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

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.

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.

Uma Zona de borda é qualquer área que serve ao propósito de manter no mundo real uma distancia um do outro. Zonas de borda são muitas vezes criadas para proteger o meio ambiente, proteger as zonas residenciais e comerciais de acidentes de trabalho ou de catástrofes naturais, ou para prevenir a violência. Os tipos comuns de zonas-borda podem ser cinturões verdes entre áreas residenciais e comerciais, zonas de fronteira entre os países (ver figure_buffer_zone), zonas de proteção de ruídos nas imediações dos aeroportos, ou zonas de proteção da poluição ao longo dos rios.

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

Nas aplicações SIG, zonas de borda são sempre representadas como polígonos vetoriais contendo outras feições de polígono, linha ou ponto (ver figure_point_buffer, figure_line_buffer,).

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Uma zona de borda ao redor de pontos vetoriais

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Uma zona de borda entorno de linhas vetoriais.

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Uma zona de borda entorno de linhas vetoriais.

Variações nas bordas

Existem diversas variações nas bordas. A distância da borda ou tamanho da borda pode variar de acordo com valores numéricos fornecidos na tabela de atributos da camada de vetor para cada feição. Os valores numéricos têm de ser definidos em unidades do mapa de acordo com o sistema de referência de coordenadas (SRC) usado com os dados. Por exemplo, a largura de uma zona de borda ao longo das margens de um rio pode variar, dependendo da intensidade do uso da terra adjacente. Para o cultivo intensivo da distância de borda pode ser maior do que para a agricultura organica (ver figura figure_variable_buffer e Tabela table_buffer_attributes).

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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.

Bordas ao redor de feições poligonais, tais como rios ou estradas, não tem que estar em ambos os lados das linhas. Eles podem estar em qualquer lado esquerdo ou do lado direito da feição tipo linha. Nestes casos, o lado esquerdo ou direito é determinado pela direção do ponto de partida para o ponto final da linha durante a digitalização.

Zonas de borda multipla

Uma feição também pode ter mais de uma zona de borda. Uma usina de energia nuclear pode ter bordas com distâncias de 10, 15, 25 e 30 km, formando assim vários anéis ao redor da planta, como parte de um plano de evacuação (ver figure_multiple_buffers).

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

Bordas inteiras ou fronteiras dissolvidas

Zonas de borda, muitas vezes se dissolveram as fronteiras de modo que não há áreas de sobreposição entre as zonas de borda. Em alguns casos, porém, pode também ser útil para os limites das zonas de proteção para permanecer intacto, de modo a que cada zona tampão é um polígono separada e é possível identificar as áreas de sobreposição (ver Figura figure_buffer_dissolve).

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

Bordas de exterior e interior

As zonas de borda ao redor de feições de polígonos são normalmente estendidas para fora a partir do limite do polígono mas também é possível criar uma zona de borda para dentro do limite do polígono. Digamos, por exemplo, o Departamento de Turismo quer planejar uma nova estrada em torno da Ilha Robben e as leis ambientais exigem que a estrada seja de pelo menos 200 metros para dentro da linha de costa. Eles poderiam usar uma borda para dentro para encontrar a linha de 200 m no interior e, em seguida, planejar seu caminho para não ir além dessa linha.

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.

Mais ferramentas de análise espacial

Borda é uma ferramenta de análise espacial importante e muitas vezes utilizada, mas há muitos outras que podem ser usadas em um SIG e exploradas para o usuário.

Sobreposição Espacial é um processo que permite identificar as relações entre feições de dois polígonos que compartilham a totalidade ou parte da mesma área. A camada vetorial de saída é uma combinação de informações de feições de entrada (ver figure_overlay_operations).

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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.

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.

Agora tente!

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

  • Por causa do aumento de tráfego dramático, os urbanistas querem alargar a estrada principal e adicionar uma segunda pista. Criar um borda em torno da estrada para encontrar imóveis que se enquadram dentro da zona de borda (ver figure_buffer_road).

  • 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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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.

Algo para pensar

Se você não tiver um computador disponível, você pode usar uma carta topográfica e um compasso para criar zonas buffer em torno de construções. Faça pequenas marcas de lápis na mesma distância ao longo de toda a sua funcionalidade utilizando o compasso, em seguida, conecte as marcas com uma régua!

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

Websites:

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

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.