Sistemas de Informa

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Sistemas de Informações GeográficasPeríodo 2009.1

• UFCG/CEEI/DSC
• Bach. em Ciência da Computação

Professsor Cláudio Baptista http//www.dsc.ufcg.e
du.br/baptista/cursos/SIG
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Geoprocessamento Definição

• Conjunto de ferramentas usadas para coleta e
  tratamento de informações espaciais
• Armazenamento de informações geográficas em
  formato digital
• Geração de saídas na forma de mapas, relatórios.
• Manipulação de dados para geração de novas
  informações

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Geoprocessamento A visão de ciência

• "Geoprocessamento é o conjunto de tecnologias que
  utilizam representações computacionais do espaço
  geográfico para modelar e analisar fenômenos
  espaço-temporais".
• Conceitos básicos
• representação computacional
• espaço geográfico

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Representação Computacional

• Computadores
• instrumentos de representação do conhecimento
• capturam modelos formais da realidade
• exigem quantificação (visão reduzida) - medidas
• O que representar?
• Aproximações de entidades realmente existentes
  (e.g. rio)
• Conceitos abstratos (tipos de solo, exclusão
  social)

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Aplicações do Geoprocessamento

• Prefeitura Análise do crescimento urbano numa
  cidade
• Biologia Análise de migração de espécies
• Emergência alagamentos, ameaças de bombas,
  erupções de vulcões, terremotos
• GeoMarketing onde implantar uma nova agência do
  banco
• Impacto Ambiental qual o impacto ambiental da
  construção da nova usina hidrelétrica?
• Petróleo onde fazer as novas perfurações de
  poços?

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Uma Nova Sociedade

• O Mundo precisa de Desenvolvimento Sustentado
• Para implantá-lo de forma planejada,
  Geoprocessamento é uma das técnicas
  imprescindíveis a serem adotadas.

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Exemplo Monitoramento El-Nino

• Problema espacia e temporal

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SIG possui 3 fases

• Coleta e Preparação de dados
• Análise
• Apresentação dos dados

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SIG Coleta e Preparação de dados

• Instalação de bóias para monitoramento da
  temperatura no mar para projeto El Nino

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SIG Coleta e Preparação de dados

• Posicionamento das bóias de medição

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SIG Análise dos Dados

• Extrato da tabela com medições em dezembro/1997

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SIG Apresentação dos Dados
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SIG

• Sistema computacional cujos objetivos são
• Inserir e integrar, numa única base de dados,
  informações espaciais provenientes de dados
  cartográficos, dados censitários e cadastro
  urbano e rural, imagens de satélite, redes e
  modelos numéricos de terreno
• Oferecer mecanismos para combinar as várias
  informações, através de algoritmos de manipulação
  e análise, bem como para consultar, recuperar,
  visualizar e imprimir o conteúdo da base de dados
  georeferenciados.

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SIG - Definições

• Burrough Conjunto poderoso de ferramentas para
  coletar, armazenar, recuperar, transformar e
  visualizar dados sobre o mundo real
• Cowen Um sistema de suporte à decisão que
  integra dados referenciados espacialmente num
  ambiente de respostas a problemas
• Smith Um banco de dados indexados
  espacialmente, sobre o qual opera um conjunto de
  procedimentos para responder a consultas sobre
  entidades espaciais

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SIG - Definições

• Oppenshaw Sistema com um conjunto de métodos
  analíticos que permite o acesso a atributos e
  localização dos objetos geográficos em estudo.
• Goodchild O valor potencial maior de sistemas
  de informação geográfica está em sua capacidade
  de analisar dados espaciais.
• Dangerramond Um SIG agrupa, unifica e integra a
  informação. Torna-a disponível de uma forma que
  ninguém teve acesso anteriormente, e coloca
  informação antiga num novo contexto.

