Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica e Ordenamento do

Território

Relatório do Trabalho Prático:

Análises á Rede Viária

Análise Espacial Avançada

2014/2015

Docente: Discente:

Prof. Dr. António Costa Bruno A. Felizardo Fonseca

Nº200902091

Junho de 2015, Porto

1

Índice

Introdução .............................................................................................................................................. 3

Enquadramento Geográfico - Parte 1 ........................................................................................... 4

Parte 1 – Metodologias ...................................................................................................................... 5

Ponto 1 – Achar a população que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos ......................... 5

Ponto 2 – Média de tempo às 3 sedes de município mais próximas (valor em

minutos) ............................................................................................................................................. 7

Ponto 3 – Alterar a rede Viária da seguinte forma: Construir uma via e alterar uma

via existente ...................................................................................................................................... 8

Ponto 4 – Recalcular: População que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos e a média

de tempo às 3 capitais de distrito mais próximas .............................................................. 8

Comentários e conclusões ................................................................................................................ 9

Enquadramento Geográfico – Parte 2 ........................................................................................10

Parte 2 – Metodologias ....................................................................................................................11

Ponto 1 – Calcular quantas pessoas vivem a 5 minutos do centro comercial

deslocando-se de carro e a pé. .................................................................................................11

Ponto 2 – Elaborar um mapa, com o tempo médio de acesso ao centro comercial,

tendo em conta todo o município do Porto. ........................................................................12

...................................................................................................................................................................13

Comentários e conclusões ..............................................................................................................14

Conclusões Finais ...............................................................................................................................14

Bibliografia ...........................................................................................................................................14

Anexos ...............................................................................................................................................15

2

Índice de Figuras

Figura 1 Enquadramento Geográfico da área de estudo, distrito de Viana do Castelo e

do ponto referente ao município de Arcos de Valdevez. ................................................. 4

Figura 2“Intersect” obtido a partir da “Fishnet” aos distritos de Viana do Castelo e Braga.

........................................................................................................................................ 15

Figura 3 Propriedades selecionadas para a criação da “New Service Area”. ................. 15

Figura 4 Resultado dos polígonos obtidos através da “Service Area” criada. ............... 16

Figura 5 Resultado final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos

da sede de Município de Arcos de Valdevez. ................................................................. 16

Figura 6 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da

ferramenta “IDW” (3 sedes de Município mais próximas). ........................................... 17

Figura 7 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até

aos 3 Municípios mais próximos. ................................................................................... 17

Figura 8 Rede Original da área de estudo ...................................................................... 18

Figura 9 Rede alterada tendo em conta a proximidade da sede de Município de Arcos de

Valdevez. ......................................................................................................................... 18

Figura 10 Recalculo final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30

minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez. ................................................... 18

Figura 11 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da

ferramenta “IDW” (3 capitais de Distrito). ..................................................................... 18

Figura 12 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez

até as 3 capitais de Distrito. ........................................................................................... 18

Figura 13 Enquadramento Geográfico do Município do Porto e do Centro

Comercial……………………………………………………………………………………………………………..…...13

Figura 14 Polígonos obtidos através da “Service Area” criada e suas propriedades de

construção………………………………………………………………………………………………………….……. 21

Figura 15 Resultado final obtido do total de população que se desloca a pé e de carro

até ao Centro Comercial em menos de 5 minutos……………………………………………….…… 22

Figura 16 Propriedades utilizadas para a criação da “New OD cost Matrix”………….….. 22

Figura 17 Mapa final do tempo médio ao centro comercial tendo em conta o município

do Porto …………………………………………………………………………………………………………………. 13

3

Introdução

Pensar em termos espaciais pode ser uma abordagem para todo cidadão não

apenas como um meio de compreender melhor o mundo e os seus conflitos, mas

também a situação local em que nos encontramos. A procura de padrões espaciais de

forma a dar respostas concretas nos mais variados ramos científicos é o prepósito crucial

de toda a Análise Espacial.

