SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS –EXA 519 · 1929, Nova York, USA) Mapas sobre...

SISTEMA DE INFORMAÇÕES SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS GEORREFERENCIADAS –– EXA 519EXA 519

Prof. Dr. Ardemirio de Barros [email protected]

[email protected]

HISTÓRIA DOS SIG

O primeiro computador eletrônico foi desenvolvido pela Universidade daPensilvânia (Estados Unidos), em 1946.

ocupava um volume de 85 m3

pesando quase 30 toneladas.

Possuía cerca de 18.000 válvulas e

HISTÓRIA DOS SIG

Em 1977 a Apple lançou o popular microcomputador Apple II, um marco paraa época.

Em 1981 a IBM lançou o IBM Personal Computer (PC) mudando de formaradical a história da Computação, através da popularização da computação pessoal.

HISTÓRIA DOS SIG

OS MICROCOMPUTADORESOS MICROCOMPUTADORES

XTXT: as aplicações limites são, programas DOS da velha geração, : as aplicações limites são, programas DOS da velha geração, processamento de textos, planilhas e banco de dados sem recursosprocessamento de textos, planilhas e banco de dados sem recursosgráficos e tamanhos reduzidos de arquivos.gráficos e tamanhos reduzidos de arquivos.

286 286 : as aplicações limites são, programas com recursos : as aplicações limites são, programas com recursos gráficos. Usa Windows com performance muito limitada. gráficos. Usa Windows com performance muito limitada. Faz editoração eletrônica de documentos simples.Faz editoração eletrônica de documentos simples.

386SX 386SX : as aplicações limites são, usa todos os programas DOS. : as aplicações limites são, usa todos os programas DOS. Aceita Windows e é ideal para aplicações leves do ambiente gráfiAceita Windows e é ideal para aplicações leves do ambiente gráfico.É co.É a plataforma mínima para usar multimídia.a plataforma mínima para usar multimídia.

386DX 386DX : as aplicações limites são, pode ser usado para as: as aplicações limites são, pode ser usado para astarefas Windows mais sofisticadas como CAD, banco de dados e atétarefas Windows mais sofisticadas como CAD, banco de dados e atémesmo como servidor de pequenas redes. Performance aceitávelmesmo como servidor de pequenas redes. Performance aceitávelpara “desktop publishing”, (Ex. Corel), 275.000 transistores.para “desktop publishing”, (Ex. Corel), 275.000 transistores.

HISTÓRIA DOS SIG

486SX 486SX : as aplicações limites são, performance 20% superior: as aplicações limites são, performance 20% superiorao 386DX. Aceita multimídia no padrão MPC II e pode produzirao 386DX. Aceita multimídia no padrão MPC II e pode produzirpequenas aplicações de multimídia, 1.200.000 transistores.pequenas aplicações de multimídia, 1.200.000 transistores.

486DX e DX4 486DX e DX4 : servidores para grandes redes de micros.: servidores para grandes redes de micros.Estações gráficas para produzir CAD, animação, multimídia eEstações gráficas para produzir CAD, animação, multimídia eeditoração eletrônica profissional. A família Pentium com atéeditoração eletrônica profissional. A família Pentium com até7.500.000 transistores.7.500.000 transistores.


1993 1993 -- 3,1 milhões de transistores3,1 milhões de transistores.

1995 (Pentium Pro) 1995 (Pentium Pro) -- 5,5 milhões de transistores com aumento 5,5 milhões de transistores com aumento do desempenho em cerca de 3.3 vezesdo desempenho em cerca de 3.3 vezes

1997 (Pentium II) 1997 (Pentium II) -- 7,5 milhões de transistores chega a ser 7,5 milhões de transistores chega a ser 5 vezes mais rápida que o primeiro Pentium5 vezes mais rápida que o primeiro Pentium

