Sistemas de Informações Geográficas

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MATERIAL DIDÁTICO 
 
SISTEMAS DE INFORMAÇÕES 
GEOGRÁFICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
U N I V E R S I DA D E
CANDIDO MENDES
 
CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA 
PORTARIA Nº 1.282 DO DIA 26/10/2010 
 
Impressão 
e 
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SUMÁRIO 
 
 
UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO ................................................................................. 03 
 
UNIDADE 2 – SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS - SIG ................ 06 
2.1 O que é um SIG ................................................................................................ 06 
2.2 Finalidade, objetivos e áreas de aplicação dos SIG .......................................... 07 
2.3 Evolução dos SIGs ............................................................................................ 14 
 
UNIDADE 3 – ELEMENTOS DE UM SIG ............................................................... 16 
 
UNIDADE 4 – ARQUITETURA DOS SIGs ............................................................. 29 
4.1 As possibilidades da tecnologia dos SIGs ......................................................... 29 
4.2 Sistemas de gerência de banco de dados (SGBD) ........................................... 33 
4.3 Arquitetura dos SIGs ......................................................................................... 36 
4.4 Estrutura dos dados geográficos ....................................................................... 38 
 
UNIDADE 5 – APLICAÇÕES DOS SIGs ................................................................ 45 
5.1 SIG e meio ambiente ......................................................................................... 45 
5.1.1 Controle de queimadas .................................................................................. 48 
5.1.2 Desmatamento e reflorestamento .................................................................. 49 
5.1.3 Agricultura ...................................................................................................... 50 
5.2 Turismo ............................................................................................................. 51 
5.3 Os SIGs e suas aplicações comerciais ............................................................. 54 
5.4 Geomarketing .................................................................................................... 55 
5.5 Mercado imobiliário ........................................................................................... 58 
5.6 Os sistemas de informação geográfica na modelação hidrológica .................... 59 
 
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 63 
 
 
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UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO 
 
Encontramos na apresentação da obra: “Fundamentos de Sistemas de 
Informações Geográficas” editado em 2010, uma maneira bem prática e aplicativa 
para mostrarmos a importância dos Sistemas de Informações Geográficas. 
Para Kleber Xavier Sampaio de Souza, Chefe-Geral da Embrapa 
Informática Agropecuária os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) 
possuem amplo espectro de aplicação. Em um cenário de preocupação crescente 
com o ambiente em que se analisa o impacto das ações humanas, temas como 
mudanças climáticas, desertificação, monitoramento de espécies vegetais e 
animais, e contaminação de aquíferos e de solos são parte integrante da agenda 
social. Além disso, os SIGs são aplicados na Saúde, no monitoramento da 
dispersão de doenças e no planejamento da instalação de novos postos de 
atendimento; em Demografia, no estudo de dinâmica de populações; e em muitas 
outras áreas. 
Os SIGs, por sua própria característica de manipulação da informação 
visual, são essenciais tanto no mapeamento e monitoramento do ambiente quanto 
no planejamento de respostas apropriadas, pois coletam, armazenam e 
processam a informação referenciada geograficamente e auxiliam na sua análise. 
Igualmente João dos Santos Vila da Silva, Pesquisador da Embrapa 
Informática Agropecuária assinala ser indiscutível a importância dos Sistemas de 
Informações Geográficas (SIG) para auxiliar na compreensão e gestão do espaço 
terrestre. Mais do que armazenar, recuperar, visualizar e imprimir dados espaciais 
num sistema de projeção geográfica, o SIG tem a capacidade de efetuar análise e 
modelagem espacial. Essas características fazem com que, mais do que uma 
tecnologia, os SIGs possam ser considerados como uma ciência de informação 
espacial. 
Pode-se dizer que a disseminação, popularização e evolução dos SIGs se 
confundem com a própria evolução dos microcomputadores, mas mais 
precisamente isso ocorreu no Brasil a partir dos anos 1990. 
 
 
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O que era inimaginável realizar-se 20 anos atrás hoje se tornou 
corriqueiro nas instituições de ensino, pesquisa, gerenciamento e gestão. 
Acrescenta-se ainda a grande utilização pelas empresas de telecomunicações, 
eletricidade, água, esgoto e concessionárias de estradas, que se apropriaram 
desse conhecimento e que hoje é indispensável para o planejamento de suas 
atividades. 
Vejamos ilustrativamente o ciclo do SIG: 
CICLO DO SIG 
 
Fonte: PINTO (2009). 
Em vista do seu caráter multidisciplinar, os SIGs podem ser utilizados 
amplamente por pessoas de diversas formações para diversas finalidades, cujas 
aplicações variam das mais simples, como construir o perímetro de uma 
propriedade, analisar sobreposição de mapas e encontrar o melhor caminho entre 
dois pontos, até análises mais complexas, como construção de cenários – 
extremamente importantes na área de planejamento. 
 
 
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Pois bem, nosso foco é exatamente apresentar os SIGs em toda sua 
arquitetura e aplicabilidade prática. 
Ressaltamos em primeiro lugar que embora a escrita acadêmica tenha 
como premissa ser científica, baseada em normas e padrões da academia, 
fugiremos um pouco às regras para nos aproximarmos de vocês e para que os 
temas abordados cheguem de maneira clara e objetiva, mas não menos 
científicos. Em segundo lugar, deixamos claro que este módulo é uma compilação 
das ideias de vários autores, incluindo aqueles que consideramos clássicos, não 
se tratando, portanto, de uma redação original e tendo em vista o caráter didático 
da obra, não serão expressas opiniões pessoais. 
Ao final do módulo, além da lista de referências básicas, encontram-se 
outras que foram ora utilizadas, ora somente consultadas, mas que, de todo 
modo, podem servir para sanar lacunas que por ventura venham a surgir ao longo 
dos estudos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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UNIDADE2 – SISTEMAS DE INFORMAÇÕES 
GEOGRÁFICAS - SIG 
 
 
2.1 O que é um SIG 
O termo Sistemas de Informação Geográfica (SIG) é aplicado para 
sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos e 
recuperam informações não apenas com base em suas características 
alfanuméricas, mas também através de sua localização espacial; oferecem ao 
administrador (urbanista, planejador, engenheiro) uma visão inédita de seu 
ambiente de trabalho, em que todas as informações disponíveis sobre um 
determinado assunto estão ao seu alcance, inter-relacionadas com base no que 
lhes é fundamentalmente comum – a localização geográfica. Para que isto seja 
possível, a geometria e os atributos dos dados num SIG devem estar 
georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e representados 
numa projeção cartográfica. 
O requisito de armazenar a geometria dos objetos geográficos e de seus 
atributos representa uma dualidade básica para SIGs. Para cada objeto 
geográfico, o SIG necessita armazenar seus atributos e as várias representações 
gráficas associadas. Devido a sua ampla gama de aplicações, que inclui temas 
como agricultura, floresta, cartografia, cadastro urbano e redes de 
concessionárias (água, energia e telefonia), há pelo menos três grandes maneiras 
de utilizar um SIG: 
 como ferramenta para produção de mapas; 
 como suporte para análise espacial de fenômenos; 
 como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e 
recuperação de informação espacial. 
Estas três visões do SIG são antes convergentes que conflitantes e 
refletem a importância relativa do tratamento da informação geográfica dentro de 
 
 
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uma instituição. Para esclarecer ainda mais o assunto, apresentam-se a seguir 
algumas definições de SIG: 
“Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para 
armazenar e manipular dados georreferenciados” (ARONOFF, 1989); (CÂMARA; 
QUEIRÓZ, 2005). 
“Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, 
transformar e visualizar dados sobre o mundo real” (BURROUGH; McDONELL 
1986); 
“Um sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados 
espacialmente num ambiente de respostas a problemas” (COWEN, 1988 apud 
CÂMARA; QUEIRÓZ; 2005); 
“Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um 
conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais” 
(SMITH et al., 1987 apud CÂMARA; QUEIRÓZ; 2005). 
Estas definições de SIG refletem, cada uma à sua maneira, a 
multiplicidade de usos e visões possíveis desta tecnologia e apontam para uma 
perspectiva interdisciplinar de sua utilização. A partir destes conceitos, é possível 
indicar as principais características de SIGs: 
 inserir e integrar, numa única base de dados, informações espaciais 
provenientes de dados cartográficos, dados censitários e cadastro urbano 
e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno; 
 oferecer mecanismos para combinar as várias informações, através de 
algoritmos de manipulação e análise, bem como para consultar, recuperar, 
visualizar e plotar o conteúdo da base de dados georreferenciados. 
 
