Geotecnologias na Coleta e Processamento de Dados

Prévia do material em texto

- -1
GEOTECNOLOGIAS
CAPÍTULO 2 - COMO UTILIZAR 
GEOTECNOLOGIAS NA COLETA, NO 
PROCESSAMENTO E NA EXIBIÇÃO DE 
DADOS GEOESPACIAIS?
Cibelle Machado Carvalho
- -2
Introdução
A utilização dos computadores na área da cartografia foi essencial, para as geotecnologias. Antes disso, os
cartógrafos criavam algoritmos manualmente, desenvolvendo trabalhos dispendiosos, como as projeções,
representações cartográficas, curvas e malhas, que eram transformadas nos meridianos e paralelos.
Com o passar dos anos, houve um avanço na tecnologia da informação e as tarefas, que eram arduamente
executadas, passaram a ter um suporte tecnológico, que permitiu que fossem feitas de forma mais rápida. O
desenvolvimento de dispositivos e foi avançando e fornecendo possibilidades de entradas, saídas,softwares
visualizações de dados, informações, aumento da capacidade dos computadores, além de diversos métodos para
capturar os dados. Desde então, vários foram desenvolvidos para tratar as informações cartográficas.softwares
Paralelamente, os métodos e técnicas para a produção e tratamento das informações cartográficas avançaram
para áreas multidisciplinares. A sobreposição das informações permitiu gerar novas informações e criar o SIG
(Sistemas de Informação Geográfica), que é uma ferramenta utilizada para apoiar os tomadores de decisão. O
usuário precisa ter acesso às informações de forma correta. Mas como utilizar as informações corretamente? E
como exibir os dados geoespaciais de forma correta?
Para isso, é necessário dispor de uma base de dados espaciais no processo de análise. As metodologias atuais
permitem coletar dados espaciais em formatos digitais.
Partindo dessa conjuntura, neste capítulo vamos entender a identificar as fontes de dados disponíveis, a
estrutura do banco de dados geográficos, os sistemas, seus objetivos e aplicações. Além do mais, você vai
aprender a identificar os usos dos sistemas e gerar produtos cartográficos, desenvolver rotas, identificar
arquivos, compreender modelagem dos dados geográficos e analisar a representação dos geo-campos.
Vamos estudar esse conteúdo a partir de agora, acompanhe!
2.1 Coleta, processamento e apresentação de dados 
espaciais
Para processar, coletar e apresentar dados espaciais, vamos começar definindo o que é Informação Geográfica.
Entendemos que informação geográfica (IG), é o que se obtêm em algum local da superfície terrestre, que
queremos conhecer. Essas informações podem ter vários detalhes, como tipo de vegetação, solo ou bacia
hidrográfica e, dependendo dos objetivos traçados, as informações e resoluções dos satélites, que podem variar,
dependendo do espaço geográfico terrestre em estudo.
As informações geográficas são relativamente estáticas, ou seja, as feições naturais e culturais, não são alteradas
rapidamente. Assim, usamos tipos diferentes de tecnologias, para realizar as coletas e o processamento das IG,
como o Sistema de Satélite de Navegação Global e Sensoriamento Remoto.
O Sistema de Informações Geográficas (SIG) é um tipo especial de sistema de informações, que manipula,
armazena, apresenta, busca informações e realiza análise estatística (PINA; SANTOS, 2000).
Com a continuidade de seus estudos, você compreenderá as características dos SIGs, fontes de dados
georrefenciados e tipos de dados espaciais.
2.1.1 Características dos SIGs
Os sistemas de informação geográfica procuram simular a realidade do espaço geográfico. As características
principais dos SIGs são a integralização das informações espaciais, advindas de dados cartográficos, além de
desenvolver e oferecer mecanismos para a análise geográfica (CÂMARA; FREITAS; CASANOVA, 1995).
Os dados cartográficos podem ser provenientes de censos, cadastros, imagens, redes, modelos numéricos dos
- -3
Os dados cartográficos podem ser provenientes de censos, cadastros, imagens, redes, modelos numéricos dos
terrenos. E os SIGs, devem facilitar, manipular, recuperar, visualizar e plotar as bases de dados, além de
combinar várias informações com algoritmos de manipulação (CÂMARA , 1997).et al.
Há diversos programas computacionais, uns mais especializados, que se destinam à digitalização de cartas,
elaboração e estruturação de dados geoespaciais, e outros programas que desenvolvem desenhos e projetos
chamados de CAD ( ), uma representação mais simples, apenas capaz de determinarComputer Aided Design
coordenadas no sistema cartesiano.
Para desenvolver e estruturar dados espaciais, os programas devem representar coordenadas geodésicas com
diferentes superfícies de referências, como o (Datum modelo matemático teórico da representação da superfície
), que usa projeções e representações cartográficas. Programas com essas conversões são chamados deda Terra
CAC ( ).Computer Aided Cartography
Porém, há diferenças de um CAC para um SIG e, para saber essa diferença, precisamos conhecer os conceitos de
informações espaciais e não espaciais.
Informações espaciais representam um elemento que está sobre a superfície terrestre (natural ou artificial) e
tem posição geodésica. Exemplos: imagem de satélite, mapas, fotografias aéreas.
Informações não espaciais são informações levantadas (qualitativa ou quantitativa). Exemplo: cadastros dos
clientes de uma organização.
Um SIG manipula dados espaciais e dados não espaciais. Informações complexas como algoritmos, dados
estatísticos e espaciais podem responder perguntas e pesquisas, como, por exemplo: localização de moradia dos
clientes que tem um contracheque acima de um determinado valor.
Há duas distinções e diferentes aplicações. Quem utiliza programas do tipo CAC, tem, por objetivo, a produção
cartográfica. Já quem utiliza o tipo SIG, visa a realização de análises de dados espaciais e não espaciais.
Os seguintes componentes de um SIG (figura a seguir), em uma visão geral, tem interface com o usuário,
integração dos dados, processamento gráfico e de imagem, consultas espaciais, geração de cartas,
armazenamento e recuperação de dados (CÂMARA; FREITAS; CASANOVA, 1995).
