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Renato Corrêa TaquesEng. Agrimensor - Incaper
GeoprocessamentoTecnologia Transdisciplinar
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Geoprocessamento
“ Se onde é importante para o seu negócio, então Geoprocessamento é a ferramenta de trabalho.”
Introdução à ciência da geoinformação(Câmara e Davis, 2001)
O papel da Cartografia no GeoprocessamentoA cartografia tem papel fundamental no geoprocessamento, pois o mapa é o principal meio de apresentação dos resultados.
Cartografia é a ciência e a arte de expressar graficamente, por meio de mapas e cartas, o conhecimento humano da superfície da Terra.
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GeodésiaÉ a ciência que determina, através de observações, a forma e o tamanho da Terra, as coordenadas dos pontos, comprimento e direção de linha da superfície terrestre.
Forma da TerraSuperfície física (Topográfica) – superfície ao longo da qual são realizadas operações geodésicas, topográficas, etc.Elipsóide – superfície ao longo da qual são realizados os cálculos geodésicos e corresponde a um modelo matemático.Geóide – é a superfície que mais se aproxima do “nível médio dos mares”.
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Forma da Terra
Elipsóide de revolução� Corresponde a uma superfície gerada pela rotação
de uma elipse em torno do seu eixo menor.� É mais usado na geodésia devido ao fato de ter
tratamento matemático menos sofisticado.� É definido pelo seu parâmetros: semi-eixo maior (a)
e o semi-eixo menor (b) ou o achatamento (α).
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ElipsóideElipsóide Ano a (m) αααα Adotado
Bessel 1841 6.377.397 1/299,15 Alemanha
Clarke 1866 6.378.206 1/294,98 EUA
Krassowski 1940 6.378.245 1/298,30 Rússia
Hayford 1909 6.378.388 1/298,00 Brasil (até 1979)
ERI67 (SAD69) 1967 6.378.160 1/298,25 Brasil
WGS84 1984 6.378.137 1/298,257 GPS
Referencial e Datum1. Escolha de um sólido geométrico (elipsóide de
revolução)2. Definição do posicionamento e orientação do
elipsóide
Datum - posicionar o elipsóide de referência em relação à superfície física da Terra.É definido por 5 parâmetros: semi-eixo maior e achatamento do elipsóide e os componentes de um vetor de translação entre o centro da Terra e o do elipsóide ( ∆X, ∆Y, ∆Z).
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Referenciais usados no Brasil� Datum Córrego Alegre
� SAD69 (South American Datum 1969)
� WGS84 (World Geodetic System 1984)
� SIRGAS2000 - Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas 2000
(período de transição até 2014)
Cartas do IBGE CARLOS CHAGAS NANUQUE
ATALÉIA ECOPORANGA MONTANHA MUCURI
ITABIRINHA DE MANTENA MANTENA NOVA VENÉCIA SÃO MATEUS
CONSELHEIRO PENA SÃO GABRIEL DA PALHA LINHARES RIO DOCE
BAIXO GUANDU COLATINA ARACRUZ REGÊNCIA
MANHUAÇÚSANTANA DO OCIDENTE
CLÁUDIOAFONSO S. LEOPOLDINALAJINHA
MUNIZ FREIRE
GARRAFÃO SERRA
DO CASTELOCONCEIÇÃO
NOVA ALMEIDA
ITABAPOANABARRA SECA
MIMOSO DO SUL ITAPEMIRIMITABAPOANABOM JESUS DO PRES. KENNEDY
VARRE-SAI MUQUI RIO NOVOGUAÇUÍITAPEMIRIMCACHOEIRO DE PIÚMA
ESPERA FELIZ ANUTIBA MATILDE GUARAPARILOURENÇODIVINO DE SÃO CASTELO
CHAVESALFREDO
MANHUMIRIM IÚNA VITÓRIADOMINGOSMARTINS
ARAGUAIA
-17°30'
-18°00'
-18°30'
-21°30'
-21°00'
-20°30'
-20°00'
-19°30'
-19°00'
-42°00' -41°30' -41°00' -40°30' -40°00' -39°30'
-21°30'
-17°30'
-18°00'
-18°30'
-21°00'
-20°30'
-20°00'
-19°30'
-19°00'
-39°30'-40°00'-40°30'-41°00'-41°30'-42°00'
ESTADO DO ESPÍRITO SANTODISTRIBUIÇÃO DAS CARTAS DO IBGE
Cartas na Escala 1:100.000Curvas de nível de 50m
Cartas na escala 1:50.000Curvas de Nível de 20m
Datum SAD 69
Datum Córrego Alegre
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Referenciais diferentes
Sistema de coordenadasCoordenadas – São grandezas lineares ou angulares que indicam a posição ocupada por um ponto em um sistema de referência.
