Sistemas de Informações Geográficas Período 2009.1
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Sistemas de Informações GeográficasPeríodo 2009.1
UFCG/CEEI/DSCBach. em Ciência da Computação
Professsor: Cláudio Baptistahttp://www.dsc.ufcg.edu.br/~baptista/cursos/SIG
Geoprocessamento DefiniçãoConjunto de ferramentas usadas para
coleta e tratamento de informações espaciais Armazenamento de informações geográficas
em formato digital Geração de saídas na forma de mapas,
relatórios. Manipulação de dados para geração de novas
informações
Geoprocessamento: A visão de ciência"Geoprocessamento é o conjunto de
tecnologias que utilizam representações computacionais do espaço geográfico para modelar e analisar fenômenos espaço-temporais".
Conceitos básicos representação computacional espaço geográfico
Representação Computacional
Computadores instrumentos de representação do conhecimento capturam modelos formais da realidade exigem quantificação (visão reduzida) - medidas
O que representar? Aproximações de entidades realmente existentes (e.g.
rio) Conceitos abstratos (tipos de solo, exclusão social)
Aplicações do GeoprocessamentoPrefeitura: Análise do crescimento urbano numa
cidadeBiologia: Análise de migração de espéciesEmergência: alagamentos, ameaças de bombas,
erupções de vulcões, terremotosGeoMarketing: onde implantar uma nova agência
do banco Impacto Ambiental: qual o impacto ambiental da
construção da nova usina hidrelétrica?Petróleo: onde fazer as novas perfurações de poços?
Uma Nova Sociedade
O Mundo precisa de Desenvolvimento Sustentado
Para implantá-lo de forma planejada, Geoprocessamento é uma das técnicas imprescindíveis a serem adotadas.
SIG: Coleta e Preparação de dadosInstalação de bóias para monitoramento da
temperatura no mar para projeto El Nino
SIGSistema computacional cujos objetivos são:
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 imprimir o conteúdo da base de dados georeferenciados.
SIG - DefiniçõesBurrough “Conjunto poderoso de ferramentas
para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados sobre o mundo real”
Cowen “Um sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados espacialmente num ambiente de respostas a problemas”
Smith “Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais”
SIG - DefiniçõesOppenshaw “Sistema com um conjunto de
métodos analíticos que permite o acesso a atributos e localização dos objetos geográficos em estudo”.
Goodchild “O valor potencial maior de sistemas de informação geográfica está em sua capacidade de analisar dados espaciais. “
Dangerramond “Um SIG agrupa, unifica e integra a informação. Torna-a disponível de uma forma que ninguém teve acesso anteriormente, e coloca informação antiga num novo contexto.”
Informação Geográfica
Informação sobre locais na superfície da terra Conhecimento acerca de:
onde algo está? o que está em determinado local?
Exemplos: posição dos prédios de uma cidade árvores de uma floresta clima de uma região densidade populacional de um país
Informação Espacial versus Informação geográfica geográfica é um subconjunto de espacial geográfica se refere à locais sobre a terra (2-D, 3-D) espacial não necessariamente (e.g. desenhos CAD)
Geoprocessamento x Cartografia
A Cartografia tem um compromisso básico com a exatidão.
O Geoprocessamento busca representações da incerteza.
A Cartografia se preocupa em representar as feições da Terra para representar distâncias, ângulos e áreas.
O Geoprocessamento se preocupa em representar os objetos e fenômenos geográficos em suas interrelações, agregações e singularidades.
Geoprocessamento x Cartografia
Um produto cartográfico deve conter indicações sobre precisão de suas mensurações, inclusive aspectos específicos como datum.
Uma parcela das aplicações de Geoprocessamento prescinde do datum correto e produz os resultados desejados independente dos dados estarem em SAD 69, NAD 27, ou COA.
A Cartografia existe sem o computador, e seus problemas teóricos básicos datam de séculos.
O Geoprocessamento só começa a existir com as tecnologias de informação, e seus problemas teóricos básicos ainda estão sendo formulados.
O que há de especial com dados espaciais?Dados geográficos - representação dual
localização e atributos Localização
representação da superfície terrestre processos no espaço geográfico
Atributos descrição do fenômeno representação num banco de dados
Características de SIG Integração de Informação
permite unificar dados dispersos coloca informação antiga num novo contexto gerar novas informações com operações de
análise e consulta espacialTomada de Decisões
visualização dos problemas no espaço geração de cenários
Componentes de um SIG
Interface com o usuário Entrada e integração de dadosFunções de processamentoVisualização e PlotagemArmazenamento e recuperação de dados
Componentes de um SIGComponentes de um SIG
Database
Computer Hardware & Software
Organizational Structure & People
Feições Geográficas
Feições geográficas são representadas por 2 tipos de dados.
