Projeto em Sistemas de Informação Geográfica (SIG)
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“Um sistema para adquirir, armazenar, validar, manipular, analisar e visualizar informação georreferenciada.” (DoE, 1987); “Uma tecnologia de informação que armazena, analisa e permite a visualização de informação espacial e não espacial.” (Parker, 1988); “Um sistema informático de hardware, software e produtos desenhados para suportar a aquisição, gestão, manipulação, análise, modelação e visualização de informação georreferenciada para resolver problemas complexos de planeamento e ordenamento do território.” (definição americana, com origem no Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography – FICCDC, 1988); “Sistema de apoio à decisão que integra dados referidos espacialmente num ambiente de resolução de problemas.” (Cowen, 1988); “Qualquer sistema informático ou manual baseado num conjunto de procedimentos utilizados para armazenar e manipular informação georreferenciada.” (Aronoff, 1989); “Um sistema para adquirir, armazenar, validar, integrar, manipular, analisar e visualizar informação georreferenciada. Isto geralmente envolve uma base de dados geográfica e aplicações específicas de software. ” (definição inglesa, que figura no relatório do Comité Britânico sobre o tratamento de informação geográfica, comité este presidido por Lord Chorley em 1987, apresentado em Stefanovic et al, 1989); “Um sistema informático que permite a partir de fontes diversas, juntar e organizar, gerir, analisar e combinar, elaborar e apresentar as informações georreferenciadas, contribuindo de forma notável para a gestão do espaço.” (definição francesa, proposta pela Société Française de Photogrammétrie et de Télédéctention – SFPT, 1989); “SIG constituem um conjunto de ferramentas para recolha, armazenamento, recuperação, transformação e exibição de dados espaciais do mundo real para um conjunto particular de propósitos.” (Burrough, 1989);
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“Um conjunto organizado de hardware, software, dados geográficos e pessoal, destinados a eficientemente obter, armazenar, atualizar, manipular, analisar e exibir todas as formas de informação geograficamente referenciadas.” (Instituto de Pesquisa de Sistemas Ambientais – ESRI, 1990); “SIG são sistemas cujas principais características são integrar, numa única base de dados, informações espaciais provenientes de dados cartográficos, dados de censo e de cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno; combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação, para gerar mapeamentos derivados; consultar, recuperar e visualizar o conteúdo da base de dados geocodificados.” (Câmara, 1993). A definição portuguesa, que parte do Centro Nacional de Informação Geográfica (CNIG), presidido pelo Eng.º Rui Gonçalves Henriques, faz precisamente a distinção entre o SIG enquanto tecnologia e o SIG enquanto projeto. Em sentido lato, “um SIG é um conjunto de procedimentos concebidos com o objetivo de armazenar, aceder e manipular informação
Capítulo
3 Famílias de Ferramentas Fundamentais de Trabalho com Informação Geográfica
3.1 INTRODUÇÃO Frequentemente, o utilizador, confrontado com uma panóplia de programas, desconhece qual o conjunto de ferramentas de referência para atingir determinados objetivos. Utiliza-se muitas vezes o que se melhor conhece ou o que funciona em detrimento do que é a solução ótima. Paralelamente, o gestor das equipas de projeto necessita de uma visão global das grandes ferramentas nos seus diversos papéis funcionais. Por conseguinte, esta parte visa constituir um suporte de apoio à decisão de questões relacionadas com a escolha de ferramentas de informação geográfica face à prossecução de objetivos de projeto. Neste capítulo realiza-se uma apresentação das ferramentas fundamentais da área de projeto em SIG, sistematizando-se grandes grupos de utilização e diferenciando o software comercial do software open source e livre. Esta sistematização assenta em critérios funcionais e de especialização das aplicações, estando mais ligada às fases de utilização em termos de projeto SIG. Inclui-se um elenco de programas de referência, síntese dos pontos fortes e fracos das ferramentas. Sempre que aplicável incluem-se nesta apresentação as soluções open source. Especificamente, no domínio SIG, existirá uma apresentação de soluções comerciais (ferramentas Desktop GIS) e Open Source, cuja procura tem crescido de forma significativa. As soluções de referência no mercado, suas interfaces de base e diferenças fundamentais serão desenvolvidas no Capítulo 4. A seleção das aplicações indicadas em cada uma das famílias segue critérios de eficiência das ferramentas e da sua utilização no mercado profissional e académico nacional e internacional. No final do capítulo, apresentar-se-ão exercícios e um conjunto de perguntas frequentes. Os exercícios serão orientados para problemas concretos de projeto.
