1Conceitos básicos de SIG

SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA Prof. Anselmo C. de PaivaProf. Anselmo C. de Paiva

Depto de InformáticaDepto de Informática

RoteiroRoteiro

• Apresentação do Curso• Definição de SIG• Componentes de um SIG• Aplicações

Apresentação do CursoApresentação do Curso

• Objetivos:– Apresentar os conceitos gerais de sistemas de

informações geográficas e aplicações. – Usar conceitos de banco de dados para implementar

aplicações espaciais, e permitir que o aluno possa assimilar os conceitos através do uso de software para sistemas de informações geográficas.

• Pré-requisitos:– Engenharia de Software e Banco de Dados

EmentaEmenta• Conceitos básicos de SIG• Dados Espaciais• Representação e Modelagem de Objetos Espaciais• Arquitetura de SIG• Análise de dados• Banco de Dados Espaciais • SGBDs com extensão espacial• Introdução ao Sensoriamento Remoto• Introdução ao SIG 3D• Introdução ao GPS• Geobrowsers:• Geoprocessamento em plataformas móveis• Ferramentas de SIG Comerciais e Livres

PlanejamentoPlanejamento

Dia Data Aula

1 24/ago Conceitos Básicos

2 26/ago Conceitos Básicos

3 31/ago Dados Espaciais

4 2/set Modelagem de Dados Espaciais

5 7/set Feriado

6 9/set Arquiteturas de SIG

7 14/set Analise de Dados

8 16/set GPS

9 21/set Banco de Dados Espaciais




13 5/out Banco de Dados Espaciais

14 7/out SGBDs com extensão Espacial

15 12/out Feriado

16 14/out Primeira Avaliação

17 19/out Seminario 1




21 2/nov Feriado

22 4/nov Web Gis

23 9/nov Web Gis

24 11/nov GML

25 16/nov Ferramentas de SIG Comerciais

26 18/nov Ferramentas de SIG Comerciais

27 23/nov GeoBrowsers

28 25/nov Geobrowsers

29 30/nov Location Based Services

30 2/dez Spatial Data Mining

31 7/dez Segunda Avaliação

32 9/dez Apresentação dos Trabalhos Finais

33 14/dez Apresentação dos Trabalhos Finais

34 16/dez Prova de Reposição

35 21/dez Prova Final

AvaliaçãoAvaliação

• Duas Provas• 1 seminário• 1 Projeto de implementação

• Critério de Aprovação– 75% de presenças nas aulas– Média = (P1 + P2 + (Semin + Projeto)/2) /3– Média > 70

Material do CursoMaterial do Curso

• Inscrição no moodle (Ambiente Virtual de Aprendizagem) do deinf

ead.deinf.ufma.br• Curso:

Sistema de Informações Geográficas• Atividades no ambiente de aprendizagem são

obrigatórias.• Prazo para inscrição no ambiente virtual :

– 10/setembro/2009

CONCEITOS BÁSICOSCONCEITOS BÁSICOS

GeoprocessamentoGeoprocessamento• Informações sobre a distribuição geográfica de

recursos minerais, propriedades, animais e plantas• Tecnologia da informação para armazenar e

representar essas informações em ambiente computacional

• Geoprocessamento– 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

ClassificaçãoClassificação

• CADD (Computer Aided Design and Drafting)• AM/FM: Automated Mapping, Facility Management

– Ênfase no armazenamento, análise e emissão de relatórios

– armazenamento, manipulação e recuperação de dados geográficos

• GIS: Geographic Information System• define relações espaciais entre os elementos dos dados• GIS serve para efetuar análises espaciais

Prof. Anselmo C. de Paiva - DEINF-UFMA - Introdução a GIS 11

Informação GeográficaInformação 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)

Prof. Anselmo C. de Paiva - DEINF-UFMA - Introdução a GIS

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CAMADAS DE INFORMAÇÃOCAMADAS DE INFORMAÇÃO

1 – Conceitos

CAMADAS DE INFORMAÇÃOCAMADAS DE INFORMAÇÃO

Porquê usá-los?Porquê usá-los?• Localização: onde está…?• Condição: como está…?• Tendência: o que mudou…?• Roteamento: por onde deve passar…?• Padrões: qual é a distribuição…?• Modelos: o que acontece se…?

PORQUE USÁ-LOS?PORQUE USÁ-LOS?

