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METODOLOGIA

Inovações da Pesquisa

O principal aspecto inovador da proposta é o desenvolvimento de um sistema de gestão informatizada dos dados geoespaciais, constituído por uma caderneta de campo digital que opere de modo on-line e off-line, aliada a uma interface WebMapa e a um aplicativo de gerenciamento dos projetos envolvidos.

Conceitos

O conjunto destes aplicativos e sua base de dados espaciais compõem o SIG. Na literatura são encontrados diversos conceitos que definem um SIG, alguns o limitam em termos puramente tecnológicos e com visão bastante restritiva, como DOE (Departament of Environment, 1987), que define o SIG como “um sistema para capturar, armazenar, checar, manipular, analisar e exibir dados, os quais são espacialmente referenciados à Terra.” Um conceito mais abrangente e amplamente aceito pela comunidade acadêmica foi apresentado por Goodchild (1991). Para esse autor, “SIG é um banco de dados contendo uma discreta representação da realidade geográfica na forma estática de objetos geométricos, em duas dimensões, com seus atributos ou dados não espaciais associados, com uma funcionalidade grandemente limitada pelas operações geométricas primitivas para criar novos objetos ou para computar as relações entre objetos, ou para simples interrogações e descrições sumárias.”

A massificação do uso da informática ocorrida nos anos de 1990 possibilitou uma grande expansão no uso das tecnologias para o tratamento de dados espaciais, facilitando a resolução de problemas quanto ao armazenamento, manipulação e análise de grandes volumes de informações. Frente a esta realidade, muitos autores propuseram definições para o SIG enfatizando-o como um sistema informatizado. Chrisman (1997) apresenta uma definição de SIG que, segundo ele, é consenso entre 30 especialistas, procurando envolver tudo e todos que fazem parte do ambiente de um SIG: “[…] um sistema de computadores e periféricos, programas, dados, pessoas, organizações e instituições com o propósito de coletar, armazenar, analisar e disseminar informações sobre áreas da Terra.”

No final dos anos de 1990 começam a surgir os primeiros mapas interativos na web, ainda com funções bastante limitadas, porém promovendo a popularização dos dados espaciais. Hoje em dia contamos com equipamentos cada vez mais baratos e tecnologias cada vez mais velozes no processamento e transmissão de grandes volumes de dados. Com isto verificamos um crescimento exponencial no volume a na capacidade de tratamento destes dados, bem como do uso da internet como seu meio para disseminação, permitindo manipulação, análise e, até mesmo, edição de dados espaciais via web.

Materiais e Método

Diante deste novo contexto tecnológico, o SIG proposto será desenvolvido plenamente em meio digital, contando com produtos informatizados das geotecnologias. Sua execução contará com um servidor de dados interno, configurado com sistema de gerenciamento de backup e controle restrito de acesso aos usuários. Os principais softwares de geoprocessamento utilizados serão: ArcView, ArcInfor, ArcEditor e ArcGIS Server. Como softwares de apoio serão utilizados o Envi para o processamento digital de imagens, Global Maper para conversão de dados e Track Maker para interface de integração para dados coletados com GPS.
A complementação e atualização das bases de dados geográficas serão realizadas pela equipe envolvida no Projeto GEOTEC. Esta base estará referenciada no Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS), em sua realização do ano de 2000 (SIRGAS2000), atendendo a resolução R.PR–1/2005 do IBGE.

Maguire (1991) se refere aos dados como recursos cruciais, caros de coletar, armazenar e manipular porque se requer, normalmente, grande volume para resolver problemas geográficos substantivos. Esta visão justifica a necessidade de se planejar todo o sistema com particular atenção à segurança quanto ao acesso aos dados e confiabilidade do sistema de armazenamento, de forma estável e duradoura.

O armazenamento será realizado utilizando o Sistema de Gerenciamento de Bancos de Dados (SGBD) Oracle, com objetos padronizados pelas normas Sinpep de Nomenclatura de Objetos de Banco de Dados. A modelagem de dados deve ser feita utilizando-se o software CA ERWin. Para permitir o armazenamento e tratamento de dados espaciais será utilizada a interface ArcSDE, elevando o banco de dados relacional a GeoDatabase multiusuário, permitindo-o ser acessado pelos aplicativos desktop da família ArcGIS (ArcMap e ArcCatalog) e pelos aplicativos web por meio do ArcGIS Server. Os dados espaciais são armazenados no GeoDatabase no formato de Feature Classes, que podem ser compostos por dados vetoriais (pontos, linhas, polígonos) ou raster (imagens de satélites, ortofotos, modelos digitais de elevação).

Os dados geográficos contidos nas bases de dados procuram representar o elementos do mundo real de forma suficiente para servir às diversas linhas de pesquisa, normalmente ocupando considerável espaço de armazenamento. Silva (2003) afirma que “[…] as variações geográficas do mundo real são infinitamente complexas. Quanto mais próximo está o observador, mais detalhes podem ser vistos.” Daí a necessidade de se utilizar de abstrações e generalizações visando adequar os dados para poderem ser devidamente armazenados sem dificultar sua manipulação.

