Renato Corrêa Taques
Eng. Agrimensor - Incaper
Geoprocessamento
Tecnologia Transdisciplinar
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Geoprocessamento
“ Se onde é importante para o seu negócio,
então Geoprocessamento é a ferramenta
de trabalho.”
Introdução à ciência da geoinformação
(Câmara e Davis, 2001)
O papel da Cartografia no Geoprocessamento
A cartografia tem papel fundamental no
geoprocessamento, pois o mapa é o
principal meio de apresentação dos
resultados.
Cartografia é a ciência e a arte de
expressar graficamente, por meio de
mapas e cartas, o conhecimento humano
da superfície da Terra.
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Geodésia
É a ciência que
determina, através de
observações, a forma e
o tamanho da Terra, as
coordenadas dos
pontos, comprimento e
direção de linha da
superfície terrestre.
Forma da Terra
Superfície física (Topográfica) – superfície ao
longo da qual são realizadas operações geodésicas,
topográficas, etc.
Elipsóide – superfície ao longo da qual são
realizados os cálculos geodésicos e corresponde a
um modelo matemático.
Geóide – é a superfície que mais se aproxima do
“nível médio dos mares”.
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Forma da Terra
Elipsóide de revolução
Corresponde a uma superfície gerada pela rotação
de uma elipse em torno do seu eixo menor.
É mais usado na geodésia devido ao fato de ter
tratamento matemático menos sofisticado.
É definido pelo seu parâmetros: semi-eixo maior (a)
e o semi-eixo menor (b) ou o achatamento (α).
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Elipsóide
Elipsóide
Bessel
Ano
a (m)
α
Adotado
1841
6.377.397
1/299,15
Alemanha
Clarke
1866
6.378.206
1/294,98
EUA
Krassowski
1940
6.378.245
1/298,30
Rússia
Hayford
1909
6.378.388
1/298,00
Brasil (até 1979)
ERI67 (SAD69)
1967
6.378.160
1/298,25
Brasil
WGS84
1984
6.378.137
1/298,257
GPS
Referencial e Datum
1.
2.
Escolha de um sólido geométrico (elipsóide de
revolução)
Definição do posicionamento e orientação do
elipsóide
Datum - posicionar o elipsóide de referência em
relação à superfície física da Terra.
É definido por 5 parâmetros: semi-eixo maior e
achatamento do elipsóide e os componentes de
um vetor de translação entre o centro da Terra e
o do elipsóide ( ∆X, ∆Y, ∆Z).
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Referenciais usados no Brasil
Datum Córrego Alegre
SAD69 (South American Datum 1969)
WGS84 (World Geodetic System 1984)
SIRGAS2000 - Sistema de Referência Geocêntrico
para as Américas 2000
(período de transição até 2014)
ESTADO DO ESPÍRITO SANTO
DISTRIBUIÇÃO DAS CARTAS DO IBGE
Cartas do IBGE
-42°00'
-41°30'
-41°00'
-17°30'
-18°00'
-18°30'
-19°00'
-19°30'
-20°00'
-20°30'
-40°00'
NANUQUE
Cartas na Escala 1:100.000
Curvas de nível de 50m
Datum SAD 69
ATALÉIA
ECOPORANGA
MONTANHA
MUCURI
ITABIRINHA DE MANTENA
MANTENA
NOVA VENÉCIA
SÃO MATEUS
CONSELHEIRO PENA
SÃO GABRIEL DA PALHA
LINHARES
RIO DOCE
BAIXO GUANDU
COLATINA
ARACRUZ
REGÊNCIA
SANTANA DO
MANHUAÇÚ
LAJINHA
OCIDENTE
MANHUMIRIM
IÚNA
MUNIZ FREIRE CONCEIÇÃO
DO CASTELO
ESPERA FELIZ
DIVINO DE SÃO ANUTIBA
LOURENÇO
CASTELO
VARRE-SAI
GUAÇUÍ
CACHOEIRO DE RIO NOVO
ITAPEMIRIM
-21°00'
-40°30'
CARLOS CHAGAS
MUQUI
AFONSO
CLÁUDIO
GARRAFÃO
S. LEOPOLDINA SERRA
ARAGUAIA
DOMINGOS
MARTINS
VITÓRIA
ALFREDO
CHAVES
GUARAPARI
MATILDE
-39°30'
-17°30'
-18°00'
-18°30'
-19°00'
-19°30'
-20°00'
NOVA ALMEIDA Cartas na escala 1:50.000
Curvas de Nível de 20m
Datum Córrego Alegre
-20°30'
PIÚMA
-21°00'
BOM JESUS DO MIMOSO DO SULPRES. KENNEDY ITAPEMIRIM
ITABAPOANA
BARRA SECA
ITABAPOANA
-21°30'
-21°30'
-42°00'
-41°30'
-41°00'
-40°30'
-40°00'
-39°30'
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Referenciais diferentes
Sistema de coordenadas
Coordenadas – São grandezas lineares ou
angulares que indicam a posição ocupada por
um ponto em um sistema de referência.
