aulas

5/26/2018 aulas

1/153

1

Sistemas de Informao GeogrficaProf. Tiago Eugenio de Melo, MSc.

5/26/2018 aulas

2/153

2

SUMRIO

Apresentao da ementa

Introduo

Cartografia Digital Sistemas de Posicionamento Global

Arquitetura de SIGs

Conceitos Bsicos de Geoinformao Banco de Dados Geogrficos

Aplicaes de SIG

5/26/2018 aulas

3/153

3

APRESENTAO DA EMENTA

0. Apresentao da ementa

Contedo programtico Apresentao dos conceitos

Definies de Geoprocessamento Conceitos bsicos de SIG

Cartografia digital

Modelos da Terra e elipsides

Projees cartogrficas Tipos de projeo

5/26/2018 aulas

4/153

4



Contedo programtico Conceitos bsicos da Cincia da Geoinformao

Modelagem computacional no espao geogrfico Paradigma dos quatro universos como suporte a problemas de

modelagem

Tipos de dados em SIG

Arquitetura de SIG

Estrutura geral de um SIG

Arquiteturas internas

Tendncias em software SIG

5/26/2018 aulas

5/153

5



Contedo programtico Banco de dados geogrficos

Modelos de dados geogrficos Representao computacionais do espao geogrfico

Aplicaes de SIG Aplicaes ambientais

Aplicaes urbanas

5/26/2018 aulas

6/153

5/26/2018 aulas

7/153

7



Referncias on-line Site do INPE

www.dpi.inpe.br/livros

Site do professor

www.tiagodemelo.info

E-mail de contato

[email protected] [email protected]
http://www.dpi.inpe.br/livroshttp://www.tiagodemelo.info/mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://www.tiagodemelo.info/http://www.dpi.inpe.br/livros

5/26/2018 aulas

8/153

8



Avaliaes Sero realizadas avaliaes em sala de aula. Testes e provas.

Trabalhos escritos e apresentao em sala de aula(possibilidade).

5/26/2018 aulas

9/153

9

INTRODUO

Conceito

Geoprocessamento denota a disciplina do conhecimento que

utiliza tcnicas matemticas e computacionais para otratamento da informao geogrfica e que veminfluenciando de maneira crescente as reas de Cartografia,Anlise de Recursos Naturais, Transportes, Comunicaes,Energia e Planejamento Urbano e Regional.

As ferramentas computacionais para Geoprocessamento,

chamadas de Sistemas de Informao Geogrfica (GIS),permitem realizar anlises complexas, ao integrar dados dediversas fontes e ao criar bancos de dados geo-

referenciados.

5/26/2018 aulas

10/153

5/26/2018 aulas

11/153

5/26/2018 aulas

12/153

12

INTRODUO

Histrico

As primeiras tentativas de automatizar parte do

processamento de dados com caractersticas

espaciais aconteceram na Inglaterra e nos EstadosUnidos, nos anos 50, com o objetivo principal de

reduzir os custos de produo e manuteno demapas.

5/26/2018 aulas

13/153

13

INTRODUO

Histrico

Os primeiros Sistemas de Informao Geogrficasurgiram na dcada de 60, no Canad, como parte

de um programa governamental para criar uminventrio de recursos naturais.

Esses sistemas eram pouco amigveis, lentos eexigiam grandes computadores, alm de mo-de-

obra especializada. As verses dos software estavam apenas no nvel

governamental.

5/26/2018 aulas

14/153

14

INTRODUO

Histrico

Na dcada de 70, a evoluo do hardware permitiuo surgimento dos primeiros SIGs comerciais.

Foi nesse perodo que surgiram os termos SIG eCAD (Computer Aided Design).

5/26/2018 aulas

15/153

15

INTRODUO

Histrico

A dcada de 80 representa o momento quando atecnologia de sistemas de informao geogrfica

inicia um perodo de acelerado crescimento quedura atos dias de hoje.

No decorrer dos anos 80, com a grande

popularizao e barateamento das estaes de

trabalho grficas, alm do surgimento e evoluodos computadores pessoais e dos sistemas

gerenciadores de bancos de dados relacionais,

ocorreu uma grande difuso do uso de GIS.

5/26/2018 aulas

16/153

16

INTRODUO

Histrico

Na dcada de 90, houve uma consolidao do usodas geotecnologias para o apoio a tomada de

deciso, com grande emprego dos SIGs porinstituies governamentais e da iniciativa privada.

5/26/2018 aulas

17/153

17

INTRODUO

Histrico

Na atualidade, a tendncia do desenvolvimentodos SIGs torn-los hbridos e com o enfoque

para a WEB. As empresas que desenvolvem tecnologias de

geoprocessamento estabelecem parcerias com

empresas de hardware e software para criarem

sistemas hbridos, quem combinam geotecnologiase banco de dados, tudo em um ambiente web.

5/26/2018 aulas

18/153

18

INTRODUO

Histrico

Atualmente, os SIGs esto se tornando, cada vezmais, amigveis e de fcil utilizao pelo usurio

comum, no especialista em geoprocessamento. Essas facilidades trouxe um significativo aumento

do nmero de usurios das geotecnologias.

5/26/2018 aulas

19/153

19

INTRODUO

CADD (Computer Aided Design and Drafting)

ou Projeto Assistido por Computador

Produo de mapas como substituio ao

processo cartogrfico tradicional. Os dados so organizados em camadas

(layers), empregados para organizar as

feies dos mapas por temas (themes).

A principal vantagem na atualizao maissimples e rpida dos mapas. Porm, estesistema no adequado para anlise dedados.

5/26/2018 aulas

20/153

20

INTRODUO

AM/FM (Automated Mapping/Facility

Management)

Baseiam-se na tecnologia CADD, entretanto a

tecnologia no to precisa quanto aanterior.

