geoprocessamento - parte2

71
Sistemas de Informações Geográficas e Geoprocessamento Parte 1- Conceitos Parte 2- Recursos de Análise e Aplicações EYMAR S.S. LOPES - [email protected]

Upload: eymar

Post on 08-Aug-2015

323 views

Category:

Education


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Geoprocessamento - Parte2

Sistemas de Informações Geográficas e

Geoprocessamento

Parte 1- ConceitosParte 2- Recursos de Análise e Aplicações

EYMAR S.S. LOPES - [email protected]

Page 2: Geoprocessamento - Parte2

PARTE 2Consultas ao BD GeográficoConsultas ao BD GeográficoÁlgebra de MapasAplicações

Page 3: Geoprocessamento - Parte2

Consultas a dados espaciais

• Mecanismos de seleção

– atributos descritivos• “dê-me todos os países da AL com

mais de 50 milhões de habitantes”

– restrições espaciais• “dê-me todos os países da AL

vizinhos ao Equador”

Page 4: Geoprocessamento - Parte2

Consulta por Atributos

* Tabela mostra o resultado da consulta

Consulta por Expressão lógica envolvendo um ou mais atributos e visualização espacial do resultado

•Operadores lógicos : = > < <>•AND – OR – ( )

Page 5: Geoprocessamento - Parte2

• Topológica (toca, cruza, dentro, disjunto, etc)

• Direcional (acima, a leste, ao lado, etc)

• Métrico (a uma distância de, entre uma faixa de distância)

Consulta Espacial

Page 6: Geoprocessamento - Parte2

Consulta Espacial:(Topologia : Intercepta)

Ex: Quais distritos interceptam a linha norte/sul do metrô ?

Page 7: Geoprocessamento - Parte2

Consulta Espacial:(Topologia : Disjunto)

Ex: Quais os polígonos disjuntos ao polígono de Vila Mariana

Vila Mariana

Page 8: Geoprocessamento - Parte2

Consulta Espacial:(Topologia : Toca)

Ex: Quais os distritos vizinhos (tocam) o distrito de Vila Mariana ?

Vila Mariana

Page 9: Geoprocessamento - Parte2

Consulta Espacial:(Topologia : Dentro)

Ex: Quais os municípios de Mato Grosso estão dentro da cena Landsat de órbita 224 / ponto 75 ?

Page 10: Geoprocessamento - Parte2

Consulta Espacial:(Métrico)

Ex: Quais os distritos de SP estão a uma distância de 6000 metros da linha norte-sul do metrô ?

Page 11: Geoprocessamento - Parte2

Agrupamento por Atributo:(Renda Familiar por Passo Igual e Quantil)

Agrupamento dos Distritos por Renda •Região Central: Rica•Limite Central: Média•Periferia Leste: Pobre•Região Sul: Pobre

Passo Igual

Quantil

Page 12: Geoprocessamento - Parte2

PARTE 2Consultas ao BD Geográfico

Álgebra de MapasÁlgebra de MapasAplicações

Page 13: Geoprocessamento - Parte2

Álgebra de Mapas

Geo-campos Geo-objetos

Álgebra de campos

Álgebra de objetos

objetos = op (campos)

campos = op (objetos)

Propriedades

Page 14: Geoprocessamento - Parte2

Álgebra de Mapas

• A partir do modelo de dados 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.

Page 15: Geoprocessamento - Parte2

• Operações sobre :

– Podem ser classificadas como:• Pontuais,• Vizinhança ou locais,• Zonais.