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3.2 FAMÍLIAS DE FERRAMENTAS EM PROJETO SIG Os segmentos de especialização de tecnologias têm diferentes espectros de atuação no interior das grandes fases de projeto SIG. Conforme podemos ver seguidamente, existe uma segregação clara de aplicações dentro da qual os SIG ocupam posição de destaque, sobretudo nas fases de integração e análise (Figura 3.1).
Família de Ferramentas Fundamentais de Trabalho com Informação Geográfica
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3.2.2 Programas de Análise, Manipulação e Processamento de Imagem Trata-se de um grupo de programas, cuja vocação é a manipulação de imagens. Estão presentes em diversas fases de projeto, tais como as soluções CAD anteriores, mas são mais especializados podendo apresentar dois grandes grupos de funções: Programas especializados em restituição aerofotogramétrica digital; Programas que gerem imagem permitindo operações de corte, mosaico e georreferenciação.
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O primeiro grupo permite a orientação dos modelos, realização de MDT e criação de corridors e mosaicos. Asseguram fases fundamentais em fotogrametria aérea, permitindo uma manipulação dos modelos e pares fotogramétricos. As fotografias, ou na designação correta fotogramas, são geridas de forma expedita. São soluções de todo o processo de produção associado à cobertura fotográfica, como a orientação interna (apenas possível na imagem não digital), a orientação relativa e a orientação absoluta dos modelos (estas duas últimas apenas possíveis na aquisição por máquina digital). Adicionalmente, são exímios para a triangulação aérea e a restituição fotogramétrica. O segundo grupo realiza operações sobre a imagem, mas não permite funções centrais dos anteriores, como a orientação de modelos e a produção de ortofotomapas (Figura 3.4).
Figura 3.4 Utilizações primordiais dos softwares de manipulação de imagem e alguns programas de referência.
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Projeto em Sistemas de Informação Geográfica
Figura 3.6 Pontos fortes e fracos do software de validação e controlo da qualidade.
Estão muitas vezes no centro de processos de validação de modelos vetoriais georreferenciados de áreas extensas. Estes programas possuem capacidades únicas de manipulação de elevados volumes de informação e o seu tratamento realiza-se em processos mais ou menos automáticos. Permitem operações de limpeza de desenho, validação topológica e demais aspetos centrais no processo de pré-integração SIG. Constituem um outro nível no que diz respeito à implementação de normas e controlo da qualidade. O seu campo de aplicação estende-se frequentemente ao cadastro de redes de utilities, como águas, saneamento e gás. Estas soluções estão muito menos difundidas que as CAD. Por isto, são por vezes utilizadas por equipas técnicas enquanto meros CAD. O grupo de pessoas que controla as funções centrais destes programas é significativamente mais restrito que os familiarizados com as soluções CAD genéricas.
Funções e Interfaces SIG
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4.3. INTERFACES DOS PROGRAMAS 4.3.1 ArcGIS Desktop (ESRI) O ArcGIS é um Desktop GIS. Trata-se da família de produtos mais utilizados a nível mundial no domínio SIG. Existem três produtos diferenciados dentro dos ArcGIS Desktop: ArcView; ArcEditor; ArcInfo. São soluções diferentes que, embora partilhem componentes, divergem em termos de capacidades (Figura 4.29). O ArcView é a base da pirâmide. Permite a visualização de dados, a realização de consultas, análises espaciais, e oferece potencialidades de integração. Adicionalmente, permite a criação e edição de elementos geográficos simples. O ArcEditor é um produto intermédio deste conjunto de softwares. Inclui as funcionalidades de ArcView e adiciona a capacidade de criar e editar elementos numa geodatabase com múltiplos utilizadores e em coberturas (coverages). Finalmente, ArcInfo inclui todas as funcionalidades do ArcEditor e adiciona capacidades e ferramentas avançadas de geoprocessamento. Os três produtos dispõem de componentes comuns:
ArcMap; ArcCatalog; ArcToolbox; ModelBuilder. ARCGIS DESKTOP ARCINFO ArcMap ArcCatalog ArcToolbox Maior Capacidade para a Criação e Edição de Elementos;
ARCEDITOR ArcMap ArcCatalog ArcToolbox
ARCVIEW
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ArcMap ArcCatalog ArcToolbox
Figura 4.29 Produtos ArcGIS Desktop e suas componentes.
