krigagem e geovisualização multivariada

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Geoestatística Geovisualização Multivariada I NFORMÁTICA APLICADA AO PLANEJAMENTO TERRITORIAL Vitor Vieira Vasconcelos [email protected] CS3406 - Informática Aplicada ao Planejamento Territorial Novembro de 2016 Aula 7

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Page 1: Krigagem e Geovisualização Multivariada

GeoestatísticaGeovisualização Multivariada

INFORMÁTICA APLICADA AOPLANEJAMENTO TERRITORIALVitor Vieira [email protected]

CS3406 - Informática Aplicada ao Planejamento Territorial Novembro de 2016Aula 7

Page 2: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Conteúdo

• Geoestatística – Krigagem• Geovisualização Multivariada

Page 3: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação - Relembrando• Classificação dos métodos de interpolação

• Abruptos vs. Graduais

• Exatos vs. Aproximados

Page 4: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação - Relembrando• Classificação dos métodos de interpolação

• Locais vs. Globais

• Triangulação vs. Reticulação

Page 5: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação - Relembrando• Classificação dos métodos de interpolação

• Determinísticos: um valor único para cada pixel no espaço

• Geoestatísticos: utiliza dados de autocorrelação espacialentre os pontos e gera dados quanto àincerteza de predição (desvio padrão)

Page 6: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação - Relembrando• Classificação dos métodos de interpolação

• Determinísticos: um valor único para cada pixel no espaço

• Geoestatísticos: utiliza dados de autocorrelação espacialentre os pontos e gera dados quanto àincerteza de predição (desvio padrão)

Page 7: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoMétodos discretosPolígonos de Thiessen, Polígonos de Voronoi, Vizinho mais Próximo, Alocação Euclideana

d/2d/2

Page 8: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação

Triangulação

LANDIM, P. M. B. (2000). Introdução aos métodos de estimação espacial para confecção de mapas. Rio Claro: UNESP.

Page 9: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoMédias Móveis

MADDEN, M. 2009. Manual of Geographic Information Systems, American Society for Photogrammetry, Bethesda, Maryland, USA

Page 10: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoVizinhos naturais

ALBRECHT, J. 2005. Geographic Information Science. Em: http://www.geography.hunter.cuny.edu/~jochen/GTECH361/lectures/lecture10/

1º - Polígonos de Voronoi 2º - Com o novo ponto

Ponto a interpolar

3º - Cálculo ponderado

Page 11: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação

Inverso da Distância

Wij peso da amostra j no ponto i da grade

k é o expoente da distância,

dij é o valor de distância da amostra j ao ponto i da grade

Exemplo para K=2

CAMARGO, E.C.G., FUCKS, S.D., CÂMARA, G. Análise espacial de superfícies. Em: Análise espacial de dados geográficos. Embrapa Cerrados, Planaltina, 2004.

Page 12: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoPolinômios – Superfícies de tendência1ª Ordem: Z = a + bX + cY2ª Ordem: Z = a + bX + cY + dXY+ eX2+ fY2

3ª Ordem: Z= a + bX + cY + dXY+ eX2+ fY2+gXY2+hX2Y+iX3+jY3

Onde:Z é o valor estimado na célulaX e Y são as coordenadas geográficasa…j são os coeficientes que melhor

se ajustam aos dados

LANDIM, P. M. B. (2000). Introdução aos métodos de estimação espacial para confecção de mapas. Rio Claro: UNESP.DEMPSEY,C. 2013. Statistical surfaces in GIS. Em: https://www.gislounge.com/statistical-surfaces-in-gis/

1ª ordem

2ª ordem

3ª ordem

Page 13: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoSpline

DEMPSEY,C. 2013. Statistical surfaces in GIS. Em: https://www.gislounge.com/statistical-surfaces-in-gis/

Page 14: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação

KrigagemPermite incorporar três fatores:

• Tendências gerais: polinômios

• Flutuações locais: autocorrelação espacial

• Ruído: mudanças aleatórias independentes do espaço

Autocorrelação espacial - Lei de Tobler

“No mundo, todas as coisas se parecem, mas coisas mais próximas são mais parecidas que aquelas mais distantes”

(Waldo Tobler, 1970)

DEMPSEY,C. 2013. Statistical surfaces in GIS. Em: https://www.gislounge.com/statistical-surfaces-in-gis/TOBLER, W. R. (1970). A computer movie simulating urban growth in the Detroit region. Economic Geography, 46(2): 234-240.