TemáticoNumérico

Imagem

Operações sobre Geo-campos

Page 16: Geoprocessamento - Parte2

Ponderação

• Transforma um geo-campo temático em um geo-campo numérico

exemplo: mapa de solosclasse pesoLE 0.35Aq 0.6outros 0.2

• Atribuição de pesos • reflete importância relativa do

tema

LA

LV

AqLE

0.35 0.200.35

0.60

0.20 0.20 0.20

0.600.20

Page 17: Geoprocessamento - Parte2

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

• 0-9.0 Baixa• 10.0-19.0 Média• 20.0- acima Alta

5.0 8.03.0

20.0

5.0 10.0 15.0

12.010.0

BaixaBaixa

MédiaMédia AltaAlta

Page 18: Geoprocessamento - Parte2

Reclassificação

• Reclassificação: mudança de atributos– união de classes com atributos comuns

– generalização do conjunto espacial

– exemplo: classificação do Brasil em regiões

Page 19: Geoprocessamento - Parte2

• BOOLEANAS

– Exemplo: Mapa de Aptidão Agrícola PI Temático PI Numérico PI PI Temático PI Numérico PI NuméricoNumérico Aptidão Agrícola Solos Aptidão Agrícola Solos Precipitação Precipitação DeclividadeDeclividade média mensalmédia mensal

Boa Latossolos > 100mm 0 - Boa Latossolos > 100mm 0 -

3.5% 3.5%

Média Podzólicos 100 - 50mm 3.5 - Média Podzólicos 100 - 50mm 3.5 -

12%12%

Inapto Litólicos < 50mm > Inapto Litólicos < 50mm >

12%12%

Operações sobre Geo-campos OPERAÇÕES PONTUAIS

Page 20: Geoprocessamento - Parte2

• MATEMÁTICAS:– Exemplo: M1 = mapa de solos ponderado M2 = mapa de declividade

onde:p localização (ponto).

l o peso local.

0.350.35 0.200.200.350.35

0.200.20 0.200.200.200.20

0.200.20 0.200.200.200.20

3.03.0 8.08.05.05.0

10.010.0 15.015.05.05.0

12.012.0 20.020.010.010.0

0.680.68 0.330.330.550.55

0.300.30 0.270.270.400.40

0.250.25 0.250.250.300.30

M1 M2

M3

)(

1)()(

21 p

ppf

)(

1)()(

21 p

ppf

Operações sobre Geo-campos OPERAÇÕES PONTUAIS

Page 21: Geoprocessamento - Parte2

Geo-campos: Operações Locais• Geo-campo resultante é obtido através do valor em um

ponto e mais um conjunto de pontos em uma vizinhança específica

• Exemplos:– Mínimo, máximo, médio e moda– Filtros para dados de SR– Interpoladores espaciais para MNT– Mapas de declividade e exposição para MNT– Índices de Diversidade para Temáticos

Vizinhança 3x3

Vizinhança 5x5

Vizinhança +

Page 22: Geoprocessamento - Parte2

• 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.

Geo-campos: Operações Zonais

Page 23: Geoprocessamento - Parte2

– Exemplo: Máximo Zonal de um numérico com restrição especificada por um temático.

7.0 7.55.0

12.0 15.010.0

15.0 20.015.0

Numérico Temático Numérico

Restrição:mapa solos

Entrada:grade de

declividade

Saída:máximo zonal

7.5 7.57.5

15.0 15.015.0

20.0 20.015.0

Geo-campos: Operações Zonais

Page 24: Geoprocessamento - Parte2

Operações sobre geo-campos e geo-objetos

• Atualização

Atualização de atributos de talhões decultura com valores médios de níveisde cinza de uma imagem

Page 25: Geoprocessamento - Parte2

Operações sobre geo-campos e geo-objetos

• Espacialização de atributos (nominais)

Geo -Campo

Espacialização do atributotipo de solos

Geo-ObjetoTABELA

Atributos

Page 26: Geoprocessamento - Parte2

• Espacialização de atributos (inteiros/reais)

