CHRISMAN, Nicholas R. Exploring geographic information systems. 2nd ed ed. New York: Wiley, 2002.

1. A exploração de um SIG em operação é iniciada com a visita a um projeto em construção, relacionando as observações ao diagrama de anéis, partindo dos anéis externos para os internos, com o objetivo de compreender como um sistema de informação geográfica funciona, se pode ajudar a resolver problemas ambientais e por que tantas pessoas se dedicam a construí-lo.

2. Explora-se um SIG em operação, definindo-se um sistema de informação geográfica em seu contexto histórico.

INICIANDO A EXPLORAÇÃO

3. Questiona-se como um SIG funciona, se pode ajudar a resolver um problema ambiental premente na comunidade e por que tantas pessoas dedicam seus esforços à construção de um SIG, sendo que o livro é uma exploração para ajudar o leitor a desenvolver suas próprias respostas.

4. Visita-se um SIG em construção e relaciona-se o que se vê ao diagrama de anéis, notando-se que Burrough comparou esse diagrama ao Inferno de Dante e aos anéis do inferno, e que, diferentemente de Dante, Chrisman começou no centro dos anéis e trabalhou para fora, enquanto este capítulo segue a entrada mais tradicional, movendo-se dos anéis externos para os internos por meio de observação direta.

POR TRÁS DE UMA PORTA PRETA

5. Em 1986, desce-se por uma escada de concreto para uma sala onde alguém, curvado sobre uma mesa de luz, move um cursor, aperta botões, verifica entradas em uma tela de computador e faz anotações cuidadosas, enquanto outro coloca um mapa em uma câmera digital para escaneamento, e em outra sala, pessoas olham para telas de computador e um plotter produz mapas coloridos.

6. As atividades observadas se assemelham às de qualquer escritório na era da informação, com a sequência entrada-processamento-saída, mas isso não é suficiente para entender muitos detalhes, sendo que há algum elemento dos anéis de Dante no arranjo do entendimento técnico.

7. João, um funcionário do Serviço de Conservação do Solo, digitaliza folhas de levantamento de solo e pontos de controle, enquanto Katie, uma estudante de pós-graduação, depura um script para mesclar informações de solo com cobertura da terra e zonas úmidas, e o plotter produz um mapa que provavelmente irá para a parede de exibição ou para as mãos de funcionários públicos.

8. O sistema é geográfico porque reúne várias fontes que descrevem elementos do ambiente, lugar por lugar, para alguma região, sendo que a componente espacial é absolutamente central, e embora os mapas costumassem ser um dos principais veículos para atender a esses requisitos e os bancos de dados SIG sejam normalmente carregados a partir desses recursos cartográficos, o SIG não é apenas um sistema de produção de mapas aprimorado.

9. Como todos os sistemas de informação modernos, o SIG simplifica algumas operações analíticas, mas essas vantagens são obtidas a um preço, exigindo um novo conjunto de habilidades e atenção redobrada aos detalhes, e as pessoas observadas no porão fazem esse trabalho por metas tangíveis e imediatas, bem como por alguns sonhos de longo prazo.

A REUNIÃO SEMANAL

10. Na reunião semanal, cerca de uma dúzia de pessoas aparecem e se sentam ao redor de uma mesa de conferência, e o supervisor de João relata como o projeto pode ser usado para automatizar levantamentos de solo em todo o país, enquanto Marcos, da agência estadual de recursos naturais, fornece um mapa de status do progresso nos mapas de zonas úmidas para todo o estado e os procedimentos necessários para entregar os mapas deste projeto.

11. Arden, um agrimensor local, descreve a colocação de monumentos de bronze nos cantos das seções do Sistema de Levantamento de Terras Públicas, e cada uma das organizações representadas tem uma orientação bastante diferente e cada participante vem de uma formação disciplinar distinta, mas todos ouvem e formam uma visão dos requisitos para um todo maior.

12. Em vez de competir por recursos, esses colaboradores encontram valor no trabalho dos outros para seus próprios objetivos, como os marcadores de bronze que fornecem as posições dos recursos que João usou como pontos de controle para o levantamento do solo.

