Gestão de Equipamentos
e Mobiliário Urbano
Helder Marco Barata Nunes
Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação
Orientador: Rosaldo Fernandes Rossetti (PhD) Co-orientador: António Fernando Coelho (PhD)
e Mobiliário Urbano
Helder Marco Barata Nunes
Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação
Aprovado em provas públicas pelo júri:
Presidente: Ana Paula Rocha (PhD)
Vogal Externo: Jorge Gustavo Rocha (PhD) Orientador: Rosaldo Fernandes Rossetti (PhD)
Os Sistemas de Informação Geográfica (GIS) são conhecidos pela capacidade de tra-zer eficiência na gestão e manipulação de entidades geo-referenciadas. Por esta razão, a gestão de equipamentos urbanos deve tomar partido deste tipo de tecnologia a fim de agi-lizar o fluxo de negócio associado à tarefa de gestão. Esse fluxo de negócio deve integrar todas as áreas de gestão identificadas, fornecendo as ferramentas e informações necessá-rias para desempenhar as respectivas funções. Como alguns destes utilizadores exercem as suas funções no espaço geográfico, devem ser utilizados dispositivos móveis providos de GPS para desenvolver uma tarefa gestão eficiente.
A visualização de um grande conjunto de dados sobre um mapa Web pode levantar pro-blemas de usabilidade se não existirem certos cuidados na apresentação da informação. Para resolver este problema, foi realizado um estudo que incidiu na visualização de in-formação sobre mapas Web para providenciar uma utilização mais agradável e facilitar a pesquisa espacial.
As entidades municipais são responsáveis pela gestão e manutenção dos equipamentos dentro da área que governam, por exemplo, iluminação, bancos, sinalética entre outros. Esta tarefa pode tornar-se propensa a erros e muito complexa se não estiverem disponí-veis ferramentas adequadas. A gestão de equipamentos exige uma solução integrada que inclui resposta em emergências e reacções de contingência, favorecendo a interacção com os cidadãos. Deve então ser desenvolvido um sistema integrado capaz de fornecer uma abordagem dinâmica para a gestão de todas as possíveis entradas e saídas de informação para garantir um processo eficiente.
Neste trabalho foi desenvolvido um conceito funcional e aplicável à gestão de equipa-mentos, integrando todos os recursos humanos envolvidos. A ferramenta fornece meios para receber inputs de uma variedade de fontes, permitindo que estas sejam utilizadas para criar reacções de resposta adequadas.
Para atingir os objectivos foi seguida uma abordagem metodológica, que incluiu um pe-ríodo de pesquisa e experimentação, na qual ferramentas GIS, visualização de informação e utilização de software GIS em gestão urbana foram alguns dos assuntos avaliados. A utilização de bases de dados espaciais foi explorada para providenciar o conhecimento necessário para interrogações espaciais em dados georreferenciados. Foi criada uma pla-taforma de testes, consistindo numa ferramenta de visualização GIS e dados originais da CMP.
As funcionalidades essenciais foram desenvolvidas, e estas permitem aumentar a produ-tividade geral do modelo de gestão de equipamentos actual da CMP. Para além disto os operadores de visualização desenvolvidos permitem aumentar a usabilidade das aplica-ções baseadas em mapas Web.
Geographical Information Systems (GIS) are known for its ability to bring efficiency when it takes to the management and manipulation of geo-referenced entities. Therefore, equipment management must make use of this kind of technology in order to streamline the business workflow associated with such a managing task. This workflow must inte-grate all the identified management areas, providing the tools and information needed to undertake their assignments. As some of these workers carry out their duties on the geo-graphical space, GPS-enabled mobile devices must be used to build efficient management software modules.
The visualization of a large set of items on a Web map will bring usability issues if no information pre-processing is considered. Thus an information visualization study over Web maps is taken into consideration to provide a more user friendly experience to the spatial search function. Bearing in mind this context, City Councils are responsible for the management and maintenance of urban equipments within the area they govern, e.g. lighting, benches, bins, traffic signs and security elements such as road rail-guards. De-pending on how large the area governed is, types vary greatly and the number of items can be extremely large therefore. This task may become error-prone and very complex if no adequate tools are provided. Indeed, managing urban equipments demands an in-tegrated solution that includes maintenance, emergency and contingency actions, as well as allows for the effective e-Governance especially favouring an explicit interaction with citizens. An integrated system providing an dynamic approach for the management of all the possible inputs and outputs must be developed to ensure an efficient process model to the public organization.
A functional and applicable equipment management concept, integrating all the human resources involved with this management is required. The tool must provide a way to receive inputs for a variety of sources, enabling those to be processed by creating mana-gement reactions.
A methodological approach was followed, including a research and experimentation pe-riod in which, GIS associated tools, information visualization and the use of GIS software in urban management were some of the included topics. The use of a spatial database was explored to provide the knowledge of spatial querying on geo-referenced data. A test plat-form, consisting on a GIS visualization tool and original spatial data of the City Council of the City of Porto, was set.
Essential functionalities were developed which together can improve greatly the mana-gement workflow overall performance. Besides the information visualization processing allows for a more usable Web map interface.
Saio deste curso com sentimento de objectivo cumprido. Agradeço a todos aqueles que me ajudaram nos momentos complicados em especial a ti, Carla. Não tinha chegado até aqui sem o teu apoio e força de vontade.
A todos os aqueles professores que souberam transmitir o seu conhecimento para que eu pudesse aprender e crescer (ainda mais :P). Um agradecimento muito especial ao meu ori-entador Prof. Rosaldo Rossetti e co-oriori-entador Prof. António Coelho, mestres que muito estimo, pelo seu tempo dedicado nesta minha etapa final.
Esta dissertação teve outras contribuições que não posso deixar serem esquecidas, especi-almente provenientes de amigos e colegas do INESC-Porto, Leonel Dias, João Rodrigues, José Lino e Lígia Silva.
Aos amigos da FEUP e fora da FEUP, que contribuíram com conforto e companhia du-rante estes 5 anos de curso.
A todos os outros que também se preocuparam.
