A construção de mapas utilizando dados espaciais envolve a integração de diferentes tipos de informações geográficas em uma representação visual que pode ser usada para análise, comunicação e tomada de decisão.
Os dados espaciais tem dois formatos primários: vetor/vetorial e raster/matricial.
2.1 Dados espaciais vetoriais
Dados vetoriais são utilizados para representar as coordenadas dos limites de cada entidade geográfica através das formas geométricas básicas pontos, linhas e polígonos, definidas por suas coordenadas cartesianas. Eles são compostos por uma geometria e por atributos.
Geometria: Descreve a forma e a localização dos objetos espaciais.
• Pontos: representam uma localização única no espaço, definida por um par de coordenadas (x, y). Exemplos: locais de interesse, estações meteorológicas, marcos, etc.
• Linhas: representam feições que têm comprimento, mas não largura perceptível. São compostas por uma série de pontos conectados. Exemplos: rios, estradas, trilhas, fronteiras, etc.
• Polígonos: Representam áreas fechadas com limites definidos, formadas por uma série de linhas conectadas que formam um contorno fechado. Exemplos: lagos, áreas de cultivo, bairros, estados, países, etc.
Fonte: ZNTGEO.
Atributos: Informações adicionais sobre as feições geográficas, como nome, população e altitude.
O formato comum dos dados vetoriais é o shapefile. Ele consiste em pelo alguns arquivos: .shp (geometria), .shx (índice espacial), .prj (projeção das coordenadas) e .dbf (atributos). Os shapefiles podem ser obtidos de várias fontes oficiais, como institutos de pesquisa e universidades.
Veja no quadro abaixo as principais bases de dados raster para o Brasil e o Mundo:
2.2 Dados espaciais matriciais
Dados matriciais consistem no uso de uma malha quadriculada regular sobre a qual se constrói o elemento que está sendo representando, sendo que essa construção se dá célula a célula. Dessa maneira o dado matricial supõe que o espaço pode ser tratado como uma superfície onde cada célula está associada a uma porção do terreno.
Um raster é um banco de dados organizado como uma malha retangular subdividida em células ou pixels de mesmo tamanho, organizada em linhas e colunas, nas quais cada célula pode armazenar um ou mais valores. Os rasters são imagens de satélite, fotografias aéreas digitais ou mapas digitalizados.
Fonte: Rede Nacional de Observatórios Ecológicos (NEON)
O formato comum dos dados matriciais é o geotiff (.tif). Ele armazena metadados ou atributos sobre o arquivo como tif tags. Essas tags incluem metadados, como o Sistema de Referência de Coordenadas (CRS), que diz onde o raster está localizado no espaço geográfico.
Veja no quadro abaixo as principais bases de dados raster para o Brasil e o Mundo:
2.3 Pacotes do software R para trabalhar com dados espaciais
sf: é utilizado para manipular e analisar dados espaciais vetoriais.
Funções:
• st_read(): lê dados espaciais vetoriais.
geobr: oferece fácil acesso a conjuntos de dados espaciais oficiais do Brasil.
Funções:
• read_country(): Lê os dados geográficos do Brasil inteiro.
• read_region(): Lê os dados das grandes regiões do Brasil.
• read_state(): Lê os dados dos estados brasileiros.
• read_meso_region(): Lê os dados das mesorregiões do Brasil.
• read_micro_region(): Lê os dados das microrregiões do Brasil.
• read_municipality(): Lê os dados dos municípios brasileiros.
ggplot2: é baseado na gramática de gráficos, o que permite a construção de gráficos de maneira intuitiva e flexível. Também está presente no pacote tidyverse.
Funções:
• geom_sf: é usada para criar gráficos baseados em dados espaciais.
rnaturalearth: Fornece dados geoespaciais de base mundial a partir do projeto Natural Earth. Isso inclui dados de países, continentes, e subdivisões administrativas.
rnaturalearthhires: Fornece dados geoespaciais de alta resolução do projeto Natural Earth, com detalhes mais precisos e nítidos.
Funções:
• ne_countries(): Obtém os dados de países.
• ne_states(): Obtém os dados de estados.
tmap: é utilizado para gerar mapas temáticos com relativa facilidade, sendo possível ajustar todos os itens de visualização (legendas, cores, bordas, alinhamento, etc.) para um ajuste desejado.
Funções:
• tm_shape(): É usada para especificar a fonte de dados espaciais que você deseja plotar.
• tm_polygons(): É usada para plotar polígonos no mapa.
• tm_text(): É usada para adicionar rótulos de texto aos objetos espaciais.
• tm_lines(): É usada para plotar linhas no mapa.
• tm_dots(): É usada para adicionar pontos em um mapa.
• tm_borders(): É usada para adicionar ou estilizar bordas em polígonos no mapa.
• tm_scale_bar(): É usada para adicionar uma escala gráfica ao mapa, mostrando a relação entre as distâncias no mapa e a distância real na terra.
• tmap_save(): É usada para salvar o mapa como imagem.
raster: Leitura, escrita, manipulação, análise e modelagem de dados espaciais matriciais. O pacote raster define um número de classes “class S4”para manipular o conjunto de dados presentes na malha regular. Existem três tipos de classes principais no pacote:
➢ RasterLayer: Representa uma única camada raster.
➢ RasterStack: Uma coleção de camadas raster, onde cada camada pode vir de diferentes fontes ou formatos de arquivo.
➢ RasterBrick: Um objeto raster multilayer onde todas as camadas são armazenadas em um único arquivo e compartilham a mesma extensão, resolução e sistema de referência de coordenadas.
Funções:
• raster(): Cria um objeto raster vazio ou a partir de um arquivo.
• stack(): Cria um empilhamento de objetos raster.
• brick(): Cria um objeto raster empilhado (multi-camadas) a partir de arquivos.
rayshader: usa dados de elevação em uma matriz e uma combinação de raytracing, algoritmos de sombreamento de colina e sobreposições para gerar mapas 3D impressionantes.
Funções:
• raster_to_matrix(): Converte um objeto RasterLayer (do pacote raster) para uma matriz que pode ser usada pelo rayshader.
• plot_map(): Carrega a matriz de elevação e a imagem de sobreposição.
• sphere_shade(): Calcula uma cor para cada ponto na superfície usando as normais da superfície e o mapeamento UV hemisférico. Isso usa um mapa de textura.
• add_shadow(): Adiciona sombras à visualização.
• add_water(): Adiciona uma superfície de água à visualização.
• plot_3d(): Cria uma visualização 3D interativa.
• save_3dprint(): Salva a imagem 3D.
leaflet: é uma ferramenta poderosa para criar mapas interativos. Ele permite adicionar marcadores, formas, camadas e personalizações de visualização.
Funções:
• addTiles(): Adiciona uma camada de tiles (blocos) padrão de mapa.
• addMarkers(): Adiciona marcadores no mapa, útil para apontar locais específicos.
• addPolygons(): Adiciona polígonos, como fronteiras de estados ou regiões.
• setView(): Define a visualização inicial do mapa com coordenadas e zoom.
• addPopups(): Insere popups personalizáveis em pontos específicos.
• addCircles(): Adiciona círculos preenchidos, úteis para destacar regiões.