Apostila geoprocessamaneto2017

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Centro Universitário de João Pessoa 
UBTECH Business 
 
Fundamentos 
do 
Geoprocessamento 
 
 
 
 
 
Profa. Priscila Pereira Souza de Lima 
 
 
2017 
Apresentação 
 
Esta apostila tem como objetivo a disponibilização de material didático 
para os estudantes da disciplina de geoprocessamento, servindo como uma 
referência bibliográfica básica e complementar às aulas teóricas e práticas. 
Esta apostila resultou de um trabalho de pesquisa que buscou nas 
instituições brasileiras, livros e material já disponível de forma digital com 
referências sobre geoprocessamento, com linguagem técnica e acessível ao 
aluno. Não há aqui nenhum interesse de apropriação intelectual do material já 
publicado, todo o conteúdo aqui descrito tem interesse apenas didático para os 
alunos que cursam a disciplina, visto que é um componente com conteúdo 
teórico significativo para o andamento das atividades práticas. Segue, portanto, 
no final da apostila as principais referências bibliográficas utilizadas para sua 
construção. 
Para os alunos do curso de Arquitetura e Urbanismo, a disciplina de 
geoprocessamento tem como objetivo o ensino e a introdução ao estudo da 
forma urbana e seus determinantes. Aprofunda o conhecimento entre a realidade 
e as demandas das ocupações e usos do solo urbano e o desenvolvimento das 
redes estruturais imprescindíveis para a vida na cidade. O entendimento das 
características morfológicas e estruturais permite maior desenvolvimento na 
capacidade de desenho urbano pelos estudantes de Arquitetura e Urbanismo. O 
entendimento e a percepção são desenvolvidos com o uso de programas de 
geoprocessamento, estes permitem o uso de informações cartográficas e 
informações a que se possam associar coordenadas. 
 Aos alunos de gestão ambiental, a disciplina de geoprocessamento tem 
como objetivo o entendimento das relações ambientais que ocorrem dentro do 
espaço geográfico, estabelecendo correlações temáticas, diagnósticos, 
monitoramento dos fenômenos espaciais; seguindo a perspectiva moderna de 
gestão do território, onde toda ação de planejamento, ordenação ou 
monitoramento do espaço deve incluir a análise dos diferentes componentes do 
ambiente, incluindo o meio físico-biótico, a ocupação humana, e seu inter-
relacionamento. 
 
 
SUMÁRIO 
 
1-O QUE É GEOPROCESSAMENTO?............................................................. 4 
1.1 Fonte de Dados para Geoprocessamento ............................................... 5 
2-SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA-SIG ...................................... 7 
2.1 Estrutura Geral de um SIG ....................................................................... 8 
2.2 Análise Espacial e Funções de Consulta ............................................... 10 
2.3 Aspectos Gerenciais na Escolha de Sistemas ....................................... 12 
2.3 Entrada e Integração de Dados ............................................................. 13 
3-BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS ......................................................... 14 
4-CARTOGRAFIA PARA GEOPROCESSAMENTO ....................................... 15 
4.1 Natureza dos Dados Espaciais .............................................................. 15 
4.2 Escala .................................................................................................... 15 
4.3 Escala maior ou escala menor ............................................................... 16 
4.4 Precisão Gráfica .................................................................................... 16 
4.5 Mapas, Cartas e Plantas ........................................................................ 17 
4.6 Sistemas de Referência ......................................................................... 18 
4.7 Sistemas de Coordenadas ..................................................................... 22 
4.8 Sistema Universal Transversa de Mercator (UTM) ................................ 23 
4.9 Sistemas de Projeções Cartográficas .................................................... 27 
5 SENSORIAMENTO REMOTO ..................................................................... 30 
5.1 Resolução das imagens ......................................................................... 31 
6- SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL-GPS ..................................... 33 
7- TOPOGRAFIA ............................................................................................ 35 
8-REPRESENTAÇÃO DE DADOS GEOGRÁFICOS ...................................... 35 
8.1 Dados Gráficos ..................................................................................... 35 
8.1.1 Representação Matricial .................................................................. 36 
8.1.2 Representação Vetorial .................................................................. 37 
8.2 Dados Não Gráficos ............................................................................... 41 
8.3 MODELOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO .......................... 41 
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 50 
 
 
 
 
1-O QUE É GEOPROCESSAMENTO? 
 
O termo Geoprocessamento corresponde a um conjunto de técnicas e 
ferramentas voltadas para a organização e o tratamento de informações. Denota 
a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais 
para o tratamento da informação geográfica. Esta tecnologia, denotada por 
Geoprocessamento, influência de maneira crescente as áreas de Cartografia, 
Análise de Recursos Naturais, Transportes, Comunicações, Energia e 
Planejamento Urbano e Regional. 
As ferramentas computacionais para Geoprocessamento, chamadas de 
Sistemas de Informação Geográfica (SIG), permitem realizar análises 
complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados geo-
referenciados. Tornam ainda possível automatizar a produção de documentos 
cartográficos. Num país de dimensão continental como o Brasil, com uma grande 
carência de informações adequadas para a tomada de decisões sobre os 
problemas urbanos, rurais e ambientais, o Geoprocessamento apresenta um 
enorme potencial, principalmente se baseado em tecnologias de custo 
relativamente baixo, em que o conhecimento seja adquirido localmente. 
Trabalhar com geoinformação significa, antes de mais nada, utilizar 
computadores como instrumentos de representação de dados espacialmente 
referenciados. Deste modo, o problema fundamental da Ciência da 
Geoinformação é o estudo e a implementação de diferentes formas de 
representação computacional do espaço geográfico. 
É costume dizer-se que Geoprocessamento é uma tecnologia 
interdisciplinar, que permite a convergência de diferentes disciplinas científicas 
para o estudo de fenômenos ambientais e urbanos. Ou ainda, que “o espaço é 
uma linguagem comum” para as diferentes disciplinas do conhecimento. 
Outro termo frequentemente usado em geoprocessamento são as 
geotecnologias. Sucintamente são tecnologias com pensamento espacial como 
exemplo: a cartografia digital, fotogrametria e sensoriamento remoto, Global 
Positioning System (GPS), automação da topografia e geodésia e os sistemas 
de informações geográficas (GIS), incorporando outras áreas do conhecimento 
para tratar, analisar e apresentar os dados espaciais, como geoestatística, 
modelagem de dados 2d e 3d, topologia, análise de redes e teoria dos grafos, 
reconhecimento de padrões, geometria computacional, algoritmos e realidade 
virtual. 
 
1.1 Fonte de Dados para Geoprocessamento 
 
Para que seja possível a implementação de um projeto de 
Geoprocessamento, há a necessidade de dados. A definição dos dadosnecessários para um projeto de geoprocessamento deve ser baseado em 
critérios que estabeleçam uma relação com os resultados pretendidos. A busca 
de dados secundários, em órgãos que utilizam informações geográficas e seus 
atributos, como IBGE, prefeituras, concessionárias de serviços públicos e outros, 
deve ser o primeiro passo para a aquisição dos dados. 
Os dados inexistentes devem ser obtidos através de aquisição (compra) 
de empresas e instituições de prestação de serviços na área de Agrimensura e 
Cartografia, o que implicará em prazos e custos, que variam de acordo com o 
método a ser empregado nas etapas de coleta e processamento das 
informações. 
 
Figura 1 – Fonte de Dados para Geoprocessamento. 
A figura 1- apresenta os principais métodos de aquisição de dados gráficos e 
descritivos (atributos). 
 
Os dados espaciais existentes têm como fontes principais: 
 
1) Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e a Diretoria de Serviço 
Geográfico do Exército (DSG) como organizações responsáveis pelo 
mapeamento sistemático de todo o território nacional. A diretoria de Hidrografia 
e Navegação (DHN) e o Instituto de Cartografia Aeronáutica (ICA) para trabalhos 
específicos; 
2) Companhia de Pesquisa e Recursos Minerais (CPRM), Empresa Brasileira de 
Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Instituto Brasileiro de Administração 
Municipal (IBAM), Instituto de Terras (caso do Planejamento Rural), Instituto 
Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), Instituto 
Estadual de Florestas (IEF) e outras instituições Federais Estaduais; 
3) Prefeituras Municipais e órgãos associados; 
4) Universidades e Institutos de Pesquisa, através de estudos e pesquisas já 
realizados e em execução sobre diversos campos, em especial sobre 
Geoprocessamento, permitindo a utilização de dados já em formato digital. 
 