A interface com o usuário é uma linguagem de comandos dos sistemas, na qual demonstra grande poder
expressivo, porém, quanto maior sua funcionalidade, maior a complexidade. Para a entrada e integração de
dados, há quatro maneiras: digitalização em mesa, digitalização ótica, entrada de dados, via caderneta de campo,
e leitura de dados na forma digital.
- -4
Figura 1 - Componentes de um Sistema de Informação Geográfica (SIG).
Fonte: Elaborada pela autora, adaptada de CÂMARA et al., 1997; com Rainer Lesniewski, mamanamsai, 
Shutterstock, 2018.
A digitalização em mesa é um processo demorado, que envolve digitalizar linhas, topologias e objetos
geográficos, ou seja, se trabalha com os mapas impressos, é um procedimento manual. A digitalização ótica é a
mais utilizada. Obtém-se as imagens ou dados com varreduras, como , usualmente utilizados comscanners
câmeras (CCD). Esse é um processo semi-automático, para o qual, são usadas pequenasCharge Coupled Devices
câmeras de vídeo e sensores de imagens (equipamentos de coleta de energia proveniente do objeto terrestre),
mas pode requerer correção manual. São pequenos sensores de transferência de energia, nada mais que câmeras
- -5
mas pode requerer correção manual. São pequenos sensores de transferência de energia, nada mais que câmeras
de vídeo implantadas em . Ou seja, é um processo de escaneamento com sensores, ou uma “filmagem dochips
território terrestre”.
As cadernetas de campos são fundamentais para as anotações em expedições, checagens e correções. Há diversas
fontes para a importação de dados digitais como, por exemplo INPE, IBGE e Centro de Cartografia Automatizada
do Exército. Integralizar os dados é fundamental como rede elétrica, telefonia, água, esgoto, porém poucos
sistemas alimentam continuadamente, originando particionamentos e dificultando simulações.
Alguns SIGs obtém ferramentas de produção de cartas,apresentação gráfica, legendações, textos, notas, e isso
refere-se à plotagem. Além disso, o SIG é um repositório de dados, denominado de banco de dados geográficos.
O SIG tem um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD), e nele, há componentes como entradas, saídas,
ermitiram ainterface com o usuário, visualização e plotagem. Funcionalmente, a entrada e integração de dados p
digitalização de dados gráficos, associação de imagens digitais ao banco de dados, incorreções na topologia,
correção, conversões e tratamentos dos dados.
O gerenciamento do banco de dados geográficos mantêm a consistência da base de dados por meio dos usuários,
para garantir a integridade, executar , garantir a segurança, otimizar dados. A transformação de dados fazbackup
a análise geográfica, processamento de imagens, modela terrenos, redes, geodésias, fotogrametrias e, por fim,
visualização e plotagem que dimensiona, comunica, esquematiza cores e mantém as feições.
O sistema de informação geográfica tem basicamente três aplicações: 
1) produção de mapas;
2) análise espacial dos fenômenos;
3) bancos de dados geográficos. Análise espacial trata os dados geográficos que tem localização geográfica
(coordenadas) e atributos não espaciais, como já explanados.
Devemos nos lembrar que é necessário produzir informações a partir do SIG, ou seja, “alimentar os
computadores” com dados. Ferreira (2006) afirma que, para representar o mundo real, há três considerações:
redução da complexidade geométrica (resolvido pela escala e amostragem), redução da complexidade temporal
(cortes temporais, ou observar intervalos discretos de tempos) e categorizar e identificar elementos existentes
na superfície terrestre (cortes temáticos). Assim, nos SIGs, o “mundo real” é representado por conjuntos de
temáticas.
Outro aspecto interessante é que os bancos de dados são controlados pelo SGBD (Sistema Gerenciador de Banco
de Dados, ou, em inglês, , Database Management System DBMS), que tem a meta de propiciar um ambiente
eficiente de informação.
O sistema SGBD é um de gerenciamento do banco de dados, para software armazenar, gerenciar, processar, e
fornecer dados. Ele servidoresmedia informações, ou seja, faz a ponte entre o do banco de dados (hardware
locais e servidor em nuvem) e o usuário.
O SGBD tem como função inserir registros, procurar, visualizar, eliminar, ordenar, selecionar e alterar dados,
dentre outros aspectos. São estruturas de métodos de acesso que aperfeiçoam a recuperação dos dados e
permitem ter segurança e integridade, ou seja, dados válidos para a realidade, controle de concorrência e
tolerância de falhas. 
O SGBD cria um sistema que protege a base de dados para acessos não autorizados, mas também, dependendo da
importância do banco de dados, são necessárias outras medidas, como: segurança física (o acesso não pode estar
o alcance de pessoas não autorizadas) e segurança lógica (o banco de dados deve ser protegido com métodos de
segurança, como senhas diversas). Também há mecanismos de segurança e atualização como: de dadosbackup
em dispositivos externos, como e CDS; , uma espécie de repositório dentro daspendrives inside backup
organizações, e , que são informações fora da organização.outside backup
- -6
Figura 2 - O SGBD tem medidas de segurança no banco de dados, mas o backup é uma medida preventiva muito 
importante.
Fonte: Yabresse, Shutterstock, 2018.
No banco de dados, há três classificações: modelos lógicos com base em objetos, modelos lógicos com base
 e (ROSA, 2013).em registros modelos físicos
O nível lógico é caracterizado por dispor de estruturas flexíveis e tem como especificidade, restrições de dados
explícitas. Os modelos com base em objetos são de nível lógico. Há diversos exemplos como (BORGES, DAVIS;
LAENDER, 2005):
• modelo entidade, um relacionamento que tem como sustentação, a percepção do mundo real, onde o 
relacionamento é uma associação entre as entidades;
• modelo orientado por objetos, no qual os valores são armazenados em variáveis e inúmeros códigos 
que operam o objeto (denominado métodos, que são agrupados em classes);
• modelos lógicos baseados em registros são utilizados para desenvolver dados lógicos e de visão, 
sendo utilizado para estruturação lógica e/ou descrição de alto nível do banco de dados. Há diversos 
modelos nesta categoria, dentre os quais se destacam: 
• modelo relacional, que é um conjunto de tabelas que representam os dados e suas relações; 
•
•
•
•
- -7
• modelo relacional, que é um conjunto de tabelas que representam os dados e suas relações; 
• modelo em redes, que representam os dados por um conjunto de registros, que podem ser 
desempenhados por ;links 
• modelo hierárquico, similar ao de redes porém, seus registros são organizados em árvores, ao invés de 
gráficos; e o 
• modelo físico de dados, usado apenas para descrever níveis mais baixos, tendo poucos modelos em 
uso. 
