Geoprocessamento 3

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Geoprocessamento 3

  1. 1. Aula 1 – Conceitos Gerais: Geoprocessamento, GIS e GIScience Introdução ao Geoprocessamento
  2. 2. Geoprocessamento e SIG <ul><li>Geoprocessamento é o conjunto de técnicas e de conceitos sobre representação computacional do espaço </li></ul><ul><li>SIG é o sistema computacional que materializa os conceitos do geoprocessamento </li></ul>
  3. 3. O Desafio <ul><li>Como representar o espaço geográfico no computador? </li></ul><ul><li>Como representar o espaço geográfico? </li></ul><ul><li>O que é espaço geográfico? </li></ul><ul><li>O que é representação? </li></ul><ul><li>O que computador permite fazer? </li></ul>
  4. 4. O Desafio <ul><li>Como representar o espaço geográfico no computador? </li></ul><ul><ul><li>O que é possível com a tecnologia de hoje (SIG) </li></ul></ul><ul><ul><li>O que imaginamos ser possível dentro de alguns anos </li></ul></ul>
  5. 5. O Desafio <ul><li>Como representar o espaço geográfico? </li></ul><ul><ul><li>Estruturas de dados computacionais </li></ul></ul><ul><ul><li>Algoritmos e procedimentos de análise de dados </li></ul></ul>
  6. 6. O Desafio <ul><li>O que é espaço geográfico? </li></ul><ul><ul><li>Qual é o espaço geográfico materializado por um SIG? </li></ul></ul><ul><li>O que é representação? </li></ul><ul><li>O que computador permite fazer? </li></ul>
  7. 7. Representação <ul><li>Século XIII </li></ul><ul><li>Re + présentation - manequim de cera que era exibido junto ao cadáver dos reis franceses e ingleses, durante as cerimônias funerárias . </li></ul><ul><ul><li>Tradição de depositar cavalos ou servos de barro em túmulos, para servir no além ao morto (Egito e China). </li></ul></ul>
  8. 8. Representação <ul><li>Representação como uma aproximação da realidade por meio de: </li></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Desenhos e Mapas </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Palavras </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Imagens </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Medidas </li></ul></ul></ul></ul></ul>
  9. 9. Colocando o Mundo no Computador Medidas Palavras (definições) Imagens Desenhos e Mapas
  10. 10. Colocando o Mundo no Computador
  11. 11. Colocando o Mundo no Computador
  12. 12. Colocando o Mundo no Computador
  13. 13. Como apreender a realidade?
  14. 14. Colocando o Mundo no Computador
  15. 15. Colocando o Mundo no Computador: A Perspectiva Realista <ul><li>O mundo real existe de forma independente de nós, nossa experiência e nossa linguagem. </li></ul><ul><li>Nós temos acesso ao mundo através de nossos sentidos e de nossos instrumentos de medida. </li></ul>fonte: John Searle. The Construction of the Social Reality . New York, The Free Press, 1995.
  16. 16. Colocando o Mundo no Computador: A Perspectiva Realista <ul><li>As palavras em nossa linguagem podem ser usadas para referir-se a objetos do mundo real. </li></ul><ul><li>Nossas afirmações são verdadeiras ou falsas dependendo de sua correspondência aos fatos do mundo. </li></ul>fonte: John Searle. The Construction of the Social Reality . New York, The Free Press, 1995.
