Esta página apresenta algumas definições sobre a estrutura vetorial e os procedimentos para edição de mapas temáticos, cadastrais, redes e MNT através da digitalização.
A edição de dados vetoriais no SPRING é executada sobre mapas temáticos, cadastrais, redes e de modelos numérico de terreno (MNT).
Os objetos geográficos possuem propriedades intrínsecas que precisam ser conhecidas para representá-los, tais como, localização (posição de um objeto através de suas coordenadas geográficas), dimensionamento (permite descrever os objetos através das entidades pontos, linhas ou áreas), continuidade, tamanho, vizinhança, forma e escala.
Os mapas no SPRING podem ter suas representações nos formato vetorial e/ou raster, dependendo da categoria do dado em questão (veja sobre a conversão de representações). Entretanto, nessa página trataremos apenas da edição de dados vetoriais.
Um mapa temático, cadastral, de rede ou numérico utiliza-se dos elementos como pontos, linhas e áreas (ou polígonos), para definir as classes temáticas, objetos geográficos e amostras (isolinhas e pontos cotados) numéricas. A seguir apresentamos estes elementos.
Consulte também:
Como digitalizar no SPRING.
Edição matricial.
A edição de dados vetoriais no SPRING é executada sobre mapas temáticos, cadastrais, redes e de MNT (modelo numérico de terreno). A representação vetorial destes mapas é a maneira mais precisa de representar um objeto geográfico.
Em termos de implementação computacional, o armazenamento e recuperação deste formato é mais complexo que no caso da representação matricial. No Spring ,foi implementada a estrutura de "v-r-trees" para facilitar o acesso aos dados.
Um ponto é definido como toda entidade geográfica que pode ser localizada por um par de coordenadas (x, y).
Utilizam-se pontos para representar a localização de um fenômeno geográfico em um lugar, ou para representar uma feição do mapa que é muito pequena para ser mostrada como uma área ou linha. Exemplos: localização de uma cidade, uma pista de pouso, o pico de uma montanha ou um ponto cotado (quando este, além das coordenadas XY, tem um atributo Z, que pode ser a cota altimétrica ou outro parâmetro qualquer). A figura abaixo mostra um ponto P definido por um sistema cartesiano.
A linha é uma entidade definida por no mínimo dois pares de coordenadas (x,y), ou seja, dois pontos.
Utilizam-se linhas para representar feições do mapa que são muito estreitas para serem mostradas como área ou que, teoricamente, não têm espessura. Exemplos: um rio, uma rodovia, linha de costa de um continente, uma linha de contorno ou um limite administrativo.
Quando uma linha passa a ter um atributo Z qualquer, além das coordenadas XY dos pontos que a constitui, é chamada de isolinha. Ao longo de uma isolinha todos os pontos têm o mesmo valor de Z. Uma isolinha é definida apenas em PIs da categoria numérica.
Áreas
são definidas como uma série de coordenadas (x,y), formando segmentos de linhas que fecham uma área.Freqüentemente, em sistemas de informação geográfica, representam-se elementos de área por polígonos. Exemplos: extensão geográfica de uma cidade, um lago, uma área desmatada.
Consulte também:
Como obter informações conceituais e dicas.
Edição
Vetorial
No SPRING estes três elementos acima são traduzidos em feições geográficas que são representadas por: Nós, Pontos, Arcos, Isolinhas, Ilhas, Linhas poligonais e Polígonos.
Um arco é um conjunto de pontos interligados por segmentos de reta que começa e termina em um nó.
Exemplos de arcos.
Arcos são usados para modelar as fronteiras dos polígonos. Desta forma, são utilizados para delimitar objetos que definem áreas.
Um nó é um tipo especial de ponto que tem por objetivo definir o ponto de intersecção de dois ou mais arcos. A figura a seguir, ilustra um polígono formado por arcos e nós. Dois polígonos adjacentes podem compartilhar o mesmo arco, desde que a intersecção das linhas seja delimitada pela presença de um nó.
No exemplo a seguir, há dois polígonos, o primeiro formado pelos arcos 1 e 2, e o segundo, pelos arcos 2 e 3, que poderiam representar, áreas de cultura de arroz e soja, respectivamente.
Pontos são entidades utilizadas para representar feições que são muito pequenas (Pontos 2D) para serem representadas por polígonos ou para representar uma amostra numérica (ponto 3D). Um ponto 2D normalmente está associado a um símbolo em mapas temáticos, cadastrais e redes, que está definido no banco, além de seus atributos não espaciais. Por exemplo: uma igreja ou um poste de luz que não podem ser representados na atual escala de trabalho.
