UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO
Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica
WebSIG Arqueológico da Pré-História Recente
da Região de Tomar
Francisco José da Silva Cardoso
Orientador:
Professor Doutor José Martinho Lourenço Coorientador
Professor Doutor João Paulo Fonseca da Costa Moura
Vila Real 2018
iii
UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO
Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica
WebSIG Arqueológico da Pré-História Recente
da Região de Tomar
Francisco José da Silva Cardoso
Orientador:
Professor Doutor José Martinho Lourenço Coorientador
Professor Doutor João Paulo Fonseca da Costa Moura
Composição do Júri
Presidente Professor Doutor José Tadeu Marques Aranha Arguente Professor Doutor Emanuel Peres
Orientador Professor Doutor José Manuel Martinho Lourenço
Vila Real 2018
v
Dissertação de Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica, apresentada ao
Departamento de Ciências Florestais e Arquitetura Paisagista da Universidade de
Trás-os-Montes e Alto Douro, realizada sob a orientação do Professor Doutor José
Manuel Martinho Lourenço, Professor Auxiliar do Departamento de Geologia da
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, e com coorientação do Professor
Doutor João Paulo Fonseca da Costa Moura, Professor Auxiliar do Departamento de
Engenharias da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, em conformidade
com o Regulamento n.º 858/2016 de 13 de julho.
vii
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer a todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para a execução deste trabalho. Destaco:
A minha esposa e aos meus filhos, pela força que me transmitem todos os dias da minha vida;
A minha restante família e amigos, pela atenção e compreensão que me despenderam ao longo deste período;
O Professor Doutor José Manuel Martinho Lourenço, meu orientador científico, pela sua disponibilidade e atenção, pela sua amizade e pela transmissão de grande parte do conhecimento do qual hoje disponho, enquanto Professor e Orientador;
O Professor Doutor João Paulo Fonseca da Costa Moura, meu coorientador científico pela sua amizade, apoio, disponibilidade e incentivo para a concretização deste Projeto;
Todos os Professores e colegas do Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica, pela transmissão de conhecimentos e camaradagem;
Os meus Chefes, por compreenderem e aceitarem a conciliação da minha atividade profissional com os estudos.
Vila Real, 12 de março de 2018,
ix
R
ESUMO
O avanço tecnológico e a globalização da internet e do serviço WWW, proporcionaram um aumento da partilha do conhecimento e uma evolução dos sistemas de informação e comunicação dos quais os SIG são indissociáveis. Estes instrumentos de gestão espacial georreferenciada de recursos físicos passaram a ser distribuídos sob a forma de informação geográfica online e com a chegada dos WebSIG aumentaram a abrangência da sua aplicabilidade. Hoje em dia, são uma realidade e constituem-se como suportes inovadores, dinâmicos e interoperáveis a diversas áreas de atividade, contribuindo para processos de participação pública e tomada de decisões mais harmoniosas e acertadas. Ora, sendo a arqueologia uma vertente interdisciplinar das ciências humanas que estudam os vestígios e testemunhos do Funcionamento e transformações sócio-culturais das populações, e sendo os SIG multi-aplicacionais, estas áreas traçam pontos de encontro na perspetiva espacial dos objetos resultantes de investigações arqueológicas.
Neste sentido, surge o objeto deste trabalho de dissertação, que se centra na elaboração de um WebSIG Arqueológico da Pré-História Recente da Região de Tomar, apoiado na elaboração de WebMaps, que permitem evidenciar todos os sítios arqueológicos investigados pelo Centro Transdisciplinar das Arqueologias do Instituto Politécnico de Tomar, desde 2004 a 2014, em treze Concelhos das Sub-Regiões do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Este WebSIG, elaborado sob tecnologia comercial, é capaz de agregar
WebMaps referentes aos sítios arqueológicos de cada Concelho com informação geográfica
originária e proveniente de WebServices SIG disponíveis, através de especificações Open
Geospatial Consortium. O WebSIG, ao ser compartilhado, ficará disponível via browser
através de um endereço WWW específico. Esta forma de visualização de dados SIG é muito vantajosa, visto que, por intermédio de um único acesso WWW, irá permitir ao utilizador SIG visualizar toda a informação geográfica arqueológica disponível no WebSIG, através da infraestrutura internet, sem ter a necessidade de aceder aos endereços dos diferentes
WebMaps associados deste WebSIG.
xi
A
BSTRACT
The technological advancement and the globalization of the Internet and the WWW service have led to an increase in knowledge sharing and an evolution of the information and communication systems of which GIS are inseparable. These instruments of georeferenced physical resources spatial management began to be distributed in the form of online geographic information and with the development of WebGIS they increased the scope of its applicability. Nowadays, they are a reality and they constitute an innovative, dynamic and interoperable support to diverse areas of activity, contributing to processes of public participation and make decisions more harmonious and correct. Since archaeology is an interdisciplinary part of the human sciences, that study vestiges and testimonies of the socio-cultural Functioning and transformations of the populations and GIS are muli-application, these areas draw points of encounter in the spatial perspective of objects resulting from archaeological investigations.
In this sense, the object of this dissertation focuses on the elaboration of an Archaeological WebGIS of the Recent Pre-history of the Tomar Region supported the elaboration of WebMaps, that allow to evidence all the archaeological sites investigated by the “Centro Transdisciplinar de Arqueologias” of the “Intituto Politécnico de Tomar” investigated from 2004 to 2014, in thirteen counties of the Sub-Regions of “Médio Tejo e Pinhal Interior Sul”. This WebGIS, developed under commercial technology, is able to aggregate WebMaps referring to the archaeological sites of each county, with original geographic information, and from GIS WebServices, available through Open Geospatial Consortium specifications. The WebGIS will be shared, and will be available on browser, through a specific WWW adress. This way of visualizing GIS data is very advantageous, because through a single WWW adress will allow the GIS users access to view all the archaeological geographic information available in the WebGIS through the internet infrastructure, without having to each one of the adresses of the WebMAP associated to this WebGIS.
