Recolha de Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais, para actualização da Base Geográfica de Referenciação de Informação (BGRI) do Instituto Nacional de Estatística (INE), para os Censos de 2011
MENDES, Miguel; MONTEIRO, Astride; FREITAS, Tiago
Palavras-chave: Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Endereços Postais, BGRI, Censos de 2011
[ST_]: “Actualização da Base Geográfica de Referenciação de Informação (BGRI) para os Censos de 2011”
RESUMO
O projecto de Recolha de Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais, a fornecer ao Instituto Nacional de Estatística (INE), é o resultado de um trabalho desenvolvido pela empresa Geoglobal desde o início de 2003 até à actualidade. Para o fornecimento de uma base de dados desta natureza, a Geoglobal efectuou um processo de normalização de atributos da base de dados cartográfica da rede viária (por concelho) que já possuía, e actualizou-a com informação provida de outros projectos cartográficos, entretanto realizados. Para os concelhos que não foram alvo de actualizações, foi realizada uma melhoria da rede viária, através da utilização de técnicas de restituição de cartografia sobre ortofotomapas de alta resolução, seguindo normas específicas de desenho dos arruamentos e, posteriormente, foi efectuada uma completagem de campo. Todos os eixos desenhados para este projecto servirão de apoio para a delimitação de novas secções e subsecções do INE. Os dados geográficos a fornecer ao INE irão possibilitar a criação da nova Base de Dados Geográfica de Referenciação de Informação (BGRI), informação esta que servirá de base para a realização do novo Recenseamento Estatístico para o território nacional, a efectuar em 2011 (Censos de 2011).
INTRODUÇÃO
Neste paper pretende-se apresentar o projecto realizado pela Geoglobal na aquisição dos dados que serão fornecidos para a Base Geográfica de Referenciação de Informação (BGRI) do Instituto Nacional de Estatística (INE). Neste documento serão expostas as metodologias de trabalho usadas na sua recolha em gabinete, as técnicas de recolha de dados em campo, as características e os modelos de dados, a precisão na restituição dos dados cartográficos e as suas datas de produção.
A BGRI, na sua definição geral, é o sistema de referenciação da informação suportado em informação cartográfica (ou ortofotocartográfica), em formato digital e usado para todo o território nacional. Permite fazer a divisão de cada unidade administrativa de base, a freguesia, em pequenas áreas estatísticas - secções e subsecções estatísticas. A BGRI, que contém os dados estatísticos dos censos de Portugal, fornece informação de suporte a todos os ramos de actividade do país, desde instituições públicas a entidades privadas.
A actualização da BGRI representa um projecto de elevado interesse para todas as organizações que trabalham diariamente com informação geográfica, pois esta mesma base de dados representa o alicerce para a realização do novo Recenseamento Estatístico Nacional – os Censos de 2011.
METODOLOGIA DE TRABALHO Base de Partida do Projecto
O fornecimento de uma base de dados desta natureza ao INE envolve o levantamento integral de todos os eixos urbanos e não urbanos dos concelhos de Portugal Continental, Açores e Madeira. A Geoglobal dispõe, à partida, de uma Base de Dados Cartográfica de Referência, na qual contém informação detalhada da rede viária nacional: nome de rua; números de policia de início e fim de segmento; tipo de pavimento; sentidos; viadutos; limite urbano das localidades. Esta base de dados será alvo de tratamento e de normalização de eixos viários e respectivos atributos para, posteriormente, ser fornecida ao INE.
A metodologia utilizada no levantamento integral de todos os eixos urbanos e não urbanos dos concelhos de Portugal Continental, Açores e Madeira teve a sua fase inicial em gabinete. Foram utilizadas técnicas clássicas de restituição de cartografia, com a digitalização dos eixos de via sobre ortofotomapas de alta resolução.
Após a digitalização da totalidade dos eixos de determinado concelho, estes foram exportados para equipamentos digitais PALM OS e enviados para o terreno para respectiva completagem. Todos os elementos que, por estarem encobertos não tenham sido representados foram cartografados através de trabalho de campo. Foi ainda nesta fase que se procedeu à identificação dos números de polícia e à recolha da toponímia, com uma ferramenta desenvolvida pela Geoglobal – a aplicação GeoNavega.
