SNIRH: AS SUAS NOVAS FUNCIONALIDADES
Rui Rodrigues
Engº Civil, PhD, Director dos Serviços de
Recursos Hídricos (DSRH), INAG
João Ribeiro da Costa
Engº Civil, PhD, Director
Chiron, Sistemas de Informação, Lda
Rodrigo Oliveira
Engº Civil, PhD, Director da Unidade de Ambiente
Chiron, Sistemas de Informação, Lda
Felisbina Quadrado
Engª do Ambiente, Chefe de Divisão DSRH, INAG
Ana Rita Lopes
Geóloga, MSc, DSRH, INAG
Resumo:
O Sistema Nacional de Informação sobre Recursos Hídricos, SNIRH,
foi criado pelo INAG em 1995, e tem estado em funcionamento ininterrupto
desde dessa data. O SNIRH tem vindo a sofrer sucessivas actualizações com o
objectivo de diversificar o tipo de monitorização de Recursos Hídricos
contemplado, triar mais eficazmente a qualidade dos dados armazenados,
facilitar o acesso à informação e incrementar a capacidade de análise e geração
de informação para os técnicos do Ministério do Ambiente afecto aos
organismos de planeamento e gestão de recursos hídricos (INAG e DRA’s).
As inovações mais recentes incluem as aplicações de análise do cumprimento
do DL nº 236/98, de estimação de curvas de vazão e de gestão dos recursos
hídricos subterrâneos. Prevê-se também para muito breve a instalação de nós
regionais do SNIRH nas Direcções Regionais de Ambiente. Nesta comunicação descrevem-se sumariamente os princípios básicos deste sistema de informação e apresentam-se em maior detalhe as suas inovações mais recentes.
Palavras-chave:
SNIRH, INAG, Dados, Informação, Recursos Hídricos
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1. Introdução
O Sistema Nacional de Informação sobre Recursos Hídricos (SNIRH) foi criado pelo
INAG em 1995, com base em trabalho desenvolvido em 1988 e1989. O SNIRH tem estado
em funcionamento ininterrupto desde dessa data, e ao longo destes 4 anos tem sofrido várias
actualizações, sempre com o objectivo de diversificar o tipo de monitorização de Recursos
Hídricos contemplado, triar mais eficazmente a qualidade dos dados armazenados, facilitar o
acesso à informação e incrementar a capacidade de análise e geração de informação para os
técnicos do Ministério do Ambiente afecto aos organismos de planeamento e gestão de recursos
hídricos (INAG e DRA’s). O SNIRH é hoje um sistema apontado como um exemplo a seguir
pela Comissão Europeia, como indica a sua inclusão numa reduzida lista de 11 projectos
compilada pelo forum ENWAP (European Telematics for Water and Air Pollution
Management), sendo o único projecto dessa lista que não foi financiado pela Comissão
(ENWAP 1998).
Entre as várias actualizações realizadas, destaca-se a disponibilização, em 1997, dos
dados armazenados a toda a comunidade técnica e científica nacional e internacional através
da internet, um marco pioneiro que mereceu o prémio Descartes de 1997. Uma outra
comunicação a esta conferência apresenta a interface web do SNIRH, que em 1998 sofreu
uma profunda renovação (Marques et al. 1999).
Recentemente, o SNIRH viu surgir mais duas aplicações, uma para verificação do
cumprimento do DL 236/98 e outra para o cálculo, gestão e aplicação de curvas de vazão.
Encontra-se também em fase de desenvolvimento uma última aplicação para a gestão e
consulta dos dados relativos às águas subterrâneas.
O trabalho desenvolvido ao longo de 10 anos, e sobretudo desde de 1995, e a robustez
e maturidade alcançadas pelo sistema permitem agora avançar mais um passo na evolução do
SNIRH: a criação de nós regionais nas Direcções Regionais de Ambiente. Este
desenvolvimento permitirá dar aos técnicos da DRA as mesmas condições de acesso ao
SNIRH que actualmente os técnicos do INAG dispõem.
Esta comunicação pretende explicar filosofia e a estrutura do SNIRH, e a apresentar
as suas inovações mais recentes, com destaque para a criação dos nós regionais.
