Sistemas de Informações Geográficas Período 2009.1

1. UFCG/CEEI/DSC Bach. em Ciência da Computação Sistemas de Informações GeográficasPeríodo 2009.1 Professsor: Cláudio Baptista http://www.dsc.ufcg.edu.br/~baptista/cursos/SIG

2. Geoprocessamento Definição • Conjunto 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

3. 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

4. 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)

5. Aplicações do Geoprocessamento • Prefeitura: Análise do crescimentourbanonumacidade • Biologia: Análise de migração de espécies • Emergência: alagamentos, ameaças de bombas, erupções de vulcões, terremotos • GeoMarketing: ondeimplantaruma nova agência do banco • ImpactoAmbiental: qual o impactoambientaldaconstruçãoda nova usinahidrelétrica? • Petróleo: ondefazer as novas perfurações de poços?

6. Uma Nova Sociedade • O Mundo precisa de Desenvolvimento Sustentado • Para implantá-lo de forma planejada, Geoprocessamento é uma das técnicas imprescindíveis a serem adotadas.

7. Exemplo: Monitoramento El-Nino • Problema espacia e temporal

8. SIG possui 3 fases: • Coleta e Preparação de dados • Análise • Apresentação dos dados

9. SIG: Coleta e Preparação de dados • Instalação de bóias para monitoramento da temperatura no mar para projeto El Nino

10. SIG: Coleta e Preparação de dados • Posicionamento das bóias de medição:

11. SIG: Análise dos Dados • Extrato da tabela com medições em dezembro/1997

12. SIG: Apresentação dos Dados

13. SIG • Sistema 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.

14. SIG - Definições • Burrough “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”

15. SIG - Definições • Oppenshaw “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.”

16. 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)

17. Camadas de Informação

18. 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.

19. 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.

20. 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

21. 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 espacial • Tomada de Decisões • visualização dos problemas no espaço • geração de cenários

22. Componentes de um SIG • Interface com o usuário • Entrada e integração de dados • Funções de processamento • Visualização e Plotagem • Armazenamento e recuperação de dados

24. Componentes de um SIG Computer Hardware & Software Organizational Structure & People Database

25. Feições Geográficas Feições geográficas são representadas por 2 tipos de dados. Street Name Address range on left Address range on right Length to travel Directions to travel SPATIAL DATA ATTRIBUTE DATA

26. O Banco de Dados Geográfico Dados espaciais e attributos estão numa mesma tupla.

27. 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

28. Processo de Implantação de um SIG • Levantamento dos requisitos • Modelagem Conceitual e projeto do BD espacial • coleta de dados • correção dos dados • geo-referenciamento dos dados • Operação (implementação das funcionalidades desejadas)

29. História dos SIG 35.000 anos atrás: Figuras de animais de caça + trilhas de migração

30. História dos SIG Hoje biologistas usam colares transmissores com satélites para Monitorar a migração de várias espécies

31. 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

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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).

36. História dos SIG

37. História dos SIG no Brasil • UFRJ – Dep. de Geografia - SAGA (Sistema de Análise Geo-Ambiental) • MaxiDATA - Empresa de AerolevantamentoAeroSul • 1980 - sistemaparaautomatização de processoscartográficos. • VirouempresaMaxiDATA e lançouMaxiCAD • CPqD/TELEBRÁS – 1990 SAGRE (Sistema Automatizado de GerênciadaRedeExterna) • 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 • Hojeutilizatecnologia FLEX

38. Nossos Projetos de SIG • CNPQ: iGIS (desde 2002) • Governoda PB – SecretariadaEducação: MapadaEducação • Governoda PB – AESA: Previsão do tempo, Outorga, Chuvas, Volume de Açudes • FINEP: HIDROGIS (2006-2008) • Governo do Maranhão: IMESC (2008-2009) • CHESF: SmartView (2008-2001)

40. Questões que um SIG responde:

41. 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.

42. Ex. Localização em SIG Identifier: 565-88-221 Area: 108,900,245 Owner: John Morris Address: 3233 Texas St. Zoned land use: Industrial Assessment: $950,000 Quem é o dono do terreno da Rua das Flores, 23?

43. 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

44. Resultado da consulta anterior Casa Residencial Preço $200.000 4 quartos Material: madeira Onde têm casas que posso comprar?

45. Tendências: O que tem mudado desde ...? Descobre as diferenças ocorridas num determinado local ao longo dos anos.

46. Exemplo de SIG: Tendências Smallville em 2005 Smallville em 1970 Quanto das terras rurais se tornaram urbanas desde 1970?

47. 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?

48. Exemplo SIG- padrões Quais padrões ecistem para acidentes de carros? Onde eles ocorrem e a que horas?

49. Modelos What-If Determinam o que acontece se algo for mudado numa determinada área Por exemplo uma nova adição de um novo empreendimento.

50. Exemplo SIG - modelos Hospital Escola ? ? ? Livraria Restaurante ? Onde colocar um novo empreendimento?