Geomática

GeomáticaAula 10 -Geoprocessamento

GEOPROCESSAMENTO“Sistemas voltados à aquisição, análise, armazenamento,manipulação e apresentação de informaçõesreferenciadas espacialmente"Marble, 1984“Tecnologia de coleta e tratamento de informaçõesespaciais e de desenvolvimento de sistemas que asutilizam”RODRIGUES, M. (1990)

GEOPROCESSAMENTOSIG's são sistemas cujas principais característicassão: "integrar, numa única base de dados,informações espaciais provenientes de dadoscartográficos, dados de censo e de cadastro urbano erural, imagens de satélite, redes e modelos numéricosde terreno; combinar as várias informações, atravésde algoritmos de manipulação, para gerarmapeamentos derivados; consultar, recuperar,visualizar e plotar o conteúdo da base de dadosgeocodificados"Gilberto Câmara, 1993

GEOPROCESSAMENTO

Técnicas relacionadas ao tratamento da informação espacial :• Técnicas para coleta de informação espacial:Cartografia, Sensoriamento Remoto, GPS,Topografia, Fotogrametria, LevantamentoCadastras, etc;• Técnicas de armazenamento de informaçãoespacial: Bancos de Dados – Orientado a Objetos,Relacional, etc.• Técnicas para tratamento e análise de informaçãoespacial, como Modelagem de Dados,Geoestatística, Aritmética Lógica, Funçõestopológicas, Redes, etc;• Técnicas para o uso integrado de informaçãoespacial, como os sistemas GIS – GeographicInformation Systems, LIS – Land InformationSystems, AM/FM – Automated Mapping/Facilities

GEOPROCESSAMENTOClassificação dos Sistemas de Geoprocessamento:Categorização dos Sistemas deInformações Inteligentes(SEP)SistemasEspecialistasPurosBusca, Processa, Analisa,Interage, Avalia, Sugere eDecide.(CI)ConsultoresInteligentesBusca, Processa, Analisa,Interage, Avalia e Sugere.(AI)AssistentesinteligentesBusca, Processa, Analisa,Interage e Avalia.SIG(SSE)Sistema deSuporteEspecialistasBusca, Processa, Analisa eInterageEx: ArcView(SSD)Sistema deSuporte aDecisõesBusca, Processa e AnalisaEx: Banco de Dados

GEOPROCESSAMENTOGeoprocessamento:PessoasSoftwareDadosGeoprocessamentoHardwareProcedimentos

Questões Básicas Respondidas por um SIGCondiçãoLocalizaçãoTendênciaRotaPadrãoSimulaçãoModelagemO que está em ...?Onde está ...?O que mudou ...?Qual o melhor caminho ...?Qual a melhor variável ...?Ocorrendo um evento ...Se ocorrer ...

GEOPROCESSAMENTOOutras Questões:•Quanto existe num local?•Porqueé que ocorre ali mais do que em outro local?•Qual a extensão do fenômeno?•Existe regularidade na distribuição?•Qual a natureza dessa regularidade?•Porqueé que o padrão de distribuição espacial exibe regularidade?•Onde se localiza em relação a outros da mesma espécie?•Ondeé o limite?•Qual a natureza desse limite?•Os atributos ocorrem usualmente juntos no mesmo local?•Porqueé que devem estar associados?•Como se tem alterado espacialmente ao longo do tempo?•Que fatores têm influenciado a velocidade dessa alteração?•Porqueé que se tem difundido ou dispersado num padrão particular?•Quais os fatores geográficos que têm condicionado a sua dispersão (forma,velocidade)?

Caracterização dos Dados em SIG:GEOPROCESSAMENTODado espacial: tipo de dado que descreve fenômenos aosquais esteja associada alguma dimensão espacial.Dado geográfico: descreve fatos, objetos e fenômenos doglobo terrestre associados à sua localização sobre a superfícieterrestre, num certo instante ou período de tempo.Dados geográficos ou geo-referenciados são utilizados emSIGs e constituem uma classe particular de dados espaciais.•Características não-espaciais: descrendo o fenômenosendo estudado (ex: nome e tipo da variável);ATRIBUTOS•Características espaciais: informando a localizaçãoespacial do fenômeno, ou seja, seu geo-referenciamento,associada a propriedade geométricas e topológicas;

