Sistema de Informação Geográfica (SIG) – Solar Analyst

O geoprocessamento constitui uma área da ciência que faz uso de técnicas matemáticas e computacionais para tratar as informações geográficas. Assim, estrutura, verifica e representa os dados geográficos, praticando o cruzamento e superposição de informações a fim de realizar um mapeamento temático de maneira prática. Já o Sistema de Informação Geográfica (SIG) é um dos principais componentes do geoprocessamento, sendo ferramentas computacionais que possibilitam as integrações dos dados georreferenciados (ANEEL, 2002).

De acordo com Piroli (2010), os SIGs tem três aplicações básicas na geografia, sendo eles: ferramenta para produção de mapas temáticos e visualização de dados espaciais, suporte para análise com combinação de informações espaciais e banco de dados geográficos para armazenamento de informações. Porém, para manejar estes dados é importante que as informações de entrada no software estejam corretamente referenciadas, permitindo o processamento e integração das informações.

Dentre estes sistemas de entrada, está o sistema geodésico, que são parâmetros predeterminados por normas específicas e composto por informações de altimetria, gravimetria e planimetria. Cada país adota sistemas de referências próprios, que estão vinculados a estações existentes em diferentes localidades territoriais e coletam dados de aceleração da gravidade da geoide, sendo que no Brasil, o marco “zero” do marégrafo situa-se em Imbituba, Santa Catarina caracterizado como datum vertical. Com relação aos datuns horizontais, no Brasil o modelo estipulado para uso denomina-se como Sistema de Referência para as Américas (Sirgas) e foi desenvolvido pela necessidade de compatibilização com técnicas de posicionamento por satélite, como GPS (FITZ, 2013).

Para situar uma cidade em determinada localidade no planeta Terra é necessário informação de duas coordenadas geográficas: latitude (norte ou sul) e longitude (leste ou oeste), sendo que a latitude está relacionada ao Equador, enquanto que para a longitude ao Meridiano de Greenwich (Figura 13). Assim, a latitude vai de - 90º (Polo Sul) até + 90º (Polo Norte), sendo o Equador referência 0º. Na mesma proporção que, a longitude vai de – 180º (ou -12 horas) do oeste até + 180º (ou +12 horas) para o leste, com o Observatório de Greenwich (Inglaterra) no meridiano 0º (CECATTO, 2010).

Figura 13 - Latitude e longitude.

Fonte: Fitz (2013).

Levando em conta sistemas cartográficos estabelecidos, é comumente adotado projeções cartográficas que trabalham com paralelos retos e equidistantes denominado Sistema Universal Transversal de Mercator (UTM). Esse sistema UTM adota coordenadas planas/planas-retangulares (Figura 14), onde a origem é estabelecida pelo cruzamento do equador com um meridiano padrão específico, denominado Meridiano Central (MC). Estas coordenadas são pré-estabelecidas e especificadas na margem das cartas, possibilitando conhecer a localização da área trabalhada (FITZ, 2013).

Figura 14 - Sistema de coordenadas planas UTM (Universal Transverso de Mercator).

Fonte: Laboratório de Cartografia UFSM (2019).

No SIG as informações podem ser armazenadas basicamente de duas formas: estrutura vetor e estrutura raster (Figura 15). A estrutura vetor representa os itens espaciais na forma de ponto, linha ou polígono e armazena a localização geográfica. Desta forma, um par de coordenadas define um ponto; uma rede de pares de coordenadas caracteriza uma linha e quando nesta cadeia o primeiro e o último ponto se encontram, forma um polígono. As informações geográficas vetorizadas no mapa se vinculam a uma tabela de atributos, que permite atribuir valores espaciais aos elementos vetoriais por meio dos campos desta tabela (SABOYA, 2000).

Logo, os dados rasters são imagens digitais em que uma matriz de células (pixel) é organizadas em grade, onde cada pixel possui um valor numérico e apresenta uma porção quadrada de área definindo sua resolução espacial. A resolução espacial é um forma de escala, quanto maior a resolução maior o detalhe, e representa unidades de medida, de forma que, a localização geográfica é dada pelo coordenadas x e y, que corresponde à linha e coluna da matriz, respectivamente (LACRUZ; SOUZA, 2009).

Figura 15 - Estrutura raster e estrutura vetor.

Fonte: Saboya (2000).

De acordo com Piroli (2010), os rasters representam a estrutura comum das imagens, podendo ser de satélite, fotografias aéreas digitais e mapas digitalizados. Por serem de fácil interpretação, representação e processamento permitem diversas operações de modelagem, simulação e superposição o que possibilita gerar novos mapas com variabilidades espaciais inéditas.

A análise espacial possibilita realizar diferentes associações temáticas, trabalhando assim com diferentes dados georreferenciados em uma mesma localização por meio de planos ou camadas de informação (Figura 16). Este conjunto de dados em inúmeros andares permitem desenvolver mapas de acordo com o interesse e a temática de estudo (LACRUZ; SOUZA, 2009).

Figura 16 - Mapa resultante das camadas de informação georeferenciada.

Fonte: Lacruz & Souza (2009).

Dentre as temáticas de estudos, o uso do geoprocessamento pode auxiliar na verificação da energia solar disponível sobre a superfície. Assim, a ferramenta SIG pode ser utilizada como elemento exploratório na determinação de locais adequados para implementação de tecnologias de geração de energia por meio das análises dos dados espaciais, que podem apoiar nas tomadas de decisões de maneira flexível, eficiente e prática (CHARABI; GASTLI, 2010).

A ferramenta Solar Analyst, uma extensão do software ArcGIS, permite mapear e analisar os efeitos do sol sobre determinada área geográfica por dado período de tempo. Este modelo foi desenvolvido por Fu e Rich (2000), estimando a irradiação solar de uma superfície com base em métodos algoritmos de visualização hemisférica. Desta forma, a ferramenta permite calcular o total de radiação global (direta e difusa)

para determinada localização geográfica, levando em consideração as

particularidades do entorno, construído e natural, resultando em mapas de irradiação solar.

O resultado visual destes mapas de irradiação solar são consequência de diversas variáveis, como localização geográfica, período do ano, orientação solar e efeito das sombras na topografia circundante, além de outros processos de

modelagem específicos, que podem ser integrados por meio de sobreposição de mapas (GONÇALVES; POSEIRO; DUARTE, 2015).

Desta forma, esta pesquisa visa fazer uso de ferramenta SIG para mapeamento do campus universitário da UFSM para identificar os níveis de irradiação solar disponíveis. De forma que permitir identificar áreas potenciais para geração de energia por sistema solar fotovoltaico. Assim, com um mapeamento completo, o olhar global da área possibilita um maior domínio e segurança nas tomadas de decisões, fazendo uso da tecnologia a favor da uma gestão eficiente.