Obrigado a todos
1 Introdução 1 1.1 Enquadramento . . . 1 1.2 Objectivos . . . 2 1.3 Metodologia . . . 3 1.4 Resultados esperados . . . 3 1.5 Impacto . . . 4 1.6 Organização do documento . . . 4 2 Revisão bibliográfica 5 2.1 Sistemas de informação geográficos . . . 5
2.1.1 Definição . . . 6
2.1.2 Componentes . . . 6
2.1.3 Standards para a Implementação de GIS . . . 7
2.2 GIS e Gestão Urbana . . . 8
2.2.1 Abordagens GIS em aplicações de gestão urbana . . . 9
2.2.2 Resultados obtidos . . . 10
2.3 Visualização de informação em mapas Web . . . 11
2.3.1 Problemas na visualização de informação em mapas Web . . . 13
2.3.2 Métodos anti-congestionamento . . . 14
2.3.3 Estratégias para generalização . . . 19
2.4 Resumo . . . 20
3 Solução para gestão de equipamentos urbanos 23 3.1 Visão geral . . . 23 3.2 Utilizadores . . . 24 3.2.1 Fiscal . . . 25 3.2.2 Departamento de gestão . . . 25 3.2.3 Departamento de execução . . . 25 3.2.4 Administrador do sistema . . . 25 3.2.5 Público . . . 25 3.3 Funcionalidades . . . 26 3.3.1 Requisitos funcionais . . . 26
3.3.2 Requisitos não funcionais . . . 27
3.4 Processo de gestão . . . 28
3.5 Arquitectura . . . 31
3.6 Módulos da aplicação . . . 32
3.6.2 Administração do sistema . . . 33 3.6.3 Documentação . . . 34 3.6.4 Gestão de equipamentos . . . 34 3.6.5 Gestão de tarefas . . . 34 3.6.6 Mapa . . . 34 3.6.7 Visualização estatística . . . 35 3.7 Modelo de dados . . . 35 3.8 Resumo . . . 37 4 Implementação e análise 39 4.1 Processo de gestão . . . 39 4.1.1 Entidades e documentos . . . 40 4.1.2 Gestão de utilizadores . . . 42
4.1.3 Gestão de cadastros de equipamentos . . . 43
4.1.4 Participação pública . . . 44
4.1.5 Análise e possíveis melhorias . . . 46
4.2 Visualização sobre o mapa . . . 46
4.2.1 Server-side vs Client-side clustering . . . 46
4.2.2 Minimização da quantidade de informação transferida . . . 47
4.2.3 Comunicação cliente-servidor . . . 49
4.2.4 Fase de selecção e criação de clusters . . . 50
4.2.5 Fase de tratamento da informação . . . 52
4.2.6 Processamento no cliente . . . 53
4.2.7 Integração com Google Street View . . . 54
4.2.8 Análise e possíveis melhorias . . . 56
4.3 Aplicação móvel . . . 57
4.3.1 Geolocalização em aplicações Web . . . 58
4.3.2 Utilização da W3C Geolocation API . . . 59
4.3.3 Modelo da aplicação móvel . . . 61
4.3.4 Funcionalidades . . . 62
4.3.5 Análise e possíveis melhorias . . . 64
4.4 Portabilidade da solução . . . 65 4.5 Resumo . . . 66 5 Conclusão 67 5.1 Notas finais . . . 67 5.2 Desenvolvimento futuro . . . 68 5.3 Trabalho futuro . . . 69 Referências 71 A Protótipo de interface 75 A.1 Slides de apresentação . . . 75
A.2 Prototipagem para funcionalidades desktop - Serviços internos . . . 75
B Implementação de operadores de visualização em Web maps 87
B.1 Operador de tipificação homogénea . . . 87
B.2 Tipificação heterogénea . . . 89
2.1 Ciclo de desenvolvimento. Retirado de [1] . . . 8
2.2 Níveis de abstracção para visualização . . . 12
2.3 (Duas imagens mais à esquerda) Uma igreja representada de duas formas mais próximas da realidade; (À direita) Uma loja designada pelo nome representada com um ícone. . . 12
2.4 Estado da arte das contribuições de diferentes projectos na representação de informação em mapas. . . 13
2.5 Excesso de representações icónicas no Google Earth. . . 14
2.6 (Direita) Selecção global; (Esquerda) Selecção local. . . 15
2.7 Operador de simplificação para um conjunto de pontos. . . 15
2.8 Agregação de um conjunto de pontos . . . 17
2.9 Tipificações: à esquerda são salientadas a densidade e homogeneidade, e à direita a densidade e heterogeneidade. . . 18
2.10 Tipificação no trabalho de [2]. Em cima tipificação homogénea e em baixo tipificação heterogénea. . . 18
2.11 Tipificação na página oficial de turismo da região alemã de Schleswig-Holstein [3] . . . 18
2.12 Operador de deslocamento . . . 19
2.13 Operador de deslocamento em acção no trabalho de [2] . . . 19
3.1 Hierarquia de serviços na gestão de equipamentos . . . 29
3.2 Processo de negócio idealizado para o problema de gestão de equipamen-tos e mobiliário . . . 30
3.3 Diagrama de arquitectura . . . 33
3.4 Modelo de dados . . . 36
4.1 Fluxo de documentação entre entidades . . . 41
4.2 Exemplo de notificação ao utilizador sobre a interface . . . 42
4.3 Interface de criação de cadastros . . . 44
4.4 Interface de participação pública . . . 45
4.5 Notificação de script prolongado . . . 47
4.6 Comparação do volume de resposta do servidor usando JavaScript, XML e JSON . . . 48
4.7 Comunicação cliente-servidor e estágios de processamento . . . 50
4.8 Filtro de selecção de equipamentos no mapa . . . 51
4.9 Tipificação homogénea desenvolvida . . . 54
4.11 Operador de deslocamento desenvolvido . . . 54
4.12 Visualização de detalhes de um equipamento numa InfoWindow . . . 55
4.13 Visualização de um equipamento com Google Street View . . . 55
4.14 Tempos de resposta no processamento de todos os pontos . . . 57
4.15 LBS e Geolocation API . . . 59
4.16 Aplicação Google Maps Mobile com triangulação por células de telemó-vel (à esquerda) e por GPS (à direita) . . . 60
4.17 Aplicação móvel: Login (à esquerda) e página inicial (à direita) . . . 63
4.18 Aplicação móvel: Lista de tarefas (à esquerda) visualização de tarefa (à direita) . . . 63
A.1 Apresentação à CMP: Slide inicial . . . 75
A.2 Apresentação à CMP: Utilizadores . . . 76
A.3 Apresentação à CMP: Exposição do fluxo de negócio criado . . . 76
A.4 Apresentação à CMP: Mapa principal . . . 77
A.5 Apresentação à CMP: Visualização de tarefas . . . 77
A.6 Apresentação à CMP: Criação manual de tarefas . . . 78
A.7 Apresentação à CMP: Listagem de pedidos . . . 78
A.8 Apresentação à CMP: Visualização de pedidos . . . 79
A.9 Apresentação à CMP: Listagem de equipamentos . . . 79
A.10 Apresentação à CMP: Histórico de um equipamento . . . 80
A.11 Apresentação à CMP: Visualização de um documento . . . 80
A.12 Apresentação à CMP: Edição de um documento . . . 81
A.13 Apresentação à CMP: Lista de processos . . . 81
A.14 Apresentação à CMP: Notificações sobre a interface . . . 82
A.15 Apresentação à CMP: Visualização do estado de um processo . . . 82
A.16 Apresentação à CMP: Visualização estatística . . . 83
A.17 Apresentação à CMP: Apresentação das funcionalidades móveis . . . 84
A.18 Apresentação à CMP: Listagem de tarefas em interface móvel . . . 84
A.19 Apresentação à CMP: Selecção de tarefa em interface móvel . . . 85
A.20 Apresentação à CMP: Visualizar tarefa no mapa em interface móvel . . . 85
2.1 Definições de GIS e grupos em que são utilizadas . . . 6
2.2 Categorias de POI . . . 11
2.3 Propostas de representação de POI . . . 12
2.4 Resumo dos operadores de generalização . . . 21
4.1 Resposta JavaScript . . . 48
4.2 Resposta XML . . . 48
4.3 Resposta JSON . . . 48
4.4 Características da máquina de teste . . . 56
4.5 Análise do tempo do processamento geo-espacial (msecs) . . . 57
AJAX Asynchronous Javascript and XML
API Application Programming Interface
CSS Cascading Style Sheets
CMP Câmara Municipal do Porto
CRUD Create, Read, Update, Delete
DOI Grau de Interesse
DOM Document Object Model
GIS Geographic Information System
GPS Global Positioning System
HTML Hypertext Markup Language
i.é isto é
IGP Instituto Geográfico Portugês
INESC Instituto de Engenharia e Sistema de Comunicações
IP Internet Protocol
LAN Local Area Network
LBS Location Based Services
JSON Javascript Object Notation
NE Nordeste
OGC Open Geospatial Consortium
p.ex. por exemplo
POI Ponto de interesse
PPGIS Public Participation GIS
RFID Radio-Frequency Identification
SQL Structured Query Language
SW Sudoeste
URL Uniform Resource Locator
W3C World Wide Web Consortium
WAN Wide Area Network
WGS-84 World Geodetic System (1984)
WWW World Wide Web
Introdução
Este capítulo contém uma breve introdução ao trabalho a desenvolver. É introduzido o contexto deste trabalho através do seu enquadramento a que se segue a exposição das motivações e objectivos, metodologia utilizada e os resultados esperados no final. É im-portante sublinhar que todas as noções introduzidas neste capítulo estão desenvolvidas nos capítulos seguintes.
1.1
Enquadramento
As autarquias são responsáveis pela gestão e manutenção dos equipamentos (como p.ex. sinalização horizontal e vertical, contentores, bancos, iluminação, elementos de se-gurança) existentes nas regiões administrativas de que estão responsáveis. A quantidade destes itens pode ascender a centenas de milhares de unidades, pelo que se não existi-rem mecanismos eficazes para o desenvolvimento da tarefa de gestão, esta pode tornar-se complexa e susceptível a erros. No caso da Câmara Municipal do Porto (CMP) sabe-se que esta gestão é baseada em folhas de cálculo que funciona como base da informação para a gestão e documentos físicos (papel) que são entregues em mão ou endereçadas aos funcionários de diferentes departamentos, sendo um processo burocrático e que em al-guns casos pode atrasar processos considerados urgentes. Aponta-se desde logo o grande ponto negativo desta metodologia: a baixa eficiência do processo de gestão. Nesta orga-nização os equipamentos da cidade não estão georreferenciados, e sendo uma das maiores autarquias nacionais, podemos inferir que o mesmo se passa com muitas outras.