2.2 Finalidade, objetivos e áreas de aplicação dos SIG 
Até o advento da informática, a manipulação de dados geográficos era 
feita através de mapas e outros documentos impressos ou desenhados em uma 
base. Esta característica impunha algumas limitações, como (a) na análise 
 
 
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combinada de mapas oriundos de diversas fontes, temas e escalas e (b) na 
atualização dos dados, neste caso era necessária a reimpressão/redesenho em 
outra base. A partir da segunda metade do século XX, os dados geográficos 
passam a serem tratados por um conjunto de técnicas matemáticas e 
computacionais, denominadas de Geoprocessamento. Para Câmara et al. (2005), 
uma nova ciência estaria surgindo, denominada de Ciência da Geoinformação, 
que teria como objetivo “o estudo e a implementação de diferentes formas de 
representação computacional do espaço geográfico”, pois trabalhar com a 
geoinformação “significa, antes de mais nada, utilizar computadores como 
instrumentos de representação de dados espacialmente referenciados”. Este 
tema é bastante controverso, pois há outros que consideram o 
Geoprocessamento como a automatização de processos de tratamento e 
manipulação de dados geográficos que antes eram feitos manualmente. Um 
exemplo desta discussão aconteceu na Lista de Discussão de Geoprocessamento 
Fator GIS ocorrida em janeiro de 2001. 
Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) correspondem às 
ferramentas computacionais de Geoprocessamento, que permitem a realização 
de “análises complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de 
dados georreferenciados” (Câmara et al., 2005). 
Para Aronoff (1989), os SIG, projetados para a entrada, o gerenciamento 
(armazenamento e recuperação), a análise e a saída de dados, devem ser 
utilizados em estudos nos quais a localização geográfica seja uma questão 
fundamental na análise, apresentando, assim, potencial para serem utilizados nas 
mais diversas aplicações (vejam a tabela abaixo). 
Finalidade, objetivo e áreas de aplicação dos SIG. 
Finalidade Objetivo Área de aplicação 
Projetos Definir as características do 
projeto 
Projeto de loteamentos 
Projeto de irrigação 
Planejamento 
territorial 
Delimitar zoneamentos e 
estabelecimento de normas e 
diretrizes de uso 
Elaboração de planos de manejo de 
unidades de conservação 
Elaboração de planos diretores municipais 
 
 
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Modelagem Estudar processos e 
comportamento 
Modelagem de processos hidrológicos 
 
Gerenciamento Gerir serviços e recursos 
naturais 
Gerenciamento de serviços de utilidade 
pública 
Gerenciamento costeiro 
Banco de Dados Armazenar e recuperar dados Cadastro urbano e rural 
 
Avaliação de 
riscos e 
potenciais 
Identificar locais susceptíveis à 
ocorrência de um determinado 
evento ou fenômeno 
Elaboração de mapas de risco 
Elaboração de mapas de potencial 
Monitoramento Acompanhar a evolução dos 
fenômenos através da 
comparação de mapeamentos 
sucessivos no tempo 
Monitoramento da cobertura florestal 
Monitoramento da expansão urbana 
Logístico Identificar pontos e rotas Definição da melhor rota 
Identificação de locais para implantação de 
atividades econômicas 
 
Burrough e McDonell (1986) consideram que estes sistemas não 
apresentam apenas a função de manipulação de dados geográficos, mas, dentro 
de um SIG, os dados estruturados representam um modelo do mundo real. 
Representação do mundo real no ambiente computacional 
 
Fonte: Adaptado de Câmara et al. (2005 apud FRANCISCO, 2005). 
 
As múltiplas operações apresentadas por um SIG podem ser classificadas 
em três grupos, de acordo com o fim a que se destinam: 
a) Gerenciamento de banco de dados geográficos – armazenamento, 
integração e recuperação de dados de diferentes fontes, formatos e temas 
dispostos em um único banco de dados. 
 
 
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b)Análises espaciais – a partir de um banco de dados geográficos, são 
efetuadas combinações e cruzamentos de dados por meio de operações 
geométricas e topológicas cujo resultado é a geração de novos dados. 
c) Produção cartográfica – operação de edição e configuração da 
representação gráfica dos dados visando a visualização através da tela ou 
na forma impressa (adaptado de INPE, 2004). 
Diferentemente dos sistemas de informação, os sistemas aplicativos 
utilizados em geoprocessamento não desempenham funções de banco de dados, 
mas tarefas específicas sobre a base de dados. Entre estes sistemas, podemos 
destacar: 
a) CAD (computer aided design - projeto auxiliado por computador) – 
sistemas criados para facilitar a elaboração de projetos de engenharia e 
arquitetura, são utilizados em cartografia digital. Podem ser empregadas 
para a digitalização das bases cartográficas através da vetorização de um 
documento cartográfico em formato raster diretamente na tela ou em papel 
utilizando uma mesa digitalizadora. Estes sistemas apresentam recursos 
para apresentação com recursos sofisticados de edição gráfica, exibição e 
impressão. 
b) PDI (Processamento Digital de Imagens) – sistemas que executam 
operações de tratamento através da análise estatística em imagens de 
sensoriamento remoto, visando à melhoria da qualidade para extração de 
informações pelo analista humano e à classificação das imagens. Entre as 
funções disponíveis, podem ser destacadas as técnicas de realce, as 
filtragens, as operações algébricas e a transformação por componentes 
principais. Salientamos que com o advento de Satélites de Alta Resolução 
e de técnicas de Fotogrametria Digital, as imagens de satélite e 
aerotransportadas estão se transformando cada vez mais úteis para 
estudos ambientais e cadastrais. Entre as funções necessárias estão: 
 realce por modificação de histograma; 
 filtragem espacial; 
 
 
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 classificação estatística por máxima verossimilhança; 
 rotação espectral (componentes principais); 
 transformação IHS-RGB; e 
 registro (CÂMARA, 2005). 
c) MNT (Modelos Numéricos de Terreno) – sistemas que, através da 
interpolação de pontos amostrais ou isolinhas, geram uma superfície 
contínua representando a distribuição espacial de uma grandeza, como 
altimetria, batimetria, dados geológicos, meteorológicos e geofísicos 
(FRANCISCO, 2005). 
Quanto à representação espacial dos dados geográficos, Câmara (2005) 
cita os seguintes: 
a) Modelo Digital de Terreno (MDT ou o MNT) – representa a 
distribuição espacial da magnitude (grandeza) de fenômeno, através de uma 
representação matemática computacional (FELGUEIRAS, 2005). A magnitude é 
expressa por valores numéricos obtidos no levantamento ambiental pontual, 
levantamento cadastral e levantamento plani-altimétrico. A primeira etapa para a 
geração de MNT corresponde à aquisição de amostras, representadas por curvas 
de isovalores (isolinhas) ou pontos tridimensionais, compostos pelas coordenadas 
(x,y) e pelo valor da magnitude (z). Veja abaixo: 
Isolinhas e pontos de amostragem 
 
A etapa seguinte consiste na modelagem propriamente dita, que tem 
como resultado a geração de uma grade retangular ou triangular. 
 
 
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Modelo Numérico de Terreno: (A) grade retangular e (B) grade triangular 
 
 A primeira corresponde a uma matriz (raster) com espaçamento fixo, 
onde cada ponto da grade apresenta um valor estimado a partir da interpolação 
das amostras. A grade triangular é formada a partir da conexão entre as amostras 
utilizando, em geral, a triangulação de Delaunay, representada por uma estrutura 
vetorial do tipo arco-nó. Os MNT podem ser aplicados para representar 
espacialmente a magnitude de qualquer tipo de fenômeno, como 
hidrometeorológico, geofísico, geoquímico e altimetria; este último recebe uma 
denominação específica: Modelo Digital de Elevação (MDE). Com base nesses 
modelos é possível: 
 calcular volume e área; 
 traçar perfil e seção transversal; 
 gerar isolinhas e mapas de declividade, orientação de vertentes, 
sombreamento e visibilidade; 
 visualizar em perspectiva tridimensional. 
 
b) Mapa Temático Ambiental – representa dados qualitativos, gerados 
nos levantamentos ambientais contínuos. Os mapas temáticos podem ser 
 
 
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representados por arquivos matriciais ou vetoriais. Quando representados por 
matrizes, os atributos dos pixels correspondem a um código que está associado a 
uma classe de tema. No modelo vetorial, o elemento geográfico representa a 
ocorrência espacial da classe do tema em estudo. Como exemplo, têm-se os 
mapas geológicos, pedológicos, de uso e cobertura do solo. 
c) Mapa Temático Cadastral – representa dados quantitativos ou 
qualitativos, gerados por levantamentos cadastrais, que formam um banco de 
dados alfanuméricos associado a uma unidade territorial pré-definida, como 
município, bairro, setor censitário, etc., diferentemente dos ambientais onde a 
ocorrência espacial do atributo não é pré-definida. A estrutura vetorial é o formato 
mais apropriado de representação. Os atributos são expressos espacialmente de 
acordo com simbologia definida a partir de intervalos de classes. São exemplos 
destes mapas: demográficos, socioeconômicos, cadastro de imóveis, etc. Abaixo 
temos uma ilustração dos dados cadastrais representados por um mapa temático, 
onde o atributo população está associado aos municípios, e por um MNT. Note 
que, enquanto no mapa temático os atributos estão delimitados aos limites 
político-administrativo, no MNT a sua representação não obedece a estes limites, 
já que a sua representação gráfica é fruto da interpolação da população 
associada ao centroide, ou seja, centro geométrico dos polígonos (municípios) 
(FRANCISCO, 2005). 
Dados demográficos representados como Mapa Temático Cadastral e 
Modelo Numérico 
 
