QUESTIONÁRIO PARA REVISÃO CD

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QUESTIONÁRIO PARA REVISÃO – CARTOGRAFIA DIGITAL 
 
1. Fale das vantagens e desvantagens da revolução computacional para a cartografia. 
2. Em que fases da construção de um projeto cartográfico, o uso de computadores traz 
melhoras mais significativas? 
3. Diferencie visualização de comunicação cartográfica. 
4. Como a motivação do usuário e a complexidade da tarefa/interface podem influenciar 
no processo de visualização cartográfica? 
5. Defina percepção e qual a sua importância para a cartografia. 
6. Como o entendimento dos limiares de percepção, diferenciação e separação pode 
influenciar na qualidade do mapa que você pretende produzir? 
7. Explique através de exemplos os princípios da cognição devem ser considerados na 
produção de um mapa. 
8. Qual a importância dos Sistemas de Informação Geográfica na Cartografia Digital? Qual 
é o grande diferencial quando comparados a outros programas de manipulação de 
dados espaciais? 
9. Explique através de exemplos como a natureza dos processos a serem mapeados por 
você e a disciplina de observação irão influenciar no modelo de representação de 
dados geográficos a ser adotado. 
10. Imagine que você precisa produzir um mapa global da temperatura média da 
superfície dos oceanos. Detalhe os níveis de medida, as variáveis visuais e os 
elementos de design que você usaria. 
11. Faça o mesmo para um mapa da população por município do RS. 
12. Explique através de exemplos como o contraste simultâneo pode afetar a 
interpretação de mapas. 
13. Comparando os modelos de especificação de cor, o que se pode considerar, 
resumidamente, como perda de qualidade em migrando daqueles orientados ao 
usuário para os orientados ao hardware? 
14. Que cuidados devem ser tomados ao trabalhar com conjuntos de dados espaciais 
oriundos de diferentes fontes? 
15. Explique que tipos de erros podem estar associados à transformação analógico-digital 
de dados espaciais. O que é possível fazer para minimizar este problema? 
CARTOGRAFIA PARA GEOPROCESSAMENTO
Júlio César Lima D’Alge
6.1 INTRODUÇÃO
A razão principal da relação interdisciplinar forte entre Cartografia e Geoprocessamento é o espaço geográfico. Cartografia preocupa-se em apresentar um modelo de representação de dados para os processos que ocorrem no espaço geográfico.
Geoprocessamento representa a área do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais, fornecidas pelos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), para tratar os processos que ocorrem no espaço geográfico. Isto estabelece de forma clara a relação interdisciplinar entre Cartografia e Geoprocessamento.
Uma razão histórica, que reforça o vínculo que aqui se discute, é a precedência das iniciativas de automação da produção cartográfica em relação aos esforços iniciais de concepção e construção das ferramentas de SIG (veja-se, por exemplo, Maguire et al.
(1991)). A figura 1 aproveita e sintetiza a discussão ora apresentada, estendendo-a apropriadamente às áreas de Sensoriamento Remoto, CAD (Computer Aided Design) e Gerenciamento de Banco de Dados
SISTEMAS DE COORDENADAS
O usuário de SIG está acostumado a navegar em seus dados através de ferramentas simples como o apontamento na tela com o cursor e a subsequente exibição das coordenadas geográficas da posição indicada. Por trás da simplicidade aparente dessa ação, há algumas transformações entre diferentes sistemas de coordenadas que garantem a relação entre um ponto na tela do computador e as coordenadas geográficas. A figura 2 mostra alguns dos sistemas de referência mais importantes para Cartografia e SIG.
GENERALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA
No domínio convencional da Cartografia generalização cartográfica é um processo dependente da escala que inclui seleção, simplificação e síntese dos objetos que devem compor um certo mapa. É um processo claramente voltado à visualização ou à comunicação eficiente daquilo que está representado num mapa. Como regra geral, a
complexidade de um mapa deve diminuir com a escala do mapa. Com o advento da tecnologia de SIG, generalização cartográfica passou a incorporar também a noção de modelagem, que envolve a derivação de uma base de dados menos complexa para atender a uma certa finalidade. Esta seção dedica-se à discussão do papel da generalização
cartográfica no domínio digital. Generalização pode ser entendida como o processo de universalização do conteúdo
de uma base de dados espaciais com uma certa finalidade. Um de seus objetivos deve ser redução da complexidade, quer seja para fins de visualização, quer seja para armazenar na base de dados apenas aquilo que é necessário. A redução da complexidade deve levar em conta uma certa lógica que não comprometa a exatidão de posicionamento e a exatidão de atributos dos dados (reveja a seção 2.5 em caso de dúvidas). Algumas das motivações da
generalização são ilustradas na figura 12. No domínio digital a resolução espacial da base de dados parece ser uma dimensão mais relevante que a escala, de modo que a resolução espacial é, tal e qual a escala o é no domínio analógico, um dos elementos de controle para a generalização. Pode-se dizer que a modelagem em níveis de abstração diferentes depende da resolução espacial. Na verdade, a escala também se torna um elemento de controle quando há preocupação com visualização dos dados digitais na tela do computador. Neste caso, exatamente como nos mapas em papel, o objetivo é fazer a comunicação visual dos dados de forma eficiente. Uma maneira mais prática de entender generalização no domínio digital é conceituá-la como a seleção e representação simplificada de objetos através de transformações espaciais e de atributos. Generalização afeta diretamente a construção e a derivação de bases de dados. Vista como uma sequência de transformações, a generalização pode propiciar aumento de robustez e otimização computacional. Como já foi mencionado, generalização tem um compromisso forte com eficiência na comunicação visual.
 
TIPOS DE GENERALIZAÇÃO
O entendimento de generalização como uma sequência de operações de modelagem permite que se pense em três tipos de generalização. O primeiro é a generalização de objetos, que usualmente ocorre antes da entrada de dados. Ela prevê uma seleção dos objetos que devem compor o conteúdo da base de dados. Outro tipo é a generalização
orientada à modelagem, que responde pela simplificação da base de dados, ou seja, pela derivação de uma base de dados menos detalhada. Por último tem-se a generalização cartográfica propriamente dita, que coordena a representação gráfica da base de dados simplificada.
ESTRATÉGIAS DE GENERALIZAÇÃO
Existem duas possibilidades básicas de se estabelecer um esquema de trabalho que envolva generalização num SIG. A primeira se baseia numa orientação por processos que prevê a existência de uma única base de dados bem detalhada no SIG. Qualquer base de dados menos detalhada deve ser gerada a partir da base detalhada. O estado da arte atual em SIG, que não explicita a semântica e o contexto dos objetos, dificulta esta abordagem.
A segunda estratégia utiliza uma orientação por representações que prevê o armazenamento de todos os níveis de abstração de interesse. É o que se chama de representações múltiplas, onde a preocupação é com a eficiência na extração da informação.
Pode ser simples pensar em generalização por representações múltiplas para a Suiça, país pequeno, com recursos financeiros para manter atualizadas bases de dados em escalas variadas. No caso do Brasil, tanto pela extensão territorial como pela escassez de recursos financeiros, a abordagem da orientação por processos parace ser a única viável para generalização.
Do ponto de vista de desenvolvimento tecnológico em SIG é oportuno desenvolver ferramentas de visualização que atendam pelo menos a critérios de otimização de exibição dos dados na tela do computador. Em termos de modelagem o papel da generalização parece ser mais analítico que gráfico. Neste contexto são de extrema importância as ferramentas deanálise espacial, que fornecem a base teórica necessária ao entendimento de
como o fenômeno em estudo varia no espaço. O desafio fica por conta da formalização do conhecimento geográfico.
Visualização cartográfica
A visualização cartográfica consiste em descobrir e gerar novas informações através do mapeamento. Ela é resultado da evolução das técnicas de exploração de informações com o uso do computador no mapeamento, o que permitiu agilidade no trabalho com grandes volumes de dados. Segundo MacEachren e Ganter (1990) a visualização cartográfica está inserida no desenvolvimento da exploração de informações através da visualização científica e implica em desenvolver imagens de informações não visíveis anteriormente; descobrir através do imageamento. A visualização não é o resultado de um processo, mas o processo em si. A Cartografia ocupa lugar de destaque na visualização. MacEachren e Ganter apresentam os seguintes pressupostos sobre a visualização:
1 Visualização é um processo mental. Como tal, existe por séculos. Este fato parece ter sido mais visado com o advento recente acerca da ‘visualização’ computadorizada;
2 Gráficos de computadores podem facilitar a visualização. Ênfases recentes têm sido em como gerar imagens, mais do que como as imagens podem gerar novas idéias;
3 O objetivo da visualização cartográfica (como de qualquer forma de visualização científica) é produzir uma compreensão científica pela facilitação da identificação de padrões, relações e anomalias nos dados;
4 A reestruturação dos problemas (olhando para eles a partir de uma nova perspectiva) é a chave para a compreensão;
5 Gráficos desenhados simplesmente para ‘comunicar’ o que já sabemos não promovem as novas perspectivas necessárias para alcançar a compreensão do desconhecido. (MACEACHREN e GANTER, 1990, p.65).
