Interessado em GERIR seu município eficientemente, em conformidade com o governo federal e usando sistemas de informação geográfica para tomada de decisão?

Segundo estudo realizado pela Fundação Getúlio Vargas, no ano de 2007, dentre 3359 municípios brasileiros avaliados, somente 2,82% pode ser considerado eficiente na gestão do seu território [1]. No entanto, já existe tecnologia disponível para gerir os recursos e serviços de um município de maneira integrada, a partir de informações continuamente atualizadas, resultantes da análise de diversas fontes de dados alfanuméricos, imagens de satélite e mapas digitais. Informações importantes para as diversas secretarias de um município podem ser reunidas em um único repositório para apoiar o processo decisório em análises customizadas às necessidades de cada secretaria: Fazenda, Obra, Segurança, Saúde, Educação, etc. Neste contexto, apresentamos o sistema de inteligência de negócio para gestão de dados espaço-temporais, SIGHabitar, e apresentamos um estudo de caso realizado no município de Ouro Preto (OP), MG.

O convênio SIGHabitar em Ouro Preto e a portaria 511 de 2009 do Ministério das Cidades

O convênio SIGHabitar firmado entre a Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) e a Prefeitura Municipal de Ouro Preto – PMOP, através do Laboratório para Modelagem e Simulação do Sistema Terrestre (TerraLAB) do Departamento de Computação (DECOM), levou ao desenvolvimento de uma metodologia e de um conjunto de programas de computador que qualquer município pode utilizar para coletar, integrar, visualizar e analisar dados que servirão ao gerenciamento e ao planejamento do município. Todos os programas são gratuitos e estão disponíveis no site do laboratório. Para realizar o download clique: AQUI. Dentro desta inciativa, o projeto de mesmo nome, SIGHabitar, surgiu para atender às recomendações do Ministério das Cidades, que no ano de 2009 criou a portaria 511 [2], com diretrizes para criar, instituir e manter o Cadastro Técnico Multifinalitário no território nacional.

Por meio dos programas desenvolvidos é possível promover (i) uma tributação mais eficaz e justa, (ii) o uso racional dos recursos municipais, (iii) a manutenção e o desenvolvimento de serviços mais eficientes. Por exemplo, é possível dimensionar os serviços de saúde, segurança e educação. Manter atualizado o cadastro de imóveis. Planejar ações da defesa civil, do corpo de bombeiros, das secretarias de trânsito e obra. Além, de gerenciar o uso dos recursos naturais e a coleta de resíduos.

O que é um Cadastro Técnico Multifinalitário?

O Cadastro Técnico Multifinalitário (CTM) é um cadastro, ou banco de dados, capaz de manter informações alfanuméricas e espaciais sobre o território de um município  e de diversos fatos a ele relacionados. Além de contemplar aspectos do tradicional cadastro imobiliário concernentes aos imóveis, é possível relacioná-las com informações de bancos de dados heterogêneas e até mesmo desconectadas sobre uma diversidade de assuntos, como: fatores sociais (trabalho, lazer, saúde, educação e segurança); econômicos (produção e comercialização de bens e serviços) e urbanos (sistemas de abastecimento de água e coleta de esgoto, transporte e rede de comunicação). Isso permite conhecer detalhadamente qualquer porção do território, promover a distribuição justa de recursos e tornar o planejamento urbano mais acurado [3][4]. A figura ao lado ilustra o conceito CTM.

O que é um sistema de Inteligência de Negócios (ou Business Intelligence)?

 

Um Sistema de Inteligência de Negócios é um sistema de informação, que fornece ferramentas e métodos que subsidiam a tomada de decisão para o planejamento estratégico e tático de uma organização. Ele permite extrair, armazenar, explorar e transformar e analisar um grande volume de dados, de maneira rápida e simples para o decisor. Elementos fundamentais são: armazém de dados (DW – data warehouse), ferramentas extração, transformação e carga  (ETL – extract, transform & load), ferramentas para processamento analítico online (OLAP – online analytical processing)  e ferramenta de mineração de dados (DM – data mining).

