Bases de Dados Digitais

terça-feira, 11 de maio de 2010 20:00:00 Categories: Base de Dados Google Earth Mapinfo
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Bases de Dados: se você ainda não usou, acredite, vai usar! São muito importantes como auxiliar em inúmeras tarefas de análises e relatórios.

 

 

Por exemplo, na elaboração de um relatório com os municípios mais ofensores de Quedas de Chamadas podemos apresentar uma tabela. Mas podemos apresentar um mapa temático. Qual fica melhor? Observe a figura abaixo e tire suas conclusões.

 

Bases de Dados são também essenciais para ferramentas de predição como o Asset3g da Aircom ou x-Wizard da Optimi. Nas ferramentas de predição, as bases de dados são a forma pela qual as mesmas “enxergam” o mundo.

Bases de dados geralmente são adquiridas através de empresas especializadas, mas existem opções alternativas, só que muita gente desconhece, que nos permite obtê-lass gratuitamente. É isso que aprenderemos hoje. Vamos dar uma pequena pausa nos scripts para essa importante etapa, básica, mas suporte necessários para outros módulos que desenvolveremos.

Nota: Não é nosso objetivo aqui hoje nos aprofundar no estudo de softwares GIS (como o Arcview), outros formatos de arquivo (como o SHP – Shape do Arcview) ou ainda de Modelos de Elevação Digitais (DEM). Nosso objetivo é apresentar o mínimo de informação necessária para que você consiga obter os dados básicos mostrados. Sem dúvida há muito o que você poderá explorar nessa área, se for o seu desejo.

Observação: Na grande maioria dos tutoriais temos os arquivos relacionados, e que são enviados para os Assinantes.

Se você é um assinante, por favor, verifique em seu e-mail o arquivo Blog_009_Digital_GIS_Data.zip. Utilize o suporte para qualquer dúvida ou problema que encontrar.

Se você é um membro simples, e tem acesso apenas ao tutorial escrito, aprenderá sempre conceitos muito importantes que com certeza vão lhe ajudar em seus próprios desenvolvimentos. Você comprovará em cada novo tutorial!

Se você deseja contribuir com o projeto telecomHall, a maneira mais simples é tornar-se um Assinante.

Nota: a nossa audiência vai desde um estudante de Telecom até profissionais experientes com vasto conhecimento na área. Por isso pedimos um pouco de compreensão e tolerância se alguns dos conceitos hoje apresentados forem básicos para você. Mas são necessários para a evolução conjunta de todos.

 

Objetivo

Apresentar uma introdução a base de dados (altimetria, vetores, etc...) e uma solução alternativa para obtenção das mesmas, bem como o procedimento para tratar os dados obtidos.

Há algum tempo atrás, encontrar bases de dados era uma tarefa difícil. Voltando ao início dos projetos de redes celulares, os profissionais utilizavam mapas impressos, destes que se compram em bancas de jornal. Para analise de altimetria, geralmente eram mapas impressos com linhas de nível, numa determinada escala. Imagens aéreas, hoje tão triviais quando pensamos por exemplo nas imagens que o Google Earth nos disponibiliza gratuitamente eram uma raridade. E quando haviam, eram extremamente caras. O mesmo se aplica a vetores, como os limites de municípios e arruamentos.

Para nossa sorte, atualmente temos uma quantidade considerável de bases de dados disponibilizadas gratuitamente por diversas fontes. Só que não são tão simples de serem encontradas. Mas sabendo onde buscar, a nossa tarefa fica mais fácil.

Vamos ver a seguir dois exemplos excelentes de onde podemos obter bases de dados de altimetria (essencial para análises de predição e transmissão) e também de vetores.

Nota: a nossa audiência (telecomhall) é mundial, e é claro que não podemos cobrir aqui a obtenção de dados para todas as áreas abrangidas, principalmente com a melhor precisão existente, no caso de altimetria. Mas mostraremos através de exemplos que podem ser estendidos a qualquer local. O mais importante é aprender como tratar os dados brutos obtidos para obter os resultados processados.

 

Bases de Dados de Altimetria (heights)

Como principal exemplo de bases de dados de altimetria (heights) gratuitas temos as bases de topologia da NASA, obtidas através da missão SRTM.

