# Geographic Information Systems

Autores: André Amaral, Gleyciane Reis, Laysla Ferreira, Victor Carvalho e Vinícius Coelho.

### O que é?

Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG), do inglês Geographic Information Systems (GIS) são entendidos como sistemas compostos por hardware, software, dados, pessoas, organizações e arranjos institucionais. Esse agentes e ferramentas funcionam integrados “para coletar, armazenar, analisar e divulgar informações sobre áreas da terra”. (Dueker & Kjerne, 1989, p. 7-8).
Essa definição foi desenvolvida por um grupo de especialistas e, por isso, é aquela geralmente usada, mas há outras conceituações dadas ao termo, baseadas cada qual na perspectiva de seu autor, como explica Chrisman (1989).
“Alguns focam na conexão do mapa; alguns enfatizam o banco de dados ou o kit de ferramentas de software; e outros enfatizam aplicações como apoio à decisão"(Maguire 1991; Chris 1989).
Um SIG é um sistema utilizado para armazenar, analisar e manipular dados geográficos, ou seja, dados que representam objetos e fenômenos em que a localização geográfica é uma característica inerente à informação e indispensável para analisá-la.

### Como surgiu?

A solução mais antiga de resolver problemas de análise de informações espaciais envolve a construção e a utilização de mapas (um processo caro e trabalhoso, levando em conta os aspectos de armazenamento e atualização manual). As primeiras tentativas de automatizar parte do processamento de dados com características espaciais aconteceram na Inglaterra e nos EUA, nos anos 50, com o objetivo de reduzir os custos de produção e manutenção de mapas. Os primeiros SIG surgiram na década de 60, no Canadá, porém eram muito difíceis de usar e a mão de obra especializada era excessivamente cara.
Ao longo dos anos 70 foram desenvolvidos novos e mais acessíveis recursos de hardware, tornando viável o desenvolvimento de sistemas comerciais.
Na década atual, observa-se uma grande expansão da utilização dos SIG nas organizações, sempre alavancado pelos custos decrescentes do hardware e do software, e também pelo surgimento de alternativas menos custosas para a construção de bases de dados geográficas.

### Funcionamento do SIG e formação de um banco de dados geográficos

Os SIGs são alimentados por diversos tipos de informações, como levantamentos de campo, cadastros, mapas, e dados de sensores remotos. Basicamente existem dois tipos de informações: as de natureza geométrica e as não geométricas. Os dados geométricos estão ligados diretamente as suas representações no espaço: pontos, linhas, altura, distância, e etc. Já os não geométricos são atributos que respondem por características das representações geométricas: população, número de casas, mortalidade infantil e etc. Os SIGs estão estruturados basicamente em: interface com o usuário; entrada e integração de dados; funções de consulta e análise espacial; visualização e plotagem e armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um banco de dados geográficos), onde existe uma hierarquia entre eles, do nível mais próximo ao usuário – interface – ao nível mais interno – sistema de gerência de banco de dados
O processo de criação de um banco de dados geográficos inicia-se de forma análoga à criação de qualquer sistemas convencionais, com a identificação do problema. Após a modelagem conceitual, são especificados os processos de transformação e análise dos dados exigidos pela aplicação e as saídas (relatórios, mapas, plantas) esperadas do uso do sistema e das informações contidas no banco de dados.
O passo seguinte consiste no desenvolvimento da estrutura do banco de dados. Essa fase inclui, entre outras atividades, a definição de métodos para a atualização constante do banco. Por fim, são desenvolvidos os programas aplicativos, elementos de software que visam facilitar o manuseio do sistema, garantir a integridade do banco de dados e simplificar a execução de comandos do SIG adotado.