Todos os microprocessadores da Intel são compatíveis com Todos os microprocessadores da Intel são compatíveis com seus ascendentes, isto é, os mais recentes são capazes de executseus ascendentes, isto é, os mais recentes são capazes de executar as ar as instruções dos mais antigos, mas não viceinstruções dos mais antigos, mas não vice--versaversa

HISTÓRIA DOS SIG

A FAMÍLIA PENTIUMA FAMÍLIA PENTIUM


SÉCULO 18 SÉCULO 18 : :

HISTÓRIA DOS SIG

Aparecimento da Cartografia como ciência moderna Aparecimento da Cartografia como ciência moderna

SÉCULO 19 SÉCULO 19 ::

Mapa geológico de Paris (1811) e Londres (1815)Mapa geológico de Paris (1811) e Londres (1815)

Mapas geológico, topográfico, fluxo de tráfego e Mapas geológico, topográfico, fluxo de tráfego e contexto populacional para a Estrada de Ferro contexto populacional para a Estrada de Ferro Irlandesa (1838)Irlandesa (1838)

Mapa epidemidemiológico de Londres (1854)Mapa epidemidemiológico de Londres (1854)SÉCULO 19 :SÉCULO 19 :

Poços de água

Casos de mortepor cólera

SÉCULO 20HISTÓRIA DOS SIG

1912, Dusseldorf, Alemanha) Mapas na mesma escala 1912, Dusseldorf, Alemanha) Mapas na mesma escala mostrando o desenvolvimento da cidade entre 1874mostrando o desenvolvimento da cidade entre 1874

1922, 1922, DoncasterDoncaster, Inglaterra) Planejamento regional. , Inglaterra) Planejamento regional.

1929, Nova York, USA) Mapas sobre densidade 1929, Nova York, USA) Mapas sobre densidade populacional dos anos 1850, 1900 e 1920.populacional dos anos 1850, 1900 e 1920.

1955, Detroit, USA) Planejamento da região metropolitana.1955, Detroit, USA) Planejamento da região metropolitana.

1962, Canadá) TOMLINSON desenvolve o 1962, Canadá) TOMLINSON desenvolve o CanadianCanadianGeographicGeographic InformationInformation SystemSystem--CGISCGIS

--1912.1912.


MacHarg, 1969 desenvolve o sistema MacHarg, 1969 desenvolve o sistema SUITABILITY/CAPABILITY ANALYSIS (SCA)SUITABILITY/CAPABILITY ANALYSIS (SCA)

produzir mapas mais rapidamente; produzir mapas mais rapidamente; baratear os custos de produção dos mapas; baratear os custos de produção dos mapas; produzir mapas para usuários específicos; produzir mapas para usuários específicos; produzir mapas em circunstâncias particulares, onde produzir mapas em circunstâncias particulares, onde especialistas não estejam em disponibilidade; especialistas não estejam em disponibilidade; permitir experimentos com representações gráficas permitir experimentos com representações gráficas diferentes, utilizando os mesmos dados; diferentes, utilizando os mesmos dados; facilitar a utilização de mapas.facilitar a utilização de mapas.


SIG nos mais diversos setores SIG nos mais diversos setores

--se obrigatório, análises matemáticas utilizando a se obrigatório, análises matemáticas utilizando a ística, capacitação de análisesística, capacitação de análises

e e fuzzy, fuzzy, inteligência artificial e sistemas especializados são inteligência artificial e sistemas especializados são

Década de 70: desenvolvimento de SIG voltado para o Década de 70: desenvolvimento de SIG voltado para o planejamento e modelamento de situações relacionadas com o planejamento e modelamento de situações relacionadas com o meio urbano. meio urbano. Década de 80: incorporação do Década de 80: incorporação do

da sociedade. da sociedade.

Década de 90: o SIG administrará modelos raster e vetorial, o Década de 90: o SIG administrará modelos raster e vetorial, o SMED tornaSMED tornaestatística clássica e a geoestatestatística clássica e a geoestat lógicas lógicas bayesianasbayesianasincorporados.incorporados.