2. Estrutura do SNIRH
O SNIRH possui uma arquitectura servidor-cliente. A Figura 1 apresenta um esquema
do SNIRH.
No lado do servidor encontra-se uma base de dados ORACLE que contém todos os
dados alfa-numéricos e geográficos. A utilização de um gestor de base de dados como o
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ORACLE para armazenar e gerir dados permite o controlo rigoroso das permissões de
carregamento, acesso e de alteração que é impossível impor se os dados forem guardados no
file-system de um computador ou em bases de dados do tipo Access ou File Maker.
Servidor UNIX
com ORACLE
Rede local
Dados
Servidor NT
Aplicações
windows
Internet
Servidor de web
CGI, Java,
ActiveX
Figura 1 – Estrutura do SNIRH
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Os dados alfanuméricos são armazenados numa estrutura de tabelas ORACLE,
especialmente desenvolvida para o efeito ao longo de 10 anos (Costa e Lacerda, 1995; Costa
et al., 1995, Costa et al. 1998). Essa estrutura permite a definição dos conceitos de redes de
monitorização, estações, magnitudes, parâmetros, métodos de medição e séries de tempo. No
âmbito desta estrutura, o parâmetro Precipitação diária é definido como a integração ao
longo de um dia da magnitude Precipitação, enquanto que a precipitação mensal é definida
como a integração ao longo de um mês da mesma magnitude Precipitação. É assim possível
transformar dados diários em dados mensais e anuais, porque estes três parâmetros estão
relacionados através de uma magnitude comum. É também possível definir parâmetros em
função de várias magnitudes, de que é exemplo o caudal mássico de CBO5 (o resultado da
multiplicação do caudal com a concentração de CBO5). Associado a cada parâmetro está
sempre associado um método de medição, que no caso da precipitação pode ser udómetro,
udógrafo ou radar. No caso da concentração de nitratos o método pode ser espectofotometria
de absorção molecular ou cromatografia iónica.
No que respeita ao armazenamento dos dados geográficos duas soluções estão neste
momento em funcionamento: o armazenamento no file system dos sistema operativo e o
armazenamento na base de dados. O armazenamento no file-system, em vez de na base de
dados, não garante as condições de segurança e o controlo de acesso necessários para um
sistema da dimensão do SNIRH. Um utilizador pode, por exemplo, apagar inadvertidamente
um dado tema geográfico ou distribuir outro sobre o qual recaiam direitos de autor. Para
armazenar os dados geográficos na base de dados, com todas as vantagens que daí advêm, o
INAG optou pela utilização do software SDE para ORACLE (Spatial Data Engine). Este
software encontra-se instalado e configurado e já foram desenvolvidas aplicações para o
carregamento dos temas geográficos na base de dados ORACLE, assim como para a sua
gestão, acesso, visualização, análise e distribuição. A apresentação dessas aplicações é
objecto de uma outra comunicação a esta conferência.
Retomando a descrição da arquitectura servidor-cliente do SNIRH (Figura 1), existem
no lado do cliente um conjunto de aplicações que permitem o carregamento, gestão, acesso e
análise dos dados armazenados. O acesso aos dados armazenados pode ser realizado através
de conjunto de ferramentas desenvolvidas para ambiente Windows ou através de
procedimentos integrados nas páginas da internet, que recorrem a CGI, Java, Javascript ou
ActiveX.
As limitações da tecnologia da internet implicam que as capacidades, rapidez de
acesso aos dados e facilidade de uso das aplicações desenvolvidas para este ambiente são
inferiores às aplicações Windows. As aplicações na internet tem, no entanto, a vantagem de
poderem ser utilizadas em qualquer ponto do planeta sem exigirem a instalação de qualquer
tipo de software. A existência de um browser e de um ponto de acesso à internet são os
únicos requerimentos para a sua utilização.
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Devido às limitação das aplicação para a internet, as tarefas de maior complexidade,
que exijem interfaces amigáveis para uma maior interacção entre o utilizador e o SNIRH são
realizadas através de aplicações Windows. Acresce, que este tipo de software corre nas redes
locais que, por possuírem maior débito, permite uma maior rapidez de acesso à base de
dados. Para evitar a instalação destas aplicações em todos os computadores da rede local,
estas encontram-se num servidor Windows e são acessíveis a todos os computadores da rede
local. Infelizmente, não é possível aceder a estas aplicações via internet.
