GEOPROCESSAMENTO Aula 1 - LEB/ESALQ/USP

GEOPROCESSAMENTO
Aula 1

Introdução Introdu ão
Coleta de informações informa ões sobre a distribuição
distribui ão
geográfica. geogr fica.
Recursos minerais;
Propriedades;
Plantas e Animais;
Estradas, ruas, caminhos;
Cidades, Estados, Países ......
Mapas - Papel

Introdução Introdu ão
Armazenamento das
Informações
Informa ões
Mapas - Papel
Coleta de informações
informa ões
(coordenadas)
Terra

Introdução Introdu ão Principais Dificuldades
Mapas - Papel
Uso da Terra...
(Atual ?) Escala ( ≠ )
Lagos, Rios, drenagem...
Curvas de nível n vel
Estradas, ....
Tomada de Decisões

Introdução Introdu ão
Mapas - Papel
(Localização (Localiza ão Espacial +
Informação)
Informa ão)
(coordenadas X, Y e Z)
Overlay
Tomada de Decisões
(Matriz de Decisão)
SATURAÇÃO COM BASES - V (a; b)
CTC (a; b) MA A M B MB
GRAUS DE LIMITAÇÃO
MA 0 0 1 2 3
A 0 0 1 2 3
M 0 0 1 2 3
B 0 1 2 3 4
MB 1 2 3 4 5
GEOPROCESSAMENTO

Introdução Introdu ão
Banco de Dados
(X, Y e Z)
SIG SIG
GEOPROCESSAMENTO
Tomada de Decisões

Breve Histórico Hist rico do Geoprocessamento
Anos 50
Primeira tentativa de automatizar parte do
processamento de dados com características
espaciais (Inglaterra e Estados Unidos)
Objetivo: Reduzir os custos de produção e
manutenção de mapas.
Problema: precariedade da informática da
época.

Breve Histórico Hist rico do Geoprocessamento
Anos 60
Primeiro SIG (Canadá)
Objetivo: Programa governamental para
inventário de recursos naturais.
Problema: Sistema de difícil uso, não existiam
monitores gráficos de alta resolução,
computadores caríssimos, mão de obra altamente
especializada, capacidade de armazenamento e
processamento baixas, programas específicos para
cada projeto (alto custo e tempo)

Breve Histórico Hist rico do Geoprocessamento
Anos 70 (Avanços) (Avan os)
Desenvolvimento de recursos de Hardware (tornando
viável desenvolvimento de sistemas comerciais).
“Expressão: Expressão: GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM ”
Primeiros sistemas comerciais de CAD (Computer Aided
Desing, ou projeto assistido por computador).
Base para os primeiros sistemas de Cartografia
automatizada.
Desenvolvimento de fundamentos matemáticos e questões
de geometria computacional voltados a Cartografia.
Problema: altos custos dos sistemas, computares de grande
porte (restrição do uso a grandes organizações)

Breve Histórico Hist rico do Geoprocessamento
Anos 80 (Avanços) (Avan os)
Tecnologia do SIG – acelerado processo de
crescimento até os dias de hoje!
Avanços na Microinformática e estabelecimento
de centros de estudo sobre o assunto.
EUA (1989): (NCGIA – National Centre for
Geographical Information and Analysis) “
Disciplina científica de Geoprocessamento”
Evolução dos computadores pessoais e sistemas
gerenciadores de bancos de dados.

Breve Histórico Hist rico do Geoprocessamento
Desenvolvimento no Brasil:
(UFRJ) – Início dos anos 80 Prof. Jorge Xavier da Silva –
divulgação e formação de pessoal.
1982 – Vinda do Prof Roger Tomlinson (responsável pela
criação do primeiro SIG – Canadian Geographical
Information System). Incentivo a vários grupos, tais como:
UFRJ (Lab. de Geop. Dep. de Geografia)
desenvolveu o SAGA (Sistema de Análise Geo-
Ambiental).
AeroSul aerolevantamentos: MaxiDATA
(automatização de processos cartográficos) e MaxiCAD
(mapeamento por computador).
CPqD/TELEBRÁS (1990): desenvolvimento do
SAGRE (Sistema Automatizado de Gerência de Rede
Externa).