Coordenadas Geográficas ou Geodésicas
Coordenadas Cartesianas Geocêntricas
Coordenadas Planas
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Coordenadas Geográficas
Latitude (ϕ
ϕ): ângulo que a
normal ao elipsóide forma com
sua projeção sobre o plano do
equador.
Varia de 0° (Equador) a ± 90°
+ hemisfério norte
- hemisfério sul
Coordenadas Geográficas
Longitude (λ
λ): ângulo que
mede o diedro formado pelos
meridianos de Greenwich e
pelo meridiano do ponto.
Varia de 0° (Greenwich) a ±
180°
+ leste
- oeste
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Coordenadas Geográficas
Altura geométrica ou
elipsoidal (h): é o segmento
da normal compreendida entre
o ponto P e o elipsóide
Pode ser positiva ou negativa.
Altura elipsoidal ≠ Altitude
MAPGEO
Latitude X Longitude
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Coordenada Cartesianas Geocêntricas
Um sistema no espaço 3D que é
caracterizado por um conjunto de três
retas (x, y e z), denominados de eixos
coordenados, mutuamente
perpendiculares.
- O eixo X coincidente ao plano
equatorial, positivo na direção de
longitude 0°;
- O eixo Y coincidente ao plano
equatorial, positivo na direção de
longitude 90°;
- O eixo Z é paralelo ao eixo de rotação
da Terra e positivo na direção norte.
Coordenadas Planas
As coordenadas referidas a um
determinado Sistema de Referência,
podem ser representadas no plano através
nas componentes X, Y ou N, E (Norte,
Este) e são o tipo de coordenadas
regularmente encontrado em mapas e
plantas.
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Projeções Cartográficas
Para representar as feições de uma superfície
curva em plana são necessárias formulações
matemáticas chamadas de Projeções.
(Geográficas) ϕ, λ ↔ N, E (Plana)
Diferentes projeções poderão ser utilizadas na
confecção de mapas.
No Brasil a projeção mais utilizada é a Universal
Transversa de Mercator (UTM).
Classificação das Projeções
Quanto ao tipo de deformação:
Projeções Equidistantes - conservam a proporção
entre as distâncias, em determinadas direções,
na superfície representada;
Projeções Equivalentes - conservam as áreas,
porém os ângulos sofrem deformações;
Projeções Conformes - mantêm os ângulos ou
formas de pequenas feições. As projeção UTM é
conformes.
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Classificação das Projeções
Quanto ao tipo de superfície de projeção:
Cilíndrica
Cônica
Azimutal ou Plana
Projeção Cilíndrica - projeta uma superfície esférica
em um cilindro
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Projeção Cônica - projeta uma superfície esférica
em um cone
Projeção Cônica - projeta uma superfície esférica
em um cone
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Projeção Universal Transversa de Mercato
(UTM)
Seu princípio básico é a
Terra dividida em 60
fusos (zonas) de 6 graus
de longitude, tendo início
no anti-meridiano de
Greenwich (180°),
seguindo numa ordem de
oeste para leste.
Quanto à latitude, a
divisão consiste em zonas
de 4 graus, enquanto que
os paralelos-limites são
os de 80° sul e 84 °
norte.