Como cada um dos equipamentos encontra-se numa determinada localização geográfica e partindo do facto que os serviços que utilizam Sistemas de Informação Geográficos (SIG ou mais universalmente GIS) são caracterizados por uma maior eficiência e capacidade
de resposta, este será o tipo de sistema a ser desenvolvido para esta finalidade. [4] Os GIS são caracterizados pela possibilidade de integrar dados geoespaciais de uma variedade de fontes. As suas funcionalidades permitem diferentes tipos de operações de análise espa-cial, permitindo dessa forma inúmeras possibilidades de aplicações tendo em vista um carácter de tomada de decisão. Obviamente, os mapas têm um papel importante neste tipo de sistemas. Não só apresentam os resultados finais da análise espacial, mas são tam-bém cruciais no processo iterativo de manipulação das informações georreferenciadas. O desenvolvimento tecnológico associado ao GIS em associação com a WWW permitiu a aproximação da cartografia a outras disciplinas que influenciaram a produção de mapas,
nomeadamente ao nível da visualização de dados, interacção e apresentação dinâmica. [5]
A informatização e modernização dos sistemas de informação dos organismos públicos, tem vindo a criar maior propensão para a necessidade de criar mais e melhores sistemas de gestão. A utilização do sistema a desenvolver implica a utilização de mapas Web, sobre o qual são colocadas representações abstractas de objectos reais nas suas posições reais. Esta representação pode, se não houver alguns cuidados, levantar alguns problemas. Considerando os dois tipos de componentes do mapa (o próprio mapa e os objectos repre-sentados) eleva-se o mapa como ferramenta principal, isto porque o utilizador depende dele para se orientar e realizar a tarefa em curso. Os objectos, se visualizados todos de uma vez ou com pouco controlo vai debilitar a usabilidade da aplicação. Por esta razão é necessário estudar quais os paradigmas actuais para aplicar regras para a selecção, mani-pulação e apresentação destes elementos.
A gestão destes itens engloba três classes de funcionários da CMP, os responsáveis pela verificação in loco dos equipamentos, o núcleo central da gestão e o(s) departamento(s) de execução. No capítulo 3 é feita uma descrição mais detalhada sobre estes utilizadores.
1.2
Objectivos
O objectivo é criar um sistema que permita obter informação em tempo real sobre as actividades que estão associadas ao processo de gestão dos equipamentos, permitindo automatizar determinados processos. Pretende-se desenvolver um sistema de georreferen-ciação dos equipamentos da cidade, utilizando mapas Web para visualização de todos os equipamentos, integrando no sistema um componente móvel que permita aos colaborado-res que realizam trabalho no exterior - os fiscais - uma maior eficácia na execução do seu trabalho. Estes funcionários devem poder submeter informação actualizada sobre cada um dos itens. A automatização do processo de gestão deve permitir minimizar a necessi-dade de intervenção humana em acções de gestão sempre que possível. A experiência da CMP é que a maior parte dos inputs no fluxo operacional de gestão dos equipamentos é proveniente dos habitantes da cidade, quer via telefone, e-mail ou carta. Na maior parte
dos casos estes contactos são devidos a emergências existindo necessidade de uma rápida resposta dos serviços executores.
Uma característica obrigatória do sistema visa a possibilidade de adicionar novos ca-dastros aos equipamentos. Entende-se por um cadastro, o conjunto de nome, categoria, atributos e conjunto de valores possíveis para cada um daqueles atributos.
No campo da visualização científica é esperado utilizar conceitos identificados no levan-tamento bibliográfico (capítulo 2) para aplicar os mecanismos de visualização necessários ao domínio deste trabalho.
1.3
Metodologia
Este projecto iniciou-se com um período de pesquisa e experimentação. GIS, ferra-mentas associadas, visualização de informação e a utilização de GIS para processos de gestão formam alguns dos temas incluídos nessa fase de contacto inicial com este domí-nio. Foi estudada a manipulação de dados georreferenciados utilizando para tal bases de dados específicas para estes fins. A partir desse ponto foi desenvolvido o estado da arte
presente no capítulo2deste documento, em que se deu ênfase a questões de visualização
de informação sobre mapas Web.
Com base em dois ficheiros Microsoft Excel provenientes da CMP e nas características
a providenciar pela solução foi estruturado um modelo de dados presente no capítulo3.
Outro conjunto de dados, igualmente da CMP e constituído pelas vias e caixas da cidade do Porto, foi utilizado para constituir uma plataforma de testes.
Tendo em conta a futura fase de desenvolvimento foram estudadas algumas linguagens de programação para a Web (PHP, JSP e Ruby on Rails). Este estudo teve como objectivo averiguar a possibilidade de abstracção da base de dados e objectos geoespaciais com a utilização de uma camada de mapeamento objecto relacional e utilização das OGC Sim-ple Features. Foi concebido um processo genérico de gestão de equipamentos. Após a definição dos requisitos, e arquitectura da aplicação foram então desenvolvidos os módu-los da solução.
1.4
Resultados esperados
Esta dissertação espera realizar algumas contribuições em áreas distintas. Enume-rando cada uma delas, as contribuições esperadas no final são:
• Desenvolvimento de sistemas GIS aplicados à gestão de equipamentos municipais • Integração de equipamentos móveis na gestão de equipamentos municipais
• Promoção de aplicações PPGIS em organismos de gestão pública
• Promoção de sistemas de informação GIS junto das entidades governamentais
• Utilização de ferramentas open-source na produção de sistemas GIS
• Visualização de informação em mapas Web interactivos
1.5
Impacto
As informações sobre as propriedades de domínio municipal constituem informação de interesse para apoiar as políticas de gestão das redes viárias e gestão financeira das autarquias. A informação relativa ao cadastro patrimonial de um município, sendo vital para a gestão desse mesmo património, contribui para um correcto planeamento e desen-volvimento, principalmente no que diz respeito à reserva e disponibilização de objectos e zonas de utilidade pública aos utentes.
Assim o fácil acesso à informação sobre todos os equipamentos municipais contribuirá para um aumento da qualidade em termos de gestão do registo de todos aqueles objectos, e consequentemente para um aumento da eficácia nas actividades de planeamento e ges-tão urbanística.
1.6
Organização do documento
Este documento de dissertação está organizado em 5 capítulos correspondendo o pri-meiro a esta introdução.
No capítulo2é realizado o levantamento do estado da arte sobre aplicações GIS utilizadas
em gestão do ambiente urbano e sobre as questões de visualização de informação que irão ser relevantes para a apresentação dos pontos sobre o mapa. É apresentada uma
informa-ção inicial sobre os sistemas GIS e seus componentes essenciais. O capítulo3é dedicado
à especificação da solução a utilizar para o desenvolvimento do protótipo. Para além da metodologia utilizada, especificam-se arquitectura, utilizadores, módulos da aplicação e modelo de dados. As decisões tomadas na implementação de cada um dos módulos é
exposto no capítulo 4. Este documento termina com o capítulo5onde se exibe algumas
Revisão bibliográfica
Neste capítulo realiza-se uma introdução aos sistemas GIS descrevendo os seus com-ponentes e um resumo do que é necessário para a implementação de sistemas deste tipo. É apresentado um levantamento sobre a utilização destes sistemas por parte das institui-ções no que toca à gestão urbanística. O caso específico de gestão de equipamentos não é comentado, porque não foi possível encontrar qualquer exemplo no que toca a esse domí-nio de aplicação. Finalmente é focada a importância e aspectos da visualização de pontos sobre mapas Web, considerando algumas possibilidades concretas de como resolver algu-mas situações que vão ser identificadas neste capítulo.