Quando terminou a completagem de campo todos os dados recolhidos foram tratados novamente em gabinete. Todas as fases de levantamento cartográfico foram sujeitas a um controlo de qualidade rigoroso por amostragem, e refeitos sempre que apresentavam erros ou omissões superiores a 3% da amostra. No final do processo, ficou garantida a ausência de erros topológicos e de descontinuidades em elementos lineares.
O processo de levantamento de campo da rede nacional de eixos viários teve o seu início em 2003 e terminou em Fevereiro de 2006. Estiveram envolvidos cerca de 50 operadores de campo, 25 viaturas e respectivos equipamentos. Nesta fase foram
levantados mais de 1.700.000 eixos viários e percorridos mais 2.000.000 de quilómetros.
Paralelamente a todo o procedimento descrito anteriormente, existe um processo contínuo de actualização da rede viária nacional, por concelho, que será também integrado nos Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais.
Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais Os Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais, que corresponde à base de dados cartográfica a fornecer ao INE, compreendem todos os seguintes atributos: topónimo da via, número de porta, lote e/ou nome de edifício e códigos postais de 7 dígitos
O projecto de Recolha de Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais para o INE foi dividido em quatro fases:
• Fase preparatória – Preparação de base de dados de trabalho; • Primeira fase – Actualização cartográfica e alfanumérica.
• Segunda fase - Ligação entre concelhos, correcção de erros de conectividade e tratamento dos campos dos atributos.
• Terceira fase - Normalização da base de dados • Quarta fase - Entrega do projecto
Fase preparatória – preparação de base de dados de trabalho;
O projecto iniciado em 2003 e terminado em 2006 permitiu-nos construir a Cartografia base da Base de Dados de Referência da Geoglobal. Entende-se por Cartografia Base o levantamento de eixos viários em localidade de diâmetro superior a 200 metros, recolhidos entre os anos de 2003 e início de 2006. Esta cartografia é composta por eixos de via, classificados com endereço postal: topónimo da via (tipo e designação); número de porta, lote e/ou nome de edifício (mínimo e máximo à esquerda e à direita); Códigos postais de 7 dígitos.
Paralelamente a todo este processo de levantamento de arruamentos, têm vindo a ser executados outros projectos de cartografia de alta resolução. Esta cartografia (Cartografia Detalhada) tem sido utilizada para uma actualização e melhoria dos dados da Cartografia Base. Esta informação foi obtida e verificada por técnicas de fotogrametria digital, com recurso a voos de alta resolução actualizados à data do levantamento de campo. Apresenta um conjunto mais alargado de temas (layers) de informação: cartografia 2D; eixos viários; limites interiores e exteriores de passeio; limites de edifícios; toponímia dos arruamentos (eixos de via); zonas verdes; zonas de água; rede ferroviária; etc.
A fase preparatória do projecto apresenta-se como uma das mais importantes fases de todo o processo de fornecimento de dados cartográficos ao INE, pois será feita uma verificação de toda a Cartografia Detalhada por concelho, ou seja, de cartografia que já foi alvo de actualização em outros projectos. Por fim, a cartografia é exportada por concelho para uma nova base de dados.
Primeira fase – actualização cartográfica e alfanumérica.
Feita a verificação da cartografia entretanto actualizada para outros projectos, são integradas na cartografia base a entregar ao INE as actualizações existentes de eixos urbanos e não urbanos. Caso não existam actualizações, desenham-se os eixos mais estruturantes, ou seja, os que apresentam significância na elaboração das secções e subsecções estatísticas, e são preenchidos o maior número de atributos possíveis de actualizar.
Segunda fase - Ligação entre concelhos, correcção de erros de conectividade e tratamento dos campos dos atributos.
Nesta fase são realizadas as seguintes tarefas: ligação entre concelhos do mesmo distrito e concelhos dos distritos adjacentes, garantindo a integridade dos eixos de via. Esta integridade tem também em consideração: a toponímia dos eixos viários; validação da conectividade dos eixos de via; a verificação dos números de polícia (apenas para os eixos que foram alvo de actualização); a actualização dos atributos relativos aos limites administrativos de acordo com a Carta Administrativa Oficial de Portugal de 2007 (CAOP 2007) e das respectivas localidades, de acordo com os limites administrativos oficiais da BGRI de 2001.
De ressalvar que a actualização dos atributos dos limites administrativos e das localidades são para uso interno e têm como objectivo facilitar a integração de toda a informação na base de dados final, a entregar ao INE e, acima de tudo, para possibilitar a associação de códigos postais.