Neste momento, existem 8 aplicações Windows que interagem com a base de dados
para realizar diversas funções. A secção 3 desta comunicação descreve sumariamente cada
uma destas aplicações, enquanto que a secção 4 apresenta em maior pormenor as aplicações
mais recentes. Com a instalação dos nós regionais do SNIRH, estas aplicações ficarão
disponíveis a todos os técnicos da DRA que passarão a dispor das mesmas condições de
acesso e análise que actualmente dispõe os técnicos do INAG. A secção 5 apresenta os
princípios básicos da “regionalização do SNIRH”.
3. Breve descrição das aplicações do SNIRH
3.1. Consulta de dados (SNIRHSER)
O programa de consulta, conhecido no INAG por SNIRHSER, constitui uma
ferramenta de grande utilidade na análise das séries temporais das variáveis
hidrometeorológicas armazenadas no sistema ou disponíveis no file system. É a ferramenta
base para o acesso, visualização e exportação dos dados armazenados no SNIRH. O
utilizador obtém séries pesquisando a base de dados a partir de listagens das redes de
monitorização, estações da rede seleccionada e parâmetros observados na estação
seleccionada. As séries podem ser visualizadas através de gráficos temporais, histogramas ou
funções de probabilidade empírica. É ainda possível comparar os valores de duas variáveis
(série X versus série Y) ou produzir gráficos de distância à foz. Todos os dados armazenados
podem ser facilmente exportados em formato CSV para Excel ou para outra qualquer
aplicação.
3.2. Gestão de redes
O programa de gestão de redes constitui uma ferramenta essencial na gestão da
informação associada ao conjunto das redes de monitorização. Permite armazenar, consultar e
editar toda informação referente às diversas estações, nomeadamente a localização, objectivo
da estação, e o seu historial no que diz respeito aos aparelhos instalados, entidades
instaladoras, entidades exploradoras e operadores responsáveis.
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3.3. Gestão do SNIRH
Esta aplicação permite a criação, alteração ou remoção de redes de monitorização,
estações ou parâmetros monitorizados, e ainda a alteração de valores previamente
armazenados. Permite ainda gerir as permissões dos diversos utilizadores. É a aplicação de
gestão de todo o sistema de informação que só deve ser utilizada por uma única pessoa, o
gestor do sistema.
3.4. Carregamento de dados
O carregamento de dados no SNIRH pode ser realizado por duas formas: i) introdução
interactiva de dados, através das várias janelas que o programa disponibiliza para o efeito; ii)
introdução de dados a partir de ficheiros. A esmagadora maioria dos dados são carregados a
partir de ficheiros que podem ser preparados utilizando qualquer software incluindo o Excel.
3.5. Consulta de dados de operação de albufeiras
O programa de consulta dos dados de albufeira permite o acesso e visualização de
dados referentes à operação de albufeiras. Os volumes armazenados, os escoamentos
afluentes e os escoamentos lançados para os diversos fins podem ser visualizados sob a forma
de tabelas ou gráficos. A grande mais valia desta aplicação é, para além da sua capacidade de
produção dos relatórios anuais de operação das albufeiras, assistir à Comissão de Gestão de
Albufeiras, criada pelo DL nº 21/98.
3.6. Qualidade de água
O programa de análise da qualidade de água permite realizar de forma automática a
verificação dos vários anexos do DL 236/98, de 1 de Agosto, e classificar a qualidade de água
de um curso de água de acordo com o sistema de classificação de usos múltiplos (classes de
A a E) adoptado pelo INAG. A classificação é realizada para o conjunto de estações e para o
período de análise seleccionado pelo utilizador e é feita parâmetro a parâmetro. Os resultados
obtidos podem ser vistos sob a forma de tabelas coloridas e podem ser exportados para o
Excel para posterior inclusão em relatórios.