2.1
Sistemas de informação geográficos
As ferramentas GIS surgiram nos anos 70 como uma nova abordagem à organiza-ção da informaorganiza-ção geoespacial em computadores. Estes sistemas combinam uma base de dados de atributos aos quais estão associadas localizações geográficas. Estes atributos referem-se a linhas, pontos ou áreas definidas pelas suas coordenadas. Embora a maioria das aplicações GIS se preocupem basicamente com mapas, o termo GIS é usado para uma
panóplia de outras funções como exposto em 2.1. [6]
Encontram-se na Web algumas aplicações que providenciam ao utilizador comum a na-vegação e utilização de mapas como o Google Maps, Bing Maps entre outros disponíveis nos principais motores de busca. Embora estas páginas providenciem um serviço de valor inquestionável, estes de pouco servem para fornecer conhecimento sobre GIS ao público em geral. Naturalmente não podemos criticar os serviços porque a facilidade de utilização é o principal objectivo. O que estas aplicações fazem é esconder a complexidade e poten-cialidades destes sistemas ao utilizador funcionando como uma black box da arquitectura
dos sistemas GIS. [7]
2.1.1 Definição
Têm sido sugeridas muitas definições de GIS ao longo dos anos, e nenhuma delas é inteiramente satisfatória. O seu significado depende fundamentalmente do contexto em
que ela é usada e encontra-se sumariada na tabela2.1.
Tabela 2.1: Definições de GIS e grupos em que são utilizadas
Definição Grupo de utilizadores
Uma aplicação de mapas digitais Público em geral Uma ferramenta computorizada para
resolver problemas geográficos Responsáveis pela tomada de decisão e planeamento Sistema espacial de suporte à decisão Ciência de gestão e investigadores operacionais Sistema mecanizado para inventariação
de elementos dispersos geograficamente Gestores de bens, transportes e recursos Ferramenta para evidenciar informações
geográficas pouco evidentes Cientistas e investigadores Ferramenta para realizar operações sobre
dados geográficos consideradas
monótonas, dispendiosas ou imprecisas
se realizadas à mão Gestores de recursos e de planeamento
Como se pode verificar, existem muitas diferenças nas definições preferidas dentro de
cada grupo de utilizadores e revelam a finalidade da utilização destes sistemas. [8]
2.1.2 Componentes
Os componentes chave de qualquer sistema GIS são os utilizadores, dados e sistemas de computadores.
O primeiro componente é considerado como o mais importante, embora alguns defendam os dados como tal. No entanto, estes sistemas são desenvolvidos a pensar nas necessida-des dos utilizadores das organizações sendo dependentes do seu funcionamento para rea-lizar o seu trabalho, responder a questões de forma a interagir com outras organizações e pessoas. Os sistemas de informação, geográficos ou não, de certo são desenvolvidos para dar suporte ao trabalho de forma torná-lo mais eficiente e com alto nível de confiança nos outputs fornecidos. Por essa razão o desenho destes sistemas começa nas pessoas, pela análise das suas necessidades, sendo estas que vão utilizar e aprovar o sistema final. Os dados (georreferenciados) são normalmente classificados em dados geométricos e atri-butos. Os dados geométricos consistem de pontos, linhas e áreas e podem estar em for-mato vectorial ou raster (imagens), representando uma geometria de topologia, tamanho,
forma, posição e orientação. Estes dados estão geralmente guardados numa base de dados com funções que permitem a manipulação e interrogação sobre dados geográficos. Um sistema de computadores consiste em hardware, software e procedimentos para su-portar a captura, processamento, análise, modelação e visualização de dados georreferen-ciados. [9,1]
2.1.3 Standards para a Implementação de GIS
Uma aplicação empresarial GIS pode ser construída com a ajuda de uma base de dados que suporta funções específicas para processamento de informação espacial, no entanto muitas vezes este tratamento de dados é feito pelo próprio software. Esta base de dados geoespacial pode estar centralizada para acesso em tempo real ou ser replicada em vá-rios computadores na organização. O processo de design e implementação de um sistema GIS numa organização pode demorar até um ano ou mais, dependendo do tamanho da organização e a quantidade de dados geográficos a ser incorporado. Num sistema bem desenhado, os utilizadores que laboram em departamentos em que já interagiam com o sistema GIS, vão usar o sistema de forma muito semelhante ao que faziam antes da actua-lização. Os novos utilizadores passam a utilizar aplicações talhadas à medida conforme o determinado na fase de levantamento de requisitos. O desenvolvimento de uma aplicação
GIS envolve várias fases e intervenientes bem estipulados. [1]
Devem ser analisados os processos de negócio para determinar os benefícios a tirar pela automação da tecnologia GIS. Uma plataforma GIS possibilita responder a diversas ne-cessidades das organizações permitindo aplicações de vários tipos, como por exemplo:
• Visualização, localização e interrogação de dados; • Seguimento local de reclamações;
• Pesquisa de endereços; • Manutenção e inventário;
• Mapeamento e seguimento de incidentes;
• Aplicações de cálculo de rotas;
A selecção/desenvolvimento de aplicações depende e é limitada pelo ambiente técnico (sistemas operativos, rede de computadores interna, base de dados a ser utilizada, etc). Para além disso, deve ser avaliada pela organização, a relação custo/benefício do sistema a introduzir.
No ponto de vista de uma aplicação cliente, estando incluído um mapa, a visualização dos seus elementos constituintes é constituída por camadas (layers). Os dados destas camadas podem vir a partir de uma base de dados ou a partir servidores que implementam
os padrões definidos pela OGC. No lado do servidor que trata dos pedidos dos clientes, estes dados são obtidos (por um conjunto de interrogações a partir da base de dados e/ou servidores de mapas) e tratados de forma a enviar a representação desejada ao cliente. Aos dados georreferenciados está sempre associada uma projecção espacial como por exemplo WGS-84 (utilizada nos dispositivos GPS). No caso de existirem mais do que uma camada, todas elas devem ter as coordenadas geográficas usando o mesmo sistema projecção, caso contrário irão existir desfasamentos entre as camadas e estas não vão coincidir. No caso das camadas não terem o mesmo sistema de projecção, terá que existir uma transformação prévia à visualização.
Para além da análise dos requisitos e dos elementos do GIS descritos em2.1.2, devem ser
tidos em conta os conceitos e boas práticas do desenvolvimento de sistemas de software
pela criação de um processo que leve ao sucesso do projecto (figura2.1). [1]
Figura 2.1: Ciclo de desenvolvimento. Retirado de [1]
2.2
GIS e Gestão Urbana
Existem cinco razões principais pelas quais os governos adoptam a tecnologia GIS: aumento da eficiência, melhor informação para tomada de decisão, mais consistência na informação, melhor organização governamental (devido à visualização holística dos dados e não departamental) e melhor interacção entre o público e os órgãos
governamen-tais. [10] A tecnologia GIS pode ser bastante útil para resolver tarefas complexas para
manutenção de infraestruturas, servindo como um repositório de informação, suportando a tomada de decisão pela análise da informação assente nas camadas de dados. Esta análise pode incluir localização do trabalho realizado, progresso, análise espacial entre
muitas outras possibilidades. Pode também ajudar os habitantes a verificarem
transparen-temente o investimento local ou nacional. [11]
Nesta secção faz-se uma breve revisão de algumas aplicações que foram desenvolvidas no âmbito da gestão urbana. Não foi possível neste momento encontrar informações sobre aplicações no contexto da dissertação. Apenas se faz uma referência a alguns dos traba-lhos expostos recentemente na literatura. Apresentam-se de seguida três projectos de GIS bem distintos no que diz respeito aos problemas e abordagens tomadas.
2.2.1 Abordagens GIS em aplicações de gestão urbana
O sistema de suporte à decisão descrito por [12] tem como objectivo o
desenvolvi-mento de uma ferramenta para planeadesenvolvi-mento de áreas agrícolas e toma como justificação problemas de desenvolvimento urbano como a disparidade de rendimentos, o crescimento desequilibrado, diminuição da qualidade da água entre outros. Este sistema tem então em conta variáveis ecológicas e económicas. Tem como base um repositório de conhe-cimento, a partir do qual tomando algumas regras estabelecidas, realiza inferência para decidir e planear de forma autónoma o ambiente abrangido espacialmente. O sistema final tem como objectivo criar um Expert System que considera a experiência e conhecimento de um grupo de especialistas, tal como os objectivos a serem atingidos pelo sistema de acordo com as necessidades do utilizador. Um sistema de avaliação do território pode ser classificado de acordo com o tipo de colheitas ou o tipo de gestão, e ambos devem ter em conta factores ambientais, económicos e sociais como os descritos anteriormente. Este projecto enquadra-se no âmbito da inteligência artificial, utilizando redes neuronais e uti-liza o algoritmo de backpropagation comum como forma de aprendizagem. Uma questão importante levantada nesta aplicação foi a integração de informação de diferentes fontes e combinações de dados georreferenciados. Levanta-se ainda alguns aspectos relevantes relacionados com a combinação destes dados: a informação tem diferentes concepções (dados sócio-económicos, ambientais, etc), resoluções (imagens de satélite, aéreas, etc) e de precisão (dados coleccionados com modelação geoestatística, por inquéritos, etc.). A integração desta informação foi feita com alguns métodos descritos na literatura como por exemplo operadores booleanos, lógica fuzzy e métodos de probabilidade bayesiana tendo sido este último, o método usado juntamente com alguns outros métodos estatísticos.
