2. Introdução aos SIG

gentleLogo

Objetivos:

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

Palavras-chave:

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

2.1. 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:

  • Digital Data –– the geographical information that you will view and analyse using computer hardware and software.

  • 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 o SIG pode ser útil. Imagine que é um profissional de saúde e toma nota da data e do local de residência de cada paciente que trata.

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:

../../_images/patterns_of_illness.png

Fig. 2.4 Exemplo demonstrativo dos registos numa aplicação SIG. Facilmente verificamos que os pacientes com papeira vivem próximos uns dos outros.

2.2. 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.

2.3. 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.

../../_images/menus.png

Fig. 2.5 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.

../../_images/toolbars.png

Fig. 2.6 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 das aplicações SIG é mostrar ** camadas de mapa **. As camadas do mapa são armazenadas como ficheiros num disco ou como registos num base de dados. Normalmente, cada camada de mapa representará algo no mundo real - uma camada de estradas, por exemplo, terá dados sobre uma rede de rua.

When you open a layer in the GIS Application it will appear in the map view. The map view shows a graphic representing your layer. When you add more than one layer to a map view, the layers are overlaid on top of each other. Look at figures figure_map_view_towns, figure_map_view_schools, figure_map_view_railways and figure_map_view_rivers to see a map view that has several layers being added to it. An important function of the map view is to allow you to zoom in to magnify, zoom out to see a greater area and move around (panning) in the map.

../../_images/map_view_towns.png

Fig. 2.7 Um mapa com várias camadas sendo adicionadas a ele. Uma camada de cidades adicionado ao mapa.

../../_images/map_view_schools.png

Fig. 2.8 Um mapa com várias camadas sendo adicionadas a ele. Uma camada de escolas adicionado ao mapa.

../../_images/map_view_railways.png

Fig. 2.9 Uma vista do mapa com várias camadas adicionadas. Uma camada de caminhos de ferro adicionada à vista do mapa

../../_images/map_view_rivers.png

Fig. 2.10 Uma vista do mapa com várias camadas adicionadas. Uma camada de rios adicionada à vista do mapa

Another common feature of GIS Applications is the map legend. The map legend provides a list of layers that have been loaded in the GIS Application. Unlike a paper map legend, the map legend or “layers list” in the GIS Application provides a way to re-order, hide, show and group layers. Changing the layer order is done by clicking on a layer in the legend, holding the mouse button down and then dragging the layer to a new position. In figures figure_map_legend_before and figure_map_legend_after the map legend is shown as the area to the left of the GIS Application window. By changing the layer order, the way that layers are drawn can be adjusted –– in this case so that rivers are drawn over the roads instead of below them.

../../_images/symbology1.png

Fig. 2.11 As Aplicações SIG permitem que você altere facilmente a simbologia - a maneira como as informações são mostradas.

../../_images/map_legend_before.png

Fig. 2.12 Alterar a ordem da camada permite ajustar a forma como as camadas são desenhadas. Antes de mudar a ordem da camada, os rios são desenhados por debaixo das estradas

../../_images/map_legend_after.png

Fig. 2.13 Alterar a ordem da camada permite ajustar a forma como as camadas são desenhadas. Depois de mudar a ordem da camada, os rios são desenhados por cima das estradas

2.4. Obter uma Aplicação SIG para seu próprio computador(es)

There are many different GIS Applications available. Some have many sophisticated features and cost tens of thousands of Rands for each copy. In other cases, you can obtain a GIS Application for free. Deciding which GIS Application to use is a question of how much money you can afford and personal preference. For these tutorials, we will be using the QGIS Application. QGIS is completely free and you can copy it and share it with your friends as much as you like. If you received this tutorial in printed form, you should have received a copy of QGIS with it. If not, you can always visit https://www.qgis.org/ to download your free copy if you have access to the internet.

2.5. Dados SIG

Agora que sabemos o que é um SIG e o que uma Aplicação SIG pode fazer, vamos falar sobre dados SIG. Os dados são outra palavra para informação. A informação que usamos em um SIG normalmente tem um aspecto geográfico. Pense no nosso exemplo acima, sobre a profissional de saúde. Ela criou uma tabela para registar doenças que se parece assim:

Longitude

Latitude

Doença

Data

26.870436

-31.909519

Papeira

13/12/2008

As colunas de longitude e latitude possuem dados geográficos. As colunas doença e data possuem dados não geográficos.

