Geoprocessamento I – Prof° Sergey A. Araújo – Geografia – UNIVALI – CTTMar – Itajaí – SC
Considerações Teóricas
Geocartografia.
–
Conceitos
que
abrangem
a
área
da
Cartografia
Segundo OLIVEIRA (1993a, p. 13) citando a Associação Cartográfica
Internacional (ACI) em 1964, que Cartografia é o “conjunto de estudos e
operações científicas, artísticas e técnicas, baseado nos resultados de observações
diretas ou de análise de documentação, com vistas à elaboração e preparação de
cartas, projetos e outras formas de expressão, assim como sua utilização”. Coloca
ainda que a cartografia é um método científico com a finalidade de expressar fatos
e fenômenos da observação da Terra e de outros astros através de simbologia
própria. A Cartografia expressa-se principalmente através dos mapas, cartas e
plantas. Entende-se por mapa a “representação gráfica, em geral uma superfície
plana e numa determinada escala, com a representação de acidentes físicos e
culturais da superfície da Terra, ou de um planeta ou satélite” (OLIVEIRA, op. cit.,
p. 31). Por carta entende-se como “representação dos aspectos naturais e
artificiais da Terra, destinada a fins práticos da atividade humana, permitindo a
avaliação precisa de distâncias, direções e a localização plana, geralmente em
média ou grande escala, de uma superfície da Terra, subdividida em folhas, de
forma sistemática, obedecido um plano nacional ou internacional” (idem). No Brasil
conforme OLIVEIRA (ibidem) existe uma tendência de chamar como mapas
documentos simples e cartas documentos mais detalhados. DUARTE (1988, p.
115) compartilha da mesma idéia e acrescenta que o mapa seria o gênero e a
carta a espécie. Também existe a tendência no uso diário de chamar o mesmo
documento hora de mapa outra de carta. Importante dentro do espectro da
cartografia, para o bom uso da mesma e de metodologias correlatas são os
conhecimentos sobre projeções, escalas, orientações, leituras e as finalidades de
documentos cartográficos.
Cartografia Temática
Conforme OLIVEIRA (1993b, p. 86) é “parte da cartografia que se ocupa do
planejamento, execução e impressão de mapas temáticos”. O mesmo autor
(1993a, p. 32) define mapa temáticos como sendo os “documentos em quaisquer
escala, em que, sobre um fundo geográfico básico, são representados os
fenômenos geográficos, geológicos, demográficos, econômicos, agrícolas, etc.,
visando ao estudo, à análise e à pesquisa dos temas, no seu aspecto especial”.
Segundo ROBINSON et. alii. (1995, p. 13) mapas temáticos seriam aqueles
que representam a distribuição de um único atributo ou o relacionamento entre
vários. Faz distinção entre mapas temáticos. Aqueles que apresentam atributos de
fenômenos mas que seu uso é para localização ficaria na categoria de mapas de
referência gerais, e aqueles que enfocam atenção na estrutura de distribuição
seriam mapas temáticos.
Para MARTINELLI (1991, p. 9) em relação a cartografia temática é
necessário a introdução das representações gráficas, pois estas fazem parte do
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sistema de linguagem ao qual o homem construiu para comunicação. Esta
“compõem uma linguagem gráfica, bidimensional, atemporal, destinada à vista.
Tem supremacia sobre as demais, pois demanda apenas um instante de
percepção” (supra). Esta se dá através da construção da imagem (nos planos X, Y
e Z) de caráter semiológico monossêmico. O mesmo (op. cit., p. 35) considera a
definição ideal de cartografia, e que também cabe a cartografia temática a dada
por SALICHTCHEV (1973, p. 110) como “a ciência da representação e do estudo
da distribuição espacial dos fenômenos naturais e sociais, suas relações e suas
transformações ao longo do tempo, por meio de representações cartográficas –
modelos icônicos – que reproduzem este ou aquele aspecto da realidade de forma
gráfica e generalizada”. Dentro desta linha de pensamento o “mapa temático
reportaria certo número de conjuntos espaciais resultantes da classificação dos
fenômenos que integram o objeto de estudo de determinado ramo específico, fruto
da divisão do trabalho científico” (op. cit., p. 37). Vale ressaltar também que
MARTINELLI (op. cit., p. 38) que o processo de comunicação cartográfica além de
considerar à teoria da informação deveria considerar as ciências cognitivas já que
“na utilização dos mapas estimula-se uma operação mental; há uma interação
entre o mapa, como mero produto concreto e os processos mentais do usuário.
Esse processo não se limita somente à percepção imediata dos estímulos, envolve
também a memória, a reflexão, a motivação e a atenção”. Por último quanto a
representação da cartografia temática, esta pode se dar através de representações
qualitativas, ordenadas, quantitativas e dinâmicas, pois estão ligadas diretamente
a divulgação dos fenômenos que se quer representar, que podem ser local, linear
ou zonal e também temporal.