Há alguns modelos de SGBDs no mercado atual, por exemplo: Firebird, DB2, Microsoft , Microsoft Access Visual
, Paradox, IBM Informix, mSQL, MySQL, Oracle, etc.Foxpro
2.1.2 Fontes de dados georreferenciados
Obter dados geoespaciais é um processo complexo e isso se dá pelo fato de a entrada de dados não se limitar a
simples operações. Há dificuldades, devido à natureza das fontes e suas aplicações.
As fontes de dados podem variar de acordo com o tipo de aplicação, por exemplo, sistemas de distribuição de
água, luz, sistemas marítimos, dependendo do problema, é necessário ser obtido direto da fonte bruta, pois pode
ser que não existam mapas prontos, ou na escala necessária para a problemática em questão. As fontes de dados
disponíveis são baseadas em tecnologias como fotogrametria, sensoriamento remoto, ou até mesmo, expedições
em campo.
Os mapas ainda são as principais fontes de dados no SIG e o levantamento de campo é a confirmação das coletas
de dados. Os métodos de aquisição dos dados geográficos são de digitalização manual, dispositivos tipo ,scanners
fitas magnéticas, discos óticos, teleprocessamento, entre outros.
As fontes usadas para os estudos e pesquisas podem variar, de acordo com os dados necessários. As principais
fontes para isso são: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais (INPE), Serviço Geológico do Brasil (CPRM), Agência Nacional do Petróleo (ANP), ,DataDownloads
Ministério do Meio Ambiente (MMA), GeoNode, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa),
Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos (SNIRH), Agência Nacional de Águas (ANA), World
Wide Fund for Nature (WWF), entre outras.
2.1.3 Tipos de dados geoespaciais
Os dados geográficos podem ser classificados em dois tipos:
1. (polígonos, pontos, linhas, ), que representam elementos geográficos, como limitedados gráficos pixels
político, vegetação, relevo, drenagem, entre outros. Suas fontes podem ser de mapas analógicos e digitais,
memoriais descritivos, GPS, etc.;
2. , que são dados gráficos, porém tem a função mais detalhada de descrever os elementosdados tabulares
•
•
•
•
VOCÊ QUER LER?
No site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, [s/d]), há cartas topográficas e
mapas derivados – nacionais, regionais, estaduais e municipais. Há muitos anos, o IBGE “vem
produzindo o mapeamento topográfico do País, de forma sistemática, em escalas
padronizadas, de acordo com o grau de desenvolvimento instalado ou projetado no território”.
Disponível em: < >.https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/default.shtm
- -8
2. , que são dados gráficos, porém tem a função mais detalhada de descrever os elementosdados tabulares
geográficos e suas fontes são de sistemas de bancos de dados, tabelas, arquivos etc.
Além disso, os dados geográficos podem ser classificados a partir de técnicas e metodologias. Há três tipos, como
vemos a seguir.
1. Planialtimétricos:a posição do objeto determina sua localização, altura e altitude. E os métodos para
levantamento podem ser descritos como: 
1.1 : utilizam fotos aéreas e necessitam de pontos das coordenadaslevantamentos aerofotogramétricos
geográficas para controle;
1.2 : medições de distâncias, ângulos, equipamentos analógicos, estações etc., sãolevantamentos topográficos
utilizados para extensões de até 30 km; 
1.3 : servem para maiores extensões e consideram a curvatura da Terra. Sualevantamentos geodésicos
localização deve ser planimétrica, e pode ser realizada a triangulação e altitude de pontos pelo nivelamento;
1.4 : rastreadores geodésicos recebem ondas eletromagnéticas e, a partir disso, élevantamento por satélite
emitida sua posição exata, como, por exemplo, o GPS.
2. Ambientais: são fenômenos que coletam dados qualitativos e quantitativos. Há diversos métodos de
levantamento, porém há dois grupos distintos. 
2.1 : continuidade de levantamento dos dados no terreno, a partir do sensoriamentoLevantamento contínuo
remoto, por exemplo. Por isso, há monitoramento espacial. Um exemplo é o uso e cobertura do solo dos últimos
20 anos.
2.2 : baseiam-se em coletas de rede de amostragem. Um exemplo são as estações Levantamentos pontuais
hidrometeorológicas, por serem levantamentos mensais, anuais, semanais ou diários, são temporais contínuas,
geram séries históricas, permitindo conhecer o comportamento hídrico do problema levantado.
3. é definido pela quantidade e objetivos desta ocorrência e podendo ser por:Cadastral:
3.1 , como um censo, por exemplo; levantamentos de amostragem
3.2 , por exemplo, as pesquisas domiciliares e socioeconômicas.levantamentos por entrevistas
Além disso, vale mencionar, que os levantamentos que propiciam coleta de dados fornecem maior detalhamento,
logo que os levantamentos remotos têm por objetivo, áreas de difícil acesso e de grandes extensões. 
2.2 Evolução e aplicações dos sistemas GNSS
O Sistema de Posicionamento por Satélites Artificiais virou, atualmente, uma necessidade básica, permitindo
determinar sua localização na superfície da Terra. Geralmente os receptores de GPS medem sinais de três ou
mais satélites, simultaneamente, para determinar uma localização ou posição. Essa tecnologia é utilizada por
diversos sistemas e aplicativos.
A sigla GNSS ( , ou Sistema Global de Navegação por Satélites) é um sistema deGlobal Navigation Satellite System
navegação e de posicionamento, no qual determina as coordenadas locais. Este sistema de satélite orbita na
Terra e transmite sinais de posição geográfica.
O sistema GNSS, foi lançado em 1960, nos Estados Unidos, tinha uma precisão de 200 metros e a posição de
pontos só era possível em determinados períodos do dia e não fornecia coordenadas tridimensionais.