xiii
S
IGLAS E ACRÓNIMOS
CAD – Computer Aided Design
CAOP – Carta Administrativa Oficial de Portugal CNIG – Centro Nacional de Informação Geográfica CSW – Catalogue Services for the Web
CTAIPT – Centro Transdisciplinar das Arqueologias do Instituto Politécnico de Tomar DAHRRGA – Department of Arts, Heritage, Regional, Rural and Gaeltacht Affairs DGPC – Direção Geral do Património Cultural
DGOTDU – Direção Geral do Ordenamento do Território e Desenvolvimento Urbano DGT – Direção Geral do Território
DNS – Domain Name Service
EPSG – European Petroleum Survey Group ESRI – Environmental Systems Research Institute FOSS – Free and Open Source Software
FSF – Free Software Foundation FTP – File Transfer Protocol
GIF – Graphics Interchange Format GML – Geography Markup Language GNU – GBU’s Not Unix
GPL – General Public Licence HTML – Hipertext Markup Language HTTP – Hipertext Transfer Protocol IDE – Infraestruturas de Dados Espaciais IG – Informação Geográfica
IGEOE – Instituto Geográfico do Exército IGP – Instituto Geográfico Português IP – Internet Protocol
JPEG – Joint Photographic Experts Group KML – Keyhole Markup Language
xiv LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia
MIG – Metadados para Informação Geográfica MT – Médio Tejo
NIAH – National Inventory of Architectural Heritage OGC – Open Geoespatial Consortium
ONU – Organização das Nações Unidas PHP – Hipertext Preprocessor
PIS – Pinhal Interior Sul
PNG – Portable Networks Graphics SE – Symbology Encoding
SIG – Sistema de Informação Geográfica
SIGD – Sistema de Informação Geográfica Distribuído SLD – Styled Layer Descriptor
SMR – Sites and Monuments Record SMTP – Simple Mail Transfer Protocol
SNIG – Sistema Nacional de Informação Geográfica SQL – Structured Query Language
TCP – Transmission Control Protocol
TIC – Tecnologias da Informação e Comunicação URL – Uniform Resource Locator
WCS – Web Coverage Service WFS – Web Feature Service WMS – Web Map Service WPS – Web Processing Service WWW – World Wide Web
xv
Í
NDICE
G
ERAL
AGRADECIMENTOS ... vii
RESUMO ... ix
ABSTRACT ... xi
SIGLAS E ACRÓNIMOS ... xiii
1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1. Enquadramento ... 1
1.2. Objetivos ... 2
1.3. Estrutura da Dissertação ... 3
2. A INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA, A CARTOGRAFIA E OS SIG... 5
2.1. A Informação Geográfica e a Cartografia ... 5
2.2. Os Sistemas de Informação Geográfica ... 9
2.2.1. Sistemas de Referência Espacial e Projeções Cartográficas ... 13
2.2.2. Análise Espacial ... 16
3. A INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA NA WEB ... 19
3.1. A Internet e a Web ... 19
3.2. A Distribuição da Informação Geográfica ... 20
3.2.1. Os WebSIG – Considerações Gerais ... 21
3.2.2. Arquitetura e Estratégias de Implementação de um WebSIG ... 22
3.2.3. Especificações Open Geospatial Consortium (OGC) ... 23
3.3. Software SIG Open Source e Comercial ... 28
4. OS SIG E A ARQUEOLOGIA ... 33
4.1. A Aplicação dos SIG na Arqueologia ... 33
xvi 5. WEBSIG ARQUEOLÓGICO DA PRÉ-HISTÓRIA RECENTE DA REGIÃO DE
TOMAR ... 41
5.1. Enquadramento do Caso Objeto de Estudo ... 41
5.2. Uso de Informação Geográfica Primária ... 43
5.2.1. Metodologia, Resultados e Análise ... 43
5.2.2. Resultados e Análise ... 44
5.3. Uso de Informação Geográfica Primária com Apoio a Webservices ... 45
5.3.1. Metodologia ... 45
5.3.2. Resultados e Análise ... 45
5.4. O Uso de WEBMAPS ... 53
5.4.1. Metodologia ... 53
5.4.2. Resultados e Análise ... 55
5.5. O Uso de uma Aplicação WEBMAP Series (Story MAP) ... 58
5.5.1. Metodologia ... 58
5.5.2. Resultados e Análise ... 60
6. CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO ... 63
BIBLIOGRAFIA ... 65
xvii
Í
NDICE DE
F
IGURAS
Figura 1 – Mapa mais antigo de Portugal, Fernando A. Seco 1561 (GARCIA, 2010) ………….…... 6
Figura 2 – Visualizador SNIG. Imagem aérea da UTAD, disponível em http://snig.dgterritorio.pt/geoportalMapViewer/, acedido em 2018.03.16 ……….……… 7
Figura 3 – Evolução do SNIG (DGT, 2018a) ……….……….……….. 9
Figura 4 – Planos de informação manipulados por um SIG (LLOPIS, 2005) ……….. 10
Figura 5 – Componentes de um SIG (adaptado de VIANA, 2005) ……… 11
Figura 6 – Componentes de um SIG (VIANA, 2005, adaptado por BRITO, 2011) ………. 12
Figura 7 – Exemplo de dados vetoriais (ESRI, 2016) ……….……… 12
Figura 8 – Matriz de um modelo raster com diferentes dimensões (SANTOS, 2006) ………... 13
Figura 9 – Superfície de referência. Datum global (à esquerda) e Datum local (à direita) (CALVÃO, 2015) .……….. 14
Figura 10 – Modelo cliente / servidor nos WebSIG (ALESHEIKH et al., 2002) ……….. 20
Figura 11 – Exemplo de WebSIG disponíveis. Série Cartográfica de Portugal da DGT, disponível em http://mapas.dgterritorio.pt/viewer/index.html, acedido em 2018.03.16 ………... 22
Figura 12 – Componentes de um WebSIG (AMORIM, 2010, citado por BRITO 2011) ……….. 23
Figura 13 – Funcionamento do WMS (OPENGEO, 2011, citado por BRITO, 2011) ……… 25
Figura 14 – WFS - Web Feature Service (OSGEO, 2011, citado por BRITO, 2011) ……… 25
Figura 15 – Serviços Online da DGT, disponível em: http://mapas.dgterritorio.pt/geoportal/catalogo.html, acedido em: 2018.03.16 .……….. 28
Figura 16 – Áreas de aplicabilidade dos SIG (BRITO, 2011) ……….……… 34
Figura 17 – Planta da necrópole da Corga das Oliveiras em Castro Marim (VASCONCELOS, 1897 citado por SANTOS, 2006) ……….. 34
Figura 18 – Exemplo de um WebSIG Arqueológico DAHRRGA, disponível em http://webgis.archaeology.ie/historicenvironment/, acedido em 2018.03.16 ………... 36
Figura 19 – WebMap Histórico de Dublim, BaseMap Histórico 25 polegadas (DAHRRGA, 2018)…. 39 Figura 20 – Mapa da localização dos concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul alvo de investigação arqueológica, elaborado pelo autor ……….…………... 42
xviii
Figura 21 – Foto exemplificativa de achado. ”Povoado da Amoreira” do periodo Mesolítico, Neolítico, Calcolítico. Intervenção determinada em 2005 pelo projectado alargamento do cemitério da Amoreira, Abrantes (CTAIPT, 2014) ……….……….……….…... 42 Figura 22 – Mapa dos Sítios Arqueológicos investigados dos Concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul com informação geográfica de origem, elaborado pelo autor …………..….……….. 44 Figura 23 – Relação da tipologia dos Sítios Arqueológicos investigados por concelho ……… …….. 48 Figura 24 – Mapa dos Sítios Arqueológicos investigados dos concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Componente: Limites Administrativos, elaborado pelo autor .….……….…... 49 Figura 25 – Mapa dos Sítios Arqueológicos investigados dos concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Componente: Uso do Solo, elaborado pelo autor .………….……….………….. 50 Figura 26 – Mapa dos Sítios Arqueológicos investigados dos concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Componente: Cartografia – Street View, elaborado pelo autor ……… 50 Figura 27 – Mapa dos Sítios Arqueológicos investigados dos concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Componente: Áreas de influência (buffer) de 500m, elaborado pelo autor ………. 51 Figura 28 – Mapa dos Sítios Arqueológicos investigados dos Concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Componente: Densidade dos Sítios Arqueológicos (km2), elaborado pelo autor ………..51 Figura 29 – Barra de Ferramentas do WebMap Viewer do ArcGIS Online (ESRI, 2018c)….……….. 55 Figura 30 – WebMap dos Sítios Arqueológicos dos Concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul sobre a camada base Open Street View, elaborado pelo autor ….………... 55 Figura 31 – WebMap dos Sítios Arqueológicos dos Concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul sobre a camada base World Topographic Map, elaborado pelo autor …….……… 56 Figura 32 – WebMap das densidades dos Sítios Arqueológicos dos Concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul sobre a camada base: Open Street View, elaborado pelo autor ……….. 56 Figura 33 – Caixa de diálogo dos passos 2, 4 e 5 do Map Series Builder (da esquerda para a direita) (ESRI, 2018d) ……….……….……….………. 59 Figura 34 – Barra de menus do Map Series Builder, disponível em https://arcg.is/1jePXO. ………... 60 Figura 35 – Barra de ferramentas do Map Series Builder. ArcGis GIS Online (ESRI, 2018d) ……... 60 Figura 36 – Story Map dos Sítios Arqueológicos investigados dos Concelhos do MT e PIS, elaborado pelo autor e disponível em https://arcg.is/1jePXO ……….………... 60
xix
Í
NDICE DE
Q
UADROS
Quadro 1 – Sistemas de Projeção cartográficos usados em Portugal (DGT, 2018b) ………... 15
Quadro 2 – Principais operações de análise espacial em SIG (Adaptado de CALVÃO, 2015) .…… 16
Quadro 3 – Exemplos de Software SIG Desktop Comercial e suas especificidades (ESRI, 2018a; AUTODESK, 2018; INTERGRAPH, 2018) ……….………... 30
Quadro 4 – Exemplos de Software SIG Desktop Open Source e suas especificidades (QGIS, 2018; GVSIG, 2018 e GRASS, 2018) ………. 31
Quadro 5 – Funcionalidades do WebSIG Histórico da Irlanda (DAHRRGA, 2018)..…….……… 36
Quadro 6 – Ferramentas do WebSIG Histórico da Irlanda (DAHRRGA, 2018)……….………. 37
Quadro 7 – Sítios Arqueológicos por concelho (CTAIPT, 2014) ……….…………. 46
1
1. I
NTRODUÇÃO
1.1.