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Informação Geográfica

• Informação sobre locais na superfície da terra
• Conhecimento acerca de
• onde algo está?
• o que está em determinado local?
• Exemplos
• posição dos prédios de uma cidade
• árvores de uma floresta
• clima de uma região
• densidade populacional de um país
• Informação Espacial versus Informação geográfica
• geográfica é um subconjunto de espacial
• geográfica se refere à locais sobre a terra (2-D,
  3-D)
• espacial não necessariamente (e.g. desenhos CAD)

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Camadas de Informação
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Geoprocessamento x Cartografia

• A Cartografia tem um compromisso básico com a
  exatidão.
• O Geoprocessamento busca representações da
  incerteza.
• A Cartografia se preocupa em representar as
  feições da Terra para representar distâncias,
  ângulos e áreas.
• O Geoprocessamento se preocupa em representar os
  objetos e fenômenos geográficos em suas
  interrelações, agregações e singularidades.

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Geoprocessamento x Cartografia

• Um produto cartográfico deve conter indicações
  sobre precisão de suas mensurações, inclusive
  aspectos específicos como datum.
• Uma parcela das aplicações de Geoprocessamento
  prescinde do datum correto e produz os resultados
  desejados independente dos dados estarem em SAD
  69, NAD 27, ou COA.
• A Cartografia existe sem o computador, e seus
  problemas teóricos básicos datam de séculos.
• O Geoprocessamento só começa a existir com as
  tecnologias de informação, e seus problemas
  teóricos básicos ainda estão sendo formulados.

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O que há de especial com dados espaciais?

• Dados geográficos - representação dual
• localização e atributos
• Localização
• representação da superfície terrestre
• processos no espaço geográfico
• Atributos
• descrição do fenômeno
• representação num banco de dados

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Características de SIG

• Integração de Informação
• permite unificar dados dispersos
• coloca informação antiga num novo contexto
• gerar novas informações com operações de análise
  e consulta espacial
• Tomada de Decisões
• visualização dos problemas no espaço
• geração de cenários

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Componentes de um SIG

• Interface com o usuário
• Entrada e integração de dados
• Funções de processamento
• Visualização e Plotagem
• Armazenamento e recuperação de dados

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(No Transcript)
24
Componentes de um SIG
Database
25
Feições Geográficas
Feições geográficas são representadas por 2 tipos
de dados.
Street Name Address range on left Address range
on right Length to travel Directions to travel
SPATIAL DATA
ATTRIBUTE DATA
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O Banco de Dados Geográfico
Dados espaciais e attributos estão numa mesma
tupla.
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Desafios em Geoprocessamento

• Geoprocessamento tecnologia complexa
• Aquisição de hardware e software
• Formação de pessoal
• Coleta e conversão de dados
• Procedimentos de análise e tomada de decisão
• Dificuldades
• Alto custo de implantação
• Risco de fracasso e desmotivação

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Processo de Implantação de um SIG

• Levantamento dos requisitos
• Modelagem Conceitual e projeto do BD espacial
• coleta de dados
• correção dos dados
• geo-referenciamento dos dados
• Operação (implementação das funcionalidades
  desejadas)

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História dos SIG
35.000 anos atrás Figuras de animais de caça
trilhas de migração
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História dos SIG
Hoje biologistas usam colares transmissores com
satélites para Monitorar a migração de várias
espécies
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História dos SIG

• 1950 UK e USA desenvolvem os primeiros sistemas
  para automação de mapas permitindo redução de
  custos (produção e atualização de mapas)
• 1960 Primeiros SIG surgem no Canadá através de
  incentivos do governo para melhor planejar
  recursos naturais e uso do solo

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História dos SIG

• Problemas iniciais
• Não existiam monitores gráficos de alta resolução
• computadores eram excessivamente caros
• Não existiam soluções comerciais prontas para uso
• Cada interessado precisava desenvolver seus
  próprios programas

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História dos SIG

• Década de 70
• Desenvolvimento de algoritmos para análise
  espaciais, SIGs em mainframes
• Hardware viabilizou o desenvolvimento de sistemas
  comerciais
• Criada a expressão Geographic Information
  System(GIS)
• CAD comerciais usados para sistemas de
  cartografia automática.
• Desenvolvidos os fundamentos matemáticos
  voltados para a cartografia
• Tecnologia acessível somente a grandes
  corporações