Cartografia Digital
OLIVEIRA (op. cit., p. 85) entende como o “processo mediante o qual
determinadas etapas da elaboração de uma carta são realizadas com o emprego
de computadores e os seus acessórios, como digitalizadores, plotters e terminais
de vídeo”.
Com o desenvolvimento tecnológico de na área da computação, tanto a
nível de hardware e software, permitiram que a cartografia digital, ou seja, a
criação de mapas digitais, tivessem praticamente todas as suas etapas
automatizadas. A modelagem cartográfica contribuiu também de forma decisiva
para o avanço da mesma. A fotogrametria digital, imagens de satélite, fotografias
aéreas digitais, ortofotos digitais, GPS, sistemas de digitalização de alta resolução,
programas que permitem trabalhar com várias projeções, escalas, dados nos
formatos rasters (imagens) e vetoriais (linhas, polígonos, ect.), com layers distintas
de informação (camadas); e dispositivos de saída como impressoras e traçadores
gráficos (laser, jato de tinta, ect.) dão suporte hoje a cartografia digital.
Fotogrametria
Pode-se definir Fotogrametria como “a ciência e a arte de se obterem
medidas dignas de confiança por meio de fotografias” (MARCHETTI & GARCIA,
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1989, p. 13). LOCH & LAPOLLI (1989, p. 5) colocam como “a ciência e a tecnologia
de obter informações seguras à cerca de objetos físicos e do meio, através de
processos de registro, medição e interpretação das imagens fotográficas”.
O uso da fotogrametria estende-se nos dias atuais aos mapeamentos planialtimétricos para confecção de bases cartográficas1 e para extração de atributos
nas mais diversas áreas da ciência, por exemplo Geologia, Pedologia,
Planejamento Urbano entre outros.
A Fotogrametria é dividida em categorias conforme o tipo e o uso de
fotografias. Temos a Fotogrametria Terrestre utilizando-se fotografias horizontais,
com uso em projetos de engenharia e topografia; e a Fotogrametria Aérea
utilizando-se de fotografias verticais principalmente para mapeamentos topográfico
e temático.
Fotografia Aéreas
Considera-se geralmente fotografias aéreas, aquelas obtidas com câmara
fotográfica instalada em uma aeronave, usualmente o avião. Pode ser obtida por
equipamentos fotográficos especiais, ou através de máquina fotográfica de
operação manual.
Fotografia aérea é aquela onde o eixo ótico da câmara no momento da
fotografia tenha inclinação máxima na vertical de 3º. As fotografias oblíquas ou
inclinadas é aquela onde o eixo ótico da câmara está inclinada, acima de 3º entre
a posição vertical e horizontal e são divididas em alta e baixa de acordo com o
grau de inclinação.
Conforme TOMAR & MASLEKAR (1974, p. 5 apud DISPERATI (1995, p. 12)
“as fotografias aéreas verticais possuem as seguintes vantagens:
a) elas podem ser estudadas estereoscopicamente por fornecerem imagem
tridimensional;
b) elas podem ser localizadas facilmente nos mapas, por processos simples;
c) direções, com exatidão suficiente para trabalho de campo, podem ser
medidas sobre elas;
d) altura e profundidade podem ser vistas e medidas;
e) elas não contêm áreas do terreno obscurecidas por objetos maiores
situados na frente;
f) elas apresentam exatidão nas formas;
g) elas podem ser usadas para elaborar os mapas topográficos e/ou
temáticos ou usados como substitutos deles”.
Conforme MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 45) “as fotografias aéreas, tais
como são, não podem ser consideradas como mapas, mas por métodos
fotogramétricos, usando-se a geometria sólida e plana, pode-se fazer mapas
planimétricos e topográficos a partir de fotografias. O método que se usa é o dos
pares estereoscópicos de fotografias aéreas, porque tais fotografias registram as
1
“é o conjunto de dados representativos da área mapeada, obtido por meio de critérios consagrados de
levantamentos, obedecidas as prescrições técnicas em vigor” (TAVARES, 1993, p. 40).
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direções e a intersecção de pelo menos duas direções de objetos da Terra, o que é
necessário para se determinar a posição dos objetos no mapa”.
Para obter fotografias aéreas de qualidade necessita-se de uma combinação
integrada de fatores e alguns destes são: 1) avião – ter boa estabilidade, teto de
vôo, tamanho suficiente para dar conforto a equipe fotográfica e grande
autonomia de vôo; 2) máquina fotográfica aérea de precisão e com mecanismo de
estabilidade; 3) visor – mecanismo que permite o operador da máquina fotográfica
acompanhar o terreno; 4) intervalômetro – equipamento que permite ajustar o
intervalo de tempo entre a tomada das fotografias; 5) sistema de navegação para
o vôo fotográfico – equipamentos mecânicos, óticos e eletrônicos que permitam
uma navegação precisa dentro da linha de vôo predeterminada e devidas
correções necessárias; 6) mapas de vôo – é necessário o levantamento da área a
ser fotografada, através de mapas diversos e fotografias aéreas anteriores para o
planejamento das linhas de vôo permitindo o correto recobrimento
aerofotogramétrico e 7) tripulação fotográfica – necessário uma equipe experiente
para o melhor aproveitamento do vôo.