E
nquadramento
O desenvolvimento da tecnologia veio alterar o paradigma da cartografia e dos sistemas de informação geográfica (SIG) em particular.
Os SIG cresceram e hoje fazem parte do nosso quotidiano, tendo uma aplicabilidade muito diversificada, indo das ciências sociais à gestão dos recursos naturais, passando pelas engenharias e pelo ordenamento do território (Cordeiro, 2010).
A chegada de hardware e de software mais sofisticado vieram desenvolver os SIG, permitindo a manipulação de uma maior quantidade de informação geográfica proveniente de diferentes fontes, no mais curto espaço de tempo possível (Gomes, 2012).
A evolução da Internet, como uma rede de comunicação global, veio permitir a distribuição dos SIG em código aberto e acessível a todos. Todavia, a proliferação de estruturas de dados próprias e diferentes modelos conceptuais vieram criar problemas ao nível da partilha de informação geográfica, devido à existência de diferentes forMatos incompatíveis e à dificuldade no acesso aos recursos através de um único tipo de interface (Brandão e Ribeiro , 2007; Silva, 2008; Condeça, 2009; Casanova et al., 2005).
Com o cumprimento da Resolução da Organização das Nações Unidas (ONU) aprovada na Conferência da Terra, no Rio de Janeiro em 1992, que impulsionou o desenvolvimento de Infraestruturas de Dados Espaciais (IDE), entendidos como sistemas de redes, e a subsequentemente transposição jurídica da Diretiva Comunitária INSPIRE para os Estados Membros, os SIG passaram a estar adaptáveis, integrados e interoperáveis entre si. Forte contributo adicional para a concretização desta prática foi a criação da Open
Geospatial Consortium (OGC), que visa a regulamentação de especificações que
possibilitaram a integração da informação geográfica e a interoperabilidade entre aplicações e forMatos de dados com origem diferentes (Brito, 2011; OGC, 2018 e DGT, 2018a).
A chegada dos SIG acessíveis a partir da internet (WebSIG) possibilitou criar, armazenar e manipular espacialmente informação geográfica em modo online (Brito, 2011). É notório o conjunto de ferramentas disponíveis e a possibilidade de visualização e produção de mapas cada vez mais dinâmicos e interativos.
Paralelamente é visível o crescimento da produção e utilização de softwares livres na área dos SIG e em particular no domínio das tecnologias WebSIG, apresentando-se com um
2 vasto leque de opções válidas e credíveis face ao software comercial ou proprietário (Peng e Tsou, 2003, citado por Gomes, 2012).
Os SIG evoluíram e tornaram-se plataformas multi-aplicacionais em diversas áreas contribuindo para processos de participação pública mais ativos e participativos e a tomada de decisões mais harmoniosas e acertadas (Calvão, 2015 e Fazal, 2008).
A arqueologia é uma das áreas onde os SIG se tem vindo a aplicar cada vez mais, uma vez que a investigação arqueológica necessita de organizar, tratar e analisar espacialmente os seus dados e evidenciar o resultados destas operações recorrendo às ferramentas SIG (Gamble, 2001).
Neste ambito, surge o presente trabalho, que partiu da concliliação entre o interesse do autor em aproFundar conhecimentos na área dos WEBSIG e a satisfação de uma necessidade evidenciada pelo Centro Transdisciplinar das Arqueologias do Instituto Politécnico de Tomar (CTAIPT) para a organização, tratamento e publicação online de dados resultantes de vários anos de investigações arqueológicas (2004 a 2014) nas Sub-Regiões do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul.
Assim, neste trabalho, propõe-se a elaboração de um WebSIG Arqueológico da Pré História Recente da Região de Tomar, apoiado em WebMaps que permitirá evidenciar os sítios arqueológicos investigados nos treze concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul. Este WebSIG, que ficará disponível através de um endereço compartilhado WWW, agregará um conjunto de WebMaps referentes a cada concelho, apoiados em informação geográfica arqueológica e em WebServices SIG.
1.2. O
bjetivos
Este trabalho tem como objetivos a otimização de dados resultantes de investigações arqueológicas efetuada entre 2004 e 2014 pelo Centro Transdisciplinar das Arqueologias do Instituto Politécnico de Tomar, nos treze concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul, através da seleção, filtragem e organização dos mesmos. Com recurso a WebServices WMS e WFS pretende-se elaborar diversos mapas temáticos para a área objeto de estudo e um WebSIG baseado em soluções comerciais na qual deverá conter os WebMAP respeitantes a todos os concelhos alvo de investigação arqueológica.
Complementarmente, visa, ainda, contribuir para o aumento da divulgação dos SIG como uma importante base de apoio para diversas disciplinas, em particular na área arqueológica.
3
1.3. E
strutura da Dissertação
A presente dissertação está divida em seis capítulos:
Capítulo 1. Enquadramento do tema da dissertação, definição dos objetivos propostos e sua estrutura.
Capítulo 2. Apresenta uma abordagem à evolução da informação geográfica, à forma como o desenvolvimento das tecnologias tem contribuído para o desenvolvimento da cartografia, e como o aparecimento dos sistemas de informação geográfica e suas Funcionalidades constituem ferramentas importantes para obtenção de respostas às questões ligadas à gestão espacial da informação geográfica.
Capítulo 3. Retrata o surgimento da Internet e sua evolução como um contributo importante para a evolução dos SIG e as diferentes formas de distribuição de dados na Web. Apresenta uma breve descrição sobre soluções SIG gratuitas e comerciais, as suas vantagens e desvantagens.
Capítulo 4. Evidencia a aplicação dos SIG e o contributo destes para a arqueologia. Apresenta as especificidades de um WebSIG aplicado à arqueologia, a nível das suas Funcionalidades e ferramentas.
Capítulo 5. Dá a conhecer o estudo realizado, objeto de apresentação e análise desta dissertação, que se denomina de “WebSIG Arqueológico da Pré História Recente da Região de Tomar”, que visa a elaboração um WebSIG, apoiado em
WebMaps, em recursos WebServices e informação geográfica, dos sítios
arqueológicos investigados nos concelhos do Médio Tejo e Pinhal Interior Sul para posterior compartilhamento online. Apresenta, ainda, os resultados do uso destes recursos e faz uma análise ao seu Funcionamento.
Capítulo 6. Apresenta as considerações finais e as perspetivas Futuras sobre a temática objeto de estudo.
5
2. A
INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA, A CARTOGRAFIA E OS SIG
O presente capítulo faz uma abordagem a conceitos de informação geográfica e cartografia, e à forma como esta última tem evoluído ao longo dos
anos, dando enfoque à sua evolução digital em Portugal através da implementação do Sistema Nacional de Informação Geográfica (SNIG). O mesmo aborda os sistemas de informação geográfica no seu sentido mais lato, evidencia os sistemas de referência espacial e projeções cartográficas mais usados em Portugal e realça aspetos da análise espacial nos SIG.