### Métodos de Geolocalização e o papel da Google

Como sintetizam Vetorato e Almeida (2013), há mais de uma forma de se definir a localização de um objeto ou corpo; as mais comuns são a Triangulação GPRS (General Packet Radio Service ou Serviço de Rádio de Pacote Geral), a Geolocalização por IP (Internet Protocol ou Protocolo de Internet) e o GPS (Global Positioning System ou Sistema de Posicionamento Global).
A partir desses métodos empresas desenvolvem ferramentas capazes de aglomerar dados à cerca de quaisquer critérios sobre os quais elas mesmas e governos estejam dispostos. Geralmente, as citadas ferramentas são produzidas a fim de fornecer análises geográficas, políticas, de mercado e de demografia, se destrinchando e adaptando conforme as instancias explanadas.
Como é de se esperar, trata-se de um setor gigantesco que atrai muita competitividade, mas há aqueles que se destacam em meio a concorrência. A Google detém a cobertura global mais precisa do mundo com a ferramenta Google Maps Geolocation API.
A Google disponibiliza essa ferramente a outras empresas e dá a elas os direitos de edição e distribuição de versões adaptáveis a seus clientes. Basicamente, essa ferramenta retorna uma interface gráfica integrada às informações georreferenciadas em mapas, possibilitando a geração de mapas temáticos. Os mapas temáticos permitem visualizar uma região de interesse e uma ilustração dos dados não espaciais, que pertencem à essa região. Isso quer dizer que ela permite a sobreposição de dados num mapa personalizado do Google. Assim seus clientes têm "liberdade" para adaptar e customizar a visualização dos mapas da Google de forma a atender melhor as necessidades dos seus clientes internos e externos. Isso permite que cada clienta da Google crie aplicativos mobile e Web diferentes, mas com uma mesma plataforma de mapeamento do Google, incluindo imagens de satélite, Street View, relevo, rotas de carro, mapas estilizados, ferramentas de análises e um grande banco de pontos de interesse. As atualizações são diárias, assim seus usuários têm acesso a um serviço continuamente aprimorado.

### A aplicabilidade dos SIG

Como já dito, a aplicabilidade de um varia conforme o que se espera dele. Ao longo do tempo, as necessidades dos cidadãos evoluíram e, junto a elas, evoluíram também as formas de as entender e as atender. Como exemplos podemos citar o uso dos em restaurantes, empresas aéreas, bancos de varejo e órgãos públicos.

### Aplicações Específicas
#### Em um restaurante

Sistema Vitto
É um sistema de gerenciamento de restaurantes e pedidos de delivery online. Além de oferecer funcionalidades como vendas online, serviços de atendimento e cadastro de clientes, o sistema oferece também rastreamento das entregas e otimização de rotas. Uma vez aplicado, ele estabelece a melhor logística de descolamento para entrega dos produtos.

#### Em Empresas Aéreas

A tecnologia da informação e os SIG usam computadores, softwares e dados para ajudar os stakeholders da indústria da aviação a identificar e visualizar tendências de mercado, padrões, oportunidades, ameaças que, de outra forma, não podem ser possíveis com o jeito antigo se obter e organizar dados. O SIG tem papel fundamental para o desenvolvimento e melhoria da indústria de aviação.
O SIG tem papel fundamental na pesquisa e análise de roteirização e desenvolvimento da área industrial, toda a parte de infraestrutura da indústria de aviação podem ser projetadas, planejadas e mantidas com o uso de SIG. Dois exemplos que podem ser explicitados são os de gerenciamento integrado de instalações e o gerenciamento de ativos para aeroportos. As soluções da TI com o uso de SIG tem a capacidade das partes interessadas desse setor para planejar, construir, distribuição, padrões de qualidade, segurança e inovação em seus negócios.
Existem algumas soluções possíveis para certos problemas, usando a TI com o uso de SIG:
* Reguladores podem usar aplicativos integrados de SIG,CAD e planejamento para o planejamento do espaço aéreo, roteamento e outras atividades de pesquisa para melhorias contínuas e aumentar a segurança do espaço aéreo.
* O SIG tem parte fundamental na produção de layout dos aeroportos.
* SIG tem papel fundamental na conscientização do impacto ambiental que à indústria aérea causa.
* Tem fundamental importância no impacto das construções de aeroportos no âmbito urbano e todos o aspecto de impacto no tráfego de veículos local, na poluição sonora local...
Um exemplo desse tipo de implementação é a ampliação do aeroporto de Sibiu na Alemanha que, devido ao aumento do fluxo de turistas, viu a necessidade do uso de sistemas de TI aliados aos sistemas de informações geoespaciais e decidiram realizar a criação de uma nova pista e um novo prédio de terminal. Eles usaram SIG tanto na tomada de decisão de construir um novo prédio e uma nova pista tanto no desenvolvimento da construção quanto alocação.
Para o desenvolvimento primeiro foi obtido um modelo 3D do aeroporto, havia muitas etapas a serem executadas. Para alcançar o objetivo proposto usaram CAD e GIS como programas base para a construção. Como primeiro passo na criação foram obtidas as características físicas do aeroporto de Sibiu de forma precisa. Foram obtidos os dados topográficos por meio de SIG que foram usados para definir o pistas de pista, pistas de trânsito, aventais e cruzamentos em AutoCAD. Depois de completo esse processo foi obtido um modelo no CAD do aeroporto.
O segundo passo foi o cruzamento de vários conjuntos de dados de sistemas de dados, ocorreu a conversão de dados para shapefile (Um shapefile é um formato de armazenamento de dados de vetor da Esri para armazenar a posição, forma e atributos de feições geográficas). Depois da conversão de dados usou se o ArcMap (é um programa usado principalmente para visualizar, editar, criar e analisar dados geoespaciais).
Como resultado o modelo fez com que fosse possível obter e avaliar todos os obstáculos e limitações da superfície do aeroporto de Sibiu. O modelo 3d permitiu a visualização perfeita para os problemas topográficos do aeroporto e tantas outras dificuldades para a construção da pista e do prédio.
· Cabos, antenas, estruturas construídas, etc.
· Estas superfícies podem ser obtidas com parentes
· Facilidade e precisão em função da sua
· Distância do aeródromo e altura do
· Terreno do nível do mar.

