Sistema de informação geográfica: o mapa que virou banco de dados

Um mapa de papel guarda uma informação só: o desenho impresso. Um sistema de informação geográfica guarda o desenho e a tabela que veio atrás do desenho, e a tabela responde pergunta.

A sigla em português é SIG. Em inglês o nome aparece como geographic information system. A ideia cabe numa frase: cada feição desenhada carrega coordenada e atributo, então o mapa deixa de ser figura e vira banco de dados consultável por posição.

A consulta é a diferença inteira. Você pergunta quais escolas ficam a menos de um quilômetro de área sujeita a alagamento, e o sistema cruza duas informações guardadas em arquivos separados e devolve a lista com nome e endereço. O papel nunca fez o cruzamento.

A camada: uma folha por assunto, empilhada na mesma coordenada

A unidade de trabalho do SIG é a camada. Cada camada guarda um assunto só: os rios de uma bacia, os lotes de um bairro, as estradas de um estado, os pontos de coleta de lixo de uma cidade.

Junto com o desenho vem a tabela de atributos. A linha do rio traz nome, código de bacia e vazão medida. O polígono do lote traz área, uso declarado e a inscrição no cadastro municipal. O ponto de coleta traz a data da última visita da equipe.

Empilhar é o gesto central do ofício. Duas camadas só conversam quando estão amarradas ao mesmo sistema de coordenadas, e por essa razão o cadastro de um país inteiro precisa de um referencial único, publicado e obrigatório para quem produz base oficial.

O SIG não desenha a linha. Ele guarda por que a linha passa ali, no campo da tabela que veio junto com o traço.

Vetor contra raster: a borda exata e a grade de células

Duas formas de guardar o mundo dividem o trabalho, e as duas convivem no mesmo projeto.

O vetor guarda ponto, linha e polígono, cada um com as próprias coordenadas. Serve pra coisa de borda definida: o poste, a rua, o limite do município, o talhão da lavoura. Você amplia a tela e a borda continua nítida, porque a máquina redesenha a partir da coordenada, nunca a partir da imagem.

O raster guarda uma grade de células, e cada célula carrega um valor. Serve pra fenômeno contínuo, que não tem borda natural: altitude, temperatura, umidade do solo, luz refletida pela vegetação. As bandas principais do Sentinel-2, do programa europeu Copernicus, entregam célula de 10 metros de lado, segundo a documentação técnica publicada pelo próprio programa.

A escolha entre os dois formatos não é gosto, é pergunta. Contar quantos lotes existem num bairro pede vetor. Medir quanto de mata sobrou numa bacia pede raster. Cruzar as duas coisas pede converter um formato no outro, e a conversão sempre perde alguma coisa no caminho.

De onde vem o dado: satélite, campo, cadastro e sensor

Nenhuma camada nasce dentro do computador. Toda camada é levantamento feito por alguém, em algum lugar, numa data que fica registrada.

O satélite entrega a imagem. O programa CBERS, tocado em parceria pelo Brasil e pela China, distribui imagens do território no catálogo público do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, e o mesmo instituto abre as séries de monitoramento da floresta amazônica no portal TerraBrasilis.

O campo entrega a coordenada. Receptor de navegação por satélite marca onde a equipe está de pé, e o levantamento topográfico amarra o ponto medido ao referencial oficial do país.

O cadastro entrega o atributo. O Cadastro Ambiental Rural, previsto na lei florestal brasileira e operado pelo Serviço Florestal Brasileiro, guarda o polígono declarado de cada imóvel rural, com reserva legal e área de preservação dentro do mesmo arquivo.

O sensor entrega o tempo. A rede de estações da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico envia nível de rio e chuva medida pro banco público, e a camada muda de valor de hora em hora.

Quem usa no Brasil: o mapa oficial sai por quatro portas

O IBGE publica a malha territorial: limite de município, setor censitário, base cartográfica contínua. Quem desenha o Brasil sem a malha do instituto está inventando fronteira por conta própria.

O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais publica o desmatamento medido por imagem, com o levantamento anual consolidado de um lado e o alerta rápido do outro, os dois abertos no portal do programa de monitoramento.

A Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico publica a base hidrográfica: o país inteiro repartido por bacia, com cada trecho de rio codificado pra que a água de cima seja rastreada até a foz.

A prefeitura fecha a escala fina. O cadastro técnico municipal amarra lote, edificação e rede de água, e decide onde o ônibus para e quanto o imóvel paga de imposto. O dado municipal é o mais detalhado e o mais desigual do país, porque cada prefeitura levanta o próprio, no ritmo que o orçamento permite.

As sete operações que o papel não fazia

O que separa um mapa digital de um mapa escaneado é o conjunto de operações que o sistema executa sobre as coordenadas. Sete delas cobrem a maior parte do trabalho real.

A primeira é a área de influência, o anel desenhado a uma distância fixa de um elemento. Traçar quinhentos metros em volta de cada escola produz automaticamente a camada de entorno escolar, sem ninguém desenhar círculo à mão.

A segunda é a interseção, que devolve apenas a parte comum entre duas camadas. Cruzar áreas de risco com lotes edificados entrega a lista exata de imóveis afetados.

A terceira é a união, que combina camadas preservando os atributos das duas, e a quarta é a dissolução, que funde polígonos vizinhos com o mesmo valor, transformando cem bairros em cinco regiões administrativas numa operação só.

A quinta é a junção espacial, que transfere atributos de uma camada para outra pela posição. Ela responde perguntas do tipo em qual bacia cai cada poço cadastrado, sem que nenhuma tabela tenha campo em comum.

A sexta é a geocodificação, a conversão de endereço escrito em coordenada. É o passo que transforma uma planilha de cadastro em camada de mapa, e é onde nasce boa parte dos erros de posição, porque endereço mal escrito vira ponto no lugar errado sem aviso.

