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Introdução aos SIG

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Objetivos:

Perceber o que são os SIG e a que fim se destinam.

Palavras-chave:

SIG, Computador, Mapas, Dados, Sistemas de Informação, Espacial, Análise.

Enquadramento

Da mesma forma que usamos um processador de texto para escrever documentos e lidar com palavras num computador, podemos usar uma Aplicação SIG para lidar com dados geográficos num computador. SIG significa Sistemas de Informação Geográfica.

Um SIG consiste em:

  • Dados Digitais –– a informação geográfica que visualiza e

    e analisa usando o software e hardware de um computador.

  • Hardware do computador –– computadores destinados a armazenar dados, apresentar gráficos e processar informação.

  • Software computacional –– programas computacionais que correm sobre o hardware do computador e permitem trabalhar com dados em formato digital. Os programas que fazem parte dos SIG são chamados de aplicações SIG.

Com uma aplicação SIG podemos abrir mapas digitais no computador, cria nova informação espacial para adicionar ao mapa, imprimir mapas personalizados e efectuar analise espacial.

Vejamos um pequeno exemplo de como SIG pode ser útil. Imagine que você é um profissional de saúde e tome nota da data e do local de residência de cada paciente que tratar.

Longitude Latitude

Doença

Data

26.870436 -31.909519

Papeira

13/12/2008
26.868682 -31.909259

Papeira

24/12/2008
26.867707 -31.910494

Papeira

22/01/2009
26.854908 -31.920759

Sarampo

11/01/2009
26.855817 -31.921929

Sarampo

26/01/2009
26.852764 -31.921929

Sarampo

10/02/2009
26.854778 -31.925112

Sarampo

22/02/2009
26.869072 -31.911988

Papeira

02/02/2009
26.863354 -31.916406

Varicela

26/02/2009

Se verificar na tabela acima, verá rapidamente que havia um monte de casos de sarampo em janeiro e fevereiro. O nosso funcionário de saúde registou a localização da casa de cada paciente, observando a sua latitude e longitude noa tabela. Usando esses dados numa aplicação SIG, podemos rapidamente entender muito mais sobre os padrões de doença:

Figure Patterns of illness:

../../_images/patterns_of_illness.png

Exemplo demonstrativo dos registos numa aplicação SIG. Facilmente verificamos que os pacientes com papeira vivem próximos uns dos outros.

Mais sobre SIG

O SIG é uma área relativamente nova — começou na década de 1970. Os SIG computorizados estavam apenas disponíveis para empresas e universidades que tinham equipamentos de informática caro. Hoje em dia, qualquer pessoa com um computador pessoal ou portátil pode usar o software SIG. Ao longo do tempo as Aplicações SIG tornaram-se também mais fáceis de usar — que costumava exigir um monte de formação para usar um aplicação SIG, mas agora é muito mais fácil para começar em SIG mesmo para amadores e utilizadores esporádicos. Como descrevemos acima, o SIG é mais do que apenas software, ele refere-se a todos os aspectos da gestão e utilização de dados geográficos digitais. Nos tutoriais que se seguem iremos focar o Software SIG.

O que é Software SIG / Aplicações SIG?

Pode ver um exemplo de como uma aplicação SIG se parece figure_gis_application. As aplicações SIG são programas com um interface gráfico que pode ser manipulado pelo utilziador utilizando o rato e teclado. A aplicação dispõe de menus perto do topo da janela (Arquivo, Editar, etc) que, quando clica com o rato, mostrar um painel de ações. Estas ações permitem indicar ao programa aquilo que pretendemos fazer. Por exemplo, pode usar os menus para solicitar à aplicação SIG para adicionar uma nova camada para o monitor.

Figure Menus in GIS Application:

../../_images/menus.png

Menus da aplicação, quando clica com o rato, expande-se e apresenta uma lista de ações que podem ser realizadas.

Barras de ferramentas (linhas de pequenas imagens que podem ser clicadas com o rato) normalmente localizadas em abaixo dos menus que disponibilizam uma forma mais rápida de usar ações frequentemente necessárias.

Figure Toolbars in GIS Application:

../../_images/toolbars.png

Barra de tarefas permitem acesso rápido às funcionalidades mais utilizadas. Passando o rato sobre uma imagem, geralmente o que acontece caso clique sobre a mesma.

Uma função comum de um SIG é mostrar camadas de um mapa. Camadas de um mapa são armazenadas com arquivos em um disco ou como registros numa base de dados. Normalmente cada camada do mapa representará alguma coisa no mundo real - a camada de estradas, por exemplo, terá dados sobre a rede de ruas.