A “SRTM” (Shuttle Radar Topography Mission) foi uma missão realizada durante 11 dias de Fevereiro de 2000, utilizando um sistema de radar modificado especialmente acoplado a Space Shuttle Endeavour. Essa missão obteve dados de elevação numa escala próxima da global para gerar mais completo banco de dados digitais topográficos em alta resolução do Planeta Terra.

Além dos dados disponibilizados pela NASA, temos também outras fontes de bases de dados, como o servidor Terra-Server, que disponibiliza imagens (imagery), além de uma série de outras fontes.Fique a vontade para fazer suas próprias pesquisas/downloads.

 

Heights - NASA (SRTM)

Os dados da SRTM podem ser obtidos diretamente através do endereço: http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/ navegando para o diretório srtm.

Para maiores informações, e atualizações de versões, correções de erros, etc, por favor, consulte a documentação online disponível, no site da SRTM: http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/index.html.

Um outro link para download das Bases é http://eros.usgs.gov/#/Find_Data/Products_and_Data_Available/Elevation_Products.

A seguir temos alguns parágrafos com informações bastante técnicas sobre srtm, caso você precise desses detalhes.

As bases de dados SRTM são distribuídas em dois níveis: SRTM1 (para os EUA e seus territórios e posses) com data amostrada em intervalos de um arco de segundo em latitude e longitude (resolução 30m), e SRTM3 (para o mundo) amostrada em três arcos de segundo (resolução 90m). Os dados de três arcos de segundo são gerados numa média de três por três das amostras de um arco de segundo.

Os dados são divididos na base de um a um grau de latitude e longitude em projeção geográfica, para mostrar uma apresentação raster com intervalos iguais de latitude e longitude em nenhuma projeção como um todo, mas fácil de manipular e agrupar. O datum utilizado é o WGS-84.

Os nomes de arquivos se referem a latitude e longitude da quina esquerda inferior da região, por exemplo N37W105 tem sua quina inferior esquerda a 37 graus latitude norte e 105 graus longitude oeste. Para ser mais exato, estas coordenadas se referem ao centro geométrico do pixel inferior esquerdo, que no caso dos dados SRTM3 vai ser de aproximadamente 90 metros em extensão.

Arquivos de altura (height files) tem a extensão “.hgt” e mais dois bytes inteiros. Os bytes estão na ordem Motorola "big-endian" com o byte mais significativo primeiro, lido diretamente por sistemas como Sun SPARC, Silicon Graphics e Macintosh. DEC Alpha e a maioria dos PCs utilizam a ordem Intel ("little-endian"), então alguma troca de byte pode ser necessária. A altura está em metros referenciada para o datum WGS84/EGM96. Falhas de dados são designadas com o valor -32768.

Arquivos SRTM3 contêm 1201 linhas e 1201 amostras. As linhas das bordas norte e sul, bem como as colunas das bordas leste e oeste de cada célula sobrescrevem e são idênticas às linhas e colunas de borda das células adjacentes.

Arquivos SRTM1 contêm 3601 linhas e 3601 amostras, com overlap similar.

Também é possível fazer o download das bases geográficas SRTM já em projeção UTM e datum WGS-84, o que facilita sua utilização posterior em sistemas de predição, que será o nosso caso.

 

Heights – Comparações com bases pagas

Embora os dados da NASA tenham resolução de 90m, muitas vezes o resultado é melhor do que certas bases de dados comercialmente disponíveis com resolução menor.

Isso porque bases comerciais podem ter sido obtidas através de fontes não tão precisas, como os mapas 1:50.000 do IBGE.

É importante ressaltar que os dados brutos do SRTM podem ser pré-processados, pois apresentam alguns problemas como descontinuidades, espaços vazios, não nivelamento de corpos d’água, etc.

A análise preliminar dos dados SRTM3 (com resolução 90m) por várias vezes apresenta um detalhamento de certa forma MELHOR que os dados de altimetria comerciais de, por exemplo, 25m.

Isso pode ser visto nas figuras a seguir.

 

Heights - Procedimento para Obtenção dos Dados

Bom, agora que sabemos que podemos utilizar as bases de dados da NASA com razoável precisão, vamos ver o procedimento para obtenção das mesmas.

Nota: a forma mostrada não é a única possível. Principalmente se você tiver habilidades com softwares GIS. Fica a seu critério escolher a forma mais adequada ao seu caso, levando-se principalmente em conta a precisão que você necessitará.