3.7. Hidrometria
O programa de hidrometria permite o cálculo dos parâmetros da curva de vazão a
partir dos resultados das medições de caudal, os pares (h,Q), ou ainda a partir dos dados de
base que dão origem a essas medições, os ternos (x,y,V). O utilizador tem a possibilidade de
seleccionar o conjunto de pontos que quer utilizar para estimar a curva de vazão bem como o
método de cálculo do ajustamento. Após o seu cálculo pode especificar o período temporal e
o intervalo de alturas hidrométricas em que a curva é válida. As capacidade gráficas da
aplicação incluem o perfil transversal da secção, a variação da velocidade de escoamento ao
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longo da largura da secção e a visualização do ajustamento da curva de vazão calculada ou
armazenada a um conjunto de pontos.
3.8. Águas subterrâneas
A aplicação de águas subterrâneas visa permitir carregar, gerir e aceder aos dados
disponíveis no INAG sobre esta fase do ciclo hidrológico. Na próxima secção descreve-se em
maior pormenor as funcionalidade desta nova ferramenta do SNIRH.
3.9. Aplicações sobre dados geográficos
O mundo SNIRH dispõe ainda de aplicações que gerem dados geográficos e que
permitem a sua análise conjunta com os dados das séries de tempo provenientes das redes de
monitorização. Uma outra comunicação a esta conferência aborda estas aplicações.
4. As inovações mais recentes do SNIRH
4.1. Qualidade de água
A verificação do cumprimento dos vários anexos do DL 236/98, assim como a
aplicação do sistema de classificação da qualidade de água dos cursos de água é uma tarefa
morosa e repetitiva se realizada manualmente, devido ao elevado número de parâmetros e de
valores que é necessário analisar. Para realizar esta tarefa foi desenvolvida uma aplicação que
acede aos dados armazenados no SNIRH e os trata de modo a permitir a sua comparação com
os valores estipulados na legislação e nos procedimentos de classificação da qualidade de
água propostos pelo INAG. Os resultados destas análises são apresentados sob a forma de
tabelas de fácil consulta, e que podem ser exportados para serem incluídos em pareceres ou
relatórios.
Figura 2 – Verificação ao cumprimento da lei e classificação da qualidade
A Figura 2 mostra os resultados globais da verificação do cumprimento da legislação
e da aplicação do sistema de classificação do INAG aos dados observados numa dada
estação. Dado que os resultados finais globais, referentes a uma dada estação, são por vezes
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determinados pelos valores observados de um conjunto reduzido de parâmetros, é sempre
possível analisar em detalhe os cálculos realizados para identificar porque é que a estação não
cumpre a legislação ou porque é que foi incluída numa dada classe (Figura 3).
Figura 3 – Análise detalhada da verificação da lei
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Assim, é sempre possível ao utilizador decidir sobre a validade da classificação
obtida, tendo em conta o número de amostras por parâmetro existente ou outras
condicionantes que desejar aplicar.
Muito embora seja um procedimento automatizado, o utilizador controla e verifica
facilmente os resultados obtidos, sendo por isso uma ferramenta dinâmica e perfeitamente
aberta.
4.2. Hidrometria
A aplicação de hidrometria foi desenvolvida com o intuito principal de satisfazer as
necessidades das brigadas hidrométricas, no que respeita ao armazenamento, gestão e
utilização dos dados provenientes das medições de caudal que são a base do cálculo de curvas
de vazão.
A aplicação utiliza o conceito de medição numa dada estação da rede hidrométrica ao
qual estão associados os dados relativos ao levantamento de uma secção transversal de um rio
e os dados da medição de velocidade em diversos pontos. A partir destes valores a aplicação
calcula o resultado da medição definido pelo par (h,Q), em que h é a altura média do nível de
água e Q o caudal medido. A aplicação permite a visualização da secção transversal do rio ou
do perfil de velocidades.
Dado que pode já não ser possível obter nos arquivos do INAG e das DRA’s os dados
base que conduziram às medições de caudal mais antigas, optou-se por também permitir o
carregamento directo dos pares (h,Q) sem exigir a inserção dos dados referentes ao
levantamento da secção transversal e das medições de velocidade.