 No caso do IBGE e da DSG, a base cartográfica é composta pelas folhas do 
Sistema Cartográfico Nacional (SCN), em escalas de 1:1.000.000, 1:500.000, 
1:250.000, 1:100.000, 1:50.000 e 1:25.000 (Projeção UTM), constando das 
seguintes categorias ou níveis de informação: 
• curvas de nível; 
• limites; 
• pontos de referência; 
• hidrografia; 
• vegetação; 
• localidades; 
• sistemas de transporte; 
• obras de edificações. 
Outros dados complementares poderão ser obtidos nos seguintes órgãos: 
• Geologia (DNPM, CPRM e universidades); 
• Solos e Pedologia (EMBRAPA e universidades); 
• Uso e Cobertura do Solo (Fundação CIDE, IEF, GeoMinas); 
• Dados de GPS; 
• Lineares, como estradas, junto ao DNER ou DER; 
• Pontuais (Hospitais, Escolas, etc.), junto ao IBGE e prefeituras; 
• Fotografias Aéreas e Ortofotos (DSG, IBGE e empresas privadas); 
• Imagens de Satélites (INPE e empresas de Sensoriamento 
Remoto). 
 
2-SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA-SIG 
 
O termo Sistemas de Informação Geográfica (SIG) é aplicado para 
sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos e 
recuperam informações não apenas com base em suas características 
alfanuméricas, mas também através de sua localização espacial; oferecem ao 
administrador (urbanista, planejador, engenheiro) uma visão inédita de seu 
ambiente de trabalho, em que todas as informações disponíveis sobre um 
determinado assunto estão ao seu alcance, interrelacionadas com base no que 
lhes é fundamentalmente comum – a localização geográfica. Para que isto seja 
possível, a geometria e os atributos dos dados num SIG devem estar 
georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e representados 
numa projeção cartográfica. 
O requisito de armazenar a geometria dos objetos geográficos e de seus 
atributos representa uma dualidade básica para SIGs. Para cada objeto 
geográfico, o SIG necessita armazenar seus atributos e as várias 
representações gráficas associadas. Devido a sua ampla gama de aplicações, 
que inclui temas como agricultura, floresta, cartografia, cadastro urbano e redes 
de concessionárias (água, energia e telefonia), há pelo menos três grandes 
maneiras de utilizar um SIG: 
 como ferramenta para produção de mapas; 
 como suporte para análise espacial de fenômenos; 
 como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento 
e recuperação de informação espacial. 
Estas três visões do SIG refletem a importância relativa do tratamento da 
informação geográfica dentro de uma instituição. Para esclarecer ainda mais o 
assunto, apresentam-se a seguir algumas definições de SIG: 
“Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para 
armazenar e manipular dados georreferenciados” (Aronoff, 1989); 
 “Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, 
transformar e visualizar dados sobre o mundo real” (Burrough, 1986); 
“Um sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados 
espacialmente num ambiente de respostas a problemas” (Cowen, 1988); 
“Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um conjunto 
de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais” (Smith 
et al., 1987). 
Estas definições de SIG refletem, cada uma à sua maneira, a 
multiplicidade de usos e visões possíveis desta tecnologia e apontam para uma 
perspectiva interdisciplinar de sua utilização. A partir destes conceitos, é possível 
indicar as principais características de SIGs: 
 Inserir e integrar, numa única base de dados, informações espaciais 
provenientes de dados cartográficos, dados censitários e cadastro urbano 
e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno; 
 Oferecer mecanismos para combinar as várias informações, através de 
algoritmos de manipulação e análise, bem como para consultar, 
recuperar, visualizar e plotar o conteúdo da base de dados 
georreferenciados. 
 
2.1 Estrutura Geral de um SIG 
Numa visão abrangente, pode-se indicar que um SIG tem os seguintes 
componentes: 
 Interface com usuário; 
 Entrada e integração de dados; 
 Funções de consulta e análise espacial; 
 Visualização e plotagem; 
 Armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de 
um banco de dados geográficos). 
Estes componentes se relacionam de forma hierárquica. No nível mais 
próximo ao usuário, a interface homem-máquina define como o sistema é 
operado e controlado. No nível intermediário, um SIG deve ter mecanismos de 
processamento de dados espaciais (entrada, edição, análise, visualização e 
saída). 
No nível mais interno do sistema, um sistema de gerência de bancos de 
dados geográficos oferece armazenamento e recuperação dos dados espaciais 
e seus atributos. 
De uma forma geral, as funções de processamento de um SIG operam 
sobre dados em uma área de trabalho em memória principal. A ligação entre os 
dados geográficos e as funções de processamento do SIG é feita por 
mecanismos de seleção e consulta que definem restrições sobre o conjunto de 
dados. Exemplos ilustrativos de modos de seleção de dados são: 
· "Recupere os dados relativos à carta de Guajará-Mirim " (restrição por definição 
de região de interesse); 
· "Recupere as cidades do Estado de São Paulo com população entre 100.000 
e 500.000 habitantes" (consulta por atributos não-espaciais). 
· "Mostre os postos de saúde num raio de 5 km do hospital municipal de 
S.J.Campos" (consulta com restrições espaciais). 
A Figura 2 indica o relacionamento dos principais componentes ou 
subsistemas de um SIG. Cada sistema, em função de seus objetivos e 
necessidades, implementa estes componentes de forma distinta, mas todos os 
subsistemas citados devem estar presentes num SIG. 
 
Figura 2 - Estrutura Geral de Sistemas de Informação GeográficaUma característica básica e geral no SIG é sua capacidade de tratar as 
relações espaciais entre os objetos geográficos. Denota-se por topologia a 
estrutura de relacionamentos espaciais (vizinhança, proximidade, pertinência) 
que podem se estabelecer entre objetos geográficos. Armazenar a topologia de 
um mapa é uma das características básicas que fazem um SIG se distinguir de 
um sistema CAD. A outra diferença fundamental é a capacidade de tratar as 
diversas projeções cartográficas. Para aplicações em análise geográfica e redes, 
o armazenamento da topologia permite o desenvolvimento de consultas a um 
banco de dados espacial, que não seriam possíveis de outra maneira. 
 
2.2 Análise Espacial e Funções de Consulta 
 
O objetivo principal do Geoprocessamento é fornecer ferramentas 
computacionais para que diferentes analistas determinem as evoluções espacial 
e temporal de um fenômeno geográfico e as inter-relações entre diferentes 
fenômenos. Tomemos um exemplo: ao analisar uma região geográfica para fins 
de zoneamento agrícola, é necessário escolher as variáveis explicativas (p.ex., 
o solo, a vegetação e a geomorfologia) e determinar qual a contribuição de cada 
uma delas para a obtenção de um mapa resultante. 
As atividades humanas sempre são desenvolvidas em alguma localidade 
geográfica e, portanto, podem ser geograficamente referenciadas, desta forma, 
são praticamente infindáveis as possibilidades de aplicações de Sistemas de 
Informações Geográficas. No entanto, serão relacionadas as aplicações mais 
comuns e consagradas mundialmente. 
As companhias de gestão de infraestruturas, tais como gás, telefone, 
eletricidade, água, esgoto, TV a cabo, entre outras. Cada uma dessas 
companhias geralmente possui milhares de consumidores, cada um deles com 
uma conexão com a rede de infraestrutura, além disso, necessitam gerenciar 
milhares de quilômetros de fios e dutos (subterrâneos e aéreos), com 
transformadores, chaves, válvulas, representando muitas vezes bilhões de 
dólares em infraestrutura instalada. Os sistemas de informações Geográficas 
aplicados à gestão de infraestruturas também recebem o nome de AM/FM 
(Automatic Mapping/ Facility Management). 
Uma companhia de gestão de infraestrutura pode receber milhares de 
telefonemas para manutenção em um único dia assim, necessitam gerenciar 
todas essas atividades, manter informações acuradas sobre o posicionamento 
geográfico de todos consumidores, equipamentos e atividades, manter os 
registros de atividades atualizados, realizar avaliações diárias dos serviços 
executados e ainda fornecer informações para outras instituições, por exemplo, 
fornecer as informações sobre a tubulação subterrânea da rede de esgoto para 
a empresa de telefonia que necessita cavar um buraco em uma determinada 
posição geográfica. 
No caso de uma empresa responsável por rodovias, se faz necessário, 
armazenar informações sobre o estado da pavimentação em toda a rede de 
rodovias, além disso, manter um cadastro de toda a sinalização vertical e 
horizontal das rodovias e analisar dados de acidentes. Atualmente, algumas 
localidades no Brasil e muitos países desenvolvidos, contam com a possibilidade 
de carros contendo sistemas de navegação pelo sistema viário, contendo mapas 
digitais de ruas e rodovias, conectados a receptores GNSS. Empresas de 
distribuição de bens e serviços mantêm suas frotas conectadas a receptores 
GNSS e desta forma, realizam o monitoramento e controle de cada um de seus 
veículos em tempo real. 
Na agropecuária, atualmente é possível utilizar mapas e imagens 
detalhadas, para planejar o plantio, a aplicação de insumos agropecuários e 
ainda planejar a colheita, além de analisar e realizar a previsão de safra. 
Atualmente, essa aplicação de SIG é denominada agricultura de precisão. 
No setor florestal, o SIG pode ser aplicado ao manejo de árvores, com 
vistas à extração sustentável de madeira. Todas as árvores produtoras de 
madeira são georreferenciadas, e sua volumetria sistematicamente monitorada. 
Quando o volume de madeira na floresta diminui a taxa de crescimento, essas 
árvores podem ser seletivamente retiradas e sua madeira encaminhada para a 
indústria. No entanto, a retirada de árvores da floresta também é um problema 
geográfico e necessita ser cuidadosamente planejado para não comprometer as 
árvores em crescimento. Após a retirada das árvores é realizado o replantio das 
mesmas espécies, nas mesmas posições geográficas, mantendo assim a 
floresta saudável e produtiva. A floresta ainda pode ser utilizada em outras 
atividades humanas sustentáveis tais como turismo e extrativismo (apicultura, 
extração de resina, frutos, flores, etc.). 
 No planejamento e gestão das cidades a maior parte das decisões 
tomadas por órgãos públicos envolve o componente geográfico diretamente ou 
por implicação, o que destaca a importância que as tecnologias de 
geoprocessamento adquirem para moderna gestão do território. Uma das mais 
importantes funções de um SIG urbano é a possibilidade que ele oferece para 
integrar dados de diversas fontes e formatos e gerar informação adicional pelo 
cruzamento de destes dados. De modo geral, geoprocessamento em estudos 
urbanos poderá ser empregado em todas as áreas que demandam análise 
espacial e apresentação cartográfica. Podemos destacar o uso do 
geoprocessamento em alguns seguimentos dentro do planejamento urbano: 
 Cadastro Urbano; 
 Análise da Ocupação Urbana; 
 Análise de Exclusão Social; 
 Mapeamento e Avaliação do Uso do Solo Urbano; 
 Zoneamentos e Avaliação de Áreas de Aptidão; 
 Estudos de Clima urbano 
 Simulação de Processos Dinâmicos 
 Segurança Pública 
 Saúde Pública 
 Setor de Tráfego/transportes 
 
