Fundamentos de Geoprocessamento

Apresentação em tema: "Fundamentos de Geoprocessamento"— Transcrição da apresentação:

1 Fundamentos de Geoprocessamento
Operações de Análise Espacial INPE - Divisão de Processamento de Imagens

2 Por que Álgebras? Falta de teoria de informação espacial em Geoprocessamento Software = desenvolvimento “ad hoc” ensino de SIG: ensino de sistemas Álgebra geográfica caracterização das operações de Geoprocessamento base conceitual para entendimento de SIG linguagem de manipulação e análise

3 Formalização de operações
id nome CPF seleção projeção prod. cartesiano união e diferença SELECT nome FROM tabela WHERE “CPF = 21” tabelas álgebra relacional linguagem SQL dados geográficos Operações sobre campos e geo-objetos álgebra geográfica ? linguagem para SIG

4 Propriedades de álgebra geográfica
Extensibilidade especializações de tipos básicos Quais tipos de dados? Operações sobre objetos complexos tipos atômicos (polígonos) e compostos (mapas) Completeza existe critério formal para operadores geográficos?

5 Álgebra geográfica Geo-campos Geo-objetos Propriedades
de campos de objetos objetos = op (campos) campos = op (objetos) Propriedades

6 Álgebra de geo-campos Pontuais Locais Zonais
reclassificação, fatiamento, classificação operações booleanas e aritméticas Locais função das variações locais da superfície filtragem em imagens, declividade em MNT Zonais função de uma zona delimitada por outro mapa altitude média de cada município do Ceará

7 Geo-campos - ponderação
Transforma temático em numérico mapa de solos (tipo, peso): (LE, 0.35), (Aq, 0.6), (outros, 0.2) atribuição de pesos reflete a importância relativa de cada tipo de solo LA LV Aq LE 0.35 0.20 0.60

8 Geo-campos - fatiamento
Transforma numérico em temático mapa de declividade (graus) declividade tema baixa média acima de alta 5.0 8.0 3.0 20.0 10.0 15.0 12.0 baixa média alta

9 Álgebra de campos: operações
Reclassificação união de classes com atributos comuns generalização do conjunto espacial exemplo: classificação do Brasil em regiões

10 Operação booleana Entrada: campos temáticos ou numéricos
Saída: campo temático Operações classe_saída = classe_1 (OU/NÃO/E) classe_2 adequada para análise qualitativa uso_adequado = {declividade=baixa E tipo de solo=Le E tipo de cultura=café}

11 Álgebra de campos: operações
Média ponderada combinar declividade e solo adequação = [2*solo_ponderado + 5*(1/declividade)] / 5 Funções matemáticas equação universal de perda de solo P = (erosividade) * (erodibilidade) * (declividade) * (comp. encosta) * (cobertura solo) * (índice proteção) 0.35 0.20 0.60 5.0 8.0 3.0 20.0 10.0 15.0 12.0

12 Geo-campos: operações zonais
Dados mapas de solos e de declividade calcule a declividade média por tipo de solo Mapa de solos (restrição) 5.0 7.5 7.0 20.0 10.0 12.0 15.0 Declividade (dado de entrada) Máximo Zonal LA LV Aq LE

13 Álgebra de geo-objetos
Restrições sobre atributos seleção das cidades de Alagoas com mortalidade acima de 100% Restrições espaciais (relacionamentos) topológicas escolas municipais do bairro Jardim Satélite direção bairros a leste do rio Paraíba métricas hospitais a menos de 2km da via Dutra

14 Geo-campos  geo-objetos
Operação de intersecção espacial utilizada em zoneamento (regiões homogêneas) cada polígono é identificado separadamente herança dos atributos dos geo-campos originais identificação das regiões homogêneas de um país a partir do cruzamento dos mapas de vegetação, solos e clima

15 Intersecção espacial geomorfologia vegetação VG3 VG2 VG1 GM1 GM3 GM2
idreg nome geom. veg solo R-III TS2 R-IV TS1 R-I R-II R-V R-VI solos TS3

16 Geo-objetos  geo-campos
Mapas de distância restrições métricas a partir de geo-objetos regiões {a menos de 5km, entre 5km e 30km, a mais de 30km} do rio Nilo Reclassificação por atributos geo-campo com a distribuição espacial de um atributo de geo-objetos mapa temático da América do Sul com o crescimento demográfico anual de cada país dividido em classes ({0% a 2%, entre 2% e 3%, mais de 3%})

17 Classes de distância ao rio Nilo longo das margens dos rios
Mapa de distâncias Nilo Egito Classes de distância ao rio Nilo Determine uma faixa de terra de 200 metros ao longo das margens dos rios