 
 
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d) Redes – armazenam os elementos geográficos em modelo vetorial 
com topologia de rede (arco-nó), representado por um grafo (ou diagrama de 
pontos) onde os arcos armazenam atributos sobre o sentido dos fluxos e os nós 
sobre a capacidade. A ligação com o banco de dados é fundamental, pois as 
principais operações requeridas por esta categoria de dados consistem na 
consulta ao banco de dados e na definição de melhor caminho. Este tipo de 
representação é apropriado para informações relacionadas a serviços de utilidade 
pública, como água, energia e telefone, redes de drenagem e vias de transporte. 
Numa rede elétrica, por exemplo, as linhas de transmissão são representadas 
como arcos, enquanto os demais componentes (postes, transformadores, 
subestações, linhas de transmissão) representados como nós. 
 
2.3 Evolução dos SIGs 
O conceito de um sistema de informações geográficas (SIG) evoluiu 
sobremaneira nos últimos anos. Seu objetivo não mudou, mas, observando as 
definições a seguir, nota-se que o contexto da definição foi mudado à medida que 
o uso destes sistemas evoluiu abrangendo diferentes campos de pesquisa. 
Burroughe McDonell (1986), como muitos outros do seu tempo, definiam 
SIG como um sistema (automatizado) de coleta, armazenamento, manipulação e 
saída de dados cartográficos. Esta definição tem grande influência de uma 
linguagem comum, quase jargão, da área de computação. Isto pode levar o leitor 
a pensar que um SIG só passou a existir com o advento do computador, o que 
não é totalmente verdade. 
Tais sistemas já existiam bem antes do aparecimento do computador e do 
consequente desenvolvimento de sistemas computacionais. Os SIGs evoluíram a 
partir de séculos de produções de mapas e da compilação de registros 
geográficos. Os romanos foram os primeiros a empregar o conceito de registro de 
propriedades, no capitum registra – registro da terra. E em muitos países o termo 
cadastro designa o registro de mapas e propriedades (BERNHARDSEN, 1999 
apud MIRANDA, 2010). 
 
 
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A evolução do conceito de SIG se relaciona com as diferentes áreas de 
pesquisa que contribuíram para o seu desenvolvimento como informática, que 
enfatiza a ferramenta banco de dados ou linguagem de programação; geografia, 
que o relacionam a mapas, e outros que ainda enfatizam aplicações como suporte 
à decisão. 
A evolução nos mostra que hoje os SIGs são vistos como uma verdadeira 
ciência da informação, e que seu potencial ainda não está totalmente exaurido. 
Na década de 1980 houve um crescente interesse na manipulação da 
informação geográfica por computador. A informação geográfica se relacionava a 
locais específicos, possuindo um sistema de referência ou localização espacial 
através de um sistema de coordenadas. Este processo resultou no 
desenvolvimento e evolução de sistemas que ficaram conhecidos como SIG. 
Enfatiza-se que o uso das informações na forma digital (legível por computador) 
não representa fato novo, mas o uso do termo no dia-a-dia desenvolveu-se 
naquela década. O SIG não evoluiu de forma isolada, mas do esforço conjunto de 
outras tecnologias e áreas de aplicação. Segundo Miranda (2010) citando Martin 
(1996), a tecnologia de SIG representa uma convergência entre diferentes 
disciplinas que têm a localização geográfica como seu objeto de estudo. 
Podemos dizer que os SIGs hoje se encontram na 4ª fase, com dados 
centralizados e acessíveis através de redes de telecomunicações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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UNIDADE 3 – ELEMENTOS DE UM SIG 
 
Temos visto exaustivamente que os SIGs são sistemas que visam à 
coleta, armazenamento, manipulação, análise e representação de informações 
sobre entes de expressão espacial. Pode-se dizer grosso modo que SIG 
consistem basicamente de mapas e arquivos. De alguma forma a informação 
fluirá para o SIG e vice-versa, envolvendo tecnologias + métodos + norma + 
procedimentos = organização. 
Para um melhor entendimento desse sistema podemos dividir o SIG nos 
seguintes elementos: 
a) Dados-Informação = a base de dados. 
b) Hardware/Software. 
c) Recursos Humanos = procedimentos organizacionais. 
d) Procedimentos e Metodologia de Aplicativos. 
 
a) Dado Geográfico e Informação 
Dentre as componentes de um SIG, os dados aparecem como uma 
restrição à sua implementação. Em geral, a carência de dados faz com que sua 
aquisição seja dispendiosa em relação a outros componentes. Com a evolução da 
informática, o usuário tem acesso mais facilitado a hardware e software em 
qualquer parte do mundo, porém o dado é de acesso mais difícil devendo ser 
coletado e avaliado para tornar-se informação consistente (ANTUNES, 2005). 
Os dados georreferenciados são em geral oriundos das geotecnologias 
hoje disponíveis ao usuário. No final da década de 1990 houve uma grande 
evolução tecnológica principalmente no que se refere a imagens (Sensoriamento 
Remoto) e as técnicas cartográficas. 
 
 
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17 
 
O Dado Geográfico possui coordenadas (latitude e longitude) e atributos, 
como por exemplo, um poste estar numa determinada posição (x,y) e possuir 
determinado atributo, luz de mercúrio ou incandescente. 
O dado para um SIG sempre deve ser acompanhado de suas 
coordenadas, por isso a base gráfica de um SIG é o MAPA. 
O Mapa que pode ser entendido como uma representação ou abstração 
da realidade geográfica é um meio para apresentar a informação geográfica nas 
formas visual, digital ou tátil (ANTUNES, 2005). 
A complexidade na representação de fenômenos geográficos, fez com 
que a cartografia se torne cada vez mais especializada a fim de atender as 
demandas dos usuários. Poderíamos então, classificar os mapas de acordo com 
seus objetivos e técnicas de concepção em: 
- mapa topográfico – fornece informações relacionadas estritamente com 
a superfície do terreno, que podem ter sido originadas pela própria natureza ou 
pela ação antrópica. Este tipo de mapa leva em conta um padrão de acurácia 
posicional das feições. Em geral os mapas ou cartas topográficos são a base de 
dados cartográficos regionais. Seu conteúdo refere-se basicamente a dados plani-
altimétricos; 
- mapa temático – estes mapas contêm somente informações de 
determinado assunto. Normalmente concebidos sobre uma base topográfica 
simplificada para facilitar a orientação e o entendimento dos usuários. Os mapas 
temáticos, ditos ambientais, são aqueles cujo conteúdo descreve um fenômeno 
geográfico específico (Ex: declividade, erosão, uso do solo, etc.). 
Pode-se dizer que a informação ambiental apresenta uma natureza dupla: 
um dado geográfico possui uma localização geográfica e um atributo descritivo. A 
complexidade de um mapa temático está na(s) relação(ões) entre os dados 
gráficos e seus atributos. 
Em adição, a informação ambiental está relacionada com a existência de 
objetos com propriedades, que incluem sua localização no espaço e sua relação 
com outros objetos. 
 
 
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Modernos softwares de geoprocessamento permitem associar a base 
cartográfica (dados gráficos) com seus atributos facilitando sobremaneira a 
representação temática. 
A cartografia digital ou em meio computacional é base do SIG, por isso o 
usuário dever compreender os seguintes elementos que compõem um mapa: 
 Escala – fator de redução; 
 modelo matemático – elipse ou esfera; 
 Sistema de Representação – projeção cartográfica. 
A figura abaixo mostra o modelo matemático da terra sendo projetado 
numa superfície de representação plana. As coordenadas na superfície 
matemática Latitude e Longitude possuem correspondência unívoca com as 
coordenadas planas da projeção. Vale ressaltar que o modelo matemático da 
terra é a elipse. 
Elementos cartográficos 
 Elipse Plano de projeção 
 
 
Quando o mapa está georrefenciado, conforme ilustração abaixo, com 
coordenadas e as formas (ponto, linhas e polígonos) editados se diz que existe 
uma base cartográfica, referenciada ao modelo matemático da terra. Esta base é 
o primeiro passo para construção de um SIG. 
 