2.3 Aspectos Gerenciais na Escolha de Sistemas 
 
A comparação entre os atributos de cada sistema não deve ser o único 
fator na escolha de um ambiente de Geoprocessamento. É preciso levar em 
conta o custo do software e hardware, de estabelecer equipes treinadas e de 
aquisição de dados. Os custos de treinamento e aprendizagem são muitas vezes 
subestimados ao se planejar a implantação de Geoprocessamento em uma 
organização. Os SIG’s são sistemas complexos, com muitos conceitos de lento 
aprendizado. Estima-se que o tempo para adquirir eficiência na operação de um 
GIS leve de 6 meses a 2 anos. 
É importante levar em conta os problemas de suporte técnico. Dada a 
complexidade de um SIG, é importante verificar se o vendedor tem condições 
efetivas de apoiar o uso operacional do sistema. 
A aquisição de dados é o maior componente de custos, uma vez 
estabelecido o ambiente computacional. Como o trabalho de digitalização 
manual ainda é o fator limitante para aplicações de Geoprocessamento em larga 
escala, é fundamental considerar alternativas de digitalização automática por 
"scanners" e dados disponíveis em meios digitais. 
 
2.3 Entrada e Integração de Dados 
 
Existem quatro modos principais de entrada de dados: digitalização em 
mesa, digitalização ótica, entrada de dados via caderneta de campo e leitura de 
dados na forma digital. Neste último caso, está incluída a importação de dados 
em outros formatos. 
A digitalização em mesa é processo custoso e demorado, envolve os 
passos de: digitalização de linhas, ajuste de nós, geração da topologia e 
rotulação (identificação) de cada objeto geográfico. Nos melhores sistemas, a 
topologia é armazenada de forma dinâmica. Deste modo, uma alteração em um 
nó não implica em ter de gerar novamente toda a topologia do mapa digitalizado. 
A digitalização ótica por instrumentos de varredura ("scanners") é 
atualmente a forma de entrada mais utilizada, em ambientes deprodução. A 
tecnologia mais usual é baseada em câmaras CCD ("charge coupled devices") 
sendo necessário o uso de dispositivos de alta qualidade (com pelo menos 600 
dpi) para obter resultados aceitáveis, e algoritmos de conversão de formato 
matricial para vetor requerem intervenção humana parcial. 
Historicamente, muitos levantamentos topográficos utilizam cadernetas 
de campo para armazenar os resultados. Quando se dispõe deste tipo de dado, 
é fundamental poder inseri-lo no sistema, com as devidas checagens e 
correções. O advento do GPS ("Global Positioning System"), sistema de 
posicionamento geodésico baseado numa rede de satélites, permite a realização 
de trabalhos de campo com alto grau de acurácia e com registro digital direto. 
Atualmente, todos os SIG’s de mercado possuem interface para importar 
dados oriundos de sistemas GPS. No caso de importação de dados digitais, é 
muito importante aproveitar o investimento já feito por outras instituições no 
Brasil, na coleta e armazenamento de geográficos. As principais fontes de dados 
do INPE, dados digitais do IBGE e do Centro de Cartografia Automatizada do 
Exército (CeCAu/EX) e dados disponíveis nos formatos DXF (AutoCAD), 
SGI/INPE, ARC/INFO, ARC/VIEW, IDRISI, MGE e MAXICAD. 
 
3-BANCO DE DADOS GEOGRÁFICOS 
 
Um Banco de Dados Geográficos é o repositório de dados de um SIG, 
que armazena e recupera dados geográficos em suas diferentes geometrias 
(imagens, vetores, grades), bem como as informações descritivas (atributos não-
espaciais). Tradicionalmente, os SIG’s armazenavam os dados geográficos e 
seus atributos em arquivos internos. Este tipo de solução vem sendo substituído 
pelo uso cada vez maior de sistemas de gerência de banco de dados (SGBD), 
para satisfazer à demanda do tratamento eficiente de bases de dados espaciais 
cada vez maiores. 
Um SGBD apresenta os dados numa visão independente dos sistemas 
aplicativos, além de garantir três requisitos importantes: eficiência (acesso e 
modificações de grandes volumes de dados); integridade (controle de acesso 
por múltiplos usuários); e persistência (manutenção de dados por longo tempo, 
independentemente dos aplicativos que acessem o dado). O uso de SGBD 
permite ainda realizar, com maior facilidade, a interligação de banco de dados já 
existente com o sistema de Geoprocessamento. 
A interligação de um SGBD convencional com um SIG dá origem a um 
ambiente "dual": os atributos convencionais são guardados no banco de dados 
(na forma de tabelas) e os dados espaciais são tratados por um sistema 
dedicado. A conexão é feita por identificadores de objetos. 
Para usar eficientemente a tecnologia de banco de dados, um sistema de 
Geoprocessamento deve ter sido concebido e projetado para funcionar em 
conjunto com um SGBD. Soluções "a posteriori" são sempre insuficientes. 
 
 
4-CARTOGRAFIA PARA GEOPROCESSAMENTO 
 
4.1 Natureza dos Dados Espaciais 
 
Dados espaciais caracterizam-se especificamente pelo atributo da 
localização geográfica. Um objeto qualquer (como uma cidade, a foz de um rio 
ou o pico de uma montanha) somente tem sua localização geográfica 
estabelecida quando se pode descrevê-lo em relação a outro objeto cuja posição 
seja previamente conhecida ou quando se determina sua localização em relação 
a um certo sistema de coordenadas. 
O estabelecimento de localizações sobre a superfície terrestre sempre foi 
um dos objetos de estudo da Geodésia, ciência que se encarrega da 
determinação da forma e das dimensões da Terra. A seguir são apresentados 
alguns conceitos de Geodésia que desempenham um papel de extrema 
importância na área de Geoprocessamento. 
 
4.2 Escala 
 
É a relação entre as dimensões dos elementos representados em um 
mapa e aquelas medidas diretamente sobre a superfície da Terra. A escala é 
uma informação que deve estar presente em qualquer mapa e, em geral, 
também é apresentada na forma de escala gráfica. A escala numérica indica no 
denominador o valor que deve ser usado para multiplicar uma medida feita sobre 
o mapa e transformá-la num valor correspondente na mesma unidade de medida 
sobre a superfície terrestre. Abaixo a descrição de escala numérica e gráfica. 
 
