SIG como apoio ao Processo de Estudos Hidrológicos para

determinar pontos de vazão para outorga

Clóvis Lemos Tavares¹, Taciana de Lemos Dias ², Daniel Rigo³, 

Maria Helena Alves 4, Karina Luna 4

1 Centro Tecnológico – Universidade Federal do Espírito Santo

clovisbd@gmail.com

2 Centro de Ciências Jurídicas e Econômicas - UFES

taciana.ufes@gmail.com

3 Departamento de Engenharia Ambiental –UFES

rigo@npd.ufes.br

4 Gerência de Meio Ambiente e Divisão de Recursos Hídricos - CESAN

helena.alves@cesan.com.br

karina.luna@cesan.com.br

Abstract. This paper presents an application of a knowledge process used by the Hydrological Studies IEMA 2008 to generate a geographic information system for estimating runoff in the state of Espírito Santo. A new interface was developed, based on spatial analysis, flow study, isohyetal interpolation of precipitation, and identification of layers of regionalization in all 12 major river basins of Espírito Santo State. The result of the estimates can be used for planning application for the grant, identify areas  for definition of points of water abstraction and effluent discharge. The paper presents results from a case study, based on the experience of the Water Company of Espírito Santo State (CESAN) developed with funds from World Bank (BIRD) in the clean water program.

Resumo. Este artigo apresenta uma aplicação do conhecimento do processo de Estudos Hidrológico utilizado pelo IEMA 2008 na geração de um sistema de informação geográfica para estimativas de vazão  no estado do Espírito Santo. Foi desenvolvida uma interface baseada em análises espaciais, estudo de fluxo, interpolação de isoietas de precipitação, identificação de camadas de regionalização em todas as 12 grandes bacias do estado do Espírito Santo. O resultado das estimativas pode ser usado para planejamento de solicitação de outorga e identificação de locais para definição dos pontos de captação de água e lançamento de efluentes. O artigo apresenta  os resultados de um estudo de caso, baseado na experiência da Companhia de água do Espírito Santo (CESAN) desenvolvido com recursos do banco mundial (BIRD) no programa águas limpas.

1. Introdução

1.1. Contextualização

Tem sido crescente a necessidade do envolvimento dos órgãos públicos no ciclo hidrológico, através da captação de água e no lançamento dos efluentes tratados. Com o objetivo de garantir o desenvolvimento sustentável, no Brasil existem órgãos reguladores que fiscalizam a utilização dos recursos hídricos federais e estaduais. No caso do Espírito Santo o órgão responsável por essa fiscalização é o Instituto Estadual de Meio Ambiente - IEMA.

O desenvolvimento sustentável, segundo [Amadora 2009], é o desenvolvimento que atende a geração atual sem prejudicar a futura, possibilitando um nível satisfatório de desenvolvimento social e econômico e de realização humana e cultural, fazendo, ao mesmo tempo, um uso razoável dos recursos da terra  e preservando as espécies e os habitats naturais.

A necessidade de estimar a vazão de um ponto do recurso hídrico, e esta informação ser processada por um Sistema de Informação Geográfica (SIG) e armazenada por um banco de dados espacial, facilita o processo de estimativas sucessivas na continuidade de um ou mais corpos hídricos. Isso, com o objetivo de

conhecer o melhor ponto para a necessidade de outorga, auxiliando, assim, no processo de solicitação de outorga e em uma tomada de decisão mais sustentável [Burrough 1986].

Segundo [Lanna 2000], a outorga é um instrumento discricionário através do qual o proprietário de um recurso natural estipula quem pode usá-lo com as respectivas limitações. Quando a propriedade é privada, a outorga equivale à aquiescência, pelo proprietário, de que outrem o utilize desde que se sujeite às condições por ele impostas.

Quando a propriedade é pública, serve como um instrumento de gestão ambiental, a partir da atribuição de cotas entre os usuários, considerando-se a escassez do recurso e os benefícios sociais gerados.

Existem alguns incentivos governamentais para a melhoria das bases de dados ambientais que utilizam recursos do Banco Internacional para Reconstrução e Desenvolvimento - BIRD. Além dos investimentos financeiros, muitas intuições, como por exemplo, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE e o Instituto Jones dos Santos Neves - IJSN, fornecem dados gratuitos para serem utilizados, tratados e aperfeiçoados ou atualizados. Embora existam esses  incentivos e várias destas informações estarem disponíveis, muitas organizações ainda não se encontram preparadas para utilizarem e gerarem novas informações a partir destas, utilizando ferramentas SIG, com o propósito de apoiar a gestão ambiental.

Segundo [Davis 2002], o grande desafio que se apresenta para os SIG na próxima década é o da simplificação do uso. É preciso tornar o acesso e a manipulação de dados geográficos mais simples e mais intuitivos para as pessoas, inclusive para reduzir um pouco a enorme necessidade de formação de pessoal que se observa hoje.

Segundo [Lima 2002], diante das facilidades crescentes de uso da microinformática, vários modelos matemáticos têm sido desenvolvidos, permitindo a realização de cálculos precisos com grande velocidade e com estrutura capaz de absorver informações e dados relevantes, sendo possível, assim, abranger os principais aspectos de uma bacia hidrográfica. Entre as técnicas mais utilizadas estão à simulação e

a otimização.

A gestão ambiental é complexa por envolver e integrar processos como licenciamento, recuperação, educação, auditoria, entre outros. Os órgãos públicos são responsáveis pela gestão dos corpos hídricos e as companhias de água são responsáveis pelo cumprimento das legislações relacionadas ao seu uso e, portanto, necessitam de solicitar outorga de acordo com condicionantes e parâmetros vigentes.

No Estado do Espírito Santo a Companhia de Água do Espírito Santo - CESAN, de acordo com [CESAN 2009], é responsável por 507.327 ligações de água e 123.172 ligações de esgoto, necessitando, portanto de utilizar o processo de solicitação de outorga de água para abastecer seus clientes distribuídos pelo Estado. Para isso, existe a necessidade da empresa de realizar estimativas de vazão como apoio no processo de solicitação de outorga e de sua manutenção.

