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Aula 1 – Conceitos Gerais:Aula 1 – Conceitos Gerais: Geoprocessam ento, GIS e GIScienceGeoprocessam ento, GIS e GIScience
Introdução ao GeoprocessamentoIntrodução ao Geoprocessamento
Geoprocessam ento e SIGGeoprocessam ento e SIG
Geoprocessam ento o conjunto de éGeoprocessam ento o conjunto de ét cnicas e de conceitos sobre ét cnicas e de conceitos sobre érepresentação computacional do espaçorepresentação computacional do espaço
SIG o sistem a com putacional que éSIG o sistem a com putacional que ém aterializa os conceitos do m aterializa os conceitos do
geoprocessam entogeoprocessam ento
O D esafioO D esafio
1.1. Com o representar o espa o geogr fico ç áCom o representar o espa o geogr fico ç áno com putador? no com putador?
2.2. Com o representar o espa o geogr fico?ç áCom o representar o espa o geogr fico?ç á3.3. O que espa o geogr fico?é ç áO que espa o geogr fico?é ç á4.4. O que representa o?é çãO que representa o?é çã5.5. O que com putador perm ite fazer?O que com putador perm ite fazer?
O D esafioO D esafio
Com o representar o espa o geogr fico no ç áCom o representar o espa o geogr fico no ç ácom putador?com putador?
O que poss vel com a tecnologia de hoje é íO que poss vel com a tecnologia de hoje é í(SIG)(SIG)
O que im aginam os ser poss vel dentro de íO que im aginam os ser poss vel dentro de íalguns anosalguns anos
O D esafioO D esafio
Com o representar o espa o geogr fico?ç áCom o representar o espa o geogr fico?ç á
Estruturas de dados com putacionaisEstruturas de dados com putacionais
Algoritm os e proced im entos de an lise de áAlgoritm os e proced im entos de an lise de ádadosdados
O D esafioO D esafio
O que espa o geogr fico?é ç áO que espa o geogr fico?é ç á Q ual o espa o geogr fico m aterializado é ç áQ ual o espa o geogr fico m aterializado é ç á
por um SIG?por um SIG?
O que representa o?é çãO que representa o?é çãO que com putador perm ite fazer?O que com putador perm ite fazer?
Representa oçãRepresenta oçã
S culo X IIIéS culo X IIIé
Re + présentation Re + présentation - m anequim de cera que - m anequim de cera que era exibido junto ao cad ver dos reis áera exibido junto ao cad ver dos reis áfranceses e ingleses, durante as franceses e ingleses, durante as cerim nias funer riasô ácerim nias funer riasô á ..
Trad i o de depositar cavalos ou servos de çãTrad i o de depositar cavalos ou servos de çãbarro em t m ulos, para servir no al m ao ú ébarro em t m ulos, para servir no al m ao ú ém orto (Egito e China).m orto (Egito e China).
Representa oçãRepresenta oçã
Representa o com o um a aproxim a o da çã çãRepresenta o com o um a aproxim a o da çã çãrealidade por m eio de:realidade por m eio de:
D esenhos e M apasD esenhos e M apas
PalavrasPalavras
Im agensIm agens
M ed idas M ed idas
Colocando o M undo no Com putadorColocando o M undo no Com putador
M ed idasM ed idas
Palavras (defini es)çõPalavras (defini es)çõ
Im agensIm agens
D esenhos e M apasD esenhos e M apas
Colocando o M undo no Com putador: Colocando o M undo no Com putador:
A Perspectiva RealistaA Perspectiva Realista
O m undo real existe de form a O m undo real existe de form a
independente de n s, nossa experi ncia e ó êindependente de n s, nossa experi ncia e ó ênossa linguagem . nossa linguagem .
N s tem os acesso ao m undo atrav s de ó éN s tem os acesso ao m undo atrav s de ó énossos sentidos e de nossos instrum entos nossos sentidos e de nossos instrum entos
de m ed ida. de m ed ida.
fonte: John Searle. The Construction of the Social RealityThe Construction of the Social Reality. New York, The Free Press, 1995.
Colocando o M undo no Com putador: A Colocando o M undo no Com putador: A
Perspectiva RealistaPerspectiva Realista
As palavras em nossa linguagem podem As palavras em nossa linguagem podem
ser usadas para referir-se a objetos do ser usadas para referir-se a objetos do
m undo real.m undo real.
Nossas afirm a es s o verdadeiras ou çõ ãNossas afirm a es s o verdadeiras ou çõ ãfalsas dependendo de sua falsas dependendo de sua
correspond ncia aos fatos do m undo.êcorrespond ncia aos fatos do m undo.êfonte: John Searle. The Construction of the Social RealityThe Construction of the Social Reality. New York, The Free Press, 1995.