2.1. A
Informação Geográfica e a Cartografia
A informação geográfica trata-se de dados ou atributos de objetos que se encontram associados a uma dimensão espacial de acordo com a sua localização real e que podem ser suscetíveis de georreferenciação e de análise espacial (Machado, 1993; Julião, 1997; Faria, 2006). A informação geográfica é o objeto de trabalho da cartografia.
Segundo Ferreira (2005), de uma forma geral, a cartografia é a disciplina que expressa graficamente, através de mapas, o conhecimento sobre a superfície terrestre e os seus mais variados aspetos. Esta disciplina incumbe-se da organização, apresentação, comunicação e utilização da informação geográfica desde a criação dos mapas até ao seu uso final (Maceachren e Taylor, 1994, citado por Gomes, 2012).
A forma de representação geográfica do espaço real através de mapas ajuda-nos a compreender o espaço que nos rodeia (Peterson, 1995). Esta forma de representação da realidade tem vindo a ser cada vez mais incrementada por todos (organizações e público em geral) muito devido aos avanços tecnológicos, e principalmente a uma maior acessibilidade da Internet (Calvão, 2015).
Esta forma de representação da realidade, provém dos primórdios da humanidade onde a arte rupestre era a forma de representar rotas, objetos e seres nas rochas. Com a chegada das civilizações e, posteriormente, do papiro, a cartografia começou a evoluir, ganhando outra proporção que se acentuou na época dos descobrimentos e do renascimento, onde a necessidade de representar os territórios e rotas de navegação foram cruciais para a divulgação da informação e do conhecimento.
6 A informação geográfica era representada em mapas em suporte papel, sob a forma de pontos, linhas e áreas em folhas opacas ou transparentes, obtendo uma codificação formada por símbolos, texturas e cores explicados em legenda (Burrough e Mcdonnell, 1998). O mapa de Fernando A. Seco, de 1561, a seguir representado na Figura 1, é um exemplo disso.
Figura 1 – Mapa mais antigo de Portugal, elaborado por Fernando A. Seco em 1561. (Garcia, 2010).
Com o início da era dos computadores, na década de 60 do século XX, e com a chegada de aplicações de desenho assistido por computador, conhecido por CAD
(Computer Aided Design), a cartografia iniciou uma nova era. Os mapas em papel
diminuiram e foram substituídos por mapas em formato digital (CNIG, 1994, citado por Gomes, 2012).
Furtado (2006), refere que o formato digital da cartografia veio permitir uma transformação ao nível da conceção, estruturação, armazenamento, manipulação análise e publicação dos mapas.
O avanço tecnológico associado à cartografia digital fez com que os mapas pudessem conter maior quantidade de informação associada, capaz de ser filtrada pelos utilizadores conforme o seu objeto de análise. A possibilidade de o utilizador visualizar um mapa em diferentes escalas ou com diferente simbologia veio contribuir para um aumento da sua interatividade na análise e interpretação da informação geográfica (Peterson, 1994).
7 Um dos exemplos da atual representação geográfica da realidade ao nível da cartografia digital com código livre é o SNIG (Sistema Nacional de Informação Geográfica). A Figura 2 apresenta a sua interface gráfica.
Figura 2 – Visualizador SNIG. Imagem aérea da UTAD, disponível em
http://snig.dgterritorio.pt/geoportalMapViewer/, acedido em 2018.03.16.
Em Portugal, a divulgação dos SIG iniciou-se com a criação da Junta Nacional de Investigação Cientifica em 1968, que procedeu à diFusão dos SIG em Gabinetes de Estudos e Planeamento nas Entidades Governamentais e Universidades (Machado, 1993). Esta Junta alicerçou a Futura implementação de um SIG que mais tarde se viria a dar o nome de Sistema Nacional de Informação Geográfica (SNIG).
A implementação do SNIG remonta a 1986, mediante o Despacho n.º2/SEI/86 de 10 de março, que constitui um grupo de trabalho, com a missão de estudar a criação de um sistema nacional de informação geográfica integrado que possibilitasse a análise espacial de problemas de ordenamento do território, capaz de recorrer a dados estatísticos (numéricos e cartográficos) de várias áreas como a agricultura, silvicultura, recursos hídricos, viários, ambientais e urbanos, entre outros.
Como consequência desses estudos e atividades, resultou a criação do SNIG através do Decreto-Lei n.º 53/90, de 13 de Fevereiro, o qual institui o Centro Nacional de Informação Geográfica (CNIG) como órgão responsável pela sua coordenação (DGT, 2018a).
Antes da disponibilização da Internet, o CNIG focou a sua missão na promoção dos SIG ao nível dos produtores de informação geográfica e ao nível dos Municípios. Após o aparecimento da Internet em 1995, o CNIG passou a estar disponível através do endereço
8 dados espaciais e interfaces orientadas aos utilizadores, fomentou mecanismos de transações comerciais online ligados aos SIG e o acesso à cobertura integral do país através da disponibilização de ortofotomapas, entre outros aspetos.
Em 2002, o SNIG passou a ser controlado pelo Instituto Geográfico Português (IGP), que resultou da Fusão do ex-CNIG com o ex-IPCC (Instituto Português de Cartografia e Cadastro). O IGP prosseguiu com a missão de promoção dos SIG junto dos utilizadores, através do desenvolvimento de aplicações que permitiram identificar, visualizar e explorar informação geográfica (através da reformulação do geoportal SNIG em 2006, em conjunto com a ESRI) e o acesso a bases de dados temáticas a partir de metadados de acordo com a norma ISO 19115 (aplicação designada por MIG - Editor de metadados para Informação Geográfica).
Segundo a DGT (2018a), com a transposição da Diretiva Europeia 2007/2/CE –
INSPIRE, que fixou normas IDE, para o Decreto-Lei n.º 180/2009, de 7 de Agosto, o SNIG
sofreu alterações:
É criado um novo Organismo de coordenação do SNIG, denominado Conselho de Orientação do SNIG;
O SNIG passa a integrar todas as autoridades públicas produtoras e fornecedoras de serviços de dados geográficos;
É criado o Registo Nacional de Dados Geográficos, com a missão de elencar e dar a conhecer a produção de dados geográficos através de metadados.
Em 2012 o SNIG passa a ser coordenado pela Direção Geral do Território (DGT), resultante da Fusão do IGP com a DGOTDU (Direção Geral de Ordenamento do Território e Desenvolvimento Urbano), que teve como missão imediata a renovação do geoportal SNIG em aspetos relacionados com pesquisas no catálogo de metadados e no Funcionamento interativo do visualizador.
Em 2015, 25 anos após a criação do SNIG e 10 anos após publicação da Diretiva INSPIRE, a DGT traçou um diagnóstico sobre a infraestrutura nacional de informação geográfica a médio prazo, designado SNIG 2020. Este programa aposta na dinamização e envolvimento dos membros SNIG e CO-SNIG nos processos colaborativos e participativos do SNIG. Estas atividades foram definidas em Plano de Ação, denominado de PA-SNIG2020 (DGT, 2018a).
O quadro legal que aprova o SNIG foi alvo de alterações em 2017, com a entrada em vigor do Lei n.º 29/2017, de 16 de Março, que procedeu à 2.ª alteração do Decreto-lei n.º 180/2009.
9 A figura 3 apresenta um cronograma temporal da evolução do SNIG.
Figura 3 – Evolução do SNIG (DGT, 2018a).
A DGT é o organismo responsável pela homologação de toda a cartografia produzida em Portugal de âmbito Nacional, Regional, Especial, Intermunicipal, Municipal e Setorial. Este organismo é, ainda, responsável pelo Sistema Nacional de Informação Territorial (SNIT), SNIG e Sistema de Administração do Recurso Litoral (SIARL). Anualmente a DGT está incumbida da homologação e produção da Carta Administrativa Oficial de Portugal (CAOP) que define os limites administrativos dos distritos, concelhos e freguesias.