Duas definições de visualização cartográfica estão presentes no trabalho de MacEachren. A primeira diz que a visualização seria possível tanto em meios analógicos quanto em meios digitais, desde que torne problemas espaciais visíveis. (MACEACHREN et al., 1992 apud SLOCUM, 1999). Já a segunda definição de visualização cartográfica está mais ligada ao uso da informática e ambientes de alta interatividade entre homem e mapa, sendo pautada na comparação com a comunicação cartográfica, como demonstra a figura 10.3. O autor propõe que essas duas abordagens são extremidades de uma escala de gradação e que se diferenciam segundo três características. As características da comunicação cartográfica são: a) atividade publica (ou seja, direcionada à publicação e leitura); b) baixo nível de interatividade entre homem e mapa (seja esta relação mapeador-mapa ou usuário-mapa) e c) objetivação principalmente de apresentar informações já conhecidas. Ao contrário, a visualização cartográfica tem como características: a) ser uma atividade privada, ou seja, o mapa é utilizado como instrumento de investigação, apesar de manter a propriedade de comunicação; b) alto nível de interatividade entre homem e mapa e c) objetivação de revelar informações desconhecidas. (MACEACHREN, 1994 apud SLOCUM, 1999).
Diferente da comunicação cartográfica, a visualização cartográfica prevê a utilização do mapa como instrumento de investigação na análise espacial. Enquanto o princípio da comunicação cartográfica é representar (e comunicar) informações conhecidas, a visualização cartográfica visa colocar questões sobre o que ainda não conhecemos. (MACEACHREN e GANTER, 1990). Segundo Crampton (2001) a visualização consiste em uma ruptura com o modelo da comunicação, pois opta pela polissemia e multiplicidade em detrimento da monossemia, pela “exploração ao invés da apresentação e da contingência no lugar da finalidade.” (p.244).
Embora a semiologia gráfica esteja muito mais ligada à comunicação cartográfica, seus princípios básicos são utilizados na visualização cartográfica. O que as diferencia é a função do mapa, muito mais abrangente e provedora de possibilidades na visualização. As possibilidades da visualização cartográfica confere ao mapa um outro papel no interior da Geografia. Antes, o mapa estava ligado quase exclusivamente ao armazenamento e comunicação das informações espaciais, hoje, porém, com a visualização cartográfica, ele se tornou um instrumento de pesquisa que possibilita novas descobertas, revela padrões, formas, relações e dissimetrias no espaço. Neste contexto, a visualização cartográfica reafirma a necessidade e a potencialidade da elaboração e uso do mapa na Geografia.
SIG 
De acordo com a literatura, as raízes da tecnologia de gerenciamento da informação geográfica datam de meados do século XVIII, quando a cartografia se desenvolveu e foram então produzidos os primeiros mapas básicos precisos. Nos duzentos anos seguintes foi observado um grande desenvolvimento nas diversas áreas da ciência que afetaram o SIG, porém, o fato determinante que propiciou uma rápida evolução da tecnologia do SIG foi o surgimento dos primeiros computadores eletrônicos em 1940, que marcou o início da era do computador.
O SIG, propriamente dito, como conhecemos atualmente, teve sua origem com o desenvolvimento do Canadian Geographic Information System (CGIS), no início dos anos de 1960. Três importantes fatores propiciaram a criação dos sistemas de informações geográficas nos anos de 1960: os refinamentos na técnica cartográfica, o rápido desenvolvimento dos sistemas computacionais digitais e a revolução quantitativa na análise espacial. Esses fatores foram muito importantes, pois ajudaram a fornecer as ferramentas analíticas, assim como o estímulo aos pesquisadores e profissionais em uma variedade de aplicações. Apesar disso, nos anos de 1960 e início dos de 1970, o SIG era ainda restrito a um pequeno grupo de pessoas, devido ao alto custo e limitações técnicas relacionados aos equipamentos computacionais.
