Introdução ao Processamento Digital de Imagens Iana Alexandra Alves Rufino [email protected].
Análises Espaciais Profª Iana Alexandra Alves Rufino ([email protected])
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Análises EspaciaisAnálises Espaciais
ProfProfª Iana Alexandra Alves Rufinoª Iana Alexandra Alves Rufino
Análises EspaciaisAnálises Espaciais
O que são análises espaciais?O que são análises espaciais?
Funções/Operações espaciais em SIGFunções/Operações espaciais em SIGFunções de MedidaFunções de MedidaFunções de ReclassificaçãoFunções de ReclassificaçãoFunções EscalaresFunções EscalaresFunções de VizinhançaFunções de VizinhançaFunções de ConectividadeFunções de Conectividade
Exemplos de AplicaçõesExemplos de Aplicações
O que são Análises O que são Análises Espaciais?Espaciais?
O que distingue um SIG de outros tipos O que distingue um SIG de outros tipos de sistemas de informação são as de sistemas de informação são as funções que realizam funções que realizam análises espaciais.análises espaciais.
Tais funções utilizam os Tais funções utilizam os atributos atributos espaciais e não espaciaisespaciais e não espaciais da base de da base de dados e buscam fazer simulações dados e buscam fazer simulações (modelos) sobre os fenômenos do mundo (modelos) sobre os fenômenos do mundo real, seus aspectos ou parâmetros.real, seus aspectos ou parâmetros.
O que são Análises O que são Análises Espaciais?Espaciais?
Existem diferentes técnicas de análise Existem diferentes técnicas de análise espacial que permitem a produção de espacial que permitem a produção de novos mapas a partir de dados já novos mapas a partir de dados já existentes. Estas análises também são existentes. Estas análises também são chamadas de chamadas de inferências espaciais.inferências espaciais.
Inferência Espacial pode ser entendida como a geração de planos de informação a partir de dados existentes (Câmara et al, 2002; Silva, 1999), onde:
Saída = ƒ(dados de entrada)
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de MedidaFunções de Medida
-A possibilidade de calcular os parâmetros A possibilidade de calcular os parâmetros mensuráveis dos objetos espaciais é mensuráveis dos objetos espaciais é considerada uma das capacidades analíticas considerada uma das capacidades analíticas de maior importância de um SIG pelas de maior importância de um SIG pelas possibilidades de aplicação das mesmas;possibilidades de aplicação das mesmas;
-Dentre as principais funções de medida Dentre as principais funções de medida podem ser citadas as operações de ponto em podem ser citadas as operações de ponto em polígono, linha em polígono, medidas de polígono, linha em polígono, medidas de comprimento, área e volume;comprimento, área e volume;
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de ReclassificaçãoFunções de Reclassificação
-Pode ser baseado em Pode ser baseado em atributos temáticos atributos temáticos ou nas ou nas propriedades topológicaspropriedades topológicas (contingência, (contingência, adjacência, interseção, etc.) dos objetos em adjacência, interseção, etc.) dos objetos em uma determinada camada temática;uma determinada camada temática;
-A reclassificação pode simplificar a A reclassificação pode simplificar a informação;informação;
-Permite que diferentes usuários, utilizando-Permite que diferentes usuários, utilizando-se de um mesmo banco de dados, produzam se de um mesmo banco de dados, produzam informações espacializadas de acordo com os informações espacializadas de acordo com os respectivos interesses;respectivos interesses;
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de ReclassificaçãoFunções de Reclassificação
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de ReclassificaçãoFunções de Reclassificação
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de ReclassificaçãoFunções de Reclassificação
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções EscalaresFunções Escalares
-Este tipo de operação faz uso de uma Este tipo de operação faz uso de uma constante (escalar) e uma operação constante (escalar) e uma operação aritmética (adição, subtração, multiplicação, aritmética (adição, subtração, multiplicação, exponenciação, etc.);exponenciação, etc.);
-O tema de saída contém novos valores de O tema de saída contém novos valores de atributos resultantes do tipo de operação atributos resultantes do tipo de operação aritmética e do valor da constante utilizada.aritmética e do valor da constante utilizada.
