GEOPROCESSAMENTO. Aula 1

(1)

GEOPROCESSAMENTO

Aula 1

(2)

Coleta de informa

ç

ões sobre a distribui

ç

ão

geogr

á

fica.

Recursos minerais;

Propriedades;

Plantas e Animais;

Estradas, ruas, caminhos;

Cidades, Estados, Países ...

Introdu

ç

ão

Mapas

(3)

Mapas

-

Papel

Introdu

Introduççãoão

Terra

Coleta de informa

Coleta de informaçções ões (coordenadas)

(coordenadas)

Armazenamento das

Informa

(4)

Introdu

_{Principais Dificuldades}

Mapas

Mapas --PapelPapel

Lagos, Rios, drenagem...

Curvas de n

Curvas de níívelvel

Estradas, ....

Uso da Terra...

(Atual ?)

(Atual ?) _{Escala (}_{Escala (}_≠_≠ ₎₎

(5)

(Localiza

(Localizaçção Espacial + ão Espacial +

Informa

Informaçção)ão)

Mapas

Mapas -- PapelPapel

(coordenadas X, Y e Z)

Tomada de Decisões

(Matriz de Decisão)

SATURAÇÃO COM BASES - V (a; b) CTC (a; b) MA A M B MB GRAUS DE LIMITAÇÃO MA 0 0 1 2 3 A 0 0 1 2 3 M 0 0 1 2 3 B 0 1 2 3 4 MB 1 2 3 4 5

GEOPROCESSAMENTO

Introdu

(6)

Tomada de Decisões

SIG

GEOPROCESSAMENTO

Introdu

Banco de Dados

(X, Y e Z)

(7)

Anos 50

Primeira tentativa de automatizar parte do

processamento de dados com características

espaciais (Inglaterra e Estados Unidos)

Objetivo: Reduzir os custos de produção e

manutenção de mapas.

Problema: precariedade da informática da

época.

Breve Hist

(8)

Breve Hist

ó

rico do Geoprocessamento

Anos 60

Primeiro SIG (Canadá)

Objetivo: Programa governamental para

inventário de recursos naturais.

Problema: Sistema de difícil uso, não existiam

monitores gráficos de alta resolução,

computadores caríssimos, mão de obra altamente especializada, capacidade de armazenamento e processamento baixas, programas específicos para cada projeto (alto custo e tempo)

(9)

Breve Hist

ó

rico do Geoprocessamento

Anos 70 (Avan

Anos 70 (Avançços)os)

Desenvolvimento de recursos de Hardware (tornando

viável desenvolvimento de sistemas comerciais).

““Expressão: Expressão: GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMGEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM ””

Primeiros sistemas comerciais de CAD (Computer Aided

Desing, ou projeto assistido por computador).

Base para os primeiros sistemas de Cartografia

automatizada.

Desenvolvimento de fundamentos matemáticos e questões

de geometria computacional voltados a Cartografia.

Problema: altos custos dos sistemas, computares de grande

(10)

Breve Hist

ó

rico do Geoprocessamento

Anos 80 (Avan

Anos 80 (Avançços)os)

Tecnologia do SIG – acelerado processo de

crescimento até os dias de hoje!

Avanços na Microinformática e estabelecimento

de centros de estudo sobre o assunto.

EUA (1989): (NCGIA – National Centre for

Geographical Information and Analysis) “

Disciplina científica de Geoprocessamento”

Evolução dos computadores pessoais e sistemas

(11)

Breve Hist

ó

rico do Geoprocessamento

Desenvolvimento no Brasil:

(UFRJ) – Início dos anos 80 Prof. Jorge Xavier da Silva –

divulgação e formação de pessoal.

1982 – Vinda do Prof Roger Tomlinson (responsável pela

criação do primeiro SIG – Canadian Geographical Information System). Incentivo a vários grupos, tais como:

UFRJ (Lab. de Geop. Dep. de Geografia)

desenvolveu o SAGA (Sistema de Análise Geo-Ambiental).

AeroSul aerolevantamentos: MaxiDATA

(automatização de processos cartográficos) e MaxiCAD (mapeamento por computador).

