A aquisição e validação englobam várias etapas. Primeiramente, uma análise para definir os recursos necessários à sua interpretação e à organização de fontes de dados primários, verificando se os dados e recursos disponíveis são suficientes e completos para concluir o estudo. As fontes típicas de dados para armazenar numa base espacial podem ser cartas, imagens de sensores remotos ou até fotografia terrestre, passando por registos de prospecção ou ensaios e de pontos de amostragem.
A maioria dos dados utilizados na cartografia geotécnica, como litologia, atributos de solos e rochas, hidrogeologia e tectónica, são adquiridos durante o levantamento e prospecção do terreno, pelo que a quantidade de tempo despendido no campo se reflecte directamente na quantidade e qualidade dos dados coligidos. A aquisição de factores geológicos como composição do terreno, textura, estrutura, estado de
alteração, orientação das fracturas e grau de fracturação, atitude da xistosidade ou da estratificação, etc., não tem sido significativamente facilitada pela difusão e aplicação
das novas tecnologias, nomeadamente dos SIG. Ela segue os procedimentos
tradicionais, onerosos e morosos, que se baseiam nos estudos de fotointerpretação e de campo.
Segue-se a captura de dados para o formato digital, que inclui um pré-processamento e edição de dados. Os dados de cartas analógicas, nomeadamente simples cartas de factores, são capturados através de digitalização por dois métodos principais (Quadro IV.5): digitalização manual, por exemplo em mesas traçadoras, ou por rasterização, em scanners ópticos, geralmente com ulterior vectorização semi-automática. É essencial nunca digitalizar a mesma linha mais do que uma vez; por exemplo, nos casos em que o traçado de uma falha coincida com um limite geológico.
Quadro IV.5 - Comparação entre digitalização manual e rasterização.
Digitalização Manual Rasterização
Vantagens
• O operador tem controlo directo sobre os dados adquiridos.
• Opção com baixo custo para a aquisição de documentos simples ou para sistemas que necessitem do input de pequenos volumes de dados.
• Exige poucos minutos.
• A utilização de digitalizadores mais
sensíveis permite uma maior discriminação entre dados e ruído.
• Existe software que permite uma
vectorização ulterior semi-automática.
Desvantagens • É mais morosa e implica um trabalho mais intenso.
• A georreferenciação e vectorização, ou
seja a edição da imagem rasterizada, demora algum tempo e pode gerar alguns erros de posição.
As aplicações disponíveis no mercado utilizam sistemas gráficos interactivos e permitem registar qualquer área digitalizada para um sistema de coordenadas cartográficas, desde que:
• a projecção e a escala da carta original sejam conhecidas; sendo certo que a escala tem que ser igual ou maior do que a resolução pretendida para a carta final;
• se seleccionem pelo menos 3 pontos de controlo (isto é, com as coordenadas conhecidas) para se georreferenciar a área digitalizada.
Em todo este processo é fundamental garantir a qualidade e traçar a história dos dados, nomeadamente através da incorporação dessa informação em tabelas de metadados, conforme foi referido anteriormente. A integração de dados de diversas fontes levanta a questão relativa à transição de dados de SIG de uma escala para outra e de saber quais as escalas que foram utilizadas quando se efectuou a combinação ou a transferência de dados. Por outro lado, quais foram os padrões de precisão utilizados (se é que houve alguns!). Ao utilizar as normas sobre informação geográfica que entretanto foram sendo
desenvolvidas, alguns destes problemas podem ser limitados.
Antes de digitalizar, anotam-se na base (metainformação) as especificações da carta digitalizada que incluem a escala, autoria, etc.. Devem também preparar-se as definições a adoptar para representar graficamente os elementos geométricos, cor ou tons de cinzento no caso de píxeis ou, caso se opte por vectorizar os dados, a simbologia de linhas (estilo, espessura e cor), pontos (tipo, tamanho e cor), polígonos (preenchimento, cores e/ou tipo de tramas), texto (tipo, tamanho, espessura e cor) e informação que será incluída em eventuais legendas. A simbologia é geralmente anotada num ficheiro do tipo biblioteca de símbolos mantendo-se, em regra, constante o aspecto gráfico para um conjunto de objectos espaciais.
Os dados alfanuméricos podem ser adquiridos por teclado ou por rasterização seguida de reconhecimento óptico dos caracteres. Alguns produtos no mercado permitem ter já uma vectorização quase automática, possibilitando o reconhecimento óptico de texto e a capacidade de distinguir entre linhas de diferente espessura.
É particularmente importante a uniformização de procedimentos a fim de possibilitar uma eficaz partilha de dados.
A fase de aquisição é fonte de muitos erros, pelo que lhe sucede sempre uma fase de validação dos dados que implica um trabalho cuidadoso de edição para identificar eventuais erros e prevenir inconsistências na BD. Idealmente, não há redundância da informação geométrica num ficheiro geográfico. A detecção de erros, e a sua correcção durante a digitalização, é mais eficaz se o operador tiver conhecimentos geológicos, uma vez que se pode ir cruzando informação entre o que se está a digitalizar e o contexto geológico e espacial. É necessário avaliar a exactidão de posição, isto é, assegurar que as linhas e polígonos da carta analógica original estão adequadamente reproduzidos e atribuídos de modo a prevenir inconsistências. Uma maneira de definir a inexactidão numa BD espacial é através da verificação de informação que não se encontra presente em formato digital.