- -9
Este conjunto de satélites e sistemas foi sendo construído ao longo dos anos e das diferentes necessidades pelos
países, como o GPS ( ), com satélites dos Estados Unidos; GLONASS (Global Positioning System Global’naya
), com satélites russos; e Galileo (comunidade europeia e COMPASS), com satélitesNavigatsionnay Sputnikovaya
chineses. Esses satélites transmitem sinais que são recebidos, na superfície terrestre, por dispositivos
(receptores GNSS) que dão um posicionamento exato. A localização é feita por meio das coordenadas (latitude e
longitude).
A seguir, vamos entender cada um desses sistemas e sua evolução.
2.2.1.Histórico e evolução dos sistemas de posicionamento por satélite
Um Sistema Global de Navegação por Satélite é constituído por diversos satélites com domínio global, pelos
quais envia sinais de posicionamento em tempo real, para usuários localizados na superfície terrestre. Há vários
sistemas GNSS como o GPS (dos EUA), GLONASS (da Rússia), o Galileo (da Europa) e COMPASS (China).
Apesar de haver uma constelação de satélites em todo o mundo, os serviços são de alta qualidade. Os satélites
enviam sinais para os receptores, que calculam horas ou tempo passado, desde que o sinal foi enviado, até
quando foi recebido. Os receptores calculam sinais de três ou mais satélites.
Pelas diferentes necessidades, as nações começaram a desenvolver seus próprios sistemas. O GPS tem
disponibilidade de 24 horas, exatidão igual ou maior de 100 metros (95% do tempo), e a partir dos anos 2000,
passou para um posicionamento de até 16 metros do solo. Além disso, o GPS divide-se em três segmentos:
1. espacial, no qual os satélites transmitem sinais de posicionamento;
2. controle, no qual é realizada a manutenção de todo o sistema e;
3. usuários, que aplicam os diversos receptores (CÂMARA , 1997).et al.
VOCÊ SABIA?
O GNSS beneficia pessoas com necessidades especiais, dificuldades de visão ou cegas. Há um
dispositivo de voz portátil no sistema. Além do mais, as necessidades dos portadores de
Alzheimer também foram contempladas, quando o usuário se perder, as setas direcionam o
destino desejado a partir dos hábitos e percursos realizados diariamente, informando a
maneira mais fácil de chegar ao destino.
VOCÊ SABIA?
O primeiro satélite artificial foi lançado no espaço em 1957, e os responsáveis vieram da ex-
União Soviética. Denominado de Sputnik 1, não apenas causou uma revolução tecnológica no
mundo, mas o início da Corrida Espacial. Logo após esse acontecimento, os EUA, criaram a
NASA.
- -10
Figura 3 - Os segmentos do GPS, para sinais de posicionamento e tempo na superfície global.
Fonte: Elaborada pela autora, 2018.
Além disso, o GPS é composto por 24 satélites ativos e três de reserva. Tem uma altitude de 20.200 km,
distribuídos em seis planos orbitais. Essa distribuição garante o posicionamento de até quatro satélites em
qualquer ponto da superfície terrestre.
O Sistema de Navegação Global por Satélite, GLONASS ( ), temGlobal’naya Navigatsionnay Sputnikovaya Sistema
por objetivo proporcionar um posicionamento 3D, além de tempo e velocidade sob qualquer condição do clima
do globo terrestre. O sistema apresenta sinas de padrão de precisão e de alta precisão, nos quais a precisão
horizontal varia de 57 a 70 metros e a vertical de 70 metros a 15 cm, com probabilidades de 99,7%
(GOODCHILD, 1992).
O sistema GLONASS tem 24 satélites ativos, com um segmento de controle e monitoramento (controlado
CASO
Antônio José Prata Amado Silva (2012), em sua tese, defendida pelo programa de pós-
graduação em Engenharia Civil, pela Universidade Federal de Viçosa, elaborou um plano de
mobilidade urbana e regional no município de Viçosa (MG), com recursos de informações
geoespaciais. Utilizando processos automáticos, sobre bases cartográficas digitais, validações
das soluções computacionais e receptores GPS, ele coletou os dados necessários aos processos
de georreferenciamento e de avaliação do padrão de exatidão cartográfica das imagens de
sensoriamento remoto. Com isso, foi possível elaborar mapas temáticos georreferenciados
para propostas de políticas públicas de ocupação territorial e regional. Você pode ler o estudo
completo em: < >.http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/831
- -11
O sistema GLONASS tem 24 satélites ativos, com um segmento de controle e monitoramento (controlado
totalmente pelo território russo), e um segmento do usuário, que é composto por receptores e antenas que
determinam sua precisão. Há três planos orbitais e sua altitude é de 19.100 km.
O GALILEO, sistema de navegação global por satélite da Europa, é garantido pelo controle civil, e tem serviços
altamente exatos. É um sistema novo, lançado em 2013, e utiliza 30 satélites. Com isso, a Europa entrou no
mercado de exploração dos satélites e fez com que a qualidade dos receptores melhorasse e os custos
diminuíssem.
Uma das maiores vantagens do GALILEO é sua precisão, segurança e minimização de problemas, além de ser
interoperável com outros sistemas que já existem. O sistema obtêm 30 satélites e três planos orbitais e sua
altura é de 24.000 km da superfície terrestre.
A China também estáimplantando seu próprio sistema de posicionamento de satélites. O primeiro é chamado de
BeiDou-1, composto por três satélites com cobertura e aplicações limitadas. A segunda geração é chamada de
Compass ou BeiDou-2, e consistirá em 35 satélites, com previsão de conclusão operacional até 2020.
O GNSS tem a finalidade de garantir a disponibilidade de toda a área, integridade e confiança dos usuários,
geometria e melhoria do globo terrestre. Já o GNSS 1, consiste nos sistemas GLONASS e GPS. E o GNSS 2 inclui
satélites do GALILEO, é tecnologia avançada, tem controle civil e internacional, e atende à sociedade civil.
2.2.2 Usos e aplicações do sistema de posicionamento por satélite
Há diversas aplicações e usos no sistema de posicionamento por satélite. Vamos ver alguns exemplos a seguir.
Na agricultura e pesca, o sistema de satélite serve para garantir a segurança do alimento. Com os dados
geográficos, é possível reconhecer as condições da região. Além disso, se utiliza o espaço de maneira mais
eficiente, como, por exemplo, quais parcelas necessitam de mais ou menos fertilizantes, ou água. Assim, é
possível obter um gerenciamento mais adequado dos produtos e evitar doenças, como a da "Vaca Louca” ou "Pé-
e-boca".