Atributos no-grficos no podem ser ligadosaos dados geogrficos.

Dentre as delimitaes esta no definio derelaes espaciais.

5/26/2018 aulas

21/153

5/26/2018 aulas

22/153

22

Questes de Reviso

1. O que vocentende por Geoprocessamento?

2. O que vocentende por Sistemas de Informao Geogrficas?

3. Quais foram os principais fatores na popularizao dos SIGs?

5/26/2018 aulas

23/153

23

CARTOGRAFIA DIGITAL

Cartografia entendida como o conjunto deestudos e operaes cientficas, artsticas etcnicas, baseado nos resultados de

observaes diretas ou de anlise dedocumentao, visando elaborao e apreparao de cartas, projetos e outras formasde expresso.

5/26/2018 aulas

24/153

24

CARTOGRAFIA DIGITAL

Geodsica a cincia que se ocupa dadeterminao da forma, das dimenses e docampo gravitacional da Terra.

Geide uma superfcie ao longo da qual opotencial gravitacional igual em todo o lugar.

O elipside a superfcie adotada como

referncia para os clculos de posio,distncias, direes e outros elementosgeomtricos da cartografia.

5/26/2018 aulas

25/153

25

CARTOGRAFIA DIGITAL

Representao de geide, elipside, esferide

5/26/2018 aulas

26/153

26

CARTOGRAFIA DIGITAL

Datum um ponto onde a superfcie dereferncia toca a Terra, sendo caracterizado apartir de uma superfcie de referncia (datum

horizontal ou planimtrico) e de uma superfciede nvel (datum vertical ou altimtrico).

O datum planimtrico atualmente adotado peloBrasil o SAD-69 (South America Datum).

O datum altimtrico o margrafo de Imbituba,em Santa Catarina.

5/26/2018 aulas

27/153

27

CARTOGRAFIA DIGITAL

A noo de escalaestrelacionada maneira derepresentar o mundo.

Escala pode ser definida como um valor

adimensional que representa a relao entre duasgrandezas lineares.

No caso de um mapa, a escala representa a relaoentre uma distncia representada sobre o mapa e oseu respectivo valor sobre o modelo usado para

representar o mundo real.

5/26/2018 aulas

28/153

28

CARTOGRAFIA DIGITAL

importante destacar tambm que a escalacontrola o contedo informativo que pode sermostrado.

Por exemplo, num mapa em escala grande umaedificao pode ser mostrada pelas linhas quedefinem os limites da sua extenso planimtrica (area da edificao estrepresentada

proporcionalmente a escala).

5/26/2018 aulas

29/153

29

CARTOGRAFIA DIGITAL

A medida que a escala vai sendo reduzida a forma

que utilizada para representao da feio vaisendo generalizada e, num caso extremo, para uma

escala muito pequena a forma se reduz a umsmbolo pontual.

Neste caso, a informao que se esttransmitindoao usurio que naquele local ocorre uma feio

que pertence a classe edificao, ou seja no existemais proporcionalidade da rea do smbolo com aextenso planimtricada feio.

5/26/2018 aulas

30/153

30

CARTOGRAFIA DIGITAL

As escalas pode ser classificadas em:

1:100.000 (cartas topogrficas)

1:25.000 (levantamento de detalhe)

1:5.000 (planos cadastrais ou plantas de cidades)

1:250.000, 1:500.000 (cartas corogrficas)

1:5.000.000 (cartas gerais)

5/26/2018 aulas

31/153

31

CARTOGRAFIA DIGITAL

5/26/2018 aulas

32/153

5/26/2018 aulas

33/153

33

CARTOGRAFIA DIGITAL

Coordenadas geogrficas: o posicionamento

de um ponto sobre o elipside de referncia realizado atravs do cruzamento de linhas de

referncia imaginrias sobre ele (meridianos eparalelos). As linhas de referncia permitemdeterminar a posio de um ponto sobre asuperfcie esfrica e, em alguns casos,

estabelecer a base para as linhas dereferncia do sistema de coordenadas doplano.

5/26/2018 aulas

34/153

34

CARTOGRAFIA DIGITAL

Coordenadas cartesianas: este sistema

consiste de linhas perpendiculares em um

plano que contm dois eixos principais,

chamados de X (eixo horizontal) e Y (eixovertical).

5/26/2018 aulas

35/153

35

CARTOGRAFIA DIGITAL

Coordenadas plano-retangulares:

estabelece uma relao matemtica quepermite deformar a superfcie elipsidica de

referncia para torn-la plana.

5/26/2018 aulas

36/153

36

CARTOGRAFIA DIGITAL

Projeo cartogrficaa correspondnciamatemtica entre as coordenadas plano-retangulares do mapa e as coordenadas

esfricas da Terra.

5/26/2018 aulas

37/153

37

CARTOGRAFIA DIGITAL

Projeo cartogrfica uma funomatemtica que usada para se transformaros elementos que esto sobre uma superfcie

de referncia, normalmente um elipside ouuma esfera, para uma superfcie de projeo,que deve ser uma superfcie plana, ou entodesenvolvvel numa superfcie plana (por

exemplo um cone ou um cilindro).

5/26/2018 aulas

38/153

38

CARTOGRAFIA DIGITAL

O problema que existe quando se aplica uma

projeo cartogrfica so as inevitveisdistores devido a transformao de

elementos da superfcie de referncia, comuma certa curvatura, para a superfcie derepresentao, que uma superfcie plana, oudesenvolvvel, mas sem curvatura.

5/26/2018 aulas

39/153

39

CARTOGRAFIA DIGITAL

possvel se avaliar a distoro dessaspropriedades em termos dos seguintes

critrios:

Equidistncia. Equivalencia.

Conformidade (ortomorfismo).