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções Funções EscalaresEscalares
Exemplo de uma operação de multiplicação em um tema Exemplo de uma operação de multiplicação em um tema raster (Malczewski, 1999) raster (Malczewski, 1999)
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de Sobreposição (Overlay)Funções de Sobreposição (Overlay)
-A sobreposição é uma das funções mais A sobreposição é uma das funções mais utilizadas em um SIG;utilizadas em um SIG;
-Dependendo da natureza dos dados, as Dependendo da natureza dos dados, as operações de sobreposição podem ser operações de sobreposição podem ser efetuadas utilizando-se de operadores lógicos, efetuadas utilizando-se de operadores lógicos, aritméticos, probabilísticos, ou difusos (lógica aritméticos, probabilísticos, ou difusos (lógica fuzzy);fuzzy);
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de Sobreposição (Overlay)Funções de Sobreposição (Overlay)
-Nos sistemas raster a sobreposição de Nos sistemas raster a sobreposição de grades geram uma nova grade com um grades geram uma nova grade com um atributo resultante que dependerá do tipo de atributo resultante que dependerá do tipo de operador (lógico ou matemático) utilizado;operador (lógico ou matemático) utilizado;
-Em sistemas vetoriais a sobreposição de Em sistemas vetoriais a sobreposição de camadas apresenta uma complexidade camadas apresenta uma complexidade adicional pois afeta tanto o componente adicional pois afeta tanto o componente espacial como o não espacial da informação;espacial como o não espacial da informação;
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de Sobreposição (Overlay)Funções de Sobreposição (Overlay)L ocalização de Fontesde C ontam inação
E dificações E xistentes
Zonas de D isponibilidade H ídrica
A nálise E spac ialM ulti-c ritério
Á reas recom endadaspara a perfuração denovos poços
(S egundo os c ritériosconsiderados na análise)
Funções de SobreposiçãoFunções de Sobreposição(Overlay)(Overlay)
Funções de Sobreposição (Overlay)Funções de Sobreposição (Overlay)Operadores de Lógica BooleanaOperadores de Lógica Booleana
Diagrama de Venn Diagrama de Venn mostrando os mostrando os resultados da resultados da aplicação de aplicação de operadores de lógica operadores de lógica booleana booleana para dois ou para dois ou mais conjuntos mais conjuntos (Burrough & (Burrough & McDonnell, 1998).McDonnell, 1998).
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de VizinhançaFunções de Vizinhança- - Este tipo de operação designa valores para uma Este tipo de operação designa valores para uma localização de acordo com as características de localização de acordo com as características de uma área vizinha;uma área vizinha;
- Pelo menos três parâmetros tem que ser - Pelo menos três parâmetros tem que ser especificados:especificados:
. A localização dos elementos de referência. A localização dos elementos de referência
. A localização da região de interesse (por . A localização da região de interesse (por exemplo a área em torno dos elementos de exemplo a área em torno dos elementos de referência) ereferência) e
. A função segundo a qual a consulta deve ser . A função segundo a qual a consulta deve ser realizada (um raio de 10m, distantes mais de 5m, realizada (um raio de 10m, distantes mais de 5m, etc)etc)
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de VizinhançaFunções de VizinhançaIncluem:Incluem:- - Procedimentos de buscaProcedimentos de busca- Procedimentos de cálculo de superfícies (cálculo - Procedimentos de cálculo de superfícies (cálculo de declividades, direção de fluxo, visibilidade, de declividades, direção de fluxo, visibilidade, bacias hidrográficas, volumes, iluminação, etc.)bacias hidrográficas, volumes, iluminação, etc.)- Procedimentos de interpolação (estimativa de - Procedimentos de interpolação (estimativa de valores desconhecidos de uma variável concreta valores desconhecidos de uma variável concreta em localizações concretas a partir de valores em localizações concretas a partir de valores conhecidos em localizações vizinhas). conhecidos em localizações vizinhas).
TIN_JP
Funções/Operações Funções/Operações EspaciaisEspaciais
Funções de ConectividadeFunções de Conectividade- Para uma estrutura vetorial a conectividade é usada Para uma estrutura vetorial a conectividade é usada para descrever a ligação entre dois pontos, linhas ou para descrever a ligação entre dois pontos, linhas ou polígonos um para com o outro;polígonos um para com o outro;
- Nos dados em formato raster o mesmo termo é Nos dados em formato raster o mesmo termo é usado para definir ligações entre pixels, ou seja, o usado para definir ligações entre pixels, ou seja, o quanto dois ou mais pixels estão ou não conectados;quanto dois ou mais pixels estão ou não conectados;
- Estas operações podem incluir conceitos de Estas operações podem incluir conceitos de proximidade, buffering, espalhamento, análise de proximidade, buffering, espalhamento, análise de redes, Custo espacial, traçado ótimo, etc;redes, Custo espacial, traçado ótimo, etc;
Funções de ConectividadeFunções de Conectividade
Operações de Operações de conectividade-conectividade-Polígonos de Polígonos de Thiessen Thiessen (Malczewski, 1999) (Malczewski, 1999)
Operações de Buffer/Análise Operações de Buffer/Análise de Proximidade de Proximidade
Problema: Identificação de zonas de maior risco de alagamento baseada nos impactos causados por problemas de drenagem para definir prioridades de ação na gestão municipal
Alternativas:• Considerar as áreas de declividades muito baixas (de difícil escoamento), que estejam muito próximas a algum curso d’água, ou lago, nas quais, as chances de um acúmulo de água são maiores;• Considerar como prioritárias as áreas mais ocupadas pela população, pois, certamente nestas áreas os problemas causados por um alagamento serão bem maiores tanto pelo número de pessoas atingidas, quanto pela impermeabilização que reduz a infiltração da água no solo;
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Quais são as
áreas de risco??
