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GEOTECNOLOGIAS APLICADAS AO ENSINO DA GEOGRAFIA Conceitos Prof. Anselmo C. de Paiva Prof. Geraldo Braz Junior Depto de Informática

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GEOTECNOLOGIAS APLICADAS AO ENSINO DAGEOGRAFIA

Conceitos

Prof. Anselmo C. de Paiva

Prof. Geraldo Braz JuniorDepto de Informática

Apresentação do Curso

• Objetivos:

– Integrar as tecnologias digitais no ensino da Geografia

– Promover a manipulação de ferramentas de Tecnologias de Informação Geográfica

– Desenvolver operações práticas de manipulação e de consulta de informação Geográfica em GIS

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Ementa

• Princípios básicos de Geotecnologias.

• Conhecimento e manuseio de materiais, equipamentos relacionados e técnicas de geotecnologias utilizadas no ensino de geografia.

• Manipulação de Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s).

• Relação das Geotecnologias com o ensino de Geografia.

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Planejamento

• Dia 20/08

– Aula Conceitos

• Dia 17/09

– Aula prática com GPS

• Dia 08/10

– Bases de Dados

– Inicio de trabalhos com SIGs

• Dia 12/11

– SIGs (com prática)

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Avaliação

• Trabalho no final da disciplina

– Tema ainda a ser definido

• Critério de Aprovação

– 75% de presenças nas aulas

– Média = (A + (Trabalho escrito * 2) )/3

– Média aprovação > 70

– A = assiduidade

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Material do Curso

• Material do curso esta disponível no site:

– www.deinf.ufma.br/~geraldo

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CONCEITOS BÁSICOS

Roteiro

• Definição de SIG

• Componentes de um SIG

• Aplicações

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Geoprocessamento

• 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

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Classificação

• 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

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Informação 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)

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CAMADAS DE INFORMAÇÃO

1 – Conceitos

CAMADAS DE INFORMAÇÃO

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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…?

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PORQUE USÁ-LOS?

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SIG - 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”.

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Definições 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)

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Definições 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)

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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

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TAXONOMIA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

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Componentes de um SIG

• Entrada de dados

• Armazenamento e recuperação

• Manipulação e análise

• Geração de relatórios e visualização

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Estrutura de um SIG

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Com 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

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Histórico• 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

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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

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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

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Histórico 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

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Fases de um processo GIS

1o. Passo: Mapear

Tradição: Cartografia, Censo, Sens. Remoto

2o. Passo: Gerenciar

“GIS Corporativo” (em evolução)

3o. Passo: Entender

Análise Espacial

4o. Passo: Prever

Modelos Dinâmicos

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Ortofoto digital

Interferometria

GPS

SensoriamentoRemoto

“Censo”

Análise

Interação Espacial

Bancos de Dados

Geográficos

Cartografia

Modelagem OO

WWW Data Mining

Interoperabilidade

BD Distribuídos

Estatística

Espacial

Espacial

Modelos Bayesianos

GeoEstatísticaGeocomputação

Redes Neurais

Celular Automata

Busca Heurística

TECNOLOGIAS DE GEOPROCESSAMENTO

Modelagem Dinâmica

SGBD +Espacial

Econometria Espacial

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Nossos Projetos de SIG

• CNPQ: iGIS (desde 2002)

• FINEP: HIDROGIS (2006-2008)

• Governo do Maranhão: IMESC (2008-2009)

• CHESF: SmartView (2008-2001)

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Questões que um SIG

responde:

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Localização: O que há aqui?

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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

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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

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Resultado da consulta anterior

Onde têm casas que posso comprar?

Casa Residencial

Preço $200.000

4 quartos

Material: madeira

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Tendências: O que tem mudado desde ...?

Descobre as diferenças ocorridas num determinado

local ao longo dos anos.

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Exemplo de SIG: Tendências

Quanto das terras rurais se tornaram urbanas desde 1970?

Smallville em 1970 Smallville em 2005

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Padrões: Quais padrões existem?

Descobre que tipos de padrõespodem ocorrer com os novos dados

inseridos que não eram visíveisantes.

Por exemplo, deseja-se saber ondeacidentes de carros ocorrem com mais frequência e em que tempo?

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Exemplo SIG- padrões

Quais padrões ecistem para acidentes de carros?

Onde eles ocorrem e a que horas?

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Modelos What-If

Determinam o que acontece se algo for mudado numa determinada área

Por exemplo uma nova adição de um novo empreendimento.

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Exemplo SIG - modelos

Onde colocar um novo empreendimento?

Escola

Livraria

Hospital

Restaurante

?

??

?

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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

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Dados Geo-EspaciaisExemplos:

Imagens de Satélite

Mapas

MDT

Aerial photos

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APLICAÇÕES DE 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

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PRIMEIRA APLICAÇÃO DE SIG!!!

-Londres, 1854

Vibrião do cólera

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Aplicações 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).

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Aplicações 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

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Aplicações de SIG

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Aplicações 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

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Aplicações de SIG

• 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

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Aplicações de SIG

• Mudança de endereço:

– Rural versus Urbano

– Acesso

– Segurança

– Saúde

– Escola

– Lazer

– Supermercados

– Custo de moradia

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Exemplos 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/)

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Aplicações 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

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Exemplos de aplicações

• Setor Privado:

– Indústria de Petróleo

– MapLink, Apontador

– Mappy, Mapquest

– Google Earth, Google Maps, Google Local

– AutoTrack

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Alguns 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

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PRINCIPAIS NOMES – 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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Referências

• DRUCK, S. et. al. Análise espacial de dados geográficos. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2004.

• FLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de Textos, 2002.

• MOREIRA, M. A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de Aplicação. UFV, 2003.

• NOVO, E. M. L. M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. São Paulo: Edgard Blücher, 1989. 308p.