Qual a filosofia do projeto SIGHabitar?

A filosofia do SIGHabitar é não mexer no que já está funcionando. Implanta-lo deve exigir pouco investimento tecnológico e permitir a continuidade dos trabalhos da prefeitura. Sua implantação deve ser incremental de forma a integrar tudo que já existe causando o mínimo de distúrbio possível, exigindo apenas que o município se adapte a uma cultura baseada na organização e sistematização da coleta de dados a seu respeito. Qualquer município, mesmo que precariamente, possui um passivo em termos tecnológicos que já existe, já foi pago e está em operação. Os bancos de dados, as planilhas, os documentos, as imagens, os mapas e os sistemas de informação já existentes devem permanecer onde estão e continuar em operação. O SIGHabitar deve apenas integra-los afim de permitir análises completas e atualizadas.

A despeito de todos os domínios de problemas administrados por meio do SIGHabitar, ele deve ser capaz de lidar com a dinâmica de uma cidade. Deve estar preparado para mudanças e evoluir com elas e ser capaz de atualizar frequentemente um volume massivo de dados espaciais e temporais. Por isso, flexibilidade para absorver mudanças com pouco esforço e retrabalho mínimo é uma característica indispensável.  Ferramentas que coletam, transformam e analisam os dados do CTM não dependem de seu modelo de dados. Para que resultem em decisões mais acuradas, suas ferramentas permitem análises sobre dados sumarizados em hierarquias espaciais, como país, cidade e imóvel, e hierarquias temporais, como ano, mês e dia.

O desenvolvimento um de CTM pode ser dispendioso. Entretanto, a sustentabilidade do SIGHabitar é garantida. O desenvolvimento do CTM pode envolver a contratação e treinamento de uma equipe multidisciplinar e especializada, a realização contínua de coleta de dados em campo e a aquisição de dados espaciais onerosos, como imagens de satélite de alta resolução, levantamentos topográficos, mapas de arruamento e de imóveis. A necessidade, quantidade e o nível de detalhe dos dados devem ser ponderados frente aos benefícios que resultarão de seu custo. É preciso desenvolver um CTM cujo custo de desenvolvimento seja pago nos primeiros anos após sua implantação através da ampliação do cadastro de imóveis registrados e da cobrança mais eficaz de taxas e impostos imobiliários. Nos anos posteriores, os ganhos serão menores, mas deverão financiar a manutenção e evolução do sistema.

No Brasil, para estarem em conformidade com as diretrizes nacionais para Governo Eletrônico, projetos de desenvolvimento de Sistemas de Informação públicos devem priorizar soluções, programas e serviços baseados em software livre, adotar padrões abertos no desenvolvimento de tecnologia de informação, garantir a auditabilidade plena e a segurança dos sistemas, restringir o crescimento do legado baseado em tecnologia proprietária, além de promover a capacitação de servidores públicos para utilização de software livre. Por estas razões, o SIGHabitar  priorizou o uso de tecnologias livres e de código aberto cujo estágio de maturidade garantem a produtividade do projeto e sua continuidade à longo prazo [5].

Como o sistema SIGHabitar funciona? Qual a inovação?

Apesar das tecnologias para o desenvolvimento e implantação de CTMs existir há, pelo menos, uma década, a maioria dos municípios brasileiros não utilizam  sistemas de computação que apóiem seu planejamento ou a gestão de seus recursos e serviços. Este fato pode ser justificado porque os investimentos em tecnologia são bastante restritos na maioria dos municípios de pequeno e médio porte.  Além disso, a ausência de uma metodologia padronizada e reconhecida para a construção e manutenção de um CTM é uma limitação que desencoraja muitos municípios a investir recursos na reforma do cadastro imobiliário, pelo fato de não terem garantia de sucesso. No Brasil, essa situação é agravada porque o número de profissionais capacitados nessa área é insuficiente para um país com dimensões continentais. O sistema SIGHabitar inova ao fornecer métodos sistematizados e ferramentas de automação destinados à construção e a manutenção de um CTM arquitetado como um sistema de inteligência de negócios.