Breve Histórico Hist rico do Geoprocessamento
Desenvolvimento no Brasil: (INPE)
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
1984 – DPI (Divisão de Processamento de Imagens)
Objetivo: Desenvolvimento de tecnologia de
geoprocessamento e SR.
1984 a 1991 (SITIM/SGI) Sistema de Tratamento de
Imagens / Sistema de Informações Geográficas para
ambiente PC\DOS.
1991 (SPRING) Sistema de Processamento de
Informações Geográficas, para ambiente UNIX e
MS/Windows.
1997 SPRING – http://www.dpi.inpe.br/spring

GEOPROCESSAMENTO
“Automatiza
Automatização ão da informação informa ão que de alguma forma
está est vinculada a um determinado lugar no espaço espa o
(Couvre Couvre, , 1999)” 1999)
“O O termo Geoprocessamento denota a disciplina do
conhecimento que utiliza técnicas t cnicas matemáticas matem ticas e
computacionais para o tratamento da informação informa ão
geográfica geogr fica e que vem influenciando de maneira
crescente as áreas reas de Cartografia, Recursos Naturais,
Transportes, Comunicações, Comunica ões, Energia, Planejamento
Rural e Urbano, ...Câmara, 2000 )” )
“Se Se onde é importante para o seu negócio, neg cio, então
Geoprocessamento é a sua ferramenta de trabalho”
trabalho

GEOPROCESSAMENTO
Exemplo:
BANCO DE DADOS GEORREFERENCIADO
Região de Piracicaba (localização espacial)
Declives variáveis .... ( < 15 %)
Solos com baixa susceptibilidade a erosão
Tiro de máquina ( > 200 m)
ANÁLISE

GEOPROCESSAMENTO
W
S
N
X, Y
z z z z z z
L
Análise An lise
Matriz de
Decisão
Cruzamento
de Informações
Informa ões
Nova Informação
Informa ão

Áreas de Colheita mecanizada
50% da área
31% da área

SENSORIAMENTO REMOTO
+
GPS
+
SIG
=
GEOPROCESSAMENTO
Região de Piracicaba (localização espacial)
Declive variáveis .... ( < 15 %)
Solos com baixa susceptibilidade a erosão
Tiro de máquina ( > 200 m)
BANCO DE DADOS GEOREFERENCIADO
ANÁLISE

GEOPROCESSAMENTO
Principais Ferramentas:

SENSORIAMENTO REMOTO

Sensoriamento Remoto
“ É a ciência ou a arte de se obterem informações
sobre um objeto, área ou fenômeno, através de dados
coletados por aparelhos denominados sensores, que não
entram em contato direto com os alvos em estudo
(Crepani, 1983)”

Aquisição/Armazenamento/Processamento
R.E.M.
Comp. Espectral
Plataforma
Sensor
Alvo
INPE
Imagens
Produtos do Sensoriamento Remoto

FOTOGRAFIAS AÉREAS A REAS
1993 2005
Drenagem
Cana-de-açúcar
Fotointerpretação
Fotointerpreta ão
Estradas Rios
Matas Nativas Reflorestamento
Pastagens Culturas Área Urbana Solos

IMAGENS DE SATÉLITE
SAT LITE
20/10/79
Landsat 3 MSS
Multispectral Scanning System
Thematic Mapper
Landsat 5 TM
05/09/06

IMAGENS DE SATÉLITE
SAT LITE
21/01/06
Couple Changed Device
12/09/06
CBERS 2 CCD

IMAGENS DE SATÉLITE
SAT LITE
11/05/05
Ikonos

IMAGENS DE SATÉLITE
SAT LITE

IMAGENS DE SATÉLITE
SAT LITE
Ikonos
CBERS 2 CCD
Resolução Resolu ão Espacial
Resolução Resolu ão Radiométrica
Radiom trica
Resolução Resolu ão Espectral
Landsat 5 TM
Landsat 3 MSS

