SIG em engenharia civil: aplicações, vantagens e oportunidades futuras

Um sistema de informação avançado como o SIG desempenha um papel fundamental em cada fase do ciclo de vida de uma infraestrutura. Os benefícios da integração entre SIG e engenharia civil são inúmeros.

Mas, em detalhes, o que é o SIG para a engenharia civil? Neste artigo, veremos isso melhor e descobriremos quais são as vantagens dessa integração e quais são as principais aplicações.

Integração BIM e SIG para infraestrutura

O que é o SIG e qual é o seu papel na engenharia civil?

SIG é o acrônimo de Sistema de Informação Geográfica e é um sistema projetado para adquirir, armazenar, manipular, analisar, gerenciar e comunicar todos os tipos de dados geográficos. Esses dados são associados a mapas temáticos e formam um banco de dados de informações digitais que podem abranger diferentes áreas multidisciplinares.

Uma interface típica de SIG, por exemplo, é um mapa digital de uma área contendo múltiplos níveis de dados espaciais que permite aos usuários examinar e analisar os padrões e seus dados gráficos e não gráficos com um nível de precisão e clareza que seria difícil de obter em qualquer outro formato.

Para criar mapas temáticos de SIG, existem ferramentas específicas e software BIM-SIG que permitem geolocalizar modelos informativos BIM em mapas SIG e criar ricos bancos de dados informativos de forma simples.

Criação de mapa SIG com usBIM

Em resumo, o papel do SIG em engenharia civil é criar uma maneira de visualizar e analisar dados relacionados a um determinado local.

Literalmente, qualquer informação que pode ser associada a um mapa, sob a forma de endereço ou coordenadas geográficas, pode constituir uma interface SIG. Mapas temáticos SIG incluem informações de tipo socioeconômico de um determinado bairro, os ecossistemas de uma área antes de iniciar um novo projeto rodoviário, o estudo do tráfego, os eventos meteorológicos, os dados sísmicos, etc.

Todas essas informações convergem em um único container digital acessível a todos, seguro e sempre disponível e implementável ao longo do tempo.

Características chave do SIG que o tornam essencial para projetos de engenharia civil

O SIG desempenha um papel crucial nas empresas de engenharia civil e de construção. A visualização precisa de dados geoespaciais melhora os levantamentos e facilita a seleção do local, tornando possível uma avaliação real dos impactos ambientais.

A visualização permite que os engenheiros civis identifiquem padrões e tendências, compreendam potenciais relações e problemas que podem não ser evidentes e planejem as emergências, promovendo economias de custos e eficiência temporal.

Isso garante um apoio constante em todas as fases do ciclo de vida da infraestrutura e a capacidade de combinar os dados com os mapas geográficos permite aos engenheiros inúmeras utilizações na profissão, como abordaremos a seguir.

Como o SIG é utilizado na engenharia civil

Com a ajuda do SIG, o setor de engenharia civil, parte integrante do setor AEC, melhorou significativamente o desenvolvimento planejado e projetual. Em geral, os usos do SIG em engenharia civil são principalmente:

• seleção do local e planejamento do uso do território;
• projeto e gestão da infraestrutura;
• avaliação do impacto ambiental;
• gestão de desastres e mitigação de riscos.

Vamos analisá-los em detalhes.

Seleção do local e planejamento do uso do território

O primeiro passo de qualquer processo projetual parte da análise e do levantamento do local e o SIG, mapeando dados de fontes de satélites, ajuda os engenheiros civis a compreender muito melhor a posição em que trabalharão, identificando a mais adequada para seus fins.

Os atuais instrumentos de levantamento (estação total, drone, laser scanner, etc.) favoreceram a elaboração de dados extremamente precisos e a crescente integração com softwares de modelagem digital: CAD, BIM (Modelagem da Informação da Construção), SIG.

No mundo da engenharia civil, de fato, o SIG está cada vez mais conectado ao método BIM e essa integração representa um grande salto evolutivo no setor de engenharia civil, especialmente para o projeto e a gestão de obras de infraestrutura.

