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Análise geográfica - Álgebra de Mapas - Análise Espacial.

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Apresentação em tema: "Análise geográfica - Álgebra de Mapas - Análise Espacial."— Transcrição da apresentação:

1 Análise geográfica - Álgebra de Mapas - Análise Espacial

2 2 Análise Espacial Análise Espacial estudo quantitativo de padrões de pontos, linhas, áreas e superfícies no espaço (Openshaw)

3 3 Álgebra de Mapas Geo-camposGeo-objetos Álgebra de campos Álgebra de objetos objetos = op (campos) campos = op (objetos) Propriedades

4 4 Álgebra de Mapas A partir do modelo de dados definidos no SPRING foi estabelecida uma taxonomia para as diversas operações de análise geográfica: – Operações sobre geo-campos, – Operações sobre geo-objetos, – Operações de transformação entre geo-campos e geo-objetos, – Operações mistas entre geo-campos e geo-objetos.

5 5 Operações sobre : Tais operações podem ser classificadas como: – Pontuais, – Vizinhança, – Zonais. Temático Numérico Imagem Operações sobre GEO-CAMPOS Álgebra de Mapas

6 6 OPERAÇÕES PONTUAIS – Unárias ou de Transformação: entrada é um único geo-campo, equivale a um mapeamento entre os geo-campos de entrada e saída. – Booleanas: são utilizadas em análise espacial qualitativa e geram um TEMÁTICO a partir de regras aplicadas a geo-campos. – Matemáticas: funções aritméticas, logarítmicas e trigono-métricas, aplicadas aos modelos Numérico, Temático e Imagem. Operações sobre GEO-CAMPOS Álgebra de Mapas

7 7 – UNÁRIAS OU DE TRANSFORMAÇÃO: Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES PONTUAIS - Álgebra de Mapas ENTRADA ENTRADASAÍDA NOME DA OPERAÇÃO TEMÁTICOMNTPONDERAÇÃO TEMÁTICOTEMÁTICORECLASSIFICAÇÃO IMAGEM IMAGEMTEMÁTICOFATIAMENTO MNTTEMÁTICO FATIAMENTO DE CLASSES

8 8 Ponderação Transforma um geo-campo temático em um geo-campo numérico exemplo: mapa de solos classepeso LA0.35 Aq0.6 outros0.2 Atribuição de pesos reflete importância relativa do tema LA LV Aq LE

9 9 Fatiamento Transforma um geo-campo numérico em um geo-campo temático A cada valor associa um tema (inverso da ponderação) Exemplo: Mapa de Declividade Declividade (graus)tema 0-9.0Baixa Média acimaAlta Baixa Média Alta

10 10 Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES PONTUAIS - Álgebra de Mapas BOOLEANAS – analogia com overlay de mapas Utilizam operadores lógicos (boleanos) como AND, NOT, OR e XOR. M 1 AND M 2 -> intersecção de M 1 e M 2. M 1 NOT M 2 -> retorna somente os elementos contidos exclusivamente em M 1. M 1 OR M 2 -> união de M 1 e M 2. M 1 XOR M 2 -> retorna todos elementos contidos em M 1 e M 2 não incluídos na intersecção.

11 11 Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES PONTUAIS - Álgebra de Mapas BOOLEANAS – Exemplo: Mapa de Aptidão Agrícola PI Temático PI Numérico PI Numérico PI Temático PI Numérico PI Numérico Aptidão Agrícola Solos Precipitação Declividade Aptidão Agrícola Solos Precipitação Declividade média mensal média mensal Boa Latossolos > 100mm % Boa Latossolos > 100mm % Média Podzólicos mm % Média Podzólicos mm % Inapto Litólicos 12% Inapto Litólicos 12%

12 12 MATEMÁTICAS: – Exemplo: M 1 = mapa de solos ponderado M 2 = mapa de declividade onde : p localização (ponto). o peso local. Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES PONTUAIS - Álgebra de Mapas M1M1 M2M2 M3M3

13 13 Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES de VIZINHANÇA - Álgebra de Mapas – Os cálculos são realizados com base na dimensão e forma de uma vizinhança em torno de cada localização. Vizinhança 3x3 Vizinhança 5x5 Vizinhança + Exemplos típicos são: Filtros de imagens Métodos de interpolação Mapas de declividade e exposição para MNT Índices de diversidade para Temático.