Terceira fase - normalização da base de dados
A terceira fase dá especial relevância à normalização da base de dados e verificação ortográfica dos dados alfanuméricos. É efectuado o preenchimento de campos nulos (eixos viários sem toponímia e sem número de porta, entre outros) e são também atribuídos os códigos postais aos eixos de via, através de software interno que utiliza a base de dados mais recente dos CTT.
Quarta fase - Entrega do projecto
A quarta e última fase de todo o projecto será a entrega dos Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais ao INE.
Os Dados Geográficos Digitais de Arruamentos e Respectivos Endereços Postais, que corresponde à base de dados cartográfica a fornecer ao INE, compreendem todos os seguintes atributos: topónimo da via, número de porta, lote e/ou nome de edifício e códigos postais de 7 dígitos
Coberturas de ortofotomapas
Os ortofotomapas que assentam na restituição de cartografia apresentam uma cobertura nacional de 100%. Ao longo de 8 anos a Geoglobal tem vindo a reunir coberturas a diferentes escalas para diferentes áreas geográficas, que se estendem por todo o território nacional. Neste sentido, é de salientar um projecto desenvolvido entre 2002 e 2006, para as Empresas do Grupo AdP, que consistiu na produção de Ortofotomapas digitais a cores, com resolução geométrica de 25 ou 30cm.
Estes Ortofotomapas foram produzidos a partir de voo realizado à escala 1:15 000 (anos de 2002 e 2003) e 1:20 000 (em 2004 a 2006), cobrindo uma área superior a 5.000.000 hectares. Em 2006, 2007 e 2008 a Geoglobal realizou a cobertura de ¼ do território continental de Portugal (ver imagem 1 em anexo).
Para efeitos de precisão na restituição de cartografia, foram utilizados preferencialmente ortofotomapas com resoluções que variam entre 0.25, 0.30 e 0.5 metros. A utilização dos Ortofotomapas facilita o reconhecimento e compreensão do enquadramento e realidade geográfica por parte do analista e do decisor.
A aquisição de cartografia com base nas técnicas de fotogrametria, pressupõe a utilização de fotografia aérea. Nos levantamentos cartográficos serão utilizados voos de escala 15000/20000. Os voos serão obtidos em película de cor.
Após obtenção dos fotogramas segue-se a fase de rasterização ou digitalização dos diapositivos. Neste processo é utilizado um scanner fotogramétrico de alta estabilidade geométrica, garantindo-se assim que na passagem das imagens de formato analógico para digital não são introduzidas distorções significativas. No tratamento do referido voo irá ser utilizado um scanner com poucas distorções geométricas e com uma superior sensibilidade radiométrica que permite a obtenção de imagens mais nítidas.
O levantamento aerofotogramétrico é orientado relativamente a um determinado sistema de referência através de pontos fotogramétricos. Estes pontos são normalmente pontos inequivocamente identificáveis nas fotos. Após identificação dos pontos de controlo procede-se à sua coordenação. As coordenadas dos pontos fotogramétricos utilizados foram obtidas através de GPS diferencial de dupla frequência. A precisão destas coordenadas é superior a 0,1 m.
A triangulação aérea é uma das fases mais importantes de todo o processo fotogramétrico. Nesta fase, utilizando pontos de controlo e pontos de ligação, são orientadas as imagens relativamente ao sistema de referência escolhido. Este processo é efectuado através de software que permite a detecção automática de erros através de “ajustamentos por método de mínimos quadrados robustecido”. Através de análise estatística são detectadas e afastadas todas as medições erradas efectuadas sobre as imagens.
A restituição fotogramétrica corresponde à fase desenho do elementos a cartografar. Nesta fase o operador com óculos de cristais líquidos polarizados, recolhe em estereoscopia os elementos cartográficos identificáveis nas fotografias.
Equipamentos e tecnologia de campo
Os equipamentos utilizados em trabalho de campo são Personal Digital Assistant’s (PDA) e têm o propósito de edição dos eixos de via e introdução de atributos no mesmo em campo. Como já foi referido anteriormente, foi criado um software específico para este efeito – o software GeoNavega.