Uma característica comum do SIG é que eles permitem que você associe informações (dados não-geográficos) a lugares (dados geográficos). Na verdade, a Aplicação SIG pode armazenar muitas informações que estão associadas a cada lugar - algo que os mapas de papel não são muito bons. Por exemplo, a nossa profissional de saúde pode armazenar a idade e o género das pessoas na sua tabela. Quando a Aplicação SIG representa a camada, você pode dizer para desenhar a camada tendo por base o género, ou com base no tipo de doença, e assim por diante. Então, com uma Aplicação SIG, temos uma maneira de alterar facilmente a aparência dos mapas que criamos com base nos dados não-geográficos associados aos lugares.

Os sistemas SIG funcionam com vários tipos de dados diferentes. Os dados vetoriais são armazenados como uma série de pares de coordenadas X, Y dentro da memória do computador. Os dados do vetoriais são usados para representar pontos, linhas e áreas. A figura figure_vector_data mostra diferentes tipos de dados vetoriais visualizados numa Aplicação SIG. Nos tutoriais a seguir, iremos explorar dados vetoriais mais detalhadamente.

../../_images/vector_data.png

Fig. 2.14 Os dados vetoriais são utilizados para representar pontos (ex.: cidades), linhas (ex.: rios) e polígonos (ex.: limites de concelhos).

Raster data are stored as a grid of values. There are many satellites circling the earth and the photographs they take are a kind of raster data that can be viewed in a GIS. One important difference between raster and vector data is that if you zoom in too much on a raster image, it will start to appear “blocky” (see illustrations figure_raster_data and figure_raster_data_zoom). In fact these blocks are the individual cells of the data grid that makes up the raster image. We will be looking at raster data in greater detail in later tutorials.

../../_images/raster_data.png

Fig. 2.15 Os dados de raster são muitas vezes imagens tiradas pelos satélites. Aqui podemos ver montanhas no Eastern Cape

../../_images/raster_data_zoomed.png

Fig. 2.16 Os mesmos dados de raster, mas desta vez ampliados. A aspeto da grelha dos dados pode ser vista.

2.6. O que aprendemos?

Vamos encerrar o que abrangemos nesta ficha de trabalho:

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

  • Uma Aplicação SIG permite visualizar dados geográficos e é uma parte importante do SIG.

  • Uma Aplicação SIG normalmente consiste numa barra de menu, ** barras de ferramentas**, um mapa e uma legenda.

  • Dados vetoriais e raster são dados geográficos utilizados numa aplicação de SIG.

  • Os dados geográficos podem ser associados a dados não geográficos.

2.7. Agora experimente!

Aqui está algumas ideias para experimentar com os seu alunos:

  • Geografia: descreva o conceito de SIG aos seus alunos, conforme descrito neste tutorial. Peça-lhes para tentarem pensar em 3 razões pelas quais pode ser útil usar um SIG em vez de mapas em papel. Aqui estão algumas delas:

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

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

    • Os mapas de papel necessitam de ser preenchidos e demoram a ser visualizados O SIG pode conter uma quantidade muito grande de dados de mapas e torná-lo rápido e fácil de encontrar um lugar em que você está interessado.

  • Geografia: você e os seus alunos podem pensar na forma como os dados raster a partir de satélites podem ser úteis? Aqui estão algumas ideias que tivemos:

    • Durante as catástrofes naturais, os dados raster podem ser úteis para mostrar onde estão as áreas que sofreram impactos. Por exemplo, uma imagem de satélite recente capturada durante uma inundação pode ajudar a mostrar os locais onde as pessoas necessitam de ser resgatadas.

    • Às vezes as pessoas fazem coisas más ao meio ambiente, como o despejo de produtos químicos perigosos que matam plantas e animais. Utilizando dados raster a partir de satélites é possível monitorizar este tipo de problema.

    • Os urbanistas podem usar dados raster a partir de satélites para ver onde as povoações informais estão e para ajudar no planeamento de infraestruturas.

2.8. 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.

2.9. 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.

2.10. O que vem a seguir?

Nas secções que se seguem, vamos entrar em mais detalhes, mostrando-lhe como usar uma aplicação SIG. Todos os tutoriais serão feitos utilizando o QGIS. Em seguida, vamos olhar para vetores!