14 14 Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES de VIZINHANÇA - Álgebra de Mapas ÍNDICE DE DIVERSIDADE – EXEMPLO: Diversidade de vegetação de uma região, computado a partir de uma vizinhança 3x3 em torno de cada ponto. Rebrota Cerrado Flor. Densa Flor. Várzea Numérico Temático

15 15 Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES ZONAIS - Álgebra de Mapas São definidas sobre regiões específicas de um geo-campo de entrada, onde as restrições são fornecidas por outro geo-campo temático. Os operadores zonais incluem: – média, – máximo, – mínimo, – desvio padrão, – Índice de diversidade, dos valores sobre uma região especificada.

16 16 Operações sobre GEO-CAMPOS OPERAÇÕES ZONAIS - Álgebra de Mapas – Exemplo: Máximo Zonal de um numérico com restrição especificada por um temático Numérico Temático Numérico Restrição: mapa solos Entrada: grade de declividade Saída: máximo zonal

17 17 Operações sobre GEO-CAMPOS RESUMO DAS OPERAÇÕES - Álgebra de Mapas

18 18 Conceito de Álgebra Álgebra é um conjunto de dados, operadores e propriedades Álgebra aritmética: a = b + c operador de soma operador de atribuição a = c + b ( propriedade )

19 19 Conceito de Álgebra a = b + c ; se b = 23 e c = 5 a = ? { // Declaração de variáveis a, b, c : inteiro; // Instanciação das variáveis b = 23; c = 5; a = ? // Operação com variáveis a = b + c; Imprima a; }

20 20 Um programa em LEGAL é estruturado em três partes: – Declarações – Instanciações – Operações Declarações : toda variável em LEGAL deve ser declarada antes de ser utilizada, como segue: ( ); Exemplos: Cadastral cad (Cadastro_Urbano); Cadastral mapa1, mapa2, mapa3 (Estado); Cadastral mapa1 (Estado), mapa2 (Paises); A LINGUAGEM LEGAL Linguagem Espacial para Geoprocessamento Algébrico

21 21 Objeto ( ); Exemplos: Objeto quadras ( Bairros); Objeto lote1, lote2, lote3 ( Lotes_Urbanos ); Objeto cidade (Estado), fazenda ( Fazendas ); Tematico ( ); Exemplos: Tematico mapa_solos ( Solos ); Tematico mapa1, mapa2, mapa3 ( Uso_Terra ); Tematico geo (Geologia), veg ( Vegetacao ); Sintaxe LEGAL - Declarações

22 22 Imagem ( ); Exemplos: Imagem TM3 ( ImagensTM ); Imagem B3, B4, B5 ( Landsat ); Imagem B3 ( Landsat ), xp2 ( Spot ); Numerico ( ); Exemplos: Numerico grade_decl ( Declividade ); Numerico grd1, grd2, grd3 ( Altimetria ); Numerico temp ( Temperatura ), exp ( Exposicao ); Sintaxe LEGAL - Declarações

23 23 Tabela ( ); Exemplos: Tabela uso1, uso2, uso3 (Reclassificacao); Tabela solo1 (Ponderacao); Tabela altimetria (Fatiamento); Atributo (, ); Exemplos: Atributo valores ( Lotes, IPTU ); Atributo dp ( Municipios, DensidadePopulacional ); Atributo nasc ( Bairros, NascimentoPorBairro ); Sintaxe LEGAL - Declarações

24 24 Instanciações: são caracterizadas pelos operadores Recupere e Novo. Recupere :- associa um plano de informação existente do projeto corrente a uma variável previamente declarada. Sintaxe: variável = Recupere ( Nome = Nome_do_PI ); Exemplos: Sintaxe LEGAL - Instanciações