HISTÓRIA DOS SIG

ANOS 50 ANOS 60 ANOS 70 ANOS 80 ANOS 90

Tecnologias Computadoreseletrónicos

CAD...........................................................................................

AM-FM..................................................................................

SIG....................................................................................

Mesas dedigitalização..........................................................…….

PLOTTERS.....................................................................................

Terminaisgráficos de16 bits.........................................................................................

HISTÓRIA DOS SIG

ANOS 50 ANOS 60 ANOS 70 ANOS 80

Vendedores GEOSPACE

ALTEK

AUTODESK

M&S Computing

Computervision

APPLICOM

ESRI

IBM

INTERGRAPH

CALCOMP

GEOVISION

ANOS 90

HISTÓRIA DOS SIG

SÉCULO 20 ANOS 50 ANOS 60 ANOS 70 ANOS 80

Aplicaçõesemergentes

Militares

PetróleoMeteorologia

Transporte

Educação

RecursosNaturaisPlanejamentourbano

Controle deinfra-estrutura

Criação de Distritos Políticos

Planejamentorural

PlanejamentoambientalPesquisa de mercado

Geologia

Engenhariacivil

ANOS 90

Epidemiologia

Telecomunicação

GestãoAmbiental

CAPTURA DE DADOS

TIPOS DE DADOSTIPOS DE DADOS

divididodividido: : os dados, por definição tem uma origem os dados, por definição tem uma origem em um ponto inicial.em um ponto inicial.

TextuaTextuall: tem caráter descritivo, está em forma de texto e corresponde : tem caráter descritivo, está em forma de texto e corresponde a fatos descritos do mundo real.a fatos descritos do mundo real.

NuméricoNumérico: uma variável que corresponde a um atributo que: uma variável que corresponde a um atributo querepresenta um item específico.representa um item específico.

nominalnominal: : não necessariamente obedece uma determinadanão necessariamente obedece uma determinadaseqüência.seqüência.

ordinalordinal: : os dados obedecem a uma certa ordem inerente.os dados obedecem a uma certa ordem inerente.intercaladointercalado: : o intervalo entre as seqüências naturais tem umo intervalo entre as seqüências naturais tem um

significado particular.significado particular.

CAPTURA DE DADOS

TIPOS DE DADOSTIPOS DE DADOS ESPACIAISESPACIAIS

Vetorial: é a representação gráfica do mundo real atravésde sistemas de coordenadas. Dessa forma a unidade fundamental é o par de coordenadas x, y.

Raster: refere-se a representação gráfica do mundo realatravés de células ou pixels (picture elements) com formapoligonal regular, que são definidos pela suas posiçõesem relação as colunas e linhas de uma malha.

CAPTURA DE DADOS

TIPOS DE DADOSTIPOS DE DADOS

DADO VETORIALDADO VETORIAL

MUNDO REALMUNDO REAL

DADO RASTERDADO RASTER

CAPTURA DE DADOS

REPRESENTAÇÃO DO DADO ANALÓGICO, REPRESENTAÇÃO DO DADO ANALÓGICO, VETORIAL E RASTERVETORIAL E RASTER

CAMPOCAMPO

COLUNASCOLUNAS

YY

XX

(b)(b)

(c)(c)(a)(a)

LLIINNHHAASS

CAPTURA DE DADOS

DigitaçãoDigitação: corresponde a todos os processos : corresponde a todos os processos utilizados na captura dos dados que se utilizam utilizados na captura dos dados que se utilizam do teclado do computador para acionar os do teclado do computador para acionar os comandos.comandos.

DigitalizaçãoDigitalização: corresponde aos processos de : corresponde aos processos de captura de dados que são feitos através da ação captura de dados que são feitos através da ação conjunta do conjunta do mousemouse e da mesa digitalizadora.e da mesa digitalizadora.