O objetivo deste artigo é apresentar como um sistema de informação geográfica utilizando técnicas de interpolação para determinar pontos de vazão para outorga, auxilia o processo de solicitação de outorga e o processo de estudos hidrológicos como um sub-processo dentro da gestão ambiental.

Um processo é um conjunto de passos parcialmente ordenados, constituídos por atividades, métodos, práticas e transformações, usado para atingir uma meta. Esta meta geralmente está associada a um ou mais resultados concretos finais, que são produtos da execução do processo [Pádua 2003].

As aplicações de apoio a decisão de planejamento, controle e monitoramento das cidades devem possuir uma boa representação espacial, um adequado modelo da realidade representada e de seu processo de trabalho. Existe uma grande diversidade semântica para uma mesma entidade e processo e, portanto, é importante desenvolver sistemas de informação baseados em uma definição prévia dos conceitos adotados,

conforme os modelos mentais de uma comunidade no domínio modelado e definido o processo a ser seguido. Esses modelos estão relacionados com as análises conceituais das aplicações e com o domínio modelado [Dias Câmara Davis Jr. 2007, Dias 2007].

Um sistema de informação deve apoiar em um processo de trabalho definido da realidade estudada e para o seu desenvolvimento, também, deve ser adotado um processo de desenvolvimento de software, os quais, podem utilizar vários modelos de ciclo de vida e ferramentas que permitem aos desenvolvedores a visualização do software através de diagramas padronizados, como, também, auxiliam na compreensão e interlocução com os usuários. O modelo de desenvolvimento evolutivo utiliza protótipos que permitem que os requisitos do software sejam definidos progressivamente e apresenta alta flexibilidade e visibilidade para os clientes e, a UML, Linguagem Unificada de Modelagem, é uma abstração gráfica para visualização, especificação, construção e documentação de artefatos de sistemas complexos de software [Pádua 2003, Pressman 2005, Booch 2000].

A finalidade de se propor um modelo de outorga baseado no conceito de sistemas de suporte à decisão, está no interesse em aplicar novas ferramentas de tecnologia de informação e sugerir métodos para o estudo, identificação e avaliação dos potenciais usos e usuários da água [Ferraz 1996].

[McKinney, Maidment 1993] descreve a possibilidade do uso da integração das tecnologias de um Sistema Especialista de Informações Geográficas como uma ferramenta fundamental de planejamento dos sistemas de recursos hídricos. Fazem um estudo de previsão de demanda de água futura e sua distribuição geográfica. O planejamento requer tomada de decisão regional que  é combinada com a técnica geográfica e os fatores institucionais.

Interpolação é o procedimento de prognóstico de valores não conhecidos de um atributo contínuo, no caso a altitude, utilizando valores conhecidos de pontos vizinhos [Aronoff 1986]. Parte desse processo envolve o conhecimento de relações de vizinhança e outra parte envolve a pressuposição de comportamento da superfície entre os pontos de valores conhecidos. A ponderação entre essas partes pode variar.

Este trabalho utiliza técnicas de interpolação para calcular valores de precipitação a partir da camada de isoietas. As isoietas são as linhas de igual precipitação (mm). Assim como em um mapa topográfico as curvas de nível representam regiões de mesma cota (Altura em relação a um referencial, que geralmente é o nível médio do mar), as isoietas são curvas que delimitam uma área com igual precipitação (quantidade de chuva que cai, medida em mm).

A simulação dos processos hidrológicos e de qualidade da água, onde equações diferenciais e relações empíricas são utilizadas para representação de vários aspectos quantitativos e qualitativos do ciclo hidrológico, é a técnica mais largamente utilizada na prática, e, apesar de não ser otimizante, proporciona meios para o tratamento detalhado e conseqüentemente a avaliação, com maior precisão, do comportamento dos sistemas [Braga, 1987].

O artigo descreve o processo de estudo hidrológico proposto para solicitação de outorga através de um estudo de caso, baseado na experiência CESAN financiado através dos recursos do Banco Internacional para Reconstrução e Desenvolvimento – BIRD, no programa águas limpas. Não é objeto desse artigo a demonstração das fórmulas necessárias para o cálculo de vazão, utilizadas do estudo [IEMA 2008]. Apresenta, também, o sistema de informação geográfica desenvolvido e implantado para apoiar o processo definido, através da apresentação de algumas interfaces.

2. Trabalhos Correlatos

Muitos órgãos têm trabalhos na aplicação de métodos computacionais para cálculos de estimativas de vazões. Em [Roques 2006] é apresentado à aplicação de modelos computacionais na análise de outorga para diluição de efluentes em corpos de água em fontes pontuais e difusas.

Em 2008, desenvolveu-se uma ferramenta computacional no âmbito do Instituto Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos - IEMA para análise das outorgas. A ferramenta utilizada é capaz de realizar o balanço entre a demanda e a disponibilidade.

A disponibilidade hídrica é estimada a partir do estudo de regionalização de vazões, cujos dados necessários são a área de drenagem e a  precipitação média anual para o ponto de interesse. Neste caso apenas utiliza-se uma planilha eletrônica para entrada manual de dados, portanto não utiliza de técnicas de análise espacial para automatizar a entrada de dados correspondente aos diversos parâmetros das equações de estimativa de vazão.

O presente trabalho se diferencia dos mencionados pela utilização de técnicas de geoprocessamento para indicar os valores de entrada nos parâmetros das equações de estimativa de vazão elaboradas pelo estudo de regionalização de vazão do [IEMA2008], possibilitando uma avaliação destes parâmetros pelo usuário e agilizando o processo de análises sucessivas. Como, também, apresenta o Sistema de Informação Geográfica.

3. Proposta do Processo de Estudos Hidrológicos para determinar pontos de vazão para outorga

Os estudos hidrológicos podem ser realizados através da análise de pontos específicos no corpo hídrico para a escolha do ponto a ser outorgado. Esses pontos geralmente são, inicialmente, estipulados a partir de um ponto de referência ou de um par de coordenadas.