13. Quando Kevin e Steve começam a falar sobre como todos os elementos se encaixam para criar o plano de erosão do solo para o condado, Ben sorri amplamente, pois as atividades de entrada-processamento-saída nas outras salas prepararam os materiais de origem, e a integração de tais fontes de informação é exatamente o sonho que Ben vinha perseguindo ao longo de sua carreira no planejamento ambiental.

AS CAUSAS CIRCUNDANTES

14. O projeto e sua atividade de SIG não foram financiados para realizar um sonho tecnológico, mas para servir a um propósito administrativo dentro de um mandato político, e após anos sendo ignorada, a erosão do solo estava sendo levada a sério como um problema ambiental.

15. A legislatura havia ordenado que todos os condados do estado gerassem um plano específico alguns anos antes, para “identificar campos agrícolas específicos” que seriam visados para trazer a perda média de solo para dentro de metas numéricas específicas até certas datas, mas ninguém prestou muita atenção em como os condados deveriam reunir uma análise tão detalhada em um prazo relativamente curto.

16. Outros condados haviam apontado seus lápis de cor para esboçar mais alguns mapas em papel vegetal, mas Ben convenceu este conjunto de participantes de que o mandato estadual poderia ser cumprido com uma nova tecnologia de computador revolucionária, e coletando subsídios e contribuições em espécie de uma dúzia de fontes, a equipe do projeto cumpriu a promessa.

17. Este projeto, como a maioria dos SIGs em ação, tentou melhorar o valor da informação reunindo-a, e a matéria-prima para a análise de erosão do solo já estava disponível, mas em formas altamente incompatíveis, como mapas de zonas úmidas compilados para municípios inteiros em uma escala, informações de elevação compiladas na mesma escala, mas usando um conjunto diferente de folhas de mapa, mapas de solo compilados em bases fotográficas diferentes e mapas de parcelas cobrindo seções individuais.

18. Os registros das atividades de conservação foram arquivados de acordo com os nomes dos agricultores, não colocados em nenhum mapa, mas todas essas fontes eram críticas para determinar a perda potencial de solo de forma eficiente e eficaz, e ao lidar com todos esses materiais de origem por uma tarde, Kevin poderia ter dado a um determinado agricultor a resposta para um campo específico, mas este projeto baseado em SIG forneceu um produto diferente, permitindo que Kevin e Steve realizassem uma análise de perda de solo para todas as fazendas e todos os campos.

FONTE DO MODELO

19. No nível fundamental, o regulamento estadual de erosão do solo baseava-se na razão entre a perda de solo prevista e um limite “tolerável”, sendo que o valor tolerável foi definido de forma um pouco diferente para cada tipo de solo, com base na profundidade e em outros critérios, e a previsão da perda de solo dependia da chamada equação universal de perda de solo (USLE) desenvolvida por pesquisadores agrícolas da Universidade do Missouri em estreita colaboração com o Serviço de Conservação do Solo.

20. Os pesquisadores observaram o solo depositado no fundo de uma parcela específica no campus, que tinha um gradiente de declive de 9% e foi isolada para fins experimentais por calhas do maior tamanho disponível na loja de ferragens local, e a medição foi direta, com os pesquisadores pesando o solo lavado nas calhas no fundo após uma tempestade, podendo observar a quantidade para diferentes intensidades de chuva e manipular os padrões de cultivo para ver como diferentes culturas e práticas de manejo mudam a quantidade de solo superficial lavado para o fundo das calhas.

21. É totalmente impraticável instalar calhas em cada campo agrícola de um condado ou estado, embora isso fornecesse a medição mais precisa, e a parte “universal” da equação deriva de ajustes para prever a perda de solo em outros tipos de solo, em outros gradientes de declive, em diferentes comprimentos de declive, e assim por diante, resultando em uma fórmula que multiplica seis fatores: intensidade da chuva, erodibilidade do solo, gradiente do declive, comprimento do declive, tipo de cultura e práticas agrícolas.

22. Esta peça de tecnologia de modelagem ambiental é o resultado de anos de esforço de muitas pessoas, embora ainda atraia algum ceticismo científico, e a legislatura estadual, ao adotar critérios baseados nesta equação específica, traduziu o desejo geral de reduzir o dano ambiental em uma manipulação específica de números, com o objetivo de obter a perda média de solo para cada condado abaixo do nível tolerável, e campos específicos não deveriam exceder 2,0 vezes o valor tolerável.