2.2. O
s Sistemas de Informação Geográfica
O crescimento socioeconómico, a expansão das atividades humanas e a crescente necessidade e utilização dos recursos naturais tem como consequência a necessidade de conhecimento dos seus padrões espaciais e temporais e nível de disponibilidade (Burrough e Mcdonnell, 1998).
O desenvolvimento na área das Tecnologias de Informação possibilitou um aumento da disponibilidade de hardware e software a custos mais baixos e uma generalização destas tecnologias associadas aos objetos focando as suas características e posição espacial, dando origem ao que hoje se conhece por SIG (Gomes, 2012).
Desta forma, os SIG surgiram naturalmente, de forma a colmatar esta necessidade de tratamento, análise e disponibilização espacial de dados associados a objetos, situando-se numa área de interface entre os demais sistemas de informação, com os quais têm uma relação direta e partilham diversas Funções (Maguire e Goodchild, 1991).
10 No início dos SIG esteve a utilização manual de mapas, de uma mesma área e à mesma escala, analisando determinadas características cuja sobreposição possibilitava a identificação de locais que reunissem um determinado número de critérios objetivos (Heywood et al., 2002).
Estes sistemas tiveram origem, segundo vários autores, de entre os quais se destaca Matos (2001) na década de 60 do século passado, surgindo as primeiras aplicações com características SIG.
Os SIG tornaram-se instrumentos Fundamentais na gestão de recursos físicos, permitindo dispor de um conjunto integrado de dados multissetoriais de origens diferentes, passíveis de serem atualizáveis e relacionáveis entre si, através de um referencial comum – um mesmo espaço geográfico (Burrough, 1986), sendo uma ferramenta ideal para isolar, descrever relações espaciais e elaborar modelos estatisticos (Walker, 1990; Haslett, 1990).
Este conjunto de tecnologias, capazes de realizar tratamento computacional de dados georreferenciados, possibilitam ao utilizador urbanista, geógrafo ou engenheiro, o fornecimento das melhores soluções com base na informação disponível (França, 2004).
Aranha (2006), refere que a organização, armazenamento, manipulação, pesquisa de dados e análises estatísticas das operações inerentes da gestão de bases de dados dos SIG permitem obter benefícios de visualização e efetuar análises geográficas proporcionadas através da visualização de mapas.
A base de Funcionamento dos SIG, segundo Llopis (2005), citado por Gomes (2012), assenta na manipulação de planos de informação representando elementos provenientes do mundo real, sobre uma base comum, conforme se pode visualizar na Figura 4.
11 Com esta segmentação da informação é possível destacar as camadas mais relevantes, facilitando as etapas intermédias e os resultados da análise (Wheatley e Gillings, 2002, citado por Santos, 2006).
Os SIG são constituídos por seis componentes: hardware, software, informação (dataware), recursos humanos (liveware), procedimentos/métodos e uma rede que permite a ligação entre as diferentes partes (Goodchild et al., 2005), sendo utilizados para suportar processos de decisão, oferecendo soluções integradas de informação suscetível de ser localizada espacialmente, respondendo a muitas questões inerentes à localização de objetos (Julião, 1997).
Todavia, segundo Viana (2005), genericamente, os SIG possuem os componentes interrelacionados, destacados na Figura 5.
Figura 5 – Componentes de um SIG (adaptado de Viana, 2005).
Os dados de entrada num SIG podem ser originários de diferentes fontes. Cordeiro (2010), citado por Gomes (2012), refere as imagens de satélite, fotografias aéreas, cartografia de base e temática (do tipo topográfica, litológica, geológica, entre outras), património histórico e dados estatísticos, como exemplos.
Os dados, dependendo do formato, podem ser do tipo analógico, provenientes de informação alfanumérica, dados recolhidos em trabalhos de campo ou cartografia em papel, ou do tipo digital, como imagens de satélite, dados provenientes de programas, como o CAD, ou outros. Todavia, a integração de informação proveniente de diferentes fontes e forMatos numa base comum, pode revelar-se difícil e obriga muitas vezes, à digitalização manual da informação (Gomes, 2012).
Os dados de saída de um SIG, apresentados sob informação gráfica traduz-se em dois modelos de dados genéricos: vetorial e raster ou matricial, conforme se evidencia na Figura 6.
SIG
ARMAZENAMENTO MANIPULAÇÃO ANÁLISE (DADOS) ENTRADA DADOS SAÍDA DADOS12
Figura 6 – Componentes de um SIG (Viana, 2005, adaptado por Brito, 2011).
Os modelos vetoriais representam dados discretos e estas entidades assumem uma representação gráfica, no espaço, através de pontos, linhas e polígonos, representados segundo um sistema de coordenadas geométricas x,y ou x,y,z no caso de dados tridimensionais (Matos, 2001).
Um ponto representa objetos sem dimensão, definidos por um único par ou trio de coordenadas. Uma linha é representada através de dados lineares, constituídos por segmentos de reta, e é formada por mais do que um par ou trio de pontos, ordenados e ligados entre si. Um polígono representa dados sob a forma de área e é definido por uma lista de pontos ordenados, em que o primeiro coincide com o último, delimitando um determinado espaço e fechando o seu interior (Moura, 2005).
Os dados vetoriais de um SIG devem ser relacionáveis topologicamente, pois desta forma é aumentada a sua capacidade de análise no espaço, nas redes e na sobreposição geográfica (Ipef, 1993).
A Figura 7 apresenta exemplos de dados da tipologia vetorial.
13 No modelo de dados raster ou matricial, a informação é armazenada sob diferentes forMatos (como TIF, JPG ou outro), contendo uma estrutura de base de dados relacionáveis. Este modelo serve para representar dados que variam continuamente no espaço em análise, (e.g.: imagens de satélite, informação digitalizada, temperatura, entre outros) (Burrough e Mcdonnell, 1998).
Este modelo é composto por uma matriz de linhas e colunas, composta por células com uma dimensão regular (píxeis), em que a posição destas é conhecida através das coordenadas da primeira célula e da sua dimensão (Matos, 2001). A dimensão da matriz é determinada pela área real representada por cada célula na matriz, ou seja, pela resolução da matriz (Moura, 2005). A Figura 8 evidencia uma determinada matriz com três resoluções diferentes.
Figura 8 – Matriz de um modelo raster com diferentes dimensões (Santos, 2006).
A informação raster posSui uma estrutura de dados simples e recorre a algoritmos simples, do ponto de vista conceptual, para executar Funções de análise espacial (Matos, 2001). As matrizes raster, são particularmente úteis em operações que envolvam a álgebra de mapas.
2.2.1. Sistemas de Referência Espacial e Projeções Cartográficas
As coordenadas de um objeto são importantes para sabermos a localização do mesmo, para tal é imprescindível saber como se devem calcular e como se podem relacionar as coordenadas medidas numa dada superfície de referência com outras medidas noutra superfície diferente (Calvão, 2015). Assim, as coordenadas de um dado objeto podem assumir diferentes valores dependendo do datum que se esteja a usar.
As coordenadas podem ter várias tipologias diferentes como astronómicas ou naturais, geodésicas elipsoidais e cartesianas, esféricas e planas (Calvão, 2015). Todavia, na generalidade, quando nos referimos simplesmente às coordenadas de um objeto estamo-nos a referir as suas coordenadas geodésicas cartesianas (definidas num referencial cartesiano tri-ortogonal – x,y,z), ou às coordenadas planas (definidas num sistema de eixos
14 Ortonormado 2D, vulgarmente chamadas de coordenadas retangulares (meridiana e paralela, x e y) em relação à origem do referencial.
As posições são nos dadas relativamente a um sistema de referência. Este último denomina-se de datum ou elipsóide de referência (Seeber, 2003).
Assim, se o centro geométrico do elipsóide for coincidente com o centro de massa e o seu eixo coincidir com o eixo de rotação da Terra, o datum designa-se de global. Se o elipsóide se situa próximo do geóide num determinado ponto de fixação, este é designado por datum local ou regional (Iliffe e Lott, 2008 citados por Calvão, 2015). A Figura 9 evidencia esquematicamente as diferenças entre os data global e local.
