VISUALIZAÇÃO DE ROTAS INTERATIVAS UTILIZANDO R

Transcrição

1 VISUALIZAÇÃO DE ROTAS INTERATIVAS UTILIZANDO R Aluno: João Vitor Santana Cunha Orientador: Sinésio Pesco Introdução O projeto, inicialmente, tratava de Visualização não foto-realista, contudo, no decorrer da pesquisa esbarramos no problema de visualização de mapas. Com isso, seguimos na direção de estudar técnicas de rotas interativas em mapas utilizando R. Saber a rota necessária para que se vá de um ponto a outro é problema enfrentado no cotidiano. De fato, diversos aplicativos e programas, já, de diversas formas, tentam resolver essa problemática. Entretanto, as soluções já existentes não exibem as variações de altura do percurso sugerido ou traçado nem dão a opção de uma rota interativa. Esse projeto, portanto, visa a criação de um programa que exiba, de forma amigável, rotas interativas que exibam as variações de altura para que a pessoa saiba, por exemplo, se ela passará por uma ladeira. Objetivos Esse projeto tem como objetivo a elaboração de uma aplicação que exiba de foram interativa rotas em mapas concomitantemente com informações acerca das altitudes que o percurso possui. Essas rotas, portanto, visam facilitar o deslocamento urbano do ciclista. Por interatividade queremos dizer a manipulação prévia ou posterior da rota, podendo o usuário optar por diferentes caminhos e dentro desses caminhos traçar desvios tomando conhecimento prévio das declividades das ruas as quais ele passará. Nosso escopo é a cidade do Rio de Janeiro devido à grande quantidade de informações geográficas disponíveis. Além disso, objetivamos a exibição de rotas entre pontos já pré-determinados para facilitar o uso off-line. Esses pontos são os que possuem estações do projeto Itaú Bike Rio, iniciativa público-privada que visa facilitar a mobilidade urbana. Exibiremos, consoante à isso, outros pontos e informações relevantes ao longo da rota, por exemplo, monumentos e museus. Outro objetivo é a aquisição de conhecimento em programação com grande volume de informações.

2 Metodologia Figura 1: Exemplo de mapa criado com Leaflet. Para a realização de nossos objetivos utilizamos a linguagem de programação R [1], que é ótima para lidar com grandes volumes de dados e fazer manipulações gráficas. R é uma linguagem disponível de forma gratuita para ser estudada e utilizada se encaixando no modelo GNU (General Public Use) [2]. Devido à essa modalidade de distribuição a linguagem possui uma ativa comunidade de desenvolvedores que criam pacotes, com funções já prontas, que facilitam o desenvolvimento de programas. Nosso primeiro passo, portanto, foi o aprendizado da linguagem através de sua documentação e de livros como [1] e [2]. Nesse contexto, dentre os diversos pacotes disponíveis destacamos o Leaflet [4] que é um pacote open-source que faz a conexão entre o R e uma interface gráfica de mapas. Ele faz isso por meio da leitura de dados organizados de coordenadas geográficas tendo a capacidade de exibi-los em um mapa. Cabe destacar que a biblioteca utiliza um mapeamento urbano igualmente open-source, o Open Street Map que é um acervo cartográfico de dados abertos. Também foram importantes os pacotes Jsonlite[5] e Rgdal[6] que auxiliaram na leitura dos dados geográficos. Figura 2: Exemplo de mapa do Leaflet associado ao Open Street Map.

3 O nosso primeiro passo foi a obtenção dos dados que seriam exibidos nos mapas gerados. Para tal, utilizamos dados obtidos de duas fontes [7] e [8]. Em [7] obtivemos as coordenadas geográficas e nomes de cada estação do projeto Itaú Bike Rio e bairros do Rio de Janeiro. Já em [8] obtivemos dados dos diversos modais de transporte público da cidade do Rio de Janeiro além das localizações de todas as ciclovias em funcionamento. Os dados de [7] foram arquivos em formato Json que para serem lidos utilizamos o pacote Jsonlite[5]. O arquivo estava bem estruturado bastando as funções desse pacote para a leitura adequada. Figura 3: Organização das estações do Itaú Bike Rio. Já em [8] obtivemos o traçado e localização das ciclovias Rio de Janeiro. O arquivo estava em formato KML [9], que é próprio para o armazenamento de dados geográficos em larga escala. Para a leitura utilizamos o pacote Rgdal[6] que como já citado é mais apropriado para grande volume de informações. A obtenção dessa informação acerca das ciclovias é crucial para o projeto já que o foco é o usuário ciclista. Dessa forma, o usuário tomará conhecimento e poderá escolher se irá ou não por uma determinada ciclovia. Figura 4: Traçado das ciclovias exibidas no Leaflet com R. Para a exibição das estações de bicicleta e das ciclovias combinamos o Leaflet com comandos padrões do R. O mapa é criado como um objeto cujas informações são inseridas posteriormente. O tratamento para cada informação é diferente já que as estações são pontos que devem ser exibidos individualmente e as ciclovias são traçados do tipo polyline.

4 Figura 5: Trecho do código do projeto que mostra a junção do Leaflet com as informações. Visando um maior número de informações possíveis nos mapas exibimos também informações sobre bairros, museus e praias do Rio de janeiro. Além disso exibimos, também, o traçado das linhas de metrô. Figura 6: Informações adicionais exibidas. Após essas etapas de preparação de informações a serem exibidas, nosso próximo passo foi a elaboração do sistema de rotas. O nosso sistema adotado é o chamado Open Source Routing Machine [10], ferramenta de código aberto para o auxílio de criação de rotas para o deslocamento. Utilizando esse sistema junto de algumas alterações de códigos conseguimos traçar rotas podendo escolher por quais pontos ela passará. Com isso, já fizemos as rotas entre todos as estações do Itaú Bike Rio para o uso off-line.

5 Figura 7: Em preto, rota(em preto) que passa por três estações do Itaú Bike Rio(em vermelho). Concomitante a isso desenvolvemos um método que, utilizando uma ferramenta disponibilizada pela Google, nos retorna a altitude dos pontos da rota. Dessa forma, podemos demonstrar para o usuário a declividade do terreno a ser percorrido por ele. Conclusões Figura 8: Perfil de altitude da rota da figura 7. O projeto ainda está em desenvolvimento e, neste primeiro ano, concluímos as tarefas de definição e aprendizado das ferramentas e métodos necessários para a realização completa do projeto. R se mostrou ser, de fato, uma ótima linguagem para se trabalhar. Para o próximo ano teremos de aprimorar o que já foi criado e criar uma interface amigável e disponibilizá-lo

6 para uso. Para tal utilizaremos da plataforma Shiny que faz a ligação entre o R e uma interface online. Referências 1 - ZUUR, Alain F.; IENO, Elena N.; MEESTERS, Erik H.W.G. A beginner's guide to R. New York: Springer, c2009. xv, 218 p. ( Use R!) ISBN Leaflet, Leaflet. Disponível em:< Acesso em 03 julho de Open Street Map, OSM. Disponível em: < Acesso em 03 julho de Jsonlite, CRAN. Disponível em:< Acesso em 20 julho de Rgdal, CRAN. Disponível em: < 7- Data Rio. Prefeitura do Rio de Janeiro. Disponível em:