O termo Sistemas de Informação Geográfica (SIG) é aplicado para sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos e processam informações não apenas com base em suas características alfanuméricas, mas também a partir de sua localização espacial (Câmara & Monteiro, 2004). Star & Estes (1990) define SIG como um sistema com suporte de um banco de dados com capacidades específicas (operações) para trabalhar com dados georeferenciados. Atualmente, os softwares utilizados já armazenam e operam informações não-georefenciados.
Integra numa única base de dados e informações espaciais provenientes de dados cartográficos, dados de censo, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno (Câmara & Queiroz, 2004). Além disso, oferece mecanismos para combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação e análise, para consultar, recuperar e visualizar o conteúdo da base de dados e gerar mapas temáticos (INPE, 2002).
Como suas principais aplicações estão a elaboração de mapas, de banco de dados geográficos com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial e, de suporte para análise espacial de fenômenos (Star & Estes, 1990).
Tipos de Dados
Com relação aos tipos de dados utilizados em um Sistema de Informação Geográfica, tem-se (Câmara & Monteiro, 2004):
- dados temáticos: descrevem a distribuição espacial de uma grandeza geográfica expressa de forma qualitativa (p.e. vegetação, declividade e teor mineral).
- dados cadastrais: distingue-se de um temático, pois cada um de seus elementos é um objeto
geográfico que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas (p.e. vegetação
(altura, espessura do tronco, etc.) e geologia (litotipos, idade, teor).
- redes: cada objeto geográfico (p.e. cabo telefônico, transformador de rede elétrica, cano de água) possui uma localização geográfica exata e está sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados.
- modelos numéricos de terreno (MNT): utilizado para denotar a representação quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espaço. Pode ser definido como um modelo matemático que reproduz uma superfície real a partir de algoritmos e de um conjunto de pontos (x, y), em um referencial
raster (Câmara & Queiroz, 2004) (Figura 2.4.1).
Na vetorial, a representação de um elemento ou objeto é uma tentativa de reproduzi-lo o mais exato possível. Qualquer entidade ou elemento gráfico de um mapa é reduzido a três formas básicas: pontos, linhas, áreas ou polígonos. Um ponto é um par ordenado (x, y) de coordenadas espaciais. As
linhas poligonais, arcos, ou elementos lineares são um conjunto de pontos conectados. Um polígono é a
região do plano limitada por uma ou mais linhas poligonais conectadas de tal forma que o último ponto de uma linha seja idêntico ao primeiro da próxima.
A representação matricial consiste no uso de uma malha quadriculada regular sobre a qual se constrói, célula a célula, o elemento que está sendo representado. A cada célula, atribui-se um código referente ao atributo estudado de tal forma que o computador identifique a que elemento ou objeto pertence a determinada célula.
Figura A1 – Elementos de representação vetorial (lado esquerdo). Diferentes representações matriciais para um mapa (lado direito). (Fonte: Câmara & Monteiro, 2004).
Espaço Geográfico
O espaço geográfico é modelado segundo duas visões complementares: os modelos de campos e
objetos (Câmara & Queiroz, 2004). O modelo de campos enxerga o espaço geográfico como uma
superfície contínua, sobre a qual variam os fenômenos a serem observados segundo diferentes distribuições. Por exemplo, um mapa de vegetação descreve uma distribuição que associa a cada ponto do mapa um tipo específico de cobertura vegetal.
O modelo de objetos representa o espaço geográfico como uma coleção de entidades distintas e identificáveis. Por exemplo, os rios de uma bacia hidrográfica ou os aeroportos de um estado poderiam ser geo-objetos.
Organização do Ambiente de Trabalho
Quanto à organização do ambiente de trabalho em um SIG existem duas grandes formas de organização (Câmara & Monteiro, 2004):
- baseada num banco de dados geográficos: o usuário define inicialmente o esquema conceitual associado às entidades do banco de dados geográficos, indicando para cada tipo de dados seus atributos não-espaciais e as representações geométricas associadas. Procede-se da mesma forma que num banco de
dados. O SPRING é um exemplo de sistema organizado como banco de dados geográficos.
- baseada em projetos: o usuário define inicialmente um referencial geográfico (que delimita uma região de trabalho) e a seguir, define as entidades geográficas que compõem o projeto. O ARC/INFO, SGI e IDRISI são exemplos desta classe de sistemas. Um projeto é usualmente composto por um conjunto de níveis, camadas ou planos de informação (PIs), que variam em número, tipos de formatos e de temas, conforme as necessidades de cada tarefa ou estudo.
Operações de Análise Geográfica
O que distingue um SIG de outros tipos de sistemas de informação são as funções que realizam análises espaciais. Tais funções utilizam os atributos espaciais e não-espaciais das entidades gráficas armazenadas na base de dados e buscam fazer simulações (modelos) sobre os fenômenos do mundo real, seus aspectos ou parâmetros (Câmara & Barbosa, 2004).
Uma das formas de caracterização dessas operações é pelo espaço geográfico (geo-campos e geo- objetos) que está sendo analisado, logo tem-se (Câmara et al. 2004):
- Operações sobre geo-campos:
- Pontuais: geo-campo de saída é função dos valores de entrada em cada localização correspondente. Suas principais classes de operações são as operações de transformação (Ponderação, Reclassificação, Fatiamento e Fatiamento de classes), as operações booleanas e as operações matemáticas.
- Vizinhança: geo-campo de saída está baseado na dimensão e forma de uma vizinhança em torno do geo-campo de entrada. Exemplos incluem filtros para processamento de Dad_Sensor_Rem, métodos de interpolação espacial para MNT e mapas de declividade para MNT;
- Operações sobre geo-objetos:
Podem-se definir as seguintes operações sobre geo-objetos:
• restrições sobre atributos: computados em função dos atributos de entidades espaciais (p.ex. “selecione todas as cidades de Alagoas com mortalidade infantil maior que 10% ”);
• restrições espaciais: derivados a partir dos relacionamentos topológicos das entidades geográficas (p.ex. “dê-me todas as escolas municipais do bairro Jardim Satélite”).
Figura A2 – Exemplo de mapa de distância (Segundo Câmara et al. 2004).