SPATIAL DATA ATTRIBUTE DATA
Street NameAddress range on leftAddress range on rightLength to travelDirections to travel
Desafios em Geoprocessamento
Geoprocessamento: tecnologia complexa Aquisição de hardware e software Formação de pessoal Coleta e conversão de dados Procedimentos de análise e tomada de decisão
Dificuldades: Alto custo de implantação Risco de fracasso e desmotivação
Processo de Implantação de um SIG
Levantamento dos requisitosModelagem Conceitual e projeto do BD
espacial coleta de dados correção dos dados geo-referenciamento dos dados
Operação (implementação das funcionalidades desejadas)
História dos SIG
Hoje biologistas usam colares transmissores com satélites paraMonitorar a migração de várias espécies
História dos SIG
1950: UK e USA desenvolvem os primeiros sistemas para automação de mapas permitindo redução de custos (produção e atualização de mapas)
1960: Primeiros SIG surgem no Canadá através de incentivos do governo para melhor planejar recursos naturais e uso do solo
História dos SIG
Problemas iniciais Não existiam monitores gráficos de alta
resolução computadores eram excessivamente caros Não existiam soluções comerciais prontas para
uso Cada interessado precisava desenvolver seus
próprios programas
História dos SIG
Década de 70: Desenvolvimento de algoritmos para análise espaciais,
SIG’s em mainframes Hardware viabilizou o desenvolvimento de sistemas
comerciais Criada a expressão Geographic Information System(GIS) CAD comerciais usados para sistemas de cartografia
automática. Desenvolvidos os fundamentos matemáticos voltados para
a cartografia Tecnologia acessível somente a grandes corporações
História dos SIG
Década de 80: Proliferação de SIG em PC’s e estações de
trabalho, popularizando o uso dos SIG Período de acelerado crescimento A criação do NCGIA (National Centre for
Geographical Information and Analysis) estabelece Geoprocesamento como disciplina científica independente.
Grande difusão do uso de GIS A incorporação de funções de análise espacial amplia
leque de aplicações de GIS
História dos SIG
Atualmente: grande crescimento e penetração do GIS nas
organizações surgimento de alternativas de menor custo para a
construção de bases de dados geográficas SGBD´s com suporte espacial (Oracle 10G, IBM DB2,
SQL Server 2005, MySQL, Postgresql) GIS na Internet (Alov, MapServer, iGIS, Geoserver,
Mappy, etc) GIS em plataformas móveis (iGIS Mobile, etc).
História dos SIG
Geração 1(1980-1990)
Geração II(1990-1997)
Geração III(1997-?)
Tecnologiaprincipal
CAD,Cartografia
BD, Imagem Sistemasdistribuídos
Usoprincipal
Desenho demapas
Análiseespacial
Centro dedados
Ambiente Projetosisolados
Cliente-servidor
Múltiplosservidores
Sistemas Pacotesseparados
Sistemaintegrado
Interoperabilidade
História dos SIG no Brasil UFRJ – Dep. de Geografia - SAGA (Sistema de Análise Geo-Ambiental) MaxiDATA - Empresa de Aerolevantamento AeroSul
1980 - sistema para automatização de processos cartográficos. Virou empresa MaxiDATA e lançou MaxiCAD
CPqD/TELEBRÁS – 1990 SAGRE (SistemaAutomatizado de Gerência da Rede Externa)
Aplicação de Geoprocessamento no setor de telefonia. INPE
1984 a 1990 - SITIM e o SGI A partir de 1991 – SPRING De 2000 até hoje: Terralib
UFCG/DSC/LSI 2002 até hoje: iGIS (Internet Geographic Framework) O primeiro framework para GIS na Internet no Brasil Desenvolvido em três camadas com tecnologias: J2EE, Javascript,
XML, SVG Suporta vários SGBDs Espaciais: Oracle, DB2, Postgresql Hoje utiliza tecnologia FLEX
Nossos Projetos de SIGCNPQ: iGIS (desde 2002)Governo da PB – Secretaria da Educação:
Mapa da EducaçãoGoverno da PB – AESA: Previsão do tempo,
Outorga, Chuvas, Volume de AçudesFINEP: HIDROGIS (2006-2008)Governo do Maranhão: IMESC (2008-2009)CHESF: SmartView (2008-2001)
Localização: O que há aqui?
Neste caso, procura-se por o que existe num local particular.
Um local pode ser descrito de diferentes formas:
Nome do lugar, CEP, coordenadas de latitude e longitude, etc.
Ex. Localização em SIG
Quem é o dono do terreno da Rua das Flores, 23?
Identifier: 565-88-221Area: 108,900,245Owner: John MorrisAddress: 3233 Texas St.Zoned land use: IndustrialAssessment: $950,000
Condição: Onde tem isto?
