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2010-1
Isnard Martins

 

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Aplicações usando Geoprocessamento

Isnard Martins - Prof Dr Engenharia Industrial - Universidade Estácio de Sá
                Educação à Distância
 

1- Introdução

GIS são sistemas automatizados usados para tratamento de objetos e fenômenos geográficos em que a localização geográfica é uma característica inerente à informação e indispensável para atividade de análise  (Clodoveu et al , 2004).

Dentre as suas funções básicas. o Sistema de Informações Geográficas destina-se à recuperação de informações com base em critérios alfanuméricos, à semelhança de um sistema de gerenciamento de bancos de dados tradicional, e com base em relações espaciais topológicas, tais como adjacência e interceptação. O GIS oferece recursos para desenvolvimento de aplicativos onde a informação geográfica presente é manipulada de acordo com as necessidades do usuário, através de recursos de programação (figura 1) que possibilitam o desenvolvimento de aplicativos personalizados com ambientes funcionais específicos (Câmara, 1995).

 

Segundo Câmara (2004), um banco de dados geográfico consiste em um repositório da informação coletada empiricamente sobre os fenômenos do mundo real. A criação de um banco de dados geográficos compreende diversas etapas, dentre estas:

·         Coleta dos dados relativos aos fenômenos de interesse identificados na modelagem;

·         Correção dos dados coletados (devido a erros introduzidos pelos dispositivos de coleta);

·         Geo referenciamento dos dados (associando a cada conjunto de dados informação sobre sua localização geográfica). Esta fase representa uma maior parcela do custo total do desenvolvimento de um SIG, que pode ser minimizado por uma modelagem adequada

 

2- Mapas temáticos

Mapas temáticos são mapas que mostram uma região geográfica segmentada em polígonos, atendendo valores relativos a um tema (por exemplo, uso do solo, aptidão agrícola). Os valores dos dados são em geral inseridos no sistema por digitalização ou de forma automatizada a partir da classificação de imagens (Câmara, 1995).

Os temas são aplicados em mapas que são coloridos segundo atributos selecionados para evidenciar aquilo que se deseja demonstrar. Nos mapas temáticos são definidas cores para os objetos, categorizando-os, segundo uma tipificação ou quantidades desejadas para a sua representação. É possível, por exemplo, representar os delitos criminais de acordo com sexo ou idade do autor ou da vítima, classificando áreas do mapa segundo os volumes de ocorrências verificadas em cada região específica.

O exemplo apresentado na figura-2 exibe um mapa temático do município de Nova Iguaçu, segmentado em bairros, onde estão representadas ações sociais hipoteticamente desenvolvidas na região, em um determinado período. As cores estão associadas às diferentes faixas de benefícios distribuídos nos bairros do município..

 

Figura -2 mapa temático, exemplificando ações sociais desenvolvidas em uma região específica, em um certo período.

  Figura-3 Consumo da famílias de baixa renda. Fonte - Atlas mercadológico

Outro exemplo, ilustrado na figura 3 (Atlas Mercadológico, 2010), representa o consumo de famílias de baixa renda no Brasil, apresentando informações sob uma perspectiva geográfica, transformando o Espaço-Território em elemento de análise espacial de dados

3- Mapas Criminais Geo Referenciados

Segundo Magalhães (2007), no mapeamento da criminalidade o analista criminal desenvolve basicamente três processos iniciais: Mapeamento da região a ser estudada; mapeamento do fenômeno criminal; e geo referenciamento dos dados em um mapa, que busca a identificação visual das ocorrências em um espaço geográfico .  É necessário estabelecer um mecanismo de transformação de endereços (da forma como estão originalmente armazenados nos sistemas de informações) em coordenadas geográficas, e vice-versa. Cada referência cadastrada na tabela apresenta as coordenadas geográficas x e y armazenadas respectivamente nos atributos coord x e coord y. Essas coordenadas constituem a chave para o geo referenciamento de cada ocorrência tratada (Cavicchioli et al, 2007).

Figura -4 Imagem da distribuição de delitos criminais em um mapa fictício, gerado por um simulador de ocorrências criminais urbanas (Martins, 2009)

 Softwares específicos para tratamento de dados criminais geo referenciados ( GIS - Geographic Information System) exibem visualmente variações de densidade verificadas nos fenômenos geo-temporais. Os aplicativos GIS processam tarefas de captação e distribuição dos dados em camadas de mapeamento e representam automaticamente as informações tratadas em imagens e relatórios, constituindo-se em ferramentas poderosas para construção do conhecimento e orientações de ações táticas / operacionais de segurança pública, particularmente em áreas afetadas por grande incidência de crimes (Magalhães, 2007),.

