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[KraEtAll2022b]: transcrição do original de https://osm.codes/_foundations/3sbide_postal.pdf

• "PROPOSTA DE NOVA GRADE ESTATÍSTICA E GEOCÓDIGO POSTAL DO BRASIL"
• PETER KRAUSS, LUIS CUNHA, CLAITON NEISSE, THIERRY JEAN

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O Código de Endereçamento Postal (CEP) do Brasil nunca foi uma tecnologia aberta [1]; sua listagem e base de dados são vistas como fonte de lucros desde a promulgação da Lei 6.538/78, tendo esse aspecto recebido reforço de patente em 2003 [2], apesar da flagrante inconstitucionalidade. Hoje considerada uma tecnologia ultrapassada, o geocódigo de 8 dígitos é incapaz de localizar endereços. A proposta OSMcodes [3] nasceu como esforço para demonstrar a existência de alternativas, com metodologias, algoritmos e dados totalmente abertos, sob licença CC0. Além de garantir um geocódigo satisfatório para o a localização exata da residência do cidadão brasileiro, que com 7 dígitos ou menos “chega na porta de casa”, a proposta abrange outras finalidades. O mesmo sistema de grades hierárquicas que abriga a proposta de geocódigo postal faz parte de um conjunto maior, de 40 grades com refinamentos sucessivos até 1 metro, denominado Grade Científica OSMcodes. Sendo baseada em projeção de igual-área, satisfaz as aplicações estatísticas, econômicas, ambientais, logísticas, cadastrais e muitas outras, por seu geocódigo permitir também a indexação espacial e o uso como quadtree.

Seu desenvolvimento teve como ponto de partida a Grade Estatística do IBGE de 2016 [4], com proposta formalizada em 2020 [5]. A grade estatística do IBGE pode ser representada de forma mais compacta através de um inteiro de 64 bits, que traz diversas vantagens, computacionais e de distribuição [6]. Ainda assim, ela apresentava problemas, sendo seu geocódigo muito longo e não-hierárquico. A “Nova Grade Estatística do Brasil”, proposta pela OSMcodes, resolve esses problemas, de modo que os geocódigos dela resultantes foram denominados “geocódigos científicos”, em alusão à notação científica numérica, e diferenciando-se do geocódigo postal. Ambos geocódigos são aderentes à proposta de extensão do padrão GeoURI [7].

As decisões de projeto tomadas podem ser resumidas como se segue:

D1- Optamos por contemplar múltiplas finalidades, nesta ordem de prioridade: aplicações postais (“novo CEP”), aplicações estatísticas, computacionais, cadastrais (registro de imóvel e delimitação grosseira, porém confiável dos terrenos), econômicas, ambientais (ex. transectos) e outras. Todas elas se beneficiando da interoperabilidade e da padronização, bem como se beneficiando da hierarquia dos geocódigos.

D2 - Projeção de igual-área: adotamos a projeção Albers da Grade do IBGE.

D3 - Área territorial grande: devido a sua abrangência territorial, de escala continental, o Brasil precisa adotar dois sistemas distintos de geocódigo, um mais compacto para aplicações postais, em base32, e outro, abrangendo o primeiro, com mais níveis hierárquicos, porém fazendo uso de geocódigo base16h (interoperável com a base32) para aplicações científicas.

D4 - Compromisso com as grades legadas: houve compromisso com a projeção adotada pela Grade IBGE, mas não com as escalas adotadas por ela. Entendemos que as potências de dois proporcionam a escala natural da divisão sucessiva dos quadriláteros em 4.

D5 - Compromisso com cobertura legada: já existia uma articulação de 56 quadrantes (500 km de lado) passível de adaptação, no entanto optamos por utilizar uma opção mais eficiente, com apenas 1 dígito em base32.

D6 - Intervalos de geocódigos: entendemos que nas aplicações avaliadas não há demanda por intervalos contínuos, de modo que a escolha da “Curva Z” de Morton é a mais apropriada.

D7 - Uso de vogais: em questionário aplicado a um pequeno conjunto de cidadãos brasileiros concluiu-se que a maioria prefere códigos alfanuméricos que não se confundam com palavras. A escolha, portanto, da base32, recaiu sobre o alfabeto NVU (No Vogals except U), definido em [8].

D8 - Uso de abreviações ao invés de nomes extensos: optou-se, para o geocódigo postal, pela adoção de abreviações de 3 letras do nome de cada município, no contexto do estado. Por exemplo Campinas abreviada como BR-SP-CAM, Itu como BR-SP-ITU.

O sistema de grades brasileiro resultante das decisões pode ser tecnicamente caracterizado por:

• Projeção Albers, expressa em string PROJ [9]: “+proj=aea +lat_0=-12 +lon_0=-54 +lat_1=-2 +lat_2=-22 +x_0=5000000 +y_0=10000000 +ellps=WGS84 +units=m”.
• Origem do sistema de referência em: X=2715000, Y=6727000.
• Quantização do nível L0 iniciando com h0=1.048.576 metros.
• Curva de indexação: Morton (resultando em "curva Z" de preenchimento espacial nos níveis inteiros e "curva N" nos intermediários).
• Representação interna do identificador de célula (ID): número inteiro positivo de 64 bits (Bigint), com código do país funcionando como “hidden bit”, semântica de Natural Code [8].

