Geoprocessamento e CAD
Iana Alexandra Alves Rufino
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Geoprocessamento e CAD
CAD
Relações interdisciplinares entre SIG e outras áreas
(fonte: Maguire, Goodchild e Rhind, 1991)
Geoprocessamento e CAD
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Aceno Histórico
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O conceito de CAD nasce na década de 50: o Exército
Norte Americano desenvolve os primeiros Plotters
(Traçadores gráficos / Impressora), capazes de
representar desenhos por intermédio de computador.
Paralelamente o MIT (Massachusets Institute of
Technology) apresentou o SKETCHPAD, primeiro software
de CAD, que permitia representar desenhos pelo
computador através de pixels.
IVAN SUTHERLAND é o americano inventor do CAD. Em
1961 descreveu um sketchpad computadorizado em uma
tese de doutorado, no MIT. Ele projetou o CAD para
substituir a Prancheta de traçado tradicional e outros
tipos de ferramentas de auxílio para o desenho.
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Aceno Histórico
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A instalação maciça do CAD nas indústrias (General
Motors, Bell Telephones) começa em meados da década
de 60.
A instalação definitiva de sistemas CAD chega na década
de 70 com o surgimento dos PC’s (Personal Computer).
Os projetos desenvolvidos por sistema CAD, até o início
dos anos 80 eram concebidos bidimensionalmente (2-D).
A partir da segunda metade dos anos 80, começam a
surgir os primeiros modelos em matemática volumétrica
(3-D).
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Aceno Histórico
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Já nos anos 90 começam a surgir projetos desenvolvidos
em CAD com base em cálculos paramétricos e desenho
variacional.
A associação completa destas etapas da ascensão
tecnológica do CAD acontece em 1995.
Todas as etapas do desenvolvimento tecnológico
contribuíram para o aperfeiçoamento da Tecnologia CAD:
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incremento do poder de cálculo dos microcomputadores para
geração de padrões gráficos e interfaces.;
Barateamento do hardware (aumento acelerado do uso de PCs)
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CAD e cartografia digital
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A disponibilidade de sistemas CAD baseada em
microcomputadores aliada ao barateamento de hardware
incentivou seu uso em aplicações diferentes daquelas
para as quais foi projetado;
Apesar de serem concebidos originalmente para
engenharia e arquitetura são freqüentemente utilizados
em cartografia digital;
Constituem-se atualmente no principal recurso para
criação e manipulação de informações gráficas vetoriais;
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Aplicações:
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Conversão de Dados: criação de entidades gráficas a
partir de material não digital para uso ou não em
Sistemas de Informação Geográfica (SIG).
Criação de Dados: utilização de pontos levantados em
campo com algum equipamento (teodolito, receptor GPS,
estação total, etc.) para geração de desenho de contornos
ou poligonais.
Edição de Dados: fechamento de polígonos, quebra de
linhas, eliminação de duplicidades, etc.
Soluções para Atualização Cartográfica
Do SPOT 5 (5 m) ao QuickBird (0.60 m)
Delimitação da área de estudo por POLIGONAL DE CONTORNO
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Conversão de dados
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Uso de mesa digitalizadora calibrada de modo a retornar
para o CAD as coordenadas do espaço representadas em
um desenho
Uso de um estereo-restituidor digital que produzirá
vetores a partir da digitalização sobre fotografias aéreas
“Heads-up digitizing”: digitalização feita diretamente na
tela sobre uma imagem raster da planta/desenho original
Vetorização automática ou semi-automática: um software
especial persegue as linhas detectadas em uma imagem e
as transforma em vetores
Em todos os casos um sistema CAD é o responsável por
todas as funções de criação e edição vetorial
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Conversão de dados: Equipamentos
Mesas digitalizadoras:
Scanners:
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Conversão de dados: Equipamentos
Restituidores fotogramétricos:
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Criação de dados
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Entrada manual de dados pontuais (x,y,z): levantamentos
topográficos, etc.
Entrada automática de dados pontuais (x,y,z): conexão
direta com equipamentos (GPS, Estação Total, etc.)
Criação de convenções, títulos, legendas, malhas de
coordenadas, etc.
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Edição de Dados
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Atualizações e correções em bases cartográficas;
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Fechamento de polígonos;
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Geração de trechos de linhas (quebra);
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Geração de pontos em cruzamentos;
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Eliminação de detalhes desnecessários, etc;
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Limitações
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Apesar dos excelentes recursos para tratamento de
entidades gráficas os sistemas CAD apresentam algumas
limitações na forma de armazenar e organizar estas
entidades para entrada em um SIG;
Erros mais comuns:
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Quebra de objetos em diversas partes:
Em uma impressão pode parecer visualmente que certos
elementos vetoriais são contínuos. A análise do arquivo
digital pode indicar sua criação em pedaços, gerando
vários objetos onde se esperava apenas um. Em geral, é
um problema de controle de qualidade da empresa
responsável pela conversão de dados.