Page 15: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Variograma

C = VariânciaC0 = Efeito PepitaC+C0 = PatamarA = Alcance

SANTOS, Carlos Eduardo dos y BIONDI, João Carlos. Utilização de elipsoide de anisotropia variográfica como indicador cinemático em maciços rochosos fragmentados por falhas: o exemplo do depósito de asbestos crisotila cana brava (Minaçu, GO). Geol. USP, 2011, vol.11, n.3, pp. 65-77.CAMARGO, E.C.G., FUCKS, S.D., CÂMARA, G. Análise espacial de superfícies. Em: Análise espacial de dados geográficos. Embrapa Cerrados,

Page 16: Krigagem e Geovisualização Multivariada

VariogramaC = VariânciaC0 = Efeito PepitaC+C0 = PatamarA = Alcance

SANTOS, C. E., BIONDI, J. C. Utilização de elipsoide de anisotropia variográfica como indicador cinemático em maciços rochosos fragmentados por falhas: o exemplo do depósito de asbestos crisotila cana brava (Minaçu, GO). Geol. USP, 2011, vol.11, n.3, pp. 65-77.CRUZ-CARDENAS, G. et al . Distribución espacial de la riqueza de especies de plantas vasculares en México. Rev. Mex. Biodiv., México , v. 84, n. 4, p. 1189-1199, 2013 .

Page 17: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Variograma

C0 = Efeito PepitaVariação ao acasoFatores não relacionados ao espaçoErros de Amostragem

A = AlcanceDistância até onde ocorre autocorrelação espacial

CAMARGO, E.C.G., FUCKS, S.D., CÂMARA, G. Análise espacial de superfícies. Em: Análise espacial de dados geográficos. Embrapa Cerrados, Planaltina, 2004.

Page 18: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Variograma

Page 19: Krigagem e Geovisualização Multivariada

VariogramaAjustando um variograma

http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Components_of_geostatistical_models/003100000034000000/

As classes de distância(grade) podem serselecionadas por

otimização

Page 20: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Variograma

https://www.e-education.psu.edu/geog486/node/1878

Ajustando um variograma

Page 21: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Variograma

IDH no Estado de São Paulo

Distância

Vari

ânci

a

Nem todo variograma chega no patamar de estabilização

Page 22: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Dependência espacial◦ Estacionário: mesma auto-correlação em toda a região estudada

Isotrópicomesma autocorrelação em todas

as direções

Anisotrópicoautocorrelação muda de acordocom a direção

Page 23: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Dependência espacial

Exemplo de anisotropia

Chang, K.T. 2006. Kriging. Using Geostatistical Analyst, ESRI. Introduction to Geographic Information Systems. Em: https://www.yumpu.com/en/document/view/21394397/kriging/31

Page 24: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoKrigagem Isotrópica Variância da Krigagem

Teor de argila nos solos da Fazenda Chanchim

CAMARGO, E.C.G., FUCKS, S.D., CÂMARA, G. Análise espacial de superfícies. Em: Análise espacial de dados geográficos. Embrapa Cerrados, Planaltina, 2004.

Page 25: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoKrigagem Anisotrópica Variância da Krigagem

Teor de argila nos solos da Fazenda Chanchim

CAMARGO, E.C.G., FUCKS, S.D., CÂMARA, G. Análise espacial de superfícies. Em: Análise espacial de dados geográficos. Embrapa Cerrados, Planaltina, 2004.

Page 26: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Interpolação

Vizinho mais próximo Médias móveisInverso do Quadrado

da Distância

Teor de argila nos solos da Fazenda Chanchim

CAMARGO, E.C.G., FUCKS, S.D., CÂMARA, G. Análise espacial de superfícies. Em: Análise espacial de dados geográficos. Embrapa Cerrados, Planaltina, 2004.

