Agrosoft 97: Evolução dos sofwares de pré e pós-processamento de dados de GPS

Evolução dos sofwares de pré e pós-processamento de dados de GPS - o caso do PC-GPS 3.0

Rubens Augusto Camargo Lamparelli
rubens@cpa.unicamp.br
CEPAGRI/UNICAMP
Distr. de Barão Geraldo/Campinas-SP, 13083-970, CP: 6078 -

Jansle Vieira Rocha
jansle@agr.unicamp.br
Departamento de Planejamento e Produção Agropecuária - FEAGRI/UNICAMP
Distr. de Barão Geraldo/Campinas-SP, 13083-970, CP: 6011 -

O intuito deste trabalho é mostrar a evolução do software PC-GPS que, a partir do processamento de dados oriundos do GPS, agora incorpora funções de SIG. As funções de cada versão foram comparadas entre si para identificar potencialidades e restrições em responder questões simples e complexas e mostrar a tendência de integração GPS/SIG.

As versões 2.3 e 2.4 possuem funções de planejamento de missões, banco de dados para coleta de atributos e funções de visualização com alguns filtros que respondem a questões simples. As versões 3.0 e 3.2 beta incorporaram recursos mais sofisticados como API, ODBC, OLE, importação e exportação de arquivos de diferentes formatos, operações ("e" / "ou") de filtragem de banco de dados, possibilitando responder questões mais complexas. A sobreposição e amarração de imagens e mapas permite adicionar informações aos mapas via digitalização, denotando aqui indícios preliminares de processamento de imagem. O estudo mostrou que esta fusão já está bem caracterizada pois apresenta sistemas de: entrada de dados, organização (banco de dados), análise e visualização de informações. A principal conclusão do trabalho foi o encontro de grandes semelhanças entre as funções apresentadas pelo PC-GPS e aquelas de um SIG, mostrando uma tendência para sistemas integrados GPS/SIG.

The main goal of this paper is to show the evolution of the PC-GPS software, which processes data from GPS and now incorporates GIS functions. Each version of the software was evaluated and their functions were compared to identify potentials and restrictions in answering simple and complex queries in order to demonstrate the tendency in integrating GPS/GIS.

Versions 2.3 and 2.4 have functions for mission planning, data base for collecting attributes, display and filters that answer simple queries. Versions 3.0 and 3.2betha have more sophisticated tolls like API, ODBC, OLE, import and export of different data formats, data base queries like "and" / "or", allowing answers for more complex queries. The overlay and register of images and maps allow the addition of new information to maps through digitizing, showing basic image processing capabilities. The study shows that the integration GPS/GIS is well characterized showing systems for data entry, data base, analysis and display of information. The main conclusion is that there are several similarities of functions between the PC-GPS software and a GIS, showing a tendency in having fully integrated systems GPS/GIS.

A evolução da utilização do Sistema de Posicionamento Global (GPS) na coleta de dados para fins de mapeamento esta sendo muito rápida no Brasil. São poucos porém, os sistemas que possuem um vínculo mais estreito entre os dados coletados com o GPS e os Sistemas de Informação Geo-referenciadas (SIG).

O intuito deste trabalho é mostrar a evolução do software PC-GPS (Corvallis Microtechnology Inc.), um software de pré e pós-processamento que, ao longo dos últimos 3 anos incorporou funções no sentido de aprimorar as opções para a obtenção de informações a partir de dados levantados por GPS.

Para isto analisou-se as funções de cada versão comparando-as entre si, no sentido de identificar potencialidades e restrições para responder a questões simples e complexas e mostrar a tendência de integração das técnicas GPS e SIG. Estudou-se também as funções apresentadas pelo PC-GPS com as de um SIG para identificar suas semelhanças.

O Banco de feições tem funções de visualização, edição, análise, impressão, plotagem e algumas comumente encontradas no Windows (zoom in/out/fit, cópia/adição, salvar).

Por outro lado o PC-GPS possui funções como plotar, cortar (filtro para executar cortes sob condição), adicionar, juntar, média (calcula a média das coordenadas encontradas), linha fechada (liga pontos numa linha contínua e posteriormente fecha), procura (filtro que pesquisa atributos e valores específicos), distância (calcula a distância horizontal, a distância considerando o declive e o azimute entre dois pontos) e verifica a qualidade da coordenada.

Contém funções específicas ao intercâmbio de dados entre o software e o MC-GPS (série de aparelhos para coleta de dados GPS da própria Corvallis), transformação dos arquivos para formatos compatíveis com alguns SIG's e realiza correção diferencial.

