Desenvolvimento de uma aplicação SIG Open Source para criação de mapas de risco e perigosidade florestal Lia Duarte Assistente convidada, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, liaduarte@fc.up.pt Centro de Investigação em Ciências Geo-espaciais Ana Cláudia Teodoro Professora Auxiliar, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, amteodor@fc.up.pt Centro de Investigação em Ciências Geo-espaciais 31 de Maio de 2013, IV Encontro de Sistemas de Informação Geográfica

Resumo

• Criação de uma aplicação em ambiente Open Source, no software Quantum GIS

•  Instrumento auxiliar na prevenção e redução do risco de incêndio

• Criação de mapas de perigosidade e de risco de incêndio florestal

•  Funcionalidades concentradas numa única barra

de ferramentas

Fogos Florestais

•  Catástrofes naturais mais graves em Portugal devido à frequência com que acontecem, à dimensão que por vezes atingem e pela destruição causada, desde edifícios a povoamentos florestais

•  Necessidade de prevenção dos incêndios florestais por parte das

câmaras municipais •  AFN (Autoridade Florestal Nacional, 2008-2012) - Instituição que

tinha como missão garantir a preservação e protecção das florestas

•  ICNF (Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas, 17 de Maio de 2012)

Modelo concetual de Risco

(Apêndices Guia Técnico POM 2008)

Informação geográfica

Informação de base Outro tipo de informação

Informação gratuitamente fornecida pelos municípios

ou existente na internet Ex: CORINE Land Cover

Informação desenvolvida e obtida ao longo dos

processos Ex: Mapa de Perigosidade

Componentes do modelo de Risco

Probabilidade

Suscetibilidade

Perigosidade

Permite avaliar a perigosidade de uma zona no espaço, de acordo com os fatores e condições afetas à mesma. Permite avaliar se uma determinada zona é mais ou menos propícia para desencadear o fenómeno.

Permite avaliar a perigosidade no tempo, determinando a probabilidade de ocorrência de incêndio num determinado pixel representativo de uma zona, tendo em conta o histórico desse pixel num determinado período de tempo.

“A probabilidade de ocorrência, num determinado intervalo de tempo e dentro de uma determinada área, de um fenómeno potencialmente danoso.” (Varnes, 1984)

Perigosidade = Probabilidade × Susceptibilidade (Perigosidade no tempo) (Perigosidade no espaço)

Suscetibilidade = Mapa de Declives × CORINE Land Cover

Vulnerabilidade

Expressa o grau de perda a que um determinado elemento está sujeito e varia numa escala de 0 a 1, onde 0 corresponde à inexistência de danos no elemento e 1 à perda total desse elemento.

Valores de mercado dos elementos, em euros que permitem avaliar a quantia necessária para recuperar os elementos perdidos. Estes valores podem ser encontrados em tabelas específicas tais como tabelas de referências, tabelas da CAOF, concursos públicos, entre outras.

Valor económico

Dano Potencial Permite decidir qual a zona a proteger tendo em conta o respectivo valor económico e a sua vulnerabilidade.

Dano Potencial = Vulnerabilidade × Valor económico

Componentes do modelo de Risco

Risco

Probabilidade de que um incêndio florestal ocorra num determinado local em determinadas circunstâncias. (Bachmann e Allgöwer, 1998)

O risco corresponde a um dano que resulta da relação entre um perigo existente, a vulnerabilidade local e o seu respetivo valor.

Risco = Perigosidade × Dano Potencial

Componentes do modelo de Risco

Plugins/ Quantum GIS

•  Ideia • Estrutura dos ficheiros:

1.  __init__.py 2.  plugin.py 3.  resources.qrc 4.  resources.py 5.  form.ui 6.  form.py

• Código •  Testes •  Publicação

▫  http://pyqgis.org/repo/contributed; ▫  http://www.faunalia.it/qgis/plugins.xml

Diagrama de classes

Componentes da ferramenta

Arquitetura da aplicação

Risk Toolbar

Interfaces úteis

HELP q  Fórmula de criação do mapa q  Descrição da funcionalidade:

§  Mapa que permite gerar §  Como é obtido esse mapa §  Inputs e outputs da ferramenta §  Resultado final

Inputs e outputs

Interfaces gráficas

Interfaces gráficas

Classificação

Classes do Mapa de declives (%) Classes do Mapa de orientação Classes do Mapa de risco e perigosidade