Essas são medidas de controle que objetivam aumentar a qualidade da produção e do meio ambiente, pois, com
os sensores, é possível identificar o espaço que necessita de mais nutrientes, fertilizantes, água, aeração, entre
outros, em um área agrícola, e até mesmo verificar alguma contaminação ou impacto ambiental.
Na pesca há uma diversidade de lugares, principalmente no Brasil, que precisam ser protegidos de práticas
ilegais, e pelo imageamento dos sensores, é possível reconhecer bacias hidrográficas impactadas, matas ciliares
entre outros. Além disso, acompanhar fenômenos oceanográficos, como frentes oceânicas, ou ressurgências
costeiras é essencial para reconhecer um banco de peixes, ou utilizar indicadores de probabilidade de captura.
Outro aspecto interessante da aplicação por satélite é que se pode rastrear os produtos químicos pelo
imageamento que, muitas vezes, são usados de forma incorreta, impactando e contaminando bacias
hidrográficas e solos. Para contribuir nessa questão, o GNSS pode ajudar a posicionar as aeronaves de
pulverização, para que a aplicação seja mais eficiente, tanto nas quantidades, quanto em relação a tempo e clima.
Outro uso do sistema de satélites é no monitoramento de safras e gados, que contribui para o gerenciamento
VOCÊ QUER VER?
No vídeo (UFRGS TV,Simplifísica - Sensoriamento remoto: observando a Terra desde o espaço
2014) o professor de física, Jorge Ricardo Ducati, da Universidade Federal do Rio Grande do
Sul, fala sobre como observar a Terra, desde o espaço, e como somos capazes de ter
informações sem ter contato físico, apenas à distância, demonstrando diversas técnicas.
Confira: < >.https://www.youtube.com/watch?v=Dx3vzJ08ua0
- -12
Outro uso do sistema de satélites é no monitoramento de safras e gados, que contribui para o gerenciamento
feito pelos fazendeiros, para identificar safras boas ou ruins, com rendimentos positivos e negativos, e também
para a aplicação de produtos químicos por área. Receptores GNSS, podem ser instalados nas colheitadeiras, para
rastrear o campo e fornecer um mapa de rendimentos e dados, além de possibilitar a avaliação de quais áreas
podem ser agricultáveis.
Para o monitoramento de barcos em navegação segura, utiliza-se o sistema de navegação eletrônica com cartas
de navegação e sua posição.
O GNSS também é aplicado para a sincronização de redes para geração e distribuição de energia, pois, nesses
casos, é necessário tomar medidas de perturbações com erros menores de 0,001 segundos. Quando ocorre um
erro de funcionamento na energia, é possível rastrear o problema, antes que cause danos em equipamentos, ou
longas interrupções dos serviços de energia elétrica.
O sistema GNSS também pode ajudar na proteção ambiental, no rastreamento de poluentes, de cargas perigosas,
de desmatamento, do uso e ocupação do solo, enchentes, urbanização, fragilidades ambientais, etc. O uso e
aplicação do sistema GNSS tem outros diversos outros fins, como: inventários de campos, florestas plantadas e
naturais, agricultura de precisão, controle da semeadura, delimitações de bacias e áreas hidrológicas, rotas
adequadas, aplicações em ferrovias e rodovias, navegação e operações de portos.
2.3 Arquitetura de um Sistema de Informações Geográficas
O Sistema de Informações Geográfias é dividido em três processos principais: armazenamento, manipulação e
visualização.
A primeira camada trata de oferecer funções básicas de visualização, georreferenciamento e manipulação, e
oferece funções para manipular os objetos. A segunda camada é a representação do modelo, com serviços de
manipulação e representações ( e vetorial). A terceira camada oferece o armazenando de dados nãoraster
espacial, formato vetor.raster e
Há diferentes arquiteturas em camadas, baseadas no gerenciamento dos bancos de dados e no grau de
funcionalidade.
No SGBD há três diferentes arquiteturas: dual e integrada e uma baseada em SGBDs relacionais e integrada.
A utiliza SGBD relacional para armazenamento dos tributos, ou seja, em forma de tabela earquitetura dual
arquivos, para representação geométrica (CÂMARA, , 2001). A entrada dos objetivos não espaciais éet al.
realizada pela relação da entidade gráfica inserida no sistema (identificador único), por meio de uma ligação
lógica dos objetos espaciais e não espaciais (armazenados em tabelas de dados no SGBD).
A figura a seguir apresenta as ligações lógicas da arquitetura dual. Como exemplos de sistemas com essas
estratégias, podemos destacar: ARC/VIEW, MGE e o SPRING. Porém há desvantagens como a dificuldade no
controle e manipulação, consultas lentas (processamento separados), pouca interoperabilidade entre os dados
(CÂMARA , 1996).et al.
- -13
Figura 4 - Situação Hipotética da estratégia dual para o banco de dados.
Fonte: Elaborada pela autora, adaptada de Rainer Lesniewski, Shutterstock, 2018.
A arquitetura integrada para a gerência de dados (figura a seguir) armazena todo o dado espacial em um SGBD
(componente espacial e também como alfanumérica).
Figura 5 - Representação da arquitetura integrada e o armazenamento em um SGBD.
Fonte: CÂMARA; QUEIROZ, 2001, p. 5.
A principal vantagem da arquitetura integrada é o controle e manipulação dos dados, como controle de
integridade dos componentes (espaciais e alfanuméricas é realizado pelo SGBD). Porém a arquitetura integrada
pode ser baseada em: (COOD, 1990).SGBDs relacionais e extensões e SGBDs objetos-relacionais
O SGBD relacional utiliza campos (ou BLOBs) longos, que podem armazenar a componente espacial, porém não
podem capturar uma cadeia binária, conhecer a semântica do conteúdo e limitações de linguagens.
