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Introdução aos SIG
1. Conceitos relativos a sistemas de informação
2. Modelação geográfica i. Natureza da entidade
ii. Modo de observação
iii. Classificação funcional
3. SIG i. História do desenvolvimento dos SIG
ii. SIG/CIG – Domínios de aplicação
4. Modelos de dados i. Características mais comuns
Sistemas de informação
• Universo de Discurso (UoD) - É o fragmento do mundo real sobre o qual incide a tarefa de modelação e sobre o qual se foca a construção do sistema. A identificação do UoD pressupõe a identificação da fronteira do sistema e das entidades do mundo real (EMR).
• Estrutura de Conceitos - Conjunto de abstracções básicas que permitem identificar e caracterizar as EMR.
• Modelo - Interpretação de um dado UoD segundo uma determinada estrutura de conceitos.
Mundo Real
[modificado de Matos, 2002; Silva,2000]
fenómeno é tudo o que é
objecto de experiência
possível, isto é, tudo o que
aparece no tempo ou no
espaço (Kant)
Mundo Real (ou hipotético...)
[modificado de Matos, 2002; Silva,2000]
Casa Casa
Casa
Casa
Sinal
Rua
UoD
Vista do mundo real ou hipotético
que inclui os aspectos de interesse
parte da realidade que
nos interessa
Zona
Comercial
Mundo Real
UoD
Domínio do Problema
Zona
Habitacional
Limite de Freguesia
[modificado de Matos, 2002; Silva,2000]
A forma como se discorre sobre o
UoD depende do domínio do
problema, isto é, da forma como
um dado cliente ou utilizador
descreve aquilo que pretende de
um sistema.
Mundo Real
UoD
Domínio do Problema
Zona
Habitacional
Domínio da Solução
Um determinado problema pode
ser resolvido de várias formas:
não existe uma forma única de
modelar um sistema.
O domínio da solução é apenas
um de entre os possíveis.
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Mundo Real
UoD
Domínio do Problema
Zona
Habitacional
Domínio da Solução
Uma determinada solução pode ser
implementada em plataformas diferentes
(e.g. diferentes SIG comerciais).
O domínio da realização é condicionado
pelas estruturas de dados e as operações
suportadas por cada tipo de plataforma.
Domínio da
Realização
Informação geográfica
Informação Geográfica - Todo e qualquer tipo de informação
georreferenciada, ou seja, associada a uma localização sobre a
Terra através de um sistema de referenciação espacial. A
referenciação espacial (georreferenciação) pode ser feita através de
um sistema de coordenadas (referenciação directa) ou através de
um endereço geográfico (referenciação indirecta ou por geocódigo).
Informação geográfica
Dados Geográficos - Forma de estruturação e "empacotamento"
da informação geográfica, de acordo com um determinado
modelo de dados geográfico.
Conjunto de Dados Geográficos (CDG) - Colecção de dados
geográficos, tipicamente realizada em função de uma lógica
temática ou de um propósito de transferência de dados.
Modelação geográfica
Razões pelas quais a modelação geográfica dos
fenómenos varia:
Natureza das entidades
Tem a ver com características das próprias EMR
Modo de observação
Tem a ver com o registo das características
Funcionalidade da informação
Tem a ver com o uso a dar à informação
Natureza da entidade
• ATÓMICO OU “PLENUM” Dicotomia referente à partição do
universo em entidades atómicas (compatível com fronteiras
definidas e estrutura vectorial) ou num “plenum” (compatível com
a não utilização de fronteiras e estrutura matricial). A subdivisão
de uma casa não é uma casa mas a subdivisão de uma porção de
mar continua a ser mar.
• HOMOGÉNEO OU HETEROGÉNEO Característica associada
a entidades extensivas compostas por outras com fronteiras bem
definidas. Um bosque é composto por árvores, uma árvore tem
fronteira bem definida mas não é um pequeno bosque (uma
analogia semelhante pode ser construída para uma casa e uma
cidade).
Natureza da entidade
• DESCONTÍNUO OU CONTÍNUO –
Característica associada à conti-
nuidade na transição de uma entidade
para outra. A um edifício pode ser
associada uma transição abrupta
entre ser ou não edifício enquanto
uma descrição de distribuição de
pluviosidade terá uma transição
contínua.
• CONTÍGUO OU DISPERSO –
Característica referente ao facto de
uma entidade poder não ter unicidade
espacial. Um exemplo é o de povoação
comportando-se como uma entidade e
podendo no entanto estar dispersa.
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Imagem LANDSAT 89
Imagem LANDSAT 99
Variação no tempo PERMANENTE OU VARIÁVEL –
Característica associada à
variabilidade das fronteiras de
uma entidade, podendo
inclusivamente essa
variabilidade alternar entre a
existência e a não existência
da entidade.
Desenho de margens
Subjectividade ou impossibilidade de definição rigorosa
Modo de observação
• “ESCALA” A escala de observação, como sinónimo de nível de
generalização, é uma das principais responsáveis não só pelo
tipo de objectos como pelas suas fronteiras.
• RESOLUÇÃO A resolução identifica a menor dimensão a
considerar; sublinhe-se que quanto maior a resolução mais
complexas e difusas serão as fronteiras.
• ERRO Erro com que se determina a delimitação de uma
entidade.