 
 
A escala de uma planta ou desenho é definida pela seguinte relação: 
 E= 1/ N onde N é o fator de escala 
 E= d/D onde d é a distância no terreno e D a distância 
 Então: D=N x d 
 
Exemplo de aplicação: 
 Em um mapa em escala 1:80.000 a distância gráfica entre os pontos C e 
D mede 2,4 cm. Qual seria distância real no terreno? 
D=N x d → D = 2,4 cm x 80.000 →D = 1.920 m ou 1,92 km 
D = 192.000 cm 
 
 Uma estrada ligando o ponto A ao B mede 50 km de distância no terreno. 
Sabendo-se que a mesma distância no mapa mede 5cm, qual seria a 
escala do mapa. 
E= d/ D → E= 5cm/ 50km→ 5cm/ 5.000.000 
Escala= 1: 1.000000 
 
4.3 Escala maior ou escala menor 
 
Escalas diferentes indicam maior ou menor redução. Em razão disso, são 
usadas as expressões Escala Maior e Escala Menor para se fazer comparações 
entre várias escalas. Uma escala será maior quando indica menor redução. Por 
sua vez, uma escala será menor quando indica mais redução. 
 
Veja a relação crescente de escalas a seguir: 
 
1:5.000 (maior) 
1:50.000 
1:500.000 
1:5.000.000 (menor) 
 
4.4 Precisão Gráfica 
 
Adota-se como parâmetro para determinar a precisão gráfica de um mapa 
a menor grandeza de medida no terreno possível de ser representada na escala 
escolhida. Para efeito prático convencionou-se que a medida gráfica a ser 
adotada como erro admissível corresponde à acuidade visual do ser humano, ou 
seja, 1/5 mm ou 0,2 mm. 
 Dessa forma temos que: E = 1/ N , então e = 0,0002 m x M 
 onde: N= denominador da escala = erro tolerável em metros 
 
Exemplo: Qual a precisão gráfica em um mapa na escala 1:25.000? 
Aplicando a equação temos: e=0,0002m x 25.000→e= 5m 
 
Onde se conclui que nesta escala qualquer representação maior que 5 m será 
perceptível no mapa. 
 
4.5 Mapas, Cartas e Plantas 
 
Mapa: representação gráfica, geralmente numa superfície plana e em 
determinada escala, das características naturais e artificiais, terrestres ou 
subterrâneas, ou, ainda, de outro planeta. Os acidentes são representados 
dentro da mais rigorosa localização possível, relacionados, em geral, a um 
sistema de referência de coordenadas. Igualmente, uma representação gráfica 
de uma parte ou total da esfera celeste. 
 
Carta: representação dos aspectos naturais e artificiais da Terra, destinada a 
fins práticos da atividade humana, permitindo avaliação precisa de distâncias, 
direções e a localização geográfica da pontos, áreas e detalhes; representação 
Plana, geralmente em média ou grande escala, duma superfície da Terra, 
subdividida em folhas, de forma sistemática, obedecendo um plano nacional ou 
Internacional. Nome tradicionalmente empregado na designação do documento 
Cartográfico de âmbito naval. É empregado no Brasil também como sinônimo de 
Mapa em muitos casos. 
 
Planta: representação cartográfica, geralmente em escala grande, destinada a 
fornecer informações muito detalhadas, visando, por exemplo, ao cadastro 
urbano, a certos fins econômicos-sociais, militares, dentre outros. 
 
 
 
Figura 3: Representação das categorias e finalidade do mapa. 
 
4.6 Sistemas de Referência 
 
Os sistemas de referência, são utilizados para descrever as posições de 
objetos. Quando é necessário identificar a posição de uma determinada 
informação na superfície da Terra são utilizados os Sistemas de Referência 
Terrestres ou Geodésicos. Estes, por sua vez, estão associados a umasuperfície que mais se aproxima da forma da Terra, e sobre a qual são 
desenvolvidos todos os cálculos das suas coordenadas. Três superfícies são 
consideradas: Física, Geóide e Elipsóide. 
Superfícies consideradas: 
• Superfície física: A superfície física da Terra (superfície topográfica ou 
superfície real) é uma superfície entre as massas sólidas ou fluídas e a 
atmosfera. Esta superfície contendo os continentes e o fundo do mar é irregular 
e incapaz de ser representada por uma simples relação matemática (TORGE, 
1996). 
• Superfície geodal: O modelo geoidal é o que mais se aproxima da forma da 
Terra. É definido teoricamente como sendo o nível médio dos mares em repouso, 
prolongado através dos continentes. Não é uma superfície regular e é de difícil 
tratamento matemático. Na figura abaixo são representados de forma 
esquemática a superfície física da Terra, o elipsoide e o geoide. O geoide é 
utilizado como referência para as altitudes ortométricas (distância contada sobre 
a vertical, do geoide até a superfície física) de um ponto considerado. 
 
Onde: 
H= altitudes ortométricas ou geoideal 
H=altitudes geométricas ou elipsoidal 
N=Ondulação do geoide 
 
Em função de sua rapidez e precisão na obtenção de coordenadas, os 
Sistemas Globais de Navegação por Satélite – GNSS (na sigla em inglês) 
revolucionaram as atividades que necessitam de posicionamento. Entretanto, a 
altitude determinada utilizando um receptor GNSS não está relacionada ao nível 
médio do mar (ou, de forma mais rigorosa, ao geoide), mas a um elipsoide de 
referência com dimensões específicas. Portanto, torna-se necessário conhecer 
a diferença entre as superfícies do geoide e do elipsoide, isto é, a altura (ou 
ondulação) geoidal, para que se possa obter a altitude acima do nível médio do 
mar (denominada ortométrica). 
Para converter a altitude elipsoidal (h), obtida através de receptores 
GNSS, em altitude ortométrica (H), é necessário utilizar o valor da altura geoidal 
(N) fornecida por um modelo de ondulação geoidal, utilizando a seguinte 
expressão: 
H = h- N 
Nessa superfície, as linhas de força ou linhas verticais são 
perpendiculares a essas superfícies equipotenciais e materializadas, por 
exemplo, pelo fio de prumo de um teodolito nivelado, no ponto considerado. A 
reta tangente à linha de força em um ponto simboliza a direção do vetor 
gravidade neste ponto, e também é chamada de vertical. De uma forma mais 
simplificada, permite que a superfície terrestre seja representada por uma 
superfície fictícia definida pelo prolongamento do nível médio dos mares por 
sobre os continentes. 
• Superfície elipsoidal: 
Como a simplificação da forma da Terra para uma esfera não é precisa o 
suficiente para gerar mapas em escala maior (com maior detalhe), é necessário 
utilizar elipsoides de revolução, que possuem achatamento nos polos, para 
tentar definir uma superfície mais simples de se trabalhar do que o geoide, e 
ainda assim precisa o suficiente para fins cartográficos. Matematicamente, o 
elipsoide de referência é normalmente um esferoide oblato (achatado) com dois 
eixos diferentes, o raio equatorial (semieixo maior, a) e o raio polar (semieixo 
menor, b). 
É o mais usual de todos os modelos. Nele, a Terra é representada por 
uma superfície gerada a partir de um elipsoide de revolução. Dado que a Terra 
é ligeiramente achatada nos polos e se alarga mais no equador, a figura 
geométrica regular usada em Geodésia e que mais se aproxima de sua 
verdadeira forma é o elipsoide de revolução. O elipsoide de revolução é a figura 
que se obtém ao se rodar uma elipse em torno de seu eixo menor. Um elipsoide 
de revolução fica definido por meio de dois parâmetros, os semi-eixos a (maior) 
e b (menor). Em Geodésia é tradicional considerar como parâmetros o semi-eixo 
maior a e o achatamento f, expresso pela equação ƒ=(a-b)/a. 
Elipsóide de revolução é uma superfície matemática adotada como 
referência para o cálculo de posições, distâncias, direções e outros elementos 
geométricos da mensuração, o elipsoide se ajusta ao Geoide com uma 
aproximação de primeira ordem, para um bom ajuste, cada país ou região adotou 
um Elipsoide de referência diferente e que melhor ajustou às suas dimensões. O 
elipsoide de revolução difere do geoide em até ± 50 metros (VEIGA; ZANETTI e 
FAGGION, 2013, p.12). 
Sendo assim, as coordenadas geodésicas (Latitude e Longitude) de um 
ponto sobre o elipsoide ficam assim definidas. 
Geoide x Elipsoide 
O geoide é uma superfície irregular com saliências “buracos” ocasionado 
pela maior ou menor concentração de massa no interior da Terra. Para identificar 
a posição de uma determinada informação ou de um objeto, são utilizados os 
sistemas de referência. Também conhecidos como sistemas de referência 
terrestres ou geodésicos, estão associados a uma superfície que se aproxime 
do formato da Terra, ou seja, um elipsoide. Sobre esta figura matemática são 
calculadas as coordenadas, que podem ser apresentadas em diversas formas 
(VOLPI, 2007). 
A evolução dos Sistemas Geodésicos de Referência (SGR), no Brasil, propiciou, 
ao longo do tempo, uma melhoria na qualidade e produção dos dados sistemáticos. 
Estes sistemas englobam: o Sistema Córrego Alegre, o SAD 69 e, a partir de 2014, o 
SIRGAS (IBGE, 2010). 
Com estes Sistemas, se pode localizar espacialmente qualquer objeto ou feição 
sobre a superfície terrestre. Cada sistema é definido a partir da adoção de um elipsoide 
de referência, orientado, posicionado e ajustado às dimensões do planeta. Ao se adotar 
um Sistema de Referência, entre os procedimentos necessários ao desenvolvimento 
dos trabalhos, está a implantação de uma origem, estabelecida como um marco inicial 
para caminhamentos de quaisquer trabalhos de georreferenciamento, chamado de 
Datum. 
Historicamente o Brasil adotou, como referencial geodésico para seu território, 
os seguintes Datums: 
 Córrego Alegre, que é o datum local mais antigo 
 South American Datum 1969 (SAD-69), 
 World Global System 1984 (WGS84) que é o datum mundial utilizado pelo 
sistema de posicionamento global – GPS. 
 SIRGAS 2000, efetivado em 2015. 
 