O trabalho de [13] descreve um esforço de 5 anos para oferecer uma solução que
dis-ponibiliza conhecimento geográfico partilhado de 14 cidades do estado de New Jersey nos Estados Unidos. O objectivo é obter um sistema que permite a edição colaborativa em que, municípios e indivíduos se voluntariam para produção de informação geográfica para o benefício dos serviços do governo em prole dos cidadãos. Este estado, tem 566 regiões municipais cada uma com um corpo administrativo e missões distintas. A tendên-cia é integrar as missões individuais numa missão do governo local. No entanto, cada um
dos departamentos (bombeiros, polícia, infraestrutura, etc) de cada município é gerido independentemente e existia a tendência dos gestores departamentais não trabalharem em uníssono. Por exemplo, cada departamento produzia o seu próprio mapa e incluiam a sua própria simbologia. No sentido de homogeneizar e tentar chegar a um acordo foram reunidos todos os envolvidos e detentores do conhecimento dos diferentes processos de negócio, para se identificarem pontos comuns. A partir dos pontos comuns foram colec-cionadas as camadas temáticas para os mapas e definido o modelo conceptual da base de dados georreferenciada. As geometrias e localizações dos elementos geográficos foram actualizadas utilizando GPS. As tecnologias aqui usadas foram as produzidas pela ESRI: ArcGIS, ArcCatalog e ArcIMS. Os layers resultantes foram separados em três aplicações distintas, uma contendo informação sobre as infraestruturas municipais e conteúdo demo-gráfico com possibilidade de interrogação, outra permitindo a visualização dos terrenos indicando dono/inquilino e avaliações, e a terceira especialmente concebida para
interro-gações sobre riscos associados a edifícios. [14]
A utilização de tecnologias 3D no planeamento urbano, análise de viabilidade do
pla-neamento com técnicas baseadas em realidade virtual é descrita no artigo de [15]. Este
tipo de sistema virtual permite a modelação de cenas que expressam o mundo real. Desta forma, os responsáveis pela tomada de decisão podem ter uma melhor sensação das alte-rações a serem causadas pelas futuras edificações. A aquisição de dados inclui modelos
de elevação de terreno (p.ex. utilizando fotogrametria1), obtenção de texturas do terreno
e edifícios, modelação de modelos 3D (utilizando software específico como 3DMAX, Multigen e AutoCAD) dos edifícios e recolha de informações geográficas. O design da aplicação inclui a comunicação entre os módulos GIS e 3D, como a interrogação e visua-lização dos resultados dentro da cena 3D, adição de elementos no módulo GIS (p.ex. uma estrada) a partir de um template com visualização subsequente no módulo 3D, etc. Os elementos de alguns dos edifícios são baseados em templates para uma melhor gestão de memória, nomeadamente quando os edifícios apenas diferem em algumas características menos importantes.
2.2.2 Resultados obtidos
Os projectos descritos por [12] e [13] avaliam como positivos os resultados obtidos.
No primeiro, compara-se com os métodos tradicionais de avaliação dos terrenos realiza-dos por cientistas especializarealiza-dos. Este é um bom exemplo de como a junção entre GIS e a inteligência artificial pode ser feita com sucesso. No entanto, consideram que o sistema pode ser expandido com a utilização de outros algoritmos para medição de custos e riscos associados à tomada de decisão. No segundo, ficou assente que as cinco razões enuncia-das no início deste capítulo foram cobertas.
O último projecto descrito é ainda um protótipo, e acredita-se que o futuro da gestão e design urbano passe pela utilização destas técnicas.
2.3
Visualização de informação em mapas Web
A representação de itens do mundo real num mapa é feita com diferentes tipos de re-presentações gráficas e/ou textuais com o objectivo de aumentar a cognição do utilizador. Estas representações contudo podem variar no nível de abstracção que deve ser tido em conta no desenvolvimento da interface. Isto deve-se ao facto de que um utilizador comum poder ser distraído com demasiado realismo e pode perder noção da sua posição no es-paço real no caso de existirem poucas referências simbólicas.
No estudo [16] são propostos conceitos de design para a visualização de pontos de
in-teresse em equipamentos móveis. Estes pontos de inin-teresse, constituídos apenas por
edi-fícios, foram categorizados em quatro grupos descritos na tabela 2.2 e as visualizações
possíveis diferem no seu nível de abstracção desde fotografias foto-realistas, desenhos,
esboços e ícones a símbolos e palavras (figura2.2). [17]
Tabela 2.2: Categorias de POI
Tipo de POI Descrição
Lojas (referenciadas pelo nome) Lojas e restaurantes conhecidas pelo nome comercial (KFC, McDonalds...) Lojas (referencias pelo tipo) Lojas referenciados pelo seu tipo
ou função comercial (hotel, farmácia...) Edifícios (com nomes/função única) Edifícios conhecidos pelo seu nome ou
função (CMP, Loja do Cidadão...)
Edifícios (com propriedades visuais únicas) Edifícios conhecidos pelos seus pormenores de arquitectura (Torre dos Clérigos...)
A ideia é que a comunicação do ponto de interesse seja feita de uma forma imediata (mínimo esforço mental) e que auxilie na determinação da posição geográfica. Logica-mente, é possível apresentar e transmitir informação utilizando apenas texto, no entanto é seguro afirmar que não seja a forma visual mais correcta para além de que exige uma maior sobrecarga cognitiva. Por esta razão, as palavras são consideradas apropriadas,
so-mente no caso de não existir uma forma mais eficiente de comunicar a informação. [16]
Um logótipo comercial de uma marca, é considerado como sendo algo facilmente re-conhecido, por essa razão uma representação icónica é uma boa opção para transmitir a informação. Na maior parte dos casos, não é necessária descrição dos edifícios, no en-tanto se um deles contiver algum aspecto peculiar e único na sua arquitectura, um esboço do edifício pode ser usado com benefício para o utilizador. No caso das lojas, se estas são
Figura 2.2: Níveis de abstracção para visualização
referenciadas de forma genérica, ícones e símbolos associativos podem ser usados. No caso de não existir um símbolo para representar a loja, torna-se necessário recorrer ao uso de palavras. Se os aspectos visuais de um edifício são importantes para descrever o POI, estes devem ser retratados com desenho ou com uma imagem. A proposta de
representa-ção para cada um dos tipos de edifício encontra-se sumariada na tabela2.3. [16]
Tabela 2.3: Propostas de representação de POI
Imagem Desenho Esboço Ícone Símbolo Palavras
Loja (nome) (+) +
Loja (tipo) + + +
Função/Nome + + + +
Aspecto visual + +
Podem-se ver exemplos de imagens utilizadas para os testes aos utilizadores,
utili-zando algumas das representações referidas anteriormente na figura2.3.
Figura 2.3: (Duas imagens mais à esquerda) Uma igreja representada de duas formas mais próxi-mas da realidade; (À direita) Uma loja designada pelo nome representada com um ícone.
Na figura2.4 podemos analisar diferentes projectos comerciais que tomam
diferen-tes tipos de representação espacial. Podemos verificar que apenas uma das analisadas (existem mais) utiliza somente imagens enquanto que a maioria utiliza uma combinação
de simbologia abstracta (ícones e símbolos) com POIs com representação realista (ima-gens). [17]
Figura 2.4: Estado da arte das contribuições de diferentes projectos na representação de informa-ção em mapas.
