Trabalhando com dados espaciais no R

Lais Brasileiro + Beatriz Milz

2023-12-12

Quem somos?

Lais Brasileiro

• Me chamo Lais Brasileiro, sou bióloga, cearense e doutoranda em Ecologia pela Universidade de Brasília (UnB). Sempre trabalhei com conservação em suas diversas faces. Atualmente meu trabalho envolve planejamento sistemático para a conservação com foco em diversidade funcional de Aves e conectividade ecológica.

• R faz parte do meu cotidiano de pesquisa, participei da coorganização do R-ladies Brasília e já ministrei alguns cursos sobre o uso de dados espaciais com R junto com o R-Ladies Goiânia.

Beatriz Milz

• Doutoranda em Ciência Ambiental no IEE/USP

• Professora de R na Curso-R

• Co-organizadora da RLadies São Paulo

• Experiência com dados espaciais:

  • 2014-2015: Núcleo técnico de Gestão Ambiental/Secretaria de Segurança Urbana/Prefeitura Municipal de São Paulo
  • 2016-2018: Mestrado no Programa de Pós Graduação em Análise Ambiental Integrada na UNIFESP, Campus Diadema.
  • 2019 em diante: aulas na Curso-R, projetos de consultoria, minha pesquisa de doutorado, etc.

https://beamilz.com

Plano para hoje!

• Conceitos básicos para começar a trabalhar com dados espaciais no R

• Lista de principais pacotes

• Um exemplo prático

• Links úteis para aprender mais

Conceitos importantes

Principal referência: Geocomputation with R

Modelos de dados geográficos

Dados vetoriais

• Representação do mundo por pontos, linhas e polígonos.

Dados vetoriais

• Exemplos:

  • Pontos: localização de uma escola, ponto de coleta, etc.

  • Linhas: ruas/estradas/rodovias, rios, etc.

  • Polígonos: delimitação de cidades, estados, países, etc.

Dados matriciais (ou raster)

• Representação do mundo em uma grade contínua de células de tamanho constante (regular grids)

• Informação agregada espacialmente em uma dada resolução (escalonável)

Dados matriciais (ou raster)

Dados matriciais (ou raster)

Dados matriciais (ou raster)

• Exemplos:

  • Imagens de satélite.

  • Modelos digitais de elevação.

  • Mapas de uso e cobertura da terra.

Sistema de coordenadas geográficas e projeção espacial

• Sistema de coordenadas geográficas (CRS) identificam qualquer lugar na terra a partir de dois valores:

  • Longitude: distância angular de um ponto do globo que descreve a localização de um lugar na Terra medido em graus, de zero a 180 para leste ou para oeste, a partir do Meridiano de Greenwich.

• Sistema de coordenadas geográficas (CRS) identificam qualquer lugar na terra a partir de dois valores:

  • Latitude: distância angular de um ponto do globo, medida por um arco do meridiano entre esse ponto e o equador terrestre e variando de 0° a 90° para o norte ou para o sul.

Importante: Sistemas geográficos de coordenadas representam a Terra como uma esfera, já sistemas projetados representam a terra como um plano.

Ponto azul representa a origem do CRS e ponto vermelho a coordenada de localização de Londres.

Projeções

Para a definição de um sistema de coordenadas geográficas é necessário escolher uma forma de representar a superfície da Terra:

Projeções

• Mapas dependem de uma projeção que se refere a tradução da superfície tridimensional da terra em um plano cartesiano.

• Projeções possuem ponto de origem, valores de XY e uma unidade linear de medida.

• Projeções sempre geram distorções.

Ciclo de ciência de dados

Ciclo de ciência de dados

Ciclo de análise de dados espaciais

• As etapas são similares ao ciclo de ciência de dados!

Principais pacotes

sf (Simple Features for R)

• Pacote para manipulação de dados espaciais vetoriais.

terra

• Pacote para manipulação e modelagem de dados espaciais vetoriais e matriciais.

getSpatialData

• Pacote para fazer download de imagens de satélite.

parzer

• Pacote para ajudar a limpar coordenadas geográficas para o formato que o R entende.

geobr

• O pacote geobr disponibiliza funções para obter diversas bases de dados espaciais oficiais do Brasil.

• O pacote foi desenvolvido e é mantido pela equipe do IPEA - Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada.

• Você pode saber mais no repositório do pacote no GitHub: https://ipeagit.github.io/geobr/

geobr - Funções importantes

• read_country(): Delimitação do Brasil

• read_state(): Delimitação dos estados do Brasil

• read_state("SP"): Delimitação de um estado específico, usando a sigla como argumento

• read_municipality(): Delimitação de todos os municípios do Brasil. É uma base pesada!

• read_municipality(code_muni = 3550308): Delimitação de um município específico, usando o código do IBGE do município.

geobr - Consultando todas as funções disponíveis

• Função list_geobr()

Pacotes do tidyverse

• dplyr: Pacote para manipulação de dados.

• tidyr: Pacote para organização de dados.

• ggplot2: Pacote para visualização de dados. Possui funções para visualização de dados espaciais vetoriais (ggplot2::geom_sf()).

tmap - thematic maps in R

• Pacote para visualização de dados espaciais vetoriais e matriciais.

leaflet

• Pacote para visualização interativas de dados espaciais vetoriais e matriciais.

Vamos para um exemplo prático!

Links úteis para aprender mais

• Geocomputation with R - Foundations - Geographic data in R

• Geocomputation with R

• Artigo: Open-source tools in R for Landscape Ecology

• Livro Análises Ecológicas no R - Capítulo 15: Dados geoespaciais

• Introdução à acessibilidade urbana - um guia prático em R

Comunidade #RSpatial

• É a comunidade de pessoas que utilizam o R para análise de dados espaciais

• GitHub

• Guia

• Task View do CRAN

Obrigada!