As fotografias aéreas apresentam alguns problemas quanto a qualidade dos
objetos fotografados, e um dos problemas sérios é a distorção. Segundo
MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 56) “é a reprodução deformada do objeto
fotografado. Assim se uma fotografia reproduz por duas vezes a imagem de um
mesmo objeto, este se apresenta mais deformado e menor quanto mais
distanciado está do centro da fotografia”. O relevo, variação de altitude de vôo e
inclinação da aeronave ou da máquina fotográfica no momento da aquisição das
fotografias geram distorção e variação de escala. Tais problemas não interferem
na qualidade da imagem, mas na posição dos detalhes da mesma.
Em relação a variação da escala nas fotografias ”quando é feita uma
tentativa para se estabelecer a escala de uma fotografia aérea, dificilmente ela é
encontrada. Essa dificuldade aparece devido ao fato de que a escala não é a
mesma para todas as linhas” (MARCHETTI & GARCIA, op. cit. p. 77). Desta forma
normalmente utiliza-se uma escala média, que pode ser conseguida através da
média de várias medidas, de forma espaçada de objetos reconhecidos em mapas
planimétricos e igualmente nas fotografias aéreas.
Estereoscopia
A Estereoscopia une-se diretamente ao campo da Fotogrametria e da
Fotointerpretação. Estereoscopia “é a ciência e arte que permite a visão
estereoscópica (terceira dimensão) e o estudo dos métodos que tornam possíveis
esses efeitos. (...) sua aplicação em Fotogrametria está no uso das fotografias em
instrumentos óticos, com o propósito de observação e obtenção de medidas dignas
de confiança” (MARCHETTI & GARCIA, op. cit., p. 57).
OLIVEIRA (1993, p. 200) define como “a ciência e a arte que se ocupa do
uso da visão binocular, para a observação de um par de fotografias superpostas,
ou outras imagens perspectivas, e com o auxílio de métodos pelos quais essa
imagem é produzida”.
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O mecanismo para a percepção estereoscópica é simples – a visão
monocular permite reconhecer direção e posição de objetos em um único plano. Já
a visão binocular permite a percepção de profundidade, que é dada pela diferença
dos ângulos em um par de fotografias.
MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 58) colocam que “as fotografias aéreas
são tomadas de tal maneira que um mesmo objeto aparece em duas fotografias
sucessivas, tiradas de ângulos diferentes. Com essas duas fotografias, faz-se
chegar a cada olho uma imagem do objeto a ser estudado. Uma vez feita a fusão
das duas imagens, obtém-se a percepção estereoscópica (3ª dimensão)”.
O conjunto de duas fotografias aéreas é designado de estereopar e/ou par
estereoscópio.O recobrimento na linha de vôo, para superposição das fotografias
aéreas é de 60% na horizontal e de 30% na lateral, o que permite a utilização das
mesmas para a percepção estereoscópica.
Para facilitar a percepção estereoscópica foi criado o Estereoscópico –
aparelho que se utiliza de espelhos e prismas para uma melhor acomodação da
vista ao infinito. Existem dois tipos: o de lente ou de bolso e o de espelho ou
reflexão.
Na utilização prática do estereoscópio para visão em 3D, pode ocorrer a
pseudoscopia, ou seja, onde é obtido o reverso do relevo pela má orientação do
par de fotografias.
Restituição
OLIVEIRA (op. cit., p. 489) define como restituição – “a elaboração de um
mapa, ou parte dele, a partir de fotografias aéreas e de dados de controle
geodésico, por meio de instrumentos fotogramétricos”.
Segundo MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 107) “em áreas onde a
superfície terrestre é plana, a escala das fotografias pode ser considerada como
precisa para diferentes propósitos. Nesses casos, muitas vezes pode-se obter um
mapa, fazendo-se uma cópia direta da fotografia; entretanto, não pode ser
considerado como um mapa verdadeiro. Embora a fotografia aérea nos
proporcione uma correta leitura de ângulos, as mudanças freqüentes da escala
horizontal nos impedem obter medidas precisas de distâncias. Assim, a alternativa
é transferir os detalhes da fotografia para mapas planimétricos com escala
uniforme. Mapa planimétrico é aquele que nos dá a posição horizontal correta de
todas as características naturais e culturais do terreno”.
Faz-se necessário algumas operações para confeccionar um mapa a
partir de fotografias aéreas, que dependem também de alguns fatores como o
tipo, precisão, entre outros. Essas operações são a eliminação dos deslocamentos
em relação ao relevo e à inclinação, adequação da escala geral das fotografias em
relação ao mapa, orientação do conjunto das fotografias a realidade do terreno e
em relação ao norte, e por último sua ligação ao um sistema de coordenadas.