2.3.1 Problemas na visualização de informação em mapas Web
Ao desenhar uma aplicação baseada em mapas existem outros factores que não devem ficar esquecidos, isto porque vão influenciar a decisão de como representar a informação, podendo ser necessário ponderar o próprio nível de abstracção. Estes problemas são:
• Congestionamento — Demasiados elementos apresentados num espaço limitado; • Coalescência — Detalhes da visualização num ecrã dependem da sua resolução; • Imperceptibilidade — Elementos são imperceptíveis a partir de determinada
di-mensão;
Estes aspectos podem trazer a necessidade de representações mais abstractas do que realistas. A relevância deste assunto é ainda mais saliente quando estas aplicações se des-tinam a equipamentos móveis devido à capacidade limitada de memória, processamento
e da resolução, número de cores e tamanho do ecrã limitados. [18,17]
O problema de congestionamento pode ser facilmente observado no Google Earth se-leccionando diferentes camadas de informação. O resultado é um mapa com excesso de representações icónicas, de tal forma que este fica parcial ou totalmente coberto pela
informação. A imagem2.5é um bom exemplo do que se está a transmitir. [17]
O exagero de ícones nesta imagem degrada a usabilidade da interface. Esta visualiza-ção pode ser melhorada utilizando mecanismos de filtragem e simplificavisualiza-ção, que têm
pre-cisamente como objectivo a redução da informação espacial mostrada sobre o mapa. [2]
No contexto da imagem anterior o utilizador poderá alterar o valor de zoom para um nível diferente. Ao ser executada esta acção, alguns dos ícones podem ser alterados ou mesmo
Figura 2.5: Excesso de representações icónicas no Google Earth.
desaparecer. Esta característica é denominada de zoom adaptativo, e pode ser visualizada nesta aplicação apenas dentro de certos domínios de dados (p.ex. dados da camada Pa-noramio). Outro ponto associado a esta temática consiste em complexidade adaptativa que consiste na modificação do nível de abstracção baseado na complexidade global do mapa. [17]
2.3.2 Métodos anti-congestionamento
A forma de reduzir a quantidade de informação num mapa passa pela utilização de operadores de generalização. A generalização de pontos no mapa pode fazer com que al-guns deles se desloquem das suas posições originais, distorcendo a relação espacial entre os elementos.
[19] sugere cinco operadores de generalização: selecção, simplificação, agregação,
tipifi-cação e deslocamento. Para uma aplitipifi-cação eficaz destes operadores podem ser utilizadas frameworks para análise estatística do espaço geográfico e para modelar a distorção do espaço. Adicionalmente são necessárias ferramentas de clustering para identificação de domínios espaciais, ou seja, os grupos de elementos onde estas variações ocorrem.
Selecção
Este operador consiste na identificação de elementos e seus atributos a serem retrata-dos numa determinada escala do mapa. A selecção está ligada com a semântica desses elementos e não tanto com a sua localização geográfica. Pode ser aplicada globalmente ou localmente. A selecção global consiste na filtragem dos elementos do mapa por selecção de atributos, criando conjuntos de elementos a partir de um conjunto mais alargado,
Estes conflitos, a surgirem com o uso desta técnica têm que ser tratados com a utilização
de outros operadores. [19]
Figura 2.6: (Direita) Selecção global; (Esquerda) Selecção local.
A selecção local é mais apropriada em termos do seu oposto, isto é, a omissão. Este operador é utilizado aquando de conflitos nas representações dos pontos no mapa. Procura omitir símbolos num conjunto conflituoso, baseando-se na sua importância semântica re-lativa. Como este operador não afecta a posição dos símbolos no mapa, este é importante quando se pretende manter o elemento na posição exacta tal como é referenciada no es-paço (figura2.6- direita). [19]
Simplificação
A simplificação pode ser vista como um tipo de selecção que filtra os elementos baseando-se nas propriedades espaciais, reduzindo a densidade ou o nível do detalhe dos dados. É apresentado frequentemente com técnicas de optimização com uma função ob-jectivo, com a finalidade de encontrar um subconjunto que melhor aproxima o conjunto de todos os elementos que respeita características pré-definidas. O tamanho do subconjunto pode ser previamente adoptado ou pode estar dependente de uma margem de erro. Aplica-se geralmente à totalidade do mapa embora possa Aplica-ser usado mais localmente em grupos de elementos. O objectivo desta aproximação consiste em aliviar o mapa de conflitos e
não a eliminação destes por completo (figura2.7). [19]
Figura 2.7: Operador de simplificação para um conjunto de pontos.
Os autores [2] criaram uma plataforma de visualização de mapas para dispositivos
móveis [20], e provavelmente deparam-se com o problema de congestionamento. Para
resolver esta questão, usam a técnica publicada por [21]. Esta técnica – Generalized
Fisheye Views – explora a apresentação de grandes estruturas de dados em ecrãs de re-duzidas dimensões e usa fisheye views para resolver estas situações. Para clarificar este
conceito, Furnas expõe formalmente a ideia e o algoritmo na sua publicação.
Fisheye views usa a função de “grau de interesse” (DOI) que atribui a cada ponto da
es-trutura de dados um valor numérico representando o interesse que o utilizador tem em visualizar um determinado objecto dada a tarefa actual. Nesta altura, considerando uma interface para visualização de tamanho n, pode então mostrar os n pontos “mais interes-santes”. A técnica de Furnas passa por decompor o DOI em dois componentes: uma
importância a priori que representa o interesse global em visualizar o objecto, e uma
importância a posteriori que depende do que o utilizador está a focar no momento e é
expresso numa função de distância:
onde DOI consiste no grau de interesse do utilizador num objecto x, dado que o ponto actual de foco é y. API(x) é a importância a priori de x e D(x,y)é a distância entre x e o ponto actual y. Ou seja, o interesse aumenta com a importância a priori e diminui com
a distância ao ponto. Para o cálculo da importância dos pontos, no trabalho de [2] são
utilizados atributos de cada ponto, como categoria, preço, etc. O valor final de DOI vai decidir se o objecto x vai ser ou não visualizado na interface, sendo para isso
necessá-rio decidir um valor limite. [21] Desta forma os elementos são filtrados e o seu número
torna-se mais reduzido no mapa, tornando-se menos provável a sobreposição dos objectos representados. E de facto a distribuição dos elementos, por não ser uniforme, pode fazer
com que estes se encontrem com uma proximidade que dificulte a leitura do mapa. [22]
Agregação
Este método consiste na substituição de um ou mais elementos do mapa por um seu
substituto, representando a agregação dos primeiros (figura 2.8). O objectivo é a
redu-ção do nível do detalhe do mapa pela diminuiredu-ção do número de elementos e do nível de abstracção da semântica dos tipos de elementos. A agregação é usada onde os elementos estão espacialmente muito próximos para se considerar que existem em posições distintas e que por essa razão não faz sentido considerar as entidades individuais. Esta situação ocorre quando uma diminuição da escala do mapa faz com que um conjunto de elementos deixe de ser distintos. [19]
Para esta aplicação existe a necessidade de duas regras: definição das condições se-mânticas e definição das condições espaciais. Pontos no mapa apenas podem ser agrega-dos se existir nos elementos uma semântica associada que permita criar uma relação entre as entidades individuais. Então, os elementos podem ser facilmente identificáveis, pela sua classificação comum ou pela existência de um elemento mais abstracto que integra as classes individuais (geralmente expresso como relações “parte de”). Relativamente às
Figura 2.8: Agregação de um conjunto de pontos
regras espaciais, para além de poder ser considerada uma determinada distância limite, podem existir regras topológicas (p.ex. os elementos devem estar todos numa posição relativa a outro atributo do mapa como um lado específico de um rio).