O presente trabalho foi solicitado no âmbito da unidade curricular de Análise

Espacial Avançada, de modo a constituir como parte integrante de avaliação, servindo

exatamente para por via de variadas ferramentas de geoestatística, compreender as

funcionalidades do Software da ESRI - ArcGis, no que concerne a construção de Network

Datasets e a computação de ferramentas como o Network Analyst, tendo sido estas

exploradas no decorrer das aulas do presente semestre.

Como metodologia organizacional do presente relatório e pelo facto de existir

uma divisão do trabalho em duas partes, serão apresentados dois enquadramentos

geográficos das duas áreas de trabalho seguindo-se das opções metodológicas e

resultados/comentários finais a cada exercício.

4

Enquadramento Geográfico - Parte 1

Toda a informação de base, desde as áreas de trabalho á rede viária que serve

os três distritos de estudo, necessários para a realização das diferentes tarefas, foram

gentilmente cedidos pelo docente. A cada aluno foi-lhe dado a escolher um município

dentro dos três distritos possíveis: Porto, Braga e Viana do Castelo.

Foi por mim selecionada o município de Arcos de Valdevez (22847 habitantes em

2011) pertencente ao distrito de Viana do Castelo (figura 1).

Com base neste distrito e utilizando o ponto da sede de município nele inserido

processa-se de seguida toda a análise espacial e modelação da rede viária.

Figura 1 Enquadramento Geográfico da área de estudo, distrito de Viana do Castelo e do ponto referente ao município de Arcos de Valdevez.

5

Parte 1 – Metodologias

Ponto 1 – Achar a população que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos

Inicialmente e de modo a uniformizar toda a informação geográfica construída

no projeto ArcGis referente a parte 1 do exercício, foi utilizado o sistema de projeção

ETRS_1989_TM06-Portugal para toda a produção cartográfica.

De forma a obtenção dos dados populacionais em formato tabular do município

de Arcos de Valdevez, á subsecção, foi feito o download a partir do link disponibilizado,

através do site do Instituto Nacional de Estatística (INE). Foi ainda feita a transferência

da BGRI 2011 em formato matricial para posterior junção destes dois formatos de

informação.

Antecedendo o carregamento dos dados no Software ArcGis – ArcMap, foi

necessário normalizar os dados tabulares extraídos do INE, mais concretamente a

eliminação de pelicas (‘) do campo “GEO_COD” para este coincidir com o Campo

“BGRI11” da BGRI em formato Shapefile. Foram ainda eliminadas as tabelas

desnecessárias na tabela de forma a reter apenas o campo da população total, por cada

subsecção, cujo nome é “N_INDIVIDUOS_RESIDENT”. Foi utilizado o Software IBM SPSS

Statistics 21 para converter a tabela para formato “.dbf”.

Seguidamente, foram adicionados os dados base ao projeto e adicionada a BGRI

da zona Norte, realizando-se um “Join” de forma a adicionar os dados populacionais

previamente tratados, á shapefile da Área de Estudo. Para este ponto 1, foi feito um clip

para o distrito de Viana do Castelo e Braga, pois será esperado que a “Service Area”

apenas se sobreponha a estes dois distritos. Como passo seguinte, procedeu-se á

realização da “Fishnet” cujo “Template Extent” selecionado foi a BGRI previamente

exportada, contendo as áreas referentes aos distritos de estudo, de formato shapefile.

O “Cell Size Width” e “Cell Size Height” escolhido foi de 30 e não menor, de forma a

agilizar todo o geoprocessamento.

De seguida, realizou-se um “Intersect” entre a BGRI e a “Fishnet” de pontos

criada, isto porque, pretendeu-se obter somente a informação populacional

concentrada nos polígonos dos dois distritos resultando na figura 2 em anexo

6

Antecipando a construção da “Network Dataset” é necessário calcular na

shapefile disponibilizada da “Rede_Trabalho” dois novos campos: “Km” e “Minutes”, do

tipo “Double”. O primeiro é calculado através da geometria (“calculate geometry”,

Length, Km) e o segundo campo através da fórmula (field calculator):

(KM*60/Velocidade que neste caso é o campo existente “KMH”).