Ainda, segundo Silva (2003), “a entrada ou captura de dados para alimentar o SGBD é uma das etapas do processo de analises de dados espaciais que requer cuidados especiais. A necessidade evidente de que os dados estejam em uma linguagem aceita pelos computadores, ou seja, em formato binário, torna essa tarefa difícil e exige procedimentos peculiares. Estes procedimentos, geralmente, correspondem a aproximadamente 75% dos esforços físicos, financeiros e intelectuais de um projeto envolvendo SIG.”

Considerando que os dados geológicos descritivos de pontos de coleta em campo serão o principal foco para os grupos de pesquisa, torna-se crucial o desenvolvimento de uma interface padronizada para que estes dados sejam devidamente incorporados ao SIG. Para isto, será desenvolvido o aplicativo Caderneta de Campo Digital, o qual consiste de uma interface computacional para cadastro de informações geológicas. Para o desenvolvimento será utilizada a linguagem de programação Java, dando ao aplicativo a possibilidade de ser instalado em qualquer plataforma (Windows, Linux, IOS, Android), inclusive para dispositivos móveis como PDAs, Tablets e Smartphones.

Procedimentos

O aplicativo contará com um banco de dados compacto, que o permite ser utilizado desconectado de redes ou internet, realizando sincronização com o banco de dados principal do projeto assim que houver conexão disponível.
As interfaces do aplicativo serão projetadas para respeitar princípios básicos da usabilidade, proporcionando algumas vantagens descritas por Sommerville (2003):

São relativamente fáceis de aprender e utilizar. Usuários sem nenhuma experiência em computação podem aprender a utilizar a interface depois de uma rápida sessão de treinamento;

O usuário tem várias telas (janelas) para a interação com o sistema. É possível alternar de uma tarefa para outra, sem perder de vista as informações geradas durante a primeira tarefa;

É possível a interação rápida de tela inteira, com acesso imediato a qualquer ponto da tela.

Frente à grande diversidade de nomenclaturas empregadas em diferentes áreas de estudo, será estabelecida uma padronização para alguns campos do formulário, utilizando-se campos de seleção. Na interface principal estarão contidas as principais informações e campos de preenchimento obrigatório, a partir da qual o usuário terá acesso a diversas interfaces secundárias, de acordo com sua linha de pesquisa. A coleta de dados de campo sempre se dá de forma pontual, devendo o usuário realizar a coleta da posição exata com o uso de GPS. Esta informação poderá ser inserida na Caderneta de Campo Digital tanto em coordenadas geográficas quanto em UTM, realizando a transformação entre os sistemas de projeção de forma automática. Para esta conversão será utilizado código de programação baseado nas equações de Krakiwsky (1973) e método interativo de Newton-Raphson, adaptado para a linguagem de programação utilizada. Ainda na interface principal, o usuário poderá anexar imagens a cada ponto cadastrado, além de imagens amostrais mais detalhadas, como laminações e microtomografias.

Dentre as interfaces secundárias destacam-se a interface para cadastro de dados amostrais, contendo ficha petrográfica, dados litoquímicos, mineralógicos e isotópicos, e a interface para cadastro de dados estruturais. Em geologia, existem duas formas de realizar a coleta dos dados estruturais, devendo o aplicativo estar preparado para receber os dados coletados com o uso de bússolas Brunton ou Clar. A tabela de dados estruturais realizará a conversão entre as diferentes notações e apresentará ao usuário o diagrama estrutural Schimit-Lambert (Estereograma) correspondente para verificação das medidas realizadas. Uma vez que os dados cadastrados estejam sincronizados com o servidor do projeto, uma rotina escrita em linguagem Python executada periodicamente, fará a espacialização dos mesmos, sendo posteriormente plotados no WebMapa do Projeto.

O WebMapa é o ambiente onde serão publicados os dados espaciais, funcionando como um ambiente de integração e compartilhamento das informações e dos resultados dos diversos grupos de trabalho. Através dele, o usuário poderá ter acesso a diferentes níveis de informações, de acordo com o nível de acesso atribuído pelo gerente do sistema. A interface web deverá conter um conjunto padrão de ferramentas que permitem ao usuário interagir com os temas apresentados, podendo ligar e desligar layers, alterar escala de visualização e transparência, consultar tabelas de atributos, efetuar medições de distâncias ou áreas, entre outras funções. Ao acessar a área restrita, os usuários terão acesso a um conjunto mais amplo de informações e ferramentas avançadas para busca, edição e elaboração de layouts de impressão em grandes ou pequenos formatos (A0 até A5).

Um grande diferencial do WebMapa será a possibilidade de uso simultâneo dos mapas base disponibilizados pela Microsoft (Bing) e Google (Google Maps). Para que isto seja possível, todos os temas (layers) publicados serão reprojetados no sistema de coordenadas WGS1984 Web Mercator (Auxiliary Sphere). Neste sistema, a base é projetada visando maior desempenho para o uso de mapas na web, sendo mais conveniente para uso de cache de mapas. Para possibilitar o gerenciamento dos diversos projetos, será desenvolvido um aplicativo de gerenciamento da Caderneta de Campo Digital. Através dele será possível acompanhar o andamento dos projetos associados, como datas e atividades de campo, frequência e volume do cadastro de informações por usuário ou por projeto, permitindo tomadas de decisão quanto à destinação de recursos e produção de resultados. Sua interface principal apresenta uma tabela resumo com diversos contadores e botões de função para cadastramento e gerenciamento de usuários e projetos, bem como emissão de relatórios