Planos de Informação:
ESPACIALIZAÇÃO DE DADOS DE
DIVERSAS FONTES
Áreas de maior risco
De cada plano de
informação quais as
áreas implicam em
risco??? (baseado em conheciment
o especializado
)
PREFERÊNCIAS
PONDERAÇÕES
Representação Esquemática do Problema Representação Esquemática do Problema
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Elaboração dos Critérios para a
Análise:Obtenção das declividades
Elaboração Elaboração dos Critériosdos Critérios
para a para a Análise:Análise:
Distância Distância Mínima aos Mínima aos
Corpos Corpos HídricosHídricos
1 0 1 2 3 4 5 Kilometers
Distância em m:
LEGENDA:
30 - 5050 - 100100 - 200200 - 500Mais de 500
0 - 30
Elaboração dos Critérios para a Análise: Elaboração dos Critérios para a Análise: Ocupação Ocupação UrbanaUrbana
Composição RGB e Classificação Automática de Padrões de uma imagem do sensor TM-LANDSAT de 04/08/2001
Análise EspacialAnálise Espacial• Cada mapa de entrada foi utilizado como uma evidência que recebeu um peso diferente dependendo da importância para com a hipótese em consideração;
• O resultado deve ser um mapa com áreas que expressam um grau de importância relativa através dos valores numéricos de saída.
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Fator de adequação 01: Áreas com declividades muito baixas
•Quanto mais próximo do valor “2%” de declividade mais a área atende à avaliação “área com risco de alagamento” (maior adequação à hipótese formulada). •Desta forma o mapa de declividades foi reescalonado com valores contínuos de 0 a 100 segundo uma função monotonicamente decrescente.100
0
2
ADEQUAÇÃO
85DECLIVIDADES
(%)
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Fator de adequação 02: Áreas muito próximas aos cursos d’água
•áreas que estão a menos de 30 m de distância de qualquer corpo d’água, podem ser consideradas áreas de máximo risco de inundação ou alagamento.•a partir desta distância o risco diminui segundo uma função linear decrescente
100
030
ADEQUAÇÃO
9000DISTÂNCIAS (m)
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Critério Restritivo: Áreas sem ocupação urbana
•Restrições são critérios que limitam a análise, diferenciando as alternativas que são adequadas (que devem ser consideradas) das que não são adequadas (não devem ser consideradas sob condição alguma).
•As áreas que não possuem nenhum tipo de equipamento urbano, mesmo que haja algum alagamento, não serão consideradas pela análise visto que não oferecerão grande risco à população.
•Limitamos a análise então às áreas que apresentam ocupação urbana.
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Ponderação dos CritériosConsiderando que a proximidade dos corpos hídricos tenha um peso maior do que a declividade na determinação de áreas de risco
Recursos de ponderação dos critérios espaciais do MCDM/Arcview
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: JPJP
Escolha da AlternativaMais adequada
•O plano de informação resultante desta avaliação
se apresenta como uma medida de adequação às
hipóteses formuladas agregada com valores de 0
a 100.
•Esta imagem, por fim, foi reclassificada para assim
permitir a priorização das áreas de acordo com níveis
de risco calculados
Baixo Risco
Médio Risco
Alto Risco
ProblemaProblema• Selecionar todos os lotes desocupados (sem uso) no bairro da prata, que possuam uma declividade baixa e uma boa área útil para a implantação/construção de uma escola. Considerar:
-Ocupação;
-Área;
-Declividade;
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Bairro da Prata
Uso do Solo
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Bairro da Prata
MDT-Altimetria
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Bairro da Prata
Declividade em graus
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Bairro da Prata
Lotes com declividade menor que 5 graus
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Bairro da Prata
Lotes com declividade menor que 5 graus eSem ocupação
Exemplos de Aplicações: Exemplos de Aplicações: CGCG
Bairro da Prata
Lotes com declividade menor que 5 graus esem ocupação ecom área do Terrenomaior que 50.000 m2