� Coordenadas Geográficas ou Geodésicas
� Coordenadas Cartesianas Geocêntricas
� Coordenadas Planas
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Coordenadas GeográficasLatitude (ϕϕϕϕ): ângulo que a normal ao elipsóide forma com sua projeção sobre o plano do equador.
Varia de 0° (Equador) a ± 90°
+ hemisfério norte- hemisfério sul
Coordenadas GeográficasLongitude (λλλλ): ângulo que mede o diedro formado pelos meridianos de Greenwich e pelo meridiano do ponto.
Varia de 0° (Greenwich) a ±180°
+ leste- oeste
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Coordenadas GeográficasAltura geométrica ou elipsoidal (h): é o segmento da normal compreendida entre o ponto P e o elipsóide
Pode ser positiva ou negativa.
Altura elipsoidal ≠ AltitudeMAPGEO
Latitude X Longitude
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Coordenada Cartesianas Geocêntricas
Um sistema no espaço 3D que é caracterizado por um conjunto de três retas (x, y e z), denominados de eixos coordenados, mutuamente perpendiculares.
- O eixo X coincidente ao plano equatorial, positivo na direção de longitude 0°;
- O eixo Y coincidente ao plano equatorial, positivo na direção de longitude 90°;
- O eixo Z é paralelo ao eixo de rotação da Terra e positivo na direção norte.
Coordenadas PlanasAs coordenadas referidas a um determinado Sistema de Referência, podem ser representadas no plano através nas componentes X, Y ou N, E (Norte, Este) e são o tipo de coordenadas regularmente encontrado em mapas e plantas.
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Projeções CartográficasPara representar as feições de uma superfície curva em plana são necessárias formulações matemáticas chamadas de Projeções.
(Geográficas) ϕ, λ ↔ N, E (Plana)
Diferentes projeções poderão ser utilizadas na confecção de mapas. No Brasil a projeção mais utilizada é a Universal Transversa de Mercator (UTM).
Classificação das ProjeçõesQuanto ao tipo de deformação:�Projeções Equidistantes - conservam a proporção
entre as distâncias, em determinadas direções, na superfície representada;
�Projeções Equivalentes - conservam as áreas, porém os ângulos sofrem deformações;
�Projeções Conformes - mantêm os ângulos ou formas de pequenas feições. As projeção UTM é conformes.
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Classificação das ProjeçõesQuanto ao tipo de superfície de projeção:� Cilíndrica� Cônica� Azimutal ou Plana
Projeção Cilíndrica - projeta uma superfície esférica em um cilindro
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Projeção Cônica - projeta uma superfície esférica em um cone
Projeção Cônica - projeta uma superfície esférica em um cone
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Projeção Universal Transversa de Mercato(UTM)
Seu princípio básico é a Terra dividida em 60 fusos (zonas) de 6 graus de longitude, tendo início no anti-meridiano de Greenwich (180°), seguindo numa ordem de oeste para leste.
Quanto à latitude, a divisão consiste em zonas de 4 graus, enquanto que os paralelos-limites são os de 80° sul e 84 °norte.