É fundamental para o entendimento do processo a descrição semântica de ponto de outorga. Esse conceito deve ser elaborado em consenso pelos técnicos da realidade estudada, sendo assim, iniciou-se a discussão do processo através das diferentes descrições ou apresentações, pelo solicitante, do ponto solicitado para outorga, Através dessa análise observou-se que o ponto pode ser determinado por coordenada geográfica ou por uma descrição de referência. A partir da percepção das características dos dois tipos de ponto, onde os dois conceitos são fontes de dados para obter a informação da coordenada do ponto desejado. Para isso, no caso do ponto de referência é importante disponibilizar mapas com informação de referências e coordenadas geográficas para que o analista possa determinar o ponto definido de outorga.  

A entidade denominada Ponto de Vazão nesta proposta contém a informação referente à estimativa de vazão em um determinado ponto especifico. O ponto que será estimado pode assumir os seguintes estados, definidos: Ponto estabelecido, Ponto referência e Ponto definido. Essa definição é de fundamental importância, pois a estimativa de vazão para o local escolhido poderá afetar outras análises de gestão ambiental e assim, a nomeação do ponto em estudo auxilia na percepção de sua semântica.

A descrição dos estados do ponto de estimativa de  vazão para o estudo hidrológico deste trabalho é: Ponto estabelecido é  o ponto para estimar a vazão, identificado por coordenadas, informado pelo solicitante de outorga; Ponto referência é o ponto de referência passado pelo solicitante para estimar a vazão. Essa referência é descritiva, como por exemplo, próximo a sede da Fazenda X; Ponto definido é o ponto determinado pela aplicação para solicitação de outorga. Esse ponto pode ser originado a partir do ponto referência ou do ponto estabelecido. Essa definição é baseada na combinação de aspectos relevante como distância do corpo hídrico, perfil topográfico, dentre outros.    

A Figura 1 apresenta o fluxo do  processo de estudos hidrológicos para determinar pontos de vazão para outorga, parte do processo de Solicitação de outorga relacionado ao processo de Solicitação de estimativa de vazão do corpo hídrico que contém as etapas sistematizadas pelo sistema de informação abordado neste estudo. O fluxo do processo de Solicitação de estimativa de vazão do corpo hídrico é subdividido em 2 fases, precedentes ao processo de outorga propriamente dito. Após a definição do ponto e valores de vazão calculados, inicia-se o processo de solicitação de outorga no órgão competente.

Figura 1. Fluxo do processo de estudos hidrológicos para determinar pontos de vazão para outorga.

Nas próximas seções é detalhado o processo de sistematização, apresentado através da interação do analista técnico com o sistema de informação proposto (Seção 3.1) e algumas interfaces do sistema (Seção 3.2).

3.1. Fase 2 - Sistematização

Devido ao fato do processo estar bem definido e ser de domínio de todos os técnicos, baseado nesse processo foi gerado o levantamentos de requisitos de um sistema capaz de apoiar o processo definido. Utilizando a UML para a elaboração da documentação sistemática do processo e a prototipagem. A utilização de protótipos agilizou o desenvolvimento e facilitou o entendimento dos usuários em como o sistema contribui no processo de trabalho.

A descrição abaixo tem como objetivo apresentar a aplicação desenvolvida para estimar vazões, a partir de um ponto selecionado em um corpo hídrico, relacionado à fase 2 do fluxo de estudo hidrológico de estimar vazão do corpo hídrico. A seguir é apresentada a interação do analista técnico, denominado usuário, com

o sistema de informação proposto, que são:

• O Usuário acessa a ferramenta Estudos Hidrológico e ao clicar no ponto do curso de água abre uma janela para o usuário confirmar as informações levantadas pelo sistema.
• Informações (Parâmetros de entrada das equações de vazão)
• Precipitação calculada: Informação medida a partir de isoietas com técnicas de interpolação para estimar o valor da precipitação do curso hídrico selecionado. Automaticamente, carregado de acordo com o posicionamento da seleção do usuário. De acordo com [IEMA 2008] o valor deve estar entre 900 e 1.800mm.
• Vazão Média de Longo Termo: Automaticamente carregado de acordo com o posicionamento da seleção do usuário em relação à camada de estudo de regionalização, vazão média de longo termo, do [IEMA 2008]; caso o usuário queira pode alterar o valor para realizar simulações.
• Curva de Permanência das Vazões Médias Mensais: Automaticamente carregado de acordo com o posicionamento da seleção do usuário em relação à camada de estudo de regionalização, curva de permanência, do [IEMA 2008]; caso o usuário queira pode alterar o valor para realizar simulações.
• Média das Vazões Mínimas Anuais das Médias de 7 dias consecutivos: Automaticamente carregado de acordo como o posicionamento da seleção do usuário em relação à camada de estudo de regionalização do [IEMA 2008]; caso o usuário queira pode alterar o valor para realizar simulações.
• Vazão Mínima Média de 7 dias consecutivos e período de retorno T: Automaticamente carregado de acordo com o posicionamento da seleção do usuário em relação à camada de estudo de regionalização, vazão mínima média de 7 dias consecutivos por período de retorno T, do [IEMA 2008]; caso o usuário queira pode alterar o valor para realizar simulações.
• Área de drenagem: Área à montante do ponto selecionado, que ele deseja. Automaticamente carregado de acordo com o posicionamento da seleção do usuário. O valor para a área de drenagem, segundo [IEMA 2008], deve estar entre 10 e 14.000 km².

Relacionado às variáveis de entrada acima descritas, nos mapas existem áreas em branco, que neste caso, o sistema foi programado para verificar a área mais próxima, automaticamente, perguntando ao usuário se ele deseja mantê-la ou não. 