LIGANDO AS PEÇAS

23. Para cumprir o mandato estadual, o projeto teve que reunir fontes que fornecessem estimativas aceitáveis dos seis fatores, cada um variando com resolução espacial e temporal notavelmente diferente, e cada fator era comumente representado em tipos específicos de mapas, com algumas fontes sendo tão atuais quanto os acordos anuais de conservação entre o condado e os agricultores individuais, enquanto algumas eram baseadas em escalas de tempo geológicas.

24. Uma disposição estadual para créditos fiscais de preservação de terras agrícolas exigia uma ligação da perda física de solo às instituições humanas de propriedade e cobrança de impostos, e para atender a essas demandas, o sistema teve que fornecer um mecanismo para transformar objetos definidos fisicamente em objetos definidos humanamente, um requisito implícito na intenção geral da lei, mas nunca explicitamente articulado, e a saída do computador pode tornar isso fácil, mas muitas vezes há uma luta para fazer o software produzir o resultado desejado.

25. Quando o projeto já estava em andamento, o governo federal criou um novo programa chamado “reserva de conservação”, e terras em risco de alta erosão seriam retiradas da produção, e um novo conjunto de subsídios se aplicaria, mas os limites numéricos para se qualificar para este programa não eram os mesmos do plano estadual de erosão do solo, de modo que os mapas coloridos desenhados para os planos em outros condados não eram diretamente úteis.

26. O novo requisito baseava-se em alguns dos mesmos fatores usados para a USLE, e usando métodos manuais, os colegas de Kevin em outros condados levavam várias horas para atender um único agricultor, com uma enorme fila se formando no corredor, mas Kevin simplesmente trouxe os novos critérios para o sistema de informação em desenvolvimento do projeto, e Jerry tinha mapas saindo do plotter no final da semana.

27. O projeto foi capaz de produzir mapas para um senador dos EUA para mostrar a extensão espacial da reserva elegível usando dois limites diferentes enquanto eram debatidos antes da reserva ser aprovada em lei, e em vez de reagir a programas vindos de cima, o sistema de informação forneceu influência oportuna para influenciar a legislação nacional.

28. No final, quando todos estão sorrindo ao redor da mesa, tudo parece totalmente lógico, até mesmo inevitável, e tais histórias de tecnologia da informação moderna se tornaram bastante rotineiras, mas, como um iceberg, há um monte escondido da vista, com os anéis internos, com todas as decisões intrincadas de medição e representação, não sendo realmente vistos, e as frustrações com operações e transformações tendem a ser esquecidas.

29. O relatório final para o plano de erosão do solo ou para a reserva de conservação depende de dezenas de etapas e centenas de suposições e simplificações, e cada elemento poderia invalidar todo o resultado, e a equipe não está simplesmente seguindo uma receita simples que certamente produzirá um produto válido, mas cada pessoa avalia fontes, verifica resultados para confiabilidade e faz o melhor julgamento dentro do orçamento disponível.

30. Há um milhão de maneiras de refinar informações em busca da iluminação perfeita, e é possível gastar milhares de dólares e dias de esforço simplesmente medindo um único monumento de levantamento, sendo que o truque é saber gastar tempo e dinheiro suficientes para obter um resultado útil, que se possa confiar e até reutilizar para algum outro propósito, sem destruir o orçamento disponível.

EXTRAINDO LIÇÕES

31. A primeira lição extraída da observação do projeto Dane County Land Records Project, conduzido na Universidade de Wisconsin-Madison durante o período de 1983 a 1988, é que ele foi conscientemente ajustado às demandas locais da época e do local, bem como aos participantes, e embora a tecnologia disponível parecesse bastante primitiva em comparação com o hardware e software atuais, os fundamentos mudaram pouco.

32. A segunda lição é que, a partir da borda externa do diagrama de anéis, várias forças políticas em Wisconsin optaram por gastar dinheiro e esforço para certos objetivos ambientais, com a legislatura estabelecendo requisitos gerais, mas deixando muito para ser decidido no nível local, e dados requisitos um tanto vagos, profissionais das disciplinas relevantes tiveram flexibilidade para fazer julgamentos, e no Condado de Dane, este novo programa teve que mobilizar instituições existentes que tinham recursos de informação desenvolvidos ao longo de um período mais longo.