 
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19 
 
Dado Georreferenciado 
 
 
 
O dado georreferenciado é coletado de acordo com a necessidade do 
usuário, ou seja, da característica do aplicativo. A base cartográfica para o SIG 
pode ser oriunda das geotecnologias citadas ou através de dados preexistentes 
(mapas) através de digitalização. 
 
b) Software: 
 O software talvez seja um dos pontos mais importantes dentro de 
um Sistema de Informações Geográficas, uma vez que ele é o responsável pela 
interface entre o sistema e o usuário. 
 
 
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Existem diversos softwares potencialmente utilizáveis como parte dos 
Sistemas de Informações Geográficas. Embora alguns usuários coloquem o 
MAPTITUDE como um dos mais difundidos (falaremos em detalhes adiante), o 
Ministério de Meio Ambiente explica que os softwares livres vêm se firmando 
como alternativas em relação aos softwares comerciais em várias áreas de 
aplicação, inclusive Geoprocessamento, sendo listados abaixo alguns destes 
softwares livres que se destinam ao usuário final (programas para computadores 
pessoais). A fonte principal de consulta sobre esses softwares foi o site 
http://www.freegis.org/ que contém uma lista constantemente atualizada. Cada 
software foi instalado e analisado procurando-se identificar as principais 
funcionalidades existentes em cada um. 
Grande parte desses softwares possuem uma interface gráfica que não 
implementa todas as suas potencialidades, porém, para o usuário comum, 
geralmente é a interface genérica que será de fato utilizada. Em função disso, as 
análises feitas aqui se restringiram às funcionalidades disponíveis nas interfaces 
padrão, sem a verificação completa das outras bibliotecas disponíveis em cada 
programa. 
No item “uso” procurou-se indicar o uso ao qual melhor se adapta o 
programa analisado. Essa classificação visa apenas indicar qual seria o potencial 
do programa, devendo ser considerada como uma classificação genérica. Os 
programas que possuem maior abrangência em termos de funções disponíveis, 
foram indicados para uso em SIG (Sistemas de Informação Geográfica), 
acreditando-se que esses softwares podem resolver a grande maioria dos 
problemas de processamento de dados geográficos. 
Na “descrição” é apresentada uma visão geral do programa. Em 
“destaque”, o MMA indica os pontos mais positivos, ou inovadores, e em 
“restrição” as maiores falhas. Essa avaliação não se baseou em critérios rígidos, 
mas procurou-se sempre observar: 
 
 
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 acesso a dados nas estruturas raster e vetorial (ferramentas de importação 
ou leitura direta de determinados formatos de arquivo, conexão com bancos 
de dados MySQL, PostGis, etc.); 
 funções de navegação; 
 funções de consulta espacial; 
 funções de digitalização; 
 funções de análise espacial; 
 impressão de mapas. 
 
Programa Versão Uso Descrição Destaque Restrição 
SPRING 4.1 SIG Software nacional 
desenvolvido pelo INPE 
com funções completas 
de geoprocessamento. 
Não pode ser 
considerado a rigor 
como um software livre, 
uma vez que o código 
fonte não está 
disponível, mas foi 
incluído por ser gratuito 
e ter um extenso parque 
instalado no Brasil e 
exterior. 
- funções de 
digitalização, 
análise espacial e 
processamento de 
imagens. 
- utiliza banco de 
dados próprio. 
- interface pouco 
intuitiva. 
JUMP 1.1.2 visualizado
r editor 
Visualizador com 
funções avançadas de 
edição de dados 
vetoriais e cruzamentos 
espaciais entre vetores. 
Desenvolvido em Java, 
pode ser facilmente 
instalado em vários 
sistemas operacionais. 
- funções de 
digitalização. 
- visualização de 
web services. 
- cruzamentos 
entre vetores. 
- utilização do 
formato GML. 
- não acessa 
dados raster 
diretamente. 
- não possui boa 
impressão de 
mapas. 
- dificuldade na 
manipulação de 
grandes volumes 
de dados. 
QGis 0.5 Visualizado
r editor 
Visualizador com vários 
plugins que adicionam 
funcionalidades 
específicas como 
acesso a dados de GPS, 
exportação para banco 
de dados PostGis, 
conexão com GRASS, 
etc. A conexão com o 
software GRASS 
possibilita seu uso como 
substituto da interface 
gráfica original. 
- conexão com o 
PostGis. 
- criação e 
digitalização de 
dados vetoriais. 
- conexão com 
GRASS. 
- manipulação da 
legenda dos temas. 
- não possui boa 
impressão de 
mapas. 
- poucas opções 
de 
exportação/import
ação de dados. 
OpenEv 1.8 visualizado
r biblioteca 
Biblioteca de funções 
para processamento de 
dados raster e vetoriais 
-ferramentas de 
importação/exporta
ção de dados. 
-não possui boa 
impressão de 
mapas. 
 
 
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com um visualizador de 
temas. A biblioteca 
GDAL é instalada junto 
com o OpenEv, podendo 
ser utilizada na linha de 
comando do sistema 
operacional. 
-visualização em 
3d. 
-
georreferenciamen-
to de imagens. 
-interface pouco 
elaborada. 
-poucas opções 
de configuração 
dos temas. 
Udig 0.6.0 visualizado
r editor 
Visualizador e editor de 
dados com ênfase no 
uso de padrões abertos 
de acesso, como web 
services. Possui uma 
boa interface gráfica, 
com módulo específico 
para geração de mapas. 
Importa dados de vários 
formatos, incluindo 
bancos de dados Oracle 
e PostGis. 
-opções de 
importação de 
dados. 
-sistema de 
organização de 
projetos e mapas. 
-acesso a web 
services. 
-poucas opções 
de definição da 
legenda. 
-não possui 
funções de 
análise espacial. 
Ossim 
(imagelinker) 
1.5.4 Processa-
mento de 
imagens 
biblioteca 
Sistema de 
processamento de 
imagens de satélite 
(imagelinker) baseado 
na biblioteca Ossim. 
Possui várias funções 
como filtragem, 
mosaicagem, linkagem 
de imagens, etc. Ossim 
é uma biblioteca para o 
desenvolvimento de 
sistemas de 
geoprocessamento. 
-exportação de 
imagens. 
-funções de 
processamento de 
imagens. 
-não faz 
classificação de 
imagens. 
-não trabalha 
com dados 
vetoriais. 
Thuban 1.0.1 visualizado
r 
Visualizador com boas 
funções de definição de 
legenda e consulta. 
-ligação de tabelas. 
-manipulação de 
consultas em 
tabelas. 
-criação de 
legendas. 
-não edita dados 
vetoriais. 
-não sistema 
impressão de 
mapas. 
Saga 1.1 SIG Sistema com muitas 
funcionalidades 
incluindo edição de 
dados, análise espacial, 
elaboração de gráficos, 
elaboração de layout 
para impressão, 
visualização em 3d, etc. 
Permite a criação de 
módulos de análise 
espacial e seu 
compartilhamento entre 
usuários. 
-análise de dados 
raster. 
-interface gráfica. 
-edição de dados. 
-visualização dos 
dados. 
-deficiências no 
módulo de 
criação de layout. 
-não se conecta 
com PostGis ou 
outro banco de 
dados. 
-não roda em 
Linux. 
TerraView 3.0 visualizado
r 
Visualizador completo 
desenvolvido pelo INPE 
tendo como base a 
biblioteca TerraLib. 
Possui funções de 
análise espacial, 
consulta, importação de 
dados, etc. 
-criação de 
legenda. 
-análise espacial. 
-consulta espacial. 
-ausência de 
módulo de 
impressão. 
-utiliza um banco 
de dados próprio, 
exigindo a 
importação dos 
dados vetoriais. 
Grass 5.x SIG É um sistema completo 
para processamento 
incluindo dados vetoriais 
e raster. 
- análise espacial. 
- digitalização. 
- edição de 
topologia. 
- interface poucoamigável. 
- banco de dados 
próprio. 
 