A aplicação GeoNavega comunica com um receptor de GPS via Bluetooth, permitindo as seguintes funcionalidades:
• Recolha da informação base de toponímia para cada eixo: nome de rua, números de polícia, esquema de numeração, existência de pavimento, sentidos de circulação e restrições de trânsito;
• Recolha da informação base para cada polígono: classificação da ocupação do solo;
• Acompanhamento no ecrã da navegação real de modo a recolher a informação do eixo ou polígono onde se encontra o operador;
• Edição da geometria de eixos e polígonos;
• Visualização de outros atributos para além dos eixos e polígonos, tais como: ortofotomapas, edifícios, limites urbanos, limites de concelhos.
• Possibilidade de Recolha de informação complementar de cada eixo referente a: passeios, bermas, valetas, rails de protecção, tipo de pavimento, faixa de rodagem, sinalização horizontal, pontes, pontões, túneis e viadutos;
• Possibilidade de levantamento funcional dos edifícios (número de pisos, função de cada piso, associação de fotografias a cada registo);
Este equipamento, constituído por um PDA, um GPS de código, com correcções diferenciais recebidas por satélite, e o software GeoNavega, permite o geoposicionamento de uma equipa de campo, num ficheiro vectorial, com uma precisão de cerca de 3 metros. Esta precisão permite ao operador do equipamento identificar, sem dúvidas, no monitor, o elemento a caracterizar, por comparação com a realidade observada.
Após a identificação do elemento, o utilizador tem, no GeoNavega, acesso a um menu onde introduz a informação alfanumérica a associar ao elemento seleccionado por toutch screen.
A utilização deste apresenta vantagens ao nível da orientação do produto para os fins a que se propõe. Exemplo prático destas vantagens será a possibilidade de, ao apresentamos a passagem de atributos comuns de um elemento para outro com um simples toutch screen (aplicável no caso em que temos vários eixos com o mesmo nome), podermos obter os seguintes resultados: especificar os atributos para distintos elementos de diversas tabelas, obter uma fácil importação e exportação para diversos formatos SIG, adequar o software à língua portuguesa e às normas nacionais no que se refere a topónimos e codificações e, acima de tudo, a integração directa da classificação de campo em ficheiros digitais. Este procedimento evita quaisquer erros de interpretação que poderiam existir caso a informação de campo tivesse sido escrita pelo operador de campo em papel e posteriormente introduzida em gabinete por outro operador.
Experiência em projectos similares
A Geoglobal conta já com vasta experiência em projectos similares de fornecimento de bases de dados desta natureza. Listamos de seguida alguns dos principais Clientes e Projectos que permitiram à Geoglobal desenvolver as suas competências e alargar o Portofolio de informação Geográfica.
No cômputo geral os projectos da Geoglobal dividem-se de acordo com as seguintes categorias: produção de cartografia 2D, com registo dos níveis de informação essenciais (eixos de via, números de policia, passeios, toponímia, zonas verdes, zonas de água, edifícios e caminho de ferro, etc.); produção de cartografia 3D com obtenção do Modelo Digital de Edifícios, Modelo Digital de Terreno e Modelo Digital de Elevação; produção de ortofotomapas de alta e baixa resolução; projectos de integração em SIG em função do modelo de dados especificado pelo cliente; levantamentos por GPS para a georreferenciação de pontos notáveis; levantamentos de campo de todo o tipo de dados; georreferenciação de pontos notáveis com recurso à cartografia previamente produzida pela Geoglobal e a técnicas automáticas de address-matching. Por último, a Geoglobal procede também à prestação de serviços de desenvolvimento aplicacional sustentados em SIG, designadamente actualização e integração de cartografia já existente no Cliente, normalização e georreferenciação de clientes, monitorização de frotas entre outras soluções.
Em particular e a título de exemplo, a Geoglobal concluiu ou encontra-se ainda a trabalhar nos seguintes projectos de recolha de informação geográfica:
NAVTEQ – líder mundial na produção e comercialização de dados para sistemas de navegação automóvel, elege a nível local um fornecedor de excelência responsável pela criação da base de dados geo-espaciais. O levantamento para a NAVTEQ permite-nos dispor da única cobertura ao nível de ruas e números de porta de segmento, exaustiva e integral do território nacional (Continente e Ilhas), sem a qual qualquer projecto de georreferenciação estará sempre incompleto.
Fornecimento de Cartografia Digital – PT Comunicações (2002 a 2008). Este projecto baseou-se no fornecimento de cartografia 2D, cobrindo diversos concelhos de Portugal Continental nas mais variadas escalas: 1/1000; 1/2000; 1/5000. O trabalho da Geoglobal centrou-se na recolha de vários elementos cartográficos como os eixos viários, limites de edifícios, limites de passeio, números de polícia, rede ferroviária, toponímia dos arruamentos, zonas de água, zonas verdes, limites de freguesia e limites de concelho no formato especifico do cliente para mais 40 concelhos de Portugal Continental.
