Análise de sobreposição no ArcGIS

análise de sobreposição no geoprocessamento
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Uma das perguntas mais básicas de um SIG é:

 “O que há em cima de quê?”

 Por exemplo:

  • Qual o uso da terra está em cima de qual tipo de solo?
  • Que lotes da cidade X estão dentro da planície de inundação das enchentes ordinárias do rio Y? (P.S.:”Dentro” é apenas outra maneira de dizer “em cima de”.)
  • Quais estados brasileiros são cortados pela rodovia BR 101?
  • Quais municípios gaúchos possuem como Bioma, o pampa?

Para responder a essas perguntas antes da popularização dos computadores e da Invenção do SIG, os cartógrafos criavam mapas em folhas de plástico transparente e sobrepunham essas folhas em uma mesa de luz para criar um novo mapa dos dados sobrepostos. 

Uma vez que tal análise gerava informações valiosas, que possibilitavam uma melhor tomada de decisão pelos analistas, o SIG teve seu desenvolvimento impulsionado.

Entenda que o efeito colateral de uma operação de sobreposição é muito mais do que uma simples fusão de 2 ou mais conjuntos de informações.

Que a grande diferença está no fato de que, quando exposto a tais informações, o analista certo conseguirá tomar uma série de decisões de maneira mais assertiva.

Por exemplo, se sobrepusermos dados referentes aos lotes (polígonos) de determinada cidade e dados referentes às zonas de inundação (polígonos) com a utilização da ferramenta união, obteremos um novo conjunto de dados de polígonos. 

análise de sobreposição

Através das figuras acima, retiradas do site oficial da esri, você pode perceber na imagem 2, quais lotes sofreram inundação quando do advento de enchentes.

Posteriormente, na imagem 3, foi realizada a união entre os 2 shapefiles, sendo que o valor FID_flood da imagem 4,  que é o shapefile resultante da análise da união, indica se os polígonos estão fora ou dentro da zona de inundação.

Ou seja, a análise por geoprocessamento possibilitou a obtenção de novas informações que servem de base para a tomada de decisão por parte dos gestores.

 Perceba muito mais do que isso, que o shapefiles resultante possui uma série de outras informações de grande utilidade como, por exemplo, o campo landuse (uso da terra).

A análise deste campo possibilitará que o gestor identifique, por exemplo, quais lotes possuem uso residencial.

Da mesma forma, a sobreposição de 2 shapefiles, o primeiro com os limites das bacias hidrográficas, e o segundo com os diferentes tipos de vegetação, gera como informação a quantidade de cada tipo de vegetação em cada bacia hidrográfica.

Tal informação, quando fornecida a um analista especifico, pode servir de base para uma série de tomadas de decisões por parte do mesmo como, por exemplo, qual cultivo agrícola é mais indicado para determinada região.

Na figura abaixo, é possível observar um outro tipo de análise de sobreposição, aonde que a sobreposição das informações existentes em 2 shapefiles específicos [estradas (linhas) e tipos de vegetação (polígonos)] possibilitou a criação de uma nova classe de recurso do tipo linha.

usos do solo

No caso, as linhas foram divididas onde foram interceptadas por polígonos, e cada recurso de linha recebeu os atributos de ambos shapefiles originais. 

Posteriormente tais linhas foram simbolizadas pelo tipo de vegetação associado a cada uma delas.

E esta é apenas a ponta do icebergue no que se refere ao poder da análise por geoprocessamento e das informações geradas por tal análise.

Você pode, por exemplo, usar a análise de sobreposição para combinar as características de vários conjuntos de dados em um único.

 Em seguida, encontrar locais ou áreas específicas que tenham um determinado conjunto de valores de atributo. Ou seja, que correspondem aos critérios especificados. 

Essa abordagem é frequentemente usada para;

  • Encontrar locais adequados para um uso específico
  • Encontrar locais suscetíveis a algum risco. 

Você pode, por exemplo, cruzar dados de vegetação, declividade, uso do solo e umidade do solo para encontrar áreas suscetíveis a incêndios florestais.

..

Além disso, a análise de sobreposição é frequentemente usada em conjunto com outros tipos de análise. 