 
 
 
 
4.7 Sistemas de Coordenadas 
 
 Sistema de coordenadas geográficas 
 
É o sistema de coordenadas mais antigo. Nele, cada ponto da superfície 
terrestre é localizado na interseção de um meridiano com um paralelo. Num 
modelo esférico os meridianos são círculos máximos cujos planos contêm o eixo 
de rotação ou eixo dos polos. 
Já num modelo elipsoidal os meridianos são elipses definidas pelas 
interseções, com o elipsoide, dos planos que contêm o eixo de rotação. 
Meridiano de origem (também conhecido como inicial ou fundamental) é aquele 
que passa pelo antigo observatório britânico de Greenwich, escolhido 
convencionalmente como a origem (0°) das longitudes sobre a superfície 
terrestre e como base para a contagem dos fusos horários. A leste de Greenwich 
os meridianos são medidos por valores crescentes até +180°. A oeste, suas 
medidas decrescem até o limite de -180°. 
Tanto no modelo esférico como no modelo elipsoidal os paralelos são 
círculos cujo plano é perpendicular ao eixo dos pólos. O Equador é o paralelo 
que divide a Terra em dois hemisférios (Norte e Sul) e é considerado como o 
pararelo de origem (0°). Partindo do equador em direção aos pólos tem-se vários 
planos paralelos ao equador, cujos tamanhos vão diminuindo até que se 
reduzam a pontos nos pólos Norte (+90°) e Sul (-90°). 
 
Latitude: ângulo que a normal forma com sua projeção no plano do equador, 
sendo positiva para o Norte e negativa para o Sul. Varia de 0° a ±90° 
Longitude: ângulo diedroformado pelo meridiano geodésico de Greenwich 
(origem) e do ponto P, sendo positivo para Leste e negativo para Oeste. Varia 
de 0° a ±180°. 
 
Figura 3- Representação da Latitude e LOngitude 
 
 Sistema de Coordenadas Planas 
 
As coordenadas podem ser representadas no plano através dos 
componentes Norte (N) e Leste (E) regularmente utilizadas em mapas e cartas, 
referidas a um determinado sistema de referência geodésico. Para representar 
uma superfície curva em plana são necessárias formulações matemáticas 
chamadas de projeções. Diferentes projeções poderão ser utilizadas na 
confecção de mapas, no Brasil a projeção mais utilizada é a Universal 
Transversa de Mercator (UTM). 
 
4.8 Sistema Universal Transversa de Mercator (UTM) 
 
Conforme LOPEZ & ESTEVES (1993), a projeção UTM (Universal 
Transverso de Mercator), é uma representação de caráter universal com uma 
formulação comum para qualquer zona da terra e que dadas suas propriedades 
de conformidade, facilita a resolução dos problemas geodésicos sobre o plano. 
A projeção UTM se define como um sistema cilíndrico transverso (figura 4), 
conforme e tangente ao elipsóide ao longo do meridiano central do fuso que se 
toma como origem. 
 
Figura 4-Representação do sistema cilíndrico transverso 
 
UTM é um sistema de coordenadas baseado no plano cartesiano (eixo 
x,y) e usa o metro (m) como unidade para medir distâncias e determinar a 
posição de um objeto. D’ALGE (2001), afirma que o mapeamento sistemático do 
Brasil, que compreende a elaboração de cartas topográficas nas escalas 
1:250.000,1:100.000, 1:50.000 e 1:25.000, é feito na projeção UTM. 
 Diferentemente das Coordenadas Geodésicas, o sistema UTM, não 
acompanha a curvatura da Terra e por isso seus pares de coordenadas também 
são chamados de coordenadas planas. 
Os fusos do sistema UTM indicam em que parte do globo as coordenadas 
obtidas se aplicam, uma vez que o mesmo par de coordenadas pode se repetir 
nos 60 fusos diferentes. 
De uma forma mais simples, é o mundo é dividido em 60 fusos, onde cada 
um se estende por 6º de longitude. Os fusos são numerados de um a sessenta 
começando no fuso 180º a 174º W Gr. e continuando para leste. 
 
Cada um destes fusos é gerado a partir de uma rotação do cilindro de 
forma que o meridiano de tangência divide o fuso em duas partes iguais de 3º 
de amplitude (IBGE, 2013). 
 
O quadriculado UTM está associado ao sistema de coordenadas plano-
retangulares, tal que um eixo coincide com a projeção do Meridiano Central do 
fuso (eixo N apontando para Norte) e o outro eixo, com o do Equador. Assim 
cada ponto do elipsoide de referência (descrito por latitude, longitude) estará 
associado ao terno de valores Meridiano Central, coordenada E e coordenada 
N. 
Mesmo sendo considerada como um dos melhores sistemas de projeção 
para a cartografia de médias de grandes escalas, a projeção UTM apresenta 
algumas limitações para a representação do globo terrestre, pois mantém 
precisão dos ângulos, mas possui imprecisões nas medições de áreas e 
distâncias (INSTITUTO POLITÉCNICO DE BEJA, 2013) 
Para evitar coordenadas negativas, são acrescidas constantes à origem 
do sistema de coordenadas, conforme especificado na figura abaixo, 10.000.000 
m para a linha do Equador, referente ao eixo das ordenadas do hemisfério sul, 
com valores decrescentes nesta direção; 0 m para a linha do Equador, referente 
ao eixo das ordenadas do hemisfério norte, com valores crescentes nesta 
direção; e 500.000 m para o meridiano central, com valores crescentes do eixo 
das abscissas em direção ao leste. 
Como convenção atribui-se a letra N para coordenadas norte-sul 
(ordenadas) e, a letra E, para as coordenadas leste-oeste (abscissas). Um par 
de coordenadas no sistema UTM é definido, assim, pelas coordenadas (E, N). 
Cada fuso, na linha do equador, apresenta, aproximadamente, 670 km de 
extensão leste-oeste, já que a circunferência da Terra é próxima a 40.000 km. 
Como o meridiano central possui valor de 500.000 m, o limite leste e oeste de 
cada fuso corresponde, na linha do Equador, respectivamente, valores próximos 
a 250.000 m e 750.000 m. (IBGE,2005). 
 
Devido à sua extensão longitudinal, o território brasileiro possui oito fusos 
UTM, do fuso 18, situado no extremo oeste, ao fuso 25, situado no extremo leste 
do território, ver figura abaixo. 
 
Figura 5: Representação dos Fusos UTM no território brasileiro. 
Fonte: Google Earth. 
 
Como quase toda a extensão latitudinal do território está situada no 
hemisfério sul, as coordenadas situadas ao norte da linha do Equador, que 
deveriam apresentar valores crescentes e sequenciais a partir do zero, de acordo 
com a convenção atribuída à origem do sistema de coordenadas, apresentam 
valores crescentes e sequenciais a partir de 10.000.000 m, dando continuidade 
às coordenadas atribuídas ao hemisfério sul. 
 