Figura 9 – Superfície de referência. Datum global (à esquerda) e Datum local (à direita) (Calvão, 2015).
Como os elipsóides e os geóides não são planificáveis (Calvão, 2015), as projeções cartográficas acarretam erros de referenciação que provocam alteração métrica dos objetos projetados (Gaspar, 2005). Assim a projeção deve ser selecionada em Função da propriedade dos objetos, atendendo a aspetos como área, forma, escala, direção, e características especiais (Snyder, 1987), e igualmente em Função da superfície de projeção (Hofmann-Wellenhof et al., 1994).
Assim, considera-se um sistema de projeção cartográfica como o conjunto formado por uma projeção, um datum geodésico elipsoidal ou esférico de referência dos pontos a projetar; o ponto central da região a cartografar (relação do posicionamento do plano cartográfico face ao elipsóide de referência), um fator de escala, e a origem das coordenadas cartográficas face ao ponto central (Gaspar, 2005, citado por Calvão, 2015). De um modo genérico trata-se de um conjunto de parâmetros que permite posicionar univocamente um objeto sobre a superfície da Terra.
15 As projeções cartográficas resultam, ora de métodos puramente geométricos, ora de expressões matemáticas designadas por fórmulas de transformação (Gaspar, 2005).
Em Portugal, segundo a DGT (2018b), são utilizados na cartografia nacional os sistemas de Projeção apresentados no Quadro 1.
Quadro 1 – Sistemas de Projeção cartográficos usados em Portugal (DGT, 2018b).
Sistema Datum Ponto Central
Elipsoide de Referência Projeção Cartográ-fica Fator Escala Observações Hayford Gauss Lisboa ou Datum 73 IPCC Local 73 “Melriça” 39º40’ 0.000’’N 8º07’54.862’’W Hayford (ou internacio-nal 24) Gauss-Kruger 1 Estabelecido no final do séc. XX. European Datum D50 Europeu 50 “Potsdam”, Alemanha Hayford (ou internacio-nal 24) UTM (Universal Transverse Mercator) 0,9996 Desenvolvido na 2.ª Guerra Mundial. Hayford Gauss Lisboa antigo ou Bessel Datum Lisboa Local Lisboa “S. Jorge” 38º42′43,631′′N 9º07′54,862′′W Bessel Cónica Equivalent e de Bonne 1 Estabelecido no final do séc. XIX. Hayford Gauss Militar - IgeoE Local Lisboa 200 km Oeste e 300 km Sul da Melriça Hayford (ou internacio-nal 24) UTM (Universal Transverse Mercator) 1 Baseado na série M888 da Carta Militar de Portugal Torna as coordenadas positivas em todo o país. Sistema UTM (Universal Transverse Mercator) Global UTM Equador e Meridiano Central (Snyder, 1987) Greenwich Gauss-Kruger 0,9996 Divisão do Mundo em 60 Fusos de 6.º de Longitude Fuso 29N Portugal Continental; Fuso 28 Madeira; Fusos 26 e 27 Açores Sinal + Longitude a Este Sinal - Longitude a Oeste Sistema Nacional ETRS89 – PT-TM06 Europeu ETRS89 Melriça 39º40'05'',73N 08º07'59'',19W GRS80 Transverse Mercator 1 Recomendado
pela EUREF (European Reference Frame)
16
Sistema Datum Ponto Central
Elipsoide de Referência Projeção Cartográ-fica Fator Escala Observações Sistema WGS84 Global WGS84 Melriça 39º40’5.730’’N 8º07’59.191’’W Greenwich World Mercator 1 Sistema Global de posicionamento.
Utilizado por aplicações globais (e.g.: Google Earth) - imagens satélite.
De salientar a existência do catálogo de sistemas de referência European Petroleum
Survey Group (EPSG), códigos que se encontram disponíveis através do endereço http://www.epsg-registry.org e que devido à sua facilidade de acesso foram assumidos pelas
aplicações Open Source, para identificarem os sistemas de referenciação espacial da informação geográfica que manuseiam.
2.2.2. Análise Espacial
Uma das áreas mais importantes num SIG é a análise espacial dos seus objetos e suas relações. Por análise espacial entende-se um conjunto de operações de manipulação, transformações e métodos como análises estatísticas, modulações numéricas e outras que são aplicadas a dados geográficos para lhes acrescentar valor e servirem de suporte às decisões (Fazal, 2008; Hohl, 1998).
Segundo Aronoff (1991), citado por Calvão (2015), as operações de análise mais usuais podem dividir-se nas classes de Funções apresentadas no Quadro 2.
Quadro 2 – Principais operações de análise espacial em SIG (Adaptado de Calvão 2015).
Análise Espacial – Modelo Vetorial
Classe de Função Operação
Seleção, classificação e medição ---- Sobreposição / Overlay
(operações lógicas)
União; interseção; identidade; atualização; corte; entre dois temas.
Operações de vizinhança Procura de características iguais; áreas de influência; e isolinhas.
Conetividade Contiguidade e fronteiras; proximidade e distâncias; redes; e medição de percursos ótimos.
17
Análise Espacial – Modelo Raster
Classe de Função Operação
Reclassificação
(alteração dos valores dos pixeis)
----
Sobreposição / Overlay (operações lógicas)
Adição; subtração; multiplicação; e divisão.
Operações de vizinhança Declive; exposição; e interpolação (estimar valores através de valores vizinhos).
Conetividade Intervisibilidade (determinação de áreas visíveis)
Os resultados da análise espacial podem ser visualizados através de mapas, relatórios ou nos atributos dos próprios objetos.
19
3. A
INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA NA WEB
Este capítulo tem por objetivo abordar a evolução dos SIG, ao nível da distribuição da informação geográfica na Web, isto é, as diferentes formas de distribuição e interoperabilidade. Tem, ainda, como objetivo, efetuar considerações gerais ao nível dos WebSIG e sua arquitetura tipo, e abordar as especificações Open Geoespatial Consortium (OGC) como um contributo importante na disponibilização dos SIG na Internet.
3.1. A
Internet e a Web
A World Wide Web (WWW) surgiu, nos finais da década de 80 do século passado, como um integrador da informação disponível na maior rede do mundo, chamada de Internet que conecta computadores descentralizados a servidores independentemente das suas localizações (Gomes, 2012).
A WWW é uma das aplicações mais usadas e mais conhecidas da Internet, mas existem outras como a aplicação SMTP - Simple Mail Transfer Protocol, FTP - File Transfer
Protocol, que usam também o Protocolo IP para se comunicarem. O IP é único e identifica
uma máquina (cliente e servidor) ligada á Internet. Para aceder a um servidor na web basta colocar o seu endereço IP, caso o conheçamos, ou o seu hostname (e.g. www.utad.pt) no
browser que usamos (e.g.: Internet explorer, Firefox, ou outro). A associação entre o hostname e o seu IP é realizado por um mecanismo chamado DNS - Domain Name Service
(GOMES, 2012).
O protocolo sobre o qual o WWW se encontra construído denomina-se HTTP -
Hipertext Transfer Protocol. Este protocolo, curto e rápido, serve para a transferência de
informação, quando é solicitado acesso na Web.
A Web são páginas de informação construídas com um dado código sobre um determinado tipo de linguagem (e.g.: HTML, PHP ou outro), que se encontram localizadas num servidor Web e que são disponibilizadas através de um browser. Assim, quando digitamos no browser: HTTP, WWW, nome do domínio (e.g.:utad.pt) e caminho, estes, facultam-nos o endereço de uma página Web. Esta combinação de componentes denomina-se de URL - Uniform Resource Locator (GOMES, 2012).
