UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE
Pós Graduação – Ecologia e Manejo de
Recursos Naturais
Sistema de Informações Geográficas
Prof. Fabiano Luiz Neris
Criciúma, Março de 2011.
A IMPORTÂNCIA DO “ONDE”
"Tudo o que acontece,
acontece em algum lugar."
Gilberto Câmara - INPE
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GEOPROCESSAMENTO
SIAD, 2005
SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS
SIG é um sistema que engloba hardware,
software, procedimentos e módulos, ou
subsistemas, integrados e projetados para dar
suporte ao armazenamento, processamento,
análise e exibição de dados e/ou informações
espacialmente referenciadas, constituídas
numa única base de dados.
Lamparelli, UNICAMP
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GEOPROCESSAMENTO E SIG
• Geoprocessamento é o conjunto de técnicas e
de conceitos sobre representação
computacional do espaço
• SIG é o sistema computacional que materializa
os conceitos do geoprocessamento
COMPONENTES DE UM SIG
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ESTRUTURA DE UM SIG
A IMPORTÂNCIA DA REFERÊNCIA ESPACIAL
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A NOSSA LOCALIZAÇÃO
A confecção de uma carta exige o estabelecimento de um método, segundo o qual, a cada
ponto da superfície da Terra corresponda um ponto da carta e vice-versa.
Sistema de Projeção UTM – Universal Transverso de Mercator
• É a projeção utilizada para o mapeamento sistemático do Brasil;
• Permite o posicionamento de qualquer ponto sobre a superfície da Terra;
• O mundo é dividido em 60 fusos, onde cada um se estende por 6º de longitude. Os fusos
são numerados de um a sessenta começando no fuso 180º;
Meridiano Central de
Criciúma: 510 Oeste
Fuso do Sistema UTM para Criciúma: 22
REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS
ESPECIALIDADE DOS DADOS ESPACIAIS:
REPRESENTAÇÃO DUAL
1- LOCALIZAÇÃO
1- Representa a Superfície Terrestre
2- Relação Espacial com outros Dados
2- ATRIBUTO
1- Descrevem o Fenômeno
2- Armazenados em Banco de Dados
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REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS
Fonte de Dados:
Matéria-Prima
Forma Dados
Tipo de Dados
Representação
Geométrica
Modelagem
Dados
Lotes
Malha Viária
Sinaleiras
Infra-Estrutura
Temático
Cadastral
Imagem
MDT
Redes
Matricial
Codificação
Associação
Vetorial
(Ponto)
(Linha)
(Polígono)
REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS
COLOCANDO O MUNDO NO COMPUTADOR
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REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS
ESTRUTURAS DE REPRESENTAÇÃO
VETORIAL
MATRICIA
L
REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS
Representação vetorial
(elementos geométricos)
Representação matricial
("picture cells" - pixel)
PONTOS
LINHAS
POLÍGONOS
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REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS
O PROBLEMA DA MISTURA DAS CÉLULAS
Maioria
Água domina
Bordas
A A
G
A G
G
A
B
G
A A
G
A A
G
A
B
G
A A
G
A G
G
B B
G
fonte: Mohamed Yagoub
TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO
Mapa de Solos
DADOS TEMÁTICOS
Descrevem a distribuição espacial de
uma grandeza geográfica, expressa
de forma qualitativa.
Exemplos: Mapa de Uso do Solo,
Mapa de Vegetação, Mapa de
Geologia.
Mapa de Declividade
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TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO
DADOS CADASTRAIS
Exemplo: Cadastro Urbano.
Cada elemento do mapa é um objeto geográfico, que possui atributos
e pode estar associado a várias representações gráficas. Por exemplo, os
lotes de uma cidade são elementos do espaço geográfico que possuem
atributos (dono, localização, valor venal, IPTU devido, etc.)
TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO
MODELO NUMÉRICO DO TERRENO
Amostras
Grade Numérica
Exemplo: Isolinhas Altimetria, Mapa de Declividade.
É a representação quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no
espaço.
Um MNT pode ser definido como um modelo matemático que reproduz uma
superfície real a partir de um conjunto de pontos (x, y), com atributos
denotados em z.
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TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO
IMAGENS
Baixa Res. 50m.
Média Res. 10m.
Alta Res. 0,20m.
Obtidas por satélites ou fotografias aéreas, as imagens representam formas de
captura indireta de informação espacial.
As imagens são armazenadas como matrizes e cada um de seus elementos
(denominado “pixel”) têm um valor proporcional à energia eletromagnética
refletida ou emitida pela área da superfície terrestre.
TIPOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO
REDES
Exemplo: Rede Viária, Serviços Públicos (Água, Energia, etc.
No caso de redes, cada objeto geográfico (ex.: rodovia, cruzamento),
possui uma localização geográfica e está sempre associado a atributos
descritivos presentes no banco de dados.