CPqD/TELEBRÁS (1990): desenvolvimento do

SAGRE (Sistema Automatizado de Gerência de Rede Externa).

(12)

Breve Hist

ó

rico do Geoprocessamento

Desenvolvimento no Brasil: (INPE)

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

1984 – DPI (Divisão de Processamento de Imagens)

Objetivo: Desenvolvimento de tecnologia de

geoprocessamento e SR.

1984 a 1991 (SITIM/SGI) Sistema de Tratamento de

Imagens / Sistema de Informações Geográficas para ambiente PC\DOS.

1991 (SPRING) Sistema de Processamento de

Informações Geográficas, para ambiente UNIX e MS/Windows.

(13)

GEOPROCESSAMENTO

“

“AutomatizaAutomatizaççãoão da informada informaçção que de alguma forma ão que de alguma forma est

estáá vinculada a um determinado lugar no espavinculada a um determinado lugar no espaçço o (

(CouvreCouvre, 1999), 1999)”” “

“O termo O termo GeoprocessamentoGeoprocessamento denota a disciplina do denota a disciplina do conhecimento que utiliza t

conhecimento que utiliza téécnicas matemcnicas matemááticas e ticas e computacionais para o tratamento da informa

computacionais para o tratamento da informaçção ão geogr

geográáfica e que vem influenciando de maneira fica e que vem influenciando de maneira crescente as

crescente as ááreas de Cartografia, Recursos Naturais, reas de Cartografia, Recursos Naturais, Transportes, Comunica

Transportes, Comunicaçções, Energia, Planejamento ões, Energia, Planejamento Rural e Urbano, ...Câmara, 2000 )

Rural e Urbano, ...Câmara, 2000 )”” “

“Se Se ondeonde éé importante para o seu negimportante para o seu negóócio, então cio, então Geoprocessamento

(14)

Região de Piracicaba (localização espacial)

Declives variáveis .... ( < 15 %)

Solos com baixa susceptibilidade a erosão

Tiro de máquina ( > 200 m)

BANCO DE DADOS GEORREFERENCIADO

ANÁLISE

GEOPROCESSAMENTO

Exemplo:

(15)

GEOPROCESSAMENTO

N

S

W

_L

X, Y X, Y

z

An Anááliselise Matriz de Matriz de Decisão Decisão Cruzamento Cruzamento de Informa

de Informaççõesões

Nova Informa

(16)

Áreas de Colheita mecanizada

(17)

Região de Piracicaba (localização espacial) Declive variáveis .... ( < 15 %)

Solos com baixa susceptibilidade a erosão Tiro de máquina ( > 200 m)

BANCO DE DADOS GEOREFERENCIADO

ANÁLISE GEOPROCESSAMENTO SENSORIAMENTO REMOTO

+

SIG GPS

=

(18)

Principais Ferramentas:

(19)

(20)

Sensoriamento Remoto

“ É a ciência ou a arte de se obterem informações

sobre um objeto, área ou fenômeno, através de dados

coletados por aparelhos denominados sensores, que não

entram em contato direto com os alvos em estudo (Crepani, 1983)”

(21)

R.E.M. Alvo Sensor Plataforma Comp. Espectral INPE Imagens

Aquisição/Armazenamento/Processamento

Produtos do Sensoriamento Remoto

(22)

FOTOGRAFIAS A

FOTOGRAFIAS AÉÉREASREAS

1993

2005

Fotointerpreta

ç

_ç

ão

_ão

Estradas Rios Cana-de-açúcar

Matas Nativas Reflorestamento Drenagem

(23)

IMAGENS DE SAT

IMAGENS DE SATÉÉLITELITE

Landsat 3 MSS

Landsat 5 TM

20/10/79

05/09/06

Multispectral Scanning System Thematic Mapper

(24)

IMAGENS DE SAT

12/09/06 21/01/06

CBERS 2 CCD

Couple Changed Device

(25)

IMAGENS DE SAT

Ikonos

(26)

IMAGENS DE SAT

(27)