5/26/2018 aulas

40/153

40

CARTOGRAFIA DIGITAL

Equidistncia

A projeo eqidistante aquela querepresenta corretamente sobre a superfcie

de projeo a distncia entre 2 pontos queesto sobre a superfcie de referncia, demodo que a escala mantida (fator dedistoro igual a 1) ao longo da linha que uneestes pontos.

Essa propriedade no se aplica a quaisquerdois pontos.

5/26/2018 aulas

41/153

41

CARTOGRAFIA DIGITAL

Equivalente:

A projeo equivalente aquela para a qual sepreserva o valor da rea representada a

partir da superfcie de referncia. Para tanto,as distncias e os ngulos so distorcidos.

5/26/2018 aulas

42/153

42

CARTOGRAFIA DIGITAL

Conforme:

A projeo conforme (ou ortomrfica) aquelaonde preservada a forma, ou seja os

ngulos no so distorcidos. Entretanto, estapropriedade no vlida para reas dedimenses muito grandes.

5/26/2018 aulas

43/153

43

CARTOGRAFIA DIGITAL

No que diz respeito ao mtodo de projeo possvel se identificar 2 tipos que so:

Projeo direta.

Projeo em 2 passos, ou projeo dupla.

5/26/2018 aulas

44/153

44

CARTOGRAFIA DIGITAL

Projeo direta.

Na projeo direta a transformao se ddiretamente da superfcie do elipside para a

superfcie de projeo (se um plano, um coneou um cilindro).

Projeo em 2 passos, ou projeo dupla.

Na projeo em 2 passos, a transformaose dprimeiro do elipside para umasuperfcie esfrica e desta para a superfciede projeo.

5/26/2018 aulas

45/153

45

CARTOGRAFIA DIGITAL

Posicionamentos da projeo em relao Terra.

5/26/2018 aulas

46/153

46

CARTOGRAFIA DIGITAL

As projees podem ser classificadas deacordo com o tipo de superfcie adotada e ograu de deformao. Em relao ao tipo de

superfcie de projeo adotada, podem-seclassificar em: planasou azimutais, cnicas,cilndricasou polidricas, de acordo com a

representao da curva da superfcie da Terra

sobre um plano, cone, cilindro ou poliedrotangente ou secante esfera terrestre.

5/26/2018 aulas

47/153

47

CARTOGRAFIA DIGITAL

Classificao de projees

5/26/2018 aulas

48/153

48

CARTOGRAFIA DIGITAL

Um tipo importante de projeo a UniversalTransverse Mercator(UTM) classificada

como uma projeo cilndrica conforme, ou

seja, mantm a forma em detrimento dasdimenses.

Ela pode ser visualizada como um cilindro

secante superfcie de referncia, orientadode forma que o eixo do cilindro esteja no plano

do Equador.

5/26/2018 aulas

49/153

49

CARTOGRAFIA DIGITAL

UTM

5/26/2018 aulas

50/153

50

CARTOGRAFIA DIGITAL

UTM

5/26/2018 aulas

51/153

51

CARTOGRAFIA DIGITAL

UTM

Para os mapas topogrficos em escalasmaiores do que 1/250.000, a projeo

adotada no Brasil a UTM.

5/26/2018 aulas

52/153

52

CARTOGRAFIA DIGITAL

Smbolos cartogrficos

Na realidade, os smbolos cartogrficos so umarranjo grfico, cuja finalidade transmitir ao

usurio algum significado ou idia. Uma vez definido que tipo de caracterstica

sertransmitida ao usurio, idealiza-se umsmbolo cartogrfico para comunicar isto

graficamente.

5/26/2018 aulas

53/153

53

CARTOGRAFIA DIGITAL


O estabelecimento de especificaes para ossmbolos cartogrficos alvo de

normatizao especfica. No Brasil, a organizao responsvel pela

especificao dos smbolos cartogrficospara os mapas topogrficos, que

caracterizam o mapeamento sistemtico, oComando do Exrcito, por meio da Diretoriado Servio Geogrfico (DSG).

5/26/2018 aulas

54/153

54

CARTOGRAFIA DIGITAL


Um dos principais problemas que existe no

projeto de mapas representar a enorme

quantidade de feies que existem no mundoreal, tendo em vista que sexistem 3 tipos deelementos grficos (o ponto, a linha e area).

5/26/2018 aulas

55/153

55

CARTOGRAFIA DIGITAL

Tipos de variaes grficas

Os tipos de variaes grficas podem serquanto a forma, quanto a dimenso, e quanto

a cor.

5/26/2018 aulas

56/153

56

Questes de Reviso

1. Qual a importncia da Cartografia no uso de sistemas deinformao geogrfica?

2. O que vocentende por geide?

3. Qual o datum horizontal adotado pelo Brasil?

4. Qual a finalidade das escalas nos SIGs?

5. O que vocentende por generalizao?

6. O que so meridianos?

7. Qual a principal vantagem de usar a projeo UTM?

5/26/2018 aulas

57/153

57

GPS

Histrico GPS o acrnimo de Global Position System ou, em

portugus, Sistema de Posicionamento Global.

O GPS foi um projeto concebido, e ainda hoje controlado, pelo Departamento de Defesa dos EstadosUnidos (DoD) no incio da dcada de 1960, sob onome de Projeto Navstar.

O primeiro satlite foi lanado em fevereiro de 1978. O sistema foi declarado operacional no ano de 1995,

com um custo aproximado de 10 bilhes de dlares.

5/26/2018 aulas

58/153

58

GPS

Histrico

Os satlites foram criados para uso militar, com aevoluo das aplicaes, em 1980, o presidente

Ronald Regan autorizou o seu uso para fins civis,porm com um erro de 100 metros, por motivo desegurana.