• O usuário confere as informações acima e seleciona  a opção “Executar” para iniciar o processo estimativa de vazão.
• O sistema abre uma nova janela contendo o resultado das seguintes análises.
• Vazão Média de Longo Termo (m³/s); Vazão Específica (l/s.km²); Vazão Mínima Absoluta (m³/s); Média das Vazões Mínimas Anuais das Médias de 7 dias (m³/s).
• Q7,10 (originário do  Q7,T com T igual a 10 anos) : vazão mínima em m3/s de sete dias (Q7,T) de duração e período de retorno de 10 anos; Q90 (originário da tabela de curva permanência para o valor 90%): vazão em m3/s com intervalo diário e 90% da curva de permanência; Q95 (originário da tabela de curva permanência para o valor 95%): vazão em m3/s com intervalo diário e 95% da curva de permanência.
• Caso o usuário queira gerar a tabela de permanência, basta ele clicar no botão “gerar curva de permanência”.
• Caso o usuário queira gerar a tabela de Q7,T, basta ele clicar no botão “gerar tabela de Q7,T”.

3.2 Interfaces do Sistema

A Figura 2 abaixo apresenta a interface, que mostra os resultados das etapas do sistema. Essa interface apresenta na parte superior os parâmetros da fórmula que foram calculados nas etapas anteriores ao cálculo de vazão, escolhidos pelo usuário e validados pelo sistema. A parte inferior apresenta  o resultado dos cálculos de vazão descritos na fase 2 do  processo de Estudos Hidrológicos.

Figura 2. Interface de definição dos parâmetros de cálculo e apresentação dos resultados de estimativa de vazão

A Figura 3 apresenta em mapa um estudo de caso com um ponto selecionado e com seus valores estimados de acordo com as técnicas apresentadas nesta proposta. Figura 3. Interface com os resultados de um ponto de vazão do Espírito Santo.

O sistema proposto apresenta os dados do período de retorno versus as Vazões Mínimas Médias de 7 dias ( Tabela 1) para cálculo da curva de permanência ( Tabela 2).
Distribuição das Vazões Mínimas de 7 dias: significa vazão mínima em m3/s de sete dias de duração e período de retorno de T, que na tabela abaixo calcula de 1,5 a 100 anos.

Tabela 1. Dados do período de Retorno x Vazões Mínimas Médias de 7 dias

Curva de permanência: Uma curva de permanência de vazão, também conhecida como curva de duração é um traçado gráfico que informa com que freqüência a vazão de dada magnitude é igualada ou excedida durante o período de registro das vazões.

Tabela 2. Dados da curva de permanência 

4. Conclusão

A sistematização da proposta do processo de estudo  hidrológico dentro da CESAN permitiu a agilidade em se ajustar o ponto em estudo às diversas áreas e equações do Estudo de Regionalização do IEMA 2008.

O estudo que foi descrito neste artigo permite ao leitor ter uma visão geral do processo, o seu apoio pelo sistema de informação, como também, as interfaces propostas e cálculos utilizados. Essa proposta auxilia no desenvolvimento de aplicações com o mesmo objetivo, como também, na reengenharia de processo de outorga. Além, de demonstrar mais uma aplicabilidade do Estudo de Regionalização do IEMA [2008].

A automatização do procedimento no que tange a rápida identificação do ponto em estudo, através das coordenadas, facilitou a definição dos valores dos parâmetros das equações de vazão.

Ressaltamos que a metodologia atualmente utilizada para identificação dos valores de precipitação passa pela simples interpolação entre as isoietas, não considerando a ponderação das áreas entre as mesmas delimitadas pela bacia, como sugerido no estudo (IEMA 2008). Existe, atualmente, um projeto para desenvolver um algoritmo que automatize a metodologia proposta, assim como um algoritmo que desenhe automaticamente a área de drenagem a partir de uma seção qualquer do rio.

Finalmente, a grande contribuição que o trabalho trouxe está relacionada à agilidade que o SIG forneceu, associando rapidamente o ponto em análise as diversas áreas e suas equações do Estudo de Regionalização.

7. Agradecimentos

Os colaboradores agradecem pelo apoio da CESAN ao trabalho, especialmente a Gerência de Meio Ambiente pela cessão dos dados e por ajuda mútuas bastante positivas para o resultado final. 

8. Referências Bibliográficas

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Sistemas de Informações Geográficas como apoio ao escritório de projeto (PMO)

Sistemas de Informações Geográficas como apoio ao escritório de projeto (PMO)

Resumo. Este artigo apresenta uma proposta de utilização de técnicas de geoprocessamento como ferramenta de apoio para escritórios de projeto (Project Management Office) em uma organização madura. Apresenta como as ferramentas de geotecnologias podem auxiliar o PMO no desenvolvimento de projetos e o seu gerenciamento a fim de atender os seus objetivos, identificando geograficamente recursos, projetos e stakeholders (partes envolvidas) realizando analises espaciais, para auxiliar a logística dos projetos bem como na disponibilização de recursos e mapeamento de todos os envolvidos.

1. Introdução
1.1. Contextualização

Tem sido crescente a necessidade das organizações com bons níveis de maturidade a implantação de escritório de projetos (Project Management Office – PMO); Com o objetivo principal de ser responsável pela qualidade e previsibilidade em geral dos projetos na organização, o PMO deve garantir e fornecer suporte aos projetos das organizações, ser responsável pela metodologia de projetos a ser utilizada, fornecer treinamentos aos gerentes de projetos, administrar as ferramentas de gerência de projetos, analisar riscos dos projetos, realizar o alinhamento estratégico dos projetos com os objetivos da organização entre outros.

Segundo (KERZNER, 2001) A principal responsabilidade de um PMO é a integração dos esforços em gerenciamento de projetos, através das linhas funcionais da organização, no auxílio aos gerentes e equipes de projetos, permitindo alcançar um determinado grau de efetividade nos projetos. A implementação e operação do PMO, ou de uma maneira mais ampla, a adoção cultural de conceitos de gerenciamento de projetos, implica em mudanças organizacionais; no modo como a empresa planeja, executa e controla seus projetos. Associado ao aspecto cultural está a limitação de recursos, sejam eles materiais ou relacionados à capacitação e disponibilidade de recursos humanos.

Fica evidenciado que a disponibilidade e a capacitação de recursos humanos são preocupações que devem ser geridas pelos escritórios de projetos. Portanto a utilização de ferramentas que auxiliem na logística, identificação geográfica e na representação espaço-temporal é de grande importância.

