Geoprocessamento e CAD

1. Geoprocessamento e CAD Iana Alexandra Alves Rufino iana_alex@uol.com.br

2. Geoprocessamento e CAD CAD Relações interdisciplinares entre SIG e outras áreas (fonte: Maguire, Goodchild e Rhind, 1991)

3. Geoprocessamento e CAD • Aceno Histórico • O conceito de CAD nasce na década de 50: o Exército Norte Americano desenvolve os primeiros Plotters (Traçadores gráficos / Impressora), capazes de representar desenhos por intermédio de computador. • Paralelamente o MIT (Massachusets Institute of Technology) apresentou o SKETCHPAD, primeiro software de CAD, que permitia representar desenhos pelo computador através de pixels. • IVAN SUTHERLAND é o americano inventor do CAD. Em 1961 descreveu um sketchpad computadorizado em uma tese de doutorado, no MIT. Ele projetou o CAD para substituir a Prancheta de traçado tradicional e outros tipos de ferramentas de auxílio para o desenho. 

4. Geoprocessamento e CAD • Aceno Histórico • A instalação maciça do CAD nas indústrias (General Motors, Bell Telephones) começa em meados da década de 60. • A instalação definitiva de sistemas CAD chega na década de 70 com o surgimento dos PC’s (Personal Computer). • Os projetos desenvolvidos por sistema CAD, até o início dos anos 80 eram concebidos bidimensionalmente (2-D). • A partir da segunda metade dos anos 80, começam a surgir os primeiros modelos em matemática volumétrica (3-D).

5. Geoprocessamento e CAD • Aceno Histórico • Já nos anos 90 começam a surgir projetos desenvolvidos em CAD com base em cálculos paramétricos e desenho variacional. • A associação completa destas etapas da ascensão tecnológica do CAD acontece em 1995. • Todas as etapas do desenvolvimento tecnológico contribuíram para o aperfeiçoamento da Tecnologia CAD: • incremento do poder de cálculo dos microcomputadores para geração de padrões gráficos e interfaces.; • Barateamento do hardware (aumento acelerado do uso de PCs)

6. Geoprocessamento e CAD • CAD e cartografia digital • A disponibilidade de sistemas CAD baseada em microcomputadores aliada ao barateamento de hardware incentivou seu uso em aplicações diferentes daquelas para as quais foi projetado; • Apesar de serem concebidos originalmente para engenharia e arquitetura são freqüentemente utilizados em cartografia digital; • Constituem-se atualmente no principal recurso para criação e manipulação de informações gráficas vetoriais;

7. Geoprocessamento e CAD • Aplicações: • Conversão de Dados: criação de entidades gráficas a partir de material não digital para uso ou não em Sistemas de Informação Geográfica (SIG). • Criação de Dados: utilização de pontos levantados em campo com algum equipamento (teodolito, receptor GPS, estação total, etc.) para geração de desenho de contornos ou poligonais. • Edição de Dados: fechamento de polígonos, quebra de linhas, eliminação de duplicidades, etc.

9. Soluções para Atualização Cartográfica Do SPOT 5 (5 m) ao QuickBird (0.60 m)

10. Delimitação da área de estudo por POLIGONAL DE CONTORNO

11. Geoprocessamento e CAD • Conversão de dados • Uso de mesa digitalizadora calibrada de modo a retornar para o CAD as coordenadas do espaço representadas em um desenho • Uso de um estereo-restituidor digital que produzirá vetores a partir da digitalização sobre fotografias aéreas • “Heads-up digitizing”: digitalização feita diretamente na tela sobre uma imagem raster da planta/desenho original • Vetorização automática ou semi-automática: um software especial persegue as linhas detectadas em uma imagem e as transforma em vetores Em todos os casos um sistema CAD é o responsável por todas as funções de criação e edição vetorial

12. Geoprocessamento e CAD • Conversão de dados: Equipamentos Mesas digitalizadoras: Scanners:

13. Geoprocessamento e CAD • Conversão de dados: Equipamentos Restituidores fotogramétricos:

14. Geoprocessamento e CAD • Criação de dados • Entrada manual de dados pontuais (x,y,z): levantamentos topográficos, etc. • Entrada automática de dados pontuais (x,y,z): conexão direta com equipamentos (GPS, Estação Total, etc.) • Criação de convenções, títulos, legendas, malhas de coordenadas, etc.

15. Geoprocessamento e CAD • Edição de Dados • Atualizações e correções em bases cartográficas; • Fechamento de polígonos; • Geração de trechos de linhas (quebra); • Geração de pontos em cruzamentos; • Eliminação de detalhes desnecessários, etc;

16. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Apesar dos excelentes recursos para tratamento de entidades gráficas os sistemas CAD apresentam algumas limitações na forma de armazenar e organizar estas entidades para entrada em um SIG; • Erros mais comuns: • Quebra de objetos em diversas partes: Em uma impressão pode parecer visualmente que certos elementos vetoriais são contínuos. A análise do arquivo digital pode indicar sua criação em pedaços, gerando vários objetos onde se esperava apenas um. Em geral, é um problema de controle de qualidade da empresa responsável pela conversão de dados.

17. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Erros mais comuns: • Quebra de objetos na divisão cartográfica: Por questões de performance, os sistemas CAD impõem restrições no tamanho dos arquivos manipulados. Por isso e também por tradição cartográfica, os trabalhos de conversão são entregues em arquivos correspondentes a pranchas de cartografia. Todos os objetos convertidos, nos limites da divisão cartográfica, são divididos em pelo menos duas partes, gerando problemas de topologia. A junção tem que ser feita no SIG, num processo bastante oneroso. O ideal seria abandonar as divisões cartográficas e adotar alguma outra metodologia de divisão de arquivos: quadra ou grupo de quadras, por exemplo..

18. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Erros mais comuns: • Desencontro de bordas: Nos trabalhos de conversão em que cada prancha cartográfica é tratada por vez, freqüentemente surgem diferenças ou desencontros na fronteira entre as folhas. É um problema muito comum nos trabalhos de digitalização por mesa e deve ser tratado usando recursos de CAD. No SIG será preciso juntar os objetos digitalizados em cada folha.

19. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Erros mais comuns: • Refinamento cartográfico excessivo: Para uso em Geoprocessamento, muitas vezes é desnecessário criar no CAD todos os refinamentos de representação de entidades cartográficas, como hachuras ou simbologia associadas as linhas. O SIG pode fazer isto. A geração de uma quantidade excessiva de detalhes dispensáveis complica a tarefa de conversão e dificulta a formação da base de dados geográficas. A sugestão é abandonar a complexidade cartográfica na conversão, deixando-a para resgate na implementação em SIG.

20. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Erros mais comuns: • Excesso de vértices: O uso inadequado de dispositivos de digitalização também é responsável pela geração de vértices em excesso, principalmente nas curvas de nível. Em geral são usadas mesas em stream mode, onde os vértices são adicionados em intervalos de deslocamento do cursor. Os sistemas CAD possuem recursos para correção do problema. É preciso exigí-la na especificação do trabalho. A especificação deve prever a digitalização usando apenas poligonais, abandonando o uso de curvas complexas ou algoritmos de suavização. Eventualmente, a suavização das curvas poderá ser feita já no SIG.

21. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Erros mais comuns: • Erros de fechamento topológico: O uso inadequado de dispositivos de digitalização também é responsável pela geração de vértices em excesso, principalmente nas curvas de nível. Em geral são usadas mesas em stream mode, onde os vértices são adicionados em intervalos de deslocamento do cursor. Os sistemas CAD possuem recursos para correção do problema. É preciso exigí-la na especificação do trabalho. A especificação deve prever a digitalização usando apenas poligonais, abandonando o uso de curvas complexas ou algoritmos de suavização. Eventualmente, a suavização das curvas poderá ser feita já no SIG.

22. Geoprocessamento e CAD • Limitações • Erros mais comuns: • Textos gráficos divididos em várias partes: Na conversão cartográfica, é usual os textos gráficos assumirem um papel decorativo, com pouca utilidade para o SIG. Por uma questão de estética, são fragmentados para que as palavras sejam distribuídas de maneira uniforme no mapa Isto dificulta sua concatenação e aproveitamento no SIG. O mais interessante é que estes textos sejam atributos adicionados já no SIG, associados a algum objeto .

23. Geoprocessamento e CAD • Considerações Finais • O conhecimento de alguma ferramenta CAD é imprescindível para o profissional de geoprocessamento; • A criação de bases de dados é o item mais custoso na implantação de um SIG: o conhecimento adequado pode reduzir erros e assegurar uma especificação correta de serviços.

24. Geoprocessamento e CAD • Bibliografia Consultada • Davis Jr., C. A., Fonseca, F. T. Geração de dados em CAD para uso em GIS: Precauções. In: Anais do GIS Brasil'94, Seção SIG e Conversão de Dados, 43-47, Curitiba (PR), 1994. • QuatterDesign. Os sistemas CAD como ferramenta de projeto. In: Quatternews, URL: http://www.quatter.com.br/cadcae.htm (2004) • Góes, K. (2000). Autocad Map – Explorando as ferramentas de mapeamento. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda. • Rufino, Iana A. R. & Daya, Iana (2004). Noções de Sistemas de Informação Geográfica(apostila). ATECEL/UNESCO, João Pessoa. • Foote, Kenneth E. e Lynch, Margaret (1995). SIG como uma Tecnologia Integradora: Contexto, Conceitos e Definições (tradução). The Geographer's Craft Project, Department of Geography, The University of Colorado at Boulder. • Meneguette, A. (2000) Introdução ao geoprocessamento. Courseware em Ciências Cartográficas - Unesp - Campus de Presidente Prudente. URL: http://www.multimidia.prudente.unesp.br/arlete/hp_arlete/courseware/ intgeo.htm.

25. Obrigada!! Iana Alexandra Alves Rufino (PPGECA/CTRN/UFCG) e-mail:iana_alex@uol.com.br URL: http://www.hidro.ufcg.edu.br/~iana