Estas regras que devem ser satisfeitas para determinar a aplicação de uma agregação, são chamadas de regras de ligação (linkage rules). A agregação é aplicada a todo o mapa e apenas resolve conflitos gráficos entre os conjuntos de elementos que satisfazem as regras de ligação. [19]
Tipificação
Este operador pode ser visto como um tipo de agregação, no entanto, usa um padrão de relações espaciais entre um grupo de elementos para mostrar a existência de um novo fenómeno. Devido à prioridade das relações espaciais, a tipificação apresenta o novo fenómeno usando uma combinação de um conjunto mais reduzido de elementos (em vez de apenas um como a agregação). Com esta técnica é possível suavizar as restrições cartográficas entre elementos do mesmo grupo. Por exemplo, é possível apresentar um padrão tipificado que inclui símbolos sobrepostos para dar a noção de densidade. No entanto esta abordagem tem ela própria algumas restrições:
• Deve ser assegurado que o suficiente de cada símbolo é visível para o identificar individualmente no grupo
• Símbolos de menores dimensões devem ficar sempre por cima dos restantes
• A forma do grupo reflecte sempre a distribuição original
Na figura2.9 podemos analisar dois tipos de tipificação. A tipificação pode ser feita
de diferentes maneiras, tendo sempre como base evidenciar a configuração base. Ambos salientam a densidade de pontos no mapa mas à esquerda evidencia-se a homogeneidade e à direita a heterogeneidade. A tipificação elimina sempre os conflitos gráficos entre os grupos de elementos tidos em conta. No entanto, podem remanescer conflitos entre outros
pontos e o grupo criado. [19]
No trabalho de [2] citado anteriormente, a resolução de conflitos é feita usando este
Figura 2.9: Tipificações: à esquerda são salientadas a densidade e homogeneidade, e à direita a densidade e heterogeneidade.
todos os pontos do mapa que se encontram dentro da célula pertencem à mesma catego-ria, é aplicado o operador de tipificação homogéneo e, no caso de existirem diferentes categorias dentro da célula e sem ligação semântica, aplica um operador de tipificação heterogéneo. Neste último caso, e de forma interessante, usa a cascata de tipificação ho-mogénea, colocando como sua representação um ícone com as diferentes representações dos objectos substituídos. Apenas coloca três destes símbolos, e no caso de existirem mais para além destes, é colocado como quarto símbolo de “reticências” para indicar que
existem outros tipos dentro do grupo gerado (figura2.10). O portal de turismo da região
Schleswig-Holstein na Alemanha exibe também este tipo de operador (figura2.11). [3]
Figura 2.10: Tipificação no trabalho de [2]. Em cima tipificação homogénea e em baixo tipificação heterogénea.
Figura 2.11: Tipificação na página oficial de turismo da região alemã de Schleswig-Holstein [3]
Deslocamento
O deslocamento configura os símbolos de forma a resolver conflitos movendo-os em direcções distintas, para que se afastem mutuamente. Este é visto como um problema de optimização onde o objectivo é encontrar a melhor aproximação para que um conjunto de localizações satisfaça um conjunto de restrições. Para além dessas restrições incluírem
a resolução de conflitos, devem também incluir considerações para preservar relações espaciais. As posições finais determinadas para uma acção de deslocamento devem ter em conta uma análise do espaço envolvente, para que haja uma noção do espaço livre e
assim saber para onde os elementos deslocados se podem mover. [19]
A imagem2.12contém uma demonstração gráfica do que consiste este operador.
Figura 2.12: Operador de deslocamento
[2] utiliza este operador como alternativa à tipificação. Justifica o seu uso para quando
o utilizador explicitamente solicita na interface para visualizar pontos de interesse especí-ficos e para maiores níveis de zoom, isto é, quando os anteriores não podem ser utilizados pelo maior risco de sobreposição de ícones. Em comparação com a figura 8 e à seme-lhança do que pode ser verificado no Google Earth, é colocado uma linha entre a posição
final do ícone e o ponto no mapa onde existe ponto de interesse (figura2.13).
Figura 2.13: Operador de deslocamento em acção no trabalho de [2]
2.3.3 Estratégias para generalização
A generalização decompõe-se em dois instantes sequenciais de processamento: gene-ralização do modelo e genegene-ralização (carto)gráfica. O primeiro pretende preparar o con-junto de dados a ser generalizado a uma resolução apropriada, ou nível de detalhe para a escala actual do mapa. Deve recolher padrões existentes na distribuição da informação no mapa para preservar a variação espacial dos elementos, particularmente a variação es-pacial de primeira ordem — densidade da informação. A segunda pretende assegurar a legibilidade da informação em respeito a restrições gráficas (p.ex. mínima separação en-tre os elementos simbólicos). A generalização cartográfica cria modificações na estrutura da variação espacial para resolução dos conflitos gráficos, e deve estar preocupada com a variação espacial de segunda ordem —distribuição espacial.
de modelo. Actuam globalmente nos dados de forma a determinar o nível de abstrac-ção simbólica (selecabstrac-ção, agregaabstrac-ção) e o nível de densidade da informaabstrac-ção (simplificaabstrac-ção, agregação).
Selecção local, tipificação e deslocamento são operadores de generalização gráfica. Ac-tuam localmente para resolver conflitos gráficos. No entanto, estes devem ser utilizados em conjunto com algumas informações reunidas na fase anterior de generalização do mo-delo. Caso contrário, pode resultar em soluções locais satisfatórias que se afastam do
padrão geral do mapa, violando a sua consistência. [19]
2.4
Resumo
Realizou-se neste capítulo uma introdução aos GIS partindo da sua definição mais aceite actualmente. O desenvolvimento de um sistema deste tipo, envolve principalmente as pessoas que irão utilizar o sistema e também os dados. Estes dados têm uma ligeira diferença relativamente às bases de dados comuns. Associados aos seus atributos encon-tramos coordenadas (determinadas por uma projecção bem definida) definindo os pontos geográficos onde estes fenómenos se encontram.
Foi demonstrado algumas das mais valias e potencialidades que os GIS têm para uma eficiente gestão e planeamento urbano. A adopção desta tecnologia deve ter em conta as cinco razões enunciadas para que se possa tirar melhor partido das aplicações. Por essa razão, esses pontos devem ser considerados para realizar uma avaliação do benefício. Justificou-se a importância da ciência da visualização de informação no estudo dos mapas Web. São impostos factores de usabilidade, determinada pela legibilidade e transmissão de informação presente no mapa. É importante que se tenha em atenção que a metodolo-gia adoptada pode influenciar em grande escala a eficiência da sua utilização, e que pode trazer consequências de desempenho para quem os utiliza para realizar uma determinada tarefa.
As diferentes formas com que os diferentes elementos são representados no mapa, desde a sua forma mais abstracta (textual) até uma mais realista (imagens fotográficas) afectam a cognição e consequentemente a usabilidade da interface. As representações icónicas são as mais utilizadas na gama das aplicações comerciais e nas disponibilizadas gratuitamente na Web (Google/Bing Maps, Google Eath e outros). Ficou assente também que os níveis de zoom do mapa necessitam de ajustes quer no nível de abstracção visual do ponto, quer na estratégia de generalização.
A tabela 2.4 sumaria os diferentes operadores de generalização descritos neste capítulo
de acordo com a possibilidade de redução do nível do detalhe no mapa e resolução de conflitos. [19]
Tabela 2.4: Resumo dos operadores de generalização
Operador Redução do nível do detalhe Resolução de conflitos gráficos
Selecção global Sim Não
Selecção local Sim Sim
Simplificação Sim Não
Agregação Sim Não
Tipificação Sim Sim
Solução para gestão de equipamentos
urbanos
Este capítulo está reservado à apresentação da solução para o problema de gestão de equipamentos urbanos. A este projecto resolveu dar-se um nome e ficou denominado como Urbest - Gestão de Equipamentos e Mobiliário Urbano. São descritos os conceitos e requisitos para que a solução possa funcionar e ter os resultados esperados. É apresentada a arquitectura da solução bem como o modelo de dados a utilizar no desenvolvimento. O conceito criado foi apresentado sob a forma de protótipo não funcional à Direcção Municipal da Via Pública da CMP que não só deu o conceito como válido como contribuiu com algumas ideias de forma a tornar mais realista e viável a aplicação. A prototipagem
apresentada à CMP encontra-se no anexoA.
3.1
Visão geral
Como ficou assinalado no capítulo introdutório, a gestão de equipamentos e mobiliá-rio urbano revela algumas dificuldades caso não seja utilizada a tecnologia necessária para a gestão de todos os objectos disseminados pela cidade. Estão em causa razões de eficiên-cia, erros humanos e pouca precisão na localização de cada um dos equipamentos. Tem-se como exemplo de uma das maiores autarquias do país em que a informação não é georre-ferenciada. As informações existem em documentos digitais do tipo folha de cálculo em que a edição dos diferentes atributos é pouco controlada, e torna o resumo de informação para tomada de decisão pouco prático. Partindo destas necessidades é prioritário criar um suporte informático que colmate as necessidades básicas desta gestão:
• Onde existe?
• Qual a situação actual?