Page 27: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoCo-Krigagem◦ Utiliza uma amostragem de pontos correlacionada para ajudar na interpolação◦ Exemplo: dados de elevação do terreno para ajudar a estimar a elevação do nível freático

LANDIM, P. M. B., STURARO, J. R., & MONTEIRO, R. C. (2002). Exemplos de aplicação da cokrigagem. Rio Claro: UNESP.

Page 28: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoCo-Krigagem◦ Utiliza uma amostragem de pontos correlacionada para ajudar na interpolação◦ Exemplo: dados de elevação do terreno para estimar a elevação do nível freático

LANDIM, P. M. B., STURARO, J. R., & MONTEIRO, R. C. (2002). Exemplos de aplicação da cokrigagem. Rio Claro: UNESP.

Page 29: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoKrigagem Universal- Usa um polinômio para detectar a tendência geral

- Faz a krigagem sobre o resíduo do polinômio

Como decidir entre krigagemordinária ou universal?

Menor desvio padrão

Usar validação cruzada

Coordenada X (ou Y)

Valo

r do

atrib

uto

Superfícies de Tendência

Page 30: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoKrigagem da temperatura em Western Cape, África do Sul

Khuluse, S., Dowdeswell, M., Debba, P., & Stein, A. (2010). Mapping the N-year design rainfall-a case study for the Western Cape. In South African Statistical Journal, Proceedings of the 52nd Annual Conference of the South African Statistical Association for 2010 (SASA 2010): Congress 1 (pp. 91-100). Sabinet Online.

Ordinária

Universal

Page 31: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Comparando técnicasInverso da DistânciaVizinhos naturais

Spline Krigagem

ESRI. Surface creation and analysis. Em: http://resources.esri.com/help/9.3/arcgisengine/java/gp_toolref/geoprocessing/surface_creation_and_analysis.htm

Page 32: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Comparando as técnicasPontos Polígonos de

ThiessenInverso dadistância

Polinômiode 1º grau

Polinômiode 2º grau

Krigagem Universalde 1º grau

GILMOND, M. 2016. Intro to GIS and Spatial Analysis. ES2014. Em: https://mgimond.github.io/Spatial/

Page 33: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Contaminação por CádmioPontos de amostragem Triangulação linear Inverso do quadrado da distância

Polinômio de 1º Grau Polinômio de 2º Grau Krigagem Ordinária

LANDIM, P. M. B. (2000). Introdução aos métodos de estimação espacial para confecção de mapas. Rio Claro: UNESP.

Page 34: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Contaminação por Cádmio

LANDIM, P. M. B. (2000). Introdução aos métodos de estimação espacial para confecção de mapas. Rio Claro: UNESP.http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Understanding_thresholds/00310000004p000000/

Krigagem Indicativa: usa o desvio-padrão para calcular a probabilidade de um determinado valor

Page 35: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Krigagem Ordinária

Desvio-Padrão da Krigagem

Krigagem IndicativaChance de estar abaixo de 7,95ppm

Contaminação por Cádmio

LANDIM, P. M. B. (2000). Introdução aos métodos de estimação espacial para confecção de mapas. Rio Claro: UNESP.

Krigagem Indicativa: usa o desvio-padrão para calcular a probabilidade de um determinado valor

Page 36: Krigagem e Geovisualização Multivariada

InterpolaçãoVantagens da Krigagem◦ Incorpora a autocorrelação espacial◦ Valores estatísticamente robustos◦ Gera mapa de “incerteza” (variância ou desvio padrão)◦ Pode orientar novas campanhas de coleta

◦ Diversas variantes (ordinária, universal, indicativa, co-krigagem)

Desvantagens:◦ Método pode ser complexo para os leitores do mapa

Quando não usar a krigagem◦ Menos de 30 amostras -> difícil calibrar o variograma◦ Efeito pepita muito grande -> pouca autocorrelação espacial

LANDIM, P. M. B. (2000). Introdução aos métodos de estimação espacial para confecção de mapas. Rio Claro: UNESP.