5/26/2018 aulas

59/153

59

GPS

Atualmente, existem dois sistemas efetivos de

posicionamento por satlite:

O GPS americano;

O GLONASS russo;

Tambm existem dois sistemas emimplantao:

O Galileu europeu; O Compass chins;

5/26/2018 aulas

60/153

60

GPS

Funcionamento

O sistema NAVSTAR-GPS estbaseado noconceito de medida de distncias entre uma fonte

transmissora e uma fonte receptora de rdio-sinais.

O receptor, que estna superfcie da Terra, captaos sinais codificados dos satlites para determinar

as suas prprias coordenadas e o tempo dedeslocamento.

5/26/2018 aulas

61/153

61

GPS

Funcionamento

Com o sinal de trs satlites possvel conseguiruma posio 2D (duas dimenses, latitude e

longitude) e com o sinal de quatro ou maissatlites possvel conseguir uma posio em 3D(latitude, longitude e altitude).

Aps receber essas informaes, o aparelho

calcula a distncia atcada um dos satlites nointervalo de tempo entre o instante local e oinstante em que os sinais foram enviados.

5/26/2018 aulas

62/153

62

GPS

Funcionamento

Este clculo efetuado em funo do tempo que osinal demora atchegar ao receptor, sabendo que

viaja velocidade da luz (tempo demorado x300.000 km/h = distncia).

5/26/2018 aulas

63/153

63

GPS

Estrutura

O GPS estruturado em trs segmentos: espacial (areo)

de controle (terrestre) de usurio

5/26/2018 aulas

64/153

64

GPS

Estrutura

5/26/2018 aulas

65/153

65

GPS

Estrutura Espacial

A constelao de satlites formada por 28satlites, sendo quatro sobressalentes, em 6

planos orbitais. As rbitas foram escolhidas de modo que de

qualquer ponto da Terra possvel ver de 5 a 8satlites.

Cada satlite gira em torno da Terra, duas vezespor dia, a uma altitude de, aproximadamente,

20.000 quilmetros.

5/26/2018 aulas

66/153

66

GPS

Estrutura Espacial

Dentro dos satlites, existem relgios atmicosque difundem precisamente o tempo de acordo

com o seu prprio relgio. Os satlites so alimentados por corrente eltrica

gerada atravs de placas solares com superfciede 7,25 m2.

5/26/2018 aulas

67/153

67

GPS

5/26/2018 aulas

68/153

68

GPS

Estrutura de controle

Este segmento constitudo por vrias estaesterrestres sob controle operacional do

Departamento de Defesa Norte-Americano (DoD),com o objetivo de monitorar, corrigir e garantir o

funcionamento do sistema NAVSTAR, dentro das

especificaes do DoD.

O segmento contm um Centro de Controle equatro Centros de Monitorao.

5/26/2018 aulas

69/153

69

GPS

Estrutura de controle

A estao primria de controle da constelao estlocalizada nos Estados Unidos, no estado do

Colorado, e as demais estaes espalhadas pelorestante do mundo.

5/26/2018 aulas

70/153

70

GPS

5/26/2018 aulas

71/153

71

GPS

Estrutura do usurio

Este segmento constitudo por todos aquelesque se utilizam do sistema, de maneira direta ou

indireta. O utilizador possui um receptor de rdio com uma

unidade de processamento capaz de decodificar,

em tempo real, a informao enviada por cada

satlite e calcular a posio.

5/26/2018 aulas

72/153

72

GPS

Estrutura de usurio

De acordo com o tipo de utilizador (civil ou militar)

os sinais dos vrios satlites podem ser

decodificados de maneira diferente. Comparativo:

5/26/2018 aulas

73/153

73

GPS

Aplicaes

Apesar do GPS ter sido criado para fins militares,

hoje se tornou bastante popular e acessvel para

um grande pblico. Isto permitiu que diversasaplicaes que empregam o GPS surgissem.

5/26/2018 aulas

74/153

74

GPS

Aplicaes

Em Transportes - O uso de SIG com as

informaes de GPS permitiu que diversas

aplicaes na rea de transportes fossemdesenvolvidas.

Exemplo de receptor de GPS no carro

5/26/2018 aulas

75/153

75

GPS

Aplicaes

Nos esportes - Diversas modalidades esportivas

empregam hoje os recursos de GPS.

Coordenadas com um GPS com bssola e altmetro integrado.

5/26/2018 aulas

76/153

76

GPS

Aplicaes

Na topografia - A tecnologia na rea de GIS ajudoubastante na qualidade e preciso dos dados

topogrficos.

5/26/2018 aulas

77/153

77

GPS

Aplicaes

No cenrio militar, o GPS tambm usado para odirecionamento de diversos tipos de armamentos

de preciso: Bombas JDAM (Joint Direct Attack Munition).

Msseis Tomahawk.

Esse tipo de sistema pode ser usado em qualquercondio climtica e garante um alto ndice deacertos.

5/26/2018 aulas

78/153

78

GPS

Outros Sistemas de Navegao

GLObal NAvigation Satellite GLONASS

Glonass o sistema russo, desenvolvido pela antiga

Unio das Repblicas Socialistas Soviticas,equivalente ao Navstar GPS, de navegao por satlite. O sistema utiliza trs nveis de orbitais, com oito

satlites em cada nvel, em que cada satlite repete asua rbita depois de 8 dias.

O sistema fornece um sinal com previso de 100 metrose de 10 a 20 metros de preciso para sinais militares.

5/26/2018 aulas

79/153

79

GPS

Outros Sistemas de Navegao

GLObal NAvigation Satellite GLONASS

O sistema possui a seguinte estrutura: um centro de

controle em Moscou; cinco estaes decomando/telemetria; trs estaes de campo paramonitoramento; e um sistema central sincronizador.

Esse sistema no se tornou popular devido a fatorestecnologicos, comerciais e polticos.