A melhor solução, e mais rápida para processar os dados é utilizando o software Global Mapper. Este é um excelente software GIS auxiliar, e pode ser baixado na sua versão trial. O único problema é que a versão trial não permite salvar arquivos, ou seja, não funciona no nosso caso.

De qualquer forma, não poderíamos deixar de mencioná-lo aqui, e em breve publicaremos uma dica com exemplos de utilização de sua versão trial, que não deixa de ser interesante, como por exemplo para visualizar perfis de transmissão. O Global Mapper permite ler praticamente todos os formatos de arquivos GIS. E na sua versão registrada, permite converter as mesmas para qualquer outro formato.

Se você quiser fazer um TRIAL do Global Mapper, basta fazer o download através do link: Download Global Mapper NOW.

Infelizmente, como não vamos utilizar o Global Mapper - já que utilizamos apenas softwares gratuitos ou trial com todas as funcionalidades - vamos ter um pouquinho mais de trabalho, mas ver como fazer isso.

 

Heights – Baixando um arquivo HGT

Primeiramente, vamos baixar um arquivo no formato HGT. Antes de baixar os arquivos, precisamos saber as coordenadas necessárias. Para a nossa rede fictícia, um exemplo bom é o arquivo com latitude 37 e longitude -122.

Nota: os nomes de arquivos representam quina inferior esquerda do seu mapa. A convenção de nomes é (N ou S)xx(W ou E)xxx.hgt. No nosso caso, vamos baixar o arquivo que cobre a região de latitude 37 a 38 Graus Norte, e longitude 122 a 123 Graus Oeste. Assim, vamos baixar o arquivo N37W123.hgt. Somente como um outro exemplo, no hemisfério sul o arquivo S17E142.hgt cobre a região de latitude 16 a 17 Graus Sul, e longitude 142 a 143 graus Leste.

Primeiro, vamos baixar o arquivo N37W123.hgt. Digite o endereço inicial http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/, e clique em SRTM3.

 

Em seguida, clique em North America.

 

Na próxima janela, localize o arquivo desejado N37W123.hgt, clique com o botão direito, e salve o mesmo em: C:\Hunter\Data\srtm\ (crie esse diretório utilizando o Windows Explorer).

 

Nota: O arquivo é baixado é do tipo compactado (ZIP), por isso, extraia o arquivo original para essa mesma pasta.

Infelizmente, o format HGT não é aberto diretamente por nenhum dos grandes softwares GIS como Mapinfo, ArcView ou os de Predição. Assim, precisamos salvá-lo num formato DEM – Digital Elevation Model, que é lido pela maiorias dos softwares.

 

Heights – Convertendo um arquivo HGT para DEM

Como falamos anteriormente, o Global Mapper faz isso com facilidade. Mas como não temos a versão registrada do Global Mapper, vamos utilizar um software utilitário para fazer essa conversão: o 3DEM.

Assim, primeiramente baixe e instale o 3DEM através do link: http://www.softpedia.com/progDownload/3DEM-Download-111975.html. A instalação é bem simples.

Após instalar, inicie o 3DEM. Assim que iniciado, o programa solicita qual o tipo de arquivo você deseja abrir. Selecione SRTM Data (hgt, bil) e clique no botão OK.

 

Em seguida, navegue até o diretório onde você baixou o arquivo (C:\Hunter\Data\srtm\) e clique no botão Abrir.

 

Os dados já podem ser visualizados na interface do programa 3DEM.

 

Precisamos agora salvar o arquivo HGT para o formato DEM. Para isso acesse o Menu: File (1) -> Save USGS ASCII DEM (2).

 

Para mantermos a referencia, salve esse arquivo com o mesmo nome do arquivo original (só que agora a extensão já será DEM).

Pronto, o arquivo DEM já foi salvo! Feche o programa 3DEM.

E agora vamos abrir o arquivo no Mapinfo. Para isso, acesse o Menu: Arquivo (1) -> Abrir... (2), escolha arquivos do tipo GRID Image (3) navegue para o diretório onde os arquivos estão conforme mencionado acima selecionando o mesmo (4) e clique no botão Abrir (5).

 

O resultado é mostrado. Observe que cada ponto tem a informação da altura, você pode ver isso passando o mouse por cima de um ponto qualquer.