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:A distribuição espacial dos Dados Geográficos podem ser:•a-dimensional (0-D, dados pontuais, ex: medidaspluviométricas); Ponto e Atributo•unidimensional (1-D, dados lineares, ex:especificação de uma rede viária); Linha eAtributo•bidimensional (dados em 2D, ex: descrição deuma área de vegetação); Polígonos e Atributos•tridimensional (dados em 3D, ex: modelosdigitais de terreno 3D). Relevo

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:As Principais Classes de Dados Geográficos são:•Mapas temáticos e mapas cadastrais

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:As Principais Classes de Dados Geográficos são:•Redes (de água, luz, telefone; bacias hidrográficas;rodovias)

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:As Principais Classes de Dados Geográficos são:•Modelos Numéricos do Terreno;

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:As Principais Classes de Dados Geográficos são:•Imagens

Fontes dos Dados EspaciaisPRIMÁRIAS: correspondemàquelas medidas diretamentecoletadas no campo.Dado DigitalMapas eCartasArquivos de papéisDadoGISFotogrametriaDigitalDadoDadoEntrevistaDadoSECUNDÁRIAS: são aquelasderivadas de mapas e banco dedados preexistentesSensoriamentoRemotoLevantamentode campo

2 – O Dado EspacialFORMATO MATRICIALA unidade fundamental é um polígono regular, geralmente um quadradodenominado pixel.O espaço é definido por uma matriz de células (pixels), às quais estãoassociados valores (entre 0 e 255), que permitem reconhecer os objetos sob aforma de imagem digital.Cada pixel possui um número de linha, umnúmero de coluna e um valorcorrespondente ao atributo estudado(alguma grandeza física, correspondente aum fragmento do mundo real).Cada pixel, é individualmenteendereçável/acessado por meio de suascoordenadas (linha, coluna), as quaispodem ser associadas a um par decoordenadas espaciais, (UTM X, Y) ou(Longitude, Latitude).

GEOPROCESSAMENTORepresentações dos Dados Espaciais:Representação Matricial:•Espaço é representado como uma matriz P(m, n)•cada célula (Pixel) possui um número de linha, um número decoluna e um valor correspondente ao atributo estudado• cada célula é individualmente acessada pelas suas coordenadas.

Representações dos Dados Espaciais:GEOPROCESSAMENTO

Representações dos Dados Espaciais:GEOPROCESSAMENTORepresentação Vetorial:•Consideram-se três elementos gráficos:• Ponto• Linha• Polígono.•Um ponto é um par ordenado (x, y) de coordenadas espaciais.•As linhas são arcos, ou um conjunto de pontos conectados.

FORMATO VETORIALA unidade fundamental é um par de coordenadas x, y. Os mapas sãoabstrações gráficas nas quais linhas, sombras, e símbolos são usadospara representar as localizações de objetos do mundo real.Abstração de Objetos do Mundo Real:• Ponto: dado espacial que não possui área, representadopor um único par de coordenadas e pode representarqualquer variável real ou não.• Linha: dado espacial formado por uma seqüência depontos conectados.• Nós: correspondem ao início ou fim de uma linha, ou àrepresentação do cruzamento de duas ou mais linhas.• Arcos: representam um tipo especial de linhas quecorrespondem aos segmentos lineares que definem oslimites entre polígonos, ou seja, uma linha que écompartilhada por dois polígonos.• Polígonos: são áreas definidas por uma seqüência delinhas que não se cruzam e se encontram em um nó.

Objeto Mapeado: Lotes35.44’R 10’20.37’ 26.23’12 1345.81’30.5’ 26.23’45.81’SIGProcessamentoCorrespondênciaCaracterísticasProcessadas: Pontose Arcos/// / //9Arcos