Para efetuar a restituição é necessário a determinação de uma rede
de pontos de controles planimétricos, que se conheça suas posições exatas no
terreno e sejam pontos de fácil identificação nas fotografias. Assim, pode-se
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transferir para uma folha-base, já contendo estes pontos de controle, as
informações das fotografias. O processo de restituição mais simples a ser usado
dependendo da precisão que se pretende, é o da Triangulação Radial Gráfica,
através do método dos Moldes Transparentes. Pois este processo não necessita de
equipamentos especiais, embora seja demorado e com precisão limitada.
LOCH & LAPOLLI (op. cit., p. 75) coloca que triangulação radial “leva
em consideração apenas os aspectos bidimensionais ou seja o controle horizontal,
servindo portanto para a restituição de mapa planimétrico”. Ainda “o princípio
fundamental da triangulação radial considera que os ângulos medidos na foto, com
vértice, nos pontos principais, são ângulos horizontais verdadeiros”.
Para este tipo de restituição utiliza-se o Restituidor Planimétrico
Radial, que consiste num “instrumento destinado a transferir detalhes fotográficos
para uma carta ou folha de controle, e que consiste de um estereoscópio de
espelho montado sobre duas mesas fotográficas “ (OLIVEIRA, op. cit., p. 490)
Fotointerpretação
Segundo MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 137), fotointerpretação “é a
arte de examinar as imagens dos objetos nas fotografias e de deduzir a sua
significação”.
LOCH (1993, p. 13) citando WOLF, “fotointepretação é definida
pela Sociedade Americana de Fotogrametria como o ato de examinar e identificar
objetos (ou situações) em fotografias aéreas (ou outros sensores) e determinar o
seu significado”.
LOCH (op. cit., p. 16) divide a fotointerpretação em duas: a visual e a
automática. A primeira é aquela efetuada diretamente pelo intérprete, não
necessitando em primeira mão de equipamentos. A segunda se faz necessário o
uso de equipamentos computacionais, e é tratada na esfera de Processamento
Digital de Imagens através de algoritmos próprios.
Como bem coloca MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 143) a
fotointerpretação é uma técnica qualitativa, que depende diretamente da
experiência adquirida pelo intérprete. Através da interpretação das fotografias
aéreas ou de imagens de satélites é possível extrair grande quantidade de
informações diretas, e através da dedução e apoio de reconhecimento de campo
de informações indiretas.
O uso da fotointerpretação para obter melhores resultados deve pautar-se
em planejamento prévio, conhecimento dos atributos a serem interpretados,
conhecimento dos tipos de imagens existentes (fotos aéreas verticais e inclinadas,
imagens de satélite e radar), qualidade das imagens e equipamentos. Também
deve-se fazer uso de chaves de interpretação. Segundo LOCH (op. cit., p. 18) “é
chamado de chave para a fotointerpretação, todo material de referência (ou
caminho utilizado) para facilitar uma identificação, determinação rápida e segura
do significado dos objetos para o intérprete”. Na interpretação utiliza-se de chaves
diretas – onde os objetos são identificáveis diretamente e as associativas – onde
os objetos são identificáveis pelos seus vizinhos através de dedução. É importante
no processo de interpretação definir chave de classificação com legenda própria,
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distinta, não dando caráter de ambigüidade, pois a extração dos atributos das
fotografias se dá através da forma, cor, matiz, saturação e textura. Agindo desta
forma evita-se erros de interpretação e possibilita a assistência de outros
intérpretes.
Sensoriamento Remoto:
NOVO (1992, p. 2) define Sensoriamento Remoto “como sendo a utilização
conjunta de modernos sensores, equipamentos para processamento de dados,
equipamentos de transmissão de dados, aeronaves, espaçonaves etc., com o
objetivo de estudar o ambiente terrestre através do registro e da análise das
interações entre a radiação eletromagnética e as substâncias componentes do
planeta Terra em suas mais diversas manifestações”.
Conforme LOCH (op. cit., p. 87) “Sensoriamento remoto é o conjunto de
atividades, cujo objetivo reside na caracterização das propriedades de alvos
naturais, através da detecção, registro e análise de fluxo de energia radiante,
refletido ou omitido pelos mesmos”.
Sensoriamento remoto “consiste na detectação da natureza de um objeto
sem tocá-lo” segundo MARCHETTI & GARCIA (op. cit., p. 192) numa definição
mais simples e generalizante.
Dentro das técnicas de sensoriamento remoto temos os sensores, que são
dispositivos de captação da energia dos alvos. Os sensores estão divididos em:
ativos e passivos: a) ativos: RADAR (microondas) não dependem de fonte externa,
é exemplo; b) passivos: Satélites eletro-ópticos e câmaras fotográficas (ondas
ópticas) que dependem de fonte externa, no caso a luz do sol.