 
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Qvgis 0.2 visualizado
r 
Visualizador de dados 
geográficos em Java. 
- interface gráfica. 
- filtragem de 
atributos. 
- opções de 
montagem da 
legenda. 
- não tem saída 
para impressão. 
- não realiza 
análises 
espaciais 
(overlays). 
- não permite 
edição dos 
dados. 
Fonte: MMA/CGTI - 25/01/2005 
 
O MAPTITUDE executa de maneira direta toda a operação de um SIG 
junto às suas feições, seja ela para criação ou correção, tornando-se assim uma 
ferramenta completa e amplamente utilizada. 
O primeiro passo a se tomar quando se quer desenvolver uma base de 
dados, dando início ao processo de implementação de um sistema, é o 
desenvolvimento de uma base geográfica que funcionará como sustentação para 
o mesmo. O MAPTITUDE é capaz de executar de maneira muito eficiente tal 
tarefa. 
O processo de desenvolvimento da base geográfica se dá com a 
digitalização de mapas já existentes, incorporando o mesmo ao sistema, sendo 
feita sobre mesas digitalizadoras com erros intrínsecos muito baixos no final do 
processo. A digitalização é feita através da criação de feições (pontos cujo 
conjunto geram linhas e polígonos) que acompanham o contorno da área 
digitalizada, ou seja, os mapas nada mais são do que conjuntos de pontos, linhas 
e polígonos sobrepostos em camadas ou layers, isto é, uma camada ou mais de 
pontos sobrepostos sobre uma ou mais camadas de linhas e assim por diante. Na 
realidade, as linhas e os polígonos são os principais elementos dentro de uma 
base geográfica. 
Os erros intrínsecos do processo são reduzidos a partir do momento em 
que antes do início da digitalização são marcados três pontos georreferenciados 
no mapa, definindo assim um plano onde todos os pontos posteriormente 
marcados possuirão coordenadas e estarão amarrados aos pontos iniciais, ou 
 
 
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seja, a marcação e as coordenadas dos três pontos iniciais é que irão definir os 
erros do processo. 
Atualmente já é possível a elaboração dessas bases geográficas durante 
o levantamento topográfico de campo, bastando para isso um equipamento de 
GPS conectado a um laptop e à medida que o levantamento é executado, as 
informações vão sendo armazenadas. 
São ferramentas interessantes do MAPTITUDE: 
1. Correção de fechamento de poligonal. 
2. Criação, consulta e edição de atributos. 
3. Edição de feições. 
4. Busca espacial, comum em projetos rodoviários. 
5. Generalização e suavização. 
6. Classificação – mapas temáticos. 
7. Transformação de coordenadas – corrigir erros nos processos de 
digitalização e ajustes a mapas urbanos já existentes. 
8. Cálculo de entorno. 
9. Sobreposição e superposição = overlay. 
 
O MAPTITUDE se mostra uma ferramenta completa e muito útil ao 
usuário quando este possui domínio sobre o mesmo, a princípio pode parecer 
complexo, mas durante a sua utilização se evidencia o contrário. 
A segunda etapa do processo seria a criação do banco de dados. O 
MAPTITUDE possibilita a elaboração e consulta, mas quando se precisa executar 
alguma alteração do banco, ele não permite por uma questão de integridade dos 
dados. 
 
 
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O banco consiste de campos, ou tabelas, com propriedades particulares 
dentro os quais armazenam as informações e que podem sofrer operações (join, 
sort, research, selection by condition, etc.) entre si (AOKI KAC, 2000). 
Após a montagem do banco de dados, o sistema pode ser considerado 
implantado, sendo necessário somente a manutenção do mesmo. Através do 
banco de dados, consegue-se elaborar pesquisas por condições, uma importante 
ferramenta para ajudar à tomada de decisões, por exemplo, deseja-se localizar 
uma das fábricas de uma indústria que possui o menor volume de receitas se 
comparada com as outras, ou localizar o conjunto de 5 lojas de uma rede que 
possuem os maiores valores de estoques. É possível executar seleções com mais 
de uma condição, porém a agilidade da pesquisa está diretamente ligada a dois 
principais fatores, as condições especificadas e, principalmente, o tamanho do 
banco de dados. 
O MAPTITUDE também permite o cálculo de entorno, isto é, de algumas 
características das bases de dados como área e distância. As áreas são 
calculadas em função dos polígonos gerados na digitalização, já as distâncias 
podem ser calculadas em função de qualquer linha já digitalizada ou não. Pode-
se, portanto, calcular, por exemplo, a área de quadras em grandes cidades, ou os 
hectares de uma fazenda, ou até mesmo as distâncias a serem percorridas em 
um trajeto entre cidades, bastando para isso possuir a base geográfica. 
Por último, pode-se citar a capacidade do software de elaborar mapas 
temáticos, que nada mais são do que o resultado das pesquisas e trabalhos sobre 
o banco de dados e banco geográfico. Os mapas possuem diversos atributos que 
podem ser modificados de acordo com a necessidade do usuário e para cada 
layer que se deseja trabalhar. 
Atualmente, a versão mais recente do software é o MAPTITUDE 4.0 
(AOKI KAC, 2000). 
 
 
 
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c) Recursos humanos: a interface entre sistema e usuário 
Segundo explanações de Aoki Kac (2000), em seminário sobre 
engenharia de Software aplicada a Engenharia de Estruturas, realizado na USP, 
existem poucos trabalhos voltados ao projeto de interfaces para SIG’s, apesar da 
importância da interface na aceitação de um produto. Isto se deve basicamente a 
dois fatores: problemas intrínsecos à natureza dos dados geográficos e 
problemas relativos ao projeto de interface em SIG’s. Por um lado, as aplicações 
geográficas apresentam desafios que não são respondidos adequadamente pelas 
propostas de interfaces existentes (como, por exemplo, a visualização 
cartográfica e a apresentação de representações múltiplas de um mesmo objeto); 
por outro lado, a própria área de projeto e desenvolvimento de interfaces envolve 
inúmeros problemas em aberto, sobre os quais ainda não existe consenso. 
Os principais resultados na área de interfaces para SIG’s começaram a 
aparecer quando problemas nos níveis inferiores da arquitetura de um SIG 
(manipulação e armazenamento de dados) passaram a ser mais bem 
equacionados. Nesses estudos, a interface é considerada como uma camada que 
entre o usuário e o SIG subjacente. Identificou-se três tipos de interfaces em SIG: 
arquitetura, linguagem e fatores humanos. 
O enfoque relativo à arquitetura se ocupa em definir a interface 
funcionalmente, como um conjunto de blocos que se comunicam entre si e com o 
SIG subjacente. Cada bloco é responsável por um conjunto de tarefas (por 
exemplo, operações de gerenciamento de janelas ou de apresentação de dados). 
O enfoque em linguagens se preocupa em definir e implementar uma 
linguagem utilizada pelo usuário para definição e manipulação dos dados. A 
interface possui, neste caso, mecanismos que traduzem comandos do usuário na 
linguagem proposta em comandos para o SIG subjacente. 
O enfoque em fatores humanos estuda o modelo mental do usuário, para, 
a partir deste, especificaro modelo de interface apropriado, buscando minimizar o 
esforço do usuário em definir e manipular dados georreferenciados (AOKI KAC, 
2000). 
 
 
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27 
 
 
Guarde... 
Numa visão abrangente, pode-se indicar que um SIG tem os seguintes 
componentes: 
 interface com usuário; 
 entrada e integração de dados; 
 funções de consulta e análise espacial; 
 visualização e plotagem; 
 armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um 
banco de dados geográficos). 
Estes componentes se relacionam de forma hierárquica. No nível mais 
próximo ao usuário, a interface homem-máquina define como o sistema é operado 
e controlado. No nível intermediário, um SIG deve ter mecanismos de 
processamento de dados espaciais (entrada, edição, análise, visualização e 
saída). 
No nível mais interno do sistema, um sistema de gerência de bancos de 
dados geográficos oferece armazenamento e recuperação dos dados espaciais e 
seus atributos. 
De uma forma geral, as funções de processamento de um SIG operam 
sobre dados em uma área de trabalho em memória principal. A ligação entre os 
dados geográficos e as funções de processamento do SIG é feita por 
mecanismos de seleção e consulta que definem restrições sobre o conjunto de 
dados. Exemplos ilustrativos de modos de seleção de dados são: 
“Recupere os dados relativos à carta de Guajará-Mirim” (restrição por 
definição de região de interesse); 
“Recupere as cidades do Estado de São Paulo com população entre 
100.000 e 500.000 habitantes” (consulta por atributos não-espaciais); 
 
 
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“Mostre os postos de saúde num raio de 5 km do hospital municipal de 
S.J. dos Campos” (consulta com restrições espaciais). 
A Figura abaixo indica o relacionamento dos principais componentes ou 
subsistemas de um SIG. Cada sistema, em função de seus objetivos e 
necessidades, implementa estes componentes de forma distinta, mas todos os 
subsistemas citados devem estar presentes num SIG. 
 