A sétima é o roteamento, o cálculo do caminho mais curto ou mais rápido sobre uma rede de vias, com sentido de circulação e restrição de acesso considerados. É a operação que sustenta desde a entrega de encomenda até o planejamento de linha de ônibus.

Cinco erros que estragam uma análise espacial

O sistema executa o que for pedido e não avisa quando a pergunta está mal formulada. Cinco armadilhas se repetem.

A primeira é o referencial incompatível. Cruzar camadas em sistemas de coordenadas diferentes desloca tudo por dezenas de metros, e o resultado parece plausível porque cada camada, isoladamente, está correta.

A segunda é a escala incompatível. Sobrepor um limite levantado para escala de um para um milhão a um cadastro de lotes levantado em um para mil produz divergências de centenas de metros na borda, e a culpa não é de nenhuma das duas bases.

A terceira é a inferência do grupo para o indivíduo. Um bairro com renda média alta não implica que determinado morador seja rico, e conclusões sobre pessoas tiradas de dados agregados por área têm nome próprio na literatura e são um erro clássico.

A quarta é a dependência do recorte. O mesmo conjunto de pontos agrupado por bairro, por setor censitário ou por grade regular produz mapas diferentes e às vezes conclusões opostas, porque a fronteira escolhida molda o resultado. Vale sempre testar um segundo recorte antes de publicar.

A quinta é a data do levantamento. Camadas com anos de diferença convivem no mesmo projeto sem aviso visual, e comparar uma imagem recente com um cadastro antigo mede a passagem do tempo em vez de medir o fenômeno.

Linha do tempo do SIG

1. 1854Um médico marca numa planta de Londres as mortes por cólera e as bombas de água pública, e o cruzamento manual de duas camadas resolve um problema de saúde pública.
2. Anos 1960O governo do Canadá desenvolve o primeiro sistema informatizado de informação geográfica, criado para inventariar o uso da terra no país, e o termo passa a existir.
3. Anos 1980Programas comerciais de análise espacial chegam às universidades e às agências de governo, e o SIG deixa de ser projeto isolado para virar ferramenta de mercado.
4. Anos 1990A padronização de formatos e serviços por consórcios internacionais permite que sistemas de fornecedores diferentes troquem dados, e nascem os primeiros programas livres da área.
5. Anos 2000Mapas online de acesso gratuito e projetos colaborativos de mapeamento colocam base cartográfica no navegador de qualquer pessoa, e o Brasil adota o SIRGAS 2000 como referencial oficial.
6. Anos 2010 em dianteImagens de satélite abertas com revisita frequente e processamento em nuvem tornam viável monitorar território inteiro em ciclos curtos, sem baixar arquivo para a máquina local.

O mapa de saúde pública que hoje seria uma camada

Em meados do século 19, um bairro de Londres enfrentava um surto de cólera e ninguém sabia por onde a doença andava. Um médico chamado John Snow marcou numa planta do bairro cada morte registrada e cada bomba de água pública que abastecia as ruas.

As mortes se apertavam em volta de uma bomba só. Duas camadas sobrepostas numa folha, um século antes de existir máquina pra fazer o mesmo, e a fonte é o estudo que ele mesmo publicou sobre o modo de transmissão da cólera.

Hoje o trabalho seria dois arquivos e uma consulta de meio minuto: pontos de óbito, pontos de bomba, distância entre eles. O cruzamento continuaria idêntico. Só a mesa mudou.

Perguntas frequentes

O que é um sistema de informação geográfica?

É um sistema em que cada feição desenhada carrega coordenada e atributo, o que transforma o mapa em banco de dados consultável por posição. A diferença em relação ao papel é a consulta: perguntar quais escolas ficam a menos de um quilômetro de área alagável e receber a lista com nome e endereço.

O que é uma camada?

É a unidade de trabalho do sistema, e cada uma guarda um assunto só, com a tabela de atributos ao lado. Duas camadas só conversam quando estão amarradas ao mesmo sistema de coordenadas, e um cadastro nacional exige, por causa dessa amarração, referencial único, publicado e obrigatório.

Qual a diferença entre vetor e raster?

O vetor guarda ponto, linha e polígono por coordenadas e serve para coisas de borda definida, como poste, rua e limite de município. O raster guarda uma grade de células com um valor em cada uma e serve para fenômeno contínuo, como altitude, temperatura e luz refletida pela vegetação.

Quais operações um SIG faz que o mapa de papel não fazia?

As mais usadas são área de influência, interseção, união, dissolução, junção espacial, geocodificação e roteamento. Todas operam sobre coordenadas, o que explica por que um mapa escaneado, por mais bem digitalizado que esteja, continua sendo apenas uma imagem.

Onde encontrar dados geográficos do Brasil?

O IBGE publica a malha territorial e a base cartográfica contínua; o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais publica imagens e o monitoramento de desmatamento; a Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico publica a base hidrográfica; e as prefeituras mantêm o cadastro técnico municipal, o mais detalhado e o mais desigual do país.

Quais erros mais estragam uma análise espacial?

Cruzar camadas em referenciais diferentes, sobrepor bases de escalas incompatíveis, tirar conclusões sobre pessoas a partir de dados agregados por área, ignorar que o recorte territorial escolhido molda o resultado e comparar camadas com datas de levantamento muito distantes.

Preciso de programa pago para trabalhar com SIG?

Não. Existem programas livres de análise espacial maduros e amplamente usados em universidades e órgãos públicos, capazes de executar todas as operações descritas aqui e de ler os formatos padronizados por consórcios internacionais, que é o que garante a troca de dados entre sistemas diferentes.