 

Para finalizar, utilize a ferramenta GELink, como já vimos em tutorial anterior, e salve o resultado como arquivo KML (Google Earth).

 

O resultado como visto na figura a seguir é bem satisfatório.

 

Observação: é claro que a base não é perfeita. Mas é uma aproximação excelente, e dependendo do seu tipo de trabalho, é mais do que suficiente.

Poderíamos ter utilizado o srtm1 ao invés de srtm3, e aí teríamos um resultado ainda melhor. Porém, como o srtm1 não está disponível para todo o mundo, preferimos usar a demonstração global, que pde ser usada para qualquer que seja a localização de sua rede. Se sua rede estiver localizada nos Estados Unidos, use a versão 1.

Você pode repetir o procedimento para completar toda a extensão de sua rede. Abaixo, temos o resultado para os arquivos N37W121.hgt, N37W122.hgt e N37W123.hgt juntos.

 

Consideração final: a solução demonstrada não é a melhor, mas atinge o objetivo, só com um pouco mais de trabalho – temos que abrir cada arquivo um a um. A intenção foi apenas demonstrar que podemos obter e tratar bases de dados de altimetria com considerável precisão. Fique a vontade para buscar soluções alternativas, e em caso de problemas, contate o nosso suporte.

 

Bases de Dados de Vetores

Assim como as bases de dados de altimetria, as bases de dados de vetores são igualmente úteis, e também podem ser obtidas gratuitamente.

Não existe entranto um repositório único onde podemos encontrar mapas vetoriais do mundo todo. O melhor local para encontrar as mesmas geralmente são em sites do governo local. No caso do Brasil, que usaremos nesta demonstração, um excelente local é o site do IBGE.

O IBGE é uma instituição que disponibiliza vários dados, mas infelizmente a estrutura do site para divulgação deixa a desejar. Para quem nunca utilizou, é comum perder horas navegando até achar o que procura. Por isso, siga os passos indicados para baixar a de qualquer estado ou município brasileiro. Os vetores estão em formato SHP, formato que pode ser aberto pelo ArGIS, Mapinfo ou programa semelhante.

Para começar, acesse o site do IBGE: http://www.ibge.gov.br/ e clique em Mapas (1).

 

Em seguida, clique no link Bases e Referenciais.

Esta seção é voltada aos usuários que já tem familiaridade com o uso de ferramentas GIS e que necessitam de bases geoespaciais para a execução de projetos diversos. Nela estão disponíveis arquivos de dados geoespaciais vetoriais, em diferentes escalas e formatos, e arquivos geoespaciais em formato raster (cartas imagem, ortofotos, modelo digital de elevação), de fotografias aéreas em formato JPG, cartas em formato PDF, além das redes do Sistema Geodésico Brasileiro, para consulta, download e impressão.

Continuando, acesse o link Bases Cartográficas.

Nesta seção estão relacionadas bases cartográficas com áreas de abrangências diversas, em vários formatos e escalas.

Finalmente, acesse o link Malhas Digitais.

As Malhas Digitais constituem-se de arquivos vetoriais, em formatos DGN - não vinculado a banco de dados - e SHP - vinculado a banco de dados, com a divisão das mesoregiões, das microregiões, dos municípios e dos setores censitários. Para o ano de 2007 estão disponíveis malhas municipais, no sistema de coordenadas geográficas e na projeção Policônica, e nas escalas 1: 500.000, 1:1.000.000, 1:2.500.000. As malhas dos setores censitários estão divididos em setores urbanos e rurais, que se complementam.

Em cada um dos links você encontra os vetores no formato SHP, do Arcview, mas que já vimos pode ser lido pelo Mapinfo.

Acessando o link Municipal 2007, você encontra dados de Vetores do Brasil mostrando os Estados, e também Vetores por Estados com os limites dos municípios.

Acessando o link Setor Censitário Urbano você encontra os dados de Vetores de Bairros. Infelizmente, não há detalhamento de bairros completo para todos os municípios existentes.

A seguir, temos os links diretos.

