamente rural 1932 64 0.0 Guirlanda Altamente rural 1665 65 0.0 Latada Altamente rural 1184 66 0.0 Dourados Altamente rural 938 67 0.0 Arinos Altamente rural 614 68 0.0 Polacos Altamente rural 2419 69 0.0 Tabuados Altamente rural 3297 70 0.0 Nobres Altamente rural 1914 71 0.0 Vilas Altamente rural 2246 72 0.0 Rosário Altamente rural 2113 34 Figura 14: Gráfico de Distribuição do Percentual Urbano e Categorias de uma Área 3 - PROJETO E APRESENTAÇÃO GRÁFICA 3.1 - Introdução Projetar, no contexto gráfico é ao mesmo tempo um substantivo e um verbo, significando a referência à qualidade visual de uma apresentação voltada à aparência dos componentes individuais e as condições de sua disposição, bem como se refere ao planejamento e tomadas de decisões que envolvem o processo. O projeto gráfico é de suma importância para o processo cartográfico devido à comunicação exigir o estudo conjunto das diversas variáveis gráficas envolvidas (linhas, tons, cores, padrões etc). A palavra gráfica, tal como a linguagem escrita, exige clareza, assertividade, beleza e precisão de representação do que está sendo apresentado. Os 35 princípios da comunicação gráfica devem então, em todos os momentos, serem considerados pelo projetista. Tendo os mapas o objetivo principal de portar algum tipo de informação geográfica para um usuário, os processos de compilação, simbolização, definição de escala e projeção, são orientados para esse fim. A forma de apresentação conjunta dos componentes de um mapa deve ser integrada como um todo, para atingir os objetivos propostos. Considerando as propriedades essenciais dos dados, incluindo a acuracidade de posicionamento geográfico, se o mapa não for cuidadosamente projetado, será um mapa pobre em termos de comunicação de informação. 3.1.1 - O Processo do Projeto O projeto de mapeamento pode ser comparado a um projeto de engenharia ou de arquitetura, pois são procura-se encontrar soluções para novos problemas e/ou novas soluções para velhos problemas. O objetivo em si é trazer à imaginação, o ambiente apropriado para atender a finalidade do mapa, se for da comparação de detalhes de um mapa geral ou de caracterização estrutural de uma distribuição, se for temática. Os seguintes pares definem o processo do projeto: - anteprojeto; - planejamento gráfico; - planejamento específico e especificação. O anteprojeto é o primeiro elemento a ser definido. O projetista procura as diversas possibilidades de representação e considera diferentes formas de abordagem do problema, tentando visualizar as diferentes soluções. Esta é a parte mais criativa no processo, resultando na idéia geral da abordagem, envolvendo decisões, tais como: o relacionamento do mapa com outros documentos cartográficos ou não, o formato (tamanho, forma), o layout básico, organização gráfica dos componentes etc. A segunda fase envolve o estabelecimento de um planejamento gráfico específico. São ponderadas as diversas alternativas dentro dos limites do planejamento geral. As decisões são tomadas em consideração a tipos especiais de simbolismo, uso de cores, relacionamentos topográficos, dimensões de elementos gráficos (linhas, limites etc) e como todos eles graficamente se ajustam. A terceira fase é definida pelo detalhamento do projeto, compreendendo basicamente: 36 - a preparação da tabela de compilação, onde tudo é colocado em um relacionamento planimétrico próprio; - preparação das especificações de detalhamento para a arte final: dimensões de linhas, valores de cores, tamanho de letras etc. 3.1.2 - Projeto de Mapeamento x Planejamento Artístico A Cartografia, como arte, não é estática, tal como música ou pintura. Geralmente a funcionalidade da Cartografia, juntamente com a realidade geográfica, coloca diversos obstáculos ao cartógrafo para permitir uma expressão livre completa. Porém, a análise de documentos cartográficos que não os normatizados pela Cartografia de base, mostram claramente que freqüentemente o aspecto estético tem um peso importante na elaboração