Geoprocessamento - Laboratório de Topografia e Cartografia - UFES

GeomáticaAula 10 -Geoprocessamento

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

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:•Redes (de água, luz, telefone; bacias hidrográficas;rodovias)

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:•Modelos Numéricos do Terreno;

GEOPROCESSAMENTOCaracterização dos Dados em SIG:•Imagens

GEOPROCESSAMENTOGeoprocessamento:PessoasSoftwareDadosGeoprocessamentoHardwareProcedimentos

GEOPROCESSAMENTOFunções do SIGCapturarAnalisarArmazenarExibirConsultarExportar

Capturando dadosMapas de papel480585.5, 3769234483194.1, 3768432485285.8, 3768391484327.3, 3768565483874.7, 3769823CoordenadasDadosSIGDados digitaisGPS

Armazenando dados• Formatos vetoriais– Representações discretas darealidadeX,Y X,Y X,YX,Y• Formatos raster– Usam células quadradas paramodelar a realidadeRealidade(Uma rodovia)LinhasX,YColunas

Consulta• Identificando feições específicas• Identificando feições baseadas em condiçõesMunicípios da Flórida com umapopulação maior que 300.000

Análise• ProximidadeQuais lotes estão a 15 metros da estrada?• OverlayTipo de poçoProprietárioTipo de soloPerfuradoJoséArenoso• Redeacidentehospital

ExibiçãoMapasGráficosRelatórios

ExportaçãoMapa de papelInternetImagemDadosSIGDocumento

Organizando dados espaciais• Um SIG trabalha com camadas temáticas dedados espaciais• Responder perguntas comparando diferentescamadas de dados

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)?

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

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:é definida 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: é a singularidadedos elementos de possuírem as mesmasrelações geométricas.Relação de Interseção:representa ocruzamento de um elemento linear comum dos contornos de determinadopolígono.

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

Representando feições em dados vetoriais• Entidades do mundo real são abstraídas emtrês formas básicasPontos(Lojas)Linhas/Arcos/Rotas(Ruas)Áreas/Polígonos/Regiões(Uso do solo)

Escala do mapa• A escala do mapa determina o tamanho e aforma das feições• Escala granderiocidade1:5001:24000rio• Escala pequena1:24000cidade1:250000

Componentes de dados geográficos• Três componentes gerais para informaçãogeográficaRuasGeometriaAtributosComportamentoRegrasRuas eavenidaspodem nãointerceptar

Fabricantes de Software

Produtores de Dados• Bases • Atributos • SensoriamentoRemoto

Fabricantes de Hardware

Arcmap.exe ArcMap Visualização de Dados Integração de Dados Criação de Dados Análise Espacial Criação de MapaArcToolbox.exe ArcToolboxArcCatalog.exe ArcCatalog Navegar Dados Gerenciamento de Dados Organização de Dados Pesquisar Dados Criação &Gerenciamento deMetadados Conversão de Dados(Importar/Exportar) Projeção & Transformação de Dados

ArcCatalog• Uma janela para seu banco dedados• Procura seus dados• Gerencia seus dados• Cria e visualiza documentaçãode dados (metadados)

ArcMap• Aplicativo de exibição primária• Realiza tarefas baseadas em mapa–Exibir–Editar– Consultar– Analisar–Gráficos– Relatórios

ArcToolbox• Funções de processamentogeográfico– Gerenciamento de dados,análise, e conversão– Ferramentas variam entreprodutos ArcGIS

Cartografia Avançadaada

Projeção• Projeção• (Transformação de Coordenadas)• Suporta– Dados Vetoriais– Dados Raster• Transformação de Datum• De QUALQUER Projeçãopara QUALQUER Projeção

Rotação de Mapa

• Edita múltiplosdatasets• Ferramentasavançadas deconstruçãoEdição no ArcMap

ArcMap• ArcMap é como uma mesa de desenho virtual.• No Display de Mapa é onde as camadas de dadosgeográficos são desenhadas• Na Tabela de Conteúdo (TC) é onde vocêacompanhará os dados na tela.• Para mapas de desktop, essa é a interface na qualvocê passará maior parte do seu tempo. Quasequalquer análise interativa e visualização acontece noArcMap.• A interface pode ser visualizada em dois estados:– Na visão de dados (Exibir Dados) é onde a maioria daanálise é feita.– Na visão de layout (Exibir Layout) é onde você criará umaapresentação, e ganhará acesso a ferramentascartográficas.

Editar DadosAnálise de DadosProdução de Mapa

Georeferenciamento de IMAGENS:2’12 1’Ponto 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

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