IMAGENS DE SAT

Landsat 3 MSS

Landsat 5 TM

CBERS 2 CCD Ikonos

Resolu

Resoluçção Espacialão Espacial

Resolu

Resoluçção Radiomão Radioméétricatrica

Resolu

(28)

SISTEMA DE POSICIONAMENTO

GLOBAL

(29)

SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL

““ O Sistema de Posicionamento Global (GPS) O Sistema de Posicionamento Global (GPS) éé

um sistema espacial de navega

um sistema espacial de navegaçção, que foi ão, que foi

desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos

EUA, que pode ser usado 24 horas por dia, em

quaisquer condi

quaisquer condiçções meteorolões meteorolóógicas. O objetivo gicas. O objetivo

inicial era para satisfazer as necessidades de

usu

usuáários civis, das forrios civis, das forçças militares americanas as militares americanas e de seus aliados, de modo a determinar

e de seus aliados, de modo a determinar

posi

posiçção, velocidade e tempo, em relaão, velocidade e tempo, em relaçção a um ão a um sistema de referência definido, para qualquer

sistema de referência definido, para qualquer

ponto sobre ou pr

ponto sobre ou próóximo da superfximo da superfíície da cie da

Terra

(30)

Diversos Tipos de Receptores

(31)

COMPARA

COMPARAÇÇÃO DE RECEPTORES GPSÃO DE RECEPTORES GPS

Ponto Média Desvio Padrão Variância Erro Padrão

Médio X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z P1 211244,76 7294200,13 443,22 1,17 0,89 1,71 1,37 0,80 2,93 0,28 0,21 0,40 P2 211234.58 7295106,07 414,32 1,08 0,88 1,74 1,18 0,78 3,02 0,25 0,21 0,41 P3 210981,92 7294920,95 416,45 1,07 0,88 1,71 1,15 0,77 2,94 0,25 0,21 0,40 P4 210974,39 7294236,59 439,69 1,10 0,88 1,71 1,22 0,77 2,93 0,26 0,21 0,40 P5 211244,69 7294200,13 443,24 1,14 0,88 1,72 1,30 0,78 2,96 0,27 0,21 0,40 BASE 211558,99 7293493,73 414,86 1,07 0,89 1,70 1,14 0,79 2,90 0,25 0,21 0,40

GPS – SUB-MÉTRICO – Método Relativo

Pontos Antena Média Desvio Padrão Variância Erro Padrão Médio X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z CA 211197,92 7294120,05 414,49 11,99 12,44 2,17 143,77 154,67 4,72 2,75 2,85 0,49 P1 SA 211197,14 7294151,82 411,95 11,46 12,79 3,40 131,38 163,59 11,57 2,63 2,93 0,78 CA 211187,71 7295056,64 386,88 11,99 12,09 1,54 143,97 146,29 2,38 2,75 2,77 0,35 P2 SA 211187,28 7295056,14 384,75 14,21 13,04 2,23 201,92 169,98 4,96 3,26 2,99 0,51 CA 210934,98 7294870,89 388,78 11,35 12,62 1,77 128,87 159,22 3,13 2,60 2,89 0,41 P3 SA 210934,83 7294871,21 387,32 11,35 12,47 1,76 128,81 155,64 3,09 2,60 2,86 0,40 CA 210928,17 7294186,15 411,61 10,92 12,04 2,20 119,17 144,93 4,85 2,50 2,76 0,50 P4 SA 210926,20 7294188,05 409,42 11,38 12,59 2,38 129,63 150,98 5,66 2,61 2,82 0,54 CA 211198,51 7294149,90 415,49 11,88 12,48 2,42 141,11 155,87 5,84 2,72 2,86 0,55 P5 SA 211196,99 7294151,81 413,50 11,58 12,01 2,05 134,03 144,29 4,20 2,65 2,75 0,47

(32)

12,44 m 11,46 m y x 11,46 m y x 11,46 m y x 16,91 m 42°4 0’ P1 Nav SA 11,99 m 12,44 m y x 11,99 m 12,44 m y x 17,27 m 46°0 4’ P1 Nav CA xx 0,89 m 1,17 m y 0,89 m 1,17 m y 1,47 m 52° 4 0’ P1 Sub