  17. 17. Hipótese de Trabalho <ul><li>Benefícios do Geoprocessamento </li></ul><ul><ul><li>Uso do espaço como linguagem comum </li></ul></ul><ul><ul><li>Produção de novas informações </li></ul></ul><ul><ul><li>Múltiplas visões do espaço </li></ul></ul>
  18. 18. Hipótese de Trabalho <ul><li>Desafios </li></ul><ul><ul><li>Representar o espaço geográfico </li></ul></ul><ul><ul><li>Capturar a dependência espacial </li></ul></ul><ul><ul><li>Explicitar efeitos de escala </li></ul></ul>
  19. 19. Distribuição Espacial: ‘ Mapeamento ’ de Riscos A epidemia de cólera em Londres, século XIX, Doutor John Snow <ul><li>1854 </li></ul><ul><li>Eventos de saúde </li></ul><ul><li>( . ) </li></ul><ul><li>( mortes por cólera ) que se concentram em algumas áreas da cidade - cluster </li></ul><ul><li>Condições ambientais (x) </li></ul><ul><li>(bombas de água). Possíveis fontes de risco </li></ul><ul><li>Ruas </li></ul><ul><li>situação geral na cidade - contexto </li></ul>Fonte: Barcellos,C.;2001
  20. 20. Dr. John Snow London, 1854
  21. 21. Representação Computacional <ul><li>Computadores </li></ul><ul><ul><li>instrumentos de representação do conhecimento </li></ul></ul><ul><ul><li>capturam modelos formais da realidade </li></ul></ul><ul><ul><li>exigem quantificação (visão reduzida) </li></ul></ul>
  22. 22. Representação Computacional <ul><li>O que representar? </li></ul><ul><ul><li>Aproximações de entidades realmente existentes (e.g. rio) </li></ul></ul><ul><ul><li>Conceitos abstratos (tipos de solo, exclusão social) </li></ul></ul>
  23. 23. Representações Computacionais do Espaço <ul><li>Objetos </li></ul><ul><ul><li>Regiões poligonais </li></ul></ul><ul><li>“ Topografias” </li></ul><ul><ul><li>Superfícies </li></ul></ul><ul><ul><li>Imagens </li></ul></ul>
  24. 24. Territórios Digitais: Cadastro Urbano (Santos) FUNCATE, www.funcate.org.br , 2004 – Tecnologia TerraLib (Sw Livre)
  25. 25. Percepções do Espaço Espaço como uma subdivisão planar Espaço como uma superfície contínua Fred Ramos
  26. 26. Percepções do Espaço Espaço como uma superfície de decisão Fábio Roque Moreira
  27. 27. Percepções do Espaço Espaço como Clusters de Eventos Rosely Teruiya
  28. 28. Percepções do Espaço Análise da Dependência Espacial
  29. 29. Examples of the Semivariograms - 2003 <ul><li>Rate Measured = Raw Rate </li></ul><ul><li>Estimated Rate = Corrected Rate -> Global Bayesian Smoother </li></ul>Territórios Digitais: Das Superfícies de Tendência ao Risco Slides : Eduardo G. Camargo, DPI/INPE, 2005 Modelo : A Taxa em cada área é vista como um “ruído” do verdadeiro “sinal”, que seria então o “Risco” de Homicídio em áreas não amostradas, que precisamos resgatar. Como? Construindo o variograma do “Risco”!
  30. 30. TERRITÓRIOS DA VIOLÊNCIA: CENÁRIOS DO RISCO DE HOMICÍDIOS NA CIDADE DE SÃO PAULO NO TRIÊNIO 2002, 2003 e 2004 Eduardo Camargo
  31. 31. Percepções do Espaço Espaço como um conjunto de células em evolução
  32. 32. O Conceito: Heterogeneidade e Anisotropia do Espaço Ambientes definidos de forma recorrente Porções distintas do espaço podem ter escalas diferentes É possível construir modelos multiescalas U U U
  33. 33. Requisitos Source: Prodes/INPE Fonte: Aguiar et al., 2003 Considerar relações de proximidade através de redes (estradas, linhas de transmissão, comunicação,etc) - Ação a Distância - Forest Deforested No data Non -forest - Water Roads 100 km Transamazônica Br 163 - São Felix do Xingu
  34. 34. O Brasil “Visto do Espaço” 2000 Serra do Espinhaço
  35. 35. Minas Gerais “Visto do Espaço” 2000
  36. 37. Ponto de Vista
  37. 38. Pico do Itacolomi do Itambé Serra do Lobo
  38. 39. Pico do Itacolomi do Itambé Serra do Lobo
  39. 41. chuva chuva chuva N Pico do Itacolomi do Itambé Serra do Lobo
  40. 42. Sentido da Foto Pico do Itacolomi do Itambé Serra do Lobo
  41. 43. Resultado Simulação
  42. 44. <ul><li>Ambientes das Grandes </li></ul><ul><li>Fazendas: </li></ul><ul><li>2500 m resolução </li></ul><ul><li>Variável Contínua: </li></ul><ul><li>% deforested </li></ul><ul><li>Duas alternativas de relações de vizinhança : </li></ul><ul><li>conexão através das estradas </li></ul><ul><li>Proximidade da linha fundiária </li></ul><ul><li>Ambientes das Pequenas propridades : </li></ul><ul><li>500 m resolução </li></ul><ul><li>Variável categórica: floresta ou desfloretamento </li></ul><ul><li>Uma relação de vizinhança: </li></ul><ul><li>conexão através das estradas </li></ul>Carneiro et al., 2004 <ul><li>Model hypothesis: </li></ul><ul><li>Occupation processes are different for Small and Medium/Large farm s . </li></ul><ul><li>R ate of change is not distributed uniformly in space and time: rate in each land unit is influenced by settlement age and lot size; for small farms, rate of change in the first years is also influenced by installation credit received. </li></ul><ul><li>Location of change: For small farms, deforestation has a concentrated pattern that spreads along roads. For large farmers, the pattern is not so clear. </li></ul>1985 1997