ENTRADA DE DADOS ALFANUMÉRICOSENTRADA DE DADOS ALFANUMÉRICOS

DADOS ANALÓGICOSDADOS ANALÓGICOS

ESCANERIZAÇÃOESCANERIZAÇÃO

ARQUIVO RASTER DA TABELAARQUIVO RASTER DA TABELA

UTILIZAÇÃO DE UM OCR (UTILIZAÇÃO DE UM OCR (OpticalOptical CharacterCharacterRecognitionRecognition) PARA RECONHECER INFORMAÇÕES) PARA RECONHECER INFORMAÇÕESALFANUMÉRICASALFANUMÉRICAS

CAPTURA DE DADOS

ENTRADA DE DADOSENTRADA DE DADOSQual a necessidade fundamental de digitalizar os Qual a necessidade fundamental de digitalizar os

dados?dados?

CAPTURA DE DADOS

. Produzir arquivos temáticos de acordo com as . Produzir arquivos temáticos de acordo com as necessidades do usuário.necessidades do usuário.

. Transformar dados analógicos em digitais. Transformar dados analógicos em digitaisQuais os principais objetivos da digitalização?Quais os principais objetivos da digitalização?

. Visualização da informação gráfica no computador;. Visualização da informação gráfica no computador;

. Substituir as mapotecas analógicas;. Substituir as mapotecas analógicas;

. Facilitar os processos de atualização de desenhos;. Facilitar os processos de atualização de desenhos;

. Produzir informações gráficas que possam migrar para . Produzir informações gráficas que possam migrar para outros sistemas;outros sistemas;

ERROS NO PROCESSO DE DIGITALIZAÇÃO:ERROS NO PROCESSO DE DIGITALIZAÇÃO:

PRINCIPAIS DADOS A SEREM DIGITALIZADOS: PRINCIPAIS DADOS A SEREM DIGITALIZADOS:

MECANISMOS DE CONTROLE DE ERROS: MECANISMOS DE CONTROLE DE ERROS:

CAPTURA DE DADOS

Inerentes, aqueles existentes nos originais;Inerentes, aqueles existentes nos originais;

Operacionais, aqueles resultantes da digitalização e da Operacionais, aqueles resultantes da digitalização e da manipulação do dado digital.manipulação do dado digital.

Símbolos, Pontos, Linhas e PolígonosSímbolos, Pontos, Linhas e Polígonos

Digitalizar as entidades gráficas que demandem uma Digitalizar as entidades gráficas que demandem uma maior precisão cartográfica em uma única sessão;maior precisão cartográfica em uma única sessão;

Calcular o erro através da erro médio quadrático Calcular o erro através da erro médio quadrático RMS (RMS (RootRoot MeanMean SquareSquare).).

CAPTURA DE DADOS

Dados exatosDados precisos e não acuradosDados precisos e acuradosDados precisos e não acuradosDados não acurados e não precisos

EXATIDÃO, PRECISÃO E ACURÁCIAEXATIDÃO, PRECISÃO E ACURÁCIA

XX

YY

ERROS NAS MENSURAÇÕES

OBSERVADOR: resulta da inabilidade do observador de se abstrair completamente do processo de mensuração. Ex: dados sociais

INSTRUMENTAL: resulta de imperfeições do aparato de observação. Ex: instrumento não calibrado

AMBIENTAIS: resulta de modificações do ambiente que afetam o observador, ou o aparato, ou o observado. Ex: iluminação, neblina

OBSERVADO: resulta da inerente variação do observado, ou do comportamento do observado ser afetado pelo observador. Ex:linhas costeiras

CAPTURA DE DADOS

ERRO: f(a) + f(m) + f(c) + f(d) + f(e) + f(p) + f(ERRO: f(a) + f(m) + f(c) + f(d) + f(e) + f(p) + f(hihi) + f() + f(rmsrms) + f(pe) + f(at) + ) + f(pe) + f(at) + f(id) f(id) + f(+ f(ii))

aa : transformação da superfície da terra em uma superfície 2D: transformação da superfície da terra em uma superfície 2D