Nos anos de 1970, foi observado um grande desenvolvimento do SIG, advindo do aumento da capacidade computacional e o desenvolvimento de tecnologias em áreas relacionadas, tais como: sensoriamento remoto, sistema de gerenciamento de banco de dados, cartografia digital, processamento de imagens, fotogrametria e projeto assistido por computador (Computer Aided Design - CAD). Nesse período, o SIG ainda tinha o seu uso restrito às universidades, órgãos de pesquisa e pequenas empresas privadas, porém já em maior número.
Já nos anos de 1980, o SIG realmente decolou, especialmente na última metade da década, devido a dois fatores principais: o desenvolvimento significativo dos microprocessadores, que permitiram a redução de custos e a concentração de grande quantidade de memória em chips muito pequenos e, ainda, a proliferação de softwares de baixo custo, muitos deles disponíveis para computadores pessoais (PCs). Esses fatores propiciaram a emergência comercial do SIG como uma nova tecnologia de processamento de informações, oferecendo capacidades únicas de automação, gerenciamento e análise de uma variedade de dados espaciais.
Atualmente, a preocupação crescente pelas questões ambientais tem requerido a utilização do SIG de forma cada vez mais usual, por ser uma poderosa ferramenta no gerenciamento e planejamento.
 Filosofia do SIG
O SIG tem um enorme impacto em todos os campos que utilizam e analisam dados distribuídos espacialmente. Aos que não estão familiarizados com a tecnologia, é fácil vê-lo como uma caixa mágica. A velocidade, a consistência e a precisão com as quais ele opera realmente impressiona e seu forte caráter gráfico é difícil de resistir. Porém, para os analistas experientes, a filosofia do SIG é bem diferente. Com a experiência, o SIG torna-se simplesmente uma extensão do pensamento analítico da pessoa. Ele é uma ferramenta, tal como é a estatística. Ele é uma ferramenta para o pensamento.
 As vantagens mais comuns da utilização do SIG são que os dados, uma vez inseridos no sistema, são manipulados com rapidez; além disso, o sistema permite análises dos dados de forma mais eficiente, utilizando ferramentas matemáticas eestatísticas sofisticadas e também com menor subjetividade do que se fossem realizadas de forma manual; o SIG também possibilita processos de tomada de decisão, facilita a atualização dos dados e produz mapas com rapidez.
De uma forma simplificada, podemos ver assim a sua utilização: as fontes de dados são interpretações da realidade, uma vez que estas foram obtidas do mundo real. No SIG ocorrem os processos de entrada de dados, gerenciamento de dados, armazenamento e análise de dados, que substituem os métodos tradicionais de tratamento de dados geográficos. A partir daí, são geradas informações, que em sua forma mais usual são produtos cartográficos (cartas, gráficos e tabelas), que auxiliam ou dão subsídio aos usuários para uma tomada de decisão. Com o consenso na decisão escolhida, ela é então colocada em ação, agindo sobre o mundo real e eventualmente modificando-o, necessitando, então, de novas aquisições de dados de uma realidade diferente. E assim por diante.
O SIG é uma ferramenta computacional poderosa e é, portanto, imprescindível o planejamento, desde a sua implantação até a sua utilização, a fim de atingir os objetivos desejados e explorar tudo que ele pode proporcionar. O êxito de sua utilização depende exclusivamente da forma como o usuário o utiliza.
Pode-se afirmar que existem quatro razões para se usar um SIG:
1) Os dados armazenados digitalmente estão em uma forma mais compacta do que se eles estivessem em mapas de papel ou em pilhas nas mesas. Normalmente, os dados são armazenados em um ou mais arquivos de um disco rígido fixo, fitas streamer, discos rígidos removíveis, discos ópticos fixos ou discos ópticos removíveis; 
2) Grande quantidade de dados pode ser mantida e recuperada com grande velocidade e a um custo menor por unidade de dado, quando são utilizados sistemas computacionais; 
3) A habilidade de gerenciar os dados espaciais e seus correspondentes dados de atributo e de integrar diferentes tipos de dados de atributos em uma única análise, à alta velocidade, são incomparáveis com os métodos manuais; e, 
4) A habilidade de rapidamente realizar análises espaciais complexas fornecem vantagem tanto quantitativa quanto qualitativa. Cenários de planejamento, detecção e análise de mudança e outros tipos de planos podem ser desenvolvidos por refinamentos de análises sucessivas. Este processo interativo somente se torna prático com um SIG, pois cada processamento computacional pode ser feito rapidamente e a um custo relativamente baixo.