4.9 Sistemas de Projeções Cartográficas 
 
Todos os mapas são representações aproximadas da superfície terrestre. 
Isto ocorre porque não se pode passar de uma superfície curva para uma 
superfície plana sem que haja deformações. Por isso os mapas preservam certas 
características ao mesmo tempo em que alteram outras. 
A elaboração de um mapa requer um método que estabeleça uma relação 
entre os pontos da superfície da Terra e seus correspondentes no plano de 
projeção do mapa. Para se obter essa correspondência, utilizam-se os sistemas 
de projeções cartográficas. 
Há um número grande de diferentes projeções cartográficas, uma vez que 
há vários modos de se projetar os objetos geográficos que caracterizam a 
superfície terrestre sobre um plano. Consequentemente, torna-se necessário 
classificá-las de acordo com diversos aspectos com a finalidade de melhor 
estudá-las. 
 
Classificação das projeções 
 
Analisam-se os sistemas de projeções cartográficas pelo tipo de 
superfície de projeção adotada e pelas propriedades de deformação que as 
caracterizam, conforme as figuras abaixo: Quanto ao tipo de superfície de 
projeção adotada, classificam-se as projeções em: planas ou azimutais, 
cilíndricas, cônicas e poliédricas, segundo se represente a superfície curva da 
Terra sobre um plano, um cilindro, um cone ou um poliedro tangente ou secante 
à Terra. 
 
Figura 6-Classificação das projeções cartográficas 
 
Figura 7-Classificação das projeções cartográficas quanto a superfície adotada. 
 
Algumas considerações: 
 Não existe uma projeção cartográfica que serve para todas as aplicações. 
Para cada tipo de aplicação existe uma projeção cartográfica mais 
adequada. 
 A grande maioria dos softwares de geoprocessamento possuem 
ferramentas para transformação de projeções cartográficas e trazem em 
média a possibilidade de alterar 30 a 40 projeções. 
 Para se escolher a projeção mais adequada a uma determinada aplicação, 
o usuário deve ler as características das projeções, as restrições de uso e 
as aplicações mais indicadas. Geralmente vários softwares trazem na 
Ajuda esses detalhes sobre cada projeção. 
 Em um SIG, os sistemas de coordenadas utilizados para armazenamento 
e visualização da componente gráfica são o geográfico e o cartesiano. Este 
último corresponde ao sistema de coordenadas da projeção cartográfica, 
dentre estes o mais conhecido é a UTM. 
 Para que seja possível a correta sobreposição entre os planos de 
informação, o sistema de coordenadas deve ser comum entre os planos, 
bem como as unidades das coordenadas que devem ser mesmas. Caso 
contrário, é necessário se faça uma conversão para um sistema e uma 
unidade comuns, utilizando o próprio SIG ou um outro sistema 
computacionalque apresente esta rotina. 
 Em geral, as coordenadas cartesianas apresentam-se em unidades 
métricas – quilômetro ou metro, enquanto que as coordenadas geográficas 
são expressas em graus, minutos e segundo e graus decimais. 
 
5 SENSORIAMENTO REMOTO 
 
A definição clássica do termo Sensoriamento Remoto (SR), refere-se a 
um conjunto de técnicas destinado à obtenção de informação sobre objetos, 
sem que haja contato físico com eles. 
De acordo com JUNIOR (2007), o termo Sensoriamento Remoto refere se 
à aquisição de informação sobre um objeto por um sensor que está a certa 
distância desse objeto. Devido a suas diferentes propriedades físicas e 
composições químicas, a variedade de materiais sobre a superfície da terra 
emite, reflete e absorve a radiação eletromagnética de diferentes formas. 
Sensores são capazes de registrar o comportamento desses diferentes 
materiais quando da interação com o fenômeno físico ao longo do espectro 
eletromagnético, e estabelecer a relação existente entre eles, o qual pode ser 
entendido e interpretado através das técnicas de processamento de imagens. 
Imagens digitais são representações digitais de uma porção da superfície 
da terra. Uma imagem digital também pode ser vista como uma matriz de pontos 
(pixels) com n linhas e m colunas, onde o valor de cada elemento representa a 
magnitude do total de energia eletromagnética refletida e emitida por uma área 
de locação específica na superfície da terra. 
Segundo CROSTA (1992), o objetivo principal do processamento de 
imagens é fornecer ferramentas para facilitar a identificação e a extração de 
informações contidas nas imagens, para posterior interpretação. 
A discriminação dos materiais por SR é feita com base no registro, na 
forma de imagens, da radiação eletromagnética - REM refletida ou emitida pelos 
alvos e captada por Sistemas Sensores (ou simplesmente sensores). O 
processo envolve: 
 
Figura 7: Processos envolvidos na captação de informações por meio de 
imagens de satélites. 
 
a) existência de uma fonte de emissão de REM; 
b) captação de parte desta energia por algum tipo de sensor após incidir sobre 
o alvo; 
c) transformação dessa energia refletida em dados computacionais que são 
transmitidos para estação de recepção. 
 
5.1 Resolução das imagens 
 
 Resolução espacial 
 
Cada sensor é projetado para fornecer dados a um determinado nível de 
detalhe espacial. Quanto menor o objeto possível de ser identificado, maior a 
resolução espacial. A resolução espacial pode ser definida como a habilidade 
que um sensor possui de distinguir objetos que são próximos espacialmente. A 
referência mais usada para a resolução espacial, é o tamanho do pixel. Em geral, 
só objetos maiores do que a área do pixel podem ser identificados Um dos 
fatores mais importantes para a escolha da imagem mais adequada a um projeto 
de levantamento de recursos terrestres é a resolução espacial. 
 
 Resolução Espectral 
 
A capacidade de discriminação dos materiais da superfície da terra por 
SR fundamenta-se no comportamento dos mesmos ao longo do espectro 
eletromagnético – assinatura espectral. Uma premissa fundamental em SR é a 
possibilidade de discriminar materiais pela sua resposta espectral característica 
em diferentes faixas de comprimento de onda. Diferentes materiais podem ter 
respostas espectrais semelhantes em um determinado intervalo de comprimento 
de onda e respostas distintas em outra faixa do espectro. Portanto, quanto maior 
o número de canais espectrais maior a capacidade discriminatória. A resolução 
espectral tem a ver com o número com canais espectrais, e é definida como a 
habilidade de separar coisas espectralmente semelhantes. 
 
 Resolução Radiométrica 
 
A resolução radiométrica refere-se, aos níveis digitais, representados por 
níveis de cinza (NC) possíveis numa imagem e é expressa pelo número de 
dígitos binários (bits) necessários para armazenar o valor máximo de NC dos 
pixels. Por exemplo, para armazenar 64 níveis são necessários 6 bits (26 = 64); 
a resolução de 8 bits (1 byte) permite representar 256 níveis (28 = 256). A 
resolução radiométrica implica diretamente no tamanho dos arquivos de 
imagem. Para imagens com resolução de 8 bits, é necessário um byte para cada 
pixel. Uma cena inteira do satélite LANDSAT é formada por aproximadamente 
41 000 000 pixels (6 200 linhas por 6 600 colunas), resultando um arquivo de 
aproximadamente 41 Mb. 
 
 Resolução Temporal 
 
Refere-se à frequência com que o sensor imageia uma determinada área. É 
também referida como periodicidade ou repetitividade. A resolução temporal do 
LANDSAT/TM é de 1 6 dias, enquanto a resolução temporal do SPOT é de 26 
dias. Esta propriedade do sensor é referida como capacidade de revisita, ou seja, 
o tempo que o satélite (sensor) demora em passar novamente sobre o mesmo 
ponto da superfície terrestre. 
6- SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL-GPS 
 
O sistema GPS, ou NAVSTAR-GPS, como um sistema de rádio 
navegação desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da 
América, com o intuito de ser o principal sistema de navegação das forças 
armadas daquele país. Em razão da alta acurácia proporcionada pelo sistema e 
do grande desenvolvimento da tecnologia envolvida nos receptores GPS, uma 
grande comunidade de usuários emergiu dos mais variados segmentos da 
comunidade civil (MONICO,2000) 
Para Gomes (2001) o GPS é um dos grandes avanços tecnológicos do 
fim do século XX, revolucionado as técnicas de engenharia de mapeamento, 
transporte, navegação, agrimensura, agronomia e um número crescente de 
atividades. 
A concepção do sistema GPS permite que um usuário, em qualquer local 
da superfície terrestre, ou próximo a ela, tenha à sua disposição, no mínimo, 
quatro satélites para serem rastreados, permitindo que se realize um 
posicionamento em tempo real. 
O princípio básico de navegação pelo GPS consiste na medida de 
distâncias entre o usuário e três satélites, como apresenta a figura 8. 
 