Com o aumento do uso do BIM, de fato, cresce também a troca de informações digitais entre as ferramentas BIM e SIG. Por exemplo, o BIM pode utilizar os dados SIG adquiridos dos levantamentos iniciais do local para fins de projeto e realização da obra. Da mesma forma, um levantamento digital as-built da obra realizada geolocaliza com precisão informações geométricas, tipo de materiais, fases do projeto, custos, consumo energético do edifício, número de usuários, etc.

Fundamentalmente, ambos os sistemas armazenam informações espaciais e, com uma adequada integração, podem evitar duplicações de dados. É possível dar vida a uma verdadeira smart city SIG, modelada graças à integração dos dois sistemas e rica em qualquer tipo de informação.
Dessa forma, dá-se vida a um planejamento urbano, regional, nacional e mundial real, eficiente e eficaz.

Projeto e gestão da infraestrutura

O uso do SIG em engenharia civil pode fazer economizar consideravelmente tempo e custos operacionais e administrativos. As ferramentas SIG são agora comumente utilizadas para desempenhar um papel significativo em vários tipos de desenvolvimento de infraestrutura.

Na concepção ou reestruturação das infraestruturas, os engenheiros frequentemente se deparam com muitas incongruências geográficas que surgem dentro das cidades e o uso dos sistemas de informações geográficas (SIG) ajuda e apoia o projeto de serviços públicos, transportes, redes públicas, logística, energias renováveis, mas não se limita a isso.

O SIG é muito importante também como ferramenta de gestão dos recursos essenciais uma vez que a infraestrutura está em vigor.

A gestão eficiente das redes e dos recursos de serviços públicos é essencial para garantir uma prestação confiável do serviço. O SIG fornece informações em tempo real sobre o desempenho da rede, as condições dos recursos e as necessidades de manutenção. Integrando o SIG com sensores IoT e análises preditivas, as concessionárias podem otimizar as operações, reduzir o tempo de inatividade e melhorar o atendimento ao cliente.

A gestão eficiente dos recursos permite dar vida a um conjunto de muitos GIS Asset Management, processos de gestão patrimonial de muitos recursos físicos diferentes.

Avaliação de impacto ambiental

A avaliação de impacto ambiental é um estudo que é realizado para avaliar as potenciais consequências ambientais de um projeto, tanto positivas quanto negativas, assegurando que os problemas sejam antecipados e abordados no início do processo de planejamento.

As aplicações do SIG em engenharia civil são vastas para esta fase do projeto.

A análise das condições ambientais do local com mapas SIG, estratificando informações sobre as emissões atmosféricas, a composição do solo, as fontes hídricas, a topografia, os relevos altimétricos, a erosão, etc. permite que os engenheiros civis avaliem melhor suas relações e os efeitos em cadeia que um novo desenvolvimento pode ter, direcionando-os para soluções mais sustentáveis.

A análise do uso do solo e o planejamento ótimo das obras e das infraestruturas para minimizar o impacto no meio ambiente é uma abordagem crucial para reduzir a ocupação de solo agrícola e limitar a fragmentação dos habitats naturais, configurando-se como estudos base para desenvolver verdadeiros planos de crescimento urbano sustentáveis.

Se você está interessado em aprofundar melhor essas temáticas, recomendo também dar uma olhada no artigo “SIG e ciências ambientais: análise, aplicações e práticas de sustentabilidade”.

Gestão de desastres e mitigação de riscos

Na gestão de desastres e na mitigação de riscos, o SIG desempenha um papel fundamental:

• é importante na avaliação de riscos com a criação de mapas de perigos. Eles são essenciais para identificar as áreas em risco de desastres naturais, como inundações, terremotos, furacões e incêndios. O SIG pode prever a probabilidade de vários eventos de desastre, analisando dados históricos e as condições ambientais atuais, permitindo que as autoridades concentrem seus recursos nas áreas mais vulneráveis. Se, por exemplo, uma área está sujeita a risco de deslizamento, o SIG pode ser utilizado para modelar o comportamento do deslizamento e identificar todas as áreas em risco de deslizamento;
• é muito utilizado também em combinação com sistemas de monitoramento e alerta que coletam dados em tempo real de sensores e satélites para analisá-los e avaliar a presença ou não de um desastre iminente. Por exemplo, em áreas sujeitas a terremotos, o SIG pode ser utilizado para monitorar a atividade sísmica e prever potenciais impactos com base na localização das falhas e na densidade populacional;
• essencial é então para o planejamento da resposta a desastres: fornece mapas detalhados e análises espaciais das áreas afetadas para os socorros, identificando as regiões mais gravemente atingidas e as localizações das infraestruturas críticas, como hospitais, escolas e estradas. Coordenando as operações de socorro, garante a alocação eficiente dos vários recursos.