H ip tese de TrabalhoóH ip tese de Trabalhoó
Benef cios do Geoprocessam entoíBenef cios do Geoprocessam entoí
U so do espa o com o linguagem com umçU so do espa o com o linguagem com umç
Produ o de novas inform a esçã çõProdu o de novas inform a esçã çõ
M ltiplas vis es do espa oú õ çM ltiplas vis es do espa oú õ ç
H ip tese de TrabalhoóH ip tese de Trabalhoó
D esafiosD esafios
Representar o espa o geogr ficoç áRepresentar o espa o geogr ficoç á
Capturar a depend ncia espacialêCapturar a depend ncia espacialê
Explicitar efeitos de escalaExplicitar efeitos de escala
D istribui o Espacial: ‘çãD istribui o Espacial: ‘çã M apeam entoM apeam ento’ de Riscos’ de RiscosA epidem ia de c lera em Londres, s culo X IX , D outor John Snowó éA epidem ia de c lera em Londres, s culo X IX , D outor John Snowó é
18541854
Eventos de saúde Eventos de saúde
(( ..))
((mortes por cóleramortes por cólera) que se ) que se concentram em algumas concentram em algumas áreas da cidadeáreas da cidade - - clustercluster
Condições ambientais (x)Condições ambientais (x)
(bombas de água). Possíveis (bombas de água). Possíveis fontes de riscofontes de risco
Ruas
situação geral na cidadesituação geral na cidade - - contextocontexto
Fonte: Barcellos,C.;2001Fonte: Barcellos,C.;2001
Representa o Com putacionalçãRepresenta o Com putacionalçã
Com putadoresCom putadores
instrum entos de representa o do çãinstrum entos de representa o do çãconhecim entoconhecim ento
capturam m odelos form ais da realidadecapturam m odelos form ais da realidade
exigem quantifica o (vis o reduzida)çã ãexigem quantifica o (vis o reduzida)çã ã
Representa o Com putacionalçãRepresenta o Com putacionalçã
O que representar?O que representar?
Aproxim a es de entidades realm ente çõAproxim a es de entidades realm ente çõexistentes (e.g. rio)existentes (e.g. rio)
Conceitos abstratos (tipos de solo, exclus o ãConceitos abstratos (tipos de solo, exclus o ãsocial)social)
Representa es Com putacionais do Espa oçõ çRepresenta es Com putacionais do Espa oçõ ç
ObjetosObjetos
Regi es poligonaisõRegi es poligonaisõ
““Topografias”Topografias”
Superf ciesíSuperf ciesí
Im agensIm agens
Territ rios D igitais: Cadastro U rbano (Santos)óTerrit rios D igitais: Cadastro U rbano (Santos)ó
FUNCATE, www.funcate.org.br, 2004 – Tecnologia TerraLib (Sw Livre)
Percep es do Espa oçõ çPercep es do Espa oçõ ç
Espa o com o um a çEspa o com o um a çsubd ivis o planarãsubd ivis o planarã
Espa o com o um a çEspa o com o um a çsuperf cie cont nuaí ísuperf cie cont nuaí í
Fred RamosFred Ramos
Percep es do Espa oçõ çPercep es do Espa oçõ ç
Espa o com o um a superf cie de decis oç í ãEspa o com o um a superf cie de decis oç í ã
Fábio Roque MoreiraFábio Roque Moreira
Percep es do Espa oçõ çPercep es do Espa oçõ ç
Espa o com o Clusters de EventosçEspa o com o Clusters de Eventosç
Rosely TeruiyaRosely Teruiya
Percep es do Espa oçõ çPercep es do Espa oçõ ç
An lise da D epend ncia Espacialá êAn lise da D epend ncia Espacialá ê
Examples of the Semivariograms - 2003
• Rate Measured = Raw Rate
• Estimated Rate = Corrected Rate -> Global Bayesian Smoother
Territ rios D igitais: óTerrit rios D igitais: ó D as Superf cies de Tend ncia ao Riscoí êD as Superf cies de Tend ncia ao Riscoí êSlidesSlides: : Eduardo G. Camargo, DPI/INPE, 2005Eduardo G. Camargo, DPI/INPE, 2005
Modelo: A Taxa em cada área é vista como um “ruído” do verdadeiro “sinal”, que seria então o “Risco” de Homicídio em áreas não amostradas, que precisamos resgatar. Como? Construindo o variograma do “Risco”!