CAPTURA DE DADOS

ii : erros adicionais não explicados: erros adicionais não explicados

mm : precisão da medida localizada na terra (projeção cartográfica : precisão da medida localizada na terra (projeção cartográfica e e datumdatum))

cc : interpretação cartográfica: interpretação cartográfica

dd : erro no desenho devido ao tamanho das linhas: erro no desenho devido ao tamanho das linhas

ee : estabilidade do produto (estar dobrado, amassado, etc.): estabilidade do produto (estar dobrado, amassado, etc.)

pp : erro no processo de digitalização: erro no processo de digitalização

hihi : dados históricos do mapa: dados históricos do maparmsrms : precisão do erro médio quadrático: precisão do erro médio quadrático

pepe : precisão do equipamento (armazenamento dos dados, número de dí: precisão do equipamento (armazenamento dos dados, número de dígitos)gitos)

atat : descrição dos atributos ligados aos dados espaciais: descrição dos atributos ligados aos dados espaciais

idid: idade do mapa: idade do mapa

TecladoTeclado

ScannerScanner

DADODADOANALÓGICOANALÓGICO

ArquivoArquivoASCIIASCII


ArquivoArquivorasterraster

OCROCR

CAPTURA DE DADOS

DADODADOANALÓGICOANALÓGICO

DadoDadorasterraster

DadoDadovetorialvetorial






PDIPDI

ConversorConversor

CADDCADD

CADDCADD

CADDCADD

ScannerScanner

Mesa digitalizadoraMesa digitalizadora

CAPTURA DE DADOS

VANTAGENS DO MODELO RASTERVANTAGENS DO MODELO RASTER

Os dados possuem uma estrutura simples;Os dados possuem uma estrutura simples;

Altas variabilidades espaciais são eficazmente representaAltas variabilidades espaciais são eficazmente representa

Operações de superposição são facilmente e Operações de superposição são facilmente e eficazmente implementadas;eficazmente implementadas;

CAPTURA DE DADOS

Permite operações matemáticas com precisão;Permite operações matemáticas com precisão;

VANTAGENS DO MODELO RASTERVANTAGENS DO MODELO RASTER

CAPTURA DE DADOS

Operações de modelagem e simulação são facilitadas Operações de modelagem e simulação são facilitadas porque cada unidade espacial tem a mesma forma e tamaporque cada unidade espacial tem a mesma forma e tama

A tecnologia é barata e tem sido bastante desenvolvida;A tecnologia é barata e tem sido bastante desenvolvida;

DESVANTAGENS DO MODELO RASTERDESVANTAGENS DO MODELO RASTER

A estrutura dos dados ocupa muito espaço de A estrutura dos dados ocupa muito espaço de memória;memória;

CAPTURA DE DADOS

O produto final não é esteticamente O produto final não é esteticamente agradável;agradável;

As relações topológicas são difíceis de serem representAs relações topológicas são difíceis de serem represent

DESVANTAGENS DO MODELO RASTERDESVANTAGENS DO MODELO RASTER

Análises de redes são difíceis de serem Análises de redes são difíceis de serem implementadas;implementadas;

CAPTURA DE DADOS

O uso de grandes pixels, para reduzir o volume de dadoO uso de grandes pixels, para reduzir o volume de dadopode significar que estruturas pode significar que estruturas fenomenológicamentefenomenológicamentereconhecíveis podem ser perdidasreconhecíveis podem ser perdidas

Transformações de projeção consomem muito tempo;Transformações de projeção consomem muito tempo;

VANTAGENS DO MODELO VETORIALVANTAGENS DO MODELO VETORIAL

•• Possui uma estrutura de dados compacta;Possui uma estrutura de dados compacta;

CAPTURA DE DADOS

•• As operações gráficas de visualização são rápidas de seAs operações gráficas de visualização são rápidas de seimplementadasimplementadas

•• Permite uma codificação da topologia de forma eficaz;Permite uma codificação da topologia de forma eficaz;