No decorrer dos últimos anos o mundo da tecnologia da informação e comunicação tem passado por importantes e aceleradas evoluções. Como conjunto de inovações tecnológicas, o geoprocessamento tem também se transformado ao longo dos últimos anos. O geoprocessamento é a tecnologia capaz de agregar áreas importantes

como a informática e a geografia no suporte a decisões onde a localização tem relevância para o negócio.

O principal objetivo do geoprocessamento é disponibilizar ferramentas informatizadas para que diferentes atores determinem a evolução espacial e temporal de um fenômeno geográfico e as inter-relações entre diferentes fenômenos. Tomemos um exemplo: ao analisar qual seria o melhor local para o desenvolvimento de um projeto, pode ser levado em consideração à localização das partes interessadas, ou dos recursos humanos e materiais disponíveis ou até, relacionada à região geográfica ideal para o projeto (urbanização, clima, situação sócio-econômica, entre outras).

Em todas as áreas de negócios o posicionamento ou o comportamento de um elemento espacial, fixo (postes, imóveis, etc) ou móveis (Automóveis, pessoas, etc), naturais (chuvas, temperatura, etc) ou artificiais são importantes para a tomada de decisão. Como saber a probabilidade de chuva em um evento de um projeto, se não conhecermos o comportamento da precipitação, seu histórico e o posicionamento dos elementos (nuvens, montanhas, temperatura, etc) diretamente relacionados? Para responder esses e outros questionamentos, que sempre deparamos em diversos projetos podemos utilizar como apoio uma ferramenta de geoprocessamento.

Esse tipo de relação, onde a posição geográfica de um elemento no espaço pode ser comparada com outros é chamada de análise espacial. Alguns exemplos de análises espaciais típicos de um sistema de informação geográfica (SIG) estão apresentados abaixo (adaptação de Maguire 1999).

Analisemos uma possibilidade muito provável para a explicação do conceito acima. Na região onde existem muitos projetos assistidos pelo PMO existe uma grande restrição de locais para execução de reuniões de projetos, assim como meio de transporte e malha viária disponível, numa situação onde existem diversas partes interessadas e inúmeras reuniões de projetos para serem realizadas. Imagine ainda que o custo de locomoção das partes interessadas possa ser medido em financeiro ou hierárquico. Exemplos, no caso financeiro seria o valor total de um integrante da parte interessada se locomover do seu endereço até os locais das reuniões, isso somando o fato de existir “baldeação” em diversos tipos de meio de transporte existente; no caso hierárquico é mais difícil entender, mas é de fundamental importância, seria diferente, por exemplo, de o patrocinador do projeto estar em um local de uma reunião as 08:00 da manhã há 15 Km de seu endereço e de um estagiário ter o mesmo cenário, o impacto hierárquico entre essas cenário é diferente, situações como essas devem ser pensadas para que a gestão seja possível.

Agora imagine que você possui a malha de linha viária, mapas de rotas de ônibus, mapa de localidades com salas disponíveis para locação, mapas de localização de todas as partes interessadas, mapas de tipos de meio de transporte e utilize uma ferramenta de sistemas de informação geográfica para que consiga encontrar o melhor local para uma reunião, considerando os envolvidos, nível hierárquico, custo, logística, entre outros. Imagine ainda que você possa qualificar as partes interessadas e pode realizar simulações diversas de acordo com a necessidade do projeto.

Sempre que exista a necessidade de se analisar o comportamento e a distribuição espacial de algum elemento no espaço geográfico, seja ele em trânsito ou não, seja ele um fenômeno ou não, podemos utilizar a ferramenta de análise espacial para apoiar a tomada de decisão.

O desenho da Figura 1 abaixo mostrar através de desenho uma situação utópica para demonstrar possibilidade entre a localização de partes interessadas e locais potenciais para realizar uma reunião de projetos. As figuras que representam um boneco em preto representam localização de partes interessadas enquanto as figuras de casas com telhado vermelho identificam locais possíveis para realizar a reunião.

Nesta situação haverá considerável ganho de qualidade na logística do projeto, no custo da conta relacionada a deslocamento, diminuição de desgastes com partes interessadas de alto nível hierárquico e aumento de possibilidades de escolha através da tecnologia de simulações de situações.

Para utilizar digitalmente as entidades do mundo real, existem três representações de elementos geográficos primário: O ponto, a linha e o polígono

• Pontos
• Os pontos são utilizados para as entidades geográficas que melhor podem ser expressas por um único ponto de referência. Em outras palavras: uma simples localização. Por exemplo, as localizações dos postes de luz, picos de elevação ou pontos de interesses. Os pontos transmitem a menor quantidade de informação e não possui medições, apenas posicionamento através de um par de coordenadas X e Y. Também podem ser utilizados para representar zonas/áreas em uma escala pequena. Por exemplo, as cidades em mapa d mundo estarão representadas por pontos em lugar de polígonos.

• Linhas ou múltiplas linhas
• As linhas unidimensionais ou linhas múltiplass são usadas para desenhos lineares como rios, caminhos, ferrovias, ruas, linhas topográficas ou curvas de nível. Diferente dos pontos as linhas são dotadas de medições, que neste caso são o comprimento linear do desenho específico. De igual forma que as entidades pontuais, em pequenas escalas podem ser utilizadas para representar polígonos.

• Polígonos
• Os polígonos bidimensionais são utilizados para representar elementos geográficos que cubram uma área particular da superfície da terra. Estas entidades podem representar lagos, limites de parques naturais, edifícios, estados, ou os usos de solo, por exemplo. Os polígonos transmitem a maior quantidade informações e com eles podemos medir a área e os perímetros do desenho.

Este artigo demonstra o benefício para o PMO no uso de geotecnologias bem como apresenta uma proposta para solicitação analise espacial e possibilidades para o seu uso objetivando o auxilio nas tomadas de decisão de um escritório de projeto.