Geocódigo científico:

• Representação humana do ID de célula em base16h, conforme [8]. Disponibilidade de 40 níveis hierárquicos, desde a célula do nível zero (L0) com 1024² metros de lado (~1049 km), até a célula nível 20, com 1 metro de lado; e mais 20 níveis intermediários (L+½) em grade degenerada.

Geocódigo postal:

• Prefixo mnemônico: por jurisdição municipal (OSM admin_level=8), abreviação de 2 letras por UF e abreviação por 3 letras do município, seguindo extensão do padrão ISO e nome canônico por sintaxe “ISO label extended”.

• Indexação do prefixo mnemônico: algoritmo de cobertura conforme publicado em [6], com no mínimo 6 e no máximo 32 células.

• Sufixo de localização na grade: representação humana do ID de célula em base32 com alfabeto NVU (“0123456789BCDFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ”), descrito em [8]. Número de níveis variável conforme município. Menor célula recomendada: 1 m². Célula urbana recomendada: 32 m². Célula rural recomendada: 1024 m² (32 m de lado). Níveis inteiros (L) e intermediários (L+½) intercalados a cada dígito adicional.

Figura 1. Cobertura de nível L0 no Brasil (esquerda) em base16h, e exemplo de nível L1, nas grades dos geocódigos postal e científico (direita). A célula de cobertura “F” (base16h) é utilizada parcialmente no Brasil continental (“FA” e “FB”) e nas ilhas mais afastadas do continente (“F4” e “F7”).

Figura 2. Exemplo de geocódigo postal urbano (resolução de 1m a ~6m) em São Caetano do Sul (abaixo com 4 dígitos) e Óbidos (acima com 7). A quantidade de dígitos do geocódigo postal depende da área do município, mas, conforme ilustrado à direita, quanto mais esparsas as construções menor a demanda por mais dígitos. A conservação das áreas, 32 m², em regiões tão distantes (SP e PA) é garantida pela projeção Albers.

REFERÊNCIAS

[1] BANDEIRA, Judson et al. Resumo da solicitação e-SIC, em resposta a “CEP da minha cidade, onde posso encontrar fonte aberta, atualizada e confiável?”. In: Stack Overflow. 2015. Disponível em: https://pt.stackoverflow.com/a/63936/4186. Acesso em: 28 jul. 2022.

[2] Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), pedido de Patente de Invenção depositado em 04/10/2002, sob o Nº PI 0.204.305-0 e título “DIRETÓRIO NACIONAL DE ENDEREÇOS (DNE)”. A patente foi estendida internacionalmente em 07/10/2003, pelo German Patent Applicatations, sob nº 10.346.551.0.

[3] Organização OSMcodes. In: GitHub. 2022. Disponível em: https://git.osm.codes . Acesso em: 13 jul. 2022.

[4] IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Grade Estatística. Rio de Janeiro, 2016. Disponível em: http://geoftp.ibge.gov.br/recortes_para_fins_estatisticos/grade_estatistica/censo_2010/grade_estatistica.pdf . Acesso em: 13 jul. 2022.

[5] KRAUSS, Peter & ALMEIDA, Rubens de. Grade Estatística do Brasil: uma proposta de melhora orientada a geocódigos hierárquicos e multifinalitários. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFRAESTRUTURA DE DADOS ESPACIAIS, II, 2020, Rio de Janeiro. Anais eletrônicos [...]. Rio de Janeiro, 2020. Disponível em: https://inde.gov.br/images/inde/ANAIS_2SBIDE.pdf . Acesso em: 13 jul. 2022.

[6] KRAUSS, Peter; CUNHA, Luis; JEAN, Thierry. IBGE Statistical Grid in Compact Representation. In: GEOINFO, XXII, 2021, São José dos Campos. Anais eletrônicos [...]. São José dos Campos, 2021. Disponível em: http://mtc-m16c.sid.inpe.br/ibi/8JMKD3MGPDW34P/45U7J5H . Acesso em: 13 jul. 2022.

[8] KRAUSS, Peter; JEAN, Thierry; BORTOLINI, Everton. Proposta do Brasil para o mundo: expansão do protocolo GeoURI (RFC 5870 da internet) visando a interoperabilidade de geocódigos nacionais soberanos. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFRAESTRUTURA DE DADOS ESPACIAIS, II, 2020, Rio de Janeiro. Anais eletrônicos [...]. Rio de Janeiro, 2020. Disponível em: https://inde.gov.br/images/inde/ANAIS_2SBIDE.pdf . Acesso em: 13 jul. 2022.

[9] KRAUSS, P. et al. Natural Codes as foundation for hierarchical labeling and extend hexadecimals for arbitrary-length bit strings. Disponível em: http://osm.codes/_foundations/art1.pdf . Acesso em: 13 jul. 2022.

[10] PROJ contributors (2020). PROJ coordinate transformation software library. Open Source Geospatial Foundation. DOI: 10.5281/zenodo.5884394 Disponível em: https://proj.org/ . Acesso em: 13 jul. 2022.