#### Em Bancos de Varejo

O objetivo geral do uso de tecnologia em bancos é (e provavelmente continuará sendo) a segurança do negócio, isto é, quando a operação necessita ser feita de maneira eficaz e eficiente, é imprescindível que ela seja segura. Desta forma, as operações são pensadas de forma estratégica, de modo que competitividade é sinônimo de segurança, tanto dos montantes financeiros, quanto das inúmeras informações de clientes com as quais os bancos lidam diariamente.
Por isso tornou-se comum o uso dos em bancos para que a operação seja feita de maneira mais estratégica com a análise de bancos de dados complexos que reúnam informações necessárias para:
* Lançamento de novos produtos bancários para determinada região/cidade/país: através do cruzamento de informações de moradia, renda, uso de serviços bancários (poupanças, crédito, títulos, empréstimos);
* Investimento e alocação de recursos através do uso de informações dos ’s, que podem ser usadas para simulações de informações de potenciais clientes em uma região onde deseja-se abrir um banco e/ou agências bancárias, por exemplo;
* Avaliação de performance de agências bancárias (sendo usado para a decisão de abertura ou fechamento dessas agências);
* Monitoramento da distribuição de dinheiro em caixas eletrônicos (com ’s baseados em localização em tempo real);
* Análise de desempenho de produtos bancários, com a análise das informações disponibilizadas por ’s sobre clientes em potencial, clientes desejados e não-desejados
* Análise de competidores e dos clientes de competidores, para a criação de estratégias que possibilitem a atração de destes clientes.Figura 4 - Tela do software Geofusion
Os SIG disponibilizam informações que permitem uma análise completa de riscos, com foco em sobrevivência e expansão no mercado, entendendo a necessidade dos clientes através do cruzamento de informações de regiões e não mais caso a caso, permitindo a identificação de padrões de clientes e de mercado, permitindo oportunidades de expansão, aumento da qualidade nos serviços e na satisfação dos clientes.
Um exemplo de software usado é o Maptitude, que possui: censos demográficos atualizados, informações de bancos e agências bancárias (localizações em mapas), localização de consumidores. Este software permite que o banco determine onde estão localizados os seus clientes e seus clientes em potencial, suas agências e caixas, custos por região, etc.