TAB. Atributos

0 - 20hab/km0 - 20hab/km22

20 - 200hab/km20 - 200hab/km22

> 200hab/km> 200hab/km22DensidadePopulacion

al

Geo-Objeto

Geo-Campo

Temático

Operações sobre geo-campos e geo-objetos

Page 27: Geoprocessamento - Parte2

Operações sobre geo-campos e geo-objetos

• Mapas de distância– gera um mapa de geo-campos contendo as

distâncias de cada ponto do mapa a um(s) geo-objeto(s) de referência (representado por ponto, linha ou região)

– operação puramente geométrica (espacial)

– Exemplo: Faixas de distância ao longo de rios, estradas, lagos, etc

Page 28: Geoprocessamento - Parte2

Mapa de distâncias

NiloEgito

Classes de distância ao rio Nilo

Determine uma faixa de terra de 200 metros ao longo das margens da represa de Paranaguá

Page 29: Geoprocessamento - Parte2

Operações típicas de Geo-campos numéricos (MNT)

• Fatiamento do MNT

• Mapas de declividade e exposição

• Cálculo de perfis, volumes de corte e aterro

• Geração automática de drenagem

• Análise exploratória (estatística, histogramas e variogramas)

• Geração de superfícies por métodos determinísticos (IQD, média móvel, etc)

• Geração de superfície por Krigeagem

Page 30: Geoprocessamento - Parte2

Vizinho + PróximoVizinho + Próximo

Inverso DistânciaInverso Distânciakrigeagemkrigeagem

Média SimplesMédia Simples

Mapa GeológicoMapa Geológico

Técnicas de Interpolação Espacial

Page 31: Geoprocessamento - Parte2

0.0

0.71

0.0

1.38Arenoso

Médio Argiloso

Argiloso

Muito Argiloso

Representação de Incerteza

Mapa de Teor de Argila Incerteza (max. Prob.) Incerteza (entropia.)

Page 32: Geoprocessamento - Parte2

Inferência Geográfica• Um dos aspectos mais importantes do uso dos

SIG’s é em produzir novas informações a partir de um banco de dados geográficos.

• Tal capacidade é fundamental para aplicações como:– Ordenamento territorial,– Estudos de impacto ambiental,

– Estudos sócios-econômicos, etc.– Planejamento– Simulações

• Como combinar os dados da base de dados geográfica ?

Page 33: Geoprocessamento - Parte2

Modelos baseados em conhecimento• Dispõe de informações de entrada e de uma metodologia a

fim de encontrar zonas que satisfazem um conjunto de critérios

• Se os critérios são regras determinísticas o modelo aplica operadores de lógica booleana nos dados de entrada

• Dado de saída é um mapa onde cada ponto satisfaz ou não as condições do modelo

• Exemplo: Aptidão agrícola, depende do tipo do solo e da declividade

Mapa de Aptidão

Mapa de Solos

Mapa de Declividade

Regras

?

Page 34: Geoprocessamento - Parte2

Inferência Booleana• Combinação lógica de mapas

binários através de operadores condicionais

• Resultado satisfaz ou não à condição, não há talvez

• Operadores E (AND), OU (OR), Ou EXCLUSIVO (XOR) e NÃO (NOT)

• Resultado de operadores lógicos pode ser visto através do diagrama de Venn

A B

B

A B

C

A E B

A NÃO B A XO R B

(A E B) OU C A E B(B OU C)

A B

A O U B

BA

A

C

A B

Page 35: Geoprocessamento - Parte2

Inferência Booleana (voltando ao Ex.)

• Baixa: (Solo == Hidromorfico) OU (Decl == Alta) OU

((Solo == Litossolo) E (Decl == Media)) OU ((Solo == Litossolo) E (Decl == Baixa)),

• Media: ((Solo == Litossolo) E (Decl == MtoBaixa)) OU ((Solo == Podzolico) E (Decl == Media)),

• Baixa: Outros casos;

Mapa de Solos

Mapa de Declividade

Regras

Sintaxe de uma operação em LEGAL

Page 36: Geoprocessamento - Parte2

Inferência Booleana

• Maior vantagem da inferência booleana é a simplicidade

• Combinação é análoga à sobreposição de mapas

• Abordagem prática e fácil aplicação para

limiares de corte estabelecidos por lei

• Na prática, normalmente não é correta a

atribuição de importâncias iguais para cada

critério

Page 37: Geoprocessamento - Parte2

Média Ponderada (voltando ao Ex.)