Geodatabases com Múltiplos Utilizadores; Maior Número de Funções e Operações Disponíveis.
Capítulo
5 Integração em Projeto
5.1 INTRODUÇÃO Nas últimas décadas assistiu-se a uma aproximação entre as dimensões CAD e SIG. A utilização de ferramentas CAD sustentou um primeiro objetivo da introdução das novas tecnologias: a produção de suportes digitais e a vetorização de informação. Os SIG vieram responder à ligação dos objetos a atributos para além da geometria e às análises espaciais. Qual a extensão total da rede? Qual a sua expansão do ano x a y? Qual a porção de rede fora do perímetro urbano? Quais as coordenadas da rutura da conduta? Quantas pessoas serão afetadas pela falta de energia elétrica? Como partilhar a informação da Divisão de Obras com a Divisão de Planeamento? Quantos processos de licenciamento existiram no ano passado? Quantos destes foram executados em menos de seis meses? Que padrão espacial descreveram no território? Quantos eleitores votaram e em quem? Onde residem? Estas questões colocam-se sobre uma mesma informação espacial cuja gestão é assegurada pelas plataformas CAD e SIG. A passagem da informação no sentido CAD-SIG ou vice-versa impõe o desenho de procedimentos e processos de integração da informação. Hoje, entidades e setores com um forte enraizamento e consolidação na utilização de programas CAD vivem exigências que as empurram para a implementação SIG. Empresas de utilities, como empresas de abastecimento de águas ou fornecimento de eletricidade, são exemplos de excelência. Simultaneamente, novos e velhos tipos de serviços, com escassa ou inexistente experiência da dimensão CAD, experimentam e consolidam SIG para responder a velhas e novas exigências. São exemplos deste fenómeno os departamentos de planeamento municipal ou até mesmo setores financeiros ou de telecomunicações que utilizam geomarketing.
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Seguidamente, apresentam-se dois casos de utilização simultânea de soluções CAD e SIG. Vários departamentos utilizam soluções diversas e executam diferentes trabalhos sobre uma mesma informação de base. A dispersão é de tal forma grande que, por vezes, no interior da mesma entidade utilizam-se várias soluções de CAD e SIG concorrentes (Figura 5.1). Tanto num como noutro caso, as entidades construíram grande parte dos seus modelos de informação com base em tecnologia CAD. O cadastro da rede foi (e frequentemente é) realizado em plataforma CAD. Os levantamentos são realizados com softwares diversos de topografia e importados para CAD. A base de clientes da rede de abastecimento é constituída por um conjunto de entidades com atributos definidos. A exploração da rede e a sua gestão, incluindo a decisão espacial diferenciada da sua expansão, exige a utilização de uma ferramenta de apoio à decisão e de integração, ou seja, um SIG.
138 Projeto em Sistemas de Informação Geográfica (cont.)
Entidades
Procedimentos
Observações
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Circle
Transformação em elementos permitidos
Utilização de métodos automáticos para todos os elementos. Ex.: Drawing Cleanup (AutoCAD Map).
7
3D Face
Seleção das entidades Gravação em versão WMF ou DGN
Alternativamente ferramentas rotinas. Ex.: Flatten (AutoCAD).
8
3D Solid
Seleção das entidades Explosão das entidades
A desagregação originará regions. Depois segue os passos do procedimento 1.
9
3D Polyline
Transformação em elementos permitidos
Utilização de métodos automáticos para todos os elementos. Ex.: Drawing Cleanup (AutoCAD Map).
10
Helix
Seleção das entidades Explosão das entidades
A desagregação originará splines. Depois segue os passos do procedimento 2.
específicas
ou
Apresenta-se de seguida o quadro de introdução da ferramenta de limpeza de desenho no AutoCAD Map – o Drawing Cleanup. Estará disponível em Map Drafting/Tools. Trata-se de uma ferramenta de excelência muitas vezes razão suficiente para a aquisição desta solução geoespacial da Autodesk (Figura 5.17).