FUSÃO DE DADOSRASTER + VETORIAL

FUSÃO DE DADOSRASTER + VETORIAL

FORMATO VETORIAL (VECTOR) x FORMATO MATRICIAL (RASTER)AspectoRelações espaciaisentre objetosLigação com bancode dadosAnálise, Simulaçãoe ModelagemEscalas detrabalhoAlgoritmosArmazenamentoAplicaçõesRepresentação VetorialArmazena informações sobrerelacionamentos, isto é, osrelacionamentos topológicos entreobjetos disponíveisFacilita associar atributos a elementosgráficosRepresentação indireta de fenômenoscontínuosÁlgebra de mapas é limitadaAdequado tanto a grandes quanto apequenas escalasProblemas com erros geométricosPor coordenadas (mais eficiente)Representação MatricialRelacionamentos espaciais devem serinferidos (deduzidos)Associa atributos apenas a classes domapaRepresenta melhor fenômenos comvariação contínua no espaço: Ex: Mancha deÓleo no Mar, Variação da Temperatura ao longo de um Rio(Visualização de Zonas de Transição)Simulação e modelagem mais fáceisMais adequado para pequenas escalas(1:25.000 e menores)Processsamento mais rápido eeficiente.Por matrizes

Banco de Dados em SIGA tecnologia de Banco de Dados em SIG trabalhaclassicamente, com dados tabulares, que sãorelacionados a feições espaciais.CampoRegistro

GEOPROCESSAMENTODefinições Básicas em um SIG:Classes: Subdivisões de uma categoria emconjuntos menores de elementos comcaracterísticas semelhantes.

GEOPROCESSAMENTODefinições Básicas em um SIG:Objetos: Classificação de uma entidade por meiode um conjunto de atributos que a caracterizam eindividualizam.

GEOPROCESSAMENTODefinições Básicas em um SIG:Atributos: Descrevem uma propriedade ou umacaracterística de um determinado elemento, armazenadossegundo um registro tabular. Podem ser alfanuméricos ougraficos (cores, símbolos, etc)

GEOPROCESSAMENTODefinições Básicas em um SIG:Camadas, Temas ou Layers: Conceito lógicoutilizado para distinguir subdivisões de gruposde dados em uma representação digital.Quadras e LotesEstradasRotas de ônibusShopping CentersParques IndustriaisTEMAS OU C AMADAS EM SIG

GEOPROCESSAMENTOPrincipais Operações com Classes e Objetos•Fatiamento•Reclassificação•União•Interseção•Divisão•Contido em•Contém a•Adjacente a•Distância eDireção•à esquerda de•à direita de•acima•abaixo•próximo a•igual a•Cruza•Sobrepõe•Maior que•Menor que•Além de Seleçõespor atributos•Seleção Espacial•Junção deAtributos•Junção Espacial•entre outras

SIG e Análise EspacialO que distingue um SIG de outros tipos de sistemas de informaçãosão as funções que realizam análises espaciais e/ou geográficas. Taisfunções utilizam os atributos espaciais e não espaciais das entidadesgráficas armazenadas na base de dados espaciais e buscam fazersimulações (modelos) sobre os fenômenos do mundo real, seusaspectos ou parâmetros.ATRIBUTOS ESPACIAIS(`Dados Topológicos)ATRIBUTOS NÃO ESPACIAIS(Dados Alfanuméricos)BANCO DEDADOS ESPACIALANÁLISE GEOGRÁFICA/ESPACIAL

TopologiaDiz respeito à capacidade de análise espacial de dadosgeográficos, em um ambiente SIG.– Descreve como pontos, linhas e áreasinterligados estão posicionadosespacialmente entre eles.

Elementos TopológicosA topologia é construída a partir de três gráficos primitivos:ponto, linha e polígono.Ponto / nó (node)Linha / rede (network)Área / polígono(polygon)Coordenadax e yCoordenada x e ySérie de coordenadas x e yLimites decoordenadas x e yDimensãoNenhumaComprimentoÁreaDefine:Início e final de linhas,símbolos e acidentesEstradas, contorno de áreas,sistemas utilitários, etc.Lotes, áreas dejurisdição política, etc.Ao gerar uma topologia, seja ela tipo nó, rede ou polígono, asinformações que definem a relação entre entidades adjacentes egrupo de entidades ficam armazenadas em tabelas que são geradasautomaticamente. Os campos das tabelas, contém informaçõessobre os elementos da topologia.