INTEGRAÇÃO COM SISTEMAS LEGADOS

No SIGHabitar, o CTM é organizado como um armazém de dados espaço-temporal (STDW  – Spatio-temporal Data Warehouse) no qual ferramentas de atualização, implementadas como fluxos ETL, extraem dados de diversas fontes, tais como planilhas eletrônicas, arquivos texto, arquivos shape e bancos de dados relacionais transformando-os em informações de entrada para o CTM. Esses fluxos são executados periodicamente (de hora em hora, toda noite) ou sob demanda (ao clicar do mouse). Os fluxos ETL para integração de dados aparecem em vermelho na figura acima. Para facilitar o desenvolvimento e a manutenção dos  fluxos ETL pela própria equipe da prefeitura, o projeto SIGHabitar integra-se com a ferramenta GeoKettle, que permite que tais fluxos sejam definidos graficamente, por meio de diagramas como o apresentado à esquerda.

DISPOSITIVOS MÓVEIS APOIAM A COLETA DE DADOS EM CAMPO

Para ajudar a equipe a georreferenciar os dados de sistemas legados, ferramentas de coleta de dados foram desenvolvidas como aplicações para dispositivos móveis. A figura ao lado apresenta a tela de uma destas ferramentas. Ela apóia as pesquisas de campo, nas quais equipes percorrem a cidade levantando os limites, as coordenadas geográfica ou os endereços de pontos de interesse como, por exemplo, imóveis, equipamentos urbanos (escolas, hospitais, pontos de ônibus, etc), áreas de preservacão ambiental, árvores, postes, etc.

SANEAMENTO CÍCLICO E INCREMENTAL DOS DADOS MUNICIPAIS

Durante a integração dos dados para a construção do CTM, os trabalhos de campo ajudam a equipe da prefeitura a conhecer melhor a realidade do território municipal. À medida que os endereços e limites de  imóveis ou equipementos urbanos são conhecidos, estes dados são padronizados e inseridos no CTM. Posteriormente, são associados a informações provenientes de outras fontes da dados da prefeitura. Porém, para que a associação aconteça de maneira correta, os dados do município também precisam ser corrigidos. Por exemplo, em Ouro Preto a rua “Conde de Borbadela” é conhecida popularmente como  rua “Direita”. Contudo, muitas vezes os registros e documentos mantidos pelo municipio se referem a esta rua como rua “Conde Borb.”, rua “Dir.”, ou rua “Direita”. Então, para que os dados possam ser associados, a equipe da prefeitura pecisa definir o nome que será utilizado pelo CTM e corrigir os dados antigos da prefeitura. Esse processo pode ser automatizado e é  representado pelos fluxos ETL que aparecem em azul na figura acima. Desta maneira, todo o sistemas de informação do município evolui, cíclica e incrementalmente.

FERRAMENTAS PARA ANÁLISE DE DADOS ESPAÇO TEMPORAIS – MAPAS DINÂMICOS

A análise de dados espaço-temporais são baseadas em ferramentas que combinam técnicas de mineração de dados, OLAP e GIS. Elas são integradas a ferramentas como Google Maps, Google Earth e Microsoft Bing. Elas permitem ao decisor analisar séries temporais de mapas que mostram medidas agregadas a cerca de suas regiões de interesse. Por exemplo, a média de crimes por bairro, o soma do número de casos de dengue por setor censitário, o IPTU mínimo e máximo de determinadas regiões, etc. A figura abaixo ilustra o resultado da primeira campanha de campo e a integração destas ferramentas com o Google Earth. OS DADOS APRESENTADOS SÃO FICTÍCIOS!

A figura a seguir mostra a tela da ferramenta DW-ReportMaker cujos relatórios mostram análises de medidas espaciais agregadas.