Componentes de um SIG
Embora se pense no SIG como um “elemento único” de software, ele possui, de fato, como característico a composição de uma variedade de diferentes componentes. Na Figura 2 estão apresentados os elementos que geralmente compõem um SIG. Nem todos os SIG’s apresentam todos esses elementos porém os elementos básicos deverão estar presentes para que seja considerado um SIG.
O sistema central do SIG é o banco de dados, que é uma coleção de mapas e informações associadas no formato digital. Ao redor do banco de dados encontra-se uma série de componentes de softwares.
O sistema de exibição ou visualização cartográfica permite selecionar os elementos do banco de dados e produzir um mapa na tela/monitor do computador ou a saída para uma impressora ou plotter. O sistema de digitalização de mapas permite a entrada de dados de mapas em papel e transformação dessas informações no formato digital.
O termo Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD), normalmente, faz referência a um tipo de software que é utilizado para a entrada, gerenciamento e análise de dados de atributo. Um SIG, entretanto, incorpora, além disso, uma variedade de opções para o gerenciamento de componentes espaciais e de atributos de dados geográficos armazenados.
O sistema de análise geográfica proporciona a análise de dados ou atributos baseada em suas características espaciais.
O sistema de processamento de imagem permite a análise de imagens de sensoriamento remoto e fornece análises estatísticas especializadas.
O sistema de análise estatística apresenta uma série de rotinas para a descrição estatística de dados espaciais.
O sistema de suporte à decisão é uma das mais importantes funções de um SIG e possibilita utilizar ferramentas matemáticas e estatísticas especialmente desenvolvidas para este fim.
Percepção visual
Percepção visual, no sentido da psicologia e das ciências cognitivas é uma de várias formas de percepção associadas aos sentidos. É o produto final da visão consistindo na habilidade de detectar a luz e interpretar (ver) as consequências do estímulo luminoso, do ponto de vista estético e lógico.
Na estética, entende-se por percepção visual um conhecimento teórico, descritivo, relacionado à forma e suas expressões sensoriais. Um tipo de talento, uma característica desenvolvida como uma habilidade de um escultor ou pintorque diferencia os pontos relevantes e não-relevantes de sua obra. Para que depois de pronta - em uma análise mais detalhada - possa explicar os atributos ali contidos.
Limites de Percepção, Diferenciação e Separação
Um dos problemas que logo se apresenta para a apresentação do que será representado no mapa, está ligado ao tamanho da sua representação, ou seja, até que dimensões reais na carta, um objeto será percebido, e como será essa interação com o usuário.
Em princípio, nada que possua menos que 0,2 mm na escala do mapa será representado, mas se o for, devido a sua importância relativa, como fazê-lo de modo que a sua percepção seja estabelecida através da sua ponderação em relação aos demais.
Pode-se estabelecer três limites em uma série de símbolos de tamanho variados:
- limite de percepção: o nível de presença que possa discernir o símbolo;
- limite de diferenciação: o reconhecimento claro da diferença de formas;
- limite de separação: a diferenciação por incremento de alguma dimensão do símbolo.
A aplicação desses limites no conjunto, permite estabelecer não só uma melhor diferenciação para os símbolos, mas também impor uma estética e clareza, baseada em uma hierarquia de peso e classificação qualitativa e quantitativa dos objeto.
Hierarquia Cromática
É a ordem de percepção das cores. Por exemplo, o preto é logo notado, enquanto que o amarelo é das últimas cores a serem percebidas. Reserva-se ao preto detalhes importantes, enquanto ao amarelo os de pouca importância. Nota-se melhor:
- preto no branco;
- preto no amarelo;
- vermelho no branco;
- verde ou azul no branco;
- branco no vermelho;
- amarelo no preto;
- branco no azul ou verde.
O alaranjado tem uma boa percepção. 
O olho humano distingue 25 variações de tonalidade da mesma cor. Limita-se porém a 5 variações, para haver um contraste suficiente para não criar confusão de percepção.