Relações TopológicasPara a implementação de um projeto de SIG, é indispensável que asrelações topológicas entre os dados espaciais sejam satisfeitas. A estruturatopológica permite os seguintes relacionamentos espaciais...Relação de Disjunção:édefinida pelasrelações matemáticas entre os elementosque não possuem limites comuns.Relação de Adjacência (vizinho a, aolado de): é definida pela presença decadeias que separam os elementos.Permite que arcos possuam direção elados como esquerda e direita. A direçãoé importante para modelagem de fluxos,em que atributos de orientação como denó e para nó são armazenados.

Relação de Contingência: compreendeas relações existentes entre os elementoscontidos em outros elementos.Relação de Igualdade: éa singularidadedos elementos de possuírem as mesmasrelações geométricas.Relação de Interseção:representa ocruzamento de um elemento linear comum dos contornos de determinado

Relação de Cruzamento: é um casoparticular de interseção, no qual oselementos lineares cruzam pelo menosdois lados de um polígono.

Ferramentas Analíticas do SIGConsulta a Banco de Dados: É a mais fundamental de todas asferramentas do SIG. Desempenha pesquisas baseadas em topologiasarmazenadas.Operadores Algébricos com Mapas: Conjunto de ferramentas quefaz a combinação matemática de layers de mapas. A modelagempermite combinar mapas de acordo com várias operaçõesmatemáticas.Operadores de Distância:constituem-se em um conjunto deferramentas onde a distância desempenha papel chave nas análises.Geoestatísticastica: oferece procedimentos estatísticos e rotinasespecializadas para a análise estatística do dado espacial.

Alguns tipos de SIG:GEOPROCESSAMENTO

GEOPROCESSAMENTOModelo Conceitual do ArcView:possuempossuem0,NProjetos0,N0,N 0,N 0,Npossuempossuempossuem1,11,1 1,1 1,1 1,1Views Tabelas Layouts Charts Scripts0,N0,Npossuem1,10,N 0,N 0,N 0,N 0,N0,N 1,1exibemexibempossuem1,1Themes1,1representamexibem

GEOPROCESSAMENTO

Pontos e Polígonos com Atributos:GEOPROCESSAMENTO

Dados Vetoriais:GEOPROCESSAMENTO

Dados Vetoriais Temáticos:GEOPROCESSAMENTO

GEOPROCESSAMENTOFerramentas de Consulta Espacial e Tabular:

Seleção e Busca:GEOPROCESSAMENTO

Georeferenciamento de IMAGENS:2’2 1’1Ponto decontrolePonto decontrole1: (351234.12, 7753577.31) ~ 1’: (92, 380)2: (370722.47, 7755376.42) ~ 2’: (645, 299)Ponto de controle = ponto da planta, carta ou mapa em que se conhece as coordenadasPara geo-referenciar uma imagem é necessário ter 2 pontos de controle

Georeferenciamento de IMAGENS:P0 (E0, N0)2’1’(Xp2 – Xp1)N2YP2--(E2 – E1)N1Yp1

World File = arquivo texto = nomedoarquivodeimage + w (e.g.: vitoria.jpg vitoria.jpgw)Valor de 1 pixel na direção XTermo de rotação para linhaTermo de rotação para colunaValor de 1 pixel na direção YCoordenada X do pixel (0, 0)Coordenada Y do pixel (0, 0)Pixel de Exemplo:1: (351234.12, 7753577.31) ~ 1’: (92, 380)2: (370722.47, 7755376.42) ~ 2’: (645, 299)35.2411392405063291139240506329110.0000000.000000-22.211234567901234567901234567901347991.935189873417721518895341777762017.5791358024691358024691358VPx= (E2 –E1) / (Xp2 –Xp1)e.g.:VPx = (370722.47 – 351234.12) / (645 – 92)VPx = 35.241139240506329113924050632911Sempre 0.000000, a não ser casos em que sesaiba previamente esses valoresVPy= (N2 –N1) / (Yp2 –Yp1)e.g.:VPy = (7755376.42 – 7753577.31) / (299 – 380)VPy = -22.211234567901234567901234567901E0 = E1 – (Xp1*VPx)e.g.:E0 = 351234.12 – 92*35.2411392405063291...E0 = 347991.93518987341772151889534177N0 = N1 – (Yp1*VPy)e.g.:N0 = 7753577.31 – 380*(-22.2112345679012...)N0 = 7762017.5791358024691358024691358