Tipos de dados em Geoprocessamento
Mapas temáticos contêm regiões geográficas definidas por um ou mais polígonos. Exemplos são o uso do solo e a aptidão agrícola de uma região. Estes dados, obtidos a partir de levantamento de campo, são inseridos no sistema por digitalização ou, de forma mais automatizada, a partir de classificação de imagens.
Para permitir uma representação e análise mais acurada do espaço geográfico, a maior parte dos sistemas armazena estes tipos de mapas na forma de arcos (limites entre regiões), incluindo os nós (pontos de intersecções entre arcos) para montar uma representação topológica. A topologia construída é do tipo arco-nó-região: arcos se conectam entre si através de nós (pontos inicial e final) e arcos que circundam uma área definem um polígono (região).
Um mapa temático também pode ser armazenado no formato matricial ("raster"). Neste caso, a área correspondente ao mapa é dividida em células de tamanho fixo. Cada célula terá um valor correspondente ao tema mais frequente naquela localização espacial.
A escolha entre a representação matricial e a vetorial para um mapa temático depende do objetivo em vista. Para a produção de cartas e em operações onde se requer maior precisão, a representação vetorial é mais adequada. As operações de álgebra de mapas são mais facilmente realizadas no formato matricial. No entanto, para um mesmo grau de precisão, o espaço de armazenamento requerido por uma representação matricial é substancialmente maior. Isto é ilustrado na figura abaixo.
A tabela a seguir apresenta uma comparação entre as vantagens e desvantagens de armazenamento matricial e vetorial para mapas temáticos. Esta comparação leva em conta os vários aspectos: relacionamentos espaciais, análise, armazenamento. Nesta tabela, o formato mais vantajoso para cada caso é apresentado em destaque.
| Aspecto | Formato Vetorial | Formato Varredura |
| Relações espaciais entre objetos | Relacionamentos topológicos entre objetos disponíveis | Relacionamentos espaciais devem ser inferidos |
| Ligação com banco de dados | Facilita associar atributos a elementos gráficos | Associa atributos apenas a classes do mapa |
| Análise, Simulação e Modelagem | Representação indireta de fenômenos contínuos Álgebra de mapas é limitada | Representa melhor fenômenos com variação contínua no espaço Simulação e modelagem mais fáceis |
| Escalas de trabalho | Adequado tanto a grandes quanto a pequenas escalas | Mais adequado para pequenas escalas (1:25.000 e menores) |
| Algoritmos | Problemas com erros geométricos | Processsamento mais rápido e eficiente. |
| Armazenamento | Por coordenadas (mais eficiente) | Por matrizes |
Tipos de dados em Geoprocessamento Um mapa cadastral distingue-se de um mapa temático, pois cada um de seus elementos é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas. Por exemplo, os lotes de uma cidade são elementos do espaço geográfico que possuem atributos (dono, localização, valor venal, IPTU devido, etc.) e que podem ter representações gráficas diferentes em mapas de escalas distintas.
A parte gráfica dos mapas cadastrais é armazenada em forma de coordenadas vetoriais, com a topologia associada. Não é usual representar estes dados na forma matricial.
Tipos de dados em Geoprocessamento Em Geoprocessamento, o conceito de "rede" denota as informações associadas a:
No caso de redes, cada objeto geográfico (e.g: cabo telefônico, transformador de rede elétrica, cano de água) possui uma localização geográfica exata e está sempre associado a atributos descritivos, presentes no banco de dados.
As informações gráficas de redes são armazenadas em coordenadas vetoriais, com topologia arco-nó: arcos tem um sentido de fluxo e nós tem atributos (podem ser fontes ou sorvedouros). A topologia de redes constitui um grafo, que armazena informações sobre recursos que fluem entre localizações geográficas distintas, como ilustra a figura a seguir.
Como observa Goodchild (1992b), uma rede é um sistema de endereçamento 1-D embutido no espaço 2-D. Para citar um exemplo, tome-se uma rede elétrica, que tem, entre outros, os componentes: postes, transformadores, sub-estações, linhas de transmissão e chaves. As linhas de transmissão serão representadas topologicamente como os arcos de um grafo orientado, estando as demais informações concentradas em seus nós. Note-se que os algoritmos de cálculo de propriedades da rede podem, em sua grande maioria, ser resolvidos apenas com a topologia da rede e de seus atributos.
As redes formam um capítulo à parte na tipologia de SIGs, pois - à diferença dos outros tipos de dados - são o resultado direto da intervenção humana sobre o meio-ambiente. Cada aplicação de rede tem características próprias e com alta dependência cultural (p.ex., a largura das auto-estradas nos EUA é distinta das usadas em São Paulo).