Figura 5.17 Quadro introdutório de limpeza da informação em AutoCAD Map.
204 Projeto em Sistemas de Informação Geográfica
QUADRO 6.1
Norma 19115: Designação e estrutura Fonte: Criado com base em http://www.iso.org/iso/iso catalogue/catalogue tc/catalogue detail.htm?csnumber=44268 e http://snig.igeo.pt/Portal/docs/PerfilMIG WebHelp/, acedidos em 15/12/2011
ISO 19115
Geographic Information – Metadata Geographic information – Metadata – Part 2: Extensions for imagery and gridded data
A Norma é composta por um extenso conjunto de 326 elementos de organizados por 92 classes com o objetivo de caracterizar o Conjunto de Dados Geográficos (CDG), aplicações e serviços relacionados com a informação geográfica. Cada elemento de metadados é definido no contexto de uma classe e é caracterizado por um Nome, Definição, Obrigatoriedade, Multiplicidade, Tipo de Dados e Domínio.
Informação Geográfica – Metadados
QUADRO 6.2
Normas ISO 19119 e 19139: designação e objetivos Fonte: Criado a partir de http://snig.igeo.pt/Portal/docs/PerfilMIG WebHelp/ e http:www.iso.org, acedidos em 15/12/2011
ISO 19119
Geographic Information – Services Informação Geográfica – Serviços ISO 19139
Geographic information – Metadata – XML schema implementation Especificação de implementação
Providenciar uma plataforma que permita criar aplicações informáticas para acesso e processamento remoto de dados geográficos. Especificar os metadados para os serviços, em articulação com a Norma ISO 19115, cujo objetivo é providenciar um conjunto de elementos que permitam pesquisar os diversos serviços disponíveis, assim como invocar o serviço pretendido. Definir a forma como os metadados devem ser codificados informaticamente. Dada a natureza abstrata da norma ISSO 19115, a norma ISSO 19139 define a forma de implementação dos metadados para informação geográfica baseada na interpretação dos diagramas UML da norma ISSO 19115. Esta especificação tem a finalidade de melhorar a interoperabilidade, providenciando uma especificação comum para descrever, validar e partilhar metadados de informação geográfica. Para tal, a Norma ISSO 19139 define vários XML Schema para a implementação dos metadados de informação geográfica. Os XLM schema da norma podem ser encontrados no site do ISSO TC-211: http://www.isotc211.org/2005/gmd/ Os mesmos schema podem ser encontrados em http://eden.ign.fr/xsd/isotc211
Seguidamente, apresenta-se um esquema que mostra as relações da Norma 19115 com outras normas fundamentais para os conjuntos de dados geográficos (Figura 6.44).
Aplicações e Casos de Implementação 341 O MuniSIG resulta deste esforço, constituindo uma solução ESRI Portugal desenvolvida especificamente para a Administração Local. Esta solução permite a implementação de um sistema de informação transversal a todos os agentes autárquicos (Figura 9.26).
Figura 9.26 Visualizador de mapa publicado pelo MuniSIG.
A elevada versatilidade de configuração desta plataforma possibilita o desenvolvimento de inúmeras aplicações específicas, acessíveis pelo ambiente interno (Intranet) ou externo (Internet) da organização. Os principais propósitos que ditaram a criação do MuniSIG foram os seguintes:
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Criar uma plataforma integrada de gestão de conteúdos online; Permitir de uma forma simples e eficaz a introdução de nova informação em SIG; Permitir o acesso fácil à informação; Permitir a definição de políticas de acesso à informação; Estabelecer uma interligação entre a informação geográfica e o sistema de informação municipal.
9.5.2 Estrutura A solução MuniSIG é desenvolvida sobre a mais recente tecnologia servidor da ESRI (ArcGIS Server), o que assegura um elevado nível de interoperabilidade entre as entidades da
Aplicações e Casos de Implementação 359
Figura 9.40 Modelação e renderização de uma plataforma petrolífera (do levantamento laser à maqueta integrada).
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A ligação das estruturas modeladas a modelos de dados fundamentais para a atividade em interfaces gráficas para partilha das várias equipas envolvidas (Figura 9.41).
Figura 9.41 Exemplos de uma interface gráfica de monitorização de estruturas.