Fundamentos de Geoprocessamento

Apresentação em tema: "Fundamentos de Geoprocessamento"— Transcrição da apresentação:

1 Fundamentos de Geoprocessamento
Introdução a SIG Modelagem de Dados INPE - Divisão de Processamento de Imagens

2 Introdução Geoprocessamento representa a área do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para tratar a informação geográfica. Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são as ferramentas computacionais para Geoprocessamento, integrando dados de diversas fontes em bancos de dados geo-referenciados.

3 Visões de Geoprocessamento
Produção de Mapas: geração e visualização de dados espaciais. Banco de Dados: armazenamento e recuperação de informação espacial. Análise Espacial: combinação de informações espaciais.

4 O que há de especial com dados espaciais?
Localização: Onde está...? Quais as áreas com declividade acima de 20%? Condição: O que está...? Qual a população desta cidade? Tendência: O que mudou...? Esta terra era produtiva há cinco anos atrás?

5 O que há de especial com dados espaciais?
Roteamento: Qual o melhor caminho...? Qual o melhor caminho para a linha do metrô? Padrões: Qual o padrão...? Qual a distribuição da dengue em Fortaleza? Modelos: O que acontece se...? O que acontece com o clima se desmatarmos a Amazônia?

6 O que há de especial com dados espaciais?

7 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

8 O que há de especial com dados espaciais?
Correlação espacial vizinhos tendem a ser “mais semelhantes” Correlação entre variáveis processos de ocupação do espaço Correlação temporal evolução dos dados espaciais Correlação topológica relações espaciais entre dados

9 Sistemas de Informação Geográfica
Ambiente computacional para Geoprocessamento Integrar dados cartográficos, cadastrais, de sensores remotos, redes e modelos numéricos de terreno. Consultar, recuperar, visualisar, manipular e plotar o conteúdo de um banco de dados geo-referenciado.

10 Estrutura de um SIG Interface Consulta e Análise Espacial
Entrada e Integração de Dados Visualização Plotagem Gerência Dados Espaciais Banco de Dados Geográfico

11 SIG - definições, conceitos
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.

12 SIG - definições, conceitos
Goodchild O valor potencial maior de sistemas de informação geográfica está em sua capacidade de analisar dados espaciais. Dangermond Um SIG agrupa, unifica e integra a informação. Torna-a disponível de uma forma a qual ninguém teve acesso anteriormente e coloca informação antiga num novo contexto.

13 SIG x CAD CAD SIG coordenadas de papel regularidades nos objetos
desenhos sem atributos SIG projeções cartográficas topologia do espaço atributos descritivos Angola África do Sul

14 Modelagem de dados geográficos
Mundo real Universo Conceitual Representação Implementação interface usuário Níveis de abstração mundo real  cadastro urbano, vegetação, solos conceitual  campos, objetos representação  matrizes, vetores implementação  R-trees, quad-trees

15 Universo do Mundo Real Mapas temáticos Mapas cadastrais
Modelos numéricos de terreno Redes Imagens de satélite

16 O que é um mapa? Modelo simplificado da realidade.
Uma representação, normalmente em escala, de uma seleção de entidades abstratas relacionadas com a superfície da Terra. Modelo de dados que se interpõe entre a realidade e a base de dados de um SIG.

17 Tipos de mapa Carta topográfica Mapas temáticos
representação de superfícies Mapas temáticos conceitos qualitativos (uso do solo, clima) Mapas cadastrais e redes localização de objetos do mundo (lotes) Imagens de satélite informação indireta sobre a realidade

18 Mapas temáticos Distribuição espacial qualitativa da grandeza em estudo Domínio do atributo nominal: lista de valores mapa de vegetação {floresta, cerrado, desmatamento} ordinal: escala de medida mapa de classes de declividade {0-5%, 5-10%, 10%}

19 Modelos Numéricos de Terreno
Distribuição espacial quantitativa da grandeza em estudo Domínio do atributo intervalo: referência arbitrária altimetria, batimetria temperatura em graus Celsius razão: referência natural peso, distância temperatura em graus Kelvin

20 Mapas cadastrais Contém objetos geográficos individuais
mapas de países, lotes, propriedades rurais PIB (Us$ bn) Pop (milhões) País Brasil 350 159 Argentina 295 34 Chile 45 14

21 Mapas de rede Contém objetos com topologia arco-nó
utilizado para redes conectadas

22 Mapas de rede Objetos endereçados no espaço
Exemplo: rede de distribuição elétrica rede primária rede secundária sub-estações, alimentadores postes, transformadores, chaves cadastro urbano cadastro de consumidores

23 Mapas de rede Ligação forte com banco de dados id label capacidade 22
Eng. Dentro 3.000 kVA Transformador 2345 Classe 3 Sub-estações Postes

24 Imagens Fontes: satélites, fotografias aéreas
Elemento de imagem (pixel) proporcional à energia eletromagnética refletida ou emitida por área da superfície terrestre

25 Modelando a natureza O que há num mapa? Linhas no mapa
divisão política separação entre tipos de solo isolinhas (cota 1000) E o mapa como modelo de dados?