Quais são as principais aplicações do SIG em engenharia civil

A engenharia civil é uma disciplina que cobre muitas áreas de interesse e inclui uma ampla gama de competências, incluindo aquelas relacionadas ao desenvolvimento e à manutenção de infraestruturas. Trabalha-se com uma grande quantidade de dados provenientes de uma ampla variedade de fontes, e sistemas de gestão e análise das informações coletadas são indispensáveis.

O SIG apoia a engenharia civil porque fornece as ferramentas para a criação, gestão, análise e visualização dos dados associados ao desenvolvimento e à gestão das infraestruturas. Na prática, permite gerenciar os dados, tornando-os facilmente compreensíveis, analisáveis e compartilháveis com os outros stakeholders do setor da construção.

As aplicações do SIG em engenharia civil abrangem diferentes áreas, incluindo:

• estrutural – os engenheiros civis podem usar o SIG para incluir em seus projetos uma multitude de dados analíticos e históricos da área. A análise estrutural é uma das aplicações SIG mais utilizadas. Em comparação com os dados tabulares, a mapeamento SIG apresenta uma série de vantagens, como a possibilidade de identificar eventuais problemas já na fase de projeto utilizando sobreposições interativas e modelos 3D;
• ambiental – o SIG fornece informações ambientais sobre o solo, fontes hídricas e outros elementos naturais, criando todos os níveis de sobreposição de mapas necessários para ajudar os engenheiros a conduzir análises e avaliações sobre o impacto ambiental. Nos mapas de análise, todos os dados são organizados e é possível escolher soluções menos impactantes e prever desastres naturais;
• transportes – o SIG na engenharia de transportes permite a sobreposição de uma enorme quantidade de dados caracterizados também por uma forte dinamicidade;
• águas residuais/águas pluviais – os dados de modelagem hidráulica e hidrológica podem ser integrados com os programas SIG para examinar e prever a demanda e a necessidade de água. O SIG combina os dados coletados com os históricos que podem ser visualizados utilizando a mapeamento 3D, que inclui níveis de dados gráficos e numéricos acessíveis com um único clique;
• análise do local – o SIG analisa e integra uma variedade de imagens e dados rapidamente, criando sobreposições de dados relevantes sobre a atividade econômica, o fluxo de transportes e a expansão da população, etc., de modo a retornar rapidamente uma imagem clara e completa do local de interesse;
• levantamento topográfico – o SIG se revela uma ferramenta essencial no levantamento topográfico porque são necessárias medições precisas para criar sistemas de mapeamento precisos. Os dados são salvos e permanecem facilmente acessíveis para uso em projetos;
• integração BIM – a integração entre o BIM e o SIG gera fluxos de trabalho capazes de trocar dados de um sistema para outro sem perda de informações, interrogando os dados dentro de um único banco de dados. Uma abordagem que se baseia na centralidade do dado gera uma visão mais aprofundada da obra e do contexto urbanístico e natural de referência, permitindo um processo decisório informado, um maior envolvimento das partes interessadas e processos mais rápidos e eficazes. Graças a esse novo tipo de abordagem, os dados SIG enriquecem de informações o modelo BIM e o BIM, por sua vez, alimenta os dados dos sistemas de informações SIG. Aplicar sistematicamente o critério do digital twin também para as infraestruturas permite coletar em um único recipiente o modelo geométrico da obra, as fichas técnicas, mas também os dados SIG relativos ao território em que se encontra a infraestrutura (as informações sobre o clima, os dados sísmicos, etc.).