Ilhas
são um tipo especial de polígonos delimitados por um único arco, apenas um nó define o ponto inicial e final do polígono, uma vez que não há polígonos adjacentes. A Figura abaixo mostra um arco que inicia e termina num mesmo nó, definindo assim uma ilha.
Linha poligonal
ou polígono aberto é formado por um conjunto de pontos interligados por segmentos de reta que começam e terminam em um nó. A diferença entre uma poligonal e um arco está no fato de uma linha poligonal nunca definir uma área (polígono). É utilizada para modelar feições lineares como por exemplo linhas que representam fraturas geológicas, rios, estradas, e outros elementos geográficos que possam ser observados como feições lineares na escala de trabalho adotada.
A linha poligonal é utilizada quando o ponto de intersecção das linhas não deve ser modelado, e então não há necessidade de introduzir um nó.
Uma Isolinha pode ser entendida como uma linha poligonal onde um único valor de Z é atribuído. A Figura abaixo mostra duas isolinhas com cotas diferentes. Maiores detalhes sobre isolinhas e sua utilização veja em Modelagem Numérica.
Consulte também:
Como obter informações conceituais e dicas.
Edição
Vetorial
Pontos, linhas e polígonos são representações vetoriais utilizadas normalmente para descrever objetos geográficos em mapas. O relacionamento espacial entre estas entidades, como por exemplo proximidade e vizinhança, é obtido através da análise e observação dos mapas, pelo intérprete.
Entretanto, uma vez que os objetos do mapa tenham sido digitalizados e sejam representados por pontos, linhas e polígonos no computador, esta relação espacial deverá ser definida explicitamente para que se possa proceder às operações de análise espacial dos dados.
Em mapas digitais, os relacionamentos espaciais são descritos através da topologia definida como a parte da matemática que estuda as propriedades geométricas que não variam mediante uma deformação. Formas e coordenadas dos objetos são menos importantes que os elementos do modelo topológico como conectividade, contiguidade, continência etc.
Forma simplificada de um exemplo de estrutura topológica que é gerada para um mapa temático.
Desta forma, definir a topologia significa explicitar os relacionamentos espaciais entre os objetos através de um processo matemático.
No Spring, definir topologia para um dado de modelo temático ou cadastral, resulta na criação dos polígonos ,ou seja, o sistema armazenará as informações das linhas, nós e identificadores que compõem cada polígono, assim como as linhas que são compartilhadas por diferentes polígonos ( as vizinhanças e circunscrividade entre eles, inclusive).
No Spring a topologia, no que se refere aos nós e vizinhança de arcos, pode ser definida automaticamente durante a digitalização. Ao digitalizar uma linha, um nó será inserido automaticamente, ao interceptar outra linha ou ao terminar a própria. Porém, a criação dos polígonos deve ser realizada para que toda a topologia possa ser definida para o Plano de Informação.
Uma vez definida a topologia, cada polígono poderá então ser associado à uma classe temática, ou a um objeto do mapa cadastral, ou ainda, a um segmento de rede, desde que definidos no Banco de Dados.
Esquema Conceitual do SPRING
Edição
Vetorial
No processo de edição de vetores no SPRING, especialmente de mapas cadastrais, temáticos e redes, o usuário tem que passar pelas etapas de Digitalização, Ajustes e Poligonalização. Para a edição de um PI numérico necessita-se apenas a Digitalização e eventualmente alguns ajustes.
A digitalização é um processo que permite converter dados espaciais do meio analógico para o digital. Digitalmente, estes dados são estruturados de forma a permitir a realização das operações típicas de análise espacial.
O usuário poderá digitalizar as linhas introduzindo-as ponto-a-ponto, através do modo Passo, ou apenas seguindo a feição com o mouse continuamente acionado, no modo Contínuo. Para o modo contínuo você poderá ainda definir a frequência de pontos que serão adquiridos para constituir as linhas através do Fator de Digitalização. O Fator de Digitalização corresponde ao intervalo entre os pontos da linha a ser digitalizada. O fator é dado em mm na escala do Plano de Informação que está sendo editado. Verifique a escala do PI na opção Editar - Plano de Informação do menu principal. Lembre-se que a precisão cartográfica de mapas é da ordem de 0.3 mm x a escala do mapa. Um fator de digitalização menor que este valor estará fora do próprio limite de precisão do mapa.
No SPRING a digitalização de dados pode ser feita com definição de Topologia automática ou manual. Com definição de topologia automática cada vez que um arco intercepta outro, um nó será automaticamente definido, sem que o operador tenha que indicá-lo. Este modo é ideal para digitalizar polígonos, e é válido somente para a linha que está sendo digitalizada.
Com definição de topologia manual a introdução de nós ou quebras de linha deverá ser feita pelo operador. Este modo é indicado para digitalizar por exemplo linhas de fraturas geológicas, onde uma linha deverá permanecer íntegra, mesma que outras a cruzem.