 
 
 
Estrutura Geral de Sistemas de Informação Geográfica 
 
 
Fonte: AOKI KAC (2000). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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UNIDADE 4 – ARQUITETURA DOS SIGs 
 
4.1 As possibilidades da tecnologia dos SIGs 
Já sabemos que o conceito “sistemas de informação geográfica” está 
relacionado hoje a diferentes alternativas, tanto que atualmente há uma grande 
diversificação de oferta de SIG, com pelo menos quadro grandes tecnologias 
complementares: 
1º. Os “SIG desktop”, com interfaces amigáveis e crescente 
funcionalidade. 
2º. Os “Gerenciadores de Dados Geográficos”, que armazenam os 
dados espaciais em ambiente multiusuário. 
3º. Os “Componentes SIG”, ambientes de programação que fornecem 
insumos para que o usuário crie seu próprio aplicativo geográfico. 
4º. Os “Servidores Web de Dados Geográficos”, utilizados para 
publicação e acesso a dados geográficos via Internet. 
Os “SIG desktop” são sistemas herdeiros da tradição de Cartografia, com 
suporte de bancos de dados limitado e cujo paradigma típico de trabalho é o 
mapa (chamado de “cobertura” ou de “plano de informação”). Desenvolvidos a 
partir do início da década de 1980 para ambientes da classe VAX e – a partir de 
1985 – para sistemas PC/DOS, esta classe de sistemas é utilizada principalmente 
em projetos isolados, sem a preocupação de gerar arquivos digitais de dados. 
Esta geração também pode ser caracterizada como sistemas orientados a projeto 
(“projectoriented GIS”). 
A segunda geração de SIGs (“banco de dados geográfico”) chegou ao 
mercado no início da década de 1990 e caracteriza-se por ser concebida para uso 
em ambientes cliente-servidor, acoplado a gerenciadores de bancos de dados 
relacionais e com pacotes adicionais para processamento de imagens. Esta 
 
 
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30 
 
geração também pode ser vista como sistemas para suporte a instituições 
(“enterpriseoriented GIS”). 
A terceira geração de SIGs (“bibliotecas geográficas digitais” ou “centros 
de dados geográficos”), caracterizada pelo gerenciamento de grandes bases de 
dados geográficos, com acesso através de redes locais e remotas, com interface 
via www (World Wide Web). Para esta terceira geração, o crescimento dos 
bancos de dados espaciais e a necessidade de seu compartilhamento com outras 
instituições requer o recurso a tecnologias como bancos de dados distribuídos e 
federativos. Estes sistemas deverão seguir os requisitos de interoperabilidade, de 
maneira a permitir o acesso de informações espaciais por SIGs distintos. A 
terceira geração de SIG pode ainda ser vista como o desenvolvimento de 
sistemas orientados para troca de informações entre uma instituição e os demais 
componentes da sociedade (“society-oriented GIS”). 
Um aspecto fundamental das diferentes tecnologias apresentadas é sua 
complementaridade: os “GIS desktop” podem utilizar “gerenciadores de dados 
geográficos”, que podem estar ligados a “servidores web”, e os usuários destes 
dados podem ter interfaces personalizadas, construídas a partir de “componentes 
GIS”. Vamos enfatizar a organização dos gerenciadores de dados geográficos, 
pois são estes que permitem a organização de grandes bancos de dados em 
ambientes corporativos. 
a) GIS desktop 
A primeira geração de SIG caracteriza-se por sistemas com operações 
gráficas e de análise espacial sobre arquivos (“flat files”). Sua ligação com 
gerenciadores de bancos de dados é parcial (parte das informações descritivas se 
encontra no sistema de arquivos) ou inexistente. Mais adequados à realização de 
projetos de análise espacial sobre regiões de pequeno e médio porte, estes 
sistemas enfatizam o aspecto de mapeamento. O sistema permite a entrada de 
dados sem definição prévia do esquema conceitual, assemelhando-se assim a 
ambientes de CAD que possuem a capacidade de representar projeções 
cartográficas e de associar atributos a objetos espaciais. Por força de sua 
 
 
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concepção, tais ambientes não possuem suporte adequado para construir 
grandes bases de dados espaciais. 
Num “GIS desktop” tradicional, os dados geográficos são armazenados 
de forma separada, com os atributos descritivos guardados em tabelas 
(usualmente no padrão x Base) e as geometrias em formatos proprietários (como 
os “shapefiles” do ARC/VIEW). Originalmente, sistemas simples de consulta e 
apresentação de dados, os “GIS desktop” têm evoluído para oferecer uma 
crescente gama de funcionalidade, incluindo: 
- a combinação de tratamento de dados vetoriais e matriciais (“raster”) no 
mesmo ambiente, com uma integração maior entre Processamento de Imagens e 
SIG, a exemplo do IDRISI; 
- linguagens de programação de “scripts”, em que as variáveis refletem os 
tipos de dados geográficos suportados pelo sistema (e.g., AVENUE do 
ARC/VIEW e MAPBASIC do MAPINFO), e que permitem ampliar a funcionalidade 
disponível;- ferramentas sofisticadas de Análise Espacial, como os módulos de 
Geoestatística disponíveis nas novas versões do IDRISI, ARC/INFO E SPRING e 
funções de Álgebra de Mapas como as disponíveis no módulo SPATIAL 
ANALYST do ARC/VIEW; 
- uma integração do “desktop” com os gerenciadores de dados 
geográficos, como no caso da ligação entre GEOMEDIA com ORACLE SPATIAL 
e AUTODESK WORLD com VISION e TerraView com mySQL e PostgreSQL; 
- o aumento da potencial de interoperabilidade e da conversão automática 
de formatos de dados geográficos, como suportado pelo GEOMEDIA; 
- o uso de conceitos de orientação-a-objetos, que permitem uma 
aproximação melhor entre os problemas do mundo real e sua representação 
computacional, como no ARC/GIS-9 e no SPRING. 
 
 
 
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b) A segunda geração: bancos de dados geográficos 
Mais recentemente, o interesse pelo uso de SIG no ambiente corporativo 
levou ao aparecimento de gerenciadores de dados geográficos, que armazenam 
tanto a geometria como os atributos dos objetos dentro de um sistema 
gerenciador de bancos de dados (SGBD). As principais vantagens desta 
estratégia são: (a) evitar os problemas de controle de integridade típicos do 
ambiente “desktop”, permitindo o acesso concorrente aos dados; (b) facilitar a 
integração com as bases corporativas já existentes, como sistemas legados, que 
já utilizam SGBDs relacionais. Um SGBD apresenta os dados numa visão 
independente dos sistemas aplicativos, além de garantir três requisitos 
importantes: eficiência (acesso e modificações de grandes volumes de dados); 
integridade (controle de acesso por múltiplos usuários); e persistência 
(manutenção de dados por longo tempo, independentemente dos aplicativos que 
acessem o dado). O uso de SGBD permite ainda realizar, com maior facilidade, a 
interligação de banco de dados já existente com o sistema de 
Geoprocessamento. 
Estes gerenciadores possuem dois componentes, usualmente de distintos 
fabricantes: um SGBD com suporte a dados geográficos e uma “camada de 
acesso”, que fornece um ambiente de armazenamento e recuperação, visível 
externamente ou integrado a um “GIS desktop”. As “camadas de acesso” 
interagem com estes servidores, para fornecer um ambiente de armazenamento e 
recuperação, através de uma interface de programação (API). Dentre os 
gerenciadores de bancos de dados com capacidades de armazenamento de 
dados geográficos, estão o ORACLE, PostgreSQL e mySQL. Dentre as API para 
acesso a estes bancos, estão o ArcSDE da ESRI e a TerraLib desenvolvida pelo 
INPE. 
 
c) A terceira geração: bibliotecas geográficas digitais 
Uma biblioteca geográfica digital (ou um “centro de dados geográfico”) é 
um banco de dados geográfico compartilhado por um conjunto de instituições. 
 
 
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Esta biblioteca deve ser acessível remotamente e armazenar, além dos 
dados geográficos, descrições acerca dos dados (“metadados”) e documentos 
multimídia associados (texto, fotos, áudio e vídeo). Este novo paradigma é 
motivado pelo aguçar da nossa percepção dos problemas ecológicos, urbanos e 
ambientais, pelo interesse em entender, de forma cada vez mais detalhada, 
processos de mudança local e global e pela necessidade de compartilhar dados 
entre instituições e com a sociedade. O núcleo básico de uma biblioteca 
geográfica digital é um grande banco de dados geográficos. 
 
d) Bibliotecas de componentes SIG 
Nenhum SIG nasce pronto e muitas vezes, há necessidade de 
desenvolver aplicativos dirigidos especificamente para um cliente. Para tanto, 
uma tendência crescente destes últimos anos é fornecer um ambiente de 
componentes, com tipos de dados geográficos básicos e métodos de acesso e 
apresentação. A linguagem de programação mais comum é VISUALBASIC, como 
no caso dos produtos MAPOBJECTS da ESRI e MAPX da MAPINFO. A 
comunicação com outras aplicações pode ser conseguida utilizando recursos do 
Windows, como OLE (Object Linking and Embedding) e ODBC (Open Database 
Connectivity). A alternativa (utilizada usualmente por projetos de software livre) é 
oferecer uma biblioteca de rotinas em código aberto num ambiente de 
programação em linguagens como C ou C++. 
Este é o caso da biblioteca TerraLib. Neste caso, toda a funcionalidade do 
sistema está disponível, mas precisa ser remontada pelo programador (CÂMARA; 
QUEIROZ, 2005). 
 