4 - Cluster

A partir dos sistemas georeferenciados, ainda é possível monitorar a distribuição espacial (clusters) de incidências, conciliando a ocorrência temporal com a quantificação e propagação das ocorrências. É possível observar na figura 5 o aparecimento de agrupamentos de incidências, onde as concentrações tornam-se visíveis.(Cavicchioli et al, 2007). Segundo Martins (2009), os subgrupos ou clusters são identificados por padrões ou representação de configurações onde cada elemento do subgrupo apresenta maior similaridade de certa característica ou propriedade com os demais elementos do mesmo agrupamento do que com outros elementos de outros subgrupos. Os subgrupos são geralmente comandados por líderes de quadrilhas especializadas e agrupamentos clandestinos denominados de facções criminais. Os subgrupos desempenham atividades caracterizadas pela tipificação criminal, como seqüestros, roubo de carga, narcotráfico e outros, e distinguem-se pela estrutura organizacional e forma, segundo a qual comunicam-se os seus participantes.

Figura 5 - Concentração de incidências em espaços segmentados da região analisada (Clusters criminais)

5 - Conceito de Rede

Em Geoprocessamento, o conceito de rede denota as informações associadas a serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone; redes relativas a bacias hidrográficas; e rodovias. As  informações espaciais são usualmente armazenadas em forma de grafo que armazena informações sobre recursos que fiuem entre localizações geográficas distintas. Os grafos usam topologia arco-nó, onde os arcos têm um sentido de fiuxo e os nós podem ser fontes ou sorvedouros.

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.

Operações típicas sobre rede são cálculo de caminho ótimo e crítico. Vários algoritmos de cálculo de propriedades da rede podem ser resolvidos apenas considerando a topologia da rede e de seus atributos (Câmara, 1995).

Segundo Martins (2009), a dinâmica extraída de uma ocorrência policial pode revelar, através de procedimentos e estilo de trabalho adotados, a origem e autoria do crime. A dinâmica criminal representa importante fonte para análise de similaridades e co-relações entre delitos cometidos em diferentes momentos. Através de comportamentos sistemáticos é possível estabelecer vínculos entre quadrilhas ou padrões de reincidência característicos de eventos criminais associados. Procedimentos e estilos de execução de delitos são conhecidos como dinâmica do crime, estando presentes em vestígios extraídos de documentos e boletins de ocorrências policiais (Xu & Chen, 2004), onde circunstâncias fundamentais da ocorrência são analisadas.

As organizações criminais relacionam-se através de linhas de procedimentos comuns, estabelecendo vínculos entre tipificações criminais aparentemente desvinculadas e recompensas finais de diferentes naturezas. Crimes de maior clamor público, como roubo e furto de veículos, chacinas ou roubo de carga freqüentemente encontram a mesma origem nos relacionamentos e associações criminais: o tráfico de entorpecentes.

Figura-6 - Redes Criminais processadas a partir de delitos geo processados em uma região específica

A figura-6 apresenta um exemplo de delitos georeferenciados, sobre os quais foi processada uma pesquisa de possíveis redes existentes vinculando pontos geo referenciados no mapa. Para esta aplicação, os delitos foram representados como os nós do grafo (rede) e os padrões similares foram conectados representando os seus. arcos.

6 - Aplicação na Área de Saúde

O sistema aqui apresentado por Cavicchioli et al (2007) incorpora recursos da tecnologia GIS para promover a integração da base de dados dos usuários de um arquivo municipal de saúde com a base cartográfica. O sistema trabalha com mapas digitais de Riberão Preto, cobrindo 100% da área urbana da cidade em uma escala de aproximadamente 1:2000. Como princípio básico, o sistema tem como ponto de partida a divisão da base cartográfica municipal, selecionando algum critério de interesse (por setor censitário ou por cobertura das Unidades de Saúde, por exemplo), aplicando-se recursos capazes de identificar distribuições espaço-temporais no mapa do município para posterior analise e produção de relatórios estatísticos e gráficos.

As coordenadas referenciadas nesta aplicação constituem a chave para o geo referenciamento de cada ocorrência de doenças, ou para a análise estatística de distribuições sócio-econômicas da população. Nos sistemas de saúde, o endereço de correspondência é a forma de referência espacial mais encontrada, constituindo-se na forma de localização espacial mais utilizada pela população. Desta forma, o endereço representa a chave de acesso mais adequado para armazenar e recuperar informações espaciais em um Sistema de Informações Geográficas urbano.