Seleccionando um conjunto de medições de uma dada estação, a aplicação calcula a
equação da curva que melhor se ajusta aos pontos seleccionados. A equação utilizada é a
b
tradicional Q = a ⋅ ( h − ho ) , sendo os parâmetros a e b estimados pelo método dos mínimos
quadrados ponderados. De acordo com este método o utilizador pode associar a uma dada
medição um peso maior para garantir um melhor ajustamento da equação a esse ponto.
Utilizando diferentes conjuntos de medições, o utilizador pode calcular várias
equações e visualizá-las no monitor. Para definir uma curva de vazão, o utilizador terá de
seleccionar o conjunto de equações que irão constituir a curva de vazão. Cada curva
seleccionada constitui um troço da curva de vazão, sendo as intersecções entre cada troço
calculadas pela aplicação. Após o cálculo das intersecções dos vários troços, o utilizador terá
de registar a curva de vazão, necessitando para tal de definir um período de validade e uma
gama de valores de altura hidrométrica para a qual a curva é válida.
As curvas de vazão registadas são utilizadas para calcular a série de tempo do caudal
a partir do nível hidrométrico.
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4.3. Águas subterrâneas
A aplicação de águas subterrâneas visa permitir carregar, gerir e aceder a este tipo de
dados que inclui a identificação, localização e caracterização de poços, piezómetros,
captações, nascentes, charcas e outros pontos de água, e ainda os registos de ensaios
realizados ou os perfis litológicos e estatigráficos disponíveis. O acesso aos dados é realizado
através de uma janela que contém uma listagem dos pontos de água (Figura 4). O conjunto de
pontos listados é aquele que satisfaz as condições inseridas no painel inferior. É assim
possível seleccionar os pontos de um dado tipo ou os localizados num dado concelho ou
freguesia. No exemplo da Figura 4 estão seleccionados os pontos de água do concelho de
Aveiro. É também possível realizar pesquisas compostas que incluam várias condições sobre
código, nome, freguesia concelho ou tipo de ponto de água.
Figura 4 – Lista de pontos de água
A partir dessa lista é possível aceder à informação sobre um dado ponto, criar um
novo ponto ou remover um ponto de água. Seleccionando um dado ponto acede-se a uma
segunda janela que contém toda a informação sobre o ponto de água seleccionado. Dada a
quantidade de informação existente sobre cada ponto, esta está agrupada por categorias. A
Figura 4 mostra um exemplo de como a informação referente à categoria Identificação é
apresentada. Alguns dos campos dos formulários fazem referência a um thesaurus, isto é só
podem completados por um termo incluído numa lista pré-definida, mas que em qualquer
momento pode ser acrescentada.
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Figura 5 – Exemplo de um formulário
A aplicação tem a capacidade de produzir, imprimir e exportar relatórios que é
necessário produzir frequentemente. São exemplos deste tipo de documentos, o relatório
sobre um dado furo ou a listagem de todos os furos de um dado concelho, bacia ou aquífero.
Existe um conjunto de informação que é mais facilmente perceptível pelo leitor se for
apresentada sob a forma gráfica (desenhos, esquemas, ou perfis). São exemplos deste tipo de
informação o esquema de um furo com as camadas litológicas perfuradas e com a localização
de revestimentos e ralos, ou ainda um perfil litológico ao longo de uma dada directriz. A
aplicação desenha de forma automática este tipo peças gráficas a partir do painel que contém
a informação necessária ao desenho.
Está também a ser desenvolvida uma interface GIS que permita. na aplicação aceder à
informação sobre os pontos de água através da selecção de um ou mais pontos num mapa de
pontos de água. Através de uma query espacial, por exemplo todos os pontos que ficam a
menos de 2 km de uma determinada captação, é possível identificar um conjunto de pontos
cujas características se pretende analisar em pormenor. Essa análise poderá ser realizada
através da consulta da informação disponível nos vários painéis da aplicação. Em qualquer
momento pode ser impresso um relatório sobre qualquer ponto seleccionado. Por outro lado,
será possível localizar num mapa um ponto que tenha sido identificado na interface
alfanumérica e que esteja a ser objecto de análise.
