SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA I

INTRODUÇÃO

Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são conjuntos de funções automatizadas, que fornecem aos profissionais, capacidades avançadas de armazenamento, acesso, manipulação e visualização de informação georreferenciada.

“Boa tarde, leitores. Estamos chegando ao fim do módulo final da Arquitetura, só restarão três temas para o término do módulo. E para encerrarmos bem, pretendo dividir Sistemas de Informação Geométrica em duas unidades. Está será a primeira unidade: Introdução. No domingo (08/07) postarei a segunda unidade: Dados Geográficos e Funções do SIG; e na próxima semana postarei mais dois temas, finalizando nosso módulo”, Alex Silva.

O que é SIG?

Para se saber o que é SIG, é necessário definir o que é IG (Informação Geográfica). Neste sentido, se pode pensar que informação geográfica é:

¾  informação sobre locais na superfície da Terra; 

¾  conhecimento sobre onde alguma coisa está;

¾  conhecimento sobre o que está em uma dada localização.

A informação geográfica pode ser muito detalhada, por exemplo:

¾  informação sobre as localizações de todas as edificações em uma cidade;

¾  informação sobre cada árvore em uma floresta.

Da mesma forma, o detalhamento da informação geográfica pode ser muito superficial.

Por exemplo:

¾  o clima de uma grande região;

¾  a densidade populacional de um país;

Como é possível observar, nos exemplos acima, conforme os objetivos a serem alcançados, a resolução geográfica pode variar. Outras características da informação geográfica são:

¾  sempre relativamente estática:

Ø As feições naturais e muitas feições culturais (de origem humana) não são alteradas

rapidamente;

Ø Ao imprimir a informação geográfica em papel, a mesma se torna estática.

¾  pode ser muito volumosa:

Ø Alguns terabytes de dados podem se produzido por um único satélite em um dia;

Ø Alguns gigabytes de dados são necessários para descrever a rede viária do Brasil.

A informação geográfica pode ser expressa na forma digital, codificada em um alfabeto que utiliza somente dois caracteres (0 ou 1), denominado bits. Qualquer informação digital é uma sequencia de bits.

Para realizar coletas e manipulações de informações geográficas na forma digital, se fez necessário, o desenvolvimento de várias tecnologias, sendo que as de importantes destaques são:

¾  Sistema de Satélite de Navegação Global (GNSS):

Ø Um sistema de satélites orbitando a Terra e transmitindo sinais precisos para o

posicionamento geográfico. Este sistema de satélites é composto por um conjunto de satélites Norte-Americanos (GPS), Russos (GLONASS) e da Comunidade Europeia (Galileo);

Ø Os sinais transmitidos pelos satélites são recebidos, na superfície terrestre, por

dispositivos eletrônicos especiais (receptores GNSS);

Ø Os receptores oferecem a medida direta de posição na superfície da Terra;

Ø A localização é expressa em latitude/longitude ou ainda outro em outro sistema

de coordenadas.

¾  Sensoriamento Remoto

Ø Utiliza sensores a bordo de satélites e aeronaves para capturar informações sobre a

superfície e atmosfera terrestre;

Ø Os sensores variam de acordo com a capacidade de detalhamento da observação

espacial, espectral, temporal e radiométrica;

Ø Os sinais capturados pelos sensores são transmitidos para a Terra, recebidos em

estações onde eles são transformados em imagens digitais.

Muitas outras tecnologias, ciências e técnicas são utilizadas na aquisição e manipulação de informações geográficas, entre elas, estão a cartografia, a geodésia, a topografia, a fotogrametria e os sistemas de informações geográficas (SIG), que são:

¾  Um sistema para entrada, manipulação e exibição de informações geográficas;

¾  Uma categoria de programa computacional;

¾  Uma instância prática de um SIG combina programa computacional com

equipamentos, dados, usuários e procedimentos, para resolver um problema, auxiliar decisões e planejamentos.

O SIG é um tipo especial de sistema de informações. Os sistemas de informações são utilizados para manipular, sintetizar, pesquisar, editar e visualizar informações, geralmente armazenadas em bases de dados computacionais.

Uma aplicação comum dos sistemas de informações está relacionada com o gerenciamento de passageiros por empresas aéreas, para realizar reservas, venda de passagens e check-in de passageiros.

O SIG utiliza informações especiais sobre o que está ou ocorre na superfície da Terra.

Existem muitos tipos de informações utilizadas em computadores:

¾  Números – os computadores são utilizados para realizar operações com números tais

como adição, multiplicação, divisão, etc.;

¾  Textos – os computadores são utilizados para processar palavras. É possível criar,

editar, enviar e receber textos;

¾  Figuras – os computadores poder ser utilizados para processar imagens;

¾  Listas, tabelas – os computadores podem ser utilizados no processamento de

planilhas;

¾  Sons – os computadores dispõem de dispositivos periféricos e processadores capazes

de capturar, processar e emitir sons;

¾  Mapas e imagens da superfície terrestre – em programas computacionais para SIG.