Dentro dos sensores passivos os produtos mais utilizados são:
imagens de satélite e fotografias áreas verticais. Referente as imagens de satélite
as mais utilizadas em mapeamentos na superfície da terra são as dos satélites
americanos da série LANDSAT e do francês da série SPOT (Sistem e Proboitoire de
Observation de la Terre) e mais recentemente do satélite americano IKONOS II.
As imagens da série LANDSAT são multiespectrais , operando em
sete faixas espectrais (visível, infravermelho próximo, médio e distante – termal),
com resolução espacial média de 30 metros em relação ao terreno. Recentemente
com o lançamento de mais um satélite deste série, o número 7, foi incluído um
canal pancromático com resolução espacial de 15 metros. Com a resolução
espacial de 30 metros consegue-se chegar ao máximo em termo de mapeamento
na escala de 1:50.000.
As imagens da série SPOT são multiespectrais, operando em três
faixas espectrais (visível, infravermelho próximo e médio) e mais uma
pancromática no visível. Sua resolução é de 20 metros nas imagens espectrais e
de 10 metros na pancromática. Com resolução espacial de 10 metros pode-se
chegar em mapeamentos a escala de 1:25.000.
As imagens da série IKONOS II são multiespectrais, operando em
quatro faixas espectrais (visível e infravermelho próximo) e mais uma
pancromática no visível. Sua resolução é de 4 metros nas imagens espectrais e de
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1 metro na pancromática. Com resolução espacial de 1 metro pode-se chegar em
mapeamento a escala de 1:5.000 no modo precision, mas em norma de segurança
1:10.000.
As fotografias aéreas mais utilizadas para mapeamento são as
fotografias aéreas verticais em P&B (preto e branco). Existe também filmes
coloridos normais e infravermelho colorido. Utiliza-se também as fotografias aéreas
inclinadas e/ou oblíquas de pequeno formato, com aquisição por câmaras
fotográficas de 35/70 mm. Com o avanço da tecnologia digital, já está sendo
utilizado as fotografias aéreas obtidas por câmaras digitais. Testes no Brasil, estão
sendo realizados pela Escola Florestal da Universidade Federal do Paraná na área
de engenharia florestal.
Outros sensores e tecnologias podem ser usados para fins de
mapeamentos, como as imagens adquiridas por scanners aerotransportados,
videografia e GPS (Global Positioning System).
O uso de imagens de satélites em mapeamentos temáticos em relação as
fotografias aéreas, tem vantagens e desvantagens. As vantagens são
repetitividade de passagem do sensor numa mesma área da superfície terrestre,
por uma maior resolução espectral e radiométrica, pelo baixo custo atual
alcançados pelas imagens (principalmente da série LANDSAT), pela possibilidade
de processamento digital das imagens através de softwares gratuitos. Por outro
lado, as desvantagens são as condições atmosféricas adeversas, principalmente
cobertura de nuvens no momento da aquisição das imagens e a resolução espacial
média, a qual limita a obtenção de registrar objetos menores na imagem. Este
problema está sendo contornado com a operacionalização do satélite IKONOS II
com resolução espacial de um metro, mas em contrapartida o alto custo da
imagem, maior por km2 que das fotografias aéreas, e a limitação em termos de
softwares capazes de processar suas imagens de 11 bits (2.048 níveis de cinza)
demonstram suas desvantagens.
Processamento Digital de Imagens (PDI)
Segundo o INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2000)
Processamento Digital de Imagens “entende-se a manipulação de uma imagem por
computador de modo que a entrada e a saída do processo sejam imagens. Por
comparação, na disciplina de reconhecimento de padrões, a entrada do processo é
uma imagem e a saída constitui-se numa classificação ou descrição da mesma. Já
a área de gráficos por computador envolve a geração de imagens a partir de
descrições das mesmas”. Ainda “o objetivo de se usar processamento digital de
imagens, é melhorar o aspecto visual de certas feições estruturais para o analista
humano e fornecer outros subsídios para a sua interpretação, inclusive gerando
produtos que possam ser posteriormente submetidos a outros processamentos”.
Conforme o INPE (op. cit.) o “processamento digital de imagens pode ser
dividido em três etapas independentes: pré-processamento, realce e
classificação. O pré-processamento refere-se ao processamento inicial de dados
brutos para calibração radiométrica da imagem, correção de distorções
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geométricas e remoção de ruído. As técnicas de realce mais comuns em PDI são:
realce de contraste, filtragem, operação aritmética, transformação IHS e
componentes principais. Já as técnicas de classificação podem ser divididas em;
classificação supervisionada (por pixel) e classificação não supervisionada (por
regiões)”. As técnicas de classificação digital, utilização algoritmos próprios para
extração de atributos dos fenômenos contidos na imagem, que como resultado
apresenta uma classificação por temas – exemplo uso e ocupação do solo,
vegetação entre outros.
