geovisualização multivariada

Geovisualização Multivariada

INFORMÁTICA APLICADA AOPLANEJAMENTO TERRITORIALCarolina Moutinho Duque de Pinhocarolina.pinho@ufabc.edu.br

Vitor Vieira Vasconcelosvitor.vasconcelos@ufabc.edu.br

CS3406 - Informática Aplicada ao Planejamento Territorial Novembro de 2017Aula 7

O que nós já vimos até agora• Cartografia temáticaoPadrões espaciaisoTeoria das CoresoMétodos de ClassificaçãooMapas: Coropléticos Símbolos Proporcionais Densidade de Pontos Fluxos Cartogramas Kernel Proximidade Interpolação

Geovisualização Multivariada

• Conceitos• Teoria das cores para geovisualização multivariada

• Mapas bivariados• Mapas com 3 ou mais variáveis• Análise Exploratória Espacial

• Mapas para Ver GPS de carro Panfletos Mapas para crianças

• Mapas para Ler Artigos e livros Projetos Técnicos Mapas para pessoas

mais velhasVisualização rápida

Menos elementos (comunicação seletiva)

Boa memorização

Cores Saturadas

Cores Quentes

Relembrando

Exploração de dados

Mais classes, elementos, informações

Pior memorização

Cores Pastéis

Cores Frias ou Neutras

Visualização Multivariada

Que mapas multivariados nós já vimos?Símbolos Proporcionais Multivariados

HARRIES, K. Mapping Crime: Principle and Practice, December 1999. In: https://www.ncjrs.gov/html/nij/mapping/toc.html

Que mapas multivariados nós já vimos?

Coroplético + Símbolos Proporcionais

Proporção de pessoas seminstrução ou que completaram menosde um ano de estudo(%)

Total de pessoassem instrução ouque completarammenos de um ano de estudo

População com Insuficiência Alimentar

Maia, Alexandre Gori, and Antonio Marcio Buainain. "Pobreza objetiva e subjetiva no Brasil." Confins. Revuefranco-brésilienne de géographie/Revista franco-brasilera de geografia 13 (2011).

Que mapas multivariados nós já vimos?Densidade de Pontos + Classes por Cor

Que mapas multivariados nós já vimos?Fluxos + Coroplético

Miro (2014) Imigrantes Brasileiros: principais fluxos atuais. Em: http://outroverde.blogspot.com.br/2014/06/imigrantes-brasileiros-principais.html

Cartograma + Coroplético

Henning, B.D. (2009) Mapping a (un)happy humanity: a new perspective on our planet’s well-being. http://www.viewsoftheworld.net/data/2009_CWIPP_Poster.pdf

Que mapas multivariados nós já vimos?

Um mapa com várias variáveis?

Vs.

Vários mapaslado a lado? (pequenosmúltiplos)

GELMAN, A. 2009. Hard sell for Bayes. Statistical Modeling, Causal Inference, and Social Science. Em: http://andrewgelman.com/2009/07/15/hard_sell_for_b/

Geovisualização MultivariadaCombinação

• Extrínsicao Percebidas de formas distintaso Comparar diferentes padrões

• Intrínsecao Percebidas de forma conjuntao Comparar relação entre as variáveis

População com Insuficiência Alimentar

Slocum, T. A., McMaster, R. B., Kessler, F. C., & Howard, H. H. (2009). Thematic cartography and geovisualization. New Jersey, NJ: Prentice Hall

Combinação Intrínseca

Slocum, T. A., McMaster, R. B., Kessler, F. C., & Howard, H. H. (2009). Thematic cartography and geovisualization. New Jersey, NJ: Prentice Hall

HachuraBivariada

Pode seradicionada a uma camadacoroplética(3ª variável)

VisualizaçãoMultivariada

Quais padrõesespaciaispodemos

perceber nestemapa?