A figura a seguir mostra um relatório no qual uma série temporal de mapas gerados por uma das ferramentas de análise desenvolvidas neste projeto. É possível observar a evolução do valor do IPTU nos anos de 2009, 2010 e 2011 para a região próxima à UFOP, conhecida como “Bauxita”.

Quais são as lições aprendidas?

Durante a realização deste trabalho, as seguintes lições foram aprendidas:

• Lição 1 – É preciso uma equipe multidisciplinar: Dispor de uma equipe multidisciplinar é o principal fator determinante para sucesso de um CTM. Além do conhecimento de especialistas na administração do município, é preciso mão de obra capacitada nas seguintes áreas: edificações e engenharia civil, computação e geoprocessamento. Durante os trabalhos de campo, especialistas em construção civil apresentaram maior facilidade no uso de mapas, em entender o processo de urbanização a partir de imagens defasadas da realidade e em registrar a geometria de imóveis e logradouros. O desenvolvimento de um banco de dados geográfico requer especialistas em geoprocessamento. É ideal que especialistas em computação se responsabilizem pela gestão do CTM e pela customização das ferramentas de coleta, atualização e análise de dados.

• Lição 2 – É preciso envolvimento direto dos administradores municipais (stakeholders): O empenho de tomadores de decisão, técnicos administrativos e especialista nos sistemas legados é vital para a avaliação de versões do CTM e fluxos ETL produzidos. Eles devem assegurar a evolução incremental do CTM. O conhecimento sobre o território do município e sua história é essencial para o saneamento dos dados.

• Lição 3 – É possível desenvolver um sistema de BI espaço temporal com ferramentas livres. Contudo, a produtividade da equipe é afetada: Existem excelentes frameworks para o desenvolvimento de sistemas de BI que fornecem ferramentas ETL, DM e OLAP para dados espaciais integradas a SIGs GeoKettle e Talend. No entanto, a deficiência ou inexistência de serviços de suporte técnico e treinamento, a escassez de documentação exemplificada e de casos de sucesso para serem copiados limitam a desempenho da equipe de desenvolvimento.

• Lição 4 – É preciso contrabalancear a precisão temporal e a precisão espacial do CTM: O dinamismo da ocupação do solo torna dispendiosa e extenuante a tarefa de manter atualizado um CTM baseado em polígonos que representam as parcelas do território e as unidades habitacionais. No entanto, representar as parcelas e os respectivos objetos que as sobrepõe, por meio de pontos simplifica o processo de atualização, permite o mapeamento eficiente de construções verticais e permite que métodos de análises espaciais sejam aplicados a dados de sistemas legados: estimadores de kernel, krigagem, formação de grupamentos espaciais, etc. Por isso, os gestores do CTM devem considerar o esforço envolvido na atualização dos dados e retorno trazido pela representação espacial escolhida. É preciso balancear precisão espacial e precisão temporal.

• Lição 5 – Ferramentas móveis para coleta de dados trazem enorme ganho de produtividade. Durante os trabalhos de campo, o uso de plataformas móveis com GPS e conexão de dados em banda larga permite a navegação assistida por mapas digitais e reduz erros introduzidos por processos manuais de coleta de dados. Resultados de mesma qualidade obtidos por processos manuais requerem, em geral, mais que o dobro do esforço.