Por exemplo, você pode incluir conjuntos de dados derivados da análise de proximidade (como a ferramenta Buffer) ou análise de superfície (a ferramenta Inclinação ou Aspecto).

Métodos de sobreposição

Em geral, existem dois métodos para executar a análise de sobreposição:

  • sobreposição de recursos (sobreposição de pontos, linhas ou polígonos) e;
  • sobreposição de rasters. 

Na realidade, dependendo da aplicação, os dados podem ser convertidos de um destes formatos para o outro com intuito de executar-se a análise.

Sobreposição de recursos

Os elementos-chave na sobreposição de recursos são a camada de entrada, a camada de sobreposição e a camada de saída. A função de sobreposição divide os recursos na camada de entrada, onde eles são sobrepostos por recursos na camada de sobreposição. Novas áreas são criadas onde os polígonos se cruzam. 

Se a camada de entrada contiver linhas, estas serão divididas onde os polígonos as cruzam, com estes novos recursos são armazenados na camada de saída, de certa forma que a camada de entrada original não é modificada. 

Na figura abaixo, podemos ver um exemplo de sobreposição de linha sobre polígono. A linha é dividida nos limites do polígono e cada um dos recursos de linha resultantes possui os atributos de linha originais mais os atributos do polígono em que ela se encaixava.

Exemplo de aplicação da análise de sobreposição

Sobreposição raster

Na sobreposição de varredura, cada célula de cada camada faz referência à mesma localização geográfica. Isso o torna adequado para combinar características de várias camadas em uma única camada. Geralmente, valores numéricos são atribuídos a cada característica, permitindo que você combine matematicamente as camadas e atribua um novo valor a cada célula na camada de saída.

Na figura abaixo você pode ver um exemplo de sobreposição de varredura por adição. Na mesma, 2 rasters de entrada são adicionados juntos para criar uma varredura de saída com os valores de cada célula somados.

exemplo de sobreposição raster

Essa abordagem é geralmente usada para classificar os valores de atributos por adequação ou risco e, em seguida, adicioná-los para produzir uma classificação geral para cada célula. 

As várias camadas também podem receber uma importância relativa para criar uma classificação ponderada (as classificações de cada camada são multiplicadas pelo valor de ponderação dessa camada antes de serem somadas às outras camadas).

Veja na figura abaixo um exemplo de sobreposição de raster por adição para modelagem de adequação. No caso, 3 camadas raster (declives íngremes, solos e vegetação) são classificadas para adequação ao desenvolvimento em uma escala de 1 a 7. Quando as camadas são adicionadas (abaixo), cada célula é classificada em uma escala de 3 a 21.

modelagem de adequação

Como alternativa, você pode atribuir um valor a cada célula na camada de saída com base em combinações exclusivas de valores de várias camadas de entrada.

Ferramentas de sobreposição

Ferramentas de sobreposição de vetores

As ferramentas de sobreposição de recursos estão localizadas na caixa de ferramentas Análise no conjunto de ferramentas Sobreposição. Conceitualmente, as ferramentas são semelhantes – elas diferem pelos tipos de recurso que permitem sobrepor. Por exemplo, se você pode sobrepor camadas múltiplas de uma só vez, e por quais recursos de entrada e de sobreposição são mantidos na camada de saída.

ferramentas de sobreposição de vetores

A tabela abaixo mostra os resultados da sobreposição de um conjunto de dados de entrada e um conjunto de dados de sobreposição usando cada ferramenta.

Resultados das ferramentas de sobreposição de vetores

Ferramentas de sobreposição de raster

As ferramentas de sobreposição de raster estão localizadas em vários conjuntos de ferramentas na caixa de ferramentas do Spatial Analyst

Veja um resumo das mesmas na tabela abaixo. 

ferramentas de sobreposição raster

Bom, é isso por hoje. Este é um artigo um pouco diferente, mais técnico que o habitual, que produzi porque muito profissionais que me acompanham queriam saber mais sobre análise de sobreposição.

About The Author

Adenilson Giovanini

Especialista em Geotecnologias, Topografia Cadastral e Georreferenciamento de Imóveis Rurais.