TERRIT RIOS D A VIOL NCIA:ÓTERRIT RIOS D A VIOL NCIA:ÓCEN RIOS D O RISCO D E H OM IC D IOS NA CID AD E D E S O PAU LOÁ Í ÃCEN RIOS D O RISCO D E H OM IC D IOS NA CID AD E D E S O PAU LOÁ Í Ã
NO TRI N IO 2002, 2003 e 2004NO TRI N IO 2002, 2003 e 2004
Eduardo Cam argo
Percep es do Espa oçõ çPercep es do Espa oçõ ç
Espa o com o um conjunto de c lulas em evolu oç é çãEspa o com o um conjunto de c lulas em evolu oç é çã
O Conceito:O Conceito:
H eterogeneidade e Anisotropia do Espa oçH eterogeneidade e Anisotropia do Espa oç
UU
U
Am bientes definidos de form a recorrenteAm bientes definidos de form a recorrente
Por es d istintas do espa o podem ter escalas d iferentesçõ çPor es d istintas do espa o podem ter escalas d iferentesçõ ç
poss vel construir m odelos É í poss vel construir m odelos É ím ultiescalasm ultiescalas
RequisitosRequisitosForest
Deforested
No data
Non-forest-
Water
Roads
100 km
Transamazônica
Br 163-
São Felix do Xingu Source:Prodes/INPE
Fonte: Aguiar et al., 2003
Considerar relações de proximidade Considerar relações de proximidade através de redes (estradas, linhas de através de redes (estradas, linhas de
transmissão, comunicação,etc)transmissão, comunicação,etc)- Ação a D istância -- Ação a D istância -
1985
1997
Ambientes das GrandesFazendas:
2500 m resolução2500 m resolução
Variável Contínua: Variável Contínua: % deforested% deforested
Duas alternativas de relações de Duas alternativas de relações de vizinhança :vizinhança :• conexão através das estradasconexão através das estradas• Proximidade da linha Proximidade da linha fundiáriafundiária
Ambientes das Pequenas propridades :
500 m resolução500 m resolução
Variável categórica: floresta ou Variável categórica: floresta ou desfloretamentodesfloretamento
Uma relação de vizinhança: Uma relação de vizinhança: • conexão através das estradasconexão através das estradas
Carneiro et al., 2004
M odel hypothesis: M odel hypothesis:
Occupation processes are different for Small and Medium/L arge farms.
Rate of change is not distributed uniformly in space and time: rate in each land unit is influenced by settlement age and lot size; for small farms, rate of change in the first years is also influenced by installation credit received.
L ocation of change: For small farms, deforestation has a concentrated pattern that spreads along roads. For large farmers, the pattern is not so clear.
Superf cies / Grades RegularesíSuperf cies / Grades Regularesí
D ados de rea- Pol gonosÁ íD ados de rea- Pol gonosÁ í
GeodadosGeodados
Eventos / Am ostrasEventos / Am ostras
Redes e D ados de FluxoRedes e D ados de Fluxo
X,Y,ZX,Y,Z
X,Y,Z
X,Y,Z
X,Y,Z
POPULAÇÃO EM GRADES REGULARESD e Pontos, para reas e para Superf cies e ...Á íD e Pontos, para reas e para Superf cies e ...Á íE o Tem po???E o Tem po???
pontos / amostras
superfície contínua / grade
dados agrupados por áreas / polígonos
X,Y,Z
X,Y,Z
X,Y,ZX,Y,Z
X,Y,Z
geraç ão de centró ides
interpolaç ão
Problema das Unidades de Área Modificáveis - MAUP
A A Falácia EcológicaFalácia Ecológica envolve a infer ncia n o ê ã envolve a infer ncia n o ê ãapropriada de rela es em n vel çõ íapropriada de rela es em n vel çõ í individualindividual a a
partir de resultados agregados em partir de resultados agregados em unidades unidades de áreade área. Isto ocorre, tipicam ente, quando o . Isto ocorre, tipicam ente, quando o
dado agregado a nica fonte d ispon vel, é ú ídado agregado a nica fonte d ispon vel, é ú ípor m o objeto de estudo s o caracter sticas e é ã ípor m o objeto de estudo s o caracter sticas e é ã írelacionam entos em n vel do ind iv duo. í írelacionam entos em n vel do ind iv duo. í í
Wrigley, et. al , 1 996
A Q uest o da EscalaãA Q uest o da Escalaã
Divisão distritalDivisão distrital
Zonas OD87Zonas OD87
Zonas OD97Zonas OD97
Os Recortes do Territ rioóOs Recortes do Territ rioó
Evolu o do Geoprocessam entoçãEvolu o do Geoprocessam entoçã
Mapear
LocalizarModelar
Gerenciar
Prever
Evolu o do Geoprocessam entoçãEvolu o do Geoprocessam entoçã
M apearM apear
Novos d ispositivos de captura de dados (GPS)Novos d ispositivos de captura de dados (GPS)
Im agens de alta resolu oçãIm agens de alta resolu oçã
GerenciarGerenciar
Bancos de dados geogr ficosáBancos de dados geogr ficosá
M odelos sem nticos e interoperabilidadeâM odelos sem nticos e interoperabilidadeâ
Evolu o do Geoprocessam entoçãEvolu o do Geoprocessam entoçã
LocalizarLocalizar
Sistem as baseados em localiza o (LBS)çãSistem as baseados em localiza o (LBS)çã
Ger ncia da inform a o d istribu daê çã íGer ncia da inform a o d istribu daê çã í
Evolu o do Geoprocessam entoçãEvolu o do Geoprocessam entoçã
M odelarM odelar
Construir descri es da realidade çõConstruir descri es da realidade çõ
M odelos sem nticos, m atem ticos, l gicosâ á óM odelos sem nticos, m atem ticos, l gicosâ á ó
PreverPrever
Incorporar a d im ens o tem poralãIncorporar a d im ens o tem poralã
Construir cen rios de m udan aá çConstruir cen rios de m udan aá ç
M udan as de uso do solo, popula o, ç çãM udan as de uso do solo, popula o, ç çãhidrologia, clim a, agriculturahidrologia, clim a, agricultura
Evolu o do Geoprocessam entoçãEvolu o do Geoprocessam entoçã
Com preender o Espa oçCom preender o Espa oç
O que h de áO que h de á especialespecial com dados com dados espaciaisespaciais ? ?