Page 37: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Estudos comparativos

Em geral, a comparação entre os métodos mostra a seguinte ordem de eficácia:• 1º - Krigagem• 2º - Spline (com suposições mais simples que a

krigagem)• 3º - Estimadores locais• 4º - Superfícies de Tendência

Page 38: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de InterpolaçãoSuperfícies de Tendência por Regressão Polinomial

•No Qgis, abra os arquivos“pluviometricas_sbc_utm.shp” e “sbc_setores_2010_pop.shp”

• Menu Processar -> Caixa de Ferramentas

• SAGA -> Geostatistics -> Polynomial Regression

Page 39: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “Points” -> “Pluviométricas_sbc_utm”

• “Attribute” -> “Isoietas_P”

• “Polynom” -> “Simple planar surface”

• “Output extent” -> “Use camada/ extensão da tela”

• Escolha um nome e pasta para os arquivos de resíduos e para o raster (Grid) a ser gerado

Z = a + bX + cY

Page 40: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Clique com o botão direito sobrea camada de pontos de resíduos, e mande exibir a tabela de atributos

Page 41: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “Points” -> “Pluviométricas_sbc_utm”

• “Attribute” -> “Isoietas_P”

• “Polynom” -> “Quadratic surface”

• “Output extent” -> “Use camada/ extensão da tela”

• Escolha um nome e pasta para os arquivos de resíduos e para o raster (Grid) a ser gerado

Z = a + bX + cY + dXY+ eX2+ fY2

Page 42: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Dê dois cliques sobre a camadaraster de tendênciaquadrática e escolha a aba “Estilo

• “Tipo de Renderização” ->“Banda Simples Falsa Cor”

• 5 Classes

• “Classificar”, “Aplicar’, e “OK”

Page 43: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

Page 44: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Abra a tabela de

atributos da camadade pontos com osresíduos da superfície de tendência quadrática

• Clique no ícone“Abrir Calculadora de Campo”

• Crie um campo de nome “Nome”, tipo“Texto”, com a expressão ‘chuva’ (com aspas simples)

Page 45: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Clique em Salvar e depois feche o modo de Edição

Page 46: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Clique com o botãodireito sobre a camadade pontos com osresíduos quadráticos e salve como CSV

• Verifique se a geometriaestá como “AS_XY” e o separador como“COMMA”

• Salve seu projeto e saiado QGis

Page 47: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Abra o SADA e escolha “Create a new File”• Escolha um nome para seu projeto• Menu “Data” -> Import sampled data”

Page 48: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “Name” -> Nome• “Values” -> Isoietas_P• Easting -> X• Northing -> Y

• Selecione cadainformação opcionalcomo “(None)”

Page 49: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Selecione “Adjust the

boundaries to the data for me”

• Selecione “Snap boundaries to all data sets”

Page 50: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

Page 51: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Janela “Steps” -> “3. Set GIS overlays”

• “Add” -> “abc_paulista_utm”

Page 52: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Selecione a opção “Interpolate my data”

• “Steps” -> “4. Set grid specs”

• “Size” -> 250 por 250

• “Show Grid

Page 53: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “OK”

Page 54: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “5. Interpolation methods” -> “Natural Neighbor” (Vizinhos naturais)

• “6. Show the results” –> “Show the results”

Page 55: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

Page 56: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “5. Interpolation methods” -> “Ordinary Kriging”

• “6. Correlation Modeling”

o“Explore Experimental Semi-variogram” -> “Recommend”

o “Model Semi-variographyValues” -> “Recommend”

Page 57: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

Page 58: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Em “Correlation Autofit”, selecione osmodelos “Spherical”, “Exponential” e “Gaussian” e aperte “OK”

• Analise o Semivariograma

Page 59: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “Steps”-> “7. Search Neighborhood”

• “Default”

• Modifique “Maximum Number of Sampled Data” para 7o Esse valor obteve os melhores

resultados na validação cruzada

Page 60: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “8. Show the results”• “Show the results” -> “Continue”