Segue-se assim a construção da “Network Dataset” através do ArcCatalog sendo

que já lá constava o campo “Minutes” como esperado.

De novo no ArcMap, após ativar a extensões necessárias, procedeu-se a

utilização da ferramenta “Network Analyst” – “New Service Area” cujos critérios

utilizados estão expressos na figura 3 em anexo, tendo como “Facilities” o ponto

referente a sede de município de Arcos de Valdevez.

Após a “Service Area” criada (10, 20 e 30 minutos da sede de município) e

expressa na figura 4 em anexo, foi ainda necessário interligar a população que consta

no “intersect” BGRI dos concelhos com os polígonos criados anteriormente na “Service

Area” dentro deste. Para isso foi necessário fazer um “Summarize” ao campo

“BGRI2011_5” da tabela resultante do “intersect” anteriormente comentado, de forma

a contabilizar quantas vezes se repete o mesmo código. Seguiu-se um “Join” da soma

resultante com a tabela, e por fim, a criação de um novo campo “Pop_Final” calculando

através de uma expressão que dividia o nº da População de cada subsecção pela

quantidade de pontos da mesma.

Por forma a completar este primeiro ponto, foi feito três “Select By Location”,

aos 3 polígonos de 10, 20 e 30 minutos respetivamente. Esta seleção foi feita pelo

“intersect_VianaBraga” de forma a obter então a população existente em cada ponto,

tendo sido feito um “export” para cada seleção sendo que por fim, obtivemos os valores

da população através do “Statistics” (figura 5 em anexo).

7

Ponto 2 – Média de tempo às 3 sedes de município mais próximas (valor em

minutos)

De forma a realizar esta tarefa, tal como no ponto 1, foi necessário a utilização

da BGRI, tendo sido aplicado um “Clip” da BGRI até então utilizada, pelo distrito de Viana

do Castelo. Seguiu-se a repetição do processo da construção da “Fishnet” (cellcize 50) e

a realização de um “Intersect” utilizando esta mesma “Fishnet” como input bem como a

BGRI de Viana do Castelo.

Utilizou-se a ferramenta do Network Analyst, criando uma “New OD Cost

Matrix”. Foi utilizado como “Origins” as “Junctions” da “Rede_trabalho” original e como

“Destinations” o ponto da sede de Município de Arcos de Valdevez.

Após o “Solve”, prossegue-se com um “Join” na tabela do “Origins” entre o

ObjectID e o OriginID, pelas linhas, de forma a interligar à informação dos tempos em

minutos sendo que o resultado obtido foi sujeito a um “Export” pelo facto de existirem

linhas cujos resultados não exibem informação (“Null”).

Mais uma vez, no “Environment Settings”, aplica-se a máscara da área de estudo

que neste caso será o distrito de Viana do Castelo, visto o propósito ser o de achar o

tempo médio às 3 sedes de município mais próximas e estas estarem contidas no

distrito.

Prossegue-se com a utilização da ferramenta “IDW” para obter uma interpolação

dos pontos obtidos, pelo campo “Total_Minu” tendo como resultado final a figura 6 em

anexo.

Foi ainda alterada a “Symbology” dos pontos de forma a complementar a

cartografia.

Para obter ainda uma tabela referente apenas aos 3 pontos necessários, ou seja,

às três sedes de município, foi realizado um “Intersect” entre a shapefile dos municípios

e os pontos com os totais de minutos (figura 7 em anexo).

8

Ponto 3 – Alterar a rede Viária da seguinte forma: Construir uma via e alterar uma

via existente

Para este ponto, foi utilizada a informação de base “Rede_trabalho” original

(figura 8 em anexo). De forma a salvaguardar a informação de base, foi feito um “Export”

com o nome “Rede_Alterada” ativando-se de seguida a ferramenta “Editor” tendo sido

construída uma nova via, cujo valor velocidade inserido foi de “120KMH”, pressupondo

a construção de uma nova Autoestrada no concelho de Viana do Castelo, de forma a

manter proximidade com a sede do Município de Arcos de Valdevez. Seguidamente, foi

então na mesma ferramenta, alterada uma via já existente tendo feito um

prolongamento da mesma mantendo o valor da velocidade: 70 no campo “KMH”. Por

fim foi feito um recalculo na tabela de atributos, dos campos “Km” e “Minutes” de modo

a uniformizar as alterações efetuadas a rede (figura 9 em anexo).