Santa Maria da Feira Mapa de Perigosidade

Santa Maria da Feira Mapa de Risco

QGIS vs ArcGIS

Time (seconds) Procedure Processing Time ArcGIS QGIS

GRID

TIN 24,09 1143,06 GRID.ESRI grid 25,80

GRID.tif 9,72 Total (GRID) 59,61 1143,06

SLOPE MAP

Slope Map 22,96 6,49 Reclassified Slope Map + Gradient palette 78,87 12,07 Total (Slope Map) 101,83 18,56

PROBABILITY MAP

Raster file creation filled with zeros (*) 32.86 × 3 =

98,58 23.18 × 3 =

69,54 Reclassified burnt areas 257,14 72,19 Probability calculation (**) 62,44 Total (Probability Map) 418,16 141,73

HAZARD MAP

Hazard Map 22,13 48,08 Reclassified Hazard Map + Gradient palette 22,56 12,67 Total (Hazard Map) 44,69 60,75

RISK MAP

Risk Map 21,94 15,70 Reclassified Risk Map + Gradient palette 17,59 13,00 Total (Risk Map) 39,53 28,7

RASTERIZE (***) Convert to Raster (Rasterize) 30,56 46,55

TOTAL (****) TOTAL (with GRID creation) 663,82 1392,80

TOTAL (without GRID creation) 604,21 249,74 *Empty Raster (Quantum GIS); **Fórmula - Raster Calculator (ArcGIS); ***Tested to one file; ****Without conversion of burnt areas to raster file

T e m p o s d e p r o c e s s a m e n t o d a criação de mapas de perigosidade e de risco de incêndio f lorestal utilizando a ferramenta.

Tempo de processamento da GRID

  Time (seconds)  

Procedure   Processing Time   ArcGIS   QGIS  

GRID (≈ 50% of quoted points)  

TIN   24,09  

1143,06  

   

GRID.ESRI grid   25,80      

GRID.tif   9,72      

Total (GRID)   59,61   1143,06      

GRID (100% of quoted points)  

TIN   20,53  

2102,60  

   

GRID.ESRI grid   26,41      

GRID.tif   9,73      

Total (GRID)   56,67   2102,60      

    ESRI GRID/TIF   TIF      

 

File size   2.34 MB/2,62 MB   4,57 MB      

Reclassificação QGIS/ArcGIS ArcGIS QGIS

Conclusões

Resultados finais •  Mapa de Perigosidade e de Risco Vantagens •  Open Source •  Facilidade de utilização •  Automatização de processos Melhoramentos •  Aperfeiçoamento e acrescento de funcionalidades •  Customização da aplicação

Bibliografia •  Teodoro, A.C., and Duarte, L. Forest fire risk maps: a GIS Open

Source application – case study in Norwest of Portugal. International Journal of Geographical Information System (in press)

•  Teodoro, A.C. and Duarte, L., 2011, Forest fire risk maps in a GIS Open Source environment for Norwest of Portugal.

Advances in Remote Sensing and GIS applications in Forest Fire Management. From local to global assessments. Jesus San-Miguel Ayanz, Ioannis Gitas, Andrea Camia, Sandra Oliveira (Editors). Proceedings of the 8th International EARSeL FF-SIG Workshop Stresa (Italy), European Commission, Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability, pp. 65-69.

•  “Forest fire risk maps in a GIS open source environment for Norwest of Portugal.” EARSeL FF-SIG Workshop, Stresa, Italia,

Outubro de 2011. •  "Forest fire risk maps in a GIS Open Source environment for Norwest of Portugal." IJUP 2012 5º Encontro de Investigação

Jovem da Universidade do Porto, Porto, Portugal, Fevereiro de 2012.

Obrigada pela vossa atenção! AGRADECIMENTOS Professora Doutora Ana Cláudia Teodoro Professor Doutor José Alberto Gonçalves §  GISGeo, Information Systems (www.gisgeo.pt/) §  Câmara Municipal de Santa Maria da Feira, Engenheira Alexandrina Meneses §  Gabinete Técnico Florestal da Câmara Municipal da Trofa §  Câmara Municipal de Oliveira de Azeméis §  Chefe de Divisão Municipal do Gabinete da Divisão de Informação Geográfica,

Cartográfica e Cadastro, Engenheiro Carlos Ferreira e Engenheira Susana Jorge §  GaiUrb, Urbanismo e Habitação Lia Bárbara Duarte (liaduarte@fc.up.pt) 31 de Maio de 2013, IV Encontro de Sistemas de Informação Geográfica