25 25 Novo:- cria um novo geo-campo no banco de dados e requer parâme- tros, dependendo da representação geométrica associada. Sintaxe para tipo Imagem: variavel= Novo (Nome= nome_do_PI, ResX=valor, ResY=valor, Nbits=valor); Exemplo: ima = Novo (Nome = Ima_Final, ResX=30, ResY=30, Nbits=8); Sintaxe para tipo Tematico: variavel= Novo (Nome = nome_do_PI, ResX = valor, ResY = valor, Escala = valor, Repres = Vetor ou Raster); Exemplo: tem = Novo (Nome = Solos, ResX=50, ResY=50, Escala=25000, Repres=Raster); Sintaxe LEGAL - Instanciações

26 26 Sintaxe para tipo Numerico: variavel= Novo (Nome= nome_do_PI, ResX=valor, ResY=valor, Escala=valor, Min=valor, Max=valor,Repres=Grade ou Amostra); Exemplo: alti = Novo (Nome = Altimetria, ResX=30, ResY=30, Escala=1000, Min=25, Max=80, Repres=Grade); Sintaxe para tipo Cadastral: variavel= Novo (Nome = nome_do_PI, Escala = valor); Exemplo: cadast = Novo (Nome = Plano_Urbano, Escala=25000); Sintaxe LEGAL - Instanciações

27 27 Sintaxe para tipo Tabela de Ponderação: variavel= Novo ( CategoriaIni =nome_da_categoria, geoclasse : valor, : : Outros : valor); <----- opcional. Exemplo: pond = Novo ( CategoriaIni = Tipos_de_solos, Le : 0.60, Li : 0.20, Ls : 0.35, Aq : 0.10); Sintaxe LEGAL - Instanciações

28 28 Sintaxe para tipo Tabela de Fatiamento: variavel= Novo (CategoriaFim = nome_da_categoria, [valorI, valorF] : geoclasse, : : Outros : valor); <----- opcional. Exemplo: pond = Novo (CategoriaFim = Faixas_de_declividade, [0.0, 5.0] : baixa, [5.0, 15.0] : media, [15.0, 45.0] : alta); Sintaxe LEGAL - Instanciações

29 29 Sintaxe para tipo Tabela de Reclassificação: variavel= Novo ( CategoriaIni = nome_da_categoria, CategoriaFim = nome_da_categoria, geoclasse : geoclasse, : : geoclasse : Outros ); <----- opcional. Exemplo: reclass = Novo ( CategoriaIni = Floresta, CategoriaFim = Desmatamento, Floresta_densa : Floresta, Floresta_Varzea : Floresta, Rebrota : Desmatamento, Area_Desmatada : Desmatamento ); Sintaxe LEGAL - Instanciações

30 30 Sintaxe LEGAL - Operações OPERAÇÕES: – Atribua – Fatie – Pondere – Reclassifique – ReclAtrib – MediaZonal, MaxZonal, MinZonal, VariedadeZonal, FaixaZonal – Espacialize – Atualize

31 31 Sintaxe LEGAL - Operações Atribua Gera um plano de informação temático efetuando o mapeamento de geo-classes com bases em resultados de expressões lógicas (Booleanas).

32 32 Sintaxe LEGAL - Operações Fatie Gera um plano de informação temático a partir de um PI numérico ou imagem. As regras de processamento são baseadas em uma tabela de fatiamento criada através do operador Novo.

33 33 Sintaxe LEGAL - Operações Pondere Gera um PI numérico a partir de um PI temático. As regras de processamento são baseadas em uma tabela de ponderação criada através do operador Novo.

34 34 Sintaxe LEGAL - Operações Reclassifique Remapeia um PI temático para um outro PI temático. Este remapeamento é realizado segundo uma tabela de Reclassificação.