Problem as T picosíProblem as T picosíVariabilidade EspacialVariabilidade Espacial
IncertezaIncerteza
D in m ica Tem poralâD in m ica Tem poralâInteroperabilidadeInteroperabilidade
OntologiasOntologias
695.6
894.0
7.8
99.0
Todos M entim os com M apas... Q uanto ?Todos M entim os com M apas... Q uanto ?
… … Podem os Pred izer o Futuro ?Podem os Pred izer o Futuro ?
Annual rate of deforestation in AmazoniaAnnual rate of deforestation in Amazonia
(228 L ANDSAT TM images )(228 L ANDSAT TM images )
0
5
10
15
20
25
30
1988 1990 1991 1992 1994 1995 1996 1997 1998
11,1
17,817,9
1.000 km2/year
29,1
L im ites da Representa o da RealidadeçãL im ites da Representa o da Realidadeçã
L im ites da atual gera o de GISçãL im ites da atual gera o de GISçã M odelos est ticos da realidadeáM odelos est ticos da realidadeá
D esafio para SIGsD esafio para SIGs
Transform ar sistem as est ticos em áTransform ar sistem as est ticos em áferram entas de m odelagem dos processos ferram entas de m odelagem dos processos
espa o-tem poraisçespa o-tem poraisç
L im ites da Representa o da RealidadeçãL im ites da Representa o da Realidadeçã
D ificuldadesD ificuldades
m undo real m undo real XX representa o com putacionalçã representa o com putacionalçã
m odelos realistas de processos f sicos e socio-ím odelos realistas de processos f sicos e socio-íecon m icos ôecon m icos ô
visualiza o çãvisualiza o çã XX apresenta o espa o-tem poralçã ç apresenta o espa o-tem poralçã ç
Com putadores nos possibilitam expressar um a Com putadores nos possibilitam expressar um a
representa oçãrepresenta oçã do m undo ou de fen m eno que buscam os ô do m undo ou de fen m eno que buscam os ôcom preender. O que obtem os s o os resultados poss veis ã ícom preender. O que obtem os s o os resultados poss veis ã ídas m anipula es sobre estas representa es, portanto çõ çõdas m anipula es sobre estas representa es, portanto çõ çõum a outra representa o. Ent o, m uito saud vel que çã ã é áum a outra representa o. Ent o, m uito saud vel que çã ã é ásem pre tenham os em m ente a necessidade de refletir sem pre tenham os em m ente a necessidade de refletir
criticam ente sobre a nossa pr tica tecnol gica, em á ócriticam ente sobre a nossa pr tica tecnol gica, em á óparticular, quando o instrum ento que usam os facilm ente particular, quando o instrum ento que usam os facilm ente
nos alim enta e a outros da esperan a de que obtivem os ali çnos alim enta e a outros da esperan a de que obtivem os ali ç n o um a redu o m as a com prens o universal do ã çã ã n o um a redu o m as a com prens o universal do ã çã ãproblem a.problem a.
Im portante n o Esquecer! ãIm portante n o Esquecer! ãL im ites da Representa o da RealidadeçãL im ites da Representa o da Realidadeçã
““Geom etrias n o s o Geografias”ã ãGeom etrias n o s o Geografias”ã ã
Professor M ilton Santos*Professor M ilton Santos*
L im ites da Representa o da RealidadeçãL im ites da Representa o da RealidadeçãIm portante n o Esquecer! ãIm portante n o Esquecer! ã
* Ge grafo, Pr m io Vautrin Lud-1 994 em ó êGe grafo, Pr m io Vautrin Lud-1 994 em ó ê Por uma outra G lobalizaçãoPor uma outra G lobalização, 2000, 2000