SISTEMA DE POSICIONAMENTO
GLOBAL

SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL
“ O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é
um sistema espacial de navegação, navega ão, que foi
desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos
EUA, que pode ser usado 24 horas por dia, em
quaisquer condições condi ões meteorológicas. meteorol gicas. O objetivo
inicial era para satisfazer as necessidades de
usuários usu rios civis, das forças for as militares americanas
e de seus aliados, de modo a determinar
posição, posi ão, velocidade e tempo, em relação rela ão a um
sistema de referência definido, para qualquer
ponto sobre ou próximo pr ximo da superfície superf cie da
Terra” Terra (Segantine, 2005)

Diversos Tipos de Receptores

COMPARAÇÃO COMPARA ÃO DE RECEPTORES GPS
GPS – SUB-MÉTRICO – Método Relativo
Ponto Média Desvio Padrão Variância
Erro Padrão
Médio
X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z
P1 211244,76 7294200,13 443,22 1,17 0,89 1,71 1,37 0,80 2,93 0,28 0,21 0,40
P2 211234.58 7295106,07 414,32 1,08 0,88 1,74 1,18 0,78 3,02 0,25 0,21 0,41
P3 210981,92 7294920,95 416,45 1,07 0,88 1,71 1,15 0,77 2,94 0,25 0,21 0,40
P4 210974,39 7294236,59 439,69 1,10 0,88 1,71 1,22 0,77 2,93 0,26 0,21 0,40
P5 211244,69 7294200,13 443,24 1,14 0,88 1,72 1,30 0,78 2,96 0,27 0,21 0,40
BASE 211558,99 7293493,73 414,86 1,07 0,89 1,70 1,14 0,79 2,90 0,25 0,21 0,40
GPS – NAVEGAÇÃO – Método Absoluto
Pontos Antena Média Desvio Padrão Variância
Erro Padrão
Médio
X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z
P1
CA
SA
211197,92
211197,14
7294120,05
7294151,82
414,49
411,95
11,99
11,46
12,44
12,79
2,17 143,77
3,40 131,38
154,67 4,72 2,75 2,85 0,49
163,59 11,57 2,63 2,93 0,78
P2
CA
SA
211187,71
211187,28
7295056,64
7295056,14
386,88
384,75
11,99
14,21
12,09
13,04
1,54 143,97
2,23 201,92
146,29
169,98
2,38
4,96
2,75 2,77 0,35
3,26 2,99 0,51
P3
CA
SA
210934,98
210934,83
7294870,89
7294871,21
388,78
387,32
11,35
11,35
12,62
12,47
1,77 128,87
1,76 128,81
159,22
155,64
3,13
3,09
2,60 2,89 0,41
2,60 2,86 0,40
P4
CA
SA
210928,17
210926,20
7294186,15
7294188,05
411,61
409,42
10,92
11,38
12,04
12,59
2,20 119,17
2,38 129,63
144,93
150,98
4,85
5,66
2,50 2,76 0,50
2,61 2,82 0,54
P5
CA
SA
211198,51
211196,99
7294149,90
7294151,81
415,49
413,50
11,88
11,58
12,48
12,01
2,42 141,11
2,05 134,03
155,87
144,29
5,84
4,20
2,72 2,86 0,55
2,65 2,75 0,47

y
0,89 m
52° 40’
1,47 m
P1 Sub
1,17 m
x
11,99 m
y
46°04’
17,27 m
P1 Nav CA
12,44 m
x
y
12,44 m
42°40’
16,91 m
11,46 m
P1 Nav SA
x

Teodolito - GPS Sub = 47,55 m 2
Teodolito - GPS Nav CA = 3.790,10 m 2
Teodolito - GPS Nav SA = 12.789,21 m 2
GPS SA - GPS CA = 8.999,11 m 2
GPS Sub: 208.042,219 m 2
GPS Nav CA: 211.879,869 m 2
GPS Nav SA: 220.878,978 m 2
Área Teodolito: 208.089,769 m 2

Sistemas de Informações Geográficas

Sistemas de Informações Informa ões Geográficas
Geogr ficas
“ SIG - Um sistema de computadores e periféricos, perif ricos,
programas, dados, pessoas, organizações organiza ões e
instituições institui ões com o propósito prop sito de coletar, armazenar,
analisar e disseminar informações informa ões sobre áreas reas da
Terra (Chrisman ( Chrisman, , 1997)”
1997)
“ Um SIG pode ser definido como um conjunto
poderoso de ferramentas para coletar, armazenar,
recuperar sob demanda, transformar e mostrar
dado espacial do mundo real (Burrough ( Burrough &
McDonnell, McDonnell,
1998) ”