As informações gráficas de redes são armazenadas em coordenadas
vetoriais, com topologia arco-nó.
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CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
CARTOGRAFIA
A Cartografia apresenta-se como o conjunto de estudos e
operações científicas, técnicas e artísticas que, tendo por
base os resultados de observações diretas ou da análise de
documentação, se voltam para a elaboração de mapas,
cartas e outras formas de expressão ou representação de
objetos, elementos, fenômenos e ambientes físicos e
ACI/UNESCO/1966
socioeconômicos, bem como a sua utilização.
Não é apenas uma das ferramentas básicas do
desenvolvimento econômico, mas é a primeira ferramenta
a ser usada antes que outras ferramentas possam ser postas
em trabalho
ONU
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CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
ELEMENTOS DE REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA
Para a representação, numa simples folha de papel, da
superfície terrestre, é preciso associar os elementos
representáveis a símbolos e convenções. (IBGE)
As convenções cartográficas abrangem símbolos que,
atendendo às exigências da técnica, do desenho e da
reprodução fotográfica, representam de modo mais
expressivo, os diversos acidentes do terreno e objetos
topográficos em geral. Elas permitem ressaltar esses
acidentes do terreno, de maneira proporcional à sua
importância, principalmente sob o ponto de vista das
aplicações da carta
CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
A carta ou mapa tem por objetivo a representação de duas
dimensões, a primeira referente ao plano e a segunda à
altitude.
Desta forma, os símbolos e cores convencionais são de
duas ordens: planimétricos e altimétricos
2D
3D
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CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
REPRESENTAÇÃO PLANIMÉTRICA
Planimetria é a parte da topografia que estuda os métodos e
procedimentos que serão utilizados para a representação do
terreno.
Todos os pontos de interesse são projetados ortogonalmente sobre
um plano, sem a preocupação com o relevo. (Cordini)
A representação planimétrica
pode ser dividida em duas
partes, de acordo com os
elementos que cobrem a
superfície do solo, ou seja,
físicos ou naturais e culturais
ou artificiais (IBGE)
CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
REPRESENTAÇÃO ALTIMÉTRICA
É a parte da topografia que estuda a representação do
relevo.
A altimetria descreve a altitude de um ponto com relação a
origem do sistema de coordenadas utilizado no mapa.
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CARTOGRAFIA PARA PROJETOS AMBIENTAIS
REPRESENTAÇÃO ALTIMÉTRICA
Pontos Cotados (x,y,z)
Curvas de Nível
A curva de nível
constitui uma linha
imaginária
do
terreno, em que
todos os pontos de
referida linha têm
a mesma altitude
Perspectiva
É uma representação do Modelo
Digital do Terreno, vista em
superficie tridimensional.
Sensoriamento
Remoto
Conceitos e Aplicações
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OBJETIVOS DO SR
REPRESENTAÇÃO DO
ESPAÇO GEOGRÁFICO
(Mapeamento)
MATÉRIA
(IMAGENS)
PRIMA
=
X
FOTOINTERPRETAÇÃO
E GEOTECNOLOGIAS
PRINCIPAIS CONCEITOS
SENSORIAMENTO REMOTO
Sensoriamento remoto é um termo utilizado na
área das ciências aplicadas que se refere à
obtenção de dados de alvos à distância
(Rudorff /2008)
Detecção e/ou identificação de um objeto sem que se tenha um
sensor em contato direto com um objeto. Inclui análises por
satélite e fotos aéreas. Registro da energia refletida ou emitida
por objetos ou elementos da superfície terrestre ou de outros
astros, por sensores localizados a grandes distâncias (geralmente
no espaço).
(Geominas/2010)
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PROCESSO AQUISIÇÃO DADOS - SR
Fonte: INPE/2009
PRINCIPAIS CONCEITOS
SENSORIAMENTO REMOTO
Os nossos olhos podem ser comparados a sensores remotos.
• Através da propagação das ondas eletromagnéticas que incidem
sobre os nossos olhos recebemos informações sobre objetos à
distância.
• Os aparelhos que captam a energia transmitida por estas ondas
são chamados de sistemas sensores (p. ex., câmaras fotográficas e
de vídeo, sistemas imageadores a bordo de satélites, etc.).
• Os SR convertem a energia em um sinal elétrico passível de ser
registrado e transmitido para estações de recepção na Terra.
(Rudorff /2008)
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PROCESSO AQUISIÇÃO DADOS - SR
A principal fonte natural de radiação eletromagnética utilizada no
sensoriamento remoto é o Sol.
Ao incidir na superfície
terrestre, parte desta radiação
é refletida e retorna para o
espaço onde pode ser captada
por um sensor remoto a bordo
de um satélite que por sua vez
retransmite o sinal gravado
para uma antena terrestre.
A velocidade de propagação
das ondas eletromagnéticas é
de ~ 300.000 km s-1.