Prática de Visualização Multivariada

Compare os dois mapas

Slocum, T. A., McMaster, R. B., Kessler, F. C., & Howard, H. H. (2009). Thematic cartography and geovisualization. New Jersey, NJ: Prentice Hall

CombinaçãoIntrínseca

Glifos Bivariados

Pode ser adicionado a umacamada coroplética

(3ª variável)

Combinação Intrínseca

Slocum, T. A., McMaster, R. B., Kessler, F. C., & Howard, H. H. (2009). Thematic cartography and geovisualization. New Jersey, NJ: Prentice Hall

RetângulosBivariados

• Facilidade:o Interpretar correlação

positiva ou negativaentre as variáveis

o Tendência geral ao longodo mapa (2 variáveisjuntas)

• Dificuldade:o Comparação entre

variação de uma únicavariável entre regiões

o Confunde com mapa de simbolos proporcionaisde área

Combinação IntrínsecaGráfico de Estrelas

•Facilidade:◦ Comparação entre variáveis em

um único elemento◦ Noção de redução ou aumento

geral entre elementos

• Dificuldade◦ Comparação entre variação de

uma único variável entre regiões

Friendly, M. (2007). A.-M. Guerry's" Moral Statistics of France": Challenges for Multivariable Spatial Analysis. Statistical Science, 368-399. Em: http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdfview_1&handle=euclid.ss/1199285037

Combinação IntrínsecaAgregação interescalar multivariada

Medianas e quartis

Friendly, M. (2007). A.-M. Guerry's" Moral Statistics of France": Challenges for Multivariable Spatial Analysis. Statistical Science, 368-399. Em: http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdfview_1&handle=euclid.ss/1199285037

Combinação Extrínseca

Círculos Proporcionais: Evaporação Precipitação: IsolinhasTemperatura: Coroplético

Slocum, T. A., McMaster, R. B., Kessler, F. C., & Howard, H. H. (2009). Thematic cartography and geovisualization. New Jersey, NJ: Prentice Hall

Sistema HSV (Hue - Saturation - Value)Matiz Saturação Tonalidade

Chroma Brilho

Cores Saturadas Cores pasteis

Sistema Subtrativo

Aplicado a objetos sujeitos a absorção e reflexão de comprimentos de onda

Exemplo: mapas impressos

Sistema Subtrativo

Fluxograma para uso de coresComeço

O mapa apresentadados ordenados?

NãoEsquemaQualitativo(matiz)

A ordenação tem foco em um

centro, ou meio?

Não EsquemaSequencial(tonalidade)

A tendência é convergente ao

centro?

Não

Sim

EsquemaDivergente

EsquemaConvergente

FREAC, G.S. Using Colors in Maps. Em: http://visual.ly/using-color-maps

Torta favoritaMorangoLaranjaAmoraBatata docePistacheBlueberry

Taxa de Pobreza (%)

Mudança no Preço de ImóveisMaior

Sem alteração

Menor

Preferência EleitoralConservador Oposição

Sim

Sim

Mapas Coropléticos Bivariados

Stevens, J. (2015) Bivariate Choropleth Maps: A How-to Guide. http://www.joshuastevens.net/cartography/make-a-bivariate-choropleth-map/

Sistema Subtrativo

Unipolar

Mapas Coropléticos BivariadosSistema Subtrativo

Esquema Divergente/Sequencial

BREWER, C. A. (1994). Color use guidelines for mapping. Visualization in modern cartography, 123-148.

Mapas Coropléticos BivariadosEsquema Divergente/Divergente

(Sistema HSV)

BREWER, C. A. (1994). Color use guidelines for mapping. Visualization in modern cartography, 123-148.

Esquema Qualitativo/Sequencial

http://www.nytimes.com/interactive/2009/03/10/us/20090310-immigration-explorer.html?_r=

Mapas Coropléticos Bivariados

BREWER, C. A. (1994). Color use guidelines for mapping. Visualization in modern cartography, 123-148.

Legendas bivariadascomo diagramas de dispersão

Leonowicz A.M., 2007. Choropleth maps as a method of representing geographical relationship. Phddissertation. Warsaw: Institute of Geography and Spatial Organization, Polish Academy of Sciences. Em: http://www.geo.unizh.ch/~annal/Choropleth%20maps.html

• Mapas bivariados com diagramas de dispersão no SIG online Indie Mapper (http://indiemapper.com/)

Legendas bivariadas como diagramas de dispersão

% de UCs Marinhas

% de U

csTerrestres

Porcentagem do Território Nacional com Unidades de Conservação

Mapas coropléticos bivariados

% de UCs Marinhas

% de U

Cs Terrestres

• Mapas bivariados contínuos com diagramas de dispersão no SIG online Indie Mapper (http://indiemapper.com/)