35 35 Exemplo em LEGAL Passo 1: Duplicar um PI temático de drenagem { // declaração de variáveis // dren1 e dren2 do modelo temático Tematico dren1, dren2 (Drenagem);

36 36 Exemplo em LEGAL Passo 2: Duplicar um PI temático de drenagem { // declaração de variáveis // dren1 e dren2 do modelo temático Tematico dren1, dren2 (Drenagem); // Instanciando as variáveis dren1 = Recupere (Nome=Mapa_rios);

37 37 Exemplo em LEGAL Passo 3: Duplicar um PI temático de drenagem { // declaração de variáveis // dren1 e dren2 do modelo temático Tematico dren1, dren2 (Drenagem); // Instanciando as variáveis dren1 = Recupere (Nome=Mapa_rios); dren2 = Novo(Nome=Mapa_rios_copia, ResX=10, ResY=10, Escala = 50000); PI a ser criado ?

38 38 Exemplo em LEGAL Passo 4: Duplicar um PI temático de drenagem { // declaração de variáveis // dren1 e dren2 do modelo temático Tematico dren1, dren2 (Drenagem); // Instanciando as variáveis dren1 = Recupere (Nome=Mapa_rios); dren2 = Novo(Nome=Mapa_rios_copia, ResX=10, ResY=10, Escala = 50000); // copiando o PI dren2 = dren1; } PI criado após executar o programa.

39 39 Exercício 24 – parte do Aplicativo 1 - Mapa de Aptidão overlay matricial Quais as regras ? Prog. LEGAL ?

40 40 Exercício 24 – parte do Aplicativo 1 Características das classes de pedologia SIGLA TEXTURADESCRIÇÃODRENAGEMPROFUNDIDADE AQd ArenosaAreias QuartzosasExcessivamente DrenadosProfundos Cd Argilosa/MediaCambissoloBem DrenadosRasos BV ArgilosaBrunizem AvermelhadoBem/Moderadamente DrenadosMedianamente Profundos HLd Argilosa/Media/ Arenosa Laterita Hidromorfica Distrofica-A + Solos Hidromorficos Indiscriminados Mal DrenadosRasos LEd Argilosa/MediaLatossolo Vermelho-EscuroBem/Acentuadamente DrenadosMuito Profundos LVd Argilosa/MediaLatossolo Vermelho-AmareloBem/Acentuadamente DrenadosProfundos HPd ArenosaPodzol Hidromorfico Alico A + Laterita Hidromorfica Distrofica Mal/Imperfeitamente DrenadosMedianamente Profundos PV Argilosa/MediaPodzolico Vermelho-AmareloBem DrenadosProfundos PE Argilosa a Siltosa Podzolico Vermelho-Amarelo Equivalente Eutrofico Bem DrenadosProfundos Ade VariavelSolos AluviaisMal/Imperfeitamente DrenadosVariaveis Hi ArgilosaSolos HidromorficosImperfeitamente/Mal DrenadosMedianamente Profundos TRe ArgilosaTerra Roxa Estruturada SimilarBem DrenadosMedianamente Profundos/Profundos Urbano Area UrbanaAreas Urbanas Ag Lago Lagoa RepresaLago

41 41 Exercício 24 – parte do Aplicativo 1 Características das classes de geologia UNIDADEGRUPODESCRIÇÃO lentes Paranoá Calcário MNPccf Canastra Clorita xistos, sericita clorita xitos, calcifilitos e raras lentes de mármore e quartizitos MNPcf Canastra Sericita filitos, qz sericita filitos com ocasionais ocorrências de filitos ricos de matéria orgânica MNPpa Paranoa Unidade ardósia: ardósia roxas quando alteradas e cinza quando frescas e raras lentes arenosas MNPppc Paranoa Unidade psamopelito carbonatada: metargilitos metassiltitos artilosos com lentes de calcário (ca) e dolomita e intercalações de quartzitos grossos a conglomeráticos MNPpq3 Paranoa Unidade quartzito médios: quartzito cinza a branco, silicificados ricos em estratos cruzados MNPpr3 Paranoa Unidade metarritmito arenoso: intercalações de bancos métricos a centimétricos de quartzitos e níveis delgados de metassiltitos e metargilitos MNPps Paranoa Unidade metassilitito: metassiltitos maciços com metarritmitos na base e no topo NPa Araxa Micaxitos, muscovita-qz xistos, musc.biotita clorita xistos NPb Bambui Metapelitos, metargilitos, metassiltitos argilosos