5. A criação dos nós regionais do SNIRH
Desde do início dos trabalhos de desenvolvimento do SNIRH que está o alargamento
deste sistema de informação às Direcções Regionais de Ambiente. A necessidade de
desenvolver e consolidar o SNIRH, antes de o distribuir por cinco nós regionais, e a
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inexistência nas DRA’s do equipamento informático necessário implicou que só agora tenha
sido possível reunir as condições para avançar com este processo.
Até a este momento, as DRA’s apenas podiam aceder ao SNIRH através da sua
interface web. Com a instalação dos nós regionais, as DRA’s passam a dispor das mesmas
condições de acesso e análise dos dados do SNIRH que os técnicos do INAG detêm. A
criação dos nós regionais implica a instalação nas redes locais das DRA’s dos dois servidores
indicados na Figura 1, um para armazenamento da base de dados e outro para instalação das
aplicações Windows. É ainda necessário garantir uma ligação permanente e fiável das redes
locais das DRA’s ao INAG.
A existência de 5 nós regionais nas DRA’s e de um nó central no INAG levanta, no
entanto, uma série de problemas no que respeita ao carregamento de dados nos vários nós e
consequente actualização dos restantes nós. Quem carrega os dados provenientes de uma
estação de fronteira com interesse para duas ou mais DRA’s ? O que fazer quando duas
DRA’s carregam a mesma série, e uma delas comete um erro ? Como identificar de forma
automática quem cometeu o erro ? Como evitar a ocorrência de erros e como corrigi-los ?
Para evitar os problemas que decorrem desta necessidade de compatibilizar sistemas
paralelos com capacidade de introdução de dados, optou-se por realizar o carregamento de
dados em duas fases. De acordo com o esquema arquitectado, as DRA’s realizam um précarregamento dos dados, preparando os ficheiros com os dados provenientes das estações que
operam. Estes ficheiros, depois de verificados e validados, são enviados para o INAG por email, que de imediato se encarrega de realizar a segunda fase do carregamento, importando os
ficheiros para o SNIRH. Periodicamente são realizadas cópias dos dados existentes no INAG
para os nós regionais.
O processo de cópia é realizado via rede, coordenado por um dos computadores do
INAG. O processo é efectuado manualmente ou desencadeado automaticamente em
intervalos regulares. Em períodos de grande esforço de carregamento, os nós regionais podem
ser actualizados semanalmente, ou no limite diariamente, enquanto que em períodos de
acalmia apenas se fazem actualizações mensais.
Este processo permite que as DRA’s disponham permanentemente de uma cópia
local, que é actualizada periodicamente de acordo com as circunstâncias, dos dados
armazenados no INAG e provenientes de todas as DRA’s.
6. Considerações finais
Desde do seu lançamento que o Sistema Nacional de Informação de Recursos
Hídricos tem vindo a sofrer sucessivas actualizações de modo a poder servir melhor os
técnicos do INAG e, no futuro muito próximo, os técnicos das DRA’s. O SNIRH foi também
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desenvolvido para servir a comunidade técnica e científica nacional, que desde 1997 pode
também aceder ao SNIRH através da sua interface web.
As capacidades actuais do SNIRH fazem dele um auxiliar fundamental na gestão e
planeamento dos recursos hídricos nacionais. O SNIRH tem vindo a apoiar os trabalhos de
desenvolvimento dos Planos de Bacia Hidrográfica e espera-se que a quantidade e qualidade
dos dados, alfanuméricos e geográficos, armazenados no sistema sofra um forte incremento
em resultado deste enorme esforço nacional.
7. Bibliografia
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Hídricos, INAG.
Costa, J.R, H.B. Jesus e M. Lacerda, 1995 – Integrating GIS and time-serie analysis
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Costa, J.R. B.Engel, R. Hinkle and R. Oliveira, 1998 - GIS, models and time-series
integration in the Kennedy Space Center Environmental Information System, Proceedings of
GisPlanet 98.
ENWAP, 1998 - ENWAP User Forum Report, Telematics Applications Programme
1994-1998, UE.
Marques, M.; Quadrado, F.; Rodrigues, R. – A nova interface do site SNIRH.
Comunicação a este Simpósio.
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