A digitalização pode ser realizada através de diferentes instrumentos, como por exemplo mesa digitalizadora (o mais usual), dispositivos imageadores por varredura ou monitor de vídeo (tela).
O SPRING possibilita a digitalização de dados através da mesa ou através do monitor de vídeo, descritas a seguir.
A mesa digitalizadora é constituída basicamente de duas partes:
- uma superfície plana, sensível eletronicamente, onde se coloca o mapa ou o gráfico a ser digitalizado;
- um "mouse", instrumento magnético, que envia as coordenadas (x,y) de um ponto na superfície da mesa, para o computador.
O mouse da mesa digitalizadora tem a função de adquirir as coordenadas (x,y) que serão relacionadas às coordenadas geográficas. Isto é feito através dos botões, que desempenham funções específicas para cada objetivo desejado.
Ativando-se a aquisição dos dados, através do mouse da mesa digitalizadora, o mouse do computador, referente ao cursor, torna-se inativo.
Na digitalização manual de dados, os botões do cursor da mesa têm funções inerentes, pré-estabelecidas.
Antes de digitalizar via mesa, deve-se efetuar a calibração da mesma.
Fixa-se firmemente o mapa sobre a mesa, de modo que não haja folga. Deve-se verificar se o mapa encontra-se dentro dos limites de sensibilidade da mesa, conforme mostrado na figura anterior.
O usuário pode digitalizar as linhas ou pontos do mapa na própria tela, utilizando-se o mouse do cursor para a definição dos objetos geográficos, conforme a descrição dos botões do mouse do cursor:
Erros associados à digitalização de vetores
A seguir, apresentam-se alguns erros, para orientação do usuário do SPRING na digitalização.
Usuário digitou número de pontos insuficientes:
a representação do formato de curvas depende do número de vértices utilizados. Conseqüentemente, o erro relativo à digitalização de linhas retas é muito menor que o resultante da digitalização de curvas complexas. Exemplo:
A definição coerente do Fator de Digitalização poderá minimizar este erro. Alerta-se, porém, para o fato de que limiares muito pequenos produzirão linhas com excesso de pontos.
Como alguns erros podem ser evitados e outros provocados a partir da escolha da topologia (manual ou automática), os erros são apresentados observando a seleção da topologia.
A- Usuário não definiu um nó
- em um polígono, toda linha que intercepta outra linha deve ter associado um nó notificando o ponto de intersecção, por exemplo:
Neste caso deve-se inserir um ponto na linha que foi interceptada e transformá-la em nó (opção quebrar linha) para, então, juntar linhas ou ajustá-las automaticamente.
B-) Usuário não fez a sobreposição dos nós: na digitalização o polígono fica aberto, ou uma linha não alcança ou ultrapassa o ponto de intersecção. Exemplos:
Para estes casos o ajuste automático dos nós pode não ser suficiente para fechar estes polígonos, devendo-se então efetuar edição manual, aproximando-os ou juntando as linhas, ou ainda, aumentar o limiar de ajuste automático.
A-) Usuário ultrapassa o limte de intersecção
- como a linha será automaticamente quebrada, uma pequena linha após o cruzamento poderá ficar residente e deverá ser eliminada manualmente (opção eliminar linhas), caso o fator de digitalização seja menor que o segmento de linha excedente. Este erro demanda a atenção do operador na digitalização.
B-) Usuário não definiu corretamente limites entre polígonos: na digitalização, as linhas podem se sobrepor ou deixar uma lacuna entre elas, aparecendo uma mensagem de incorporação inválida.
Sobreposição - como não há nós inseridos, o erro será apenas detectado na geração de polígonos, devendo-se então corrigí-lo através da edição manual.
Lacuna - este erro não tem como ser detectado pelas opções de edição do sistema, está relacionado à acuidade do operador durante a digitalização.
A etapa de ajuste consiste em fazer com que os arcos estejam com sua extreminadades, isto é os nós, conectadas. Normalmente, utiliza-se de ajustes automáticos quando os erros são pequenos ou estão dentro do limite de tolerância definido pelo usuário. Quando erros mais grosseiros são inseridos, torna-se necessário fazer os ajustes manualmente (veja maiores detalhes sobre os mecanismos de ajustes).
Uma vez que todas as linhas estejam ajustadas, deve-se criar a topologia efetuando a etapa de poligonalização, onde será criada ou atualizada a relação topológica entre os polígonos. Veja maiores detalhes de como digitalizar.
Consulte também:
Como calibrar a Mesa Digitalizadora
Como digitalizar um Mapa ?
Como Criar um PI para Digitalizar ?
Edição
Vetorial