No exemplo apresentado na figura 5, foi utilizado o EpiCASim-GIS, em sua versão demo, desenvolvido para monitoramento de epidemias em uma região selecionada, servindo como um sistema de vigilância epidemiológica. O exemplo apresentado na figura-4  fornece um mapa digital dinâmico para atualização visual e análise dos dados existentes na distribuição georeferenciada de pacientes por endereço e sua evolução temporal (com data dos primeiros sintomas) dos casos de dengue nos últimos anos (de 1998 a 2003) na cidade de Ribeirão Preto (Cavicchioli et al, 2007).

Figura 7 -- Evolução da Dengue em dois momentos de desenvolvimento da epidemia.

7 - Um Exemplo de um Banco de Dados Geográfico - SPRING

Banco de dados geográfico de 2º geração, para ambientes UNIX e Windows. Os sistemas desta geração são concebidos para uso em conjunto com ambientes cliente-servidor, geralmente acoplados a gerenciadores de bancos de dados relacionais, operando como um banco de dados geográfico. Provê um ambiente de trabalho amigável e poderoso, através da combinação de menus e janelas com uma linguagem espacial facilmente programável pelo usuário (LEGAL - Linguagem Espaço-Geográfica baseada em Álgebra), fornecendo ao usuário um ambiente interativo para visualizar, manipular e editar imagens e dados geográficos. Contém algoritmos inovadores, como os utilizados para indexação espacial, segmentação de imagens, classificação por regiões e geração de grades triangulares com restrições, garantem o desempenho adequado para as mais variadas aplicações, complementando os métodos tradicionais de processamento de imagens e análise geográfica (Moreira, 2010).

8 - Rasteamento de Cargas por Satélite

 Os sistemas de rastreamento por satélite destinam-se ao controle de veículos ou frota de veículos, informando a sua localização na superfície terrestre através do sistema de coordenadas. Através deste sistema é possível também através detse sistema de rastreamento saber a velocidade do veículo (avião, trem, automóvel, embarcação) , complementada por dados importantes de segurança , como temperatura do compartimento de carga e condição das portas do veículo.

O rastreamento é executado através do sistema de posicionamento Global (GPS) que coletas as coordenadas transmitidas para um satélite de comunicação, posteriormente transferidas para uma estação em terra

A integração do Sistema de Informações Geográficas, GIS, com atuais recursos de sistemas de telecomunicações, combinados com Sistema Global de Posicionamento por Satélite, GPS  provocou a ampliação das fronteiras dos sistemas de logística, fornecendo novos instrumentos para os sistemas de rastreamento de cargas e gestão das frotas transportadoras.

Figura 8 - Sistema de rastreamento de veículos - adaptado de Anefalos (1999)

O sistema GIS baseia-se nos fundamentos da Cartografia que, segundo Zimback (2003), é definida como estudos e operações científicas, artísticas e técnicas com objetivo de elaborar e preparar cartas, mapas, planos e outras formas de expressão destinadas à representação de fatos e fenômenos observados na superfície da terra, através de simbologia própria.

Segundo Davis (1997), O GIS situa-se na fronteira de diversas áreas do conhecimento, cada uma privilegiando um aspecto da tecnologia, cuja definição é percebida de forma diferente pelos especialistas de cada área. Davis (1997), cita o conceito de GIS como um sistema automatizado usado para armazenar, analisar e manipular dados geográficos representativos de objetos e fenômenos em que a localização geográfica é uma característica inerente à informação (Martins, 2007).

 

9 - Centros de Monitoramento e Redução do Risco de Roubo de Carga

Representam centros técnicos privados de empresas transportadoras ou de prestadores de serviços destinados ao acompanhamento, via rede de telecomunicações, da frota nas estradas, rodovias ou malha urbana. Através de rotas e planos de deslocamento previamente estabelecidos é possível executar o acompanhamento do veículo, monitorando não apenas o seu deslocamento, mas também todo conjunto de ações e comportamento geral do motorista e veículo, durante o percurso previsto, da origem ao destino final.

Além das funções de administração da frota e do conteúdo embarcado, as centrais prestam-se a suporte às funções de segurança à tripulação do veículo e funções de apoio à repressão de ações criminais. Sistemas como cerca e escolta eletrônica, comunicação e escuta de voz, alarmes ativados por divergências relevantes contra o planejamento prévio de deslocamento, atitudes anormais do veículo ou motorista fazem parte do elenco de funções básicas de uma central de monitoramento.