•• É recomendado para representar desenhos que se aproxÉ recomendado para representar desenhos que se aproxdaqueles feitos a mão;daqueles feitos a mão;•• A recuperação, atualização e generalização de gráficos eA recuperação, atualização e generalização de gráficos eatributos são realizadas de forma eficiente;atributos são realizadas de forma eficiente;

DESVANTAGENS DO MODELO VETORIALDESVANTAGENS DO MODELO VETORIAL

•• Estrutura de dados complexa;Estrutura de dados complexa;

CAPTURA DE DADOS

•• Operações de superposição são muito difíceis de seremOperações de superposição são muito difíceis de seremimplementadas;implementadas;•• A representação de alta variabilidade espacial não é efA representação de alta variabilidade espacial não é efi•• A tecnologia é cara, especialmente para software e hardA tecnologia é cara, especialmente para software e hardmais sofisticados;mais sofisticados;

••Operações de modelagem são difíceis porque cada unidOperações de modelagem são difíceis porque cada unidespacial tem uma forma topológica diferente;espacial tem uma forma topológica diferente;

CAPTURA DE DADOS

CONVERSÃO RASTER PARA VETORCONVERSÃO RASTER PARA VETORÉ complexa pois os limites dos objetos não correspondem aos tamaÉ complexa pois os limites dos objetos não correspondem aos tamanhos nhos dos pixels;dos pixels;

Todos os vetores deverão ter larguras que sejam um número inteirTodos os vetores deverão ter larguras que sejam um número inteiro e o e múltiplo da resolução espacial;múltiplo da resolução espacial;

A transformação inversa não será possível com A transformação inversa não será possível com acuráciaacurácia;;

Uma vez que a natureza da linha reta foi perdida no processo, nãUma vez que a natureza da linha reta foi perdida no processo, não será o será mais possível recuperar o caráter da linha reta sem informações mais possível recuperar o caráter da linha reta sem informações adicionais;adicionais;

Existem certos algoritmos que extraem linhas retas de dados Existem certos algoritmos que extraem linhas retas de dados rasteraster r sob condições restritivas e com um custo adicional de computaçãosob condições restritivas e com um custo adicional de computação..

CAPTURA DE DADOS

CONVERSÃO DE DADOS VETORIAIS PARACONVERSÃO DE DADOS VETORIAIS PARA RASTERRASTER

É conceitualmente simples, mas difícil em termos práticos;É conceitualmente simples, mas difícil em termos práticos;

No caso de pontos, o pixel correspondente terá no seu centro as No caso de pontos, o pixel correspondente terá no seu centro as coordenadas geográficas;coordenadas geográficas;

O pixel resultante ignora o problema de diferentes objetos ocupaO pixel resultante ignora o problema de diferentes objetos ocupando o ndo o mesmo pixel;mesmo pixel;

A reversão da conversão do formato raster em vetorial não refletA reversão da conversão do formato raster em vetorial não refletirá o irá o vetor original;vetor original;

No caso de elementos lineares, identificaNo caso de elementos lineares, identifica--se os pixels que são cortados se os pixels que são cortados pelas linhas e codificapelas linhas e codifica--se estes pixels com os atributos associados a se estes pixels com os atributos associados a essas linhas;essas linhas;

CAPTURA DE DADOS

CONVERSÃO DE DADOS VETORIAIS PARACONVERSÃO DE DADOS VETORIAIS PARA RASTERRASTER

A conversão apresenta o efeito escada;A conversão apresenta o efeito escada;

Os polígonos podem ser convertidos em dois estágios: conversão dOs polígonos podem ser convertidos em dois estágios: conversão das as linhas em pixels produzindo o esqueleto do polígono, em seguida,linhas em pixels produzindo o esqueleto do polígono, em seguida, os os elementos raster contidos nos seus limites são registrados com uelementos raster contidos nos seus limites são registrados com um m atributo apropriado.atributo apropriado.

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