Importação, estruturação e exploração de cartas náuticas oficiais numa base espacial robusta
Introdução
As cartas náuticas no formato S-57 (ENC – Electronic Navigational Charts) são dados oficiais, estruturados, complexos e semanticamente ricos.
Embora sejam amplamente utilizadas em sistemas de navegação profissional, a sua exploração direta num SIG generalista como o QGIS continua a ser complexa. (->Por que os ENC (S-57) são dados complexos)
O plugin S57Manager surgiu a partir desta constatação:
oferecer uma solução fiável, estruturada e reprodutível para importar, armazenar e visualizar dados S-57 no QGIS, apoiando-se em bases de dados espaciais modernas.
Neste primeiro artigo, apresentamos o S57Manager de forma global e, em seguida, detalhamos a opção PostGIS, particularmente adequada a usos profissionais, colaborativos e multi-projeto.
O plugin corresponde à automatização da cadeia de processamento descrita nos dois artigos seguintes:
Cartas ENC no QGIS com PostGIS (1)
Cartas ENC no QGIS com PostGIS (2)
1. O que é o S57Manager?
1.1 Objetivos do plugin
O S57Manager tem como objetivo:
- importar ficheiros ENC S-57 para o QGIS
- descodificar a sua estrutura complexa (objetos, atributos, geometrias)
- armazenar os dados de forma normalizada e explorável
- facilitar a visualização e a filtragem no QGIS
👉 O plugin destina-se tanto a:
- especialistas em SIG
- autoridades portuárias
- gabinetes de estudos
- serviços técnicos que trabalham com dados marinhos
1.2 Arquitetura geral
- Importação via GDAL / OGR
- Descodificação lógica dos objetos S-57
- Armazenamento estruturado (PostGIS ou GeoPackage)
- Visualização controlada no QGIS
- Ferramentas específicas ENC (propósito de uso, escalas, filtros)
2. Por que usar PostGIS para dados S-57?
2.1 Os desafios dos dados ENC
Os ENC não são simples camadas vetoriais:
- número muito elevado de tabelas
- relações implícitas entre objetos
- atributos codificados
- grandes volumes de dados
- possibilidade de atualizações
O PostGIS responde perfeitamente a estas exigências.
2.2 Vantagens do armazenamento em PostGIS
Com S57Manager + PostGIS:
✔ armazenamento centralizado
✔ elevado desempenho com grandes volumes
✔ consultas espaciais avançadas
✔ multiutilizador
✔ cópias de segurança e atualizações controladas
✔ integração em cadeias SIG existentes
3. Configuração do modo PostGIS no S57Manager
3.1 Configuração da conexão
A configuração da conexão com o banco de dados Postgresql/postgis é feita diretamente no QGIS. O plugin pesquisa e exibe as conexões disponíveis no projeto atual:
3.2 Estrutura das tabelas geradas
Ao clicar em OK na caixa de diálogo anterior, o plugin verifica a existência e, se necessário, cria 5 esquemas no banco de dados selecionado
- enc, esquema principal onde serão armazenados todos os arquivos S57 importados
- linesenc,pointsenc e polysenc, esquemas de importação temporários. Eles recebem as importações ogr para permitir as operações necessárias às geometrias. Uma vez que os processamentos são realizados e os dados finais copiados para o esquema enc, eles são esvaziados.
- encm, por enquanto não utilizado, mas previsto para versões futuras.
O esquema ENC contém todas as tabelas dos arquivos S57
- separação por tipos geométricos (pontos: pt_, linhas: li_, polígonos: pl_)
- tabelas de objetos S-57
- tabelas de relações
- gestão de identificadores RCID
👉 O esquema foi concebido para ser legível, documentável e consultável.
Importar um ENC S-57 para o PostGIS
4.1 Início da importação
O plugin pesquisa e carrega todos os arquivos .000 no diretório e subdiretórios e realiza:
- a seleção dos arquivos S-57
- o acompanhamento do progresso
- exibe logs detalhados
4.2 Controlo e validação dos dados ENC no PostGIS
A importação de dados ENC para o PostGIS é apenas um primeiro passo.
Antes de qualquer utilização cartográfica ou analítica, é indispensável realizar um controlo de qualidade rigoroso.
Sendo os ENC dados normalizados e críticos para a segurança marítima, qualquer erro estrutural ou de interpretação pode conduzir a resultados incoerentes, ou mesmo perigosos.
O controlo assenta em três pilares complementares:
- verificação das camadas importadas
- integridade geométrica
- coerência dos atributos
4.2.1 Verificação das camadas importadas
Após a importação para o PostGIS, a primeira verificação consiste em garantir que todas as classes de objetos esperadas estão presentes.
Presença e exaustividade
Consoante o conteúdo do ENC, devem estar presentes, nomeadamente:
- objetos hidrográficos (áreas de profundidade, sondagens)
- linha de costa e áreas terrestres
- ajudas à navegação
- perigos e obstruções
- zonas regulamentadas ou especiais
A ausência de uma camada pode revelar:
- um erro durante a importação
- uma filtragem involuntária
- uma incompatibilidade com a versão S-57 utilizada
Organização lógica
No PostGIS, os dados podem ser organizados:
- por esquema (hidrografia, navegação, regulamentação, etc.)