#### Previsões e Desastres Naturais

Desastres naturais são acontecimentos repentinos inesperados que causam perda ambiental, financeira e humana. Estes eventos incluem avalanches, nevascas, seca, terremotos, calor extremo ou frio, furacões, deslizamentos de terra, tornados, erupções vulcânicas e incêndios. Os seus efeitos nocivos podem ser frustrados ou minimizados se o público estiver suficientemente preparado. Os sistemas de informação geográfica (GIS) oferecem dados espaciais valiosos às unidades de gerenciamento de resposta de emergência durante e após desastres naturais.
O GIS é uma ferramenta valiosa para processos de gestão de desastres naturais. O programa fornece informação sucinta e atualizada, particularmente aos gestores e socorristas, na sua avaliação do desastre natural, em qualquer fase.
A resposta de emergência é todo procedimento e ação tomados após a eclosão do desastre natural, desde o resgate às vítimas até a reconstrução das áreas afetadas.
Os profissionais da resposta de emergência podem combinar as rotas da área, a população e os dados da terra em um formato claro do mapa antes de um desastre natural.
Isso significa saber principalmente se localizar em meio ao caos que se instala após esse tipo de incidente. Além disso, considerando que existem diversas organizações atuando no gerenciamento de emergência (polícia, defesa civil, médicos, bombeiros e etc), o uso do GIS permite que os respondentes treinados consigam rapidamente compartilhar e receber informações entre centros de comando por toda cidade e até o mundo. Quando um desastre natural acontece, o tempo significa vidas. Ter acesso a informações valiosas instantaneamente é o que irá fornecer a base para o futuro processos.
Ou seja, o GIS é importante não apenas para a situação de emergência corrente, mas também para futuras, já que as informações dos procedimentos executados e rotas utilizadas ficam registradas, gerando um valioso banco de dados.
A utilização da Ferramenta
O gerenciamento de emergência tem três objetivos principais (Johnson, 2000):
* Proteger a vida;
* Proteger a propriedade; e
* Proteger o ambiente.
O GIS se torna uma ferramenta inestimável na execução dessas premissas, usando de um ciclo de gerenciamento de emergência formado por fases que se sobrepõem:
* Planejamento: identificar riscos futuros e áreas vulneráveis, como zona de inundação potencial.
* Mitigação: ações preventivas para evitar ou reduzir a probabilidade de um desastre, como plano de gestão ou restrição de acesso em áreas vulneráveis.
* Preparação: é fase da gestão de riscos; fase vital, é formada pela inúmeras perguntas “e se...?”. As equipes então passam a ser treinadas para responder a essas situações potenciais, e além de usarem a informações dadas pelos GIS, também iram realimentar o sistema, com dados como tempo de resposta. Assim se tem equipes de resposta preparadas antes de um evento, minimizando a confusão durante uma situação de crise real.
* Resposta: A parte mais importante das situações de emergência, e principal veia de atuação do GIS. Numa situação de desastre natural, tempo é vida. Com o uso do GIS, os respondentes serão capazes de determinar o caminho mais rápido para o seu destino de acordo com a rota identificada nos estágios de planejamento antes de desastre. O software GIS Tiger (Road), é um exemplo da tecnologia, usado nos EUA. Além disso o GIS fornece:
** apoio adicional, dando informações de localização para os recém-chegados.
** avaliação de gravidade dos desastres naturais, que determina o tipo de esforços de recuperação necessários
** Dados de áreas seguras para remoção das vítimas.
** Dados de hospitais próximos e seguros para remoção das vitimas.
* Recuperação: é a restauração das áreas impactadas. É importante para garantir a segurança pública após o desastre. Os dados GIS podem ser usados para identificar as áreas vitais que requerem reparo imediato, a fim de restaurar alguma normalidade para a área. A extensão e gravidade de um desastre irá ditar os esforços de recuperação.
Todos esses dados geram informações em tempo real que alimentam o mapa da plataforma do software, sendo simultaneamente acessível a toda a equipe envolvida.
Apesar das vantagens notáveis de utilizar GIS durante um desastre natural, há também limitações (Cova, 1999). Como:
* Possibilidade de dados insuficientes;
* Falta de organização;
* Dificuldade para reconhecer deficiências em modelos;
* Problemas com o software; e
* Incapacidade de reconhecer as necessidades dos usuários finais.
As soluções previstas são:
* mais investimentos no processo de preparação dos profissionais de gestão;
* uma vez que as catástrofes naturais podem mudar a estrutura de uma cidade em momentos;
* ter dados básicos abrangentes;

### As novas tendências que já são realidades

Os sistemas de informação geográfica estão se tornando mais precisos e completos com softwares e avanços tecnológicos. Os recursos para compilar dados em ambos os níveis de térreo e aéreo são mais avançados do que no passado. Isto facilita a disponibilidade de sistemas de preparação de emergência mais detalhados para o futuro.
Celulares e computadores são mais capazes de lidar com dados do que nunca e, softwares aprimorados nesses sistemas podem identificar uma zona de desastres ou informar os profissionais de GIS através de um sistema de código aberto de áreas menos conhecidas. Mapas on-line estão sendo atualizados regularmente como avanços tecnológicos através de imagens de satélite.
É fundamental tornar a maioria das informações disponíveis, permitindo que mais pessoas reconheçam o valor e se tornem aptas a usar o software, isso torna o banco de dados mais completo e detalhado, aumentando sua eficiência. Com cada vez maior informação espacial, os GISs vão se tornar uma parte mais intrincada a gestão de desastres naturais. Esta tecnologia tem e vai continuar a salvar vidas, dinheiro e meio ambiente.
Os GIS provavelmente nunca poderão eliminar a ameaça desses eventos, mesmo assim, eles podem dar informações suficientes para garantir que áreas de alto risco sejam melhor preparadas para se e quando ocorrerem esse tipo de eventos.