SIG - Sistemas de Informação GeográficaSIG - Sistemas de Informação Geográfica

• Ferramentas computacionais p/ Geoprocessamento

• Podem:– criar bancos de dados georeferenciados

– realizar análises complexas

– automatizar a produção de documentos cartográficos.

“Se onde é importante para seu negócio, então SIG é sua ferramenta de trabalho”.

Definições de SIGDefinições de SIG “Sistema com conjunto de métodos analíticos que permitem o acesso a atributos e localização dos objetos geográficos em estudo”. (Oppenshaw)

“Sistemas que tem como principal capacidade a análise de dados espaciais. “ (Goodchild)

“Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados sobre o mundo real” (Burrough)

Definições de SIGDefinições de SIG“Um sistema de suporte à decisão que integra dados

referenciados espacialmente num ambiente de respostas a problemas” (Cowen)

“Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais” (Smith)

“…ferramentas que permitem o processamento de dados espaciais, gerando informações usadas para tomada de decisão sobre determinada porção da superfície terrestre.” (DeMers)

O que é SIG?O que é SIG?• muitas definições diferentes surgidas de diferentes

áreas e disciplinas• a informação é sempre geográfica ou espacial• quatro componentes: entrada,

armazenamento/recuperação, análise, visualização

• usado em grande número de campos/disciplinas/projetos

• “GIS” se refere à aplicação ou software• “fazer GIS” se refere a muitas coisas

TAXONOMIA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃOTAXONOMIA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

Componentes de um SIGComponentes de um SIG

• Entrada de dados

• Armazenamento e recuperação

• Manipulação e análise

• Geração de relatórios e visualização

Estrutura de um SIGEstrutura de um SIG

Com o que se parece um SIGCom o que se parece um SIG• SIG é uma aplicação real, incluindo o hardware,

dados, software e pessoal necessário para resolver um problema – Funções simples:

• visualização, edição, mudança, transformação, realização de medidas

– Funções complexas• inventários, verificação de adequabilidade de uma região para um

deteminado propósito, auxílio à tomada de decisão

HistóricoHistórico• Primeiras tentativas: Inglaterra e EUA - anos 50

– reduzir os custos de produção e manutenção de mapas– Aplicações em botânica, na Inglaterra, e estudos de volume de

tráfego, nos EUA

• 1os Sistemas de Informação Geográfica - década de 60– Canadá - inventário de recursos naturais

• 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

Histórico (cont.)Histórico (cont.)

• Anos 70 – 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

Histórico (cont.)Histórico (cont.)• Anos 80

– 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• Atualmente

– grande crescimento e penetração do GIS nas organizações– surgimento de alternativas de menor custo para a

construção de bases de dados geográficas

Histórico no BrasilHistórico 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

Fases de um processo GISFases de um processo GIS1o. Passo: Mapear

Tradição: Cartografia, Censo, Sens. Remoto

2o. Passo: Gerenciar

“GIS Corporativo” (em evolução)

3o. Passo: Entender

Análise Espacial

4o. Passo: Prever

Modelos Dinâmicos

Ortofoto digital

Interferometria

GPS

SensoriamentoRemoto

“Censo”

Análise

Interação Espacial

Bancos de Dados Geográficos

Cartografia

Modelagem OO

WWW Data Mining

Interoperabilidade

BD Distribuídos

EstatísticaEspacial

Espacial

Modelos Bayesianos

GeoEstatísticaGeocomputação

Redes Neurais

Celular Automata

Busca Heurística

TECNOLOGIAS DE GEOPROCESSAMENTOTECNOLOGIAS DE GEOPROCESSAMENTO

Modelagem Dinâmica

SGBD +Espacial

Econometria Espacial

30

video disponível em:video disponível em: http://pasture.ecn.purdue.edu/~caagis/tgis/index.html http://pasture.ecn.purdue.edu/~caagis/tgis/index.html

Nossos Projetos de SIGNossos Projetos de SIG

• CNPQ: iGIS (desde 2002)• FINEP: HIDROGIS (2006-2008)• Governo do Maranhão: IMESC (2008-2009)• CHESF: SmartView (2008-2001)

Questões que um SIG Questões que um SIG responde:responde:

Localização: O que há aqui?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.

Ex. Localização em SIG

Quem é o dono do terreno da Rua das Flores, 23?

Identifier: 565-88-221

Area: 108,900,245

Owner: John Morris

Address: 3233 Texas St.