do projeto. Do ponto de vista do projeto gráfico, o processo é bastante criativo, deixando um número ilimitado de opções para a organização e disposição dos elementos informativos, envolvendo uma combinação de escolha racional e intuitiva. Uma combinação básica em um projeto gráfico é haver uma disposição de pensar em termos visuais, desvinculada de experiências anteriores, havendo evidentemente limites para a inovação imaginativa, uma vez que o cartógrafo deve se manter dentro de determinadas convenções e tradições. Três proposições podem ser colocadas como gerais para um projetista, tendo em vista a expressão visual e estética: - Beleza ou elegância podem acontecer em um projeto gráfico funcional, mas deve ser em conseqüência de um bom projeto em contexto favorável; - Algo bem planejado não deve apenas parecer assim, o projeto não deve ter apenas aparência e sim ter consistência; - Simplicidade é altamente desejável e é resultado de uma excelência. A simplicidade é relativa em um contexto, não pode ser definido, mas deve ser reconhecida.3.2 - Mapas e Apresentação Gráfica O projeto de mapas envolve trabalho com uma grande variedade de componentes, tais como composição gráfica, transformação de escala, cores, desenho de letras, reprodução etc. Os princípios de comunicação gráfica são indispensáveis para uma boa composição visual, transmitindo clareza e uma transferência de informação precisa. Comparando a comunicação de um mapa com uma comunicação falada ou escrita, 37 verifica-se que a principal diferença entre elas é a existência de um estímulo visual, ativando reações diferentes aos seus usuários. 3.2.1 - Percepção do Complexo Gráfico Na linguagem escrita e falada, ou seja, em palavras e sons que a codificam, existe uma correlação definida no seu significado, não havendo necessidade de se prestar uma maior atenção ao som ou a aparência da palavra, pois o seu significado já é inteiramente relacionado, ou seja, o som ou a palavra só traduzem o significado real de um ou um grupo de ações, objeto etc, existentes no mundo real. Em relação à apresentação gráfica, isto já não pode ser considerado correto, pois a atenção à disposição dos elementos gráficos é essencial para a compreensão da comunicação. A linguagem falada e escrita é apresentada em uma seqüência lógica, onde as palavras e sons, colocados em uma ordem determinada, criam o sentido da ação, à medida que são atendidas. Por sua vez a comunicação gráfica é recebida e percebida pelo usuário toda de uma vez só, em vez de uma seqüência. A percepção de cada elemento no mapa é relacionada simultaneamente à sua posição e aparência relativa a todos os outros elementos, significando que em vez de uma estruturação seqüencial da comunicação, deve-se sempre visualizá-la como um todo. Todos os elementos em um mapa são visualmente relacionados entre si, ou seja, a alteração de um elemento pode afetar todos os demais elementos. A visão de uma imagem é processada sob a forma de percepção, ou seja, o conjunto da imagem deve fazer sentido, organizado dentro do campo visual do observador. A percepção envolve atribuição de um significado visual e uma hierarquia de importância às diferentes formas, cores, marcos, símbolos, direções, valores etc. A organização da imagem faz com que se evite uma visão monótona e ambígua, fazendo com que toda imagem tenha sentido. É inevitável que a visão seja definida estruturalmente: importância de determinados símbolos, destaque de formas, agrupamento de elementos, domínio de cores etc. Do momento que exista uma coincidência significativa entre relacionamento dos elementos gráficos e a intenção do cartógrafo, pode-se afirmar que a comunicação foi alcançada. 