33. Cada instituição decidiu desempenhar um determinado papel no projeto, e a lei de erosão do solo exigia o uso de uma combinação de fontes, transformadas de unidades físicas para unidades de propriedade, com os vários fatores implicados sendo representados em diferentes formas e medidos em diferentes sistemas de referência, e o projeto digitalizou mapas de levantamento de solo, um conjunto de categorias, e atribuiu a cada classe de solo um fator de erodibilidade, que, multiplicado pelos outros números, aproximava a perda de solo em toneladas por acre por ano, portanto, o diagrama de anéis serve como uma explicação útil da ligação entre a intenção geral e os detalhes de implementação.

34. A terceira lição trata dos efeitos indiretos, pois a informação não fluiu apenas das fontes para a saída, mas as instituições envolvidas entraram no projeto também para adquirir novas habilidades técnicas para seu pessoal, e por sua vez, as instituições foram mudadas à medida que a tecnologia mudava suas capacidades de manipulação de informações, e o Serviço de Conservação do Solo e o Distrito de Conservação do Condado já haviam visto programas irem e virem e tinham alguma ideia de como poderiam se adaptar e responder às oportunidades.

35. A tecnologia SIG fomentou um aumento na cooperação à medida que os participantes entendiam o uso de outras fontes em seus procedimentos, mas talvez isso se devesse apenas a alguma liderança de atores-chave dentro de cada organização, e as mudanças vão além da adoção de novas tecnologias, como o exemplo de um estudante de pós-graduação que concorreu ao cargo eletivo de Registrador de Escrituras, destituindo um titular bem estabelecido, e não é possível voltar atrás para um Condado de Dane que não passou por este projeto.

EXPLORAÇÕES ADICIONAIS: PROJETO LA SELVA

36. Ao longo do resto do livro, o tema da exploração continua com o relato sobre um projeto muito mais modestamente financiado, conduzido no trimestre de primavera de 1999 na Universidade de Washington por cinco alunos do curso de oficina de SIG, que assumiram um projeto para analisar padrões de colheita seletiva para o Anexo Sarapiqui da Reserva Natural La Selva, na Costa Rica, e eles também digitalizaram alguns mapas em papel para enriquecer um sistema de informação sobre um pedaço de floresta tropical.

CONVERGÊNCIA DE MUITAS TECNOLOGIAS

37. Embora a história do projeto do Condado de Dane tenha introduzido uma nova tecnologia baseada em computador, o trabalho necessário tinha raízes históricas profundas, com sociedades humanas coletando e processando informações geográficas por milênios, e alguns dos primeiros registros escritos da Mesopotâmia e do Egito contêm informações sobre limites de propriedade como parte de transações legais, enquanto outros registros descrevem rotas para lugares distantes e suas características.

38. A demanda por informações geográficas historicamente excedeu a oferta, provavelmente porque esse tipo de informação era mais difícil de coletar, representar e transmitir do que outros tipos de informações gravadas em tábuas de argila antigas, e além do desenvolvimento dos números, o mundo real teve que ser simplificado em pontos, linhas retas e triângulos para estimar a quantidade de terra, com os primeiros avanços na matemática tendo suas raízes nesses problemas práticos.

39. O século XX produziu uma vasta mudança no hardware usado para medição geográfica, e a tecnologia usada para informações geográficas pode ter mudado mais no século XX do que nos 4000 anos anteriores, mas os princípios básicos por trás do hardware têm raízes profundas, com as técnicas usadas para levantamento pelo projeto do Condado de Dane usando óptica moderna, mas as técnicas básicas seriam compreensíveis para um “esticador de cordas” egípcio ou um agrimensor romano, e até mesmo o Sistema de Posicionamento Global (GPS) usa propriedades de triângulos compreendidas desde Euclides.

40. O elemento de hardware mais crítico é o computador, que conquistou o local de trabalho na maioria do mundo desenvolvido, e juntamente com os avanços impressionantes no hardware do computador, a evolução do software provocou um repensar fundamental dos conceitos subjacentes à informação geográfica, com as especialidades separadas conhecidas como cartografia digital, análise espacial, sensoriamento remoto, sistemas de informação de terras de múltiplos propósitos e uma série de outras convergindo para criar um foco interdisciplinar em sistemas de informação geográfica.