#### Agricultura e agropecuária

Grande parte da economia brasileira é baseada em commodities da agricultura e agropecuária. Um SIG aplicado a esse mercado possibilita a análise e visualização de padrões e tendências, o que auxilia na redução de desperdícios e aumento da produtividade.
O vasto mercado tecnológico atual disponibiliza SIG capazes de identificar áreas excelentes para o desenvolvimento dos mercados agrícola e agropecuário, bem como a identificação de áreas críticas, com escassez de recursos hídricos, ocorrências de queimadas e outros desastres que podem afetá-los negativamente.

#### Geomarketing

Em resumo, Geomarketing é uma técnica de marketing que utiliza SIG e análise de dados como parte no processo de tomada de decisões na gestão de Vendas, Trade e Marketing.
A partir da mescla de conceitos de marketing, elementos cartográficos e geodemográficos e uma profunda análise de concorrência, a utilização desta ferramenta permite ao usuário tomar decisões com maior embasamento.
Utilizando sistemas e mapas sobrepostos, o usuário possui diversas camadas que levam a uma interação e compreensão real do cenário desejado. Levando assim a uma maior usabilidade para o sistema, não dependendo de especialistas em sistemas para utiliza-los.
Figura 5 - Representação gráfica dos diversos níveis sobrepostos que levam riqueza de informações dadas ao usuário
Diversas empresas hoje têm utilizado Geomarketing para se tornarem cada vez mais competitivas no mercado. Esse tipo de Sistemas tem sido utilizado por empresas como Mc Donalds, Burguer King, Starbucks, Pão de Açúcar, Santander, Outback, entre diversas outras.
Com Softwares intuitivos e de que entregam ao usuário uma gama de informações, que vão desde o consumo local em bairros, cidades ou regiões, subcategorizado em setores da economia até mesmo previsões de demanda para certos produtos e o Market Share que uma empresa possui ou poderia possuir naquele local.
Sistemas de Geomarketing responde perguntas tais como:
* Qual a região que tem mais consumidores de um produto;
* Qual a quota de mercado de uma região (e consequentemente, monitorizar evoluções nessa região);
* Como é que a quota de mercado está a evoluir nas várias regiões;
* Qual a região/concelho onde existe mais propensão para angariar novos clientes;
* Segmentação de Clientes por Código Postal, por secção INE, etc.;
* Visualização de pontos fortes e fracos;
* Visualização de vendas por território;
* Comparação de territórios de vendas (sendo que, os territórios de vendas são definidos de acordo com o negócio);
* Número de Clientes por território de vendas;
* Clientes que proporcionam maior valor de negócio;
* Potencial de vendas que não está a ser utilizado.
Com o avanço no desenvolvimento de SIG, tem sido possível elaborar cada vez melhores previsões de demanda, concorrência e ,consequentemente, previsões de Market Share, Valuation, ROI, o que acarreta cada vez mais em um mundo mais competitivo porém democrático, já que o acesso a esse tipo de informação se torna mais acessível.

### SIG no Futuro

“[…] as empresas usarão com mais frequência a localização dos clientes para ajudar a direcionar as propagandas, como por exemplo enviar um cupom para uma loja na frente da qual o cliente acabou de passar.
[...] o aumento do número de dispositivos conectados à Internet pode levar a um cenário assim: a geladeira do usuário percebe que o leite está acabando e envia uma informação ao celular do dono, atualizando sua lista de compras. A loja frequentada por um cliente, conhecendo suas compras anteriores e possivelmente sua lista de compras, envia um cupom de desconto no leite em uma loja próxima à localização atual desse cliente. "Conversei com representantes de empresas que estão considerando fortemente a Internet das Coisas. Talvez estejamos mais perto desse cenário do que algumas pessoas acreditam".” (HEMPFIELD, Clarence. The Consumerization of Geographic Information Systems (GIS), São Paulo).

### Referências Bibliográficas:

SCHRAMMEL, Bruna Moreira; GEBLER, Luciano. Utilização de ferramentas de SIG para Agricultura de Precisão no planejamento ambiental de uma pequena propriedade rural produtora de maçãs. Disponível em: <http://www.agriculturadeprecisao.org.br/upimg/publicacoes/agricultura-de-precisao---boletim-tecnico--02-12-2014.PDF>. Acesso em 03/06/2017.
Gis Geography. 6 Amazing Global Agriculture Maps – Farming Visualized. Disponível em: <http://gisgeography.com/agriculture-maps-global-farming/>. Acesso em 03/06/2017.
Pitney Bowes. The Consumerization of Geographic Information Systems (GIS). Disponível em: <http://www.pitneybowes.com/us/location-intelligence/case-studies/consumerization-of-gis.html>. Acesso em 03/06/2017.
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