Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s) servem-se de mais variados recursos para a observação e captura de dados e informações, tais como:
aerolevantamentos, levantamentos cadastrais, levantamentos via satélites, censos, levantamentos topográficos, etc. (Quintanilha, 1995).
O termo geoprocessamento denota a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para tratamento da informação geográfica (Câmara & Medeiros, 1996). Desta maneira, ferramentas computacionais desenvolvidas, chamadas Sistema de Informação Geográfica (SIG), oferecem procedimentos de análise através da integração de dados de diversas fontes com algum tipo de componente espacial e da criação de banco de dados georreferenciados. Além disso, o SIG permite armazenar as informações espaciais de formas eficiente, facilitando sua atualização e acesso direto do usuário (Chuveico, 1990).
Medeiros & Botelho (1996) descreveram que os SIG’s têm evoluído de simples mapas automatizados para poderosas ferramentas de análise, planejamento e decisão, através da combinação e integração de todas as categorias de dados georreferenciados. Esses sistemas devem destacar a localização espacial dos dados, facilitar o georreferenciamento dos recursos que modelam, auxiliar em análises estatísticas das informações geográficas e, também, ajudar no planejamento através de mecanismos de simulação e previsão de dados.
Numa visão geral, pode-se considerar um SIG com os seguintes componentes: interface com o usuário, entrada e integração de dados, funções de processamento, visualização e plotagem, armazenamento e recuperação de dados. Com essa capacidade, o
geoprocessamento apresenta um enorme potencial para a tomada de decisões sobre os problemas urbanos, rurais e ambientais (Câmara & Medeiros, 1996).
Os mesmos autores indicam, como principais características do Sistema de Informação Geográfica, a capacidade de inserir e integrar numa única base de dados informações espaciais provenientes de dados cartográficos, censitários e cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno; oferecer mecanismos para combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação e análise, bem como para consultar, recuperar, visualizar e plotar o conteúdo da base de dados georreferenciados.
Segundo Rocha (2000), um SIG deve reunir as seguintes características:
- ter capacidade para coletar e processar dados espaciais obtidos a partir de fontes diversas tais como: levantamentos de campo (incluindo o sistema GLOBAL POSITION SYSTEM-GPS), mapas existentes, fotogrametria, sensoriamento remoto e outros;
- ter capacidade para armazenar, recuperar, atualizar e corrigir os dados processados de um forma eficiente e dinâmica;
- ter capacidade para permitir manipulações e a realização de procedimentos de análise dos dados armazenados, com possibilidade de executar diversas tarefas, tais como, alterar a forma de dados através de regras de agregação definidas pelo usuário, ou produzir estimativas de parâmetros e restrições para modelos de simulação e gerar informações rápidas a partir de questionamentos sobre os dados e suas inter-relações;
- ter a capacidade para controlar a exibição e saída dos dados em ambos os formatos gráfico e tabular.
Os dados utilizados em SIG podem ser divididos em dois grandes grupos: dados gráficos, espaciais ou geográficos, que descrevem as características geográficas da
superfície (forma e posição) e dados não geográficos, alfanuméricos ou descritivos, que descrevem os atributos destas características. A representação dos dados espaciais em um SIG pode ser basicamente Vetorial (vetor) e Matricial (raster) (Rocha, 2000).
Os mapas são compostos de pontos, linhas e polígonos. Internamente, um SIG representa os pontos, linhas e áreas como conjunto de pares de coordenadas (X,Y) ou (Longitude, Latitude). Os pontos são representados por um par. Linhas e áreas são representadas por seqüência de pares de coordenadas, sendo que nas áreas o último par coincide exatamente com o primeiro.
Desta forma, são armazenadas e representadas no SIG as entidades do mundo real que são representáveis graficamente, no modelo vetorial. Além disso, os SIG's contam com um conjunto de algoritmos que lhes permitem analisar topologicamente as entidades espaciais.
No formato matricial tem-se uma matriz de células, às quais estão associados valores, que permitem reconhecer os objetos sob a forma de imagem digital. Cada uma das células denomina-se pixel e é endereçável por meio de suas coordenadas (linha, coluna) (Rocha, 2000).
É possível associar o par de coordenadas da matriz (coluna, linha) a um par de coordenadas espaciais, (X,Y) ou (Longitude, Latitude). Cada um dos pixels estão associados a valores que serão sempre números inteiros e limitados, geralmente entre 0 e 255. Estes valores são utilizados para definir uma cor para apresentação na tela ou para impressão.
Os valores dos pixels representam uma medição de alguma grandeza física correspondente a um fragmento do mundo real.
a) Atributos dos Dados Espaciais: são os atributos que fornecem informações descritivas acerca das características de algum dado espacial. Podem fornecer informações qualitativas ou quantitativas associadas às feições espaciais pontos, linhas ou áreas representadas na base de dados.
b) Atributos Georreferenciados: São dados onde a preocupação é apenas georreferenciar alguma característica específica, sem descrever as suas feições espaciais.
Segundo Bocco & Valenzuela, data citada por Pereira et al. (1994), foram utilizadas procedimentos operacionais em SIG's e técnicas de processamento de imagens orbitais para avaliar a erosão do solo. Constataram que a integração do SIG e a interpretação visual de produtos de sensoreamento remoto e classificação digital de dados dos sensores TM e SPOT permitiram a discriminação de processos de erosão dos solos.
Segundo o manual SPRING (1997), o software SPRING (Sistema para Processamento de Informações Georreferenciadas) é um banco de dados geográfico, de segunda geração, para ambientes Unix e Windows, com as seguintes características:
• opera como um banco de dados geográfico sem fronteiras e suporta grande volume de dados (sem limitação de escala, projeção e fuso), mantendo a identidade dos objetos geográficos ao longo de todo banco;
• administra dados vetoriais e matriciais (“raster”), realizando a integração de dados de sensoriamento remoto num SIG;
• tem um ambiente de trabalho amigável e poderoso, através da combinação de menus e janelas com uma linhagem espacial facilmente programável pelo usuário (Legal-linguagem espaço-geográfica, baseada em álgebra);
• consegue escalonabilidade completa, sendo, capaz de operar com toda sua funcionabilidade em ambientes que variam desde microcomputadores a estações de trabalho RISC de alto desempenho.
Para alcançar estes objetivos, o SPRING é baseado num modelo de dados orientado a objetos, do qual são derivadas sua interface de menus e a linguagem espacial LEGAL (Linguagem Espacial para Geoprocessamento Algébrico). Algorítmos inovadores, como os utilizados para indexação espacial, segmentação de imagens e geração de grades triangulares, garantem o desempenho adequado para as mais variadas aplicações.
2.7.1. Banco de dados
Um banco de dados geográficos é entendido como um banco de dados não convencional, onde os dados tratados possuem, além de atributos descritivos, uma representação geométrica no espaço geográfico (Câmara & Medeiros, 1996).
Segundo Rocha (2000), os bancos de dados são formados pelo banco de dados espaciais, descrevendo a forma e a posição das características da superfície do terreno, e o banco de dados de atributos, descrevendo os atributos ou qualidades destas características. Em alguns sistemas, o banco de dados espaciais e o de atributos são rigidamente distintos e em outros sistemas são integrados em uma entidade simples, conhecida como "coverage".
Um sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD) consiste em uma coleção de dados interrelacionados e em um conjunto de programas para acessá-los, com o
objetivo de prover um ambiente que seja conveniente e eficiente para recuperar e armazenar informações de banco de dados (Korth & Silberschatz, 1993).