Fonte: (Rudorff /2008)
SISTEMAS SENSORES
Ativo: Possuem sua própria fonte de
radiação. (radar)
Passivo:
Registram
radiações
refletidas de fontes naturais (Câmara
Fotográfica)
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SISTEMAS SENSORES
RESOLUÇÕES
RESOLUÇÃO
É a medida da habilidade que o sensor possui em distinguir os
objetos que estão próximos espacialmente.
RESOLUÇÃO ESPACIAL
É a medida a menor distância dos objetos.
BAIXA RESOLUÇÃO MÉDIA RESOLUÇÃO
Goes (1km)
Landsat (30m)
ALTA RESOLUÇÃO
Geoeyes (0,5m)
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RESOLUÇÕES
RESOLUÇÃO ESPECTRAL
Refere-se a largura (comprimento de onda) da faixa do espectro e do
número de faixas (bandas).
RESOLUÇÕES
RESOLUÇÃO TEMPORAL
É o período de tempo entre as aquisições sucessivas de dados de uma
mesma área.
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RESOLUÇÕES
RESOLUÇÃO RADIOMÉTRICA
Refere-se ao nível de distorções no grau da energia detectada pelo
sensor – ruídos, falhas na varredura) (degradação da qualidade
visual).
PRINCIPAIS CONCEITOS
FOTOINTERPRETAÇÃO
A fotointerpretação é a técnica de examinar as imagens dos objetos na
fotografia e deduzir sua significação.
A fotointerpretação difere da fotogrametria no que se refere ao
tratamento do dado. A fotogrametria está relacionada com a acurácia
posicional e geométrica dos objetos, aspecto quantitativo, enquanto que a
fotointerpretação está relacionada com a significância dos objetos,
aspecto qualitativo.
(Antunes, 2008 )
REAMBULAÇÃO
É o processo de obtenção das informações não contidas ou não
interpretadas nas imagens aéreas, através de mapas existentes ou de
levantamentos de campo.
(Andrade, 1998)
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PRINCIPAIS CONCEITOS
IMAGEM ORBITAL
Imagens obtidas por sensores coletores à bordo de satélites que orbitam
ao redor da Terra.
Estas imagens, uma vez corrigidas de distorções geométricas e
radiométricas são ferramentas importantes para o mapeamento da
superfície terrestre.
(Engesat/2010)
PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS
É o processo de manipulação de uma imagem com o auxílio do
computador (Hardware e software), com o objetivo de melhorar o aspecto
visual, corrigir as distorções geométricas, proporcionando maior
facilidade na extração de informações.
(Adaptado de INPE, 2001)
É uma análise digital das imagens que engloba uma série de técnicas de
manipulação numérica dos dados contidos nas imagens, objetivando a sua
interpretação e a geração de novas imagens e produtos cartográficos.
(Adaptado de Novo, 1992)
Etapas PDI – Processamento Digital de Imagens
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IMAGEM AÉREA
FOTOGRAFIA AÉREA - Escala: 1:30.000 (2006)
Fonte: IPAT/2006
IMAGEM AÉREA
FOTOGRAFIA AÉREA - Escala: 1:8.000 (2001)
Fonte: PMC/2001
22
IMAGEM AÉREA
IMAGEM DE SATÉLITE - Resolução : 0,50 m. (2009)
Fonte: Engesat/09
IMAGEM AÉREA
IMAGEM DE SATÉLITE - Resolução : 0,60 m. (2003)
Fonte: IPAT/2004
23
IMAGEM AÉREA
IMAGEM DE SATÉLITE - Resolução : 2,50 m. (2004)
Marseille - França
Fonte: Visão GEO/2004
IMAGEM AÉREA
IMAGEM DE SATÉLITE - Resolução : 2,50 m. (2004)
Fonte: CODESC/2007
Criciuma / SC - Brasil
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IMAGEM AÉREA
IMAGEM DE SATÉLITE
Resolução : 5 m
Resolução : 10 m
Marseille - França
Fonte: Visão GEO/2004
IMAGEM AÉREA
IMAGEM DE SATÉLITE - Resolução : 30 m. (2004)
Fonte: INPE/2009
Sul Santa Catarina- Brasil
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Criação de um Sistema de Informação Geográfica no ArcGIS
Visão Geral do Programa;
Configurações do Ambiente de Trabalho;
Criação e Manipulação de Projetos;
Sistema de Coordenadas;
Entrada de Dados;
Entrada de Dados Matriciais (Imagens);
Análise Visual;
Recorte de Imagens
Georreferenciamento (Correção Geométrica);
Fotointerpretação e Vetorização da Cobertura do Solo
Conversão de Dados para SIG
Criação de Topologias
Exportação de Arquivos Vetoriais
Inserção de Códigos Geográficos
Modificação de Simbologia
Cálculo de Áreas
Criação de Layout
Análise Tridimensional do Terreno
Criação de Mapas de Distância (Buffer)
Criação e Preenchimento de Banco de Dados
Análise Espacial
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