Sistema de Posicionamento Global (GPS)
Conforme LAZZAROTTO (1999) o “GPS (Global Positioning System) é um
sofisticado sistema eletrônico de navegação, baseado em uma rede de satélites
que permite localização instantânea, em qualquer ponto da Terra, com uma
precisão quase perfeita”. O mesmo autor coloca ainda que “o sistema consiste
basicamente de três partes: um complexo sistema de satélites orbitando ao redor
da Terra, estações rastreadoras localizadas em diferentes pontos do globo
terrestre e os receptores GPS nas mãos dos usuários”. Especificando melhor o
autor coloca que o “sistema conta com 26 satélites orbitando a Terra a cerca de
20.000 km de altitude, em grupos de 6 planos orbitais, espaçados de 55 graus.
Cada satélite tem um período útil de doze horas sobre o horizonte. Esse arranjo
garante que, a qualquer momento, pelo menos 5 satélites estejam sobre o céu do
receptor de um usuário em qualquer ponto do mundo. O posicionamento se faz
com a recepção simultânea de pelo menos quatro satélites, de cujos sinais e
mensagens se pode obter parâmetros e equações que permitam resolver as
incógnitas X, Y, Z e T, ou seja, as três coordenadas espaciais (local da antena do
usuário) e mais o Tempo (ou instante do sinal recebido)”. O sistema GPS é de
propriedade e mantido pelo Governo do Estados Unidos da América. Este sistema
até a data de 2 de Maio de 2000, estava operando com erro proposital nas
freqüências (denominada selective availability ou código S/A) de uso civil imposta
pelo governo americano em nome da segurança nacional que diminuía sua
precisão. Esta interferência proposital na prática significava erros no
posicionamento (latitude/longitude) em torno de 100 metros. Com a retirada do
código S/A para uso civil na data acima citada este erro diminuiu para em torno de
15 metros. Desta forma aumentou o potencial para uso em trabalhos profissionais
com receptores simples de navegação. Com este erro médio já poderia ser usado
para posicionamento em mapas na escala de 1:15.000.
Para trabalhos onde necessitem maior precisão utiliza-se o DGPS
(Differential GPS) de forma simples consiste em dois receptores GPS de duas
freqüências (L1 e L2) e rádio link, ficando uma estação de referência com
coordenadas previamente conhecidas e outra estação móvel, ambas rastreando os
sinais dos satélites para posicionamento. Utilizando-se algoritmos próprios de
correção das diferenças de posicionamentos entre as estações consegue-se uma
melhor marca de posicionamento. Alguns equipamentos mais complexos
conseguem uma precisão após processamento na ordem centimétrica.
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Vale ressaltar que o sistema GPS não é único, também existe o sistema
GLONASS em operação de propriedade do governo russo, com arquitetura
semelhante ao sistema americano. Também está previsto para entrar em operação
no ano de 2008 o sistema GALILEO patrocinado pela Agência Espacial Européia
(ESA) que também terá arquitetura semelhante ao GPS. Existe esforços a nível
internacional na tentativa de aproximar os sistemas existente para criação de um
“sistema global de navegação por satélites – GNSS” que tecnicamente é possível,
mas politicamente sofre restrições.
Geoprocessamento
SILVA & SOUZA (1988, p. 135) definem Geoprocessamento “como um
conjunto de procedimentos computacionais que, operando sobre bases de dados
geocodificadas ou, mais evoluidamente, sobre bancos de dados geográficos,
executa análises, reformulações e sínteses sobre os dados ambientais disponíveis”.
Entende RODRIGUES (1993, p. 20) por Geoprocessamento “o
conjunto de tecnologias de coleta, tratamento, manipulação e apresentação de
informações espaciais”
Segundo CÂMARA & MEDEIROS (1996) “o termo Geoprocessamento
denota a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e
computacionais para o tratamento de informação geográfica”.
FATOR GIS (1999) define Geoprocessamento como “o conjunto de
pelo menos quatro categorias de técnicas relacionadas ao tratamento da
informação espacial: técnicas para coleta de informação espacial (Cartografia,
Sensoriamento Remoto, GPS, Topografia Convencional, Fotogrametria,
Levantamento de dados alfanuméricos); técnicas de armazenamento de
informação espacial (Bancos de Dados – Orientado a Objetos, Relacional,
Hierárquico, etc.); técnicas para tratamento e análise de informação espacial,
como Modelagem de Dados, Geoestatística, Aritmética Lógica, Funções
Topológicas, Redes; e ténicas para o uso integrado de informação espacial, como
os sistemas GIS – Geographic Information Systems, LIS – Land Information
Systems, AM/FM – Automated Mapping/Facilities Management, CADD – ComputerAided Drafting and Design”.
Segundo o INPE (op. cit.) geoprocessamento “pode ser definido
como um conjunto de tecnologias voltadas a coleta e tratamento de informações
espaciais para um objetivo específico. Assim as atividades que envolvem o
geoprocessamento são executadas por sistemas específicos para cada aplicação.