Quando você abre uma camada no SIG ela aparecerá no mapa. A visualização do mapa mostra um gráfico representando sua camada. Quando você adiciona mais de uma camada ao mapa, as camadas são sobrepostas umas sobres as outras. Veja a figura figure_map_view_1, figure_map_view_2, figure_map_view_3 and figure_map_view_4 para ver um mapa que tem muitas camadas sendo adicionadas a ele. Uma importante função do mapa é permitir você aproximar ou afastar para ver o quão grande é a área do entorno no mapa.

Figure Map View 1:

../../_images/map_view_towns.png

Um mapa com várias camadas sendo adicionadas a ele. Uma camada de cidades adicionado ao mapa.

Figure Map View 2:

../../_images/map_view_schools.png

Um mapa com várias camadas sendo adicionadas a ele. Uma camada de escolas adicionado ao mapa.

Figure Map View 3:

../../_images/map_view_railways.png

Um mapa com diversas camadas sendo adicionadas a ele. A camada trilhos adicionada ao mapa.

Figure Map View 4:

../../_images/map_view_rivers.png

Um mapa com diversas camadas sendo adicionadas a ele. A camada rios adicionada ao mapa.

Outra feição comum de um SIG é a legenda do mapa. A legenda do mapa fornece uma lista de camadas que estão carregadas no SIG. Diferente de uma legenda de mapa impresso, a legenda do mapa ou “lista de camadas” no SIG, permite reordenar, esconder, mostrar e agrupar camadas. Modificar a ordem uma camada pode ser feito ao clicar uma camada na legenda, manter o botão pressionado e largar a camada na posição desejada. Nas figuras figure_map_legend_1 and figure_map_legend_2 a legenda do mapa é mostrada na porção da esquerda da janela do SIG. Ao mudar a ordem da camada, a forma como as camadas estão desenhadas pode ser ajustada - neste caso vê-se que os rio estão desenhados acima das estradas, ao invés de estar abaixo dessas.

Figure Map Symbology 1:

../../_images/symbology1.png

O SIG permite você mudar a simbologia facilmente - a instrução está mostrada.

Figure Map Legend 1:

../../_images/map_legend_before.png

Mudar a ordem de camadas permite ajustar a sequência que as camadas estão desenhadas. Antes de mudar a ordem da camada, rios estão abaixo de estradas.

Figure Map Legend 2:

../../_images/map_legend_after.png

Mudar a ordem de camadas permite ajustar a sequência que as camadas estão desenhadas. Depois de mudar a ordem da camada, rios estão acima de estradas.

Obtendo um SIG para seu computador pessoal.

Há muitas aplicações SIG diferentes disponíveis. Alguns têm muitos recursos sofisticados e custam dezenas de milhares de Rands para cada cópia. Em outros casos, você pode obter um aplicativo SIG gratuitamente. Decidir quais aplicativos SIG pode usar é uma questão de quanto dinheiro você pode pagar e a preferência pessoal. Para estes tutoriais, estaremos usando o aplicativo QGIS. QGIS é totalmente gratuito e você pode copiá-lo e compartilhá-lo com seus amigos, tanto quanto você gosta. Se você recebeu este tutorial em formato impresso, você deve ter recebido uma cópia do QGIS com ele. Se não, você pode sempre visitar http://hub.qgis.org/projects/quantum-gis/wiki/Download para baixar sua cópia gratuita se você tem acesso à internet.

Dados SIG

Agora que sabemos o que é um SIG e o que um aplicativo GIS pode fazer, vamos falar sobre dados SIG. Dados é uma outra palavra para informações. A informação que usar em um SIG normalmente tem um aspecto geográfico a ele. Pense em nosso exemplo acima, sobre o profissional de saúde. Ela criou uma tabela para registrar as doenças que ficou assim:

Longitude Latitude

Doença

Data

26.870436 -31.909519

Papeira

13/12/2008

As colunas de longitude e latitude armazenar como dados geográfica. As colunas da doença e data armazenar como dados não-geográficos.

Uma característica comum de SIG é que eles permitem que você associe informações (dados não-geográficos) com lugares (dados geográficos). Na verdade, o aplicativo SIG pode armazenar muitas peças de informação que são associados a cada lugar — algo que os mapas em papel não são muito bons. Por exemplo, o nosso profissional de saúde poderia armazenar a idade e o sexo da pessoa em sua tabela. Quando o aplicativo SIG chama a camada, você pode dizer que para desenhar a camada base do sexo, ou com base no tipo de doenças, e assim por diante. Assim, com um aplicativo SIG temos uma maneira de mudar facilmente o aspecto dos mapas que criamos com base nos dados não-geográficos associada a lugares.

