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Análise Espacial Integrada aos Estudos de População: Métodos Analíticos e Técnicas de Representação Introdução ao TerraView Antônio Miguel V. Monteiro.

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1 Análise Espacial Integrada aos Estudos de População: Métodos Analíticos e Técnicas de Representação Introdução ao TerraView Antônio Miguel V. Monteiro Silvana Amaral André Gavlak I POSDEM Fev/2010

2 INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Campus principal em São José dos Campos - SP Centros regionais: CRS-Santa Maria (RS), CRN - Natal (RN), CRA- Belém (PA) 1.600 funcionários 6 cursos de pós-graduação (engenharia e tecnologia espacial, astrofísica, geofísica espacial, Computação aplicada, meteorologia e sensoriamento remoto) INPE Belém (PA)

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4 O que é a TerraLib? Biblioteca de software (conjunto de classes e funções) para o domínio geográfico É um ambiente para o desenvolvimento de novos projetos de sistemas geográficos: Aplicativos Geográficos de arquitetura integrada Testes de conceitos e procedimentos É um produto para desenvolvedores de software, ou seja, programadores Testes e conceitos: modelagem espaço-temporal, ontologia,

5 O que é a TerraLib? Desenvolvida em C++ :
Orientação a Objeto Livre e de Código Fonte aberto(Open Source) - LGPL Programação genérica Padrões de projeto Multi-plataforma (windons e linux) Arquitetura Integrada- suporte para diferentes SGBDs: MySQL, PostgreSQL, PostGIS Oracle, Oracle Spatial, SQLServer, Access Operações espaciais, processamento de imagens, análise espacial,… LGPL – permite a construção de aplicativos de código fonte aberto ou comerciais, desde que a terralib seja repassada para o cliente com o código fonte aberto e free.

6 Site da TerraLib

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8 PDI Algoritmos para processamento de imagens DPI/INPE
Funções de contraste Filtros e filtros de convolução Algoritmos de classificação Crescimento de regiões DPI/INPE

9 TerraStat LESTE – UFMG: construção de uma biblioteca de algoritmos de estatística espacial

10 Stat Projeto TerraStat: Algoritmos de estatística espaço-temporal
Média Local, Índice de Moran Local e Global, G e GStar Mapa de Kernel Semivariograma Bayes Empírico Local e Global Skater Função K e KNox Sistema de Vigilância LESTE-UFMG (Laboratório de Estatísticas Espaciais da Universidade Federal de Minas Gerais)

11 Projeto SAUDAVEL Tecnologias da Informação Espacial no Apoio ao Controle Epidêmico Experimento em andamento em Recife-PE Alimentando um banco de dados TerraLib Visualização e consulta via TerraView

12 TerraME Ambiente para a construção de modelos TerraME Virtual Machine
TerraLib TerraME Framework C++ Signal Processing librarys C++ Mathematical librarys C++ Statistical librarys TerraME Virtual Machine TerraME Compiler TerraME Language RondôniaModel São Felix Model Amazon Model Hydro Model Fonte: Tiago Senna Carneiro

13 aRT ESTE – UFPR: Integração entre o R e TerraLib

14 TerraNetwork Laboratório de Computação Aplicada (LAC-INPE)
Rotinas para a manipulação de grafos utilizando a biblioteca Boost Graph Library - BGL

15 Deter e Proarco Demandas institucionais que o INPE tem que atender

16 Prefeitura de Santos FUNCATE, 2004

17 Prefeitura de São Sebastião
SIGMUN, FUNCATE

18 InfoPae Sistema de tratamento de emergências em dutos de óleo para Petrobras

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20 O que é o TerraView? Um Aplicativo Geográfico que utiliza a TerraLib
SGBDs TerraLib Jfddfjh gfsdfgdfssf fsdf fsdfsd sdfsdf