• Lição 6: É viável abordar um CTM como um sistema para inteligência de negócio:  O uso de tecnologias de Inteligência de Negócios atendeu às expectativas da pesquisa. Elas permitem a análise de volumes massivos de dados. Foi possível atender as diretrizes nacionais para governo eletrônico, a portaria 511 do Ministério das Cidades e as diretivas do projeto Cadastre 2014. Os tomadores de decisão reportaram enorme vantagem em conhecer os valores de indicadores sumarizados por diferentes hierarquias temporais (ano, mês, dia) e espaciais (distrito, bairro, quadra). A continuidade do CTM é assegurada pela maturidade das ferramentas de BI e por serviços para customização de ferramentas através de diagramas e interfaces gráficas. O uso de fluxos ETL se mostrou uma estratégia flexível e eficiente na atualização do CTM. Estima-se que devido à ampliação da base imobiliária cadastrada e de uma tributação mais efetiva, cinquenta por cento do investimento neste projeto tenha sido recuperado no primeiro ano em que ele foi utilizado para cobranças de taxas e impostos. Isto demonstra a sustentabilidade da abordagem proposta. No entanto, a partir de certo momento, o esforço de campo não resultará na evolução do CTM até que ocorra a reorganização do espaço geográfico (estabelecer limites, oficializar logradouros, normatizar numeração, etc.) e o recadastramento de imóveis. É necessário recobrir todo universo do cadastro, para que as políticas sociais sejam efetivas.

• Lição 7: O SIGHabitar vs outras abordagens: Os trabalhos encontrados na literatura não apresentam uma metodologia consolidada, para criar e manter um CTM.  A abordagem SIGHabitar consolidou em um estudo de caso real, um conjunto de métodos, softwares livres e modelo de banco de dados multidimensional, para instituir o CTM em municípios bresileiros de pequeno e médio porte. Esse conjunto permitiu georreferenciar informações em campo, integrá-las aos sistemas legados em um DW e criar fluxos automatizados para manter o DW atualizado. Com isso, é possível explorar com maior eficiência um grande volume de dados e gerar relatórios mais completos e atualizados. A utilização de softwares livres torna a solução mais barata, o que permite ser utilizada por municípios que possuem menos poder de investimento destinado às evoluções tecnológicas.

Contato com os professores Tiago Carneiro e Joubert Lima: tiago@iceb.ufop.br e joubertlima@gmail.com.

Referências

[1] Fundação Getúlio Vargas (2007). “Estudo Comprova Eficiência Fiscal dos Municípios do PNAFM”. Disponível em:  http://www.ucp.fazenda.gov.br/PNAFM/, Acesso: Novembro de 2011.

[2] Ministério das Cidades (2009). “Portaria 511: Diretrizes para a Criação, Instituição e Atualização do Cadastro Territorial Multifinalitário (CTM) nos Municípios Brasileiros”. 2009. ISSN 1676-2339. Disponível em: http://www.cidades.gov.br. Acesso Agosto, 2011

[3] Loch, C. and Erba, D. A. (2007). “Cadastro Técnico Multifinalitário – Rural e Urbano”. Cambridge, MA: Lincoln Institute of Land Policy, 2007. 142p.

[4] Pereira N. E. C. (2002). “Repensando o valor do cadastro técnico urbano”. In: Congresso Brasileiro de Cadastro Técnico Multifinalitário, 5, Florianópolis. Anais. 2002.

[5] Governo Eletrônico (2012). “Diretrizes”. Disponível em: http://www.governoeletronico. gov.br/o-gov.br/principios/, Acesso: Julho de 2012.

[6] da Silva,  João Tácio  Corrêa. “SIGHabitar – Uma abordagem baseada em Inteligência de Negócios para o desenvolvimento de Sistemas de Informação Territorial: O Cadastro Técnico Multifinalitário do Município de Ouro Preto, MG“, Dissertação de mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Departamento de Comutação – DECOM. Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, 2012. Orientador: Tiago Garcia de Senna Carneiro. Co-Orientador: Joubert de Castro Lima.

[7] Silva, J. T. C. ; Rezende, J. F. V. ; Fidêncio, E. ; Melo, T. ; Neves, B. ; LIMA, J. ; Carneiro, Tiago . SIGHabitar Business Intelligence based approach for the development of Land Information Systems: The Multipurpose Technical Cadastre of Ouro Preto, Brazil. In: ICCSA – International Conference on Computational Science and Its Applications, 2012, Salvador,BA. International Conference on Computational Science and Its Applications, 2012.