(33)

GPS Sub: 208.042,219 m2 GPS Nav CA: 211.879,869 m2 GPS Nav SA: 220.878,978 m2 Área Teodolito: 208.089,769 m2 Teodolito - GPS Sub = 47,55 m2 Teodolito - GPS Nav CA = 3.790,10 m2 Teodolito - GPS Nav SA = 12.789,21 m2 GPS SA - GPS CA = 8.999,11 m2

(34)

(35)

Sistemas de Informa

ç

ões Geogr

á

ficas

“

“ Um SIG pode ser definido como um conjunto Um SIG pode ser definido como um conjunto

poderoso de ferramentas para coletar, armazenar,

recuperar sob demanda, transformar e mostrar

dado espacial do mundo real (

dado espacial do mundo real (BurroughBurrough & &

McDonnell

McDonnell, 1998) , 1998) ””

“

“ SIG SIG -- Um sistema de computadores e perifUm sistema de computadores e perifééricos, ricos,

programas, dados, pessoas, organiza

programas, dados, pessoas, organizaçções e ões e

institui

instituiçções com o propões com o propóósito de coletar, armazenar, sito de coletar, armazenar,

analisar e disseminar informa

analisar e disseminar informaçções sobre ões sobre ááreas da reas da

Terra (

(36)

Sistemas de Informa

ç

ões Geogr

á

ficas

Sistema:

Sistema: indica que o SIG indica que o SIG éé feito de vfeito de váários componentes rios componentes inter

inter--relacionados e ligados com diferentes funrelacionados e ligados com diferentes funçções. ões.

Dessa maneira um SIG tem capacidade funcional

para entrada de dados, manuseio, transforma

para entrada de dados, manuseio, transformaçção, ão,

visualiza

visualizaçção, ão, combinacombinaçção, ão, consultas, consultas, ananáálises, lises,

modelagem e sa

modelagem e saíída. da.

Informa

Informaçção:ão: pressupõe que os dados no SIG estejam pressupõe que os dados no SIG estejam organizados para produzir conhecimento

organizados para produzir conhecimento úútil, na til, na

forma de mapas e imagens, estat

forma de mapas e imagens, estatíísticas, grsticas, grááficos, etc. ficos, etc.

Geogr

Geográáfica:fica: implica conhecimento da localizaimplica conhecimento da localizaçção dos ão dos itens de dados, ou que eles podem ser calculados, em

itens de dados, ou que eles podem ser calculados, em

termos de coordenadas geogr

termos de coordenadas geográáficas. ficas.

(

(37)

Banco de dados Georreferenciados.

Permite a visualização de produtos temáticos

através de planos de informação (layers).

Permite a manipulação, integração e geração

de novos produtos georreferenciados.

SISTEMAS DE INFORMA

(38)

ESTRUTURA DE UM SIG

N

S

W

_L

X, Y X, Y

z

Drenagem Drenagem Estradas Estradas Solos Solos Declividade Declividade Uso do solo Uso do solo Produtividade Produtividade

(39)

Estudo de Caso

GEOPROCESSAMENTO NO

PLANEJAMENTO AMBIENTAL DA

MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO

CÓRREGO DO CEVEIRO

(40)

Planejamento

POR QUE SE FAZ ?

DEGRADADEGRADAÇÇÃO FÃO FÍÍSICASICA

DEGRADADEGRADAÇÇÃO QUÃO QUÍÍMICAMICA

(41)

(42)

(43)

(44)

EROSÃO SIMULADA Vs. PRODUTIVIDADE DO MILHO

(45)

(46)

(47)

OBJETIVO

Custo

Impacto

Ambiental

Produtividade

Planejamento

(48)

Planejamento

COMO SE FAZ ?