Page 61: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “13. Export to File”• “Export to File”

• Selecione a pasta, o nome com extensão “.asc” e o formato“ESRI ASCII Grid”

Page 62: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “11. Cross Validation”• “Cross Validate”

Page 63: Krigagem e Geovisualização Multivariada

• “Draw a probability map” •“Steps”-> “9. Show the Results”

• “Show the results”• “User defined decision goal” = 1800

Prática de Interpolação

Page 64: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Mapa de probabilidade

Page 65: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “13. Export to File”• “Export to File”

• Selecione a pasta, o nome com extensão “.asc” e o formato“ESRI ASCII Grid”

•Salve o seu projeto

Page 66: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Reinicie o SADA e escolha “Create a new File”• Escolha um nome para seu projeto• Menu “Data” -> Import sampled data”

Page 67: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “Name” -> Nome• “Values” -> Residual• Easting -> X• Northing -> Y

• Selecione cadainformação opcionalcomo “(None)”

Page 68: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Selecione “Adjust the

boundaries to the data for me”

• Selecione “Snap boundaries to all data sets”

Page 69: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

Page 70: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Selecione a opção “Interpolate my data”

• “Steps” -> “4. Set grid specs”

• “Size” -> 250 por 250

• “Show Grid

Page 71: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “OK”

Page 72: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “5. Interpolation methods” -> “Ordinary Kriging”

• “6. Correlation Modeling”

o“Explore Experimental Semi-variogram” -> “Recommend”

o “Model Semi-variographyValues” -> “Recommend”

Page 73: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Em “Correlation Autofit”, selecione osmodelos “Spherical”, “Exponential” e “Gaussian” e aperte “OK”

• Analise o Semivariograma

Page 74: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• “Steps”-> “7. Search Neighborhood”

• Default

• Modifique “Maximum Number of Sampled Data” para 10o Esse valor obteve os melhores

resultados na validação cruzada

Page 75: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “8. Show the results”• “Show the results” -> “Continue”

Page 76: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “13. Export to File”• “Export to File”

• Selecione a pasta, o nome com extensão “.asc” e o formato“ESRI ASCII Grid”

Page 77: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “11. Cross Validation”• “Cross Validate”

Resíduos Valores Totais

Page 78: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Draw a Variance Map”•“Steps”-> “8. Show the Results”

• “Show the Results”

Page 79: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de InterpolaçãoMapa de Variância

Page 80: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• “Steps”-> “13. Export to File”• “Export to File”

• Selecione a pasta, o nome com extensão “.asc” e o formato“ESRI ASCII Grid”

•Grave o seu projeto e saia do SADA

Page 81: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Abra o seu projeto novamente no QGIS

• Adicione a camada raster com a interpolação do resíduo

• Clique com o obtão direito sobre a camada e escolha Propriedades

• Na aba Geral, mude o Sistema de Referência para SAD69 / UTM 23S

Page 82: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação• Menu “Raster” -> “Calculadora Raster”

• Some a“superfície quadrática”

+“krigagem dos resíduos”

• Escolha um nome(extensão tif) e pasta para gravar o resultado

Page 83: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

• Dê dois cliques sobre a camadaraster de tendênciaquadrática e escolha a aba “Estilo

• “Tipo de Renderização” ->“Banda Simples Falsa Cor”

• 5 Classes

• “Classificar”, “Aplicar’, e “OK”

Page 84: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Interpolação

Page 85: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Geovisualização Multivariada

Page 86: Krigagem e Geovisualização Multivariada

O que nós já vimos até agora• Cartografia temática

• Padrões espaciais• Teoria das Cores• Métodos de Classificação• Mapas:

• Coropléticos• Símbolos Proporcionais• Densidade de Pontos• Fluxos• Cartogramas• Kernel• Proximidade

• Análise de padrões pontuais• Interpolação

Page 87: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Geovisualização Multivariada

• Conceitos• Teoria das cores para geovisualização multivariada

• Mapas bivariados• Mapas com 3 ou mais variáveis• Mapeamento temporal• Visualização de incerteza

Page 88: Krigagem e Geovisualização Multivariada

• 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

Page 89: Krigagem e Geovisualização 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

Page 90: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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).