No caso de aplicações em redes, a ligação com banco de dados é fundamental. Como os dados espaciais tem formatos relativamente simples, a maior parte do trabalho consiste em realizar consultas ao banco de dados e apresentar os resultados de forma adequada. A área de redes é ainda um grande motivador para inovações em SIG, merecendo destaque:
A integração de dados é necessária para aplicações como redes, onde deseja-se gerar uma base cartográfica contínua a partir de informações dispersas em vários mapas. Usualmente, as redes (elétrica, de telefonia e de água e esgoto) estão interligadas em toda a malha urbana. Poucos sistemas conseguem armazená-las de forma contínua, dando origem a particionamentos que não refletem a realidade e que dificultam a realização de análises e simulações.
Outro aspecto necessário para aplicações de redes é a capacidade de definir diferentes cortes lógicos de uma rede sem ter de duplicar (ou repetir) a estrutura topológica da rede. Por exemplo, ao se asfaltar parte de uma estrada de terra, será preciso atualizar esta informação, sem ter de redigitalizar todas as coordenadas de localização da estrada. Esta capacidade, usualmente denotada por segmentação dinâmica, permite separar os diferentes níveis de informação relativos a uma mesma rede.
Como as características dos elementos da rede são armazenadas como atributos em bancos de dados, é necessário dispor de meios para visualizar esta informação. Para tanto, os SIGs devem dispor de linguagem de apresentação, que permita controlar a simbologia associada aos componentes da rede, que varia conforme a escala de plotagem.
O pacote mínimo disponível nos sistemas comerciais consiste tipicamente de cálculo de caminho ótimo e crítico. Este pacote básico é insuficiente para a realização da maioria das aplicações, pois cada usuário tem necessidades completamente distintas. No caso de um sistema telefônico, uma questão pode ser: "quais são todos os telefones servidos por uma dada caixa terminal?". Já para uma rede de água, pode-se perguntar: "Se injetarmos uma dada percentagem de cloro na caixa d'água de um bairro, qual a concentração final nas casas?"
Deste modo, um sistema de modelagem de redes só terá utilidade para o cliente depois de devidamente adaptado para as suas necessidades, o que pode levar vários anos. Isto impõe uma característica básica para esta aplicação: os sistemas devem ser versáteis e maleáveis.
Tipos de dados em Geoprocessamento Obtidas por satélites, fotografias aéreas ou "scanners" aerotransportados, as imagens representam formas de captura indireta de informação espacial. Armazenadas como matrizes, cada elemento de imagem (denominado "pixel") tem um valor proporcional à reflectância do solo para a área imageada.
Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetos geográficos estão contidos na imagem e para individualizá-los, é necessário recorrer a técnicas de foto-interpretação e de classificação automática.
Características importantes de imagens de satélite são: o número de bandas do espectro eletromagnético imageadas (resolução espectral), a área da superfície terrestre observada instantaneamente por cada sensor (resolução espacial) e o intervalo entre duas passagens do satélite pelo mesmo ponto (resolução temporal). A tabela abaixo apresenta as características gerais dos principais satélites (com seus sensores) disponíveis no Brasil.
| Satélite (familia) | Instrumento | Num. bandas | Resolução espacial | Resolução temporal |
| LANDSAT | MSS | 4 | 80 m | 18 dias |
| TM | 7(1) | 30 m | 18 dias | |
| SPOT | XS | 3 | 20 m | 27 dias(2) |
| PAN | 1 | 10 m | 27 dias | |
| TIROS/NOAA | AVHRR | 5 | 1100 m | 6 horas |
| METEOSAT | MSS | 4 | 8000 m | 30 minutos |
| ERS(3) | SAR banda-C | 1 | 25 m | 25 dias |
Tipos de dados em Geoprocessamento Entre os usos de modelos numéricos de terreno, pode-se citar (Burrough, 1986):
Os procedimentos de interpolação para geração de grades regulares a partir de amostras variam de acordo com a grandeza medida. No caso de altimetria, é comum o uso de funções de ponderação por inverso do quadrado da distância. Já para variáveis geofísicas, procedimentos de filtragem bidimensional ou de geoestatística (como a krigeagem) são utilizados.
As grades triangulares são normalmente melhores para representar a variação do terreno, pois capturam a complexidade do relevo sem a necessidade de grande quantidade de dados redundantes. As grades regulares tem grande redundância em terrenos uniformes e dificuldade de adaptação a relevos de natureza distinta no mesmo mapa, por causa da grade de amostragem fixa.
Para o caso de variáveis geofísicas e para operações como visualização 3D, as grades regulares são preferíveis, principalmente pela maior facilidade de manuseio computacional.
A tabela abaixo resume as principais vantagens e desvantagens de grades regulares e triangulares.
| Grade triangular | Grade regular | |
| Vantagens | 1. Melhor representação de relevo complexo. 2. Incorporação de restrições como linhas de crista | 1. Facilita manuseio e conversão. 2. Adequada para geofísica e visualização 3D |
| Problemas | 1. Complexidade de manuseio. 2. Inadequada para visualização 3D | 1. Representação relevo complexo. 2. Cálculo de declividade |
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