UTM - Cilindro Secante
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Coordenadas UTMCoordenadas métricas
Coordenada Norte (N):- Eixos referencial é o Equador- Crescente de Sul para Norte- No Equador seu valor é
10.000.000
Coordenada Este (E):- Eixos referencial é o Meridiano
Central (MC) de cada zona- Crescente de Oeste para Leste- No MC seu valor é 500.000
Sistemas de Informação Geográfica (SIG)
Conjunto e ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados sobre o mundo real.
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Componentes do SIG
Arquitetura SIG
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Software (aplicativos computacionais)
ArcGIS [www.esri.com]gvSIG [www.gvsig.org/]Kosmo [www.opengis.es/]Quantum GIS [www.qgis.org/]
Banco de dadosDevemos evitar confundir o BD propriamente dito (conjunto de tabelas relacionadas entre si), com o programa que o gerenciará, o Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD).
Softwares como MicroSoft Access, MySQL, Oracle, PostgreSQL, não são BD, mas sim SGBD
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Banco de Dados Geográfico (BDG)
O BDG, também chamado de Banco de Dados Espacial (BDE), é semelhante ao BD (relacional), com a grande e importante diferença de suportar feições geométricas em suas tabelas e operações espaciais sobre elas.
Estrutura de dados SIG
Existem basicamente 2 formas distintas de representar dados em um SIG:
Vetorial (vetor) ou Matricial (raster)
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Modelo Vetorial x Modelo MatricialFormato Vantagem Desvantagem
Raster
- Estrutura de dados simples;- Compatível com obtidos por scanner e sensores remotos;- Procedimento mais rápido e eficiente;
- Requer grande espaço de armazenamento;-Transformação de sistema de projeção mais complexa;- Maior dificuldade para representar relações topológicas;
Vetor
- Requer pouco espaço de armazenamento;- Transformação de sistema de projeção mais simples e precisa;- Facilidade na representação das relações topológicas;
- Estrutura de dados mais complexa;-Análise espacial mais complexa;
O que é shape?É um tipo de arquivo digital que representa uma feição ou elemento gráfico, seja ela em formato de ponto, linha ou polígono e que contém uma referência espacial.
O “shape” é na verdade um conjunto de vários arquivos. Três arquivos individuais são obrigatórios para armazenar os dados do núcleo que compreende um shapefile. São eles o “.shp”, “.shx” e “.dbf”. Outros arquivos podem ser gerados juntamente com os três anteriores: o “.prj”, o “.sbn” e o “.sbx”.
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Shapefiles (formato vetorial)
Desenvolvendo um SIG
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1 - Mundo Real
Processo de compreensão da realidade que será o foco do SIG (problemas e demandas a ser atendidas)
Desenvolvendo um SIG
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2 – Aquisição de dados
Obtenção dos dados através de várias técnicas que podem envolver coleta em campo, adquirir dados tabulares, etc.Etapa de maior custo na implementação de um SIG.
Posicionamento por satélite GNSS/GPS
Fornece posições geográficas com diferentes níveis de precisão
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Receptores, softwares, metodologias, algoritmos e aplicações para posição, velocidade e tempo
Sensoriamento Remoto (SR)Fornece informações (imagens) sobre objetos ou fenômenos na superfície da Terra em várias faixas do espectro eletromagnético.