Porcentagem do Território Nacional com Unidades de Conservação

Prática de Mapas Bivariados• No ArcMap, abra os shapefiles “para_eleicoes.shp” e “legenda_bivariada_para.shp”

• O shapefile de legenda foi criado desenhando quadrados e depoisconvertendo em shapefile: “Drawing”->”Convert Graphics to Features”…, como fizemos nalegenda de mapas depontos

Prática de Mapas Bivariados• Abra as tabelas de cada um dos shapefiles

5000

15000

500000

Tota

l de

Voto

s

% de Votos para Dilma0.1 0.5 0.9

Prática de Mapas Bivariados• Clique duplo na camada “para_eleicoes”-> Aba “Symbology”• “Quantities”-> “Graduated colors”• “Value” -> “perc_dilma”• “Classes” = 3• Clique em cada item em “Symbol” e escolha Azul, “50% Gray” e Vermelho fortes• Clique nos 2 primeiros itens em “Range” e escolha os limites “0.4”” e “0.6”

•Aba “Display” -> Transparent: “50%”

• Duplo clique na camada “legenda_bivariada_para” -> Aba “Symbology”• Ícone “Import” -> Selecione o layer “para_eleicoes” e OK

• “Value Field” = “perc_dilma”• Aba “Display” -> “Transparent” = “50%”

Prática de Mapas Bivariados

Legenda Bipolar

• Clique com o botão direito na camada“eleicoes_para” -> “Copy”

• Clique em Layers -> “Paste layer(s)”

• Renomeie a nova camada para “eleicoes_para_total”

• Copie e cole também a camada“legenda_bivariada_para” e renomeie para “legenda_bivariada_para_total”

• Rearraje as camadas na ordem ao lado

Prática de Mapas Bivariados

Prática de Mapas Bivariados• Clique duplo na camada “para_eleicoes_total”-> Aba “Symbology”• “Value” -> “total voto”• Clique em cada item em “Symbol” e escolha Branco, “50% Gray” e Preto• Clique nos 2 primeiros itens em “Range” e escolha os limites “10000” e “20000”• Aba “Display” -> Transparent: “50%”

Legenda Sequencial

• Duplo clique na camada “legenda_bivariada_para_total” -> Aba “Symbology”• Ícone “Import” -> Selecione o layer “para_eleicoes_total” e OK

• “Value Field” = “total_voto”• Aba “Display” = “Transparent”: “50%”

Prática de Mapas Bivariados

Legenda Bipolar

Lege

nda

Sequ

enci

al

Prática de Mapas Bivariados

Prática de MapasBivariados

Após edição gráficada legenda e demaiselementos

Mapas Bivariados

Plugins experimentais para mapas bivariados:

• ArcGishttps://blogs.esri.com/esri/arcgis/2015/09/15/making-bivariate-choropleth-maps-with-arcmap/

• QGishttps://github.com/webgeodatavore/bivariate_legend

Representação Bivariada

Martin E. Elmer. Symbol considerations for bivariate thematic mapping. Diploma thesis, University of Wisconsin-Madison, 2012.

Mapas coropléticos trivariados

100% Agricultura

100% Floresta100% Urbano

ROBINSON, A.H. et al. 1995. Elements of Cartography. 6th edition. Willey.BREWER, C. A. (1994). Color use guidelines for mapping. Visualization in modern cartography, 123-148.

Legenda Triangular (HSV)

Funciona para três variáveis que, somadas, sempre chegam a 100%

Mapas coropléticos trivariadosLegenda Triangular (Subtrativo - CMY)

https://thesocietypages.org/graphicsociology/2011/04/05/reading-writing-earning-bad-good-graphic/

Sistema Aditivo

Aplicado para sistemas que trabalham com emissão de luzConversível ao HSV e CMY

RGB no Sensoriamento RemotoVe

rmel

hoVe

rde

Azul

Combinação RGB

Campus da UFABC SBC

Relação de coordenadas entre os sistemas

Vasconcelos, V. V., Koontanakulvong, S., Suthidhummajit, C., Junior, P. P. M., & Hadad, R. M. (2014). Analysis of spatial–temporal patterns of water table change as a tool for conjunctive water management in the Upper Central Plain of the Chao Phraya River Basin, Thailand. Applied Water Science, 1-18