4.2 Sistemas de gerência de banco de dados (SGBD) 
Ao longo dos anos, as implementações de SIGs seguiram diferentes 
arquiteturas, distinguindo-se principalmente pela estratégia adotada para 
armazenar e recuperar dados espaciais. Mais recentemente, tais arquiteturas 
evoluíram para utilizar, cada vez mais, recursos de SGBDs. 
 
 
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Por seu lado, a pesquisa na área de Banco de Dados passou, já há algum 
tempo, a preocupar-se com o suporte a aplicações não convencionais 
(SCHNEIDER, 1997 apud CÂMARA; QUEIRÓZ, 2005), incluindo as aplicações 
SIG. Uma aplicação é classificada como não convencional quando trabalha com 
outros tipos de dados, além dos tradicionais, como tipos de dados espaciais, 
temporais e espaço-temporais. Uma das vertentes de pesquisa tem sido 
exatamente a definição de linguagens de consulta para tratar tais tipos de dados. 
Um sistema de gerência de banco de dados (SGBD) oferece serviços de 
armazenamento, consulta e atualização de bancos de dados. 
O mercado para SGBDs concentra-se em duas tecnologias, SGBDs 
Relacionais (SGBD-R) e SGBDs Objeto-Relacionais (SGBD-OR), com uma 
pequena fatia para SGBDs Orientados-a-Objeto (SGBD-OO). 
Os SGBD-R seguem o modelo relacional de dados, em que um banco de 
dados é organizado como uma coleção de relações, cada qual com atributos de 
um tipo específico. Nos sistemas comerciais atuais, os tipos incluem números 
inteiros, de ponto flutuante, cadeias de caracteres, datas e campos binários 
longos (BLOBs). Para esses tipos encontram-se disponíveis uma variedade de 
operações (exceto para o tipo BLOB), como operações aritméticas, de conversão, 
de manipulação textual e operações com data. 
Os SGBD-R foram concebidos para atender as necessidades de 
aplicações manipulando grandes volumes de dados convencionais. De fato, tais 
sistemas não oferecem recursos para atender as necessidades de aplicações não 
convencionais. A mera simulação de tipos de dados não convencionais em um 
SGBD-R pode ter efeitos colaterais, como queda de desempenho, dificuldade de 
codificação e posterior manutenção da aplicação (STONEBRAKER, 1996 apud 
CÂMARA; QUEIRÓZ, 2005). 
Os SGBD-OR estendem o modelo relacional, entre outras características, 
com um sistema de tipos de dados rico e estendível, oferecendo operadores que 
podem ser utilizados na linguagem de consulta. Possibilitam ainda a extensão dos 
mecanismos de indexação sobre os novos tipos. Essas características reduzem 
 
 
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os problemas ocorridos na simulação de tipos de dados pelos SGBD-R, tornando 
os SGBD-OR uma solução atrativa para aplicações não convencionais. 
A linguagem SQL (Structured Query Language) é adotada pela maioriados SGBD-R e SGBD-OR comerciais. Desenvolvida inicialmente pela IBM na 
década de 1970, a linguagem sofreu sucessivas extensões, culminando com a 
publicação do padrão conhecido por SQL:1999. 
SQL é formada basicamente por duas sublinguagens: 
a) Linguagem de definição de dados (SQL DDL): fornece comandos para 
definir e modificar esquemas de tabelas, remover tabelas, criar índices e definir 
restrições de integridade. 
b) Linguagem de manipulação de dados (SQL DML): fornece comandos 
para consultar, inserir, modificar e remover dados no banco de dados. 
No contexto de SQL, usamos os termos “tabela” em lugar de “relação”, e 
“coluna” em lugar de “atributo”, seguindo a prática mais comum. Os tipos de 
dados de SQL mais comumente utilizados são char(n), int, float, date e time. 
Estes representam, respectivamente, um conjunto de caracteres de tamanho 
definido, um número inteiro, um número real, uma data (composta por dia, mês e 
ano) e um instante de tempo (composto por horas, minutos e segundos). 
Uma restrição especifica um critério de consistência para o banco de 
dados, podendo ser definida a nível de coluna ou a nível de tabela. A restrição de 
nulidade sobre uma coluna A de uma tabela T indica que nenhuma linha t de T 
pode ter o valor de A nulo. 
Uma chave primária K (primary key) de uma tabela T é formada pelo 
nome de uma única coluna ou por uma lista de nomes de colunas de T. Indica 
que quaisquer duas linhas t e t’ de T não podem ter valores idênticos de K, ou 
seja, t [K] Mt’ [K]. 
Uma chave estrangeira F (foreign key) de uma tabela T para uma tabela 
U, com chave K, também é formada pelo nome de uma única coluna ou por uma 
 
 
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lista de nome de colunas de T. Indica que, para cada linha t de T, deve haver uma 
linha u de U tal que t[F]=u[K] (FERREIRA et al., 2005). 
 
4.3 Arquitetura dos SIGs 
Existem basicamente duas principais formas de integração entre os SIGs 
e os SGBDs, que são a arquitetura dual e a arquitetura integrada. 
A arquitetura dual armazena as componentes espaciais dos objetos 
separadamente. A componente convencional, ou alfanumérica, é armazenada em 
um SGBD relacional e a componente espacial é armazenada em arquivos com 
formato proprietário. Os principais problemas dessa arquitetura são: 
 dificuldade no controle e manipulação das componentes espaciais; 
 dificuldade em manter a integridade entre a componente espacial e a 
componente alfanumérica; 
 separação entre o processamento da parte convencional, realizado pelo 
SGBD, e o processamento da parte espacial, realizado pelo aplicativo 
utilizando os arquivos proprietários; 
 dificuldade de interoperabilidade, já que cada sistema trabalha com 
arquivos com formato proprietário. 
 
Arquitetura Dual Arquitetura Integrada 
 
 
 
 
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A arquitetura integrada consiste em armazenar todos os dados em um 
SGBD, ou seja, tanto a componente espacial quanto a alfanumérica. Sua principal 
vantagem é a utilização dos recursos de um SGBD para controle e manipulação 
de objetos espaciais, como gerência de transações, controle de integridade, 
concorrência e linguagens próprias de consulta. Sendo assim, a manutenção de 
integridade entre a componente espacial e alfanumérica é feita pelo SGBD. 
Esta última arquitetura pode ainda ser subdividida em três outras: 
baseada em campos longos, em extensões espaciais e combinada. 
A arquitetura integrada baseada em campos longos utiliza BLOBs para 
armazenar a componente espacial dos objetos. Como comentado anteriormente, 
um SGBD-R ou -OR trata um BLOB como uma cadeia de bits sem nenhuma 
semântica adicional. Portanto, esta arquitetura apresenta algumas desvantagens: 
 um BLOB não possui semântica; 
 um BLOB não possui métodos de acesso; 
 SQL oferece apenas operadores elementares de cadeias para tratar 
BLOBs. 
Portanto, ao codificar dados espaciais em BLOBs, esta arquitetura torna a 
sua semântica opaca para o SGBD. Ou seja, passa a ser responsabilidade do 
SIG implementar os operadores espaciais, capturando a semântica dos dados, e 
métodos de acesso que possam ser úteis no processamento de consultas, 
embora seja bastante difícil incorporá-los ao sistema de forma eficiente. 
A arquitetura integrada com extensões espaciais consiste em utilizar 
extensões espaciais desenvolvidas sobre um SGBD-OR. Esta arquitetura oferece 
algumas vantagens: 
 permite definir tipos de dados espaciais, equipados com operadores 
específicos (operadores topológicos e métricos); 
 permite definir métodos de acesso específicos para dados espaciais; 
Exemplos desta arquitetura são o Oracle Spatial (MURRAY, 2003 apud 
FERREIRA et al., 2005) e PostGIS. Embora largamente baseados nas 
 
 
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especificações do OpenGIS, estas implementações possuem variações 
relevantes entre os modelos de dados, semântica dos operadores espaciais e 
mecanismos de indexação. 
As extensões espaciais utilizadas nas arquiteturas integradas possuem as 
seguintes características: 
 fornecem tipos de dados espaciais (TDEs) em seu modelo de dados, e 
mecanismos para manipulá-los; 
 estendem SQL para incluir operações sobre TDEs, transformando-a de 
fato em uma linguagem para consultas espaciais; 
 adaptam outras funções de nível mais interno ao SGBD para manipular 
TDEs eficientemente, tais como métodos de armazenamento e acesso, 
e métodos de otimização de consultas. 
Normalmente, essas extensões tratam somente objetos espaciais cuja 
componente espacial seja uma geometria vetorial, utilizando BLOBs para 
armazenar dados matriciais, com todos os problemas já citados. 
De fato, no caso de aplicativos SIG que manipulam objetos com 
geometrias tanto matriciais quanto vetoriais, é possível a utilização de uma 
arquitetura integrada combinada, formada pela combinação das duas últimas. Ou 
seja, as geometrias vetoriais são armazenadas utilizando-se os recursos 
oferecidos pelas extensões e as geometrias matriciais são armazenadas em 
BLOBs. As funcionalidades para manipulação de geometrias matriciais são 
fornecidas por uma camada externa ao SGBD, de modo a complementar os 
recursos ausentes, até o momento, nas extensões (FERREIRA et al., 2005). 
 