Sistemas de Informações Informa ões Geográficas
Geogr ficas
Sistema: indica que o SIG é feito de vários v rios componentes
inter-relacionados inter relacionados e ligados com diferentes funções. fun ões.
Dessa maneira um SIG tem capacidade funcional
para entrada de dados, manuseio, transformação,
transforma ão,
visualização, visualiza ão, combinação, combina ão, consultas, análises, an lises,
modelagem e saída. sa da.
Informação:
Informa ão: pressupõe que os dados no SIG estejam
organizados para produzir conhecimento útil, til, na
forma de mapas e imagens, estatísticas, estat sticas, gráficos, gr ficos, etc.
Geográfica:
Geogr fica: implica conhecimento da localização localiza ão dos
itens de dados, ou que eles podem ser calculados, em
termos de coordenadas geográficas.
geogr ficas.
(Bonham Bonham-Carter Carter, , 1997)

SISTEMAS DE INFORMAÇÕES INFORMA ÕES GEOGRÁFICAS
GEOGR FICAS
Banco de dados Georreferenciados.
Permite a visualização de produtos temáticos
através de planos de informação (layers).
Permite a manipulação, integração e geração
de novos produtos georreferenciados.

W
S
ESTRUTURA DE UM SIG
N
X, Y
z z z z z z
L
Drenagem
Estradas
Solos
Declividade
Uso do solo
Produtividade

Estudo de Caso
GEOPROCESSAMENTO NO
PLANEJAMENTO AMBIENTAL DA
MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO
CÓRREGO DO CEVEIRO

Planejamento
POR QUE SE FAZ ?
DEGRADAÇÃO DEGRADA ÃO FÍSICA F SICA
DEGRADAÇÃO DEGRADA ÃO QUÍMICA QU MICA
DEGRADAÇÃO DEGRADA ÃO BIOLÓGICA
BIOL GICA

EROSÃO SIMULADA Vs. PRODUTIVIDADE DO MILHO

Produtividade

Planejamento
Impacto
Ambiental
OBJETIVO
Custo
Produtividade

Planejamento
COMO SE FAZ ?
SISTEMA DE AVALIAÇÃO DA APTIDÃO
AGRÍCOLA DAS TERRAS
(RAMALHO FILHO et al. 1983)
SITEMA DE CAPACIDADE DE USO
(LEPSCH et al. 1991)
SISTEMA DE ANÁLISE AMBIENTAL PARA
PLANEJAMENTO AGRÍCOLA
(KOFFLER et al. 1992)
Matrizes
de
Decisões

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

ESTUDO DE CASO:
Microbacia Hidrográfica Hidrogr fica do Ceveiro

LOCALIZAÇÃO
Artemis
Piracicaba

MICROBACIA HIDROGRAFICA DO CEVEIRO
Artemis
1.990 ha
São Pedro - Piracicaba

CRONOLOGIA DO USO DA TERRA
FOTOGRAFIAS AÉREAS
1962
1965
1978
1995
Fotointerpretação do uso da terra
Digitalização SIG

Fotointerpretação Fotointerpreta ão do uso da terra
Obtendo uma carta temática tem tica (Uso da Terra)
FX. 15-2908 - 19-06-78 1:35.000 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000
t
1 2’ 1’ 2
A
w
B A B
t
w z
1962 1965 1978 1995
3’
C
2
w z
B
3’
C

Fotointerpretação Fotointerpreta ão do uso da terra
Obtendo uma carta temática tem tica (Uso da Terra)
FX. 15-2908 - 19-06-78 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000
1:35.000
FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000
1962 1965 1978 1995
t t
1 1’ 2’ 22
A
A B B
w z
3’ 3’
C

Fotointerpretação Fotointerpreta ão do uso da terra
Obtendo uma carta temática tem tica (Uso da Terra)
Fotointerpretação
FX. 15-2908 - 19-06-78 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 1:35.000
FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000
t w z
11’ 2’ 2 3’
A B
C