Ponto 4 – Recalcular: População que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos e a média

de tempo às 3 capitais de distrito mais próximas

Para a realização da tarefa 4 foi necessária a utilização do “Intersect” já obtido

desde logo no ponto 1. Seguidamente, foi também adicionado a rede alterada no ponto

anterior. Através do “Network Analyst” foi assim criada uma nova “Service Area” para

obter os polígonos de 10, 20, 30 minutos desde a sede do município de Arcos de

Valdevez.

Para obter mais uma vez a população que se inclui no interior de cada polígono,

foi feito um “Select By Location” aos polígonos, um a um, sobre a BGRI intersetada, e

feito um “Export” a cada um dos polígonos. Para obter os resultados finais foi realizada

uma consulta do “Statistics” na tabela de atributos pelo campo da “Pop_Final” (figura

10 em anexo).

Por forma a resolver a tarefa seguinte (“calcular a média de tempo às 3 capitais

de distrito mais próximas”) utilizou-se a ferramenta do Network Analyst, criando uma

“New OD Cost Matrix” utilizando a rede alterada do ponto 3. Foi utilizado como

9

“Origins” as “Junctions” da “Rede_trabalho” alterada e como “Destinations” o ponto da

sede de Município de Arcos de Valdevez.

Prossegue-se com um “Join” na tabela do “Origins” entre o ObjectID e o OriginID,

pelas linhas, de forma a interligar à informação dos tempos em minutos sendo que o

resultado obtido foi sujeito a um “Export” pelo facto de existirem linhas cujos resultados

são “Null”.

No “Environment Settings”, aplica-se a máscara as áreas de estudo que neste

caso serão os 3 distritos, visto o propósito ser o de achar o tempo médio a cada uma das

suas capitais.

Seguidamente, utiliza-se a ferramenta “IDW” para obter uma interpolação dos

pontos obtidos, pelo campo “Total_Minu” (figura 11 em anexo).

Foi ainda alterada a “Symbology” dos pontos de forma a complementar a

cartografia.

Para obter ainda uma tabela referente apenas aos 3 pontos necessários, ou seja,

às três capitais de distrito, foi realizado um “Intersect” entre a shapefile dos municípios

e os pontos com os totais de minutos (figura 12 em anexo).

Comentários e conclusões

No que concerne as alterações efetuadas á rede de trabalho original, foi de

notar alterações nos polígonos criados nos dois “Service Area” realizados. Após a

observação das estatísticas dos polígonos da “Service Area” oriunda da rede de

trabalho alterada, a população a menos de 10, 20 e 30 minutos da sede de Município

de Arcos de Valdevez curiosamente diminui em quase 6000, 2000 e 7000 habitantes

respetivamente. Isto significa que as novas acessibilidades criadas (Autoestrada -

120KMH) não surtiram um aumento de população, ou seja, não encurtaram

distância/tempo até a sede de Município em estudo.

No que respeita as conclusões sobre as médias de tempo, é impossível

comparar os resultados visto os destinos serem diferentes, pois com a rede original

o propósito seria o cálculo da média de tempo aos 3 municípios mais próximos, e

aquando da utilização da rede alterada, o objetivo era a média de tempo aos 3

distritos da área de estudo. Contudo é de notar que é possível percorrer a distância

“Arcos de Valdevez – Porto” em menos de 1 hora.

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Enquadramento Geográfico – Parte 2

Para a realização da parte 2 do trabalho, pretende-se analisar a rede viária a um

centro comercial na cidade do Porto (“Shopping Cidade do Porto – Bom Sucesso”).