O sub-menu Transferência de arquivos é composto pelas funções enviar, receber e configurar. Estas funções permitem transmitir arquivos do aparelho GPS ao PC e vice-versa.

O sub-menu correção diferencial é composto por funções que configuram os arquivos da estação base (hora, dado de saída e a projeção de referência). Estas funções são utilizadas na correção diferencial. Permite utilizar dados de outros modelos e marcas (Trimble Pathfinder, Magnavox, Rinex, Motorola, Ashtech Z-12 ou MXII e NovAtel).

O sub-menu Transformação para SIG´s, permiti que arquivos gerados pelo GPS sejam transformados para arquivos compatíveis com vários SIG´s (DXF - Drawing Exchange Format e Arc/Info.

Este módulo contém uma série de funções que possibilitam garantir maior qualidade dos dados coletados do Sistema GPS. Para isto, disponibiliza informações sobre DOP´s, elevação, azimute, visibilidade e doppler de cada satélite da constelação, em qualquer horário.

Esta versão se encontra também estruturada nas três áreas consideradas na versão 2.3 só que, os menus foram colocados de modo a simplificar a interação com o usuário.

Nesta etapa, somente as diferenças com a versão anterior serão mencionadas. Inicialmente, a diferença básica esta no desmembramento do menu Banco (Banks) da versão 2.3, em menu Tarefas (Jobs) e Listas (Lists).

No sub-menu Edição (Edit) foi incluída a opção Adicionar Pontos (Add Point). Esta opção possibilita inserir feições representadas por pontos, que tanto podem ser os coletados por GPS quanto aqueles que foram criados via teclado.

As grandes mudanças aconteceram no menu diferencial incluindo agora a opção para precisão centimétrica e exportação de arquivos para SIG, disponibilizando a saída para o ArcView.

A versão 3.0 provém da combinação de um gerenciador de projetos baseados em dados de GPS e potentes ferramentas e utilidades de mapeamento. Foi concebido dentro de um novo conceito que congrega funções de organização de dados, análise de feições, suporte a banco de dados, ligação com banco de dados, suporte para análise de imagens raster e construção de mapas. Além disto o PC-GPS 3.0 oferece capacidades avançadas de conectividade com banco de dados (ODBC), conectividade com imagens e vídeos (OLE) e ferramentas de programação (API). As principais mudanças são discriminadas a seguir.

A função Plotar (Plot) permite configurar a saída do mapa para uma plotter com alternativas para os tamanhos A4, A3, A2, A1e A0. Os dados de atributo podem ser impressos por meio de planilhas.

O menu Edição (Edit) sofreu modificações com o objetivo de introduzir funções para inserção de novos nós (insert nodes) que permitem reformatar a área e, arquivos (PowerPoint), equações (Microsoft Equation), imagens (Paintbrush), planilhas do Excel, na opção inserção de novos objetos (Insert New Object). Isto amplia as possibilidades de enriquecer e melhorar as análises. Outras funções foram incorporadas para aumentar o potencial de edição. Estas funções permitem a inserção de pontos, linhas ou áreas (Adição de feições-Add Feature). Outra inovação demonstra a preocupação de individualizar as feições através do conceito de Tópicos (Topics). Este conceito é semelhante ao de camada (layer) em SGI. Duas outras funções foram criadas; classificar (Classify) e procurar (Search). São filtros de recuperação de informações utilizando-se das denominações de feições ou rearranjo destas, segundo intervalos determinados. A função "Procurar", realiza as operações Booleanas "ou" e "e". A função classificar, subdivide as feições em classes de acordo com seus valores. Com isto, é possível que vários tipos de questões mais complexas possam ser respondidas.

O banco de dados (Sheet) é estruturado segundo cada Tópico, no sentido de deletar, inserir e modificar seus atributos através da função configuração (Setup). Estas configurações são importantes pois permitirão a aplicação de filtros de pesquisa e procura. A outra opção disponível é o ODBC (Open DataBase Comunication). Ela permiti exportar dados para outros programas como o Access®, FoxPro® ou dBase® onde podem ser realizados novos cálculos, utilizando-se funções específicas disponíveis nestes programas e de novo serem importados para o PC-GPS 3.0 com resultados adicionais complementares.