UTM - Cilindro Secante
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Coordenadas UTM
Coordenadas métricas
Coordenada Norte (N):
- Eixos referencial é o Equador
- Crescente de Sul para Norte
- No Equador seu valor é
10.000.000
Coordenada Este (E):
- Eixos referencial é o Meridiano
Central (MC) de cada zona
- Crescente de Oeste para Leste
- No MC seu valor é 500.000
Sistemas de Informação Geográfica (SIG)
Conjunto e ferramentas para coletar,
armazenar, recuperar, transformar e
visualizar dados sobre o mundo real.
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Componentes do SIG
Arquitetura SIG
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Software (aplicativos computacionais)
ArcGIS [www.esri.com]
gvSIG [www.gvsig.org/]
Kosmo [www.opengis.es/]
Quantum GIS [www.qgis.org/]
Banco de dados
Devemos evitar confundir o BD propriamente
dito (conjunto de tabelas relacionadas entre si),
com o programa que o gerenciará, o Sistema
Gerenciador de Banco de Dados (SGBD).
Softwares como MicroSoft Access, MySQL,
Oracle, PostgreSQL, não são BD, mas sim SGBD
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Banco de Dados Geográfico (BDG)
O BDG, também chamado de Banco de Dados
Espacial (BDE), é semelhante ao BD
(relacional), com a grande e importante
diferença de suportar feições geométricas em
suas tabelas e operações espaciais sobre elas.
Estrutura de dados SIG
Existem basicamente 2 formas distintas de
representar dados em um SIG:
Vetorial (vetor) ou Matricial (raster)
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Modelo Vetorial x Modelo Matricial
Formato
Raster
Vetor
Vantagem
Desvantagem
- Estrutura de dados simples;
- Compatível com obtidos por
scanner e sensores remotos;
- Procedimento mais rápido e
eficiente;
- Requer grande espaço de
armazenamento;
-Transformação de sistema de
projeção mais complexa;
- Maior dificuldade para
representar relações topológicas;
- Requer pouco espaço de
armazenamento;
- Transformação de sistema de
projeção mais simples e precisa;
- Facilidade na representação das
relações topológicas;
- Estrutura de dados mais
complexa;
-Análise espacial mais complexa;
O que é shape?
É um tipo de arquivo digital que representa uma
feição ou elemento gráfico, seja ela em formato de
ponto, linha ou polígono e que contém uma
referência espacial.
O “shape” é na verdade um conjunto de vários
arquivos. Três arquivos individuais são obrigatórios
para armazenar os dados do núcleo que
compreende um shapefile. São eles o “.shp”, “.shx”
e “.dbf”. Outros arquivos podem ser gerados
juntamente com os três anteriores: o “.prj”, o
“.sbn” e o “.sbx”.
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Shapefiles (formato vetorial)
Desenvolvendo um SIG
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1 - Mundo Real
Processo de compreensão da realidade que será
o foco do SIG (problemas e demandas a ser
atendidas)
Desenvolvendo um SIG
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2 – Aquisição de dados
Obtenção dos dados
através de várias
técnicas que podem
envolver coleta em
campo, adquirir dados
tabulares, etc.
Etapa de maior custo
na implementação de
um SIG.
Posicionamento por satélite GNSS/GPS
Fornece posições geográficas com diferentes níveis
de precisão
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Receptores, softwares, metodologias, algoritmos e
aplicações para posição, velocidade e tempo
Sensoriamento Remoto (SR)
Fornece informações (imagens) sobre objetos ou
fenômenos na superfície da Terra em várias faixas do
espectro eletromagnético.