Estes sistemas são mais comumentes tratados como Sistemas de Informação
Geográfica (SIG). Um sistema de geoprocessamento pode ser tratado como tal,
destinado ao processamento de dados referenciados geograficamente (ou
georeferenciados), desde a sua coleta até a geração de saídas na forma de mapas
convencionais, relatórios, arquivos digitais, etc; devendo prever recursos para sua
estocagem, gerenciamento, manipulação e análise.
Com a evolução da tecnologia de geoprocessamento e de softwares
gráficos vários termos surgiram para as várias especialidades. O nome Sistemas de
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Informação Geográfica (ou Geographic Information System - GIS) é muito utilizado
e em muitos casos é confundido com geoprocessamento. O geoprocessamento é o
conceito mais abrangente e representa qualquer tipo de processamento de dados
georeferenciados, enquando um SIG processa dados gráficos e não gráficos
(alfanuméricos) com ênfase a análises espaciais e modelagens de superfícies”
Para SILVA & SOUZA (op. cit.) e CÂMARA & MEDEIROS (op. cit.) o
tipo de estrutura e ferramentas computacionais para a viabilização do
Geoprocessamento seriam os chamados Sistemas de Informação Geográfica - SIG,
que vem do inglês GIS – Geographic Information System.
Sistemas de Informação Geográfica (SIG)
SILVA & SOUZA (op. cit.) entendem SIG como “uma estrutura de
armazenamento, recuperação e transformação dos dados contidos numa base de
dados geográfico. (...) afigura-se como uma síntese de um banco de dados
geográfico com um sistema de análise de dados geocodificados. Possui a
propriedade ímpar de permitir o tratamento de relações de conexão, dentre as
quais ressaltam as de contiguidade e a caracterização de extensões e formas de
ocorrência de eventos ambientais”.
Para CÂMARA (1993, p. 15) um SIG deve ter a “faculdade de armazenar,
recuperar e analisar mapas num ambiente computacional. Um mapa é a
representação gráfica de fenômenos geográficos, geralmente em uma superfície
plana. Num ambiente computacional, a noção de mapa deve ser estendida para
incluir diferentes tipos de dados geográficos, como imagens de satélite e modelos
numéricos de terrenos (MNTs)”.
Segundo FATOR GIS (op. cit.) SIG “é um conjunto de ferramentas
computacionais composto de equipamentos e programas que por meio de
técnicas, integra dados, pessoas e instituições, de forma a tornar possível a coleta,
o armazenamento, o processamento, a análise e a disponibilização, a partir de
dados georeferenciado, de informação produzida por meio das aplicações
disponíveis, visando maior facilidade, segurança e agilidade nas atividades
humanas referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão
relativas ao espaço geográfico”. A ótica desta definição vem do fato do
entendimento do conceito de SIG sendo uma tecnologia, e não um programa
computacional específico.
CÂMARA (op. cit.) coloca que as principais características de um SIG são: “
– integrar, numa única base de dados, as informações espaciais provenientes de
dados cartográficos, dados de censo e de cadastro urbano e rural, imagens de
satélite, redes e MNTs; - combinar várias informações através de algoritmos de
manipulação, para gerar mapeamentos derivados; consultar, recuperar, visualizar
e desenhar o conteúdo de base de dados geocodificados (...) os dados tratados
em SIGs incluem imagens de satélite, MNTs, mapas temáticos, redes e dados
tabulares”. Ainda acrescentaria: “uma característica básica e geral num SIG é a
sua capacidade de tratar as relações espaciais entre os objetos geográficos.
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Denota-se por topologia a estrutura de relacionamentos espaciais (vizinhança,
proximidade, pertinência) que podem se estabelecer entre objetos geográficos.”
Conforme INPE (1999) numa visão abrangente a estrutura geral de
um SIG deve ter os seguintes componentes: interface com usuário; entrada e
integração de dados; funções de processamento gráfico e de imagens; visualização
e plotagem; e armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma
de um banco de dados geográficos) – figura 2
Figura 2 – Estrutura Geral de Sistemas de Informação Geográfica (INPE, 1999)
Dentro das várias aplicações possíveis dentro de um SIG podemos citar
duas ligadas ao assunto em questão: Mapeamento – entrada, armazenamento e
produção de documentos cartográficos; atualização de mapas, inclusive com a
utilização de imagens de satélites e utilização combinada de fotografias aéreas em
meio digital, conseguido por processo de digitalização via scanner e/ou por sensor
fotográfico digital; Geologia – digitalização, plotagem e visualização (2-D e 3-D) de
dados geográficos e geoquímicos, geração de mapas geológicos combinando
imagens de satélite e fotografias aéreas, MNTs, dados geoquímicos e geofísicos.