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Espectro eletromagnético
Assinatura Espectral
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Características das imagens� Resolução espacial – tamanho do pixel� Resolução espectral – número de bandas� Resolução radiométrica – poder de contraste (bits)� Resolução temporal – frequência de revisita� Largura da faixa imageada – faixa de varredura
Comparativo de imagens
SatéliteResolução espacial
Resolução espectral
Resolução Radiométri
ca
ResoluçãoTemporal
Tamanhoda cena
Landsat 5 TM 30 m 6 bandas+ 1 termal
8 bits 16 dias 185 x185km
CBERS 2B CCD
20m 4 bandas+ pan
8 bits 26 dias 113x113km
Sport 5 2,5 m 4 bandas+ pan
10 bits 26 dias 60x60km
Ikonos II 1 m 4 bandas+ pan
11 bits 3 dias 11x11km
Quickbird II 0,61m 4 bandas+ pan
11 bits 3,7 dias 16,5x16,5km
Workview 2 0,50 m 8 bandas+ pan
11 bits 3,7 dias 16,4x16,4 km
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Ortorretificação de imagemTem como finalidade corrigir geometricamente a imagem, pixel por pixel, das distorções decorrentes do relevo mantendo a constância da escala em toda a imagem ortoretificada.Para o procedimento de ortorretificação, é necessário dispor de informações sobre o relevo da área imageada. Tais informações podem ser obtidas através de um Modelo Digital de Elevação (MDE).
RADAR� SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) – MDE
com resolução espacial de 90m
� ASTER (Advanced Spacebone Thermal EmissionRadiometer) – MDE com resolução espacial de 30m
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Aerofotogrametria
Fornece medidas confiáveis, mapeamento preciso e modelos digitais através de fotografias métricas
Aerolevantamento a laser (perfilamento a laser)
A tecnologia permite gerar Modelos Digitais de Elevação (MDE) e Modelos Digitais de Terreno (MDT).
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Vant – Veiculo Aéreo Não Tribulado
Equipamentos com baixíssimo custo, em relação à aerofotogrametria, que geram produtos muito próximos dos obtidos com o uso dos métodos clássicos de levantamentos.
Importância dos metadadosMetadados são dados sobre dados ou dados que descrevem outros dados.
No shapefile, o arquivo com extensão ".prj" guarda um metadado muito importante: sistema de referência/projeção cartográfica do shapefile.
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Desenvolvendo um SIG
3 – Manipulação dos dadosEnvolve a edição, tratamento e integração dos dados coletados na etapa anterior. Também, em geral, é nesta nova etapa que ocorrerá o estabelecimento de um sistema de coordenadas para registrar e especificar as localizações dos objetos dentro de uma base de dados.Dados obtidos das mais diversas fontes e em variados formatos, isso resultará muitas vezes na necessidade de conversão dos mesmos para novos formatos.
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Desenvolvendo um SIG
4 – AnálisesPrincipais características que diferenciam os SIG dos Sistemas de Informação convencionais é a capacidade de realizar essas análises geoespaciais.Análise espacial é a compreensão da distribuição dos dados originados de fenômenos ocorridos no espaço geográfico.
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Classificação de imagens- Classificação Pixel a Pixel
Não-supervisionadaSupervisionada
- Classificação por Região (segmentação)Orientada a objeto
Classificação Pixel a Pixel
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Classificação por Região (segmentação)
Alguns softwares de processamento de imagem� Idrisi [www.idrisi.com.br]� Spring [www.dpi.inpe.br/spring/]� Erdas [www.geospatial.intergraph.com]� ArcGIS [www.esri.com]� ENVI [www.envi.com.br]� Definiens/eCognition [www.ecognition.com]
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Desenvolvendo um SIG
5 – Gerencia de ProdutosElaboração de mapas, cartas relatórios, laudos e outros documentos resultantes do projeto desenvolvido.A qualidade de como estes são apresentados é muito importante. Atenção as componentes cartográficos básicos do mapa (legenda, grande de coordenadas, etc)
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Desenvolvendo um SIG
6 – Tomada de decisãoApós todo o processo de análise, o sistema é utilizado como suporte para tomada de decisão de forma mais eficiente
SIG é um sistema que atua no suporte à tomada de decisão, integrando dados espacialmente referenciados em um ambiente de respostas a problemas.
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Webmapping (webgis)Disponibilização e interligação via internet, de dados das mais diversas fontes, através de mapas digitais interativos.
Google Earth [www.earth.google.com]Google Maps [www.maps.google.com.br]Geobases Online [www.geobases.es.gov.br]