41. Cada uma dessas tecnologias contribuintes expandiu-se rapidamente, mas a combinação expandiu-se ainda mais rápido, e um sistema de informação geográfica pode integrar informações de diferentes fontes, explorando assim uma variedade de avanços técnicos à medida que ocorrem em disciplinas distintas, e uma das tecnologias mais duradouras para representar informações geográficas tem sido o mapa, que consiste em um conjunto de símbolos registrados em relação espacial uns com os outros, de modo que a posição dos símbolos atua como parte integrante da mensagem.

42. É fácil esquecer que o mapa faz parte de um sistema mais complexo, pois as marcas no mapa permanecem latentes até que o leitor do mapa as decodifique e interprete a mensagem ou o significado dos símbolos, e o leitor do mapa que compreende as relações espaciais e realiza operações espaciais é uma parte integrante do sistema de mapas, sendo que os mapas são tão bem estabelecidos como tecnologia que canalizam nossa percepção da informação geográfica, estabelecendo expectativas do que é difícil ou fácil, e uma das maiores barreiras para aproveitar totalmente os sistemas de informação geográfica tem sido a tendência de se apegar ao mapa impresso como modelo para desenvolvimentos digitais.

43. No sistema de informação geográfica moderno, o mapa é substituído por um banco de dados acessado através de um sistema de software, e em alguns casos, o software simplesmente reproduz produtos gráficos que se parecem com mapas tradicionais e dependem da interpretação visual, mas neste nível, a tecnologia fornece apenas um substituto para o mapa, muitas vezes a um custo muito mais alto, enquanto o próximo nível de tecnologia requer software mais sofisticado que pode reorganizar os dados brutos para descobrir novas relações, sendo neste nível que as verdadeiras vantagens de um sistema de informação geográfica se tornam aparentes.

DEFININDO UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA

44. Existem dezenas de definições para o termo sistema de informação geográfica (SIG), cada uma desenvolvida a partir de uma perspectiva ou origem disciplinar diferente, com algumas focando na conexão com o mapa, outras enfatizando o banco de dados ou o kit de ferramentas de software, e outras enfatizando aplicações como suporte à decisão, mas uma das definições mais gerais, desenvolvida por consenso entre 30 especialistas, o define como um sistema de hardware, software, dados, pessoas, organizações e arranjos institucionais para coletar, armazenar, analisar e disseminar informações sobre áreas da terra.

45. Embora esta definição possa parecer branda, ela abrange todas as características, desde que os termos sejam expandidos para seu significado pretendido, e a palavra sistema implica um grupo de entidades e atividades conectadas, com um sistema de informação automatizado organizando uma coleção de dados, procedimentos de computador e organizações humanas para servir a algum propósito particular, que para um SIG pode envolver uma decisão complexa ou uma decisão de rotina.

46. A definição distingue cuidadosamente entre os dados no sistema e a informação que resulta do sistema, sendo que os dados fornecem a matéria-prima para a informação, assim como os símbolos do mapa transmitem uma mensagem cartográfica, e tanto para mapas quanto para sistemas de informação, os dados brutos não são suficientes; relações adicionais devem ser construídas a partir do contexto, e o entendimento mais comum de um SIG enfatiza que ele é uma ferramenta, mas nenhuma ferramenta é totalmente neutra, podendo ser projetada para ser eficaz e eficiente para um determinado propósito.

47. As ferramentas são desenvolvidas dentro de um contexto social e histórico para servir a necessidades em mudança, mas também pretendem mudar seu ambiente, como demonstra a história do projeto no Condado de Dane, e a perspectiva deste livro pode ser resumida pela definição de SIG como a atividade organizada pela qual as pessoas medem aspectos de fenômenos e processos geográficos; representam essas medições, geralmente na forma de um banco de dados de computador, para enfatizar temas, entidades e relacionamentos espaciais; operam sobre essas representações para produzir mais medições e descobrir novas relações integrando fontes díspares; e transformam essas representações para se conformarem a outras estruturas de entidades e relacionamentos.

48. Essas atividades refletem o contexto maior (instituições e culturas) no qual essas pessoas realizam seu trabalho, e por sua vez, o SIG pode influenciar essas estruturas, e o resto do livro segue a sequência desta definição, explorando como um SIG funciona para fornecer soluções para problemas.