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Espectro eletromagnético
Assinatura Espectral
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Características das imagens
Resolução espacial – tamanho do pixel
Resolução espectral – número de bandas
Resolução radiométrica – poder de contraste (bits)
Resolução temporal – frequência de revisita
Largura da faixa imageada – faixa de varredura
Comparativo de imagens
Satélite
Resolução
espacial
Resolução
espectral
Resolução
Radiométri
ca
Resolução
Temporal
Tamanho
da cena
Landsat 5 TM
30 m
6 bandas
+ 1 termal
8 bits
16 dias
185 x185km
CBERS 2B
CCD
20m
4 bandas
+ pan
8 bits
26 dias
113x113km
Sport 5
2,5 m
4 bandas
+ pan
10 bits
26 dias
60x60km
Ikonos II
1m
4 bandas
+ pan
11 bits
3 dias
11x11km
Quickbird II
0,61m
4 bandas
+ pan
11 bits
3,7 dias
16,5x16,5km
Workview 2
0,50 m
8 bandas
+ pan
11 bits
3,7 dias
16,4x16,4 km
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Ortorretificação de imagem
Tem como finalidade corrigir geometricamente a imagem, pixel
por pixel, das distorções decorrentes do relevo mantendo a
constância da escala em toda a imagem ortoretificada.
Para o procedimento de ortorretificação, é necessário dispor
de informações sobre o relevo da área imageada. Tais
informações podem ser obtidas através de um Modelo Digital
de Elevação (MDE).
RADAR
SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) – MDE
com resolução espacial de 90m
ASTER (Advanced Spacebone Thermal Emission
Radiometer) – MDE com resolução espacial de 30m
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Aerofotogrametria
Fornece medidas confiáveis, mapeamento preciso e
modelos digitais através de fotografias métricas
Aerolevantamento a laser
(perfilamento a laser)
A tecnologia permite gerar Modelos Digitais de
Elevação (MDE) e Modelos Digitais de Terreno
(MDT).
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Vant – Veiculo Aéreo Não Tribulado
Equipamentos com baixíssimo custo, em relação
à aerofotogrametria, que geram produtos muito
próximos dos obtidos com o uso dos métodos
clássicos de levantamentos.
Importância dos metadados
Metadados são dados sobre dados ou dados que
descrevem outros dados.
No shapefile, o arquivo com extensão ".prj" guarda
um metadado muito importante: sistema de
referência/projeção cartográfica do shapefile.
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Desenvolvendo um SIG
3 – Manipulação dos dados
Envolve a edição, tratamento e integração dos dados
coletados na etapa anterior.
Também, em geral, é nesta nova etapa que ocorrerá
o estabelecimento de um sistema de coordenadas
para registrar e especificar as localizações dos
objetos dentro de uma base de dados.
Dados obtidos das mais diversas fontes e em
variados formatos, isso resultará muitas vezes na
necessidade de conversão dos mesmos para novos
formatos.
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Desenvolvendo um SIG
4 – Análises
Principais características que diferenciam os SIG dos
Sistemas de Informação convencionais é a
capacidade de realizar essas análises geoespaciais.
Análise espacial é a compreensão da distribuição dos
dados originados de fenômenos ocorridos no espaço
geográfico.
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Classificação de imagens
- Classificação Pixel a Pixel
Não-supervisionada
Supervisionada
- Classificação por Região (segmentação)
Orientada a objeto
Classificação Pixel a Pixel
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Classificação por Região (segmentação)
Alguns softwares de processamento de
imagem
Idrisi [www.idrisi.com.br]
Spring [www.dpi.inpe.br/spring/]
Erdas [www.geospatial.intergraph.com]
ArcGIS [www.esri.com]
ENVI [www.envi.com.br]
Definiens/eCognition [www.ecognition.com]
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Desenvolvendo um SIG
5 – Gerencia de Produtos
Elaboração de mapas, cartas relatórios, laudos e
outros documentos resultantes do projeto
desenvolvido.
A qualidade de como estes são apresentados é
muito importante.
Atenção as componentes cartográficos básicos do
mapa (legenda, grande de coordenadas, etc)
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Desenvolvendo um SIG
6 – Tomada de decisão
Após todo o processo de análise, o sistema é
utilizado como suporte para tomada de decisão de
forma mais eficiente
SIG é um sistema que atua no suporte à tomada de
decisão, integrando dados espacialmente
referenciados em um ambiente de respostas a
problemas.
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Webmapping (webgis)
Disponibilização e interligação via internet, de dados
das mais diversas fontes, através de mapas digitais
interativos.
Google Earth [www.earth.google.com]
Google Maps [www.maps.google.com.br]
Geobases Online [www.geobases.es.gov.br]
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