Existem muitas iniciativas do envolvimento computacional em gerenciamento de projetos, assim como a geotecnologia, muitas outras especialidades computacionais são de grande impacto para uma organização, que muitas das vezes não estão preparadas para utilizarem ou gerarem conhecimento através da sua utilização.

Segundo [Davis 2002], o grande desafio que se apresenta para os SIG na próxima década é o da simplificação do uso. É preciso tornar o acesso e a manipulação de dados geográficos mais simples e mais intuitivos para as pessoas, inclusive para reduzir um pouco a enorme necessidade de formação de pessoal que se observa hoje.

O objetivo deste artigo é apresentar as vantagens de um escritório de projetos em utilizar um sistema de informação geográfica e propor um desenho de processo para facilitar essa utilização.

Um processo é um conjunto de passos parcialmente ordenados, constituídos por atividades, métodos, práticas e transformações, usado para atingir uma meta. Esta meta geralmente está associada a um ou mais resultados concretos finais, que são produtos da execução do processo [Pádua 2003].

2. Trabalhos Correlatos

Muitas iniciativas têm trabalhos na aplicação de métodos computacionais para amentar benefícios durante o gerenciamento de projetos. Essas iniciativas estão ligadas a cálculos de estimativas, apoio no planejamento entre outros.

Em 2010, no site de tecnologias relacionadas a geoprocessamento geoinformação online (http://geoinformacaonline.com/index.php?option=com_content&task=view&id=477) é apresentado um case do uso gerenciamento de projetos integrado ao sistema de informação geográfica. Neste trabalho apresentou-se um estudo de caso de uma customização da ferramenta corporativa de gerenciamento de projetos da Microsoft, o EPM, para possibilitar o georreferenciamento de todos os projetos da organização na sua criação, ou seja, não existe a possibilidade de criar projeto corporativo sem antes identificar um ponto geográfico distribuído no espaço para esse projeto.

Apesar de ter evoluído na integração de tecnologias, e a sua grande importância na demonstração técnica desse novo modelo, esse trabalho não se beneficia do potencial que uma ferramenta de geotecnologia provê, por exemplo, utilizar análises espaciais para cruzamento de informações.

O presente trabalho se diferencia do mencionado pela utilização de técnicas de geoprocessamento, como análise espacial para indicar possibilidades e benefícios que podem ser utilizados em um escritório de projetos, possibilitando uma avaliação destas informações e agilizando o processo de análises sucessivas.

3. Proposta de como o SIG pode apoiar o PMO

3.1 Conceitos básicos

O termo Geoprocessamento pode ser separado em geo (terra – superfície – espaço) e processamento (de informações – informática). Desta forma, pode ser definido como um ramo da ciência que estuda o processamento de informações georreferenciadas utilizando aplicativos (SIGs), equipamentos (computadores e periféricos), dados de diversas fontes e profissionais especializados. Este conjunto deve permitir a manipulação, avaliação e geração de produtos (geralmente cartográficos), relacionados principalmente à localização de informações sobre a superfície da terra.

Os mapas e cartas topográficas, quando transformados em imagens, fornecem informações preciosas para o geoprocessamento. Normalmente são usados como fonte de dados para o mesmo e se beneficiam das informações geradas por este. Muitos mapas estão disponíveis no formato analógico (em papel). Estes podem ser convertidos para o formato digital utilizando-se scanners. Neste caso, deve-se tomar cuidado com a resolução adotada no processo de conversão, buscando-se evitar resoluções muito baixas, o que pode comprometer a qualidade das informações. Também deve-se analisar bem o uso de resoluções muito altas, pois muitas vezes as mesmas não agregam qualidade ao produto, aumentando somente o tamanho dos arquivos gerados. Este problema pode ser evitado, calculando-se a resolução em função da escala dos mapas, cartas ou fotografias aéreas e adotando-se esta para a definição da resolução do produto digitalizado.

3.2 Características de um sistema de informação geográfica

Um Sistema de Informação Geográfica é um sistema de informação baseado em computador que permite captar, modelar, manipular, recuperar, consultar, analisar e apresentar soluções com dados geograficamente referenciados, dados estes que estão armazenados em um banco de dados. À consulta destes dados pode ser espacial ou por atributos.

Em geral a consulta de dados espaciais, geralmente responde a questões que têm a ver com a geografia do dado, portanto, não necessita de ter atributos contidos no banco de dados com o objetivo de saber quais seriam os imóveis que fazem vizinhança com o escritório de projetos. Os relacionamentos espaciais consideram o posicionamento do elemento no espaço, por isso as consultas espaciais utilizam relacionamentos entre objetos no espaço geográfico.

Consulta por atributos, é relacionada com valores descritivos do dado armazenado no banco de dados. Exemplo, “mostre quais os projetos que tem o faturamento acima de três milhões de reais.”.

Os sistemas de informação geográficos então passam a ser ferramenta fundamental para realização de análises espaciais contemplando buscas alfanuméricas em conjunto com consultas espaciais.

3.3 Processo proposto

A utilização de analise espacial inicia-se quando o escritório de projetos recebe a demanda e qualifica a demanda para que seja viabilizada a análise.

A finalidade da análise é verificar a necessidade de utilização de geoprocessamento para apoiar a requisição.

Após a definição do uso de geoprocessamento o requerimento é passado para o Analista de geoprocessamento para definir qual tipo de análise será utilizada para a demanda.

É utilizado então um sistema de informação geográfica (SIG) para a execução da análise definida pelo analista.

Após a execução da análise o analista de groprocessamento avalia o resultado da execução da análise para responder para o escritório de projetos.

O Escritório de projetos recebe a análise solicitada e conclui o processo.

Esse processo pode ser repetido por diversas vezes até que a saída atenda a requisição inicial.

Abaixo é mostrado o diagrama do processo proposto

3.4 Possibilidades de uso

Com o processo definido podemos pensar inicialmente em algumas alternativas para o uso.

• Localização
• Adquirir características de um lugar concreto para o projeto;
• Condição
• Cumprimento ou não de condições impostas aos elementos distribuídos no espaço que devem ser levado em consideração nos projetos.
• Tendência
• Comparação entre situações temporais ou espaciais distintas de alguma característica.
• Rotas
• Cálculo de caminhos ótimos entre dois ou mais pontos para otimização dos deslocamentos nos projetos.
• Modelos
• Geração de modelos explicativos a partir do comportamento observado de fenômenos espaciais.