20
3.2. A
Distribuição da Informação Geográfica
O desenvolvimento das tecnologias de informação e comunicação com enfoque para a Internet, que contribui para que o acesso a esta rede fosse global (ALMEIDA, 2007), possibilitou que os SIG deixassem de ser sistemas fechados apenas em aplicações desktop para passarem a ser acedidos através da Internet (PENG e TSOU, 2003, citado por GOMES, 2012). Também os SIG se descentralizaram, tomaram uma arquitetura aberta e passaram a ser distribuídos na Internet (CONDEÇA, 2009).
A informação geográfica começou a estar disponível através da tecnologia WWW, independentemente do seu formato, como mapas (vetoriais e rasters) imagens (aéreas e de outros tipos), bases de dados, operações de análise, relatórios e outros (GONG, 2000; MATHIVALAGAN et al., 2005).
Assim, a WWW passou a incorporar informação geográfica devido às suas enormes potencialidades quanto à acessibilidade, atualização, transmissão e redução de custos no acesso, partilha e manipulação de informação geográfica (PENG e TSOU, 2003; ALMEIDA, 2007).
Apesar das enormes vantagens que a Web apresenta, principalmente ao nível do acesso à informação geográfica distribuída, ainda se verificam algumas limitações, que com o decorrer da evolução tecnológica se têm vindo a atenuar. BONNICI (2005) refere como inconvenientes a velocidade de processamento, a conetividade, o volume de informação disponível ou o tráfego na rede. Também ALESHEIKH et al., (2002) fazem referência ao grafismo dos SIG como um dos aspetos que contribuem para a demorada tarefa de processamento destes sistemas através da Web.
Todavia, apesar das aplicações distribuídas não possuírem a complexidade dos programas dedicados “stand-alone”, os SIG distribuídos têm vindo a assumir a sua força e a tomar o seu espaço.
Um SIG é disponibilizado quando um determinado utilizador efetua um pedido a um servidor Web que recebe, reconhece e processa uma instrução de distribuição que poderá ser um mapa, texto ou tabela num formato standard (ALMEIDA, 2007 citado por GOMES, 2011). A Figura 10 evidência o Funcionamento do modelo cliente / servidor.
21
3.2.1. Os WebSIG – Considerações Gerais
Os SIG mudaram com a chegada da Internet. Os visualizadores de SIG disponíveis na Internet, termo vulgarmente denominado em Portugal por WebSIG, apareceram e cresceram muito rapidamente abrindo caminho a uma infinidade de aplicações e Funcionalidades (CALVÃO, 2015).
A Web fez com que os SIG chegassem através da via digital, a toda parte, fazendo com que mapas de cidades estranhas nos parecessem tão familiares como as nossas (FU e SUN, 2010).
Ao estarem facilmente disponíveis os WebSIG facilitam a tomada de decisão nos diferentes níveis: estratégico, tático e operacional, e os fornecedores destas tecnologias passam a ter um mercado mais alargado de distribuição dos seus produtos (CALVÃO, 2015).
O rápido crescimento dos WebSIG possibilitou uma maior integração da sociedade na participação pública e cívica transformando-se num meio de comunicação ativo e construtivo para o conhecimento e partilha da informação (SUI e GOODCHILD, 2001).
A infraestrutura de rede hardware baseada no modelo cliente / servidor proporciona canais de comunicação de alta velocidade para publicação e acesso a informação geográfica através da rede (BRITO, 2011).
As tecnologias SIG disponíveis na Web são variáveis. Estas vão desde a simples publicação de dados, imagens ou mapas estáticos, até sites muito evoluídos, com mapas dinâmicos e interativos, até plataformas multi-computador e multi-sistema operativo (ALESHEIKH et. al., 2002; MITCHEL, 2005; PENEV, 2006; BARRIGUINHA, 2008 citados por GOMES, 2012).
Este nível de variação depende assim do maior ou menor nível tecnológico da aplicação e está intimamente ligado à Funcionalidade, interatividade e disponibilidade da Internet para integrar, divulgar e comunicar informação geográfica. MATHIVALAGAN et. al. (2005) referem que os WebSIG abrangem toda esta panóplia de tecnologias disponíveis via WWW.
Todavia, apesar das diferenças existentes ao nível dos WebSIG, todos assentam numa base tecnológica comum: os computadores utilizam os protocolos TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) para comunicarem em rede e o protocolo HTTP para transmissão de dados aplicacionais na Web (RAMOS, 2009).
22 A Série Cartográfica de Portugal da DGT, (Figura 11), é exemplo da transmissão de dados aplicacionais na Web sob a forma de WebSIG.
Figura 11 – Exemplo de WebSIG disponível. Série Cartográfica de Portugal, da DGT, disponível em
http://mapas.dgterritorio.pt/viewer/index.html, acedido em 2018.03.16.
3.2.2. Arquitetura e Estratégias de Implementação de um WebSIG
Uma aplicação SIG baseada na Web para publicação de informação geográfica, tem por objetivo disponibilizar as ferramentas de processamento e de modelação de modo a facilitar aos utilizadores a manipulação de informação geográfica (BRITO, 2011).
A arquitetura WebSIG é do tipo servidor/cliente. Segundo BARRIGUINHA (2008) é normalmente constituída pelos seguintes componentes: cliente, servidor Web com servidor aplicacional, servidor de mapas e servidor de dados, tratando-se de uma arquitetura multicamada. Assim, de acordo com os autores anteriores:
O cliente é um navegador Web que se encontra na máquina do utilizador e que mostrará a informação visualmente;
O servidor Web responde aos pedidos feitos pelo cliente através do protocolo HTTP;
O servidor aplicacional é um intermediário que faz a ponte entre o servidor Web e o servidor de mapas, que gere os pedidos dos clientes e o tráfego da informação e envia os pedidos para o servidor de mapas. Este servidor pode agir igualmente como um cliente.
O servidor de mapas, denominado por Internet Map Service (IMS), é o componente da arquitetura do WebSIG mais importante. Este tem por finalidade disponibilizar as
23 Funcionalidades que são executadas num SIG, ou seja, criação e disponibilização dos mapas, cumprindo o pedido do cliente, realizar as pesquisas sobre os dados, executar operações de análise espacial e de geoprocessamento.
O servidor de dados está responsável pela gestão da informação armazenada num sistema de gestão de bases de dados relacionais. Este servidor permite que as aplicações, do lado do cliente, acedam aos dados com base em pedidos do tipo SQL (Structure Query Language). Nos WebSIG mais desenvolvidos, é normal o armazenamento de dados fazer-se por mais que um servidor. A Figura 12, apresenta um esquema dos componentes de um WebSIG.
Figura 12 – Componentes de um WebSIG (AMORIM, 2010, citado por BRITO, 2011).
As estratégias utilizadas na implementação de um WebSIG podem ser principalmente de três tipos: estratégias baseadas no cliente que permitam que os utilizadores (clientes) realizem operações de manipulação e análises de dados; estratégias baseadas no servidor que permitam que os clientes possam submeter pedidos de dados e de análises a um servidor Web, e híbridas, ou seja, ambas as soluções anteriores em simultâneo, por forma a conseguir melhores níveis de desempenho (FOOTE e KIRVAN, 1997; ALESCHEIKH et al., 2002; BARRIGUINHA, 2008).
3.2.3. Especificações Open Geospatial Consortium (OGC)
O desenvolvimento tecnológico e a melhoria dos canais de informação, permitiram o aparecimento de novos equipamentos e aplicações, na área dos SIG, cada qual com estruturas de base próprias e diferentes modelos conceptuais ou interfaces, que muitas das
24 vezes se tornam incompatíveis ao nível da partilha de informação geográfica, criando erros de distorção ou perdas de informação ao nível dos seus atributos (BRANDÃO e RIBEIRO , 2007; SILVA, 2008; CONDEÇA, 2009; CASANOVA et al., 2005).
A integração da informação geográfica existente nos diferentes forMatos foi uma necessidade, de forma a resolver os problemas de incompatibilidade e facilitar a partilha de dados (GONÇALVES, 2010). Com o intuito de alterar este panorama internacional surgiu a
Open Geospatial Consortium (OGC).