Utilizou-se como informação de base, a rede viária (“rede_ETRS”), os limites do

Porto e o ponto referente ao Centro Comercial em análise. Foi adicionada a CAOP2014

para a produção cartográfica (figura 13).

Figura 13 Enquadramento Geográfico do Município do Porto e do Centro Comercial.

11

Parte 2 – Metodologias

Ponto 1 – Calcular quantas pessoas vivem a 5 minutos do centro comercial

deslocando-se de carro e a pé.

Para a realização das tarefas da parte 2 foi criado um novo projeto de raiz, onde

toda a informação de base fornecida foi adicionada e projetada no sistema de projeção

ETRS_1989_TM06-Portugal. Seguidamente, na shapefile fornecida da “rede_ETRS” foi

feito um “Export” de modo a salvaguardar a informação de base onde foram adicionados

e calculados os campos “Minutes” e “Km”. Seguiu-se a adição do campo “pedonal” de

modo a calcular a distancia a pé cuja velocidade será de 3km/h (km*60/velocidade

(3km/h)).

O passo seguinte foi a construção de uma nova “New Network Dataset” através

do ArcCatalog onde aparecem desde logo os campos “Minutes” e “pedonal” e onde se

utiliza elevação através dos campos “F_ELEV” e “T_ELEV”. De acrescentar que foi

removido o campo “RoadClass” pelos erros que normalmente apresenta.

Segue-se através da ferramenta do “Network Analyst” a criação de uma “Service

Area” para assim obter o polígono referente a distancia de 5 minutos ao centro

comercial quer a pé, quer de carro (figura 14 em anexo). No caso da deslocação pedonal,

a restrição “Oneway” é desseleccionada.

Passada a etapa da “Service Area”, é necessário atribuir população aos polígonos

obtidos. Como tal, foi adicionada a shapefile “BGRI_Porto” disponibilizada nos exercícios

das aulas. Abriu-se também a tabela de atributos previamente tratada e procedeu-se ao

“Join” entre os dados tabulares da população e a tabela da shapefile da “BGRI_Porto”

seguindo-se de um “Export” a estes valores.

12

Segue-se a criação de uma “Fishnet” de Cellsize 30 cujo “Template Extent” é a

“BGRI_Porto”, posteriormente fez-se o “Intersect” entre a “Fishnet” criada e a “BGRI-

Porto” de modo a obter somente os valores no interior desta “mascara”. Posteriormente

foi feito um “Summarize” através do campo BGRI2011_5 seguindo-se de um “Join” dessa

mesma tabela de “Summarize” criada com a tabela do “Intersect”. Adicionou-se o campo

“Pop_Final” onde foi dividido número de indivíduos residentes pelo total de pontos

inseridos em cada subsecção.

Finalmente através da ferramenta “Select By Location” seleciona-se cada

polígono criado (polígono correspondente a carro e a pé) e obtém-se assim a população

da área de cada polígono. Após um “Export” ao resultado em formato ponto de cada

polígono, pela tabela de atributos, obtém-se através do “Statistics”, no campo

“Pop_Final”, o resultado final da população que se desloca a pé e de carro, demorando

um máximo de 5 minutos (figura 15 em anexo).

Ponto 2 – Elaborar um mapa, com o tempo médio de acesso ao centro comercial,

tendo em conta todo o município do Porto.

Para a elaboração desta ultima tarefa, é mais uma vez utilizada a ferramenta

“Network Analyst” criando desta vez uma “New OD cost Matrix”. Como “Origins”

selecionamos as “Junctions” da rede e no campo “name” coloca-se a opção “FID”.

Após carregadas as “Origins”, num total de 14728, adicionamos no campo

“Destinations” o ponto do centro comercial sendo que as propriedades estão

descriminadas na figura 16 em anexo.

Temos agora de associar o tempo de deslocação aos pontos. Como tal, faz-se um

“Join” na tabela de Atributos (“Origins”), juntando o campo “Object_ID” com o

“Origin_ID” através da tabela das linhas obtidas no “OD Cost Matrix” surgindo então a

tabela com os campos unidos onde esta associa agora o tempo de deslocação aos

pontos. Aos campos “Null” obtidos, foi feito simplesmente a sua eliminação tendo feito

um “Export” sem esses valores.