Fornecimento de Cartografia Digital – Instituto de Comunicações de Portugal/ANACOM (ICP/ANACOM) (2001/2002). Este projecto consistiu no fornecimento de cartografia 2D e 3D, bem como de Ortofotomapas para os concelhos de Lisboa e Porto. A solução proposta ao ICP/ANACOM serviu de suporte a vários departamentos do Instituto, nomeadamente ao Departamento de Engenharia e Planeamento, tendo permitido a este departamento realizar os seus estudos e projectos de uma forma bastante mais eficiente e rigorosa.
Fornecimento de Cartografia Digital – Galp Energia (2002 a 2006). Este projecto teve como objectivo o fornecimento de cartografia 2D e Ortofotomapas cobrindo vários Concelhos de Portugal Continental. A cartografia planimétrica (2D) fornecida consistiu no levantamento dos seguintes elementos cartográficos: eixos viários, toponímia dos arruamentos, limites de edifícios, limites internos e externos de passeio, números de polícia, muros e vedações, zonas de água, zonas verdes, rede
viária, rede ferroviária, limites de freguesia e limites de concelho. Foram igualmente fornecidos Ortofotomapas, com uma resolução geométrica de 25 cm.
Fornecimento de Cartografia digital – Novis (2001 a 2008). Este projecto tem funcionado no âmbito de um protocolo assinado entre a Geoglobal e a Novis (Grupo SONAE) e tem-se pautado pelo fornecimento de tem cartografia 2D, 3D e Ortofotomapas de diversas cidades da zona da grande Lisboa, do grande Porto, capitais de Distrito e outras importantes cidades. Paralelamente, temos desenvolvido serviços de normalização e georreferenciação de moradas.
Fornecimento de Cartografia digital – TMN (2006 a 2008). O projecto de fornecimento de informação geográfica estabelecido com a TMN tem como objecto fornecer cartografia de nível nacional e nível urbano para Portugal Continental e Insular. A nível de cartografia urbana, forneceremos informação 2D, 3D e Ortofotomapas de elevada resolução cobrindo as principais cidades da zona da grande Lisboa e do grande Porto, capitais de Distrito e outras importantes cidades. Ao nível da informação geográfica de cariz nacional, o projecto consiste no fornecimento de cartografia de baixa resolução tais como Modelos Digitais de Terreno, Clutters de Ocupação do Solo, entre outros produtos.
Fornecimento de Cartografia digital – VODAFONE (2000 a 2006). Todos os projectos levados a cabo com a Vodafone ao longo deste período tiveram como objectivo fornecer cartografia 2D, 3D e Ortofotomapas de elevada resolução para a área de Planeamento e Engenharia da empresa, cobrindo as principais cidades da zona da grande Lisboa e do grande Porto, e algumas das principais capitais de Distrito e outras importantes cidades. A cartografia planimétrica (2D) consistiu no levantamento dos eixos viários, limites de edifícios, limites de passeio, números de polícia, toponímia dos arruamentos, zonas de água e zonas verdes. A cartografia altimétrica (3D) consistiu no levantamento do Modelo Digital de Terreno, do Modelo Digital de Elevação e do Modelo Digital de Edifícios. Relativamente aos ortofotomapas, têm sido fornecidas imagens ortorrectificadas a cores, com uma resolução geométrica de 0.2 m de todas as cidades pretendidas.
RESULTADOS
Actualmente, a maioria dos limites das secções e subsecções estatísticas em vigor já são coincidentes com a rede viária nacional. O crescimento urbanístico registado no território português desde a realização do último recenseamento estatístico veio alterar configuração da malha urbana. Deste modo, o fornecimento da rede viária nacional actualizada ao INE irá possibilitar, quer a redefinição dos limites das secções e subsecções estatísticas existentes, quer a criação de novas unidades territoriais do futuro modelo de Base de Dados Geográfica de Referenciação de Informação (BGRI), que por sua vez servirá de base para a realização do novo Recenseamento Estatístico para o território nacional, a efectuar em 2011 (Censos de 2011).
Imagem 1 – Cobertura actual de ortofotomapas da Geoglobal para Portugal continental
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