SISTEMA DE AVALIAÇÃO DA APTIDÃO

AGRÍCOLA DAS TERRAS

(RAMALHO FILHO et al. 1983)

SITEMA DE CAPACIDADE DE USO

(LEPSCH et al. 1991)

SISTEMA DE ANÁLISE AMBIENTAL PARA

PLANEJAMENTO AGRÍCOLA (KOFFLER et al. 1992)

Matrizes

de

Decisões

(49)

COMO SE FAZ ? Cruzamento de Informações Levantamento Pedológico - Análises Químicas - Análises Físicas Mapas Planialtimétricos - Declividade Uso atual - Trabalho de Campo (GPS) - Fotografias Aéreas - Imagem Satélite GEOPROCESSAMENTO

(50)

ESTUDO DE CASO:

Microbacia Hidrogr

(51)

LOCALIZAÇÃO

Piracicaba Artemis

(52)

MICROBACIA HIDROGRAFICA DO CEVEIRO

São Pedro - Piracicaba Artemis

(53)

CRONOLOGIA DO USO DA TERRA FOTOGRAFIAS AÉREAS 1962 1965 1978 1995

Fotointerpretação do uso da terra

(54)

Obtendo uma carta tem

Obtendo uma carta temáática (Uso da Terra)tica (Uso da Terra)

FX. 15-2908 - 19-06-78 1:35.000 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 1 2’ 1’ 2 A _B _A _B t _w t _w _z w z 3’ 2 3’ C B C Fotointerpreta

Fotointerpretaçção do uso da terraão do uso da terra

1962 1962 1965 1965 1978 1978 19951995

(55)

FX. 15-2908 - 19-06-78 1:35.000 1 2’ A B t w FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 1’ 2 A B t w z 3’ C FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 w z 2 3’ B C

Obtendo uma carta temáática (Uso da Terra)tica (Uso da Terra) Fotointerpreta

1962 1962 1965 1965 1978 1978 19951995

(56)

Fotointerpretação FX. 15-2908 - 19-06-78 1:35.000 1 2’ A _B t _w FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 1’ 2 A B t _w _z 3’ C FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 w z 2 _3’ B C Fotointerpreta

(57)

ELABORAÇÃO DE CARTAS

Obtendo uma carta temática (uso da terra)

Entrada de Dados

–

SIG

-

Registro

Pontos de controle FX. 15-2908 - 19-06-78 1:35.000 t FX. 15-2909 - 19-06-78_{FX. 15-2909 - 19-06-78}1:35.000 N Área Área Registro – SIG

(58)

0 2.000 m Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Cultura perene Mata Ciliar Pasto Pasto sujo Reflorestamento Mata (ha) 2,60 318,24 633,44 1,88 126,92 (ha) 289,72 288,92 283,60 45,08 N Uso 1962

(59)

Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto Pasto sujo Reflorestamento Mata 0 2.000 m Uso 1965 (ha) 8,32 151,68 835,72 202,24 281,88 (ha) 247,28 230,88 32,40 N

(60)

Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto Pasto sujo Reflorestamento Mata Represa 0 2.000 m N (ha) 11,44 524,48 226,64 76,24 558,56 (ha) 282,20 267,96 31,24 11,64 Uso 1978

(61)

Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto Pasto sujo Reflorestamento Mata Represa Uso 1995 0 2.000 m (ha) 36,16 1.319,64 2,96 91,28 96,40 (ha) 181,24 120,12 134,08 5,52 N

(62)

1962 1965 1978 1995 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 c.anual cana c.perene mata ciliar pasto pasto sujo reflorest. mata área urbana represa

(63)

CONCLUSÕES

A cana-de-açúcar foi a principal responsável

pela diminuição das culturas anuais na microbacia, em decorrência dos incentivos governamentais (Próalcool).

A expansão da cana-de-açúcar foi desordenada,

levando em consideração aspectos econômicos e não a aptidão das terras.

A represa da Vila de Artêmis diminuiu sua área

em 50%, em decorrência da alta suscetibilidade a erosão dos solos PV e Li, com o cultivo da cana-de-açúcar, o que veio a promover o impacto ambiental na Microbacia Hidrográfica de Ceveiro.