4.4 Estrutura dos dados geográficos 
Um sistema de Informação Geográfica (SIG) difere dos demais sistemas, 
pela sua capacidade de estabelecer relações espaciais entre elementos gráficos. 
É o sistema mais adequado para análise espacial de dados geográficos. 
 
 
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Essa capacidade é conhecida como Topologia, ou seja, o estudo genérico 
dos lugares geométricos, com suas propriedades e relações. Esta estrutura, além 
de descrever a localização e a geometria das entidades de um mapa, define 
relações de conectividade, contiguidade e pertinência. 
Estrutura de relacionamentos espaciais 
 
A conectividade permite que arcos estejam ligados a outro por nós. A 
adjacência permite que arcos possuam direção e lados como esquerdo e direito. 
A direção é importante para modelagem de fluxos, em que atributos de orientaçãocomo de nó e para nó são armazenados. Para definir a topologia de um mapa, os 
Sistemas de Informações Geográficas utilizam uma estrutura de base de dados 
especial. 
Em um SIG, do mesmo modo que em sistemas CAM, todas as entidades 
de um mapa estão relacionadas a um mesmo sistema de coordenadas. 
Além dos dados geométricos e espaciais, os Sistemas de Informação 
Geográfica possuem atributos alfanuméricos. Os atributos alfanuméricos são 
associados com os elementos gráficos, fornecendo informações descritivas sobre 
eles. Os dados alfanuméricos e os dados gráficos são armazenados, geralmente, 
em bases separadas. 
Os programas para SIG são projetados de modo a permitir exames de 
rotina em ambas as bases gráficas e alfanuméricas, simultaneamente. O usuário 
é capaz de procurar informações e associá-las às entidades gráficas e vice-versa. 
Perguntas do tipo: “Quais lotes da parte leste da cidade são maiores que um 
hectare e destinado ao uso industrial?” podem ser solucionadas pelo sistema. A 
 
 
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resposta pode ser dada através da listagem dos números dos lotes ou da 
identificação dos lotes no mapa da cidade. 
O SIG reúne as seguintes características: 
- ter capacidade para coletar e processar dados espaciais obtidos a partir 
de fontes diversas, tais como, levantamentos de campo (incluindo o sistema 
GPS), mapas existentes, fotogrametria, sensoriamento remoto e outros; 
- ter capacidade para armazenar, recuperar, atualizar e corrigir os dados 
processados de uma forma eficiente e dinâmica; 
- ter capacidade para permitir manipulações à realização de 
procedimentos de análise dos dados armazenados, com possibilidade de 
executar diversas tarefas, tais como, alterar a forma dos dados através de regras 
de agregação definidas pelo usuário, ou produzir estimativas de parâmetros e 
restrições para modelo de simulação e gerar informações rápidas a partir de 
questionamentos sobre os dados e suas inter-relações. 
Reforçamos que os dados utilizados em SIG podem ser divididos em dois 
grandes grupos: 
- dados gráficos, espaciais ou geográficos, que descrevem as 
características geográficas da superfície (forma e posição); e, 
- dados não gráficos, alfanuméricos ou descritivos, que descrevem os 
atributos destas características. 
Existem basicamente duas formas distintas de representar dados 
espaciais em um SIG: vetorial (vector) e matricialmente (raster). 
 
a) Vetorial 
Os mapas são abstrações gráficas nas quais linhas, sombras e símbolos 
são usados para representar as localizações de objetos do mundo real. 
Tecnicamente falando, os mapas são compostos de pontos, linhas e polígonos. 
Internamente, um SIG representa os pontos, linhas e áreas como conjuntos de 
 
 
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pares de coordenadas (X,Y) ou (LONG/LAT). Os pontos são representados por 
apenas um par. Linhas e áreas são representadas por sequências de pares de 
coordenadas, sendo que nas áreas, o último par coincide exatamente com o 
primeiro. 
Desta forma, são armazenadas e representadas no SIG as entidades do 
mundo real que são representáveis graficamente, no modelo vetorial. Esta forma 
de representação é também utilizada por softwares CAD e outros. No entanto, o 
SIG precisa ser capaz de extrair mais resultados destas informações. Deve ser 
capaz, por exemplo, de determinar se a edificação está totalmente contida no lote 
e indicar qual é o lote que contém o registro de água. Para isto, os SIGs contam 
com um conjunto de algoritmos que lhes permitem analisar topologicamente as 
entidades espaciais. 
 
b) Matricial 
O outro formato de armazenamento interno em uso pelos SIGs é o 
formato matricial ou raster. Neste formato, tem-se uma matriz de células, às quais 
estão associados valores, que permitem reconhecer os objetos sob a forma de 
imagem digital. Cada uma das células, denominadas pixel, é endereçável por 
suas coordenadas (linha, coluna). 
É possível associar o par de coordenadas da matriz (coluna, linha) a um 
par de coordenadas espaciais, (x,y) ou (longitude, latitude). Cada um dos pixels 
estão associados a valores. Estes valores serão sempre números inteiros e 
limitados, geralmente entre 0 e 255. Os valores são utilizados para definir uma cor 
para apresentação na tela ou para impressão. 
Os valores dos pixels representam uma medição de alguma grandeza 
física, correspondente a um fragmento do mundo real. Por exemplo, em uma 
imagem obtida por satélite, cada um dos sensores é capaz de captar a 
intensidade da reflexão de radiação eletromagnética sob a superfície da terra em 
uma específica faixa de frequências. Quanto mais alta a reflectância, no caso, 
mais alto será o valor do pixel. 
 
 
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Abaixo temos uma tabela comparando as estruturas vetorial e matricial, 
sob vários aspectos. 
 
ASPECTOS FORMATO VETORIAL FORMATO RASTER 
Relações espaciais 
entre objetos. 
Armazena informações sobre 
relacionamentos. 
Relacionamentos 
espaciais devem ser 
inferidos. 
Ligação com Facilita associar atributo a Associa atributos apenas à 
banco de dados. elementos gráficos. classe do mapa. 
Análise, simulação e 
modelagem. 
Representação indireta de 
fenômenos contínuos. 
Álgebra de mapas é limitada. 
Representa melhor 
fenômenos com variação 
continua no espaço. 
Simulação e modelagem 
mais fáceis. 
Escala de trabalho. Adequado tanto a grandes 
quanto a pequenas escalas. 
Mais adequado para 
pequenas escalas. 
Algoritmos. Problemas com erro 
geométrico. 
Processamento mais 
rápido e eficiente. 
Armazenagem. Por coordenadas (mais 
eficiente). 
Por matrizes. 
Aplicações. Redes: Concessionárias de 
Água Esgoto. Lixo, Energia 
Telefonia, Transportes, etc. 
Ambientais Diagnóstico, 
Zoneamento 
Planejamento, 
Gerenciamento Manejo, 
Gestão ambiental, etc. 
 
 
 
Tipo de Dado Vantagem Desvantagem 
 
 
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Raster 
Estrutura de dados simples. 
Compatível com dados obtidos por 
Scanner ou Sensor Remoto. 
Procedimentos simples de análise 
espacial. 
Requer grande espaço de 
armazenamento. 
Dependendo da resolução do pixel, o 
produto final pode não ser satisfatório. 
Transformação de Sistemas de projeção 
mais complexa. 
Maior dificuldade para representar 
relações topológicas. 
Vetor 
Requer pouco espaço de 
armazenamento. 
Facilidade na representação das 
relações topológicas. 
Produto Final superior aos 
produzidos manualmente. 
Permite a criação de overlays 
sobre imagens. 
Estrutura de dados mais complexa. 
À priori não é compatível com dados 
obtidos por sensores remotos. 
Software e Hardware necessários são 
frequentemente mais caros. 
A análise espacial é mais complexa. 
Os dados alfanuméricos ainda podem ser subdivididos em dois tipos: 
- atributos dos Dados Espaciais; 
- atributos Georreferenciados. 
Atributos dos dados espaciais são os atributos que fornecem informações 
descritivas acerca de características de algum dado espacial. Estão ligados aos 
elementos espaciais através de identificadores comuns, normalmente chamados 
de geocódigos, que estão armazenados tanto nos registros alfanuméricos