Importante os usuários de SIG compreenderem os seus modelos conceituais
de construção, pois existe uma diversidade de tipos de SIGs para aplicações
diferenciadas, como exemplo: SIGs rasters do tipo do IDRISI (Clark University) que
sua construção foi planejada para utilização de ferramentas de qualidade para
análise espacial, mas com deficiência nas saídas gráficas e manipulação de
informações cadastrais; SIGs vetoriais como o MICROSTATION (Bentley Inc.)
exibem ótima qualidade na manipulação de dados vetoriais, saída gráfica e
manipulação de informações cadastrais, mas que apresenta deficiência no
tratamento de análise espacial; e o SPRING (INPE) um sistema voltado à
aplicações ambiental, que incorpora ferramentas SIG/PDI e baseado na orientação
a objetos. Exibe qualidade na análise espacial, satisfatória saída gráfica e
manipulação de objetos cadastrais.
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Por último os Sistemas de Informação Geográfica estão caminhando para
sua terceira geração, ou seja, com novas características como “bancos de dados
geográficos compartilhado por um conjunto de instituições, acessível remotamente
e armazenando dados geográficos, descrições acerca dos dados (“metadados”) e
documentos multimídia associados” (INPE, 1999) e mais, interfaces com os
usuários intuitivas e acesso pela Internet e padrões abertos não proprietários. Este
último é onde existe os maiores desafios pela questão do mercado.
BIBLIOGRAFIA
CAMÂRA, G., CASANOVA, M.A., HEMERLY, A.S., MAGALHÃES, G.C. &
MEDEIROS, C.M.B. Anatomia de sistemas de informação geográfica. Campinas:
Instituto de Computação da UNICAMP, 1996
CÂMARA, Gilberto & MEDEIROS, José S. de. Geoprocessamento para projetos
ambientais. – São José dos Campos – São Paulo: INPE, 1996
CÂMARA, Gilberto. Anatomia de sistema de informações geográficas: visão atual
e perspectivas de evolução. In: Sistema de informações geográficas: aplicações na
agricultura. Cap. 1. – Planaltina: EMBRAPA-CPAC, 1993
DISPERATI, Atílio A. Fotografias aéreas inclinadas. – Curitiba: UFPR, 1995
DUARTE, Paulo A. Cartografia básica. 2 ed. – Florianópolis: UFSC, 1988
FATOR
GIS
[on-line].
Definições
Técnicas.
Geoprocessamento
http://www.fatorgis.com.br/geoproc/define_tecn.shtml. (11/10/99).
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Departamento de Processamento
de Imagens. Teorias. http://sputnik.dpi.inpe.br/spring/teoria/introdu1/teoria1.htm.
(11/10/99).
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Manual do SRING – Sistema de
Processamento de Informações Georeferenciadas [on-line]. Versão 3.4 – São José
dos Campos – São Paulo, 2000
LAZZAROTTO, D. R. GPS – Global Positioning System. FATOR GIS [on-line]
http://www.fatorgis.com.br/geoproc/gps.htm. (11/10/99).
LOCH, Carlos & LAPOLLI, Édis M. Elementos básicos da fotogrametria e sua
utilização prática. 2 ed. – Florianópolis: UFSC, 1989
LOCH, Carlos. Noções básicas para a interpretação de imagens aéreas, bem como
algumas de suas aplicações nos campos profissionais. – Florianópolis: Ed. Da
UFSC, 1993.
MARCHETTI, Delmar A.B. & GARCIA, Gilberto J. Princípios de fotogrametria e
fotointerpretação. 1 ed. – São Paulo: Nobel, 1986
MARTINELLI, Marcello. Curso de cartografia temática. – São Paulo: Contexto,
1991
NOVO, E.M.L.M. Sensoriamento Remoto. Princípios e Aplicações. 2ª ed. São Paulo.
Edgard Blücher. 1992.
OLIVEIRA, Cêurio de. Curso de cartografia moderna. 2 ed. – Rio de Janeiro:
IBGE, 1993
OLIVEIRA, Cêurio de. Dicionário cartográfico. 4 ed. – Rio de Janeiro: IBGE, 1993
13
Geoprocessamento I – Prof° Sergey A. Araújo – Geografia – UNIVALI – CTTMar – Itajaí – SC
ROBINSON, Arthur H. et. alii. Elements of cartography. 6th ed. New Work, USA:
John Wiley & Sons, 1995. 526 p.
RODRIGUES, Marcos. Geoprocessamento: um retrato atual. FATOR GIS – A
revista do geoprocessamento. Jul/Ago/Set/93 – nº 02 – Curitiba: SAGRES, 1993, p.
20-23
SILVA, Jorge X. da & SOUZA, Marcelo J. L. de. Análise ambiental. – Rio de
Janeiro: UFRJ, 1987
TAVARES, Paulo. A qualidade da base de dados gráfica para o geoprocessamento.
FATOR GIS – A revista do geoprocessamento. Out/Nov/Dez/93 – nº 03 – Curitiba:
SAGRES, 1993, p. 40-41
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