O aumento nas áreas de mata e manutenção das

matas ciliares mostra que a lei no _{4771/br de 15.09.65 foi}

(64)

PLANEJAMENTO DO USO DA TERRA

??????

(65)

Mapa de Solo Químicos Físicos Mapa Planialtimétrico Declividades Cruzamento de Informações

Uso Preferencial _X Uso Atual Intensidade de Uso

(66)

2.000 m N PV PVpp PE/TE/TEP Li Cb Hi + Al Área Urbana 617,88 223,52 64,44 903,16 97,28 39,96 39,16

(67)

0 2000 m 0 - 2% 339,00 2 - 5% 154,28 5 - 10% 469,64 10 - 20% 854,20 > 20% 130,12 Área Urbana 39,16 Mapa de Declividade Área ha Área ha

(68)

0 2000 m (ha) % Ciclo curto 638,93 32,00 Ciclo longo 689,81 34,65 Pastagem 495,33 24,81 (ha) % Silvicultura 130,17 6,54 Área urbana 36,16 2,00 Uso Preferencial

(69)

Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto Pasto sujo Reflorestamento Mata Represa Uso 1995 0 2.000 m (ha) 36,16 1.319,64 2,96 91,28 96,40 (ha) 181,24 120,12 134,08 5,52 N

(70)

0 2000 m Intensidade de Uso da Terra

(ha) % Adequado 536,28 27,00 Sub-utilizado 958,20 48,00 (ha) % Excessivo 456,76 23,00 Área urbana 39,16 2,00

(71)

CONCLUSÕES

Através da utilização dos dados relacionados a intensidade de uso, notou-se que apenas 27 % da área da MHC estava sendo utilizada adequadamente e que 48 % estava sendo utilizada abaixo de seu potencial e 23 % excessivamente com sérios riscos de degradação dos solos.

As principais distorções quanto ao uso da terra foram devidas a cultura da cana-de-açúcar que invadiu áreas destinadas a cultura anual e pastagem, concorrendo a sérios riscos de erosão e desequilíbrio ambiental.

(72)

PERDAS DE SOLOS NA MICROBACIA

Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS)

A = R. K. L. S. C. P

A= perda média anual de solo por unidade de área, t/ha; R= fator erosividade das chuvas

K= fator erodibilidade do solo L= fator comprimento de encosta S= fator grau do declive

C= fator uso e manejo

P= fator práticas conservacionistas.

(73)

Fator (R) Fator (LS) Fator (C) Fator (K) Fator (P) Perda t/ha (Tolerância) X X X X

(74)

0 2000 m Tolerável 1 vez a tolerância 5 vezes a tolerância 10 vezes a tolerância > 10 vezes a tolerância Área Urbana Represa

Mapa de Tolerância de Perdas de Solos, 1995 Níveis _{Área ha} _Níveis

648,60 138,00 474,20 240,00 Área ha 240,00 39,16 5,52

(75)

1962 1965 1978 1995 0 200 400 600 800 1000 Tolerável 1vez a tolerância 5 vezes a tolerância 10 vezes a tolerância > 10 vezes a tolerância

(76)

CONCLUSÕES

A cultura anual, nos anos de 1962 e 1965, apresentavam

perdas de solo em níveis > 10 vezes a tolerância.

Em 1978, com o aumento da cana-de-açúcar, ocorreu

uma diminuição dos níveis de tolerância (> 10 vezes), porem um aumento dos níveis de 5 e 10 vezes a tolerância.

A cana-de-açúcar, apesar de apresentarem níveis de

tolerância menores quando comparadas a cultura anual, associadas a alta erodibilidade dos solos PV e Li, promoveram

(77)

Sem Planejamento

(78)

Avan

ç

os Tecnol

ó

gicos

1944 Mark I (18 x 2 m) 70 t / 800 km 1946 ENIVAC 30 t / 5.000 op/s 1948 UNIVAC Uso pessoal

(79)

Informática

Novas metodologias de pesquisa

Sensoriamento Remoto

Sistema de Posicionamento Global (GPS)

Sistemas de Informações Geograficas (SIG)

Agricultura de Precisão

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