- por tipo geométrico (pontos, linhas, polígonos)
- por classe S-57
Uma estruturação clara facilita:
- a manutenção
- a leitura por terceiros
- a automatização dos tratamentos
👉 S57Manager ajuda a manter uma organização legível e compatível com as boas práticas SIG.
4.2.2 Integridade das geometrias
Os ENC baseiam-se em geometrias partilhadas e topológicas, o que torna a sua importação mais delicada do que a de um conjunto de dados vetoriais clássico.
Geometrias válidas
É indispensável verificar que:
- os polígonos estão fechados
- as geometrias não se auto-intersectam
- as linhas não são degeneradas
- os pontos não estão duplicados desnecessariamente
No PostGIS, as funções de validação permitem:
- detetar geometrias inválidas
- corrigi-las, se necessário
- documentar anomalias
Uma geometria inválida pode:
- impedir a visualização no QGIS
- falsear cálculos de área ou distância
- bloquear operações espaciais posteriores
Coerência topológica
Mesmo que a topologia S-57 não seja sempre preservada exatamente após a importação, certas regras devem manter-se coerentes:
- uma área de profundidade não deve sobrepor-se arbitrariamente a uma área terrestre
- a linha de costa deve corresponder ao limite terra/mar
- os objetos pontuais devem localizar-se em zonas logicamente compatíveis
Estes controlos são particularmente importantes durante a agregação ou generalização dos dados.
4.2.3 Coerência dos atributos
Os atributos S-57 são simultaneamente ricos e restritivos.
Devem ser verificados com o mesmo rigor que as geometrias.
Presença de atributos essenciais
Cada classe de objeto possui atributos:
- obrigatórios
- condicionais
- opcionais
A ausência de um atributo-chave pode indicar:
- um erro de importação
- uma má interpretação do esquema S-57
- uma perda de informação durante a conversão
Valores codificados e domínios
Muitos atributos utilizam:
- valores numéricos codificados
- listas fechadas definidas pela OHI (IHO)
É crucial verificar que:
- os valores estão dentro dos domínios autorizados
- os códigos correspondem ao seu significado
- os campos não contêm valores aberrantes
Um valor incorreto pode alterar:
- a interpretação cartográfica
- a hierarquia dos objetos
- as regras de visualização ou prioridade
Coerência semântica
Por fim, alguns controlos baseiam-se no bom senso náutico:
- um perigo não pode estar localizado em terra
- uma ajuda à navegação deve ser coerente com o seu ambiente
- uma zona regulamentada deve ter um tipo e uma categoria compatíveis
Estas verificações cruzadas são frequentemente facilitadas por:
- consultas espaciais no PostGIS
- junções entre camadas
- visualização no QGIS
Por que estes controlos são essenciais
O PostGIS oferece uma capacidade de análise excecional, mas não corrige automaticamente incoerências semânticas ou normativas.
No caso dos ENC:
- a qualidade dos dados condiciona diretamente a sua fiabilidade
- os erros podem propagar-se nas análises
- um controlo inicial evita problemas a jusante
👉 S57Manager insere-se nesta lógica:
não apenas importar dados, mas importá-los corretamente, respeitando a estrutura e o significado náutico da informação.
5. Exploração no QGIS
5.1 Visualização por famílias de objetos
Perante a riqueza e densidade dos dados ENC, a visualização simultânea de todas as camadas conduz rapidamente a um mapa ilegível.
Uma boa prática consiste em organizar a visualização por famílias de objetos, ou seja, por grandes conjuntos funcionais com lógica náutica comum.
Exemplos:
- objetos hidrográficos (áreas de profundidade, sondagens, isóbatas),
- elementos da linha de costa e áreas terrestres,
- ajudas à navegação (boias, luzes, balizas),
- perigos e obstruções,
- zonas regulamentadas ou especiais.
No QGIS, esta organização pode ser implementada através de:
- grupos de camadas,
- estilos partilhados por família,
- filtros de visualização condicionais,
- ou esquemas distintos no PostGIS.
👉 S57Manager preserva uma estrutura compatível com as famílias ENC, permitindo projetos QGIS claros e evolutivos.
5.2 Filtragem das camadas exibidas
O menu “Ferramentas ENC” permite filtrar as camadas segundo o uso e/ou a escala de visualização.
Filtragem por purpose
Os ENC destinam-se a usos variados, formalizados pelo conceito de purpose.
O filtragem por purpose melhora a legibilidade e a coerência cartográfica.
👉 S57Manager conserva esta informação e facilita a sua utilização sem impor simbologia rígida.
Escala de visualização
A escala condiciona a validade da informação ENC.
A sua gestão permite adaptar a visualização ao nível de zoom e aproximar o comportamento do QGIS ao de um ECDIS.
👉 S57Manager permite definir escalas mínimas e máximas de visualização de forma simples e eficaz.
5.3 Simbologia personalizada
O carregamento direto das camadas S-57 resulta numa simbologia genérica.
S57Manager permite aplicar simbologia do tipo ECDIS em dois passos:
- instalação da biblioteca SVG incluída no plugin,
- instalação da simbologia padrão na base de dados PostGIS através da tabela
layer_styles.
Conclusão
O modo PostGIS do S57Manager oferece uma solução robusta para a integração sustentável de dados ENC num SIG profissional.
👉 No próximo artigo, veremos como o GeoPackage permite uma abordagem mais leve e autónoma com o S57Manager.
