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Conforme visto no item 3.1.5, o dado é um dos elementos básicos que constituem um sistema de informação geográfica. Um dado geográfico de qualidade poderá ser transformado em informação precisa e confiável; entretanto, um dado geográfico sem qualidade nunca constituirá em uma boa informação.

Nos dias de hoje, existem muitas maneiras de se obter dados espaciais; por isso, se faz necessário entender alguns dos principais métodos de aquisição de dados geográficos, os quais serão abordados em quatro grupos: levantamentos terrestres, levantamentos aéreos, levantamentos orbitais, digitalização de mapas/cartas analógicas.

Levantamentos terrestres

Os levantamentos terrestres, ou de campo, são aqueles cujas operações são efetuadas diretamente no terreno para se obter medidas de interesse à atividade desejada, podendo ser obtidas de duas maneiras distintas: levantamentos topográficos e por sistema de posicionamento global (Global Positioning System – GPS).

Os levantamentos topográficos se baseiam no sistema plano horizontal de coordenadas (eixo de ordenadas e eixo das abscissas), também conhecido como plano topográfico. Segundo Cordini apud Loch (2006), a ciência topográfica utiliza medidas e distâncias horizontais e verticais, ângulos e orientação para, a partir de uma projeção ortogonal sobre um plano, representar os pontos que definem a forma, as dimensões e as posições relativas

O GPS é, segundo Loch (2006), um sistema de posicionamento geodésico baseado num conjunto de satélites artificiais, capazes de fornecer posições na superfície terrestre e, fundamentada em publicação do IBGE, sua composição é feita por três segmentos:

o Segmento de controle: consiste em um conjunto de estações monitoras terrestres, fixadas e distribuídas pelo planeta;

o Segmento espacial: satélites artificiais que estão em órbita da Terra;

o Segmento dos usuários: comunidade de usuários, incluindo receptores, algoritmos, softwares etc, utilizados na determinação do posicionamento;

Atualmente, no mercado existe uma série de GPS com diferentes precisões posicionais que atendem a diversas finalidades, entretanto pode-se classificá-los em duas categorias: navegação e posição. O Quadro 3.6 descreve cada uma dessas categorias de GPS e suas principais aplicações.

Quadro 3.6 - Tipos de GPS.

Tipo Descrição Aplicações

GPS de navegação

Também chamados recreacionais, apresentam baixo grau de acurácia, com erros posicionais, normalmente superiores a 15 metros. Seus principais recursos são: registro de coordenadas, estimativa de cálculo de áreas e exportação de dados. Exemplo: GPS Garmin etrex.

Navegação em rios, caminhadas, escaladas, trânsito, agropecuária, localização de pontos notáveis sem necessidade de alto grau de acurácia etc.

GPS de posição

Também chamados de GPS de levantamento, apresentam um alto grau de acurácia, com erros inferiores a um metro, conseguido com a

utilização de bases de correção diferencial. Além dos recursos do GPS de navegação, possui: registros de observação de satélites e diversos tipos de filtros que conferem qualidade aos dados. Exemplo: GPS TRIMBLE PRO XR.

Levantamento de malha de infra-estrutura de transportes, planejamentos e pré-projetos, além das aplicações do GPS de navegação.

Levantamentos aéreos

Uma forma de aquisição de dados geográficos que vem sendo largamente utilizada na atualidade são os sensores remotos. Segundo Câmara et al (1996), sensores remotos são sistemas fotográficos ou óptico-eletrônicos capazes de detectar e registrar, sob a forma de imagens ou não, o fluxo de energia radiante refletido ou emitido por objetos distantes. Portanto, o sensoriamento remoto utiliza sensores na aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto entre eles. Neste trabalho, serão

estudados dois níveis de aquisição de dados: sensores aerotransportados (levantamento aéreo) e sensores orbitais (levantamento orbital).

Os levantamentos aéreos fornecem dados por meio da utilização de sensores transportados dentro de aeronaves adaptadas a esse tipo de serviço, conforme ilustra Figura 3.9. A forma de obtenção de dados pode ser: sensores ópticos (câmaras fotográficas) e sensores de varredura, ou não fotográfico (sensores multiespectrais, a laser e radar). O Quadro 3.7 descreve cada tipo e o Quadro 3.8 compara os sensores fotográficos e os de varredura.

Quadro 3.7 - Tipos de sensores aerotransportados (Loch, 2006 e Câmara, 1996).

Sensores óticos

As imagens são obtidas por meio de câmaras fotográficas (analógicas ou digitais) apropriadas e acopladas a aeronave quando se realiza o sobrevôo do alvo que deseja obter. A Figura 3.10 é um exemplo de imagem fotogramétrica.

Apresentam condições relativamente fáceis de operação, baixo custo e melhor resolução geométrica quando comparadas aos sensores de varredura. Entretanto, apresentam uma limitação em captar a resposta espectral, devido aos filmes que cobrem somente o espectro do ultravioleta próximo ao infravermelho distante. Outras limitações são: menor tempo de sobrevôo, restritas situações de nebulosidade e tempo atmosférico, e dificuldades em observar o solo a grandes altitudes.

Sensores multiespectrais

São utilizados na obtenção de imagens da superfície terrestre com operação tanto no espectro eletromagnético visível quanto no infravermelho.

Sensores a laser

Comercialmente conhecido como mapeamento LIDAR – Light Detection and Ranging. É um sensor ativo (fonte própria de radiação eletromagnética) destinado a medir distâncias, gerando dados de altitude e dos elementos da superfície.