Figura 8 : Princípio Básico do Sistema GPS 
 
Loch & Cordini (2000), citam que de maneira geral, o sistema NAVSTAR-GPS 
subdivide-se em três segmentos: 
1) Segmento espacial: formado pela constelação de satélites; 
2) Segmento de controle: formado pelas estações terrestres responsáveis pela 
operação do sistema GPS e; 
3) Segmento dos usuários: formado pela comunidade usuária, incluindo 
receptores, algoritmos, software, etc., com vistas à determinação da posição, 
velocidade e/ou tempo. 
De acordo com SILVA (1999), os satélites que compõe o GPS orbitam ao 
redor da Terra distribuídos em 6 órbitas distintas, possuem uma altitude de 
10.900 milhas náuticas (20.200 km), em 6 planos orbitais com inclinação de 550, 
com um período de revolução de 12 horas siderais, o que acarreta que a 
configuração dos satélites se repete 4 minutos mais cedo diariamente em um 
mesmo local. 
Segundo Lima (1999) o emprego do GPS nos levantamentos dos 
produtos cartográficos destinados ao Cadastro técnico multifinalitário- CTM é 
condicionado à existência de redes geodésicas regionais e globais bem 
estabelecidas, as quais são essenciais para a preparação de dados espaciais 
regionais e locais existentes. 
 
 
7- TOPOGRAFIA 
 
Segundo Lopez & Esteves (1993), a topografia é um conjunto de métodos 
e instrumentos necessários para representar o terreno com todos os seus 
detalhes naturais e artificiais. Para ESPARTEL (1980), a topografia é a ciência 
que tem por finalidade determinar o contorno, dimensão e posição relativa de 
uma porção limitada da superfície terrestre, sem levar em conta a curvatura da 
terra. 
Loch & Cordini(2000), observam a evolução tecnológica nos campos da 
Geodésia, Cartografia, Fotogrametria e Sensoriamento Remoto e consideram a 
prática topográfica de vital importância para qualquer levantamento físico 
espacial, validando assim a Topografia Contemporânea. Os autores ainda 
destacam que os novos equipamentos e o surgimento de programas de 
computadores que automatizam os processos de levantamento, cálculo e 
representação gráfica utilizados para as atividades topográficas, proporcionam 
um aprendizado moderno e performance indiscutível. 
De acordo com Comastri & Junior (1990), chama-se levantamento 
topográfico o conjunto de operações, no campo e no escritório, por meio de 
métodos e instrumentos próprios destinados à obtenção dos elementos 
necessários à representação geométrica de certa extensão do terreno, 
denominada superfície topográfica. Nos trabalhos de campo os pontos do 
terreno definidos pela medição de ângulos e alinhamentos, constituem os 
elementos básicos para a representação geométrica da área. No escritório, feitos 
os cálculos necessários dos dados (ângulos e distâncias) numericamente 
determinados no campo, executa-se o desenho em papel, representando a 
projeção horizontal da área levantada. 
 
8- REPRESENTAÇÃO DE DADOS GEOGRÁFICOS 
 
8.1 Dados Gráficos 
 
A estrutura dos dados corresponde à base cartográfica. Os dados gráficos 
podem ter representação Vetorial e Raster. 
 
8.1.1 Representação Matricial 
 
Nesta representação, o espaço é representado como uma matriz P(m, n) 
composto de m colunas e n linhas, onde cada célula possui um número de linha, 
um número de coluna e um valor correspondente ao atributo estudado e cada 
célula é individualmente acessada pelas suas coordenadas. 
A representação matricial supõe que o espaço pode ser tratado como uma 
superfície plana, onde cada célula está associada a uma porção do terreno. A 
resolução do sistema é dada pela relação entre o tamanho da célula no mapa ou 
documento e a área por ela coberta no terreno. A Figura 9 mostra um mesmo 
mapa representado por células de diferentes tamanhos (diferentes resoluções), 
representando diferentes áreas no terreno. 
 
Figura 9 - Diferentes representações matriciais para um mapa. 
Como o mapa do lado esquerdo possui uma resolução quatro vezes 
menor que o do mapa do lado direito, as avaliações de áreas e distâncias serão 
bem menos exatas que no primeiro. Em contrapartida, o espaço de 
armazenamento necessário para o mapa da direita será quatro vezes maior que 
o da esquerda. 
Os dados são codificados, célula a célula, atribuindo a cada uma o código 
correspondente à uma classe referente ao fenômeno estudado. Para fazer isto, 
é necessário estabelecer um critério a ser obedecido em toda a operação. Pode-
se, por exemplo, atribuir a cada célula o código da classe sobre a qual estiver o 
centro da quadrícula. Outra possibilidade é adotar-se o critério da maior 
ocorrência. Neste caso, o código corresponde ao da classe que ocupar a maior 
parte da célula. 
 
8.1.2 Representação Vetorial 
 
No modelo vetorial, a localização e a aparência gráfica de cada objeto são 
representadas por um ou mais pares de coordenadas. Este tipo de 
representação não é exclusivo do GIS: sistemas CAD e outros tipos de sistemas 
gráficos também utilizam representações vetoriais. Isto porque o modelo vetorial 
é bastante intuitivo para engenheiros e projetistas, embora estes nem sempre 
utilizem sistemas de coordenadas ajustados à superfície da Terra para realizar 
seus projetos, pois para estas aplicações um simples sistema de coordenadas 
cartesianas é suficiente. Mas o uso de vetores em GIS é bem mais sofisticado 
do que o uso em CAD, pois em geral GIS envolve volumes de dados bem 
maiores, e conta com recursos para tratamento de topologia, associação de 
atributos alfanuméricos e indexação espacial. 
No caso de representação vetorial, consideram-se três elementos 
gráficos: ponto, linha poligonal e área (polígono). Um ponto é um par ordenado 
(x, y) de coordenadas espaciais. Além das coordenadas, outros dados não-
espaciais (atributos) podem ser arquivados para indicar de que tipo de ponto se 
está tratando. 
As linhas poligonais, arcos, ou elementos lineares são um conjunto de 
pontos conectados. Além das coordenadas dos pontos que compõem a linha, 
deve-se armazenar informação que indique de que tipo de linha se está tratando, 
ou seja, a que atributo ela está associada. Um polígono é a região do plano 
limitada por uma ou mais linha poligonais conectadas de tal forma que o último 
ponto de uma linha seja idêntico ao primeiro da próxima. 
 
Figura 10 - Elementos da representação vetorial 
 
Observe-se também que o polígono divide o plano em duas regiões: o 
interior, que convencionalmente inclui a fronteira (a poligonal fechada) e o 
exterior. Assim, quando utilizamos a expressão vetores, estamos nos referindo 
a alguma combinação de pontos, linhas poligonais e polígonos, conforme 
definidos acima. 
 
Vetores e Topologia 
 
Apesar de estarmos sempre concebendo representações sob a forma de 
pontos, linhas e áreas para objetos em GIS, existem algumas variações com 
relação à adaptação destas representações à realidade, ou seja, considerando 
a forma com que estes objetos ocorrem na natureza. 
Essa relação é dada pela topologia, que é um conjunto de regras e 
comportamentos que se estipulam como pontos, linhas e polígonos e partilham 
geometrias coincidentes. Nos SIG, em muitos casos, é fundamental utilizar uma 
topologia para garantir a integridade dos dados. A topologia é utilizada 
fundamentalmente para assegurar a qualidade dos dados e para permitir a 
execução de algumas funções de análise espacial (por exemplo, a procura do 
caminho mais curto entre 2 pontos de uma rede de estradas). Um modelo de 
dados topológico representa os objetos espaciais (ponto, linha e polígono) tendo 
subjacente um grafo composto por nós e arcos. Um arco é definido por 2 nós . 
O ponto de intersecção de 2 arcos é sempre um nó. 
 
Figura 11-Topologia Arco-Nó-Polígono. 
 
Objetos de área podem ter três formas diferentes de utilização: como 
objetos isolados, objetos aninhados ou objetos adjacentes. O caso de objetos 
isolados é bastante comum em GIS urbanos, e ocorre no caso em que os objetos 
da mesma classe em geral não se tocam. Por exemplo, edificações, piscinas, e 
mesmo as quadras das aplicações cadastrais ocorrem isoladamente, não 
existindo segmentos poligonais compartilhados entre os objetos. O caso típico 
de objetos aninhados é o de curvas de nível e todo tipo de isolinhas, em que se 
tem linhas que não se cruzam, e são entendidas como estando “empilhadas” 
umas sobre as outras. Finalmente, temos objetos adjacentes, e os exemplos 
típicos são todas as modalidades de divisão territorial: bairros, setores 
censitários, municípios e outros. 
 