Vasconcelos, V. V., Koontanakulvong, S., Suthidhummajit, C., Junior, P. P. M., & Hadad, R. M. (2014). Analysis of spatial–temporal patterns of water table change as a tool for conjunctive water management in the Upper Central Plain of the Chao Phraya River Basin, Thailand. Applied Water Science, 1-18

Prática de Visualização Multivariada

• No ArcMap, abra o arquivo“ufaedes_utm.shp”

• “ArcToolbox” -> “Conversion Tools”-> “To Raster” -> Polygon to Raster”

Prática de Visualização Multivariada

• “Input Features” -> ufaedes_utm

• “Value Field” -> deng_hab

• Escolha o raster de saída(extensão .tif) e a pasta

• “OK”

• Repita o procedimentopara exporter rasters para “chik_hab” e “zica_hab”

• Opção no Qgis 2.8

• Abra a camada “ufaedes_utm.shp”

• Processar-> Caixa de Ferramentas-> GDAL/OGR-> Conversion->Rasterize (vector to raster)

Prática de Visualização Multivariada

• Selecione a camada“ufaedes_UTM.shp”

• Selecione o atributo “dengue_hab”

• Ajuste o tamanho do pixel para 1000 metros (Horizontal e Vertical)

• Escolha o tipo de raster como“Float64”

• Escolha o valor de Nodata como 0

• Em “Rasterized”, selecione a pasta e o nome do arquivo desaída (extensão .tif)

• “Run” e adicione o arquivo

• Faça o mesmo procedimento para osatributos chik_hab e zica_hab

(...)

• Menu “Raster” -> “Miscelânea” -> “Mosaico”Em “Arquivos de Entrada”, escolha os três rasters com dados de dengue,

chikungunya e zica por habitants

• Em “Arquivo de Saída”, escolha a pasta e o nome do arquivo RGB (extensão.tif)

• Selecione “Nenhum valor de dado” e escreva “0”

•Selecione “Camada acumulada”

Criação do raster RGB no QGis

Criação do Raster RGB no ArcMap• ArcToolbox -> “Data Management Tools” -> “Raster” -> “Raster Processing” -> “Composite Bands”

• Adicione os raster, na ordem da figura

• Grave em um arquivo de extensão “.tif”

Prática de Visualização Multivariada•Dê um clique duplo na camada gerada

• Aba “Symbology”, em “Stretch”-> “Type”, selecione “Histogram Equalize” (análogo à classificação de Quantil”, mas por área no raster)

Prática de Visualização Multivariada

Visualizaçãoaditiva (RGB)

Deng

ueCh

ikun

guny

aZi

ca

Interpreteos padrões

espaciais do mapa

Prática de Visualização Multivariada

Comparação

O que cada mapa permite analisar com mais facilidade ou dificuldade?

Prática de Visualização Multivariada• Duplo clique na camada raster

• Aba “Symbology” -> Marque “Invert” -> “Apply”

Prática de VisualizaçãoMultivariada

Dengue

Ausência de Casos

Dengue

Ausência de Casos

Visualizaçãosubtrativa (CMY)

Classes de distânciade fluxo

Kernel de

fluxos

Rae, A., 2009. From spatial interaction data to spatial interaction information? Geovisualisation and spatial structures of migration from the 2001 UK census. Computers, Environment and Urban Systems, 33(3), pp.161-178.

Mapas de Kernel + Fluxos

Migraçãointra-urbanaem Glascow

Mapa de Kernel do total de

imigrantesem cadadistrito

Rae, A., 2009. From spatial interaction data to spatial interaction information? Geovisualisation and spatial structures of migration from the 2001 UK census. Computers, Environment and Urban Systems, 33(3), pp.161-178.

Balanço líquido de migração

Rae, A., 2009. From spatial interaction data to spatial interaction information? Geovisualisation and spatial structures of migration from the 2001 UK census. Computers, Environment and Urban Systems, 33(3), pp.161-178.

Interpolaçãodo balançolíquido de imigrantesem cadadistrito

Geovisualização multivariada

• Exercício individual• Selecione um tema à sua escolha e analise as variáveis com as

técnicas de visualização multivariada• Utilize o QGis, ArcGis, Geoviz e/ou outros programas• Faça um relatório textual de no mínimo 1 página, de acordo

com o modelo de trabalho e atividades explicado na primeiraaula

• Entrega até 1 de dezembro (Sexta-Feira)

Exercícios