Durante o vôo, o sistema de varredura ótico-mecânico do sensor emite um sinal de laser que atinge os alvos e retorna para captura. Desta forma, a partir desse tempo entre emissão e captura do laser é possível determinar a distância entre sensor e alvo. Após o processamento dos dados brutos é possível obter os seguintes produtos:

ƒ Modelo Digital de Elevação – MDE: valores de elevação a partir de grade de pontos regularmente espaçados, excluindo a vegetação e feições artificiais; ƒ Modelo Digital do Terreno – MDT: semelhante ao MDE, mas os valores de

elevação são irregularmente espaçados;

ƒ Modelo Digital de Superfície – MDS: incorpora valores de elevação de todas as feições naturais e artificiais acima da superfície.

Sensores radar

O imageamento radargramétrico é feito por meio de sensores ativos que possibilitam a obtenção de imagens em quaisquer situações de nebulosidade e tempo atmosférico. As imagens do radar (Synthetic Aperture Radar – SAR) são obtidas por meio de pulsos eletromagnéticos que são radiados por uma antena com certa duração de tempo, sobre a superfície alvo, e depois são recebidos de volta (sinais eco). O sinal eco é conseqüência do retroespalhamento provocado pela propagação radial do pulso transmitido ao longo da faixa imageada. A Figura 3.11 mostra uma imagem de radar. Atualmente, o SAR pode ser utilizado tanto em plataformas de aeronaves como em satélites artificiais. O SAR aerotransportado pode obter imagens na faixa de freqüência de microondas nas bandas P e X. A banda P possui um alto poder de penetração do sinal que possibilita obter o MDE. Já a banda X possui como característica a reflexão dos alvos da superfície, o que permite construir o MDS.

Quadro 3.8 - Quadro comparativo entre sensores remotos (Câmara, 1996).

Sensores fotográficos Sensores de varredura

Resolução geométrica Alta* Média

Resolução espectral Média Alta*

Repetitividade Baixa Alta*

Visão sinóptica Baixa Alta*

Base de dados Analógica Digital*

(*) Maior vantagem sobre a outra.

Figura 3.9 - Sensor aerotransportado.

Figura 3.10 - Imagem de sensor fotogramétrico (Lopes, 2006).

Levantamentos orbitais

Como visto, o levantamento orbital é uma forma de obtenção de dados por sensores remotos. Diferem do aerolevantamento basicamente pelo fato de seus sensores estarem acoplados em satélites espaciais que se deslocam na órbita da Terra segundo uma determinada programação espaço-temporal, Figura 3.12. Segundo Câmara (1996), as características orbitais deste tipo de levantamento deveriam ter as seguintes premissas:

o Órbita circular: garante diferentes imagens com mesma resolução e escala; o Órbita com imageamento cíclico: garante observação periódica e repetitiva; o Órbita síncrona com o Sol: possibilita condições constantes de iluminação;

o O horário da passagem do satélite deveria atender às solicitações de diferentes áreas de aplicação (geologia, geomorfologia, agricultura etc).

Figura 3.12 - Sensor orbital (Lopes, 2006).

Loch (2006) informa que os sensores orbitais possuem os seguintes segmentos: o Orbital: satélite em órbita terrestre portando o sistema sensor;

o Estações de controle terrestre: mantém e controla a altitude e outros parâmetros; o Estações de recebimento: recebem, corrigem e transformam os dados provenientes

dos satélites para compatibilizar com o uso nos computadores;

o Comercial: representado por empresas governamentais ou particulares para a comercialização das imagens no meio digital ou em papel;

o Usuário: pessoas que dispõem de ferramentas computacionais para análise automática de dados de sensoriamento remoto, com a finalidade de obter informações temáticas e produção de mapas temáticos.

CIBERS, LANDSAT, QUICKBIRD, IKONOS e RADARSAT. Com o advento tecnológico desenvolvido em sensores orbitais, é possível obter dados espaciais com resolução espacial próxima aos obtidos por aerolevantamento que atende muitas demandas; entretanto, existem ainda algumas limitações técnicas e físicas neste tipo de levantamento o que inviabiliza determinadas demandas.

A definição em utilizar imagens aéreas por sensores aerotransportados ou orbitais depende das especificações do produto final que se pretende obter. Caso a necessidade seja a aquisição rápida e dinâmica de imagens de alta resolução espacial sobre uma faixa de vôo específica e uma baixa cobertura de nuvens, parte-se para o aerolevantamento que atende as expectativas e o custo é menor. Todavia, se a imagem tiver uma finalidade mais geral, no qual a área de abrangência seja grande e não necessite de alta resolução espacial, é tecnicamente e financeiramente mais conveniente utilizar os sensores orbitais.

Digitalização de mapas/cartas analógicas

Uma outra forma de se obter dados geográficos é a digitalização de mapas ou cartas analógicas. As principais vantagens deste método são: capacidade de interação dos dados geográficos outrora analógicos com dados de outras fontes; possibilidade de utilizar recursos de zoom digital (porém a precisão de escala continua a mesma do original), o custo de obtenção é mais barato e rápido quando comparado aos demais. Porém, a base de dados digitalizada pode ser: desatualizada, incompleta e de menor acurácia. Desta forma, pode-se não atender o que se deseja. Os resultados da digitalização podem ser do tipo raster ou vetorial, conforme o Quadro 3.9.

Quadro 3.9 - Resultados da digitalização (modificado - Loch, 2006).

Rasterização

É a digitalização automática, no qual os dados analógicos são transformados em digitais por meio de um varredor digital chamado de scanner, gerando uma estrutura raster (imagem).

Vetorização

É a digitalização manual. É quando os dados analógicos do mapa ou carta – pontos, linhas e polígonos – são transformados em digitais por meio da utilização da vetorização via mesa digitalizadora ou via tela do monitor. Existem, entretanto, os processos semi-automático e automático de vetorização, no qual são utilizados algoritmos de processamento digital de imagens em estrutura raster para detectar pixels e convertê-los em vetores.