A outra, baseada em extensões espaciais sobre SGBDs objeto-relacionais, permite armazenamento e analisar os
dados de forma vetorial. No entanto, sua arquitetura falta mecanismos de integridade e controle nos dados
espaciais e padrões de linguagens. Além disso, essa arquitetura oferece definições de novos tipos de dados,
- -14
espaciais e padrões de linguagens. Além disso, essa arquitetura oferece definições de novos tipos de dados,
métodos e operadores para manipulação, assim, para problemas complexos essa arquitetura oferece maiores e
melhores recursos.
2.3.1 Componentes e definições
Descrever a realidade é sempre um exercício de abstração parcial e de diversas interpretações. No mundo real,
isso é denominado modelagem, com características próximas, ignoradas ou simplificadas. Há etapas de
modelagem que se referem a essas abstrações do mundo real, nas quais se definem um modelo conceitual e se
formam a base de dados. Estas camadas são georreferenciadas e podem ser sobrepostas em um modelo real
(figura a seguir).
Figura 6 - Princípio de ummodelo digital de um SIG, no qual cada camada tem dados espaciais e não espaciais.
Fonte: BENGT, 2015, [s/p].
Os componentes do SIG são os elementos geográficos que descrevem os fenômenos do mundo real pelos
componentes gráfico e espacial, nos quais a localização é em sistemas de coordenadas geográficas, projeção
, com origem local em UTM ou geodésico. ou retangulares
- -15
Os sistemas de coordenadas geográficas são usados para definir a localização espacial. O sistema de projeção
cartográfica refere-se ao método de mapeamento que envolve diversos modelos matemáticos da superfície da
Terra (curvas) e a representação da superfície plana. Mas, apesar das projeções serem controladas e conhecidas,
há limitações geométricas da superfície, por conta das áreas, perímetros, etc., e da topologia (sobreposição e
intersecção das imagens, que podem ocasionar erros de cálculo)
Outro elemento geográfico é não-gráfico, não espacial e alfanuméricos, que podem ser por tributos temáticos
(objetos temáticos) e temporais em formas de banco de dados convencionais, com tabelas estruturadas. Como já
sabemos, os sistemas de coordenadas tem projeções e deformações. A classificação das projeções depende da
superfície, objetivo do estudo e das propriedades de deformação. Cada projeção se adapta à melhor região do
globo.
No Brasil, a melhor projeção é Mercator (UTM), do tipo cilíndrica, na qual os meridianos e paralelos são linhas
retas e cortam em ângulos retos. Além disso, o sistema Universal Transversa de Mercator (UTM) divide-se em 60
fusos.
2.3.2 Arquivos raster e arquivos vetoriais
Há duas classes de representação de mapas computacionais: vetoriais e matriciais ( ) (figura a seguir). Araster
representação vetorial (pontos linhas e polígonos) tem domínios espaciais e representam conjuntos
referenciados.
O ponto (representação vetorial) geralmente representa objetos pequenos ou localizações. A linha é um conjunto
de pontos, além disso, o ponto final e inicial é denominado de nós, e os pontos intermediários de vértices.
Exemplos: estradas e cursos de água. O polígono representa áreas, ou seja, um conjunto de pontos interligados,
como por exemplo: lotes, quadras, propriedades rurais.
VOCÊ O CONHECE?
Gerhard Mercator (1512-1594) foi o autor da atualmente, uma dasProjeção de Mercator,
projeções mais utilizadas em todo o mundo. Mercator foi o responsável pela elaboração do
termo “atlas”, como um conjunto de mapas. Há algumas críticas a suas projeções, mas devemos
considerar o contexto histórico no qual a projeção Mercator foi elaborada. Era um momento de
expansões marítimas europeias e as regiões do sul do planeta não eram consideradas
importantes, por isso, eram comumente distorcidas.
- -16
Figura 7 - Mapas vetoriais e rasters, construídas por meios computacionais.
Fonte: Robert F. Balazik, Shutterstock, 2018.
Há também a representação vetorial generalizada, que é a simplificação ou eliminação de detalhes, assim, a
diminuição de escalas pode implicar na simplificação do objeto, ou seja, ignorar áreas pequenas, transformar
polígonos em pontos ou linhas, etc.
As imagens em vetor não geram arquivos em , ou seja, a fotografia é salva como uma série de linhas,pixels
polígonos, curvas, cores de preenchimento. A imagem vetorial pode ser reduzida ou ampliada diversas vezes,
sem alterar a qualidade original. Isso ocorre porque a imagem é salva por linhas, polígonos e pontos e, na
ampliação, altera as fórmulas matemáticas.
O modelo matricial ou é uma representação composta por matriz (linhas e colunas), que definem a célularaster
chamada de . O apresenta um valor diferente para cada tributo, além de valores definidos por linhas epixel pixel 
colunas e quantidade de cada uma.
A representação dos é de três formas: quadrado (utilizado na maioria dos casos), triângulos equiláteros erasters
hexágonos regulares. Além disso, o formato compatível dos se dá pelo tipo de e sensorespixels scanners 
remotos.
A superfície terrestre reflete uma energia eletromagnética que representa um valor dos atributos dos naspixels
imagens . Dessa maneira, o número de cada célula aumenta quando há redução de dimensão da célula.rasters
Uma das características básicas das imagens é que, quanto mais homogênea a imagem, maior será arasters
intensidade da compactação.
No quadro a seguir, podemos ver um comparativo entre as estruturas e vetorial.raster
- -17
Quadro 1 - Quadro demonstrativa de características diferenciais entre as estruturas raster e vetor.
Fonte: Elaborado pela autora, adaptado de Rosa (2013).
Ambas as imagens ou vetorial apresentam vantagens e desvantagens. Dependendo do objetivo érasters
preferível manter dados no formato e, em outros, no formato vetorial. As imagens ou matricial sãoraster raster
estruturas simples e de análises mais fáceis, porém, cada célula da imagens pode ser acumulada ou combinada
por uma única identificação da superfície terrestre, ou seja, generaliza a paisagem e suas feições, e com isso,
pode-se não saber ao certo o que ocorre em um dado local.
As imagens vetoriais têm alta resolução, além disso, as pessoas entendem com facilidade o que se representa,
nos mapas, de modo vetorial, porém os dados são de difícil manipulação e de difícil entendimento.
Por fim, a maioria dos dados, atualmente, pode ser representada por ambos os formatos ou ser convertidos entre
eles.
