Informação Geográfica em Engenharia Civil Georreferenciação · Associação da posição...
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Informação Geográfica em Engenharia Civil
Alexandre Gonçalves
Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos
(Versão 4.0) – Setembro de 2010
Noções
Informação GeográficaInformação respeitante a fenómenos (o que ocorre no tempo e no espaço)
GeorreferenciaçãoAssociação da posição espacial à informação
X
Y
X
Y
(200,300)
Coordenadas Militares
COORDENADAS GEODÉSICAS
COORDENADAS CARTOGRÁFICAS
Georreferenciação Informação georreferenciada
De algum modo, tudo pode ser georreferenciado
A posição estabelece uma relação implícita entre fenómenos
As ferramentas de interrogação, visualização e análise disponibilizadas num SIG permitem explorar essa relação implícita entre diversas componentes de informação
Aquisição de Informação Geográfica
Exemplos de formas de aquisição de informação geográfica:
•Fotografia aérea•Detecção remota (baseada em imagens de satélite)•GNSS (sistemas de posicionamento por satélite)•Métodos topográficos convencionais•Digitalização de informação em papel
Z/I Imaging, Digital Mapping Camera (DMC)
RC30 Aerial Camera System
Cartografia por Fotogrametria Aérea
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Resultado da restituição fotogramétrica e imagem ortorrectificada em fundo Imagem de satéliteImagem original multi-espectral SPOT de 1995 (20m de resolução espacial)
Detecção Remota
Água
Rede Viária
Estaleiros
Floresta 1
Floresta 2
Herbáceas
Urbano Denso
Vegetação Seca
Aeroporto
Legenda
Imagem classificada Detecção de Alterações
GNSS (Sistemas Globais de Posicionamento por Satélite)Sistema que se destina à determinação de posição (posicionamento)
Exemplo: GPS; criado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América, encontra-se em funcionamento desde a década de 1980; constelação de 24 satélites (segmento espacial) cujo sinal emitido pode ser acedido por um utilizador munido de um receptorGPS (segmento do utilizador)
Existem ou vão existir outros GNSS;GLONASS (russo)GALILEO (europeu)
Existem diversos modos de utilização:
Posicionamento absoluto – standard (erro ~10-15m), com correcção diferencial - DGPS (erro ~2m ou menor com receptores de qualidade superior)
Posicionamento relativo – em que se podem atingir exactidões posicionais da ordem de 1cm
GNSS (Sistemas Globais de Posicionamento por Satélite)
3
r r
rr
1
2 3
4 to
t1 r4 = t1 tov ( - )
Medição de pseudodistância entre receptor e satélites (aproximação da distância tendo porbase o tempo)
GNSS (Sistemas Globais de Posicionamento por Satélite)
Estação de referência no Instituto Superior Técnico(http://websig.civil.ist.utl.pt/gps)
Digitalização
Outras formas de aquisição de informação O que é um Sistema de Informação Geográfica?
Epidemia de cólerade Londres, 1854
Sistema para a modelação geográfica de fenómenos
Noções
Informação GeográficaInformação respeitante a fenómenos (o que ocorre no tempo e no espaço)
Sistema de Informação GeográficaUm sistema de informação aplicado à modelação geográfica de fenómenos; permite armazenar, cruzar, relacionar e apresentar info. geográfica
Modelo GeográficoModelo de um dado aspecto da realidade baseado na georreferenciação
Tipos de Modelos de Dados Principais
VectorialO elemento fundamental é o ponto.Uma sequência de pontos constitui uma linha e uma linha fechada constitui um polígono.
À característica geográfica podem ser associados atributos numa base de dados (relacional) associada.É mais adequado para representação de fenómenos com limites bem determinados, discretos e que possuem uma identidade.Exemplos: rede viária, cadastro da propriedade, cadastro de rede eléctrica, plano director municipal,…
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Tipos de Modelos de Dados Principais
MatricialO espaço é dividido em células com distribuição regular e organizadas na forma de uma matriz. Cada célula tem uma dimensão e a matriz é posicionada através das coordenadas de um dos cantos. A cada célula é associado um número que descreve, para um dado factor, a parte do espaço coberta pela célula. É mais adequado para representação de fenómenos com distribuição contínua. Exemplos: matriz de altitudes, de temperaturas, de declives,…
Tipos de Modelos de Dados Principais
Qual o modelo mais apropriado?Depende do tipo de informação, da utilização que se quer dar, do SIG a utilizar, da restante informação,…
INFORMAÇÃO ESPACIAL
TABELA DE ATRIBUTOS
OUTRAS TABELAS
ID
ID
Sistemas Vectoriais
SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA GESTÃO DA CONSERVAÇÃO DA REDE VIÁRIA
Exemplos (sistemas vectoriais)
SIT-(EDP)
SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA A INFRA-ESTRUTURA DA REDE ELÉCTRICA
SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA A INFRA-ESTRUTURA DA REDE DE GÁS (PORTGÁS)
PLANEAMENTO E GESTÃO DE RECOLHA DE RESÍDUOS SÓLIDOS
Modelação Hidrológica (sobre matriz de altitudes: MDT – modelo digital do terreno)
Exemplos (sistemas matriciais)
Cobertura em função da distância a um conjunto de pontos
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Operações Básicas em Sistemas Vectoriais
Ligação objecto - registo Cartogramas em função de atributos
Operações Básicas em Sistemas Vectoriais
Interrogação com resultado gráfico e alfanumérico
Operações Básicas em Sistemas Vectoriais
AnáliseEspacial
Operações Básicas em Sistemas Vectoriais
Operações Básicas em Sistemas Matriciais
Funções de sobreposição
...