Brasil: ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/malhas_digitais/municipio_2007/Malha_Municipal_Digital_2007_2500/Disseminacao_2007/Proj_Geografica/SAD_69/ArcView_Shp/2007/E2500/Brasil/

Estados (UF):
ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/malhas_digitais/municipio_2007/Malha_Municipal_Digital_2007_2500/Disseminacao_2007/Proj_Geografica/SAD_69/ArcView_Shp/2007/E2500/UF/

Bairros:
ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/malhas_digitais/setor_urbano_2007/


Vamos demonstrar, para exemplificar, a obtenção dos dados vetoriais do Estado de São Paulo, e seus municípios.

Primeiro, acesse o link de Estados (UF) conforme mostrado acima, escolha a UF SP, e baixe todos os arquivos para o diretório C:\Hunter\Data\ibge\UF\ (você deve primeiro criar este diretório).

 

Em seguida, inicie o Mapinfo e acesse o Menu: Arquivo (1) -> Abrir... (2), escolha arquivos do tipo ESRI ® Shapefile (3), navegue para o diretório onde os arquivos estão conforme mencionado acima selecionando o mesmo (4) e clique no botão Abrir (5).

Por organização, salve o arquivo TAB na mesma pasta onde se encontram os demais baixados, clicando no botão Salvar (1) e no botão OK (2) na nova caixa de diálogo que surgirá.

 

Pronto, os dados já estão disponíveis.

Esta foi uma demonstração de como obter os dados vetoriais do Brasil a partir do site do IBGE.

 

Outros Locais e Tipos de Mapas

Como já mencionamos, os tipos de dados e mapas vão depender do que você precisa ou deseja.

Se você tiver outros interesses, como por exemplo rodovias e ferrovias, o ideal é procurar mapas no site do Ministério dos transportes (http://www.transportes.gov.br)

Acesse Mapas e Informações, depois Mapas de Transportes, em seguida Mapas Estaduais Editáveis (Fomato AutoCAD 14). Ou visite http://www2.transportes.gov.br/bit/01-inicial/index.html.

Um outro site com dados interessantes é o do IBAMA. Acessando http://siscom.ibama.gov.br você encontra arquivos no formato SHP de quase todas as regiões do país, e também dados de desmatamentos, e imagens georeferencias Cbers e Landsat georefenciada e ortoretificada. No site do Ministério do Meio Ambiente também tem algumas informações.

Como já deu para perceber, existe uma infinidade de locais onde você pode encontrar os mapas mais adequados ao seu trabalho.

Se tiver alguma dúvida, por favor contate o nosso suporte e o ajudaremos, por exemplo com algum link mais específico.

 

Links

Se fossemos incluir aqui links para todas as bases gratuitas disponíveis, cobrindo todo o globo, e todos os tipos e formatos disponíveis, com certeza teríamos centenas e até milhares de links. E esse não é o objetivo. Por isso, sugerimos que você faça uma busca no Google utilizando por exemplo “Mapas Digitais” e o nome do país onde sua rede está localizada. Se não tiver sucesso em sua busca, entre em contato com o nosso suporte.

Abaixo, um resultado do Google (habilitando a feature roda mágica), mostrando a enorme quantidade de dados disponíveis, muitas vezes desconhecidos da grande maioria das pessoas.

 

Conclusão

Neste tutorial conhecemos o que são bases de dados GIS, e como obtê-las gratuitamente, pesquisando na WEB. Vimos como baixar dados de altimetria para qualquer local do mundo, com razoável precisão, que pode ser utilizado em ferramentas de predição e de transmissão. Vimos também como baixar dados de vetores (limites de estados, cidades, bairros) para o Brasil. Devido a não haver um local único (site) com dados vetoriais cobrindo o mundo inteiro, a obtenção desses dados para outros locais, ou mesmo outros tipos de dados para o Brasil fica a seu critério. O mais importante é que demonstramos como é o processo de forma geral.

Cada vez mais, as bases de dados estão se tornando mais acessíveis. Um exemplo disso é o Google Earth, que disponibiliza gratuitamente bases de altimetria, vetorias, fotos e outras em seu programa.

Esperamos que você tenha gostado. Tire suas eventuais dúvidas postando seus comentários no Blog ou através do nosso Suporte através do Chat ou E-mail.

Até nosso próximo encontro, e lembre-se: O seu sucesso é o nosso sucesso!

Este tutorial é parte de um conjunto. Encontre mais informações no site http://www.telecomhall.com/br/default.aspx.