21 TerraView É um aplicativo construído sobre a biblioteca TerraLib:
Exemplifica a utilização da biblioteca TerraLib  Funcionalidades: Visualização e manipulação de dados vetoriais (pontos, linhas e polígonos) e matriciais (grades e imagens) Consultas espaciais e por atributos Agrupamentos e geração de legendas Gráficos (histogramas) e pie bar Análise espacial (Índice de Moran, Mapa de Kernel, etc) Operações geográficas (Buffer, Interseção, Diferença, etc)

22 TerraView Dados espaciais armazenados em BLOBs
Perda da semântica do dado espacial limitações da SQL Métodos de acesso e otimizador de consultas implementados pelo SIG

23 TerraView É um aplicativo construído sobre a biblioteca TerraLib:
Visualizador de dados geográficos com recursos de consulta, análise e operações geográficas Exemplifica a utilização da biblioteca TerraLib  O TerraView  manipula dados vetoriais (pontos, linhas e polígonos) e matriciais (grades e imagens) Versão atual 3.3.1

24 TerraView www.dpi.inpe.br/terraview
For Now, this site is available only in Portuguese, but it will have an ingles version soon In this site you can: find TerraView documentation (tutorial) Download the executable file or its binary files for windowns or linux Find what changes from one version to another new version Discuss and ask questions through the forum

25 TerraView Cada seção de TerraView trabalha em um banco de dados TerraLib: SGBD relacionais ou geo-relacionais: ACCESS, SQLServer, PostgreSQL, PostGIS, MySQL e Oracle e OracleSpatial

26 Modelo Conceitual da TerraLib
Principais Conceitos: Bando de Dados TerraLib Plano de Informação ou Layer Representação geométrica Projeção cartográfica Tema Vista Visual Legenda

27 Modelo Conceitual Layer n 1 projection Theme View Legend Visual
Banco de Dados SGBD

28 Banco de Dados TerraLib
Repositório de dados que contém: Dados geográficos (componente espacial e alfanumérica) Metadados sobre os dados geográficos Organização em layer e temas, projeção, etc. Dados e metadados são armazenados em um modelo de banco de dados definido pela TerraLib Gerado por SGBDs: Access, MySQL, SQLServer, PostgreSQL, Oracle, PostGIS, Oracle Spatial

29 Layer Representa uma estrutura de agregação de um conjunto de informações espaciais que são localizadas sobre uma região geográfica e compartilham um conjunto de atributos Agrega coisas semelhantes Layer dos municípios de São Paulo

30 Layer Contém dados vetoriais ou matriciais
Está associado a uma projeção cartográfica Pode ser gerado: Pela importação de arquivos em formatos de intercâmbio shapefiles, ASCII-SPRING, MID/MIF GeoTiff, JPEG Dbf ou CSV Através do resultado de uma função

31 Representação geométrica
Representação da componente espacial do dado: Vetorial: Ponto, Linha, Polígono, Célula, Arco ou Nó Matricial Grades regulares multidimensionais Um mesmo objeto geográfico de um layer pode ter diferentes representações vetoriais

32 Projeção cartográfica
Representa a referência geográfica dos dados espaciais Permitem projetar a superfície terrestre em uma superfície plana A TerraLib suporta diferentes tipos de projeções e funções para o mapeamento entre projeções Ex: UTM (datum SAD69 ou Corrego Alegre) Mercator Polyconic LatLong

33 Tema Define uma seleção sobre um layer baseado em restrições:
Por atributo (ex.: população> ) Espacial (ex.: todos os municípios que são cortados pela rodovia Presidente Dutra) Temporal (ex.: todos os crimes que ocorreram no mês de janeiro) Define o visual ou a forma de apresentação gráfica da componente espacial dos objetos do tema Define grupos e legendas associadas a cada grupo Não duplica geometrias e atributos Utiliza do layer de referência

34 Tema Tema1 (agrupamento) Layer Tema2 (População > 70000)
Tema3 (Vizinhos de São Paulo) Tema2 (População > 70000) Layer

35 Vista Define uma visão particular de um usuário sobre o banco de dados
Agrupa os temas que serão visualizados simultaneamente Está associado a uma projeção cartográfica Visualização de todos os temas em uma projeção comum

36 Visual Representa um conjunto de características de apresentação de primitivas geométricas: cores de preenchimento e contorno de polígonos, espessuras de contornos e linhas, cores de pontos, símbolos de pontos, etc.