Este trabalho é iniciado por uma visualização directa dos elementos digitalizados no monitor e o recurso a ferramentas disponibilizadas pelas aplicações, que oferecem um sistema interactivo através de comandos do tipo modify, move, extend, delete, etc., ou de undershoot, overshoot, etc., no caso de SIG (Quadro IV.6). Utiliza-se ainda uma cópia impressa (em plotter ou impressora) para detectar eventuais anomalias.
A carta digitalizada é arquivada em formato matricial ou vectorial. Obtém-se, assim, um ficheiro digital que descreve apenas as características geométricas dos objectos; seguidamente, para que se possam efectuar análises espaciais futuras em formato
vectorial, tem que se estruturar os dados topologicamente.
Quadro IV.6 - Principais operações de aquisição, validação, estruturação e manipulação
disponibilizadas em SIG.
Operação Funções Exemplo de aplicação em Geologia de Engenharia
Integração de dados digitais
Importação ou exportação de dados de outras, ou para outras, aplicações.
Simbolização Convenção cartográfica a atribuir aos objectos gráficos.
Digitalização Aquisição de informação para formato digital.
Poligonização Criação de topologia - criação de polígonos (unidades litológicas, por
exemplo) a partir de um conjunto de linhas (limites litológicos).
Etiquetagem
Criação de topologia - em determinados software, equivale à operação de introdução de designações de polígonos, por exemplo através da introdução de centróides que permitem relacionar objectos gráficos com os respectivos atributos.
Automação e edição
Criação de entidades gráficas
Localização de objectos gráficos e/ou construção de pontos, linhas ou polígonos.
Transformação de coordenadas
Integração de dados com sistemas de projecção cartográficos diferentes, por exemplo Hayford Gauss moderno (HG73) ou antigo (HGA).
Projecção / Rectificação de imagens
Rectificação de ficheiros cartográficos rasterizados e sua geor- referenciação.
Conectividade, contiguidade Comandos de edição, em formato vectorial, para eliminar "ruídos" do ficheiro de desenho. Extracção de dados
(windowing)
Extrair dados de uma área particular, numa ou várias coberturas, definida através de uma “janela” no monitor.
Conversão de formatos
(matricial ⇔ vectorial) Transformação de dados arquivados na estrutura matricial para vectorial ou vice-versa.
Redefinição de linhas
Comando de edição em formato vectorial que possibilita actuar sobre linhas/segmentos de linhas e suavizar os seus contornos, diminuir o número de vértices, etc..
Alteração na resolução Operação de ampliação ou redução de um certo factor, consoante o
interesse e finalidade.
Reclassificação
Reavaliação de um conjunto de atributos e a sua transformação noutros em função de certa(s) característica(s), em que certas classes dos dados de input são atribuídos a novas classes nos dados de output.
Fusão (merge) Simplificação das unidades de uma determinada área, por agrupamento
de polígonos contíguos.
Manipulação
Generalização Redução para um número de classes mais abrangentes com base nos
elementos geométricos e/ou respectivos atributos.
A estruturação dos dados em formato vectorial consiste na criação de topologia, isto é, de informação geográfica. Os objectos devem ser divididos por temas, o mais abrangentes possíveis; em seguida, definem-se as entidades geográficas, associando- -lhes uma representação gráfica tipo e, depois, os atributos que as caracterizam.
As operações de manipulação (Quadro IV.6) para além de facilitarem as de análise espacial em SIG, permitem ainda adquirir ou editar dados, alterar a estrutura/forma em que aqueles se encontram ou, ainda, generalizar ou agregar diversos conjuntos de atributos/elementos geométricos a um menor número para efectuar operações espaciais.
A qualidade dos dados georreferenciados numa base inclui aspectos:
• cartográficos - estão ligados aos elementos gráficos e podem referir-se à exactidão do seu posicionamento, que é função da fonte dos dados e que está sempre afectada por um erro gráfico podendo, inclusive, derivar de uma georreferenciação deficiente ou erro na transformação de coordenadas; podem resultar da fase de manipulação dos ficheiros gráficos devido aos processos de tratamento e de edição automáticos utilizados; finalmente podem consistir em erros de processamento, associados ao hardware e software utilizados nesta fase inicial, nomeadamente no processo de vectorização automática. A exactidão gráfica é igual a 0,02 mm na escala da carta (FERNANDES, 1997);
• temáticos - relacionam-se com a exactidão dos atributos, ou seja, se os dados estão ou não actualizados e correctos; a qualidade é descrita explicitamente em formato digital recorrendo, para o efeito, a campos próprios para guardar tais observações - por exemplo, registo a definir se a falha é inferida, interpretada ou observada.
A validação dos dados digitais inclui confirmar se estão correctos, completos e documentados. Os problemas que podem ocorrer incluem topologia incompleta, pro- jecções inconsistentes e ficheiros danificados. Quando os CDG estão normalizados, são possíveis avaliações automáticas. De acordo com as normas propostas da Digital
Cartographic Data Standards Task Force (DCDSTF, 1988 in LAUTER & VERIGIN, 1992), a documentação da qualidade dos dados inclui cinco componentes chave: exactidão de posição, exactidão dos atributos, historial (fontes dos dados e métodos de derivação e codificação dos dados, bem como o conjunto de transformações aplicadas aos dados), consistência lógica (fidelidade das associações codificadas nos dados) e se estão completos (se estão suficientemente descritas as associações entre objectos na BD e todo o universo abstracto dos objectos).