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

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Apresentação em tema: "Fundamentos de Geoprocessamento INPE - Divisão de Processamento de Imagens Operações de Análise Espacial Análise Espacial."— Transcrição da apresentação:

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

2 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 3 Formalização de operações idnomeCPF seleção projeção prod. cartesiano união e diferença SELECT nome FROM tabela WHERE CPF = 21 tabelasálgebra relacionallinguagem SQL dados geográficos Operações sobre campos e geo-objetos álgebra geográfica ? linguagem para SIG

4 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 5 Álgebra geográfica Geo-camposGeo-objetos Álgebra de campos Álgebra de objetos objetos = op (campos) campos = op (objetos) Propriedades

6 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 6 Álgebra de geo-campos Pontuais –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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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

8 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 8 Geo-campos - fatiamento Transforma numérico em temático –mapa de declividade (graus) declividadetema baixa média acima de 20.0alta baixa média alta

9 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 9 Álgebra de campos: operações Reclassificação –união de classes com atributos comuns –generalização do conjunto espacial –exemplo: classificação do Brasil em regiões

10 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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)

12 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 12 Geo-campos: operações zonais Dados mapas de solos e de declividade calcule a declividade média por tipo de solo Mapa de solos (restrição) Declividade (dado de entrada) Máximo Zonal LA LV Aq LE

13 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 15 Intersecção espacial geomorfologiavegetação VG 3 VG 2 VG 1 GM 1 GM 3 GM 2 idregnome geom. vegsolo R-IIIVG 3 TS R-IVGM 3 VG 1 TS 1 R-I R-IIR-III R-IV R-V R-VI solos TS 2 TS 1 TS 3

16 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 17 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 18 Reclassificação por atributos Crescimento demográfico de 0 a 2% a.a de 2 a 3% a.a mais de 3% a.a

19 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 21 Fatiamento do MNT Imagem MNTMNT fatiado

22 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 22Declividade Grade de declividadeDeclividade fatiada

23 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 23 Cálculo de Perfis Definição de trajetórias

24 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 25 Álgebra de mapas em SIG Menus hierárquicos –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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 26 Linguagem de comandos Componentes Substantivo(elemento) Verbo (ação) Modificador (ajuste) Recupere Linha Horizontal

27 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 27 Programa em LEGAL Declaração 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 31 Campos Objetos Campos Atributos de Objetos –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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 32 Campos Objetos talhoes.NDVI = Atualize (ndvi, talhoes OnMap safra96);

33 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 33 Campos Objetos solos = Espacialize (utb.Solos OnMap unid);

34 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 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 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 39 AMO - descrição

40 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 40 Seleção de mapas Selecionar dados –banco de dados –categoria –projeto –plano de informação Browser do BD-Geo

41 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 41 Seleção de operadores Selecionar operadores –seleção livre –seleção por contexto Configurável –permite a inclusão de novos operadores

42 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 42 Edição de diagramas

43 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 43 Visualização do código

44 GEOPROCESSAMENTO - OPERAÇÕES DE ANÁLISE ESPACIAL 44 Configuração de comandos e variáveis


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