Comparação entre Representações Matricial e Vetorial 
 
Dados temáticos admitem tanto a representação matricial quanto a 
vetorial; deste modo, é relevante compará-las. 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 12. 
 
Figura 12 - Representação vetorial e matricial de um mapa temático. 
 
A Tabela 1 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. 
 
TABELA 1: COMPARAÇÃO ENTRE REPRESENTAÇÕES PARA MAPAS 
TEMÁTICOS 
 
 
8.2 Dados Não Gráficos 
 
Entende-se por dados não gráficos (atributos) qualquer informação 
descritiva (nomes, números, tabelas e textos) relacionada com um único objeto, 
elemento, entidade gráfica ou um conjunto deles, que caracteriza um dado 
fenômeno geográfico. 
Os atributos podem fornecer informações descritivas acerca de 
caraterísticas de um dado espacial. Estão ligados aos elementos espaciais 
através de indicadores, normalmente chamados de geocódigos, que estão 
armazenando tanto registros espaciais como não espaciais. 
Podem fornecer informações qualitativas ou quantitativas associadas as 
feições espaciais. 
 
8.3 MODELOS DE DADOS EM GEOPROCESSAMENTO 
 
As estruturas de dados gráficos podem assumir um ou mais modelos: 
 
 Modelo Temático 
 
Dados temáticos descrevem a distribuição espacial de uma grandeza 
geográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas de uso e ocupação, 
pedologia e a aptidão turística 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. Os dados apresentados 
como Mapa de População da Paraíba e Mapa de uso e ocupação do solo 
urbanos são exemplos de dados temáticos ( Figura 13). 
 
Mapa de População 
 
Figura 13- Representação do Modelo Temático 
 
 MODELO CADASTRAL 
 
Um dado cadastral distingue-se de um 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. Os atributos estão armazenados num sistema 
gerenciador de banco de dados. 
 
A Figura 14 mostra um exemplo de dado cadastral da América do Sul, onde os 
países possuem atributos não-gráficos (PIB e população). 
 
 Modelos de Redes 
 
Redes são compostas por informações associadas a serviços de utilidade 
pública, como água, luz e telefone, redes de drenagem (bacias hidrográficas) ou 
malha viária. Cada objeto geográfico (por exemplo um cabo telefônico, 
transformador de rede elétrica ou cano de água) possui uma localização 
geográfica exata e está 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, armazenando informações sobre recursos que fluem entre localizações 
geográficas distintas. 
No caso de redes, cada objeto geográfico (ex: 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: os atributos de arcos incluem o sentido de fluxo 
e os atributos dos nós sua impedância (custo de percorrimento). A topologia de 
redes constitui um grafo, que armazena informações sobre recursos que fluem 
entre localizações geográficas distintas, como ilustra a Figura 15. 
 
Figura 15 - Elementos de Rede. 
 
Para Goodchild (1992), uma rede é um sistema de endereçamento1-D 
embutido no espaço 2-D. Para citar um exemplo, tome-se uma rede elétrica, que 
tem, entre outros, os componentes: postes, transformadores, subestações, 
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. 
 
 Modelo de Imagens 
 
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 energia eletromagnética refletida ou emitida pela 
área da superfície terrestre correspondente. 
 
 
Figura 16–Imagem Landsat 5 TM de João Pessoa-PB. 
Fonte: Google Earth 
 
Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetos 
geográficos estão contidos na imagem, sendo necessário recorrer a técnicas de 
fotointerpretação e de classificação para individualizá-los. 
Características importantes de imagens de satélite são: o número e a 
largura de bandas do espectro eletromagnético imageadas (resolução 
espectral), a menor área da superfície terrestre observada instantaneamente por 
cada sensor (resolução espacial), o nível de quantização registrado pelo sistema 
sensor (resolução radiométrica) e o intervalo entre duas passagens do satélite 
pelo mesmo ponto (resolução temporal). 
 
 Modelos Numéricos do Terreno 
 
Um Modelo Numérico de Terreno (MNT) é uma representação 
matemática computacional da distribuição de um fenômeno espacial que ocorre 
dentro de uma região da superfície terrestre. Dados de relevo, informação 
geológicas, levantamentos de profundidades do mar ou de um rio, informação 
meteorológicas e dados geofísicos e geoquímicos são exemplos típicos de 
fenômenos representados por um MNT. 
Dentre alguns usos do MNT pode-se citar: 
 Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos; 
 Análises de corte aterro para projeto de estradas e barragens; 
 Elaboração de mapas de declividade e exposição para apoio a análise de 
geomorfologia e erodibilidade; 
 Apresentação tridimensional (em combinação com outras variáveis). 
 
Para a representação de uma superfície real no computador é 
indispensável a elaboração e criação de um modelo digital, que pode estar 
representado por equações analíticas ou uma rede (grade) de pontos, de modo 
a transmitir ao usuário as características espaciais do terreno. A criação de um 
modelo numérico de terreno corresponde a uma nova maneira de enfocar o 
problema da elaboração e implantação de projetos. A partir dos modelos 
(grades) pode-se calcular diretamente volumes, áreas, desenhar perfis e 
secções transversais, gerar imagens sombreadas ou em níveis de cinza, gerar 
mapas de declividade e aspecto, gerar fatiamentos nos intervalos desejados e 
perspectivas tridimensionais. 
O processo de geração de um modelo numérico de terreno pode ser 
dividido em 2 etapas: (a) aquisição das amostras ou amostragem e (b) geração 
do modelo propriamente dito ou interpolação. Após a geração do modelo, pode-
se desenvolver diferentes aplicações. 
A amostragem compreende a aquisição de um conjunto de amostras 
representativas do fenômeno de interesse. Geralmente essas amostras estão 
representadas por curvas de isovalores e pontos tridimensionais. 
A interpolação envolve a criação de estruturas de dados e a definição de 
superfícies de ajuste com o objetivo de se obter uma representação contínua do 
fenômeno a partir das amostras. Essas estruturas são definidas de forma a 
possibilitar uma manipulação conveniente e eficiente dos modelos pelos 
algoritmos de análise contidos no SIG. 
A interpolação consiste em determinar, a partir de um conjunto de dados 
discretos, uma função ou um conjunto de funções analíticas que possam servir 
para a determinação de qualquer valor no domínio de definição. Pode-se ver a 
interpolaçãocomo um processo numérico que mapeia uma função discreta para 
uma função contínua. A interpolação tem vasta aplicação em diversos campos 
da ciência, como por exemplo, na computação gráfica, no processamento de 
sinais e imagens. 
As estruturas de dados mais utilizadas em modelos numéricos do terreno 
são a grade regular e a malha triangular. 
 
 Grade Regular 
 
A grade regular é uma representação matricial aonde cada elemento da 
matriz está associado a um valor numérico, como mostra a Figura 17. Para a 
geração da grade torna-se necessário estimar, através de interpoladores 
matemáticos, os valores para as células que não possuem medidas de elevação, 
considerando-se a vizinhança de medidas de elevação conhecidas. 
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. 
 
Figura 17 - Superfície e grade regular correspondente. 
Fonte: Namikawa 1995 
 
 
 Grades Triangulares 
 
A grade triangular ou TIN (do inglês “triangular irregular network”) é uma 
estrutura do tipo vetorial com topologia do tipo nó-arco e representa uma 
superfície através de um conjunto de faces triangulares interligadas. Para cada 
um dos três vértices da face do triângulo são armazenados as coordenadas de 
localização (x, y) e o atributo z, com o valor de elevação ou altitude. Em geral, 
nos SIGs que possuem pacotes para MNT, os algoritmos para geração da grade 
triangular baseiam-se na triangulação de Delaunay com restrição de região. 
Quanto mais equiláteras forem as faces triangulares, maior a exatidão 
com que se descreve a superfície. O valor de elevação em qualquer ponto dentro 
da superfície pode ser estimado a partir das faces triangulares, utilizando-se 
interpoladores. A Figura 18 mostra uma superfície tridimensional e a grade 
triangular correspondente. 
 
Figura 18 - Superfície e malha triangular correspondente. 
Fonte: Namikawa 1995. 
 
Comparação entre Representações de MNT 
 
As malhas 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 têm 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 malhas triangulares. 
 
Os modelos numéricos de terreno também podem ser convertidos para 
mapas temáticos e para imagens. Em ambos os casos, a grandeza numérica é 
quantificada, seja para um número pequeno de valores (caso de dados 
temáticos) seja para a variação associada a imagens (valores discretos). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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