26 Universo conceitual Campos (variáveis geográficas contínuas)
mapa temático modelo numérico do terreno imagem Objetos (variáveis geográficas discretas) linhas de transmissão quadras

27 Universo conceitual: geo-campo
Geo-Campo: ƒ= [ R, A, ] , onde: R  2, A = { A1, A2, ..., An} é um conjunto de atributos e : RA mapeia pontos de R para valores em A. Representa a distribuição espacial de uma variável que possui valores em todos os pontos pertencentes a R. Contra-domínio da função conjunto enumerável = temático mapa de cobertura vegetal valores contínuos (- a +) = numérico mapa de aeromagnetometria

28 Universo conceitual: geo-objetos
Dadas as regiões geográficas R1,R2,..Rn (Ri2) e o conjunto de atributos convencionais A1,...,An, Geo-Objeto go = [ r1, r2, ..., rn, a1, a2,...,an], onde ri  Ri é uma parte de uma região geográfica Ri e ai  Ai é um valor particular do atributo Ai. É um elemento único que possui atributos não-espaciais e está associado a múltiplas localizações geográficas. País PIB Pop Argentina Brasil 800 300 34 159 Chile 45 14

29 Geo-objetos Um geo-objeto, múltiplas representações 1 2 3 id nome
Amazonas Xingu Yanomami Waimiri Kayapó

30 Mapa cadastral Suporte para mapeamento de objetos Lotes geoid dono
cadastro IPTU 22 Guimarães Caetés 768 endereço 250186 Mapa Lotes n. 345 Jardim Esplanada 23 Bevilácqua São João 456 110427 24 Ribeiro Caetés 790 271055

31 Mapas de Rede p. 92-17-63 tr. 1567 primária Sub-estação p 92-17-64
Hospital secun. cons

32 Universo de Representação
is-mapped-in Dado de Sensoriamento Remoto Geo-objeto Cadastral Plano de Informação Rede Banco de Dados Geográficos Temático Geo-campo Numérico is-a part-of Não-espacial Banco de Dados Geográficos é composto por conjuntos de planos de informação, um conjunto de geo-objetos e um conjunto de objetos não-espaciais

33 Universo de Representação
Plano de Informação Representação Geométrica Matricial Vetorial é-um is-represented-by Plano de Informação é a generalização dos conceitos de geo-campo e de objeto cadastral

34 Estruturas de Dados Vetoriais Matriciais arco-nó-polígono arco-nó
grades triangulares Matriciais matrizes de inteiros matrizes de ponto flutuante matrizes de caracteres (bytes)

35 Representação Vetorial
Componentes ponto, linha, região região M={1,2,3,4,5} Topologia relação espacial entre objetos Toulouse fica na região M M 1 2 3 4 5 toulouse

36 Estrutura topológica do tipo nó-linha-polígono
Topologia Estrutura topológica do tipo nó-linha-polígono

37 Representação Matricial
Componentes matriz de células índice espacial cada célula, um valor Indica o que ocorre em cada lugar do espaço Le Li Aq Ls

38 Representações para mapas temáticos
Vetorial preserva relacionamentos topológicos associa atributos a elementos gráficos melhor exatidão e eficiência de armazenamento Matricial fenômenos variantes no espaço adequado para simulação e modelagem processamento mais rápido e simples maior gasto em armazenamento

39 Representações para MNT
Grade regular (matriz de reais) elemento com espaçamento fixo valor estimado da grandeza

40 Representações para MNT
Grade triangular (TIN) conexão entre amostras estrutura topológica arco-nó

41 Representações para MNT

42 Representações computacionais para mapas
Mapas temáticos Arco-nó-polígono Matriz de inteiros Mapas Cadastrais Mapas de Rede Arco-nó Modelos numéricos de terreno Grades triangulares ou isolinhas Matriz de reais Imagens Matriz de bytes Vetorial Matricial