5/26/2018 aulas

80/153

80

GPS

Outros Sistemas de Navegao Galileo

O sistema teve incio oficial em maio de 2003, atravs

de um acordo entre a Unio Europia e a AgnciaEspacial Europia. O sistema tem previso de operar com 30 satlites, dos

quais 3 ficaro de reserva, e deve entrar emfuncionamento em 2013, com um custo orado em

aproximadamente 3.4 bilhes de euros. Os primeiros sinais do Galileo foram transmitidos no dia

12 de janeiro de 2006, pelo satlite GIOVE-A.

5/26/2018 aulas

81/153

81

GPS

Uso de GPS em SIG

Formao, atualizao e manuteno de basescartogrficas.

O uso de GPS cadastrais permite que se faa acoleta das posies geogrficas com apossibilidade de entrada de dados alfanumricosem campo, associados s feies mapeadas,

integrando os dois sistemas.

5/26/2018 aulas

82/153

82

GPS

Uso de GPS em SIG

Na etapa de aquisio de dados, esse tipo de GPSpode ser utilizado como receptor de posies de

difcil acesso ou para o cadastro simult

neo demais de uma feio, por exemplo. Na etapa de

pr-processamento do SIG, os softwares possuemrecursos de visualizao, edio, anlisequantitativa e qualitativa, filtragem, tranformaopara outros elipsides (WGS-84 para SAD-69) oupara outro sistema de coordenadas (geogrficaspara UTM).

5/26/2018 aulas

83/153

83

GPS

Uso de GPS em SIG

Os dados do GPS ainda podem ser exportados

para um SIG de maneira direta, atravs de dados

espaciais (DXF, DGN, SHP) e dos formatos dedados de atributos (DBF), dependendo do recurso

oferecido pelo SIG.

5/26/2018 aulas

84/153

84

GPS

Aparelhos

5/26/2018 aulas

85/153

85

GPS

Referncias: http://www.geodesia.org/

http://www.tracksource.org.br

http://www.gpsworld.com

http://ec.europa.eu

http://www.cienciaviva.pt/latlong/anterior/gps.asp
http://www.geodesia.org/http://www.tracksource.org.br/http://www.gpsworld.com/http://ec.europa.eu/http://www.cienciaviva.pt/latlong/anterior/gps.asphttp://www.cienciaviva.pt/latlong/anterior/gps.asphttp://ec.europa.eu/http://www.gpsworld.com/http://www.tracksource.org.br/http://www.geodesia.org/

5/26/2018 aulas

86/153

86

Questes de Reviso

Qual a importncia dos sistemas deposicionamento global na sociedade?

Explique as principais estruturas de

funcionamento do GPS. Comente duas possveis aplicaes do GPS.

ARQUITETURA DE SISTEMAS DE

5/26/2018 aulas

87/153

87


INFORMAO GEOGRFICA

Os Sistemas de Informao Geogrfica sosistemas que realizam o tratamento

computacional de dados geogrficos erecuperam informaes no apenas com baseem suas caractersticas alfanumricas, mastambm atravs de sua localizao espacial.

Para isto, a geometria e os atributos dos dados

num SIG devem estar georreferenciados, isto, localizados na superfcie terrestre erepresentados numa projeo cartogrfica.


5/26/2018 aulas

88/153

88


INFORMAO GEOGRFICA

O requisito de armazenar a geometria dosobjetos geogrficos e de seus atributosrepresenta uma dualidade bsica para SIGs.

Hpelo menos trs grandes maneiras deutilizar um SIG:

como ferramenta para produo de mapas;

como suporte para anlise espacial de fenmenos;

como um banco de dados geogrficos, comfunes de armazenamento e recuperao deinformao espacial.


5/26/2018 aulas

89/153

89


INFORMAO GEOGRFICA

Definio de SIGs: Conjunto poderoso de ferramentas para coletar,

armazenar, recuperar, transformar e visualizar

dados sobre o mundo real (Burrough, 1986);

Um sistema de suporte deciso que integradados referenciados espacialmente num ambiente

de respostas a problemas (Cowen, 1988);c


5/26/2018 aulas

90/153

90


INFORMAO GEOGRFICA

Principais caractersticas dos SIGs: Inserir e integrar, numa nica base de dados,

informaes espaciais provenientes de dadoscartogrficos, dados censitrios e cadastro urbanoe rural, imagens de satlite, redes e modelosnumricos de terreno;

Oferecer mecanismos para combinar as vrias

informaes, atravs de algoritmos demanipulao e anlise, bem como para consultar,recuperar, visualizar e plotar o contedo da basede dados georreferenciados.


5/26/2018 aulas

91/153

91


INFORMAO GEOGRFICA

Estrutura de um SIG:

Interface com usurio;

Entrada e integrao de dados;

Funes de consulta e anlise espacial; Visualizao e plotagem;

Armazenamento e recuperao de dados

(organizados sob a forma de um banco de dadosgeogrficos).


5/26/2018 aulas

92/153

92


INFORMAO GEOGRFICA

Exemplos de consultas ao SIG:

"Recupere os dados relativos carta de Guajar-Mirim " (restrio por definio de regio deinteresse);

"Recupere as cidades do Estado de So Paulocom populao entre 100.000 e 500.000habitantes" (consulta por atributos no-espaciais).

"Mostre os postos de sade num raio de 5 km dohospital municipal de S.J.Campos" (consulta com

restries espaciais).


5/26/2018 aulas

93/153

93


INFORMAO GEOGRFICA

Estrutura geral de um SIG


5/26/2018 aulas

94/153

94


INFORMAO GEOGRFICA

Gerncia de dados dual

integrada baseada em SGBDs relacionais

integrada baseada em extenses espaciais sobreSGBDs objeto-relacionais


5/26/2018 aulas

95/153

95


INFORMAO GEOGRFICA

Arquitetura dual

Um SIG implementado com a estratgia dual utilizaum SGBD relacional para armazenar os atributos

convencionais dos objetos geogrficos (na formade tabelas) e arquivos para guardar as

representaes geomtricas destes objetos.