3.4.1 Exemplos
Essas possibilidades de uso podem ser facilmente vistas nos mapas a seguir explicados:

Mapa 1: Simulação de evento no projeto e seu impacto durante o tempo; na faixa laranja concentra o impacto durante a primeira hora e na faixa amarela durante a segunda hora da ocorrência

Mapa 2: Simulação de movimentação em uma região utilizando mapa de visualização em 3D contendo características do percurso a ser percorrido.

Mapa 3: Mapa temático por bairro com a distribuição de concentração da população. Neste caso podemos ter a compreensão espacial da distribuição da população no território que será realizado o projeto.

4. Conclusão

Existem várias possibilidades da utilização do Geprocessamento e especificamente a análise espacial em escritórios de gerenciamentos de projetos. Sempre que “onde” for uma pergunta para seu negócio os sistemas de informação geográficos apoiaram na solução, auxiliando a tomada de decisões.

Em todas as áreas de negócios o “onde” é importante. Não se gerencia uma empresa de saneamento sem saber “onde” estão as redes coletoras de esgoto e de distribuição de água, não se gerencia uma prefeitura sem saber “onde” estão os serviços públicos, não se gerencia uma montadora de veículos sem saber “onde” estão os potenciais clientes para consumir específicos automóveis e não se gerencia uma empresa de seguros sem saber onde estão às áreas de riscos e com os maiores números de sinistros recorrentes.

O estudo que foi descrito neste artigo permite ao leitor ter uma visão geral do processo, o seu apoio pelo sistema de informação, como também, os atores necessários. Essa proposta auxilia no desenvolvimento de aplicações de geoprocessamento para atendimento e apoio a escritório de projetos.

Como em todo processo que tenha tecnologia deve-se considerar todos os elementos envolvidos para que se tenha sucesso.

Um Sistema de Informação Geográfica é um sistema de hardware, software, informação espacial e procedimentos computacionais que permite e facilita a análise, gestão ou representação do espaço e dos fenômenos que nele ocorrem. Portanto para que a análise proposta neste processo tenha sucesso todos esses aspectos devem ser considerados. Não adianta o melhor sistema do mundo se o recurso humano não se encontra treinado ou se o hardware é incompatível.

Finalmente, a grande contribuição que o trabalho trouxe está relacionada à agilidade que o Sistema de informação geográfica fornece, associando rapidamente o ponto em análise as diversas áreas fornecendo respostas úteis aos escritórios de projetos.

5. Agradecimentos

Os colaboradores agradecem pelo apoio do professor do CBA de Projetos do IBMEC, Lincoln Fimino, pela oportunidade para elaboração desse artigo

6. Referências Bibliográficas

KERZNER, H. Project management: a systems approach to planning, scheduling,and controlling. Ohio: John Wiley & Sons. 2001

Davis Junior, C. A. Geoprocessamento: Dez Anos de Transformações. IP. Informática Pública, Belo Horizonte (MG), v. 4, n. 1, p. 17-24, 2002.

Pádua Filho, W. P. Engenharia de Software – fundamentos, métodos e padrões. Rio de Janeiro, LTC, 2003.

Geoprocessamento dos dados da Secretaria Municipal de Saúde do Município de Betim – MG

Geoprocessamento dos dados da Secretaria Municipal de Saúde do Município de Betim – MG

Por MundoGEO |  04 de Agosto de 2007

Republicado neste blog em 06 de Junho de 2012

Em Betim foi realizado um trabalho inicial que faz uma análise da situação atual das informações de endereços do cadastro SUS e das Unidades de Saúde, com o intuito de criar um modelo matemático computacional para viabilizar a utilização em Sistemas de Informações Geográficas (SIG), para a análise e avaliação de melhoramento da disponibilização do atendimento e da saúde da rede pública municipal de Betim, com localização destes elementos no Município de Betim. Utiliza como base de dados uma amostra dos cadastros de Domicilio do Cartão SUS e tem como objetivo propor alternativas para o aproveitamento de grandes volumes de dados já existentes.

O georreferenciamento dos endereços de usuários do SUS é importante na análise e avaliação das ações coletiva, particularmente as relacionadas com as epidemias e com o perfil sócio-econômico da população. Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG), conjunto de ferramentas utilizadas para a manipulação de informações espacialmente apresentadas, permitem o mapeamento das unidades de saúde e contribuem na estruturação da saúde na rede municipal.

Para estas análises é necessária a localização geográfica dos elementos, associando informações gráficas (mapas) a bases de dados da Secretaria Municipal de Betim, alfanuméricas. O georreferenciamento de um endereço, definido como o processo de associação deste a um mapa terrestre, pode ser efetuado de três formas básicas: associação a um ponto, a uma linha ou a uma área. O elemento geométrico resultante, associado a uma base de dados, é a unidade utilizada nos SIG.

Diversos trabalhos utilizam como fonte de dados os registros dos vários Sistemas de Informação em poder da Secretaria de Saúde, que contam com séries históricas, em alguns casos. Nestas análises utiliza-se, na maioria dos casos, o município ou o bairro informado, para análise da distribuição espacial dos elementos a serem estudados. Nos municípios mais densamente povoados, como e o caso de Betim, esta escala geográfica já é insuficiente, sendo necessária à localização em áreas menores, principalmente nas áreas urbanas.

O objetivo do projeto realizado em Betim é avaliar a qualidade dos endereços armazenados nos Sistemas de Informações de Domicilio da Secretaria de Saúde do Município de Betim e, com base na análise de uma amostra destes, propor alternativas para sua utilização, em grandes volumes, em SIGs, de forma a contribuir para viabilização, no município, de análise espacial em  melhoria do atendimento no município.