A OGC é uma Organização Mundial sem fins lucrativos Fundada em 1994 que em parceria com outras entidades (Governamentais, Académicas e Empresas proprietárias de aplicações SIG) definiu processos e mecanismos padronizados, com normas livres e abertas, para a criação de especificações de acesso aberto ao público, de modo a possibilitar a interoperabilidade entre interfaces no acesso e partilha da informação geográfica através da Web. (OGC, 2018). Para tal, desenvolveu as seguintes especificações para serem seguidas por todos os sistemas (livres e comerciais):
WMS - Web Map Service
O WMS é uma especificação que tem como finalidade disponibilizar serviços destinados à produção de mapas na Internet de variados forMatos de imagem (e.g.: PNG, GIF, JPG), ou em forMatos vetoriais, como o SVC (GOMES, 2012). Esta especificação quando solicitada pelo utilizador cliente, é capaz de definir a representação de um mapa através de uma imagem digital de informação geográfica a disponibilizar no computador do utilizador (BEAUJARDIERE, 2006, citado por BRITO, 2011).
O WMS permite aceder a um conjunto de metadados, onde o cliente onde pode extraír toda a informação disponível no servidor de mapas: as características e os parâmetros do mapa solicitado, operações suportadas, como a seleção da camada desejada, estilo da mesma, lista de temas, forMatos e tamanho da imagem e sistemas de coordenadas da informação, entre outros aspetos (FARIA, 2006; GRISI et al., 2009). Todavia, este serviço não permite operações de manipulação de dados, quer ao nível da sua simbologia, quer ao nível da execução de operações de geoprocessamento (OGC, 2011, citado por BRITO, 2011). A Figura 13 representa esquematicamente o Funcionamento do WMS.
25
Figura 13 – Funcionamento do WMS (OPENGEO, 2011, citado por BRITO, 2011).
WFS - Web Feature Service
A especificação WFS permite ao cliente aceder a dados georreferenciados do modelo vetorial, disponibilizado pelo servidor Web através do formato Geography Markup
Language (GML) (CONDEÇA, 2009).
Este serviço, ao contrário do serviço WMS, que devolve uma imagem, permite obter informação sobre as entidades geográficas representadas, quer ao nível da sua geometria, quer dos seus atributos e posteriormente manipular a informação recebida, gravar ou exportar os dados para outros forMatos e efetuar operações de geoprocessamento (BRITO, 2011; GOMES, 2012). A Figura 14 apresenta uma representação esquemática dos
WebServices da OGC.
26
WPS - Web Processing Service
A especificação WPS estabelece uma interface padrão, de modo a facilitar a publicação de dados geoespaciais (SCHUT, 2007). Esta interface identifica os dados espaciais necessários para iniciar o cálculo e responder ao mesmo tempo que o utilizador acede. Os resultados são produzidos em formato de imagem ou num ficheiro de troca de dados, como o GML ou KML (BRITO, 2011).
WCS - Web Coverage Service
O WCS tem como finalidade fornecer dados espaciais que representam fenómenos com variação contínua no espaço (WHITESIDE e EVANS, 2008). Este serviço define uma sintaxe própria para um pedido sobre a informação geográfica, permitindo fazer extrapolação de dados sobre uma semântica de fenómenos apresentados (BRITO, 2011).
Assim, o WCS permite que o cliente solicite a transferência de dados, na Web, para uma dada extensão geográfica, possibilitando a sua manipulação quer ao nível da simbologia quer ao nível do geoprocessamento (ALMEIDA, 2007).
CSW - Catalogue Services for the Web
O CSW é um serviço de pesquisa de metadados mediante o tipo, tamanho ou data da última alteração da informação geográfica (GOMES, 2012). Os metadados podem ser estruturados ou não estruturados. Diz-se que os metadados são estruturados quando se encontram alocados a um sistema de gestão de base de dados muitas vezes relacionável.
SE - Symbology Encoding
A SE serve para definir um estilo para a apresentação dos mapas ao utilizador. Esta linguagem é usada pelas especificações WMS, WFS e WCS (MÜLLER, 2006). Este tipo de linguagem é utilizado para a construção de documentos Styled Layer Descriptor (SLD).
SLD - Styled Layer Descriptor
A especificação SLD define como a Symbology Encoding (SE) pode ser utilizada em conjunto com os serviços WMS. A SLD é uma representação em formato XML, onde se pode definir a aparência das camadas dos mapas servidos pelo WMS, para melhor visualização da simbologia existente nos mapas SIG (LUPP, 2007).
27
GML - Geography Markup Language
É notória a diversidade de modelos disponíveis nos mais variados SIG para representação de informação geográfica e a necessidade do utilizador posSuir um conjunto de conceitos básicos que o ajudem a estruturar e descrever os seus dados georreferenciados (FROZZA e MELLO, 2006). Assim, o GML surgiu como uma solução desenvolvida para facilitar a interoperabilidade entre quem acede à informação e quem a disponibiliza (BRITO, 2011).
O GML tem como finalidade a codificação de dados geográficos, incluindo as suas propriedades de forma a possibilitar o transporte, armazenamento e publicação de informação geográfica, facilitando a partilha e a integração de dados entre diferentes sistemas na Web (COX et al., 2002).
Os conceitos desta especificação foram baseados nas normas ISO da Série 19100 que descrevem especificações para OPengIS (PORTELE, 2007).
KML - Keyhole Markup Language
A Linguagem no formato KML foi a primeira linguagem a ser submetida por uma entidade externa (Google) e a ser considerada norma pela OGC. Tratou-se de um grande avanço para a visualização de informação geográfica em duas e três dimensões (BRITO, 2011).
O KML é composto por um conjunto de ferramentas de consulta e medição que possibilita, ao utilizador fazer anotações aos mapas, associar imagens a essas anotações, gravar e imprimir mapas. Esta linguagem é considerada um complemento das especificações OGC (WILSON, 2008).
Em Portugal, é possível encontrar em muitos organismos (principalmente públicos) a disponibilização de WebService para aceder a mapas geográficos, como a DGT (Figura 15) (e.g.: versões da CAOP), o IGEOE (e.g.: Carta Militar Itinerária à escala 1:500 000), o LNEG – Laboratório Nacional de Engenharia e Geologia (e.g.: Carta geológica de Portugal à escala 1:50 000), entre outros, conforme o exemplo apresentado na Figura 15.
28
Figura 15 – Serviços Online da DGT, disponível em
http://mapas.dgterritorio.pt/geoportal/catalogo.html, acedido em 2018.03.16.
3.3. S
oftware SIG Open Source e Comercial
O Software Open Source tem origem, regra geral, num pequeno grupo de programadores que partindo da partilha de informações sobre o mesmo, em fóruns, e posteriormente num site na Internet, vai ganhando mais contribuidores e evolui a nível de desenvolvimento e complexidade (TREZENTOS e SIMÃO, 2004). Esta comunidade de “contribuintes” é normalmente formada por universidades, Fundações ou mesmo por empresas detentoras e/ou produtoras de software comercial.
RAMSEY (2007) refere que um software Open Source é aquele cujo código fonte se encontra disponível para ser modificado e distribuído pelo público em geral. Este conceito foi assumido com base no Projeto da Free Software Foundation (FSF) que promoveu o Free
Software (FS). STEINIGER e BOCHER (2009) associaram estes dois conceitos, criando um
outro que designaram Free and Open Source Software (FOSS).
Este tipo de software livre ou de fonte aberta, também pode ser licenciado. TSOU e SMITH (2011) referem que o licenciamento é importante para proteger os direitos legais dos utilizadores e garantir a sustentabilidade do desenvolvimento do próprio software.
O software comercial, ou proprietário, é um tipo de software que se encontra licenciado e cuja reprodução e redistribuição é proibida pelo proprietário de forma a garantir a sua patente e direitos de autoria. Este software é desenvolvido por empresas onde o fator económico é a comercialização dos seus produtos.