  43. 45. Resultados da Simula ção 1985 to 1997
  44. 46. Geodados Superfícies / Grades Regulares Dados de Área- Polígonos Eventos / Amostras Redes e Dados de Fluxo X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z
  45. 47. De Pontos, para Áreas e para Superfícies e ... E o Tempo??? POPULAÇÃO EM GRADES REGULARES pontos / amostras superfície contínua / grade dados agrupados por áreas / polígonos X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z geração de centróides interpolação
  46. 48. A Questão da Escala Problema das Unidades de Área Modificáveis - MAUP A Falácia Ecológica envolve a inferência não apropriada de relações em nível individual a partir de resultados agregados em unidades de área . Isto ocorre, tipicamente, quando o dado agregado é a única fonte disponível, porém o objeto de estudo são características e relacionamentos em nível do indivíduo. Wrigley, et. al , 1996
  47. 49. O Território
  48. 50. Divisão distrital Zonas OD87 Zonas OD97 Os Recortes do Território
  49. 51. Evolução do Geoprocessamento Mapear Localizar Modelar Gerenciar Prever
  50. 52. Evolução do Geoprocessamento <ul><li>Mapear </li></ul><ul><ul><li>Novos dispositivos de captura de dados (GPS) </li></ul></ul><ul><ul><li>Imagens de alta resolução </li></ul></ul><ul><li>Gerenciar </li></ul><ul><ul><li>Bancos de dados geográficos </li></ul></ul><ul><ul><li>Modelos semânticos e interoperabilidade </li></ul></ul>
  51. 53. Evolução do Geoprocessamento <ul><li>Localizar </li></ul><ul><ul><li>Sistemas baseados em localização (LBS) </li></ul></ul><ul><ul><li>Gerência da informação distribuída </li></ul></ul>
  52. 54. Evolução do Geoprocessamento <ul><li>Modelar </li></ul><ul><ul><li>Construir descrições da realidade </li></ul></ul><ul><ul><li>Modelos semânticos, matemáticos, lógicos </li></ul></ul>
  53. 55. <ul><li>Prever </li></ul><ul><ul><li>Incorporar a dimensão temporal </li></ul></ul><ul><ul><li>Construir cenários de mudança </li></ul></ul><ul><ul><li>Mudanças de uso do solo, população, hidrologia, clima, agricultura </li></ul></ul>Evolução do Geoprocessamento
  54. 56. Compreender o Espaço <ul><li>O que há de especial com dados espaciais ? </li></ul><ul><li>Problemas Típicos </li></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Variabilidade Espacial </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Incerteza </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Dinâmica Temporal </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Interoperabilidade </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Ontologias </li></ul></ul></ul></ul></ul>
  55. 57. Todos Mentimos com Mapas... 695.6 894.0
  56. 58. Todos Mentimos com Mapas... Quanto ? 695.6 894.0 7.8 99.0
  57. 59. Nós Mapeamos o Passado … RONDÔNIA : Áreas Críticas
  58. 60. … Podemos Predizer o Futuro ? <ul><li>Annual rate of deforestation in Amazonia </li></ul><ul><ul><li>(228 LANDSAT TM images ) </li></ul></ul>11,1 17,8 17,9 1.000 km2/year 29,1
  59. 61. Limites da Representação da Realidade <ul><li>Limites da atual geração de GIS </li></ul><ul><ul><li>Modelos estáticos da realidade </li></ul></ul><ul><li>Desafio para SIGs </li></ul><ul><ul><li>Transformar sistemas estáticos em ferramentas de modelagem dos processos espaço-temporais </li></ul></ul>
  60. 62. Limites da Representação da Realidade <ul><li>Dificuldades </li></ul><ul><ul><li>mundo real X representação computacional </li></ul></ul><ul><ul><li>modelos realistas de processos físicos e socio-econômicos </li></ul></ul><ul><ul><li>visualização X apresentação espaço-temporal </li></ul></ul>
  61. 63. Importante não Esquecer! Computadores nos possibilitam expressar uma representação do mundo ou de fenômeno que buscamos compreender. O que obtemos são os resultados possíveis das manipulações sobre estas representações, portanto uma outra representação. Então, é muito saudável que sempre tenhamos em mente a necessidade de refletir criticamente sobre a nossa prática tecnológica, em particular, quando o instrumento que usamos facilmente nos alimenta e a outros da esperança de que obtivemos ali não uma redução mas a comprensão universal do problema. Limites da Representação da Realidade
  62. 64. <ul><li>“ Geometrias não são Geografias” </li></ul>Professor Milton Santos* Limites da Representação da Realidade Importante não Esquecer! * Geógrafo, Prêmio Vautrin Lud-1994 em Por uma outra Globalização , 2000

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