É preciso ter em conta nesta solução os diferentes intervenientes no processo de gestão
(secção3.2). Para tal é necessário fornecer as funcionalidades necessárias a cada um dos
utilizadores para permitir o acesso à informação necessária para a execução do seu ofício. Um dos tipos de utilizadores identificados realizam as suas tarefas no espaço geográfico gerido pela autarquia, razão pela qual se promove a utilização de dispositivos móveis e GPS para a interacção com o sistema. Como é comum nos sistemas de informação, os dados são distribuídos electronicamente para cada um dos intervenientes e cabe a cada categoria de utilizador, determinado(s) tipo(s) de documento(s). No conceito apresentado a seguir, existem três tipos de utilizadores envolvidos na gestão de equipamentos pro-priamente dito – os fiscais, o departamento de gestão e o departamento de execução – e compete a cada um deles gerir o tipo de documento de que está encarregado – Tarefas, Pedidos e Processos respectivamente. Os restantes utilizadores apenas têm uma contri-buição para informações extra e gestão do sistema.
O sistema a desenvolver permite também a integração do público neste processo. Neste ponto a aplicação aplica o paradigma PPGIS (Public Participation GIS) para permitir a interacção entre o público e o núcleo central de gestão, contribuindo com informações sobre locais onde existe necessidade de acções correctivas por parte da instituição gover-namental. Esta funcionalidade é particularmente importante na medida em que a maior parte das acções tem como base informações provenientes do público em geral e por di-ferentes métodos de comunicação.
O aumento da eficiência das pessoas da instituição passa pela eliminação das tarefas re-petitivas. Desta forma é possível libertar a mão-de-obra disponível para outras funções que carecem de atenção humana aumentando desta forma a eficiência e a produtividade de todo o mecanismo de gestão (pessoas e tecnologia).
3.2
Utilizadores
O aspecto funcional de qualquer sistema de informação tem que contar com um dos activos mais importantes – os activos humanos – são estes que aplicam o seu conheci-mento para que a missão organizacional seja cumprida, neste caso a conformidade dos equipamentos e consequentemente a segurança e satisfação dos habitantes. Considerar todos os níveis hierárquicos do processo de gestão é importante mas não suficiente. De facto, o conhecimento da situação presente e sempre actualizada é improvável numa área que pode ser tão grande como a correspondente a uma cidade, e em que podem estar en-globados dezenas de milhar de equipamentos. Por esse facto a participação dos habitantes
é fundamental e estes devem obviamente estar cientes da possibilidade de colaborar com a gestão da zona onde habitam.
Antes de passar à descrição dos requisitos é necessário identificar as categorias de uti-lizadores que irão interagir com o sistema, e que tipos de contribuições no sistema são esperadas. Faz-se de seguida uma breve análise dos tipos de utilizadores a ter em conta.
3.2.1 Fiscal
Um fiscal verifica o estado de cada um dos equipamentos da cidade in loco mediante tarefas que lhe são atribuídas no espaço geográfico da cidade. A cada tarefa está associado um equipamento e sobre este podem recair algumas decisões no caso de este não estar em conformidade. Este utilizador permite a actualização das características e inventariação dos equipamentos pela sua verificação presencial, contribuindo com georreferenciação de todos aqueles itens.
3.2.2 Departamento de gestão
Cabe aos utilizadores do departamento de gestão a validação dos pedidos criados pelos fiscais e análise das informações enviadas pelo público. A decisão pode ter em conta necessidades específicas, como definição de prioridades e cabimento orçamental. Este departamento é responsável pela gestão das actividades dos fiscais e do departamento de execução através do redireccionamento de informação proveniente de inputs no sistema, quer pelo público em geral quer pelas acções de fiscalização.
3.2.3 Departamento de execução
Esta divisão corresponde aos utilizadores responsáveis pela resolução de problemas identificados e comunicados pelo departamento de gestão. Corresponde à parte operária dos utilizadores neste modelo de gestão.
3.2.4 Administrador do sistema
Este utilizador é responsável pela configuração do sistema.
3.2.5 Público
O público em geral participa no processo de gestão contribuindo com as localizações geográficas que necessitam de actuação por parte dos serviços de execução da entidade autárquica. Associada à localização, este utilizador descreve textualmente o problema. No entanto, e na maioria dos casos essa contribuição é feita utilizando outras formas de comunicação.
3.3
Funcionalidades
Nesta secção apontam-se as funcionalidades fundamentais que a aplicação deve
pro-videnciar para o funcionamento do processo descrito na secção 3.4. Os requisitos não
funcionais da aplicação (em 3.3.2) enumera algumas características que o sistema deve
oferecer além das funcionalidades previstas.
3.3.1 Requisitos funcionais
Os requisitos apresentados estão descritos de uma forma genérica. Na descrição dis-ponibilizada sobre cada um deles é possível extrair outras funcionalidades que estão as-sociadas. Os requisitos genéricos a contemplar para o desenvolvimento do protótipo são os seguintes:
• Autenticação, permissões e autorização — As opções do sistema para cada tipo de utilizador estão visíveis após autenticação com sucesso. O sistema verifica para cada pedido se o utilizador tem ou não permissões para aceder ao recurso solicitado. É providenciada a possibilidade de registo de novos utilizadores.
• Gerir perfil de utilizador — Cada utilizador possui informações da instituição como nome e contactos, a partir dos quais é possível entrar rapidamente em con-tacto. Como é vital que estas informações estejam sempre actualizadas, cada utili-zador pode actualizar o seu perfil em qualquer altura.
• Adicionar cadastros de equipamentos — Um requisito fundamental é a possibili-dade de adicionar novas definições de equipamentos – os cadastros. Estes incluem o nome do equipamento e a definição dos atributos que definem as características da categoria do equipamento.
• Gestão de equipamentos — O sistema de informação deve permitir o CRUD dos equipamentos de todos os tipos cadastrados.
• Gestão de documentos — O sistema de informação deve permitir o CRUD dos documentos dos quatro tipos descritos a contemplar (Tarefas, Pedidos, Processos e Relatórios). Pode ser necessário visualizar o histórico de processo de um equipa-mento, e por isso essa filtragem deve ter como base esse objecto.
• Gestão de utilizadores — O administrador do sistema tem a possibilidade de auto-rizar ou remover o acesso aos utilizadores registados no sistema bem como alterar o seu nível de acesso.
• Criar pontos de intervenção pública — O público pode participar submetendo informações georreferenciadas. A parte do departamento de gestão que realiza o
atendimento ao público utiliza o mapa disponibilizado para o efeito para realizar pesquisa espacial e utiliza esta ferramenta para criar tarefas e processos.
• Visualizar mapa — A aplicação na sua interface na versão desktop, possui um mapa onde é possível visualizar todos os equipamentos da região. O mapa é por isso um atalho para a pesquisa e selecção de objectos para subsequentes operações sobre os mesmos.
• Verificar prazos — O sistema temporariamente verifica se as datas limite de re-alização de tarefas e processos foi ultrapassada, avisando por notificações partes envolvidas.
• Visualizar resumo de informação — O sistema ao longo do funcionamento vai acumulando informações úteis para análise e tomada de decisão. Estas podem estar na forma de tabelas, gráficos ou outras.
• Agendar tarefas — Permite a criação de tarefas automaticamente, quer a partir de processos dados como concluídos, quer a partir da proximidade de uma próxima verificação.
• Seleccionar tarefa — Os fiscais utilizando o seu dispositivo móvel podem selec-cionar a tarefa a realizar, optando por selecselec-cionar a tarefa mais próxima, ou deixar que a aplicação realize essa selecção.
• Visualizar posição no mapa — Os fiscais devem poder visualizar sobre o mapa a sua posição actual ao mesmo tempo que verificam a localização da tarefa seleccio-nada, oferecendo contextualização geográfica relativamente ao objectivo.
• Associar ficheiros — O sistema permite associar fotografias a documentos criados no decorrer do processo de gestão. Para além desse tipo de ficheiros, pode ser útil associar outro tipo de documentos como por exemplo documentos técnicos a categorias de equipamentos.
Para tornar facilitada a pesquisa de informação, a actividade de filtragem deve ser possível em todos os casos em que a quantidade de informação é elevada. As opções de filtragem disponíveis são conforme os atributos associados ao tipo de informação apre-sentada.
3.3.2 Requisitos não funcionais
De seguida são descritos os requisitos suplementares que a aplicação deve ter em conta.