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Limitações
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Erros mais comuns:
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Quebra de objetos na divisão cartográfica:
Por questões de performance, os sistemas CAD impõem
restrições no tamanho dos arquivos manipulados. Por isso
e também por tradição cartográfica, os trabalhos de
conversão são entregues em arquivos correspondentes a
pranchas de cartografia. Todos os objetos convertidos,
nos limites da divisão cartográfica, são divididos em pelo
menos duas partes, gerando problemas de topologia. A
junção tem que ser feita no SIG, num processo bastante
oneroso. O ideal seria abandonar as divisões cartográficas
e adotar alguma outra metodologia de divisão de
arquivos: quadra ou grupo de quadras, por exemplo.
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Limitações
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Erros mais comuns:
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Desencontro de bordas:
Nos trabalhos de conversão em que cada prancha
cartográfica é tratada por vez, freqüentemente surgem
diferenças ou desencontros na fronteira entre as folhas.
É um problema muito comum nos trabalhos de
digitalização por mesa e deve ser tratado usando recursos
de CAD. No SIG será preciso juntar os objetos
digitalizados em cada folha.
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Limitações
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Erros mais comuns:
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Refinamento cartográfico excessivo:
Para uso em Geoprocessamento, muitas vezes é
desnecessário criar no CAD todos os refinamentos de
representação de entidades cartográficas, como hachuras
ou simbologia associadas as linhas. O SIG pode fazer isto.
A geração de uma quantidade excessiva de detalhes
dispensáveis complica a tarefa de conversão e dificulta a
formação da base de dados geográficas. A sugestão é
abandonar a complexidade cartográfica na conversão,
deixando-a para resgate na implementação em SIG.
Geoprocessamento e CAD
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Limitações
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Erros mais comuns:
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Excesso de vértices:
O uso inadequado de dispositivos de digitalização
também é responsável pela geração de vértices em
excesso, principalmente nas curvas de nível. Em geral são
usadas mesas em stream mode, onde os vértices são
adicionados em intervalos de deslocamento do cursor. Os
sistemas CAD possuem recursos para correção do
problema. É preciso exigí-la na especificação do trabalho.
A especificação deve prever a digitalização usando apenas
poligonais, abandonando o uso de curvas complexas ou
algoritmos de suavização. Eventualmente, a suavização
das curvas poderá ser feita já no SIG.
Geoprocessamento e CAD
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Limitações
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Erros mais comuns:
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Erros de fechamento topológico:
O uso inadequado de dispositivos de digitalização
também é responsável pela geração de vértices em
excesso, principalmente nas curvas de nível. Em geral são
usadas mesas em stream mode, onde os vértices são
adicionados em intervalos de deslocamento do cursor. Os
sistemas CAD possuem recursos para correção do
problema. É preciso exigí-la na especificação do trabalho.
A especificação deve prever a digitalização usando apenas
poligonais, abandonando o uso de curvas complexas ou
algoritmos de suavização. Eventualmente, a suavização
das curvas poderá ser feita já no SIG.
Geoprocessamento e CAD
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Limitações
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Erros mais comuns:
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Textos gráficos divididos em várias partes:
Na conversão cartográfica, é usual os textos gráficos
assumirem um papel decorativo, com pouca utilidade
para o SIG. Por uma questão de estética, são
fragmentados para que as palavras sejam distribuídas de
maneira uniforme no mapa
Isto dificulta sua concatenação e aproveitamento no SIG.
O mais interessante é que estes textos sejam atributos
adicionados já no SIG, associados a algum objeto .
Geoprocessamento e CAD
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Considerações Finais
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O conhecimento de alguma ferramenta CAD é
imprescindível para o profissional de
geoprocessamento;
A criação de bases de dados é o item mais
custoso na implantação de um SIG: o
conhecimento adequado pode reduzir erros e
assegurar uma especificação correta de serviços.
Geoprocessamento e CAD
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Bibliografia Consultada
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Davis Jr., C. A., Fonseca, F. T. Geração de dados em CAD para uso em GIS: Precauções.
In: Anais do GIS Brasil'94, Seção SIG e Conversão de Dados, 43-47, Curitiba (PR),
1994.
QuatterDesign. Os sistemas CAD como ferramenta de projeto. In: Quatternews, URL:
http://www.quatter.com.br/cadcae.htm (2004)
Góes, K. (2000). Autocad Map – Explorando as ferramentas de mapeamento. Rio de
Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda.
Rufino, Iana A. R. & Daya, Iana (2004). Noções de Sistemas de Informação Geográfica
(apostila). ATECEL/UNESCO, João Pessoa.
Foote, Kenneth E. e Lynch, Margaret (1995). SIG como uma Tecnologia Integradora:
Contexto, Conceitos e Definições (tradução). The Geographer's Craft Project,
Department of Geography, The University of Colorado at Boulder.
Meneguette, A. (2000) Introdução ao geoprocessamento. Courseware em Ciências
Cartográficas - Unesp - Campus de Presidente Prudente. URL:
http://www.multimidia.prudente.unesp.br/arlete/hp_arlete/courseware/
intgeo.htm.