O armazenamento, a recuperação, a pesquisa, a manipulação, o envio, a recepção, a cópia e a exibição de informações podem ser realizados manualmente, porém desta forma essas atividades podem ser muito lentas, tediosas, de difícil padronização e com maior probabilidade de ocorrência de  erros. Além disso, mapas em papel são difíceis de manejar, armazenar, enviar, receber e copiar. Desta forma, a utilização de computadores, dotados de programas computacionais de SIG, torna essas operações mais fáceis e produtivas.

Atualmente, todos os tipos de informações podem ser manipulados por computadores, dotados de programas computacionais específicos.

Existem dois significados distintos para SIG, um deles se refere a uma aplicação real de SIG, incluindo equipamentos, dados, programas computacionais, recursos humanos e métodos necessários para resolver um problema (uma aplicação de SIG). Outro significado de SIG se refere a um tipo de programa computacional vendido ou então disponibilizado por um desenvolvedor de programas computacionais.

Consideraremos o primeiro significado de SIG, pois ele abrange também o segundo significado.

Quais as aplicações de um SIG?

Os equipamentos para SIG são os mesmos utilizados em qualquer outra aplicação (teclado, monitor, cabos, dispositivos para Internet, processadores CISC e/ou RISC). No entanto a esses equipamentos comuns, podem ser adicionados periféricos extras, tais como receptores de sinais GNSS, grandes impressoras/plotters, restituidores fotogramétricos, digitais, scanners, etc. O conjunto de equipamentos de um SIG depende da aplicação e do gerenciamento estratégico da instituição onde o SIG está sendo implantado.

As atividades humanas sempre são desenvolvidas em alguma localidade geográfica e, portanto podem ser geograficamente referenciadas, desta forma, são praticamente infindáveis as possibilidades de aplicações de Sistemas de Informações Geográficas. No entanto, serão relacionadas às aplicações mais comuns e consagradas mundialmente.

As companhias de gestão de infraestruturas, tais como gás, telefone, eletricidade, água, esgoto, TV a cabo, entre outras. Cada uma dessas companhias geralmente possui milhares de consumidores, cada um deles com uma conexão com a rede de infraestrutura, além disso, necessita gerenciar milhares de quilômetros de fios e dutos (subterrâneos e aéreos), com transformadores, chaves, válvulas, representando muitas vezes bilhões de dólares em infraestrutura instalada. Os sistemas de informações Geográficas aplicados à gestão de infraestruturas também recebem o nome de AM/FM (Automatic Mapping/ Facility Management).

As grandes aplicações de Sistemas de Informações Geográficas requerem a montagem de uma equipe multidisciplinar, envolvendo profissionais de informática, bancos de dados, cartografia (cartografia, sensoriamento remoto, fotogrametria, geodésia, etc.) e os outros profissionais das áreas de aplicações do SIG, ou seja, se o SIG estiver sendo aplicado na gestão de distribuição elétrica, se fazem necessários na equipe os profissionais diretamente relacionados com gestão de eletricidade, o mesmo raciocínio pode ser feito com relação à agricultura, ao planejamento urbano, etc. Além desses profissionais, se faz necessário contemplar também as pessoas que utilizarão as informações geográficas produzidas pelo sistema, pessoas essas, nem sempre relacionadas com a aplicação ou a instituição onde o sistema está implantado. Desta forma, é possível categorizar os recursos humanos em três grupos:

¾  O Núcleo de Geomática – é um laboratório, porém com número reduzido de

profissionais altamente capacitados, operando computadores e programas computacionais que geram, tratam, manipulam e analisam grandes bases de dados geográficos, que elaboram metodologias e realizam a construção de aplicativos;

¾  Os Analistas Temáticos – têm o interesse principal na gestão de um determinado

tema. Eles devem ter bons conhecimentos de SIG, receber suporte do Núcleo de Geomática, utilizar base de dados de pequeno ou médio porte que acessam diretamente no núcleo de geomática, utilizam computadores pessoais de médio porte e também aplicativos fáceis de utilizar;

¾  Os Usuários Gerais – são pessoas que necessitam utilizar informações espaciais, mas

tem pouco ou nenhum conhecimento a respeito de SIG. Utilizam computadores simples, e necessitam de aplicativos simples, de uso intuitivo, com capacidade de multimídia ou que podem ser acessados via internet.

Outro importante componente de um SIG é a base de dados geográficos, que é um tipo especial de dado, pois agrega além dos dados espaciais (pontos, linhas, polígonos e células (pixels)), os dados tabulares que tem como função descrever cada uma das entidades espaciais. 