Aptidao = 0.4 * Declividade + 0.6 * Solo

Mapa de Solos

Mapa de Declividade

Regras

Latossolo: 0.7

Podzolico: 0.5

Litossolo: 0.3

Hidromorfico: 0.1

Declividade: [0...1]

Page 38: Geoprocessamento - Parte2

PARTE 2Consultas ao BD GeográficoÁlgebra de MapasAplicações

Page 39: Geoprocessamento - Parte2

Imagens TM/Landsat na detecção de

mancha de óleo na Baía da

Guanabara- RJ - Brasil.

X SBSR -2001

Page 40: Geoprocessamento - Parte2

INTRODUÇÃO• Detecção, controle e monitoramento dos derrames - instituições e governos

- padrões de controle e legislações - Termo de Referência -IBAMA

• Monitoramento e gerenciamento ambiental - facilitados com informação disponível periodicamente.

• Sensoriamento remoto pode ser fonte de tais informações. – Técnicas com potencial para detecção de poluentes e parâmetros de qualidade de

água.

– Visão sinóptica - informações adicionais às técnicas de medição convencionais.

Objetivo: demonstrar a utilização de imagens orbitais do sensor Thematic Mapper (TM), Landsat-5 na detecção e estimativa da extensão da mancha de óleo decorrente do derrame ocorrido na Baía de Guanabara, RJ, em 18 de janeiro de 2000.

Page 41: Geoprocessamento - Parte2

ÁREA DE ESTUDO

A Baía de Guanabara: Ambiente costeiro com sérios

problemas ambientais: desordenados crescimentos urbano e industrial a partir da década de 50

7,3 milhões de habitantes vivendo na área de influência direta da baía (IBGE, 1991).

Ambiente estuarino: vol médio de 22 bilhões de m3 de água ao longo de seus 391 Km2

Recebe diariamente cerca de 400 ton de efluentes orgânicos, pequena parte recebe algum tipo de tratamento.

Page 42: Geoprocessamento - Parte2

MATERIAIS E MÉTODOS

• Imagens TM/Landsat, 217/76: 21/03/99 e 19/01/00 (nível 5):

• Imagem 21/03/99 - registrada com carta náutica N.º 1501 (DHN), 1:50.000 - referência para registrar imagem 19/01/00 (polinômio de primeiro grau, RMS < 0,8 pixel)

• Cobertura de nuvens - área útil da imagem.

Page 43: Geoprocessamento - Parte2

MATERIAIS E MÉTODOSTM/Landsat -1999 TM/Landsat -2000

RegistroMapa

RegistroImg-ImgBandas Corrigidas

MáscaraTM4 - Limite Baía

Filtragem

ComponentesPrincipais

Segmentação

LimiteMancha de Óleo

Informações deCampo

Page 44: Geoprocessamento - Parte2

RESULTADOS

• A CP 1 contém a informação de brilho associada às sombras de nuvens e às variações da reflectância espectral de massas d’água opticamente diferenciáveis na Baía.

• CP 1 - frente (borda) marcando o limite da mancha de óleo, desde a Ponta do Saco na parte norte da baía, passando a leste da Ilha de Paquetá e mais ao sul, aproximando-se da Ilha do Governador.

CP1 CP2 CP3

Page 45: Geoprocessamento - Parte2

RESULTADOS

• A CP 2 e as subseqüentes apresentam gradativamente menos contraste entre as feições presentes nas águas da baía.

• CP 3 - aporte de material orgânico e inorgânico para a baía, proveniente dos rios da região de Magé (parte NE).

• As demais componentes contêm tipicamente menos estrutura da imagem e mais ruído que as primeiras.

CP4 CP5 CP6

Page 46: Geoprocessamento - Parte2

RESULTADOS• CP 1 - segmentada por

regiões e editada considerando-se as observações visuais obtidas a partir de visita à área de estudo no mesmo período.

• Delimitação da mancha de óleo

• Área da mancha de óleo - foi calculada equivalente a 133,45 Km2 - Imagem 19/01/00

Page 47: Geoprocessamento - Parte2

Antena de Cuiabá

Recepção

CPTEC

Imagem TM/CBERS 2

Imagem NOAA/MODIS/GOES

Dados Meteorológicos

Tomada de Decisão IBAMA/órgãos

competentes para atividades de combate

RESUMO ESQUEMÁTICO DO SISTEMA PROARCO:

Internet

Produtos

SGDB MySQL

Espaço-TemporalEspaço-Temporal4.000.000 Focos +/- 10 k Focos/dia4.000.000 Focos +/- 10 k Focos/dia

TerraLib BDQueimadasTerraLib BDQueimadas

Page 48: Geoprocessamento - Parte2

Powered byPowered by

Page 49: Geoprocessamento - Parte2

Powered byPowered by

Experimental: Risco de Fogo no BDQueimadasExperimental: Risco de Fogo no BDQueimadas

Page 50: Geoprocessamento - Parte2

Sistema DETERDEtecção do desmaTamento em tEmpo Real na Amazônia Legal

www.obt.inpe.br/deter

Dr. Dalton M. Valeriano ([email protected])Eng. Luis E. Maurano ([email protected])

MCT/INPE/OBT

Page 51: Geoprocessamento - Parte2

Produtos

SGDB MySQL

Estação recepção

Cuiabá/MT

Imagem MODIS mais atual possível

Base do Desmatamento anos anteriores

DETER: Estrutura

Projeto PRODES

Processamento SJ Campos: Processamento SJ Campos:

SPRING – detecção dos novos SPRING – detecção dos novos desmatamentosdesmatamentos

Fiscalização: sala situação IBAMA e outras instituições

Internet

www.obt.inpe.br/deterwww.obt.inpe.br/deter

OBT em SJ CamposOBT em SJ Campos

Page 52: Geoprocessamento - Parte2

Desmatamentos verificados entre 21/Mai e

08/Jun/2004

Mapa do desmatamento em 13/Ago/2003 (amarelo)

+ desmatamento de 13/Ago/2003 até

07/Mai/2004 (vermelho) + desmatamento de

21/Mai/2004 (laranja) + desmatamento de 08/Jun/2004 (azul)

Mosaico Modis de 21/Mai/2004

ATUALIZAÇÃO: uma quinzena depois...

Page 53: Geoprocessamento - Parte2

Gráficos totalizando desmatamento por municípios ou estado

Page 54: Geoprocessamento - Parte2

Tabela com atributos dos desmatamentos recentes,

obtida no site

Page 55: Geoprocessamento - Parte2

Imagem Modis de 2004-05-07 ainda sem vestígio do desmatamento

Page 56: Geoprocessamento - Parte2

Imagem Modis de 2004-05-21, com excesso de nuvens

Page 57: Geoprocessamento - Parte2

Imagem Modis de 2004-06-08, mostrando as primeiras marcas do desmatamento

Page 58: Geoprocessamento - Parte2

Imagem Modis de 2004-06-22, já com desmatamento bem realçado

Page 59: Geoprocessamento - Parte2

Imagem Modis de 2004-06-22, com polígono do desmatamento e seus atributos

Page 60: Geoprocessamento - Parte2

Imagem Cbers (166/106) de 2004-07-17, mostrando o desmatamento

Page 61: Geoprocessamento - Parte2

Vai-se ao campo ...

Page 62: Geoprocessamento - Parte2

... e pega-se o culpado!

Page 63: Geoprocessamento - Parte2

MAPEAMENTO E DIAGNÓSTICO: MAPEAMENTO E DIAGNÓSTICO: ESTUDO DE MOVIMENTOS DE MASSA EM SÃO SEBASTIÃO, ESTUDO DE MOVIMENTOS DE MASSA EM SÃO SEBASTIÃO,

SPSP

Coordenadores Técnicos e Científicos

EDISON CREPANI - INPE

JOSÉ SIMEÃO DE MEDEIROS - INPE

IMAGEM SPOT SINTÉTICA COM PIXEL RESTAURADO PARA 5m DE RESOLUÇÃO(R-Raiz Quadrada, G- Equalizar Histograma, B- Logaritmo)

Page 64: Geoprocessamento - Parte2

ÁREAS DE RISCO PARA MOVIMENTOS DE MASSA:

• GEOLOGIA (Litoestratigrafia)

• DECLIVIDADE

• GEOMORFOLOGIA

• SOLOS

• VEGETAÇÃO / USO DO SOLO

+ CLIMA (INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA)

Page 65: Geoprocessamento - Parte2

VALORES DE VULNERABILIDADE A PARTIR DA ECODINÂMICA DE TRICART:

PEDOGÊNESE INTERGRADE MORFOGÊNESE

VULNERABILIDADE

ESTABILIDADE

1,0 -,- -,- -,- -,- -,- -,- -,- -,- -,- 2,0 -,- -,- -,- -,- -,- -,- -,- -,- -,- 3,0

Page 66: Geoprocessamento - Parte2

VALORES DE VULNERABILIDADE

TEMA CLASSE VALORES

GEOLOGIA

Depósitos Litorâneos AtuaisDepósitos de Encosta InconsolidadosSedimentos Continentais IndiferenciadosSedimentos Arenosos MarinhosSedimentos Flúvio-LagunaresRochas GranitóidesMigmatitosGranulitos

3,03,02,42,42,41,11,31,2

GEOMORFOLOGIA

PlanaltoEscarpas da Serra do MarMorros e Morrotes LitorâneosTálus, Colúvios e Cones de DejeçãoPlanície Flúvio-MarinhaPlanície MarinhaPraiaIlha

1,83,03,03,01,01,03,03,0

SOLO

Latossolos VA + CambissolosCambissolos + Latossolos VAEspodossolos + Neossolos QuartzarênicosNeossolos RegolíticosAreia da Praia

1,61,92,43,03,0

Page 67: Geoprocessamento - Parte2

VALORES DE VULNERABILIDADE

TEMA CLASSE VALORES

VEGETAÇÃO E USO

Mata AtlânticaMata Atlântica alteradaVegetação de RestingaVegetação de Restinga alteradaVegetação de VárzeaVegetação de Várzea alteradaVegetação secundáriaDesmatamentos e afloramentos rochososOcupação humanaPraia

1,01,21,41,62,02,22,83,03,03,0

INTENSIDADEPLUVIOMÉTRICA

225 – 250 mm/mês250 – 275 mm/mês275 – 300 mm/mês300 – 325 mm/mês325 – 350 mm/mês350 – 375 mm/mês375 – 400 mm/mês400 – 425 mm/mês425 – 450 mm/mês450 – 475 mm/mês475 – 500 mm/mês500 – 525 mm/mês> 525 mm/mês

1,81,92,02,12,22,32,42,52,62,72,82,93,0

Page 68: Geoprocessamento - Parte2

MAPA DE ÁREAS DE RISCO

Page 69: Geoprocessamento - Parte2

e no detalhe ....

Page 70: Geoprocessamento - Parte2

e no campo ....

a constatação .

Page 71: Geoprocessamento - Parte2

Obrigado

EYMAR LOPES - [email protected]