6 4 5 9
3 7 5 6
4 5 6 7
...
...
6
...
7
7 0 1
6 2
5 4 3
7 0 1
6 2
5 4 3
Direcções de escoamento
6
3
2
6
3
2
1818
(6+3).2
LINHAS DE ÁGUA (a partir de uma dada área de captação)
BACIAS HIDROGRÁFICAS (a partir de um dado ponto)
Operações Básicas em Sistemas Matriciais
6
3
3
3
7
3
3
3
3
3
9
9
4
3
3
3
9
3
7
7
4
3
3
3
3
A
2
6
3
7
2
6
2
6
2
9
4
9
6
6
6
9
3
7
7
4
6
6
6
6
B
5
4
6
8
6
5
2
6
2
14
2
11
3
3
6
9
3
11
4
5
6
7
6
3
D
3
3
3
3
3
7
3 9 4
S 6
6
10
10
6
6
6
6
12
12
13
13
6
6
12
12
10
10
11
11
6
6
6
6
C
As funções de propagação baseiam-se em superfícies que associam um valor, geralmente designado por custo, ao atravessamento de uma célula. A matriz que representa os custos associados ao atravessamento das células designa-se por superfície de custo ou superfície de fricção. A produção de uma superfície de custo é, em geral, o resultado de um processo de análise multicritério, em que são ponderados os factores intervenientes na quantificação do custo de atravessamento das células.
Superfícies de custo
Operações Básicas em Sistemas Matriciais
Utilização de superfície de custo e modelação de propagação de custos para determinação de um corredor rodoviário.
Superfícies de custo
#
#
#
<
<
<
r
Monsanto
Penha Garcia
Monfortinho - Termas de Monfort inho
Altitude (m)10 - 175175 - 325325 - 480480 - 630630 - 785785 - 940940 - 11001100 - 12451245 - 1400
Emissários/Condutas< Povoações
r ETAR
N
0 2 4 Km
Utilização de superfície de custo e modelação de propagação de custos para localização de ETAR e condutas.
Aplicações de [S]IG em Engenharia Civil
Mais “directas”•Transportes•Hidrologia•Planeamento, dimensionamento e implantação de obras•Informação cadastral e de infraestruturasOutras•Planeamento e gestão de recursos naturais•Modelação espacial e temporal•Navegação•Visualização•…
Exemplo de aplicação
Madeira, 20/Fev/2010
Exemplo de aplicação
Madeira, 20/Fev/2010
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Exemplo de aplicação
Cicatrizes
Exemplo de aplicação
Plano Estratégico de Defesa contra as Aluviões na Madeira•Imagens de satélite (antes e depois dos deslizamentos)•Classificação para detecção de cicatrizes•Cálculo de volumes•Localização e dimensionamento de estruturas de retenção•Cartografia do risco
Exemplo de aplicação Cadeiras no MEC
•Topografia – 2.º ano•Introdução aos Sistemas de Informação Geográfica – 3.º ano
e
todas aquelas em que haja processamento de informação geográfica
Relação com múltiplos domínios
PaisagismoPaisagismo Recursos naturaisRecursos naturais
OrdenamentoOrdenamentoAmbienteAmbienteInfraestruturasInfraestruturas
CensosCensos
CartografiaCartografiaCadastro Cadastro predialpredial
CIÊNCIASCIÊNCIAS DE INFORMADE INFORMAÇÇÃO GEOGRÃO GEOGRÁÁFICAFICA
TransportesTransportes
NavegaNavegaççãoão
InvestigaInvestigaçção Operacionalão Operacional
Sistemas de InformaSistemas de Informaççãoão
ModelaModelaççãoãoEstatEstatíísticastica
SensoresSensores
PosicionamentoPosicionamento
AnAnáálise espaciallise espacial
•Quais os tipos principais de estruturas de dados em SIG? Para que tipo de fenómenos é cada uma mais adequada?•Quais os tipos de aplicação dos SIG?•O que é informação georreferenciada?•Quais as principais técnicas de aquisição de informação geográfica para SIG (na componente posicional)?•O que é a classificação de uma imagem de satélite?•Qual a função principal dos GNSS?
Questões de consolidação e revisão de conhecimentos
BibliografiaMatos, J. (2008) Fundamentos de Informação Geográfica, 5ª ed. Ed. Lidel, Lisboa
Wilson, J.; Fotheringham,A. (2007) The Handbook of Geographic Information Science. Ed. Blackwell