2.4 Modelagem e estrutura de dados geoespaciais em um 
SIG
O modelo de banco de dados geográficos busca sistematizar os objetos e fenômenos que serão representados no
sistema informatizado. Porém, os objetos e fenômenos são reais e, muitas vezes, complexos para uma simples
representação, pois consideram os sistemas gerenciadores do banco de dados (SGBD).
Por isso, é necessário construir uma abstração dos objetos e fenômenos do mundo real, para fins de
representação simplificada, porém com finalidade das aplicações. A abstração é uma ferramenta que
compreende o sistema, dividindo-o em componentes separados (BORGES, 2002). Cada componente pode ser
- -18
compreende o sistema, dividindo-o em componentes separados (BORGES, 2002). Cada componente pode ser
visualizado em diferentes níveis de complexidades e dificuldades, de acordo com cada representação e suas
interações.
Com o SGBD foram criados vários modelos de dados. Os modelos podem ser classificados em: modelos de dados
conceituais, modelos de dados lógicos e modelos de dados físicos.
O modelo de dados lógicos são estruturas que tem por intuito, descrever e implementar recursos normativos,
que tenham padrões e referenciais.
O modelo conceitual se concentra em capturar suas propriedades e descrever a estrutura (BORGES, 2002),
baseia-se em fáceis compreensões, nas quais são identificadas todos os tipos de relacionamento entre os dados
que se estão trabalhando
O suporte físico de armazenamento é representado por um modelo físico que descreve suas estruturas. Há
muitos graus e técnicas para modelar os dados e geoprocessá-los. Os mais utilizados são os que vemos a seguir.
Modelos de dados semânticos
As abstrações de alto nível e dificuldade são objetivos dos modelos semânticos. Assim, modelar os dados
semânticos independe do do SGBS. Nava (1992), afirma que o modelo de dados semânticos deve ser:software
1. diverso, ou seja, expressivo;
2. simples, que o usuário possa entender;
3) básico e formal, ou seja, bem definido, interpretação original e incontestável.
Modelo Entidade-Relacionamento (ER)
A entidade-relacionamento é um modelo semântico. Este modelo utiliza três construtores.
1. Entidade é uma representação do objeto do mundo real.
2. Relacionamento é uma associação entre entidades.
3. Atributo é uma propriedade que descreve um relacionamento e/ou entidade.
A simplicidade de representação e facilidade de aprendizado é o modelo de sucesso como ferramenta, tanto para
comunicação do projetista do banco de dados, quanto para o usuário e o projeto conceitual(BORGES, 2002).
2.4.1 Tipos de dados: geo-campos e geo-objetos
Na visão de campos, o mundo real é visto como uma superfície contínua, na qual as entidades geográficas
variam, mas tem diferentes distribuições.
Porém, no espaço geográfico, as camadas contínuas não existem, no entanto, é comum essa subdivisão (regiões
do mesmo conteúdo) (BORGES, 2002). Os fenômenos biológicos, físicos e naturais, são representados por
variáveis contínuas como, temperatura, pressão atmosférica, solo, por exemplo.
Segundo Goodchild (1992) os objetos de uma superfície são identificados por posição (x, y). Cada entidade
possui uma posição, geometria e características únicas. A classificação dos fenômenos geográficos, na visão dos
objetos, já é um processo natural, consiste de fenômenos individuais, definidos e identificáveis.
A variação contínua dos tributos tem um conjunto de elementos discretos como: amostragem de pontos,
VOCÊ QUER LER?
O artigo “Análise de dados espaciais em saúde pública: métodos, problemas, perspectivas”
(CARVALHO; SANTOS, 2005) utiliza dados espaciais de eventos em saúde, para discutir
vantagens, desvantagens e aplicabilidade dos modelos propostos, particularmente no campo
dos estudos ecológicos. Disponível em: <https://www.scielosp.org/article/ssm/content/raw/?
>.resource_ssm_path=/media/assets/csp/v21n2/03.pdf
- -19
A variação contínua dos tributos tem um conjunto de elementos discretos como: amostragem de pontos,
isolinhas, grade de células entre outros, como vemos no quadro a seguir.
Figura 8 - Exemplos de visões de campos, definições e exemplos.
Fonte: Elaborado pela autora, adaptado de Borges (2002).
É importante frisar que, tanto os dados geo-campos, quanto geo-objetos, são importantes nos modelos
geográficos espaciais e nos mapas construídos. Alguns exemplos de geo-objetivos ou entidades individualizáveis
são postes, estradas, lotes, e de geo-campo, relevo, tipos de solos etc.
Retomando o que aprendemos neste capítulo, entendemos que a informação geográfica é um local da superfície
terrestre, e por meio de fontes e tipos de dados geográficos e suas aplicações no Sistema Global de Navegação
por Satélite, é possível enviar sinais de posicionamento em tempo real. Com esse conhecimento, é possível
compreender a estrutura dos dados, fontes e usos dos sistemas de informações geográficos e os bancos de dados.
Síntese
Chegamos ao final do capítulo. Aprendemos que o Sistemas de Informações Geográficas (SIG) tem por intuito
manipular, armazenar, buscar informações e analisamos os componentes de um SIG e os seus elementos:
interfaces com o usuário, integração de dados, processamento gráficos, consultas espaciais, geração de cartas,
- -20
interfaces com o usuário, integração de dados, processamento gráficos, consultas espaciais, geração de cartas,
armazenamento e recuperação de dados. Aprofundamos nosso conhecimento sobre processamentos e
apresentação de dados espaciais, fontes e tipos de dados, aplicações dos sistemas GNSS, arquitetura de um
sistema de informações geográficas, arquivos e vetoriais, modelagem de dados geográficos.raster
Neste capítulo, você teve a oportunidade de:
• reconhecer a arquitetura necessária para a estruturação de um banco de dados geográfico;
• identificar as fontes de dados disponíveis;
• identificar as possibilidades de uso dos sistemas GNSS;
• compreender a estrutura dos dados utilizados em geoprocessamento;
• identificar os arquivos e extensões necessárias para uso e operações em geoprocessamento, arquivos de 
imagem: aquisição, usos, manipulação;
• compreender a modelagem de dados geográficos;
• analisar a representação geo-objetos e geo-campos.