Zoned land use: Industrial

Assessment: $950,000

Condição: Onde tem isto?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

Resultado da consulta anterior

Onde têm casas que posso comprar?

Casa Residencial

Preço $200.000

4 quartos

Material: madeira

Casa Residencial

Preço $200.000

4 quartos

Material: madeira

Tendências: O que tem mudado desde ...?Tendências: O que tem mudado desde ...?

Descobre as diferenças ocorridas num determinado

local ao longo dos anos.

Exemplo de SIG: Tendências

Quanto das terras rurais se tornaram urbanas desde 1970?

Smallville em 1970 Smallville em 2005

Padrões: Quais padrões existem?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?

Exemplo SIG- padrões

Quais padrões ecistem para acidentes de carros?Onde eles ocorrem e a que horas?

Modelos What-IfModelos What-If

Determinam o que acontece se algo for mudado numa determinada áreaPor exemplo uma nova adição de

um novo empreendimento.

Exemplo SIG - modelos

Onde colocar um novo empreendimento?

Escola

Livraria

Hospital

Restaurante

?

??

?

SIG...SIG...

...é uma ferramenta de análise,

...relaciona dados espaciais com não-espaciais,

...pode computar novas informações,

... auxilia no processo de tomada de decisão.

Um SIG não é apenas software que permite fazer mapas de forma mais bonita, mas

Dados Geo-EspaciaisDados Geo-EspaciaisExemplos:Exemplos:

Imagens de Satélite

Mapas

MDT

Aerial photos

Ënorme quantidade de dados espaciais disponíveisËnorme quantidade de dados espaciais disponíveis ex. NASA’s Earth Observation System gera 1 ex. NASA’s Earth Observation System gera 1

terabyte of terabyte of dados todo diadados todo dia

80% dos dados disponíveis têm um componente espacial80% dos dados disponíveis têm um componente espacial recentemente o interesse em explorar este componente recentemente o interesse em explorar este componente

espacial vem crescendo; precisa-se integrar a manipulação espacial vem crescendo; precisa-se integrar a manipulação desta informação numa variedade de contextosdesta informação numa variedade de contextos

““Explosão de dados espaciaisExplosão de dados espaciais

APLICAÇÕES DE SIGAPLICAÇÕES DE SIG

PARA QUE É USADO UM SIG?PARA QUE É USADO UM SIG?

• Marketing• Transportes• Cadastros urbanos• Epidemiologia• Demografia• Planejamento de

serviços de emergência

• Ciências humanas e sociais

• Gerenciamento de recursos naturais

• Ecologia, climatologia• Navegação• Agricultura

PRIMEIRA APLICAÇÃO DE SIG!!!PRIMEIRA APLICAÇÃO DE SIG!!!

-Londres, 1854Vibrião do cólera

Aplicações de SIGAplicações 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).

Aplicações de SIGAplicações 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

APLICAÇÕES DE SIGAPLICAÇÕES DE SIG

Aplicações de SIGAplicações de SIG

Aplicações de SIGAplicações 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)


• 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


• 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


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

Exemplos de aplicaçõesExemplos de aplicações• Setor Público:

– NASA http://www.nasa.gov/multimedia/highlights/index.html– IBGE (http://www.ibge.gov.br)– Governo do Estado

• Minas: http://www.mg.gov.br/geominas/index.html – Prefeituras Municipais

• Betim http://www.betim.mg.gov.br/orgaos/geo/mapviewer.html– Tribunal de Justiça da Bahia (http://www.tj.ba.gov.br/)

Aplicações AvançadasAplicações Avançadas

• Bibliotecas Digitais:– Freebie (DSC/UFCG) :

http://buchada.dsc.ufcg.edu.br/bibliotecadigital/ – Jotle.com

• Mobile GIS– Mobile GIS

http://www.cdmatech.com/products/gpsone.jsp

Exemplos de aplicaçõesExemplos de aplicações

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

Alguns Temas de Pesquisa em SIGAlguns 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

PRINCIPAIS NOMES PRINCIPAIS NOMES –– INDÚSTRIA SIG INDÚSTRIA SIG

• Autodesk : Autodesk Map• Baylor University: GRASS• Bentley Systems:

Microstation• ESRI: Arcview• Intergraph: Geomedia• Mapinfo Corporation:

Mapinfo• PCI Geomatics: Geomatica

• OpenSource– Map Server– Geo Server– gvSig– Quantum GIS (QGIS)

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