42 42 Exercício 24 - Mapa de Aptidão (operação Booleano) Programa em LEGAL { // Declaração das variáveis temáticas Tematico solo ("Pedologia"), decl ("Declividade"), geo ("Uni_Geologica"), apt("Aptidao"); // Instanciações das variáveis temáticas solo = Recupere(Nome="Mapa_Pedolico-PP"); geo = Recupere(Nome="Mapa_Uni_Geologicas-PP"); decl = Recupere(Nome="Mapa_Declividade-graus"); apt = Novo(Nome="Mapa_aptidao",ResX=30,ResY=30, Escala=25000);...

43 43... apt = Atribua(CategoriaFim="Aptidao") { "Urbano Implantado" : solo.Classe == "Urbano", "Corpos de água": solo.Classe == "Ag", "Baixa":(solo.Classe == "Cd" || solo.Classe == "LVd") && (decl.Classe == "> 8 graus" || decl.Classe == "4-8 graus") && (geo.Classe == "MNPpr4" || geo.Classe == "MNPpr3"), "Média":(solo.Classe == "Cd" && geo.Classe == "MNPpa" && decl.Classe == "2-4 graus") || (solo.Classe == "Cd" && geo.Classe == "MNPpa" && decl.Classe == "0-2 graus") || (solo.Classe == "LEd" && geo.Classe == "MNPpa" && decl.Classe == "2-4 graus" ), "Alta": Outros }; } Exercício 24 - Mapa de Aptidão (operação Booleano) Programa em LEGAL

44 44 Menu [Análise][LEGAL...] Corrigir erros e Executar Duplo clique na linha de mensagem destaca a linha do programa Arquivos ASCII sem formatação com extensão *.alg Exercício 24 - Mapa de Aptidão (operação Booleano) Programa em LEGAL – COMO Executar ?

45 45 Mapa de Aptidão (Contínuo) – outra opção Cruzamento pelo método contínuo. – Ponderar o peso de cada classe temática, (Tematico-> Numérico), – Aplicar inferência em cada mapa, se necessário, (Numerico->Numerico), – Estimar os pesos de cada mapa no contexto geral. (Numerico->Numerico), – Fatiar a grade Ocupacao = 0.2 * solo * uso * declividade; Aptidao = Fatie(Ocupacao,tabela);

46 46 Inferência Média Ponderada Mais utilizada para análise espacial Cada evidência (mapa) tem um peso diferente, dependendo da importância para a hipótese considerada Cada classe dentro dos mapas de evidência também tem um peso diferente Resultado: mapa do grau de importância relativa, com valores numéricos de saída Atribuição dos pesos é fundamental Desvantagem: caráter linear de adição das evidências

47 47 Média Ponderada (voltando ao Ex.) Aptidao = 0.4 * Declividade * Solo Mapa de Solos Mapa de Declividade Regras Latossolo: 0.7 Podzolico: 0.5 Litossolo: 0.3 Hidromorfico: 0.1 Declividade: [0...1]

48 48 Tabulação Cruzada no SPRING Compara as classes de dois planos Temáticos Condição : matriz, mesma resolução e mesmo número de linhas e colunas

49 49 Exercício 25 - Aplicativo 1 (resposta final) Quanto da área urbana de Brasília encontra-se em uma classe de baixa aptidão ao uso ? Quanto da área urbana de Brasília encontra-se em uma classe de baixa aptidão ao uso ? Resultado Numérico = x km 2 ?

50 50 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

51 51 Mapa de Distâncias no SPRING

52 52 Exercício 26 – Mapa de Distâncias Mapa de distância a partir dos lagos do Distrito Federal 1.Criar categoria temática e classes para representar as faixas de distância. 2.Gerar mapa de distâncias.

53 53 Exercício 27 e 28 Ex 27: Medidas de Classes de Mapas Temáticos -Representação matriz ou vetor. -Cálculo de área de polígonos ou comprimento de linhas. Ex 28: Operações Métricas sobre Mapas - Edição em tela ou apontamento de entidades do PI ativo


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