Alguns dos grandes incrementos desta versão foram o aproveitamento da ferramenta OLE (Object Linking and Embedding) e funções que possibilitam tratar imagens. A ferramenta OLE permiti a criação de conexões entre os atributos e outras fontes de informação como fotografias, gráficos, vídeos ou desenhos. A Figura 1 ilustra esta possibilidade. A título de exemplo, foi importada uma imagem de parte da Cidade de Campinas/SP, com ruas e parques, no formato bmp. Esta imagem foi corrigida utilizando-se de pontos de controle. Sobre esta imagem foi realizada a digitalização delimitando o Parque Taquaral, importante área de lazer da cidade (área verde escuro). Neste Parque existe um Teatro ao ar livre que foi também localizada e identificada por um ponto amarelo. Com a ferramenta OLE foi possível estabelecer ligação entre a feição Teatro com a sua fotografia (escanerizada e em formato bmp) de tal maneira que, cada vez que se clicar duas vezes na feição Teatro (ponto amarelo) aparecerá a fotografia, mostrando suas características. Já as funções de tratamento de imagens permitem que sejam feitas a correção geométrica e a digitalização na imagem. A Figura 2 mostra uma foto aérea sob a qual foi feita digitalização de uma estrada (magenta) e de uma área (amarelo), demonstrando assim a potencialidade de atualização de mapas.

Esta versão apresenta as características que a diferenciam da anterior quanto ao tratamento em mapas, exportação e importação de arquivos e análise de dados. A grande modificação esta na análise dos dados, com a introdução de possibilidades de criar filtros próprios utilizando e/ou. Acrescentou-se as opções de importar DXF e importar e exportar ASCII. Estas opções permitem integrar arquivos oriundos de outras fontes de dados como mapas no formato analógico, aqueles gerados por outros programas contendo mais recursos de cartografia e SIG´s. Por outro lado, torna possível a comunicação com uma gama maior de SIG´s através da saída no formato ASCII .

Segundo MARBLE (1984), o que define um SIG é a existência de sistemas de entrada de dados, de armazenamento e recuperação de dados, de manipulação e análise de dados e de visualização. O estudo mostra, de acordo com as modificações de incorporação de novas funções que, esta fusão já se iniciou. Nota-se pelo Quadro 1 a evolução do software. O PCGPS apresentava um sistema de entrada de dados, que contemplava, nas versões 2.3, 2.4 e 3.0, apenas aqueles derivados do mapeamento por GPS enquanto que, na versão 3.2, foram incorporadas funções que permitiram inserir dados originados de mapas com a importação de arquivos (texto e DXF) e os produzidos pela digitalização em imagens. Possui um sistema de organização dos dados em banco de dados (sistema de armazenamento), simples mas eficiente, onde pode ser acessado rapidamente pelo usuário e que nas versões 2.3 e 2.4 pode responder a questões simples através de filtros e nas versões 3.0 e 3.2 podem responder a problemas mais complexos. Por último, o sistema de visualização de informações. Este módulo é formado pela possibilidade de acessar as informações via banco de dados e via tela através de imagens. Este módulo é complementado pelas ferramentas de cartografia introduzidas na versão 3.2 aumentando a capacidade de informar.

Função/ Versão	Transf. de Arquivos	Correção Diferencial	Filtros	Ferramentas Para Impressão (Saída)	Proces. De Imagem
2.3	exp.(DXF, ArcInfo)	código C/A	simples	impressora	não possui
2.4	exp.(idem 2.3 +ArcView	código C/A	simples	impressora	não possui
3.0	exportação idem acima	código C/A e carrier phase	complexos (e/ou)	impressora e ploter	correção geom. e digit. sobre imagem
3.2	exp./imp. Idem 3.0 +ASCII	código C/A e carrier phase	complexos (e/ou)	idem acima e ferramentas de cart.	correção geom. e digit. sobre imagem

Há indícios claros que o software PCGPS está se encaminhando para ser um SIG de acordo com MARBLE (1984) inserido na ferramenta GPS.

Formado em engenharia agrícola pela Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agrícola da UNICAMP (1980), mestrado em sensoriamento (INPE/SJC, 1984) e doutorado em geoprocessamento na POLI/USP (São Paulo, 1996). Atualmente pesquisador no CEPAGRI/UNICAMP, onde atua na área de geoprocessamento fazendo parte do GEO-Grupo de Estudos em Geoprocessamento ttp://www.agr.unicamp.br/dppa/geo/geo.htm).

Formado em engenharia agrícola pela Faculdade de Engenharia Agrícola da UNICAMP (1986), mestrado em máquinas agrícolas (FEAGRI/Campinas, 1988) e Phd em Applied Remote Sensing no Cranfield Institute of Technology/Silsoe College (Inglaterra,1992). Atualmente Professor Assistente Doutor na FEAGRI/UNICAMP, onde atua na área de geoprocessamento e coordena o GEO-Grupo de Estudos em Geoprocessamento (http://www.agr.unicamp.br/dppa/geo/geo.htm).