5/26/2018 aulas

96/153

96


INFORMAO GEOGRFICA


5/26/2018 aulas

97/153

97


INFORMAO GEOGRFICA

Arquitetura dual

A principal vantagem desta estratgia poderutilizar os SGBDs relacionais de mercado.

No entanto, como as representaes geomtricasdos objetos espaciais esto fora do controle doSGBD, esta estrutura dificulta o equacionamento

das questes de otimizao de consultas, gerncia

de transa

es e controle de integridade e deconcorrncia.


5/26/2018 aulas

98/153

98


INFORMAO GEOGRFICA

As principais desvantagens da arquitetura dualso:

Dificuldades no controle e manipulao dos dados

espaciais; Consultas mais lentas, pois so processadas

separadamente. A parte convencional da consulta

processada pelo SGBD separado da parte

espacial, que processada pelo aplicativoutilizando os arquivos proprietrios;


5/26/2018 aulas

99/153

99


INFORMAO GEOGRFICA

As principais desvantagens da arquitetura dualso:

Dificuldade em manter a integridade entre a

componente espacial e a componentealfanumrica;

Falta de interoperabilidade entre os dados. Cada

sistema produz seu prprio arquivo proprietrio

sem seguir um formato padro, o que dificulta aintegrao destes dados.


5/26/2018 aulas

100/153

100


INFORMAO GEOGRFICA

Arquitetura Integrada para Gerncia de Dados A arquitetura Integrada, mostrada na Figura 3.3b,

consiste em armazenar todo o dado espacial em

um SGBD, tanto sua componente espacial como a

parte alfanumrica.

Sua principal vantagem a utilizao dos recursosde um SGBD para controle e manipulao dedados espaciais, como gerncia de transaes,controle de integridade e concorrncia.


5/26/2018 aulas

101/153

101


INFORMAO GEOGRFICA

Comparao de arquiteturas


5/26/2018 aulas

102/153

102


INFORMAO GEOGRFICA

Arquitetura Integrada para Gerncia de Dados Hduas alternativas para a arquitetura integrada:

(a) baseada em SGBDs relacionais;

(b) baseada em extenses espaciais sobre SGBDsobjeto-relacionais.


5/26/2018 aulas

103/153

103


INFORMAO GEOGRFICA

Arquitetura Integrada para Gerncia de Dados A arquitetura integrada baseada em um SGBD

relacional utiliza campos longos, chamados de

BLOBs, para armazenar a componente espacial do

dado.


5/26/2018 aulas

104/153

104


INFORMAO GEOGRFICA

Arquitetura Integrada para Gerncia de Dados Suas principais desvantagens so:

No capaz de capturar a semntica dos dadosespaciais.

Mtodos de acesso espacial e otimizador de consultasdevem ser implementados pelo SIG.

Limitaes da linguagem SQL1 para a manipulao dosdados espaciais: a SQL padro oferece recursos

limitados para o tratamento de campos longos.


5/26/2018 aulas

105/153

105


INFORMAO GEOGRFICA

Integrada baseada em extenses espaciaissobre SGBDs objeto-relacionais

O outro tipo de arquitetura integrada consiste em

utilizar extenses espaciais desenvolvidas sobreSGBDs objeto-relacionais (SGBDOR).

Como desvantagens dessa arquitetura podem ser

citadas as faltas de mecanismos de controle de

integridade sobre os dados espaciais e a falta depadronizao das extenses da linguagem SQL.


5/26/2018 aulas

106/153

106


INFORMAO GEOGRFICA

Um SGBDOR que possui uma extenso paratratar dados espaciais deve ter as seguintes

caractersticas:

Fornecer tipos de dados espaciais (TDEs), comoponto, linha e regio, em seu modelo de dados emanipul-los assim como os tipos alfanumricosbsicos (inteiros, string, etc);

Estender a linguagem de consulta SQL parasuportar operaes e consultas espaciais sobreTDEs;


5/26/2018 aulas

107/153

107


INFORMAO GEOGRFICA

Um SGBDOR que possui uma extenso paratratar dados espaciais deve ter as seguintes

caractersticas:

Adaptar outras funes de nveis mais internospara manipular TDEs eficientemente, tais comomtodos de armazenamento e acesso (indexaoespacial) e mtodos de otimizao de consultas(juno espacial).


5/26/2018 aulas

108/153

108


INFORMAO GEOGRFICA

Uma viso geral da tecnologia de SIG (1agerao)

Os "GIS desktop", com interfaces amigveis e

crescente funcionalidade. So sistemas herdeiros da tradio de Cartografia,

com suporte de bancos de dados limitado e cujo

paradigma tpico de trabalho o mapa.


5/26/2018 aulas

109/153

109


INFORMAO GEOGRFICA


Num "GIS desktop" tradicional, os dados

geogrficos so armazenados de forma separada,com os atributos descritivos guardados em tabelas(usualmente no padro xBase) e as geometrias emformatos proprietrios (como os "shapefiles" doARC/VIEW).


5/26/2018 aulas

110/153

110


INFORMAO GEOGRFICA


Os "GIS desktop" tm evoludo para oferecer umacrescente gama de funcionalidade, incluindo:

A combinao de tratamento de dados vetoriais ematriciais ("raster") no mesmo ambiente, com uma

integrao maior entre Processamento de Imagens eGIS.

Linguagens de programao de scripts, em que asvariveis refletem os tipos de dados geogrficossuportados pelo sistema (e.g., AVENUE do ARC/VIEW),

e que permitem ampliar a funcionalidade disponvel.


5/26/2018 aulas

111/153

111


INFORMAO GEOGRFICA


Os "GIS desktop" tm evoludo para oferecer umacrescente gama de funcionalidade, incluindo:

Ferramentas sofisticadas de Anlise Espacial, como osmdulos de Geoestatstica.