Ao invés de identificar o que há num local, pode-se querer encontrar um determinado local com certas
condições satisfeitas. Por exemplo, encontrar uma casa com 4 quartos, de madeira, cujo preço de venda
seja em torno de $200.000,00
Resultado da consulta anterior
Onde têm casas que posso comprar?
Casa Residencial
Preço $200.000
4 quartos
Material: madeira
Tendências: O que tem mudado desde ...?
Descobre as diferenças ocorridas num determinado local ao longo
dos anos.
Exemplo de SIG: Tendências
Quanto das terras rurais se tornaram urbanas desde 1970?
Smallville em 1970 Smallville em 2005
Padrões: Quais padrões existem?
Descobre que tipos de padrões podem ocorrer com os novos dados inseridos
que não eram visíveis antes. Por exemplo, deseja-se saber onde
acidentes de carros ocorrem com mais frequência e em que tempo?
Exemplo SIG- padrões
Quais padrões ecistem para acidentes de carros?Onde eles ocorrem e a que horas?
Modelos What-If
Determinam o que acontece se algo for mudado numa determinada área
Por exemplo uma nova adição de um novo empreendimento.
Exemplo SIG - modelos
Onde colocar um novo empreendimento?
Escola
Livraria
Hospital
Restaurante
?
??
?
SIG...SIG...
...é uma ferramenta de análise,
...relaciona dados espaciais com não-espaciais,
...pode computar novas informações,
... auxilia no processo de tomada de decisão.
Um SIG não é apenas software que permite fazer mapas de forma mais bonita, mas
Ënorme quantidade de dados espaciais disponíveisËnorme quantidade de dados espaciais disponíveis ex. NASA’s Earth Observation System gera 1 terabyte of ex. NASA’s Earth Observation System gera 1 terabyte of
dados todo diadados todo dia
80% dos dados disponíveis têm um componente espacial80% dos dados disponíveis têm um componente espacial recentemente o interesse em explorar este componente espacial vem recentemente o interesse em explorar este componente espacial vem
crescendo; precisa-se integrar a manipulação desta informação crescendo; precisa-se integrar a manipulação desta informação numa variedade de contextosnuma variedade de contextos
““Explosão de dados espaciaisExplosão de dados espaciais
Aplicações de SIG• Marketing• Transportes• Cadastros urbanos• Epidemiologia• Demografia• Planejamento de serviços de emergência• Ciências humanas e sociais• Gerenciamento de recursos naturais• Ecologia,• climatologia• Navegação• Agricultura
Aplicações de SIGMunicipal
Cadastro de lotes e equipamentos urbanos Atualização do cálculo de IPTU Planejamento de Transportes, Saúde e Educação Democratização da Gestão Municipal
• Ambiental Zoneamento e apoio ao desenvolvimento sustentado Análise e simulação de impactos ambientais Monitoramento de processos de ocupação
(e.g.desmatamento da Amazônia)
Aplicações de SIGNegócios
Localização de novos empreendimentos Atendimento a clientes Fluxos de mercadorias e roteamento
Redes (Água, Energia, Telefonia) Planejamento do crescimento Manutenção de instalações (apoio de campo) Otimização da configuração atual
Aplicações de SIG
Procura de Locais Uma empresa no UK precisa descobrir onde
poderá encontrar um lugar desejável para lixo atômico.
Critérios a serem analisados• Hidrologia• Distribuição da população• Acesso• Meio ambiente
Aplicações de SIGMudança de endereço:
Rural versus Urbano Acesso Segurança Saúde Escola Lazer Supermercados Custo de moradia
Exemplos de aplicações Setor Público:
NASA http://www.nasa.gov/multimedia/highlights/index.html IBGE (http://www.ibge.gov.br) ANA Governo do Estado
• Minas: http://www.mg.gov.br/geominas/index.html • Pb: iGIS
Prefeituras Municipais• Campina Grande,• Betim http://www.betim.mg.gov.br/orgaos/geo/mapviewer.html
Tribunal de Justiça da Bahia (http://www.tj.ba.gov.br/) Secretaria de Educação da PB
Empresa de Água
Aplicações Avançadas
Bibliotecas Digitais: Freebie (DSC/UFCG) :
http://buchada.dsc.ufcg.edu.br/bibliotecadigital/ Jotle.com
Mobile GIS Mobile GIS
http://www.cdmatech.com/products/gpsone.jsp
Exemplos de aplicações
Setor Privado: Indústria de Petróleo MapLink, Apontador Mappy, Mapquest Google Earth, Google Maps, Google Local Vivo Celular AutoTrack
Alguns Temas de Pesquisa em SIG Sistema de Apoio à Decisão: Spatial BI e Spatial
Datawarehousing Spatial Data Mining Mobile GIS SIG 3D Distributed GIS Location-based services Spatial Search Engines e Geographic Information Retrieval Linguagens de Consulta Visuais Location Privacy and Security Web-Based GIS