13

Antecipando a criação do “IDW”, foi criada uma máscara através do

“Environment Settings” utilizando a shapefile do Porto como “processing extent” e no

“Raster Analysis” utilizou-se o “CellCize” de 5.

Para finalizar a tarefa, criou-se assim uma interpolação através do “IDW” e

alterou-se a simbologia dos pontos criados, de forma a obter uma melhor perceção

visual das distâncias médias ao centro comercial. Finalizou-se a tarefa com um “Clip”

pelos pontos sobre a Shapefile do Porto tendo sido produzido um mapa final onde se

optou por não representar os pontos visto o “IDW” para esta escala ser suficientemente

representativo (figura 17).

Figura 17 Mapa final do tempo médio ao centro comercial tendo em conta o município do Porto.

14

Comentários e conclusões

Após a realização das tarefas da parte 2, que acabou por ser uma revisão do

exercício prático das aulas, é de rápida observação que a distância a pé até ao “Shopping

Cidade do Porto” em menos de 5 minutos, abrange pouca população (cerca de 340

habitantes) nomeadamente pela área em que se encontra ser acima de tudo mais

dedicada ao sector terciário e não tanto utilizada como área habitacional, dai a

população residente ser ainda menor do que o esperado.

Por sua vez, a distância de carro abrange grande parte da população do

município do Porto (cerca de 120000 habitantes), contudo, estes valores são

inflacionados na minha perspetiva pela razão de não estar contabilizado um importante

fator, o do próprio fluxo da rede viária (trânsito rodoviário) que influencia muitas das

vezes nos tempos/distancias percorridos.

O mesmo se passa quanto ao tempo médio de acesso ao centro comercial, tendo

em conta todo o município do Porto, principalmente no que respeita as distâncias mais

longas, como são o caso das áreas como as Antas ou Campanha, onde mais uma vez o

fator trânsito, semáforos etc. influenciaria em mais alguns minutos o tempo total até ao

centro comercial.

Conclusões Finais

A análise espacial faz a ligação entre o domínio essencialmente cartográfico e as

áreas de análise aplicada, estatística e modelagem, permitindo combinar variáveis

georreferenciadas e, a partir delas, criar e analisar novas variáveis.

Foram estas variáveis que aplicadas ao longo das tarefas abordadas no presente

trabalho, com o auxílio das tecnologias computacionais, um enorme contributo pessoal

para a aplicação prática de todo o conhecimento e metodologias abordadas na disciplina

de Análise Espacial Avançada.

Bibliografia

Recursos On-line:

http://censos.ine.pt/xportal/xmain?xpid=CENSOS&xpgid=censos_ficheirosintese

http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.2/

Informação digital fornecida pelo docente.

15

Anexos

Figura 2“Intersect” obtido a partir da “Fishnet” aos distritos de Viana do Castelo e Braga.

Figura 3 Propriedades selecionadas para a criação da “New Service Area”.

16

Figura 4 Resultado dos polígonos obtidos através da “Service Area” criada.

Figura 5 Resultado final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez.

17

Figura 6 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da ferramenta “IDW” (3 sedes de Município mais próximas).

Figura 7 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até aos 3 Municípios mais próximos.

18

Figura 8 Rede Original da área de estudo

Figura 9 Rede alterada tendo em conta a proximidade da sede de Município de Arcos de Valdevez.

19

Figura 10 Recalculo final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez.

Figura 11 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da ferramenta “IDW” (3 capitais de Distrito).

20

Figura 12 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até as 3 capitais de Distrito.

Figura 14 Polígonos obtidos através da “Service Area” criada e suas propriedades de construção.

21

Figura 15 Resultado final obtido do total de população que se desloca a pé e de carro até ao Centro Comercial em menos de 5 minutos.

Figura 16 - Propriedades utilizadas para a criação da “New OD cost Matrix”.