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 1 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 2 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 3 ESTRUTURA DE UM SIG A IMPORTÂNCIA DA REFERÊNCIA ESPACIAL 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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. 9 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. 10 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 11 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 12 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. 13 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 14 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) 15 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) 16 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) 17 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) 18 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. 19 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) 20 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 21 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 24 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 25 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 26