18 Reclassificação por atributos
Crescimento demográfico de 0 a 2% a.a de 2 a 3% a.a mais de 3% a.a

19 Composição de operações
Operações complexas feitas a partir de operações básicas Envolvem geo-campos e geo-objetos Cálculo da altitude média de cada cidade da região do Vale do Paraíba Indicação dos lotes do cadastro urbano de Quixadá que estão em terrenos com declividade média maior que 30%

20 Análise espacial em MNT
Fatiamento do MNT Mapas de declividade e aspecto Cálculo de perfis Cálculo de volumes de corte e aterro Geração automática de drenagem Análise exploratória através de Krigeagem

21 Fatiamento do MNT Imagem MNT MNT fatiado

22 Declividade Grade de declividade Declividade fatiada

23 Cálculo de Perfis Definição de trajetórias

24 A linguagem LEGAL LEGAL - Linguagem Espaço-Geográfica baseada em Álgebra Operações campos booleanas, matemáticas, locais e zonais objetos seleção e junção espacial mistas intersecção espacial, mapas de distâncias, reclassificação por atributos

25 Álgebra de mapas em SIG Menus hierárquicos Linguagens de comandos
mais fáceis de usar menos flexíveis, auto-contidos Linguagens de comandos mais flexíveis tradução de ações em palavras automatização de sequências documentação de histórico

26 Linguagem de comandos Componentes Recupere Linha Horizontal
Substantivo (elemento) Verbo (ação) Modificador (ajuste) Recupere Linha Horizontal

27 Programa em LEGAL Declaração Instanciação Processamento
Imagem tm3 (“LANDSAT”), tm4 (“LANDSAT”); Numerico ndvi (“NDVI”); Instanciação tm3 = Recupere (Nome = “banda3”); tm4 = Recupere (Nome = “banda4”); ndvi = Novo (Nome = “ndvi_jun94”); Processamento ndvi = (tm4 - tm3) / (tm4 + tm3);

28 Operadores pontuais Operadores unários (transformação)
pondere: temático  numérico fatie: numérico  temático reclassifique: temático  temático Operadores matemáticos numérico  numérico Operadores booleanos temático ou numérico  temático

29 Operador booleano Tematico mapa_solo (“Uso_solo”);
Tematico mapa_apt (“Aptidao”); Numerico mapa_chuva (“Chuva”); mapa_apt = Atribua(CategoriaFim = ”Aptidao") { “Boa”: mapa_solo.Classe == “Le” E mapa_chuva > 1500; “Ruim”: Default; };

30 Operador zonal Tematico solo (“Solo”);
Numerico decl (“Declividade”), declzon (“Declividade”); solo = Recupere (Nome = “MapaSolo”); decl = Recupere (Nome = “GradeDecl”); declzon = Novo (Nome= “DeclMedia”); declzon = MediaZonal (decl, solo);

31 Campos  Objetos Campos  Atributos de Objetos Objetos  Campos
operador atualize valor de atributo calculado a partir de temático, numérico ou imagem Objetos  Campos operador espacialize temático ou numérico gerado a partir de atributo de objeto

32 Campos  Objetos talhoes.”NDVI” = Atualize (ndvi, talhoes OnMap safra96);

33 Campos  Objetos solos = Espacialize (utb.”Solos” OnMap unid);

34 Interface para álgebra de mapas
Permite ao usuário expressar seus modelos de análise espacial Deve considerar a atividade cognitiva do usuário Aproxima o modelo mental ao modelo conceitual Faz uso de metáforas

35 Linhas de comandos e linguagens de programação
Projetista usa o jargão do usuário como metáfora Usuário tem dificuldades em: memorizar um grande número de operadores escrever os comandos corretamente selecionar o operador certo para cada tarefa Documentação eficiente dos procedimentos e do modelo de análise

36 Menus e formulários Questionários eletrônicos
seleção de operadores, operandos e para compor expressões através de listas de opções Não expressam o modelo de análise Não armazenam nem recuperam os procedimentos Auxiliam o usuário a escrever comandos corretos

37 Interfaces por manipulação direta
Dados e operadores são representados por ícones usuário estabelece a sequência de procedimentos conectando os ícones Difícil manutenção de diagrama de modelos complexos Requer ajuda de formulários para informar parâmetros Representa bem o modelo de análise

38 AMO - Álgebra de Mapas orientada por Objetos
Usa conceitos de OO para enriquecer semanticamente uma interface Aumenta a produtividade do usuário de LEGAL Documenta, armazena e recupera modelos Acelera o aprendizado do usuário novato Auxilia na disseminação da tecnologia de geoprocessamento

39 AMO - descrição

40 Seleção de mapas Selecionar dados “Browser” do BD-Geo banco de dados
categoria projeto plano de informação “Browser” do BD-Geo

41 Seleção de operadores Selecionar operadores Configurável seleção livre
seleção por contexto Configurável permite a inclusão de novos operadores

42 Edição de diagramas

43 Visualização do código

44 Configuração de comandos e variáveis