3.2.2 - Objetivos do Projeto de Mapeamento O objetivo fundamental em um projeto de um mapa é a comunicação de relações 38 espaciais. De uma forma ampla, podem-se estabelecer duas fases para o processo do projeto cartográfico: - atribuição de um significado específico aos diversos tipos de símbolos, suas variações e combinações; - dispor os símbolos em uma composição global, que provoque uma resposta perceptiva do usuário. Os dois aspectos considerados, não são disjuntos, devendo sempre serem considerados em conjunto. Comparando o mapeamento geral e um mapeamento temático, verifica-se que em um mapa geral procura-se apresentar uma variedade de informações espaciais, de tal forma que são exibidos os atributos individuais selecionados de cada elemento cartográfico. Nesses mapas nenhuma classe de fenômenos ou região deve ser mais importante que outra, devendo haver um equilíbrio. A Cartografia Temática, por sua vez, preocupa-se com a expressão da estrutura ou da caracterização de uma determinada distribuição espacial, sendo importante exatamente o relacionamento estrutural de uma parte para outra. Assim, são bastante distintos os problemas inerentes ao projeto de um mapeamento temático e um mapeamento geral. No mapeamento temático, as convenções e sistema de simbolismo devem ser escolhidos para trabalharem graficamente juntos, provocando uma caracterização global da distribuição. A gradação ou hierarquia dos símbolos e variáveis visuais são empregadas de forma relacionada. Em resumo, todo projeto de mapeamento deve ser interligado como um todo. Nada deve ser considerado isoladamente, sob pena de o conjunto visual ser inteiramente prejudicado nos seus objetivos de estabelecer a comunicação dos relacionamentos espaciais ao usuário. Uma maneira proveitosa de considerar o processo do projeto de mapeamento é imaginá-lo como composto de um conjunto de elementos gráficos primários, que podem ser trabalhados pelo cartógrafo, até atingir os fins desejados. Estes elementos: clareza, legibilidade, contraste visual e equilíbrio, são inerentes a cada projeto de mapeamento, onde cada caso é um caso, sendo ditados por um conjunto de elementos de controle. Os elementos de controle podem ser vistos como as operações que influenciam, em 39 menor ou maior grau, estabelecendo a base estrutural para a manipulação dos elementos do projeto, definindo limites e tolerâncias a serem utilizados. São os seguintes os elementos de controle: - objetivo; - realidade da região; - escala; - público alvo; - limites técnicos. Alguns mapas podem prescindir de um ou outro elemento do projeto, porém, em se tratando de controle, o conjunto completo é operativo em todos os casos. Abaixo serão analisados cada um dos elementos de controle. Objetivo: O objetivo essencial e determinante é o propósito comunicativo para o qual o mapa está sendo elaborado. Pode-se fazer a pergunta: “O que se espera do mapa?”, e colocá-lo como objetivo principal. Todos os aspectos de simbolismo e projeto gráfico devem estar direcionados para que se atinja este objetivo. No mapeamento temático em particular, quanto maior o número de objetivos identificáveis, maior a dificuldade de chegar a um projeto gráfico que atenda a todos eles. Um outro aspecto significante é a aparência global do mapa (a visão do mapa). Em outras palavras, se o mapa deveria aparecer claro ou escuro, aberto ou fechado, preciso ou aproximado, bonito ou feio, tradicional ou moderno. Tratam-se de aspectos subjetivos do mapa, que devem também ser considerados. Realidade: Diz respeito às dimensões geográficas e às características próprias da região. A distribuição ou distribuições mapeadas não podem ser modificadas pelo cartógrafo. Alguma variação pode ser elaborada, porém as características específicas e essenciais têm que ser mantidas, por exemplo: - O Chile será sempre longo e estreito; - O eixo Rio-São Paulo será sempre de densidade populacional maior quando comparado com outras regiões; - As variações de solo são entidades complexas; 40 - Uma região sujeita a inundações sempre terá um grande número de lagos na época seca. Cada realidade estabelece limitações e injunções próprias, dentro das possibilidades do projeto gráfico, que devem ser previstas na fase de planejamento. Escala: A escala é definida em função do formato