Uma integrao do "desktop" com os gerenciadores dedados geogrficos, como no caso da ligao entre

GEOMEDIA com ORACLE e TerraView com ePostgreSQL.

O aumento da potencial de interoperabilidade e da

converso automtica de formatos de dados geogrficos.


5/26/2018 aulas

112/153

112


INFORMAO GEOGRFICA

Uma viso geral da tecnologia de SIG (2agerao):

Os "Gerenciadores de Dados Geogrficos", quearmazenam os dados espaciais em ambiente

multi-usurio. A segunda gerao de SIGs (banco de dados

geogrfico) chegou ao mercado no incio da dcada de90 e caracteriza-se por ser concebida para uso em

ambientes cliente-servidor, acoplado a gerenciadores debancos de dados relacionais e com pacotes adicionais

para processamento de imagens.


5/26/2018 aulas

113/153

113


INFORMAO GEOGRFICA

Uma viso geral da tecnologia de SIG: Os "Componentes GIS", ambientes de

programao que fornecem insumos para que ousurio crie seu prprio aplicativo geogrfico.

A terceira gerao de SIGs (bibliotecas geogrficasdigitais ou centros de dados geogrficos),caracterizada pelo gerenciamento de grandes bases de

dados geogrficos, com acesso atravs de redes locais

e remotas, com interface via WWW (World Wide Web).


5/26/2018 aulas

114/153

114


INFORMAO GEOGRFICA

Uma viso geral da tecnologia de SIG: Os "Componentes GIS", ambientes de

programao que fornecem insumos para que ousurio crie seu prprio aplicativo geogrfico.

CONCEITOS BSICOS DE GEOINFORMAO

5/26/2018 aulas

115/153

115


Representao dos dados no computador Existem quatro universos:


5/26/2018 aulas

116/153

116


Representao dos dados no computador1. mundo real

a representao de um objeto geogrfico num GIS

dependerda escala que utilizarmos.


5/26/2018 aulas

117/153

117



as principais escalas de mensurao so:

nominal (temtico) -> baseia-se na diferenciao entreos objetos segundo classes distintas.


5/26/2018 aulas

118/153

118


Nominal


5/26/2018 aulas

119/153

119



as principais escalas de mensurao so:

ordinal (temtico) -> atribui valores ou nomes para asamostras.

intervalo (baseado em nmeros reais) -> o ponto dereferncia zero definido de forma arbitrria.

razo (baseado em nmeros reais) -> o ponto dereferncia zero no arbitrrio, mas definido por algumacondio natural.


5/26/2018 aulas

120/153

120



tipos de dados em geoprocessamento

dados temticos: descrevem a distribuio espacial deuma grandeza geogrfica, como os mapas depedologia.

dados cadastrais: cada um de seus elementos umobjeto geogrfico, que possui atributos e pode estarassociado a vrias representaes grficas. Exemplo:mapa cadastral da Amrica do Sul.


5/26/2018 aulas

121/153

121


Dados cadastrais


5/26/2018 aulas

122/153

122




redes: cada objeto geogrfico possui uma localizaogeogrfica e estsempre associado a atributosdescritivos presentes no banco de dados. Exemplo:

redes de gua.


5/26/2018 aulas

123/153

123


Redes


5/26/2018 aulas

124/153

124




modelo numrico de terreno: Exemplo: mapa dedeclividade.


5/26/2018 aulas

125/153

125


Modelo Numrico de Terreno


5/26/2018 aulas

126/153

126




imagens: obtidas por satlites, fotografias areas ouscanners aerotransportados.


5/26/2018 aulas

127/153

127


Imagens


5/26/2018 aulas

128/153

128


Representao dos dados no computador2. matemtico (conceitual)

classes formais de dados geogrficos (dados

contnuos e objetos individualizveis)


5/26/2018 aulas

129/153

129


Representao dos dados no computador3. representao

representaes matriciais e vetoriais


5/26/2018 aulas

130/153

130


Matricial (raster)


5/26/2018 aulas

131/153

131


Comparao Matricial e Vetorial


5/26/2018 aulas

132/153

132


Representao dos dados no computador4. implementao

Preocupao com a estrutura de dados.

Decises concretas de programao.


5/26/2018 aulas

133/153

133


Questionrio1. Comente as principais diferenas entre dados matriciais e

dados vetoriais.

2.Quais so os universos empregados para representar os

dados no computador?3.O Modelo Numrico de Terreno empregado para

representar quais tipos de dados espaciais?

4.O Modelo de Redes utilizado para representar que tipos

de dados? Mencione um exemplo.

Open Geospatial Consortium (OGC)

5/26/2018 aulas

134/153

134



(material baseado no curso de banco de dadosgeogrficos, disponvel em:http://www.dpi.inpe.br/cursos/ser303)

OPEN GEOSPATIAL CONSORTIUM (OGC)

5/26/2018 aulas

135/153

135


O que o OCG? um consrcio formado por empresas,

universidades e agncias governamentais.

Qual o seu objetivo? Promover o desenvolvimento de padres que

facilitem a interoperabilidade entre sistemas

envolvendo informao geo-espacial.

Os produtos do trabalho do OGC soapresentados sob a forma de especificaes deinterfaces e padres de intercmbio.


5/26/2018 aulas

136/153

136


Extenso Espacial SGBD-OR so estendidos para suportar:

Tipos de dados espaciais: polgono, ponto, linha, etc. Operadores e funes utilizados na SQL para manipular dados espaciais

(consultas e juno).

Mtodos eficientes de acesso aos dados espaciais. Extenses existentes (seguem padro OGC):

Comerciais

Oracle Spatial.

IBM DB2 Spatial Extender.

Livres

PostGIS.