Objetivos

Com a realização do projeto, apresentou os resultados da pesquisa com a amostra dos dados do cartão SUS. Na legenda do mapa (Figura 1) é apresentado o número de endereços de usuários SUS que foi georreferenciado. Foi elaborado um modelo computacional para automatizar o georreferenciamento de usuários do cadastro do cartão SUS.

-> Figura 1: Mapa com 173.503 usuários SUS georreferenciados

Um dos objetivos alcançados pelo projeto foi de fazer um plano de controle e ação com o intuito de diminuir e/ou acabar com possíveis áreas de difícil acesso a saúde. Também foi feito um mapa temático (Figura 2) com a finalidade de saber a presença de unidades de saúde em cada região.

->Figura 2: Mapa temático mostrando a presença de unidades de saúde por bairro

Metodologia

Este trabalho foi desenvolvido em quatro fases. A primeira fase consistiu na compatibilização das tabelas do cadastro SUS com as tabelas bases de consultas (cadastro de segmentos de logradouros e endereços) contidas na Divisão de Planejamento e Geoprocessamento da Prefeitura de Betim, separando tipo, título e nome do logradouro e número da unidade de residência em sub-campos. Neste procedimento foram utilizadas tabelas de tipos de logradouros (rua, avenida, travessa etc.), além das abreviações conhecidas destes, geradas pelo Cadastro Básico de Betim.

Na segunda fase foi feito a busca automática dos endereços, que se deu em vários níveis, a partir da combinação entre os sub-campos (tipo, título, nome e número) da informação de endereço. O resultado desta busca leva à localização de apenas um ponto geográfico, mais de um ponto ou nenhum ponto. Nos dois últimos casos, passa-se às próximas fases de busca manual.

A terceira fase foi feita uma pesquisa manual dos endereços que apontaram para mais de um Ponto geográfico. Foi uma operação relativamente rápida, facilitada pela relação de pontos geográficos selecionados pela fase anterior e utilizando outras informações contidas na tabela, como os pontos de referência e complementos. A quarta e última foi feito uma pesquisa manual dos endereços em que não há pontos geográficos indicados automaticamente.

Gerenciamento de Projetos integrado ao GIS

Gerenciamento de Projetos integrado ao GIS 

Por: Clóvis Lemos Tavares

Introdução

A opção mais utilizada atualmente para gerenciamento de projetos corporativos é a utilização do Microsoft Enterprise Project Management (EPM ), em termos gerais, é o campo do desenvolvimento organizacional que trata do gerenciamento de projetos dentro de uma empresa. Não se discute o grau de importância que os avanços nessa área tem alcançado, porém é de fato importante saber onde estão os projetos, como que eles estão espacializados, como seus resultados estão distribuídos no espaço geográfico. Neste contexto a tecnologia que vêm avançando de forma muito rápida no mundo e no Brasil e tem tomado lugar de destaque no planejamento das organizações públicas e particulares é o geoprocessamento. Portanto é indiscutível a integração de tais tecnologias. 

Arquitetura

Para integrar gerenciamento de projetos utilizando tecnologias GIS, houve necessidade de se criar uma camada intermediária customizada para fazer a comunicção entre as tecnologias sem a necessidade de adaptar/prejudicar requisitos fundamentais da Gestão de Projetos e do geoprocessamento, como mostra a figura abaixo.

 

 

Desenho Global da arquitetura tecnológica para integração

Utilizando a tecnologia EPM da Microsoft de mercado, mantemos os 4 bancos de dados que fornecem suporte a tecnologia. São eles:

- DRAFT: informações do Microsoft Project Professional que não foram publicadas para o PWA (Project Web Access) ficam armazenadas neste banco.

- PUBLISHED: informações publicadas pelo Microsoft Project Professional ficam armazenadas neste banco.

- ARCHIVE: informações que foram relacionadas na configuração de backup da solução ficam armazenadas neste banco.

- REPORTING: as informações do banco de dados published são tratadas neste banco para a retirada de relatórios do EPM. Este banco fornece dados para os cubos OLAP do Analysis Services do PWA.

Na integração os usuários acessam as informações do EPM através do navegador.

A customização desenvolvida com interface web faz com que os usuários possam acessar as informações de forma transparente. Essas informações serão armazenadas no banco de dados da integração (DB Integração). Para que se garanta uma integração entre o projeto e as informações customizadas, o banco de dados “integração” sempre armazena o identificador único do projeto.

O banco de dados GeoBase irá fornecer informações espaciais, que são gerenciadas pelo SIG (Sistemas de informação Geográfica) , permite a leitura de todas as informações relacionadas a um lugar no espaço. Desta forma a comunicação será através da camada intermediáriaIntegração.

Portanto a customização da camada intermediária batizada de Integração fica responsável pela garantia e controle da integração entre o Gerenciamento de Projetos corporativos e o Geoprocessamento.

Principais benefícios da solução

• Como as informações dos projetos são trabalhadas utilizando o navegador (browse), os usuários poderão acessar as informações customizadas utilizando a mesma interface.

• As informações customizadas ficarão armazenadas em outro banco de dados, facilitando a retirada de relatórios podendo utilizar ferramentas de mercado, como por exemplo, SQL Reporting Services 2008.

• Visão ampliada dos projetos, entendendo como que eles estão espacializados, e como seus resultados estão distribuídos no espaço geográfico, utilizando como ferramenta adicional mapas temáticos de projetos.

• Acessar um sistema baseado na customização do produto Microsoft Enterprise Project Management (EPM), estendendo as funcionalidades nativas com os recursos do Windows Sharepoint Services (WSS), adicionalmente comunicando estes produtos com as funcionalidades GIS fornecidas pelo ArcGIS da família ESRI, gerando indicadores estratégicos e geográficos para tomada de decisão.

• Gerente “mapeia” o projeto na sua criação, de forma transparente e customizável, sem a necessidade de ser “expert” em geoprocessamento.

• Camada intermediária, mantém a integração entre as tecnologias e seu funcionamento independente.

Conclusão

A garantia da integração entre as tecnologias, mantendo o funcionamento de cada uma de forma independente garante a gestão de forma integrada das informações, gerando indicadores estratégicos e geográficos para tomada de decisão.