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História dos SIG

• Década de 80
• Proliferação de SIG em PCs e estações de
  trabalho, popularizando o uso dos SIG
• Período de acelerado crescimento
• A criação do NCGIA (National Centre for
  Geographical Information and Analysis) estabelece
  Geoprocesamento como disciplina científica
  independente.
• Grande difusão do uso de GIS
• A incorporação de funções de análise espacial
  amplia leque de aplicações de GIS

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História dos SIG

• Atualmente
• grande crescimento e penetração do GIS nas
  organizações
• surgimento de alternativas de menor custo para a
  construção de bases de dados geográficas
• SGBDs com suporte espacial (Oracle 10G, IBM DB2,
  SQL Server 2005, MySQL, Postgresql)
• GIS na Internet (Alov, MapServer, iGIS,
  Geoserver, Mappy, etc)
• GIS em plataformas móveis (iGIS Mobile, etc).

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História dos SIG
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História dos SIG no Brasil

• UFRJ Dep. de Geografia - SAGA (Sistema de
  Análise Geo-Ambiental)
• MaxiDATA - Empresa de Aerolevantamento AeroSul
• 1980 - sistema para automatização de processos
  cartográficos.
• Virou empresa MaxiDATA e lançou MaxiCAD
• CPqD/TELEBRÁS 1990 SAGRE (Sistema
• Automatizado de Gerência da Rede Externa)
• Aplicação de Geoprocessamento no setor de
  telefonia.
• INPE
• 1984 a 1990 - SITIM e o SGI
• A partir de 1991 SPRING
• De 2000 até hoje Terralib
• UFCG/DSC/LSI
• 2002 até hoje iGIS (Internet Geographic
  Framework)
• O primeiro framework para GIS na Internet no
  Brasil
• Desenvolvido em três camadas com tecnologias
  J2EE, Javascript, XML, SVG
• Suporta vários SGBDs Espaciais Oracle, DB2,
  Postgresql
• Hoje utiliza tecnologia FLEX

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Nossos Projetos de SIG

• CNPQ iGIS (desde 2002)
• Governo da PB Secretaria da Educação Mapa da
  Educação
• Governo da PB AESA Previsão do tempo, Outorga,
  Chuvas, Volume de Açudes
• FINEP HIDROGIS (2006-2008)
• Governo do Maranhão IMESC (2008-2009)
• CHESF SmartView (2008-2001)

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(No Transcript)
40
Questões que um SIG responde
41
Localização O que há aqui?
Neste caso, procura-se por o que existe num
local particular. Um local pode ser descrito de
diferentes formas Nome do lugar, CEP,
coordenadas de latitude e longitude, etc.
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Ex. Localização em SIG
Identifier 565-88-221 Area
108,900,245 Owner John Morris Address
3233 Texas St. Zoned land use
Industrial Assessment 950,000
Quem é o dono do terreno da Rua das Flores, 23?
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Condição Onde tem isto?
Ao invés de identificar o que há num local,
pode-se querer encontrar um determinado local com
certas condições satisfeitas. Por exemplo,
encontrar uma casa com 4 quartos, de madeira,
cujo preço de venda seja em torno de 200.000,00
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Resultado da consulta anterior
Casa Residencial Preço 200.000 4
quartos Material madeira
Onde têm casas que posso comprar?
45
Tendências O que tem mudado desde ...?
Descobre as diferenças ocorridas num determinado
local ao longo dos anos.
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Exemplo de SIG Tendências
Smallville em 2005
Smallville em 1970
Quanto das terras rurais se tornaram urbanas
desde 1970?
47
Padrões Quais padrões existem?
Descobre que tipos de padrões podem ocorrer com
os novos dados inseridos que não eram visíveis
antes. Por exemplo, deseja-se saber onde
acidentes de carros ocorrem com mais frequência e
em que tempo?
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Exemplo SIG- padrões
Quais padrões ecistem para acidentes de
carros? Onde eles ocorrem e a que horas?
49
Modelos What-If
Determinam o que acontece se algo for mudado
numa determinada área Por exemplo uma nova adição
de um novo empreendimento.
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Exemplo SIG - modelos
Hospital
Escola
?
?
?
Livraria
Restaurante
?
Onde colocar um novo empreendimento?
51
SIG...
Um SIG não é apenas software que permite fazer
mapas de forma mais bonita, mas
...é uma ferramenta de análise, ...relaciona
dados espaciais com não-espaciais, ...pode
computar novas informações, ... auxilia no
processo de tomada de decisão.
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Aplicações de um SIGPrimeira Aplicação de SIG