A Globaltrac (2004) apresenta um sistema de acompanhamento de frotas marítimas e terrestres através de um sistema Central de Monitoramento que, dentre outras funções de apoio, oferece:

·         Diferentes arquiteturas móveis (Satélite, GSM/CDMA/TDMA);

·         Aplicações SMS;

·         Acesso via Internet/WAP;

·         Distância entre cidades com visualização de nomes;

·         Mapas Geo Referenciados;

·         Armazenamento das 100 últimas posições do veículo.

Gennari & Peartree (2004) afirmam que a análise de risco em conjunto com procedimentos de monitoramento proporcionam queda na taxa de risco do transporte de carga. Para Clemente (2003), a avaliação dos riscos considera todos os itens capazes de influir na viagem, entre histórico de sinistros, produtos, rotas, transportadores, perfil do pessoal envolvido com a operação dentre fatores de maior influência nos custos finais da taxas do seguro aplicado.

Recursos como programação de rotas, cerca eletrônica, bloqueadores, botões de emergência, sensores remotos e outros procedimentos preventivos permitem uma reação imediata da central de monitoramento no caso do curso de alguma ocorrência. O acionamento imediato de escoltas, Polícia Rodoviária, aviões de patrulhamento, Polícia Civil ou Polícia Militar podem ajudar a minimizar as ações do crime organizado no caso de roubos de cargas nas estradas ou em áreas urbanas. Diversas empresas de grande porte, terceirizadas ou não, alvo freqüente dos marginais, deixam de rastrear suas cargas por razões baseadas apenas nos custos de equipamento e monitoramento, o que vem a facilitar as ações criminosas diárias contra estas empresas, contribuindo para o aumento crescente das estatísticas de roubo e furto da carga e de veículos transportando cargas

 

Bibliografia

Atlas Mercadológico. Disponível em http://www.atlasmercadologico.com.br/mapas1.htm.  Consulta em 2010

Anefalos, Lílian. Gerenciamento de Frotas do Transporte Rodoviário de Cargas Utilizando Rastreamento por Satélite - Monografia de Mestrado, Universidade de São Paulo, Piracicaba, SP. Maio de 1999. Disponível em http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11132/tde-16102002-181518/publico/lilian.pdf , Consulta em dezembro de 2004.

Câmara, G; Casanova, M.; Hemerly, A; GC.; Cláudia M. B. 1996 . Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica, Instituto de Computação UNICAMP, 1996.

Clodoveu A , GIS: Dos Conceitos Básicos ao Estado da Arte . PRODABEL - Processamento de Dados do Município de Belo Horizonte, 2004

Gennari & Peartree - Projetos e Sistemas, 2003. Disponível em  http://www.s2k.com.br/eng_operacional/eng_operacional.html. Consulta em dezembro de 2004.

Globaltrac. Disponível em http://www.globaltrac.com.br/. Consulta em dezembro 2004.

Cavicchioli  V., Felipe J.C, Rezende A.,Neto, Berardo B, Gueleria W, Domingos A. Utilizando Mapas Dinâmicos Georeferenciadospara Suportar Monitoramento e Análise de Informações de um Sistema Municipal de Saúde. Departamento de Física e Matemática - Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo (USP), 2007

Magalhães L.C. Fórum Internacional de Gabinetes de Gestão Integrada (GGI´s),  Maranhão, 2007

Martins Isnard. Rastreamento de Cargas. Notas Técnicas Pesquisa Doutorado. Departamento Engenharia Industrial.PUC-Rio, 2007

Martins, Isnard. Descoberta de Conhecimento em Históricos Criminais: Algoritmos e Sistemas. Tese de Doutorado PUC-Rio Dep Engenharia Industrial, 2009

Moreira J,C.  - Geoprocessamento Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais-Inpe - Capitulo 11 . Consulta em http://www.dsr.inpe.br/vcsr/pdf/capitulo_11.pdf, 2010

Zimback, Célia. Grupo de Estudos e Pesquisas Agrárias Georeferenciadas - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Ciências Agronômicas. Disponível em http://www.www.fca.unesp.br/departam/recnat/docentes/Celia, 2003. Consulta em dezembro de 2004.

XU J., CHEN H. Criminal Network Analysis and Visualization: A Data Mining Perspective . Disponível em http://ai.bpa.arizona.edu/COPLINK/publications/crimenet/Xu\_CACM Consulta em março 2008

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