Sistemas SIG trabalham com muitos tipos diferentes de dados. ** Dados do Vetor ** é armazenado como uma série de coordenadas pares X, Y dentro de memória do computador. Informação vetorial é usada para representar pontos, linhas e áreas. Figura_vetor_dados Ilustração mostra diferentes tipos de dados vetoriais que está sendo visto em uma aplicação de SIG. Nos tutoriais que se seguem iremos explorar dados vetoriais em mais detalhes.

Figure Vector Data 1:

../../_images/vector_data.png

Informação vetorial é usada para representar pontos (por exemplo, cidades), linhas (por exemplo, rios) e polígonos (por exemplo, limites municipais).

** Dados Raster ** são armazenados como uma grade de valores. Há muitos satélites que circundam a Terra e as fotografias que eles tomam são um tipo de dados raster que podem ser visto em um SIG. Uma diferença importante entre raster e dados vetoriais é que, se você aumentar o zoom em muito uma imagem raster, vai começar a aparecer ‘blocos’ (ver ilustrações figura_raster_dados_1 e figura_raster_dados_2). Na verdade, esses blocos são as células individuais da grade de dados que compõe a imagem raster. Nós vamos olhar para dados raster em maior detalhe em tutoriais posteriores.

Figure Raster Data 1:

../../_images/raster_data.png

Dados raster são frequentemente imagens tiradas por satélites. Aqui podemos ver as montanhas no Cabo Oriental.

Figure Raster Data 2:

../../_images/raster_data_zoomed.png

Os mesmos dados de raster, mas desta vez ampliado. A natureza dos dados pode ser visto na Grade.

O que aprendemos?

Vamos encerrar o que abrangemos nesta ficha de trabalho:

  • Um SIG é um sistema de hardware, software e dados geográficos.

  • Um aplicativo SIG permite visualizar dados geográficos e é uma parte importante do SIG.

  • Um aplicativo SIG normalmente consiste em uma barra de menu, ** barras de ferramentas**, mapa e uma legenda.

  • Vetor ** e **dados raster são dados geográficos utilizados em uma aplicação de SIG.

  • Dados geográficos podem ser associado a dados não geográficos.

Agora experimente!

Aqui está algumas ideias para experimentar com os seu alunos:

  • Geografia: Descrever o conceito de GIS para os seus alunos, conforme descrito neste tutorial. Peça-lhes para tentar pensar em 3 razões pelas quais ele pode ser útil para usar um SIG em vez de mapas em papel. Aqui estão algumas que poderíamos pensar:

    • Aplicações SIG permitem criar tipos diferentes de mapas com os mesmos dados.

    • SIG é uma grande ferramenta de visualização que pode mostrar-lhe coisas sobre os seus dados e (por exemplo, as epidemias de doenças que vimos anteriormente) como eles se relacionam no espaço.

    • Os mapas de papel precisam ser apresentados e são demorados para ver. O SIG pode conter uma quantidade muito grande de dados de mapas e torná-lo rápido e fácil de encontrar um lugar que você está interessado.

  • Geografia: você e seus alunos podem pensar em como os dados raster a partir de satélites podem ser útil? Aqui estão algumas idéias que tivemos :.

    • Durante as catástrofes naturais, os dados raster podem ser útil para mostrar onde as áreas impactadas estão. Por exemplo, uma imagem de satélite recente tomada durante uma inundação pode ajudar a mostrar onde as pessoas precisam de resgate.

    • Às vezes as pessoas fazem coisas ruins para o meio ambiente, como o despejo de produtos químicos perigosos que matam plantas e animais. Usando dados de raster a partir de satélites podem nos ajudar a monitorar este tipo de problema.

    • Urbanistas pode usar dados raster a partir de satélites para ver onde os assentamentos informais estão e para ajudar na infra-estrutura de planejamento.

Alguma coisa em que devemos pensar

Se não tiver um computador disponível, muitos dos tópicos mencionados neste tutorial podem ser reproduzidos e sobrepostos usando a mesma técnica dos layers. No entanto, para entender devidamente SIG o ideal será usar um computador.

Outras leituras

Livro: Desktop GIS: Mapping the Planet with Open Source Tools. Autor: Gary Sherman. ISBN: 9781934356067

O Guia de Utilizador do QGIS também tem informação mais detalhada de como trabalhar com QGIS.

O que vem a seguir?

Nas seções que seguem, vamos entrar em mais detalhes, mostrando-lhe como usar um aplicativo SIG. Todos os tutoriais serão feito usando QGIS. Em seguida, vamos olhar para vetores!