do papel e da relação para a área a ser mapeada. Sob um ponto de vista conceitual, a escala atua de forma sutil. Quanto menor a escala, menor o tamanho da área mapeada, e em conseqüência, menor também deveriam ser a espessura de linhas, tamanho das letras, mas isso não ocorre necessariamente em todos os sentidos. Cores, padrões, tamanho de letras, espessura de linhas, serão diferentes para escalas diferentes, devendo, porém manter uma relação lógica de variação de intensidade e tamanho. Público Alvo:Tendo em vista o público que será atingido pelo mapa, deve-se estar familiarizado com as características específicas do grupo, bem como o mapa será utilizado e sob que condições, ou seja, as condições perceptivas do mapa. Como exemplo de público alvo, pode-se citar: alunos de escolas de primeiro grau, entidades científicas, alunos de universidade. Pela utilização, se será um mapa projetado em uma parede, ou se será um mapa mural; as condições de iluminação (mapas de navios ou aviões), as condições em que deverão ser visualizados (mapas rodoviários). Limites Técnicos: É a forma como o mapa é elaborado e reproduzido. O limite técnico afeta o projeto gráfico de diferentes formas, por exemplo, cor, tipos de linhas, tramas, etc. 3.3 - Elementos Gráficos do Projeto de Mapeamento Os elementos gráficos de um projeto são os atributos das marcas, símbolos e convenções utilizados para representação, que por si só ou em uma disposição organizada são significantes na apresentação gráfica total do mapa. Serão considerados os seguintes elementos gráficos: - clareza e legibilidade; 41 - contraste visual; - figura e fundo; - equilíbrio; - estrutura hierárquica; - cor e padrão; - topografia. 3.3.1 - Clareza e Legibilidade Qualquer transmissão de informação efetuada por meio de uma codificação elaborada por linhas, pontos, tons, padrões, etc, necessita que as convenções sejam claras e legíveis, ou seja, que não suscitem dúvidas sobre o que realmente representam, sendo unívoca esta representação. Clareza e legibilidade são termos simples, e para atingir estes objetivos, diversos fatores têm que ser considerados em conjunto e isoladamente. Um dos principais fatores é a inexistência de interpretações dúbias. A escolha correta e precisa das linhas, formas, cores, padrões, etc, também tem uma ponderável importância: as linhas devem ser claras, finas e uniformes; cores, padrões e sombras devem ser bem distintos e outras características dos símbolos não devem ser confusas. Um elemento importante ainda a ser considerado para a legibilidade é o tamanho. Não importa a eficiência de um símbolo, ele será inútil se for pequeno para ser notado. Considerando-se uma visão normal a uma distância de vista de 50 cm, qualquer símbolo deve ser no mínimo, maior que 0,4 mm, para se notar a separação de duas linhas, distinção entre formas etc. As cores e formas podem aumentar a legibilidade, porém deve haver uma gradação de tonalidade que permita diferenciá-los entre si. As figuras acima mostram diversas características de linhas, formas e detalhes, em relação à dimensão, uniformidade, traço e até substituição por símbolo planar, que contribuem para a clareza e legibilidade de um mapa. 3.3.2 - Contraste Visual O fato dos elementos gráficos serem grandes o suficiente para serem vistos não significa que irão prover clareza e legibilidade ao mapa. É necessário que exista uma forma de diferenciar visualmente cada elemento, separadamente, dentro do conjunto, de forma a não se cair em uma monotonia indistinta. Isto 42 se consegue estabelecendo um contraste visual entre os elementos gráficos, modulando ou variando as variáveis visuais (posição, forma, tamanho, intensidade, valor, padrão e direção). A figura seguinte mostra características de contraste, nas duas áreas selecionadas. Muito contraste pode ser indesejável também. Figura 15: Gráfico de características de contraste. 