Bibliografia
BENGT, Rystedt. Informação geográfica. In: ORMELING, F.; RYSTED, B. O . Viena: InternationalMundo dos Mapas
Cartographic Association, 2015. Disponível em: < >.https://icaci.org/files/documents/wom/03_IMY_WoM_pt.pdf
Acesso em: 18/08/2018.
BORGES, K. A. V. . Curso de especialização em geoprocessamento.Modelagem de Dados Geográficos
Universidade Federal de Minas Gerais, 2002. Disponível em: <http://www.csr.ufmg.br/geoprocessamento
>. Acesso em: 18/08/2018./publicacoes/Modelagem%20de%20dados%20geografico.PDF
BORGES, K. A. V.; DAVIS JR, C. A.; LAENDER, A. H. F. Modelagem conceitual de dados geográficos. CASANOVA, et al.
. MundoGEO: Curitiba, p. 83-136, 2005.Banco de Dados Geográfico
CÂMARA, G.; . . 10. ed. Escola de Computação. Campinas.et al Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica
Instituto de Computação - UNICAMP. 1996. 197p.
CÂMARA, G. . Curitiba: SAGRES Editora, 1997.et al. Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica
CÂMARA, G.; MEDEIROS, J. S. . INPE. São Jose dos Campos. 1998.Geoprocessamento para projetos ambientais
Disponível em: <http://www.deinf.ufma.br/~paiva/cursos/gis/book
/GeoprocessamentoParaProjetosAmbientais.pdf>. Acesso em: 18/08/2018.
CÂMARA, G. . . São José dos Campos, INPE, 2001. et al Introdução à Ciência da Geoinformação Disponível em: <
>. Acesso em: 18/08http://mtc-m12.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/sergio/2004/04.22.07.43/doc/publicacao.pdf
/2018.
CÂMARA, G.; FREITAS, U.; CASANOVA, M. Fields and Objects Algebras for GIS Operations. In: III Brazilian
. Honorary Mention on the I COMPAQ Prize on Research and Development onSymposium on Geoprocessing
Computer Science in Brazil, 1995. USP, São Paulo, 1995. p. 407-424.
CÂMARA, G. QUEIROZ, G. R. . Cap. 3 Livro online. Inpe.Arquitetura de sistemas de informação geográfica
2001. Disponível em: < >. Acesso em: 18/08http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/cap3-arquitetura.pdf
/2018.
CARVALHO, M. S.; SANTOS, R. S. Análise de dados espaciais em saúde pública: métodos, problemas, perspectivas. 
, Rio de Janeiro, 21(2):361-378, mar-abr, 2005. Disponível em: <Cad. Saúde Pública https://www.scielosp.org
>. Acesso em: 18/08/2018./article/ssm/content/raw/?resource_ssm_path=/media/assets/csp/v21n2/03.pdf
COOD, E. F. . Version 2. New York: Addison- Wesley Publishing,The relational model for database managent
1990.
FERREIRA, N. C. . Centro Federal de Educação Tecnológica deApostila de Sistema de Informações Geográficas
Goiás – Sistemas de Informações Geográficas, GOIÂNIA, 2006. Disponível em: <http://www.faed.udesc.br
/arquivos/id_submenu/1414/apostila_sig.pdf>. Acesso em: 18/08/2018.
GOODCHILD, M. F. Geographical data modeling. , London, v. 18, n. 4, p. 401-408, 1992.Computers & Geoscience
•
•
•
•
•
•
•
- -21
GOODCHILD, M. F. Geographical data modeling. , London, v. 18, n. 4, p. 401-408, 1992.Computers & Geoscience
IBGE. Introdução. [s/d]. Disponível em: <https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/default.shtm>.
Acesso em: 18/08/2018.
ORMELING, F.; RYSTED, B. . Viena: International Cartographic Association, 2015.O Mundo dos Mapas
Disponível em: <http://www.labgeolivre.ufpr.br/?p=223>. Acesso em: 18/08/2018.
PINA, M. F.; SANTOS, S. M. Conceitos básicos de Sistemas de Informação Geográfica e Cartografia aplicados
 Brasília: OPAS, 2000. Disponível em: <à saúde. http://www.bvsde.paho.org/cursode/fulltext
/Livro_cartog_SIG_saude.pdf>. Acesso em: 18/08/2018.
ROSA, R. . Universidade Federal de Uberlândia. Instituto de Geografia. Introdução ao geoprocessamento
Laboratório de geoprocessamento. 2013. Disponível em: <http://professor.ufabc.edu.br/~flavia.feitosa/cursos
>. /geo2016/AULA5-ELEMENTOSMAPA/Apostila_Geop_rrosa.pdf Acesso em: 18/08/2018.
SILVA, A. J. P. A. :Proposta de mobilidade urbana e ocupação territorial utilizando análise multicritério
estudo de caso aplicado ao município de Viçosa e área de influência. Tese de doutorado, 205 f. Tese defendida no
Programa de pós-graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa, 2012. Disponível em: <
http://www.locus.ufv.br/bitstream/handle/123456789/831/texto%20completo.pdf?sequence=1&isAllowed=y
>. Acesso em: 18/08/2018.
UFRGS TV. : observando a Terra desde o espaço. Canal UFRGS TV,Simplifísica- Sensoriamento remoto
YouTube, publicado em 29 de jul de 2014. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Disponível em: <
>. https://www.youtube.com/watch?v=Dx3vzJ08ua0 Acesso em: 18/08/2018.
	Introdução
	2.1 Coleta, processamento e apresentação de dados espaciais
	2.1.1 Características dos SIGs
	2.1.2 Fontes de dados georreferenciados
	2.1.3 Tipos de dados geoespaciais
	2.2 Evolução e aplicações dos sistemas GNSS
	2.2.1.Histórico e evolução dos sistemas de posicionamento por satélite
	2.2.2 Usos e aplicações do sistema de posicionamento por satélite
	2.3 Arquitetura de um Sistema de Informações Geográficas
	2.3.1 Componentes e definições
	2.3.2 Arquivos raster e arquivos vetoriais
	2.4 Modelagem e estrutura de dados geoespaciais em um SIG
	2.4.1 Tipos de dados: geo-campos e geo-objetos
	Síntese
	Bibliografia