37 Legenda Caracteriza um grupo de dados, dentro de um tema, apresentados com o mesmo visual, quando os dados do tema são agrupados de alguma forma. legenda

38 Tabelas de Dados - Vetoriais
650 651 652 Malha_municipal Polygons2 te_layer_table (metadado)

39 TerraView - Visualização

40 TerraView Importação de dados Exportação de dados
Vetoriais: Shapefile, MID/MIF, SPRING e BNA (TabWin) Matriciais: GeoTIFF, Tiff+twf, JPEG (+jgw), raw, SPING-GRID Tabelas de atributos: DBF, CSV, SPRING-ASCII, MDB Exportação de dados Vetoriais: SPRING, MID/MIF, Shapefile Geocodificação de endereço

41 TerraView Consulta espacial e por atributos
Operações aritméticas sobre atributos Operações geográficas: Buffer Agregação Adição Diferença Interseção Designar dado por localização: Coleta Distribuição Clipping

42 TerraView – Consulta por atributo

43 TerraView – Consulta Espacial

44 TerraView – Operações Geográficas

45 Operações Geográficas
Operações entre layers – geometria e atributos Buffer ou Mapa de distâncias Faixa de 200 metros ao longo das margens dos rios? Buffer You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries.

46 Operações Geográficas
Operações entre layers – geometria e atributos Intersecção (Clipping) Clipping A B C Intersecção You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries.

47 Operações Geográficas
Operações entre layers – geometria e atributos União e Diferença A B União You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries. A B Diferença

48 Operações Geográficas
Operações entre layers – geometria e atributos Adição You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries. Operação que adiciona vários temas para criar um novo plano de informação

49 Operações Geográficas
Operações entre layers – geometria e atributos Agregação A operação de agregação usa n objetos de entrada para gerar um objeto de saída. Cada novo objeto possui um único registro na tabela de atributos As geometrias resultantes da operação são criadas a partir da fusão das geometrias do tema de entrada You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries.

50 Operações Geográficas
Operações entre layers – geometria e atributos Atribuir dados por localização – Distribuir e Coletar You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries.

51 Operações Geográficas
DISTRIBUIR Operações entre layers – geometria e atributos Atribuir dados por localização – Distribuir e Coletar Distribuir os atributos de cada ESTADO aos MUNICÍPIOS que estão dentro dele. Relação espacial usada é "está contido" ou "dentro". Tabela de atributos para MUNICIPIOS You can execute geographical operations, for instance, Create a buffer around a geometry considering a specific distance, as shown in this picture. Clip raster and vector data. Calculate the intersection, difference and union among geometries. Tabela resultante de Distribuição dos atributos dos Estados para os Municípios

52 TerraView Geração de legendas através de agrupamento por:
Passos iguais Quantil Desvio padrão Valor único Geração de cartogramas: Pie-chart Bar-chart Geração de gráficos e Brushing Histograma Probabilidade Normal Dispersão

53 TerraView - Análise

54 TerraView - Análise

55 TerraView Análise espacial:
Estatística espacial (Índice de Moran, G, GStar, Média local, etc) Mapa de kernel Razão de kernel Semivariograma Skater Global empírico Bayes Local empírico Bayes

56 TerraView – Mapa de Kernel

57 TerraView – Plugins

58 TerraView – Plugins

59 O que é o aRT? SGBD R Packages...

60 Prática - Proposta Exercícios dos tutoriais – Aulas 1, 2, 5, 7, 3 e 4
Entrada de dados Consulta espacial/por atributos Operações básicas de geoprocessamento Análise Espacial – Aula 6 e 8 Análise de pontos Análise de áreas


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