Extenso espacial para MySQL (em desenvolvimento).


5/26/2018 aulas

137/153

137


Algumas especificaes OGC: SFS-SQL (Simple Feature Specification For SQL):

especificaes sobre o armazenamento e recuperao dedados espaciais.

GML (Geography Markup Language): intercmbio dedados.

OWS (OGC Web Services): especificaes de serviosWEB

WFS: Web Feature Service

WMS: Web Map Server


5/26/2018 aulas

138/153

138


Simple Feature Specification for SQL(SFS-SQL)

Enderea o armazenamento e recuperao de

feies espaciais pelos sistemas de bancos dedados. Define:

Esquema para o armazenamento de feies.

Semntica dos operadores topolgicos a serem usadosem consultas espaciais. Interface dos demais operadores espaciais (mtricos e

que geram novas geometrias).


5/26/2018 aulas

139/153

139


Simple Feature Specification for SQL(SFS-SQL)

Define o conceito de tabelas de feies:

Atributos alfa-numricos: tipos comuns da SQL Atributos espaciais: SQL ou SQL com tipos geomtricos.


5/26/2018 aulas

140/153

140


SFS-SQL: Hierarquia de Tipos GeomtricosGeometry

Point Curve Surface GeometryCollection

LineString

Line LinearRing

Polygon MultiSurface MultiCurve MultiPoint

MultiPolygon MultiLineString


5/26/2018 aulas

141/153

141


WKT Well Known Text


5/26/2018 aulas

142/153

142

SFS-SQL: Tabelas de feies Tipos SQL

F_T!"#_CT"OG

F_T!"#_$C%#&

F_T!"#_'

F_G#OT_CO"*&'

G_T!"#_CT"OG

G_T!"#_$C%#&G_T!"#_'

$TOG#_T+#

G#OT_T+#

COO_-'$-O'

&._++

$-

G#OT_CO"*&'$$-

*T%_'

*T%_$-

$T#.T

$+T-"_#F##'C#_$$T#&$

/T-!*TO$0

G- (Geometr1 Column)

/T-!*TO$0

F#T*#_T!"#

G-

#$#2

#T+#$#2

.3

3

444./&._++0/&._++0

G#O_CO"*&'$

G-

.&-'

&-'.&.

&.

56!_G#OT

G#O_CO"*&'$

ou


SFS SQL: Tabelas de feies Usando Tipos

5/26/2018 aulas

143/153

143

SFS-SQL: Tabelas de feies Usando TiposNumricos da SQL

OPEN GEOSPATIAL CONSORTIUM (OGC) SFS-SQL: Tabelas de feies Usando BLOBs -

5/26/2018 aulas

144/153

144

SFS SQL: Tabelas de feies Usando BLOBs Well Known Binary (WKB)

G-

.&-'

&-'

.&.

&.

WKB_GEOMETRY

G#O_CO"*&'$

Geometria:7com valores no formato NDR (B=1)7tipo polgono (T=3)72 anis (NR = 2)7a!a anel com 3 pontos (N" = 3)#


SFS-SQL: Tabelas de feies Tipos

5/26/2018 aulas

145/153

145

SFS SQL: Tabelas de feies TiposGeomtricos Nativos

F_T!"#_CT"OG

F_T!"#_$C%#&

F_T!"#_'

F_G#OT_CO"*&'

COO_-'$-O'

$-

G#OT_CO"*&'$$-

*T%_'

*T%_$-

$T#.T

$+T-"_#F##'C#_$$T#&$

/T-!*TO$0

GID (Geometry Column)

/T-!*TO$0

F#T*#_T!"#


5/26/2018 aulas

146/153

146

( )

SFS-SQL: Operadores Espaciais Intersection(A, B): Geometry

A

B

A

B

Intersection

C


5/26/2018 aulas

147/153

147

( )

Outras Operaes (SF-SQL) distance(outraGeometria:Geometry):Double

retorna a distncia entre as geometrias buffer(distncia:Double):Geometry

retorna uma geometria definida por um mapa de distncia convexHull():Geometry

retorna um polgono convexo com todos os pontos dageometria

intersection(outraGeometria:Geometry):Geometry

retorna a geometria resultante da interseo das geometrias union(outraGeometria:Geometry):Geometry

retorna a geometria resultante da unio de duas geometrias


5/26/2018 aulas

148/153

148

( )

Outras Operaes (SF-SQL) difference(outraGeometria:Geometry):Geometry

retorna a geometria resultante da diferena entre asgeometrias

area ():double

rea de uma regio

centroid():point

um ponto representando o centride da geometria pointOnSurface():point

um ponto que esteja na superfcie


5/26/2018 aulas

149/153

149

( )

SFS-SQL Extenses existentes que seguem este padro:

Comerciais

Oracle Spatial

IBM DB2 Spatial Extender

Livres

PostGIS

Extenso espacial para MySQL (em desenvolvimento)


5/26/2018 aulas

150/153

150

( )

Questionrio:1. Qual o papel da OGC?

2. O que OGC?

3. De que maneira a OGC contribui para ainteroperabilidade dos dados geogrficos?

4. O que GML?

5/26/2018 aulas

151/153

151

AULA REVISO DE BD

Manterial de Referncia:http://www.dpi.inpe.br/cursos/ser303/slides_introducao_sistemas_bd.ppt

Referncias
http://www.dpi.inpe.br/cursos/ser303/slides_introducao_sistemas_bd.ppthttp://www.dpi.inpe.br/cursos/ser303/slides_introducao_sistemas_bd.ppt

5/26/2018 aulas

152/153

152

Vieira, Antnio JosBerutti & Oliveira,Leonardo Castro. Textos didticos: conceitosimportantes de Cartografia Digital. Curitiba,

2001.

Referncias (URLs)

5/26/2018 aulas

153/153

( )

Documents

aulas