Page 91: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 92: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 93: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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?

Page 94: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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/

Page 95: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 96: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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)

Page 97: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• No ArcMap, adicione a camada “ufaedes_utm.shp”

• Dê um duplo clique na camada, e clique na aba “Simbology”

• “Quantities” -> “Graduated colors”

• “Fields” -> “Value” = Dengue“Normalization” = pop2016

• “Classify” -> Escolha a classificação de Quantil por 3 classes

Page 98: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• Clique no símboloda primeira classe(menor densidade) e escolha“10% Simple hatch”

• Clique em“Edit Symbol”

Page 99: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• “Angle” = 0• “Separation” = 10

• Repita o mesmoprocedimento para as demais classes do mapa, mas dividindopor 2 o valor de “separation” progressivamente para cada classe (5 para a segunda e 2,5 para a Terceira)

Page 100: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• Visualização

Page 101: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• Clique com o botão direito sobre a camada e selecione “Copy”

• Clique com o botão direito sobre “Layers” e selecione “Paste Layer(s)”

Page 102: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• Faça mude a variável para Chikungunha normalizada por população

• Classificação por Quantil de 3 classes

• Simbolização gradual por Hachuras Verticais (Angle = 90)

Page 103: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• Que padrõesespaciais podemosreconhecer nestemapa?

Page 104: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada• Copie e cole a camada novamente para criar uma terceira camada

• Faça um mapa coroplético de Zica normalizada por população com três classes de quantil

Page 105: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de VisualizaçãoMultivariada

Quais padrõesespaciaispodemos

perceber nestemapa?

Page 106: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Visualização Multivariada

Compare os dois mapas

Page 107: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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)

Page 108: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 109: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 110: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 111: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 112: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Sistema HSV (Hue - Saturation - Value)

Cores Saturadas Cores pasteis

Page 113: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Sistema Subtrativo

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

Exemplo: mapas impressos

Page 114: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Sistema Subtrativo

Page 115: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 116: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Mapas Coropléticos BivariadosSistema Subtrativo

Esquema Divergente/Sequencial

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

Page 117: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Mapas Coropléticos BivariadosEsquema Divergente/Divergente

(Sistema HSV)

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

Page 118: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Esquema Qualitativo/Sequencial

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

Page 119: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Mapas Coropléticos Bivariados

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

Page 120: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 121: Krigagem e Geovisualização Multivariada

• 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

Page 122: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Mapas coropléticos bivariados

Hidasi-Neto, J. (2015) Bivariate Maps: "bivariate.map" Function. R Functions. Em: http://rfunctions.blogspot.com.br/2015/03/bivariate-maps-bivariatemap-function.html

Sistema Aditivo Contínuo

Page 123: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 124: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 125: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 126: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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”

Page 127: Krigagem e Geovisualização Multivariada

•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

Page 128: Krigagem e Geovisualização Multivariada

• 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

Page 129: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Legenda Sequencial

Page 130: Krigagem e Geovisualização Multivariada

• 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

Page 131: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de Mapas Bivariados

Page 132: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Prática de MapasBivariados

Após edição gráficada legenda e demaiselementos

Page 133: Krigagem e Geovisualização Multivariada

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

Page 134: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Representação Bivariada

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

Page 135: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Geoestatística

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

técnica de krigagem e geovisualização multivariada• Utilize o QGis, SADA, ArcGis 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 25 de novembro (Sexta-Feira)

Exercícios

Page 136: Krigagem e Geovisualização Multivariada

Modelo de Trabalho e AtividadesIntrodução◦ Apresentação do problema de pesquisa◦ Artigos ou livros que já trataram sobre o assunto (método e conclusões)◦ Objetivos◦ Conceitos teóricos

Metodologia◦ Área de estudo◦ Variáveis estudadas◦ Técnicas utilizadas◦ Produtos gerados

Resultados e discussão◦ Mapas, gráficos e tabelas◦ Interpretação textual

Conclusões

Referências