Quais são as vantagens do SIG em engenharia civil

As vantagens da utilização de um sistema de informação geográfica em engenharia civil incluem:

• processo decisório melhorado: tomar decisões torna-se um processo mais simples e consciente porque são apresentadas informações específicas e detalhadas;
• melhoria da qualidade do projeto: a obra resulta ser coerente com o espaço circundante e não impacta o meio ambiente porque é criada a partir de dados espaciais reais;
• otimização dos recursos: redução de custos e aumento da eficiência são a consequência direta de um processo bem planejado, analisado e compartilhado;
• melhor comunicação: organizar as informações de modo que sejam facilmente visualizáveis torna todo o processo compreensível e facilita a comunicação e a interoperabilidade entre os profissionais (técnicos, contratantes, administração pública, etc.);
• banco de dados acessível: todos os usuários autorizados podem acessar facilmente os dados em um banco de dados de qualquer lugar e a qualquer momento.

Desafios e limites do SIG em engenharia civil

Compreendemos, portanto, quão importante o SIG é para a engenharia civil, mas é preciso dizer que, até hoje, ainda existem, infelizmente, alguns desafios e limites para a implementação do SIG nas empresas, entre os quais está certamente o custo bastante elevado.

A complexa interconexão dos vários componentes que compõem um sistema SIG, de fato, requer ferramentas de hardware e software muito potentes, especialmente para o desenvolvimento de modelagens e análises avançadas, e além dos custos do hardware e do software, há a necessidade de ter pessoal humano completamente treinado, o que é caro para formar e adquirir.

Apesar disso, no entanto, o valor que o SIG pode fornecer às empresas é de longe superior aos custos.

Outro desafio está relacionado à presença muitas vezes de dados incoerentes e não padronizados: a qualidade e a disponibilidade dos dados podem variar dependendo da fonte, da escala, da resolução, da precisão e da confiabilidade dos dados.

Os softwares SIG utilizam principalmente bancos de dados espaciais, mas dados incoerentes derivam principalmente de categorização diferente, então mesmo que você tenha a ferramenta certa, tudo depende sempre da precisão dos seus dados de referência. A análise espacial e a modelagem também podem requerer competências avançadas, e podem envolver suposições, simplificações e erros que podem influenciar a validade e a confiabilidade dos resultados.

Embora o uso do SIG facilite a comunicação espacial, tal comunicação pode ser influenciada pela interpretação subjetiva. A escolha de símbolos, cores, escalas e formatos pode criar preconceitos, interpretações erradas ou confusões entre o público.

O futuro do SIG em engenharia civil: tendências e oportunidades

Mas quais são as tendências futuras do SIG? Descubramos todas juntas:

• integração da inteligência artificial (IA) nas tecnologias SIG: ela se tornou progressivamente o foco da pesquisa e da aplicação em geociências nos últimos anos. O aprendizado de máquina é um tipo de motor que torna possível realizar a partir de um computador uma atividade que normalmente requer um certo nível de intelecto humano e isso é assim aplicado aos algoritmos de processamento e análise de dados espaciais do SIG.
• Integração de Big Data nas tecnologias SIG: com o advento da computação em nuvem, as empresas podem armazenar enormes quantidades de dados na nuvem e esses grandes conjuntos de dados permitem que o SIG analise padrões e faça previsões baseadas em muitos mais dados.
• Integração da impressão 3D com as tecnologias SIG: a impressão 3D é hoje utilizada para realizar objetos menores, mas também maiores. A indústria SIG aproveitará esse tipo de tecnologia para produzir saídas físicas e duráveis, por exemplo, imprimindo modelos de paisagens ou geografias durante os projetos.
• Integração da tecnologia BIM com as tecnologias SIG: padrões como CityGML são considerados importantes motores que servem como exemplo da integração bem-sucedida entre as duas tecnologias. De fato, o BIM ajudará o desenvolvimento futuro do SIG 3D em termos de modelagem e visualização.
• Integração da AR com as tecnologias SIG: a realidade aumentada é uma tecnologia emergente que permite aos usuários ver objetos virtuais sobrepostos a ambientes do mundo real.

Sobrepondo informações espaciais e digitais no mundo físico, o SIG encontra de fato a máxima expressão na AR e seu futuro reside nela.