3.3.3 - Equilíbrio ou Balanço O equilíbrio é o posicionamento dos componentes visuais de tal forma que o seu relacionamento seja lógico, ou seja, que nem consciente nem inconscientemente perturbe o observador. Em um projeto bem equilibrado nada aparece muito claro ou muito escuro, muito longo ou muito curto, muito pequeno ou muito grande, em um lugar errado, muito próximo da borda. Esboços de “layout” caracterizam como chegar a um bom equilíbrio. O equilíbrio depende inicialmente da posição relativa e a importância visual das partes básicas do mapa, dependendo assim da relação de cada item ao centro ótico do mapa e aos outros elementos, do seu peso visual. O centro ótico do mapa é um ponto ligeiramente acima do centro geométrico, definido pela posição do observador à frente e acima do mapa. Centro Visual Real Centro Ótico 43 Figura 16: Centro ótico e centro visual real do mapa. O equilíbrio pode ser comparado a uma posição de uma gangorra com elementos relacionados por tamanho ou densidade. Figura 17: Equilíbrio de elementos do mapa. Em relação aos vários elementos que compõem o mapa como um todo, o equilíbrio também tem que ser alcançado de uma forma coerente. A figura abaixo mostra esboços realizados em um mapa, procurando formas de equilíbrio entre os componentes do mapa. Figura 18: Esboços do mapa da Espanha, segundo o equilíbrio de seus componentes. O formato do papel tem uma razoável importância, uma vez que define como os elementos serão arranjados dentro da área útil. Atualmente tem-se optado por uma escolha baseada no formato do padrão A (A0 a A5), inclusive por facilidades topográficas. As folhas topográficas sistemáticas, no entanto, fogem deste formato, por terem tamanhos dependentes da área geográfica e escala. 3.3.4 - Figura e Fundo Este elemento diz respeito ao realce que deverá ser dado aos elementos do mapa em A A AA 44 relação ao fundo que esta figura deve ser destacada. É uma característica importante em mapas temáticos, por que a percepção dos elementos estruturais fundamentais do mapa é essencial para o seu entendimento. Figura 19: Realce de elementos do mapa, segundo o fundo. Em relação à figura acima, os seguintes elementos devem ser caracterizados: - diferenciação: é a forma de como uma área ou região emerge da figura. A área desejada deve ser visualmente homogênea e a homogeneidade de todo o conjunto (mapa) não deve ser maior do que a da figura desejada. A diferenciação pode ser dada em variedade de meios (cor, valor, padrão e textura); - formas fechadas: tais como ilhas, penínsulas ou países, são vistos como uma única figura completa. Se mostradas parcialmente, tendem a perder a característica de unidade (figura A); - brilho (valor tonal): esta característica promove um destaque da figura. O valor escuro tende a se tornar a figura (figuras B e C), no entanto, em D o valor claro destaca-se em vista do efeito circundante de outras influências (reticulado, limites e toponímia); - bom contorno: significa um equivalente gráfico de lógico e não ambíguo. Na figura D, o reticulado parece estar abaixo do contorno bem definido da carta; - articulação da área: define os elementos da área emergente que deverão ser plotados para auxiliá-la: cidades, hidrografia, rede viária, toponímia etc; - área: é importante na diferenciação. Geralmente, existe uma tendência às área pequenas em emergir como figura em relação a uma área maior. Estudos recentes têm sugerido que em Cartografia Temática, a razão da figura e fundo (total da área do mapa menos a área da figura, sobre a área da figura), deve estar entre 1/4 e 1/1,5. Razões maiores 45 que 1/4 o fundo domina e menores que 1/1,5 existe confusão entre a figura e o fundo. 3.3.5 - Organização Hierárquica A comunicação de fenômenos espaciais sempre envolve elementos com diferentes significados e importância, principalmente em se tratando de um mapeamento temático, por exemplo, a distribuição representada é mais importante que a base que é exibida; as classes de rodovias têm graus de importância (representação quantitativa);
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