Pontos de controle
ELABORAÇÃO DE CARTAS
Obtendo uma carta temática (uso da terra)
Entrada de Dados – SIG - Registro
FX. 15-2908 - 19-06-78 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000 FX. 15-2909 - 19-06-78 1:35.000
t
Registro – SIG
N
Área Área

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

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

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

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

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

CONCLUSÕES
A cana-de-açúcar foi a principal responsável
pela diminuição das culturas anuais na microbacia, em
decorrência dos incentivos governamentais (Próalcool).
A expansão da cana-de-açúcar foi desordenada,
levando em consideração aspectos econômicos e não a
aptidão das terras.
A represa da Vila de Artêmis diminuiu sua área
em 50%, em decorrência da alta suscetibilidade a erosão
dos solos PV e Li, com o cultivo da cana-de-açúcar, o que
veio a promover o impacto ambiental na Microbacia
Hidrográfica de Ceveiro.
O aumento nas áreas de mata e manutenção das
matas ciliares mostra que a lei n o 4771/br de 15.09.65 foi
obedecida.

??????
PLANEJAMENTO DO USO DA TERRA

Mapa de Solo
Químicos
Físicos
Cruzamento de Informações
Mapa Planialtimétrico
Declividades
Uso Preferencial X Uso Atual
Intensidade de Uso

N
PV
PVpp
PE/TE/TEP
Li
0
617,88
223,52
64,44
903,16
2.000 m
Solos da Microbacia (ha)
Cb
Hi + Al
Área Urbana
97,28
39,96
39,16

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

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

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

(ha) %
Adequado 536,28 27,00
Sub-utilizado 958,20 48,00
0 2000 m
Intensidade de Uso da Terra
(ha) %
Excessivo 456,76 23,00
Área urbana 39,16 2,00

CONCLUSÕES
Através da utilização dos dados relacionados a
intensidade de uso, notou-se que apenas 27 % da área
da MHC estava sendo utilizada adequadamente e que
48 % estava sendo utilizada abaixo de seu potencial e
23 % excessivamente com sérios riscos de degradação
dos solos.
As principais distorções quanto ao uso da terra
foram devidas a cultura da cana-de-açúcar que invadiu
áreas destinadas a cultura anual e pastagem, concorrendo
a sérios riscos de erosão e desequilíbrio ambiental.

PERDAS DE SOLOS NA MICROBACIA
Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS)
A = R. K. L. S. C. P
A= perda média anual de solo por unidade de área, t/ha;
R= fator erosividade das chuvas
K= fator erodibilidade do solo
L= fator comprimento de encosta
S= fator grau do declive
C= fator uso e manejo
P= fator práticas conservacionistas.
SIG

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

Tolerável
1 vez a tolerância
5 vezes a tolerância
10 vezes a tolerância
0 2000 m
Mapa de Tolerância de Perdas de Solos, 1995
Níveis Área ha
Níveis
648,60
138,00
474,20
240,00
> 10 vezes a tolerância
Área Urbana
Represa
Área ha
240,00
39,16
5,52

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

CONCLUSÕES
A cultura anual, nos anos de 1962 e 1965, apresentavam
perdas de solo em níveis > 10 vezes a tolerância.
Em 1978, com o aumento da cana-de-açúcar, ocorreu
uma diminuição dos níveis de tolerância (> 10 vezes),
porem um aumento dos níveis de 5 e 10 vezes a tolerância.
A cana-de-açúcar, apesar de apresentarem níveis de
tolerância menores quando comparadas a cultura anual,
associadas a alta erodibilidade dos solos PV e Li, promoveram
o assoreamento da represa da Vila de Artemis.

Sem Planejamento
Com Planejamento

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

Avanços Avan os Tecnológicos
Tecnol gicos
Informática
Novas metodologias de pesquisa
Sensoriamento Remoto
Sistema de Posicionamento Global (GPS)
Sistemas de Informações Geograficas (SIG)
Agricultura de Precisão

Passado

Presente

Endereços Interessantes:
www.fatorgis.com.br
www.trimble.com
www.nasa.gov
www.inpe.br
www.net.usda.gov/florence
www.intersat.com.br
www.gisbrasil.com.br
www.museudocomputador.com.br