Simulação da determinação da posição de um ponto
através de uma amostra de 1000 medições.
Ainda que se utilize sempre a mesma metodologia, a determinação duma posição no
espaço (ponto vermelho na figura) originará forçosamente valores distintos a cada
medição. Esta variação só não é detectada pelos utilizadores se a precisão do
instrumento de medida for muito baixa. Caso não haja enviesamento na medida,
obteremos uma nuvem de pontos (a cinzento na figura), que, de acordo com a teoria
do erro, seguirá uma distribuição normal.
Funcionalidade Duas formas de representação abstracta de
vias. À esquerda, rede de eixos médios; à
direita, linha correspondente aos lancis dos
passeios.
Representação do percurso viário mais
curto entre dois pontos em Lisboa
Os requisitos da IG são definidos em função das operações que o sistema deve
suportar. Os objectivos condicionarão a selecção dos objectos geográficos a
incorporar no sistema, determinarão o nível de detalhe geométrico, o levantamento
dos atributos necessários, e a selecção do modelo geográfico a utilizar.
No exemplo, as linhas a vermelho poderão ser adequadas para a representação
cartográfica de ruas a escalas grandes, e têm maior detalhe geométrico do que a
representação a azul. Contudo, não permitem a realização de análises de rede.
Se o objectivo envolver determinar caminhos óptimos, análise de acessibilidades
rodoviárias, etc., é mais eficiente optar por uma representação de vias geometricamente
mais abstracta e fazer um levantamento dos eixos médios.
Classificação funcional
• INFORMAÇÃO DE CONTEXTO - Utilizada com fim descritivo
• INFORMAÇÃO ESTRUTURANTE - Garante a coerência espacial de todos os outros temas
• INFORMAÇÃO DE INVENTÁRIO - Compreende as entidades
que deverão ser representadas exaustivamente
• INFORMAÇÃO DE SUPORTE - É objecto de opção e condiciona os resultados
• INFORMAÇÃO DERIVADA - Provém de operações de análise
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Os elementos gráficos do CDG deverão ser
sempre utilizados para construção de
fronteiras noutros temas?
O CDG deverá incluir todas as entidades
(sem omissão) sob pena de a análise ficar errada?
O CDG será utilizado para operações de
análise (automáticas ou não) e é objecto de
opções de construção que afectarão os
resultados?
O CDG resulta de operações de análise
(automáticas ou não) ?
(os elementos gráficos não serão utilizados
para a construção de outro CDG, e só
servem para facilitar a leitura)
NÃO
ESTRUTURANTE
NÃO NECESSARIAMENTE
NÃO
NÃO
INVENTÁRIO
SUPORTE
DERIVADA
CONTEXTO
SIM
SIM
SIM
SIM
EXEMPLO DE INFORMAÇÃO DE CONTEXTO
carta de risco do litoral; qual a info. de contexto?
zonas de
risco
construções
escolas
limites das
freguesias
zonas
residenciais
zonas não
residenciais
carta das escolas de Lisboa EXEMPLO DE INFORMAÇÃO DE INVENTÁRIO
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e
4a
4d
1a
3b
1
3a 2b
2a
esp. urbano
esp. urbanizável
estradas
limites
administrativos
hipótese de pista
do aeroporto da
Ota
INVENTÁRIO, SUPORTE E DERIVADA
SEM INFORMAÇÃO
ESTRUTURANTE
50 0 50 100 Meters
COM INFORMAÇÃO
ESTRUTURANTE SIG
Um sistema de
informação
aplicado à
modelação
geográfica de
fenómenos e à
sua análise
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Modelos de dados
Os principais:
• Vectorial
• Matricial
Outros (aplicação muito específica)
• Orientado a objectos
• Difuso
• Temporal
• 3D
Modelo vectorial relacional
ID
ID
INFORMAÇÃO ESPACIAL
TABELA DE ATRIBUTOS
OUTRAS TABELAS
(topológico ou não topológico)
Modelo vectorial relacional
MODELO RELACIONAL ESTENDIDO – atributos variam ao longo da entidade
Modelo matricial
Modelo orientado a objectos
SIT-(E
DINF
OR)
Modelo difuso
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Modelo temporal
MANCHAS DE MONTADO (SOBREIRO E AZINHEIRA)
DENSIDADE – 1943 -1985
EXTENSÃO – 1943 -1985
Modelo 3D
Características mais comuns
LIGAÇÃO OBJECTO-REGISTO
Características mais comuns ORGANIZAÇÃO
POR CAMADAS
(LAYERS)
CAPACIDADE DE
PRODUÇÃO DE
CARTOGRAMAS
(ALTERAÇÃO DA
SIMBOLOGIA)
Características mais comuns CAPACIDADE DE
INTERROGAÇÃO
ANÁLISE ESPACIAL
Questões • Que problemas existem se quisermos encontrar as
freguesias de Portugal com área de ”bosque” superior a 30 hectares?
• Se se usar cartografia à escala 1:10000, significa isso que todos os comprimentos medidos são na realidade 10000 vezes inferiores nessa cartografia do que no mundo real?
• Que modelo de dados seria adequado para a gestão de espaços de um edifício como o pavilhão de Civil?
• Como está estruturada a informação num SIG?
• O Google Earth é um SIG?
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