• Londres 1854 vibrião do Cólera,

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Dados Geo-Espaciais
Exemplos
Mapas
MDT
Imagens de Satélite
Aerial photos
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Explosão de dados espaciais

• Ënorme quantidade de dados espaciais disponíveis
• ex. NASAs Earth Observation System gera 1
  terabyte of dados todo dia
• 80 dos dados disponíveis têm um componente
  espacial
• recentemente o interesse em explorar este
  componente espacial vem crescendo precisa-se
  integrar a manipulação desta informação numa
  variedade de contextos

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Aplicações de SIG
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Aplicações de SIG

• Marketing
• Transportes
• Cadastros urbanos
• Epidemiologia
• Demografia
• Planejamento de serviços de emergência
• Ciências humanas e sociais
• Gerenciamento de recursos naturais
• Ecologia,
• climatologia
• Navegação
• Agricultura

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Aplicações de SIG
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Aplicações de SIG

• Municipal
• Cadastro de lotes e equipamentos urbanos
• Atualização do cálculo de IPTU
• Planejamento de Transportes, Saúde e Educação
• Democratização da Gestão Municipal
• Ambiental
• Zoneamento e apoio ao desenvolvimento sustentado
• Análise e simulação de impactos ambientais
• Monitoramento de processos de ocupação
  (e.g.desmatamento da Amazônia)

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Aplicações de SIG

• Negócios
• Localização de novos empreendimentos
• Atendimento a clientes
• Fluxos de mercadorias e roteamento
• Redes (Água, Energia, Telefonia)
• Planejamento do crescimento
• Manutenção de instalações (apoio de campo)
• Otimização da configuração atual

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Aplicações de SIG

• Procura de Locais
• Uma empresa no UK precisa descobrir onde poderá
  encontrar um lugar desejável para lixo atômico.
• Critérios a serem analisados
• Hidrologia
• Distribuição da população
• Acesso
• Meio ambiente

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Aplicações de SIG

• Mudança de endereço
• Rural versus Urbano
• Acesso
• Segurança
• Saúde
• Escola
• Lazer
• Supermercados
• Custo de moradia

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Exemplos de aplicações

• Setor Público
• NASA http//www.nasa.gov/multimedia/highlights/ind
  ex.html
• IBGE (http//www.ibge.gov.br)
• ANA
• Governo do Estado
• Minas http//www.mg.gov.br/geominas/index.html
• Pb iGIS
• Prefeituras Municipais
• Campina Grande,
• Betim http//www.betim.mg.gov.br/orgaos/geo/mapvi
  ewer.html
• Tribunal de Justiça da Bahia (http//www.tj.ba.gov
  .br/)
• Secretaria de Educação da PB
• Empresa de Água

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Aplicações Avançadas

• Bibliotecas Digitais
• Freebie (DSC/UFCG) http//buchada.dsc.ufcg.edu.b
  r/bibliotecadigital/
• Jotle.com
• Mobile GIS
• Mobile GIS http//www.cdmatech.com/products/gpsone
  .jsp

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Exemplos de aplicações

• Setor Privado
• Indústria de Petróleo
• MapLink, Apontador
• Mappy, Mapquest
• Google Earth, Google Maps, Google Local
• Vivo Celular
• AutoTrack

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Indústria de SIG

• ESRI ARC GIS
• MAPINFO
• Intergraph GeoMedia
• AutoCAD - Mapdesk

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Alguns Temas de Pesquisa em SIG

• Sistema de Apoio à Decisão Spatial BI e Spatial
  Datawarehousing
• Spatial Data Mining
• Mobile GIS
• SIG 3D
• Distributed GIS
• Location-based services
• Spatial Search Engines e Geographic Information
  Retrieval
• Linguagens de Consulta Visuais
• Location Privacy and Security
• Web-Based GIS