Os dados espaciais são utilizados para representar graficamente elementos geográficos

(drenagem, sistema viário, relevo, vegetação, limite político etc.), enquanto que os dados tabulares são relacionados aos dados gráficos e tem como função descrever mais detalhadamente os elementos geográficos.

Desta forma, os dados geográficos são produzidos a partir da relação entre os dados espaciais e os dados tabulares, a função destes dados é representar graficamente, fisicamente, quantitativamente e qualitativamente os elementos existentes na superfície terrestre.

As funções básicas de um programa SIG são simples, mas podem se tornar sofisticadas para atender a demandas específicas tais como:

Ø manutenção de inventários;

Ø gerenciamento de infraestruturas;

Ø julgamento de susceptibilidade de áreas para diferentes propósitos;

Ø auxilio à usuários na tomada de decisões em processos de planejamento;

Ø realizar análises preditivas.

Essas funções sofisticadas exigem especialização humana, bases de dados específicas e muitas vezes a customização (adaptação) do programa computacional de SIG e ainda a integração deste programa computacional com programas computacionais específicos tais como programas computacionais para processamento de imagens digitais, programas computacionais para desenhos e projetos, programas computacionais para bancos de dados, etc.

O que significa fazer um SIG?

Pode significar a utilização das ferramentas dos programas computacionais de Sistemas de Informações Geográficas para resolver um problema, como os anteriormente mencionados.

Um projeto de SIG pode ter os seguintes estágios:

¾  Definição do problema;

¾  Aquisição de programas computacionais e equipamentos;

¾ Aquisição de bases de dados;

¾  Montagem e capacitação dos recursos humanos;

¾  Organização da base de dados;

¾  Realização de análises;

¾  Interpretação, apresentação e distribuição dos resultados.

Muitas vezes, se faz necessário a construção e/ou adaptação das ferramentas dos programas computacionais de SIG.

·      Essas novas ferramentas são construídas para adaptar os programas computacionais

de SIG às tarefas específicas da aplicação ou da instituição onde o mesmo está implantado;

·      Podem também ser desenvolvidas para automatizar processos de entrada,

organização, armazenamento, gerenciamento, análises, exibição e distribuição de dados e informações geográficas;

·      Podem ser desenvolvidas ferramentas para realizar a integração dos programas

computacionais de SIG a outros programas computacionais tais como processamento de imagens, CAD, programas de processamento de dados GNSS, programas de estatísticas, SCADA, modelagem tridimensional, Internet, etc.;

·      Podem ser incorporadas aos programas computacionais de SIG, outras funções de

análises espaciais, por exemplo, funções aplicadas às ciências sociais e econômicas.

Fazer um SIG pode significar também, o estudo das teorias e conceitos básicos de SIG e outras tecnologias da informação geográfica. Neste caso, está se lidando com a Ciência da Informação Geográfica.

Ciência da Informação Geográfica

A ciência da informação geográfica é a base científica utilizada no desenvolvimento e sustentabilidade das tecnologias dos Sistemas de Informações Geográficas. Esta ciência considera as questões fundamentais suscitadas pelo uso de sistemas e tecnologias. É a ciência necessária para manter a tecnologia no limiar do conhecimento.

·      As disciplinas da Ciência da Informação Geográfica

Devido a grande quantidade de aplicações dos Sistemas de Informações Geográficas, existe uma grande quantidade de disciplinas relacionadas com a Ciência da Informação Geográfica. Entre elas, destacam-se as disciplinas tradicionais, relacionadas com a aquisição e tratamento dos dados espaciais, tais como Cartografia, Sensoriamento Remoto, Geodésia, Topografia, Fotogrametria e Processamento de Imagens Digitais.

Além dessas disciplinas se faz importante considerar a Ciência da Computação, particularmente as suas subáreas (banco de dados, geometria computacional, processamento de sinais e reconhecimento de padrões). A Ciência da Informação, especificamente as áreas que tratam da documentação de informações, qualidade da informação, indexação de informações, distribuição de informações, tratamento e conversão de informações, e distribuição de informação.

É necessário também considerar as disciplinas que tem tradicionalmente estudado a

Terra, particularmente sua superfície e as regiões próximas da superfície, em seus aspectos físico-humanos. Dentre essas disciplinas se destacam a Geologia, Geofísica, Oceanografia, Agricultura, Biologia (particularmente Ecologia e Biogeografia), Ciências Ambientais, Geografia, Sociologia, Ciências Políticas, Antropologia, Arqueologia, Economia, Ciências Sociais, entre outras. É necessário destacar também as disciplinas que tem tradicionalmente estudado a natureza do entendimento humano, e suas interações com as máquinas, tais como Psicologia (particularmente a psicologia cognitiva, psicologia ambiental), Ciência Cognitiva e Inteligência Artificial.