10. Análise Espacial Vetorial (Bordas)

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Objetivos:

Entendimento do uso de borda(s) em análise espacial vetorial.

Palavras chave:

Vetor, borda, zona, análise espacial, distância da borda, dissolver fronteiras, para fora e para dentro da borda, borda multipla

10.1. Visão geral

Análise espacial usa informação espacial para extrair significado novo e adicional aos dados SIG. Normalmente, a análise espacial é realizada utilizando um aplicativo SIG. Aplicações SIG normalmente têm ferramentas de análise espacial para as estatísticas de feições (por exemplo, quantos vértices compõem esta linha?) Ou geoprocessamento como a borda de uma feição. Os tipos de análise espacial que são utilizados variam de acordo com as áreas temáticas. As pessoas que trabalham na gestão da água e da investigação (hidrologia) estarão provavelmente mais interessados em analisar o terreno e modelagem da água que se move através dele. Os gestores da vida silvestre estão interessados em funções analíticas que lidam com as localizações dos pontos da vida selvagem e sua relação com o meio ambiente. Neste tópico discutiremos bordas como um exemplo de uma análise do espaço útil, que pode ser realizada com dados vetoriais.

10.2. Bordas em detalhe

Bordas normalmente criam duas área: uma área que é dentro de uma determinada distância da feição real selecionada e outra área que é fora. A área que está dentro da distância especificada é chamada zona de borda.

A buffer zone is any area that serves the purpose of keeping real world features distant from one another. Buffer zones are often set up to protect the environment, protect residential and commercial zones from industrial accidents or natural disasters, or to prevent violence. Common types of buffer zones may be greenbelts between residential and commercial areas, border zones between countries (see Fig. 10.6), noise protection zones around airports, or pollution protection zones along rivers.

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Fig. 10.6 A fronteira entre os Estados Unidos e o México é separada por uma zona de borda. (Photo taken by SGT Jim Greenhill 2006).

In a GIS Application, buffer zones are always represented as vector polygons enclosing other polygon, line or point features (see Fig. 10.7, Fig. 10.8, Fig. 10.9).

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Fig. 10.7 Uma zona de borda ao redor de pontos vetoriais

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Fig. 10.8 Uma zona de borda entorno de linhas vetoriais.

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Fig. 10.9 Uma zona de buffer em torno de polígonos vetoriais.

10.3. Variações nas bordas

There are several variations in buffering. The buffer distance or buffer size can vary according to numerical values provided in the vector layer attribute table for each feature. The numerical values have to be defined in map units according to the Coordinate Reference System (CRS) used with the data. For example, the width of a buffer zone along the banks of a river can vary depending on the intensity of the adjacent land use. For intensive cultivation the buffer distance may be bigger than for organic farming (see Figure Fig. 10.10 and Table table_buffer_attributes).

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Fig. 10.10 Bordas de rios com diferentes distâncias de borda.

Rios

Uso da terra adjacente

Distância da borda (metros)

Local do rio

Cultivo intensivo de vegetais

100

Komati

Cultivo intensivo de algodão

150

Laranja

Fazenda orgânica

50

Rio Telle

Fazenda orgânica

50

Tabela de Atributos da Borda 1: tabela de atributos com diferentes distâncias de borda para os rios com base em informações sobre o uso das terras adjacentes.

Buffers around polyline features, such as rivers or roads, do not have to be on both sides of the lines. They can be on either the left side or the right side of the line feature. In these cases the left or right side is determined by the direction from the starting point to the end point of the line during digitising.

10.3.1. Zonas de borda multipla

A feature can also have more than one buffer zone. A nuclear power plant may be buffered with distances of 10, 15, 25 and 30 km, thus forming multiple rings around the plant as part of an evacuation plan (see Fig. 10.11).

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Fig. 10.11 Borda de uma feiçãoo de ponto com distâncias de 10, 15, 25 e 30 km.

10.3.2. Bordas inteiras ou fronteiras dissolvidas

Buffer zones often have dissolved boundaries so that there are no overlapping areas between the buffer zones. In some cases though, it may also be useful for boundaries of buffer zones to remain intact, so that each buffer zone is a separate polygon and you can identify the overlapping areas (see Figure Fig. 10.12).

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Fig. 10.12 As zonas borda com dissolvidos (à esquerda) e com fronteiras intactas (à direita) mostrando áreas sobrepostas.

10.3.3. Bordas de exterior e interior

Buffer zones around polygon features are usually extended outward from a polygon boundary but it is also possible to create a buffer zone inward from a polygon boundary. Say, for example, the Department of Tourism wants to plan a new road around Robben Island and environmental laws require that the road is at least 200 meters inward from the coastline. They could use an inward buffer to find the 200 m line inland and then plan their road not to go beyond that line.

10.4. Os problemas mais comuns / coisas para estar ciente

A maioria das aplicações SIG oferecem criação borda como uma ferramenta de análise, mas as opções para a criação de bordas pode variar. Por exemplo, nem todos os aplicativos SIG permitem que você crie bordas em ambos os lados esquerdo ou direito de uma feição de linha, para dissolver os limites das zonas de proteção ou de borda para dentro do limite do polígono.

A distância do borda sempre tem que ser definida como um número inteiro (inteiro) ou um número decimal (valor de ponto flutuante). Este valor é definido pelas unidades do mapa (metros, pés, graus decimais) de acordo com o sistema de referência de coordenadas (SRC) da camada de vetor.

10.5. Mais ferramentas de análise espacial

Buffering is an important and often used spatial analysis tool but there are many others that can be used in a GIS and explored by the user.

Spatial overlay is a process that allows you to identify the relationships between two polygon features that share all or part of the same area. The output vector layer is a combination of the input features information (see Fig. 10.13).

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Fig. 10.13 Sobreposição espacial com duas camadas de vetor de entrada (a_input = retângulo, b_input = círculo). A camada de vetor resultante é exibida em verde.

São exemplos típicos de sobreposição espacial:

  • Intersecção: A camada de saída contém todas as áreas em que ambas as camadas se sobrepõem (intersecção).

  • União: a camada de saída contém todas as áreas das duas camadas de entrada combinadas.

  • Diferença simétrica: A camada de saída contém todas as áreas das camadas de entrada, exceto as áreas em que as duas camadas se sobrepõem (intersecção).

  • Diferença: A camada de saída contém todas as áreas da primeira camada de entrada que não se sobrepõem (intersecção) com a segunda camada de entrada.

10.6. O que aprendemos?

Vamos resumir o que nós abordamos nesta planilha:

  • Zonas de buffer descreve áreas entorno de feições do mundo real.

  • As zonas borda são sempre polígonos vetoriais.

  • Uma feição pode ter várias zonas-tampão.

  • O tamanho de uma zona de borda é definido pela Distância da borda.

  • Um distância de borda pode ser um valor inteiro ou ponto flutuante.

  • A distância de borda pode ser diferente para cada feição dentro de uma camada vetorial.

  • Polígonos pode ter bordas internas ou externas ao limite do polígono.

  • Zonas de borda pode ser criadas com bordas intactas ou dissolvidas.

  • Além de bordas, um SIG normalmente oferece uma variedade de ferramentas de análise de vetor para resolver tarefas espaciais.

10.7. Agora tente!

Aqui estão algumas idéias para você experimentar com os seus alunos:

  • Because of dramatic traffic increase, the town planners want to widen the main road and add a second lane. Create a buffer around the road to find properties that fall within the buffer zone (see Fig. 10.14).

  • Para controlar os grupos que protestam, a polícia pretende estabelecer uma zona neutra para manter os manifestantes, pelo menos, 100 metros de um prédio. Criar uma borda em torno de um prédio e colori-la de modo que os organizadores de eventos possam ver onde a área de borda é.

  • A fábrica de caminhões planeja expandir. Os Critérios de localização estipulam que um local em potencial deve ser de 1 km de uma estrada para cargas pesadas. Criar uma borda ao longo de uma estrada principal para que você possa ver quais são os locais potenciais.

  • Imagine que a cidade quer introduzir uma lei estipulando que não pode haver lojas de bebidas dentro de uma zona de borda de 1000 metros de uma escola ou uma igreja. Criar uma borda de 1 km em torno de sua escola e depois ver se haveria alguma loja de bebidas próxima perto da escola.

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Fig. 10.14 Zona de borda (verde) em torno de um mapa de estradas (marrom). Você pode ver que as casas caem dentro da zona de borda, então agora você pode entrar em contato com o proprietário e conversar com ele sobre a situação.

10.8. Algo para pensar

If you don’t have a computer available, you can use a toposheet and a compass to create buffer zones around buildings. Make small pencil marks at an equal distance all along your feature using the compass, then connect the marks using a ruler!

10.9. Leitura complementar

Livros:

  • Galati, Stephen R. (2006). Geographic Information Systems Demystified. Artech House Inc. ISBN: 158053533X

  • Chang, Kang-Tsung (2006). Introduction to Geographic Information Systems. 3rd Edition. McGraw Hill. ISBN: 0070658986

  • DeMers, Michael N. (2005). Fundamentals of Geographic Information Systems. 3rd Edition. Wiley. ISBN: 9814126195

O Guia do Usuário QGIS também possui mais informações detalhadas sobre a análise de dados vetoriais no QGIS.

10.10. O que vem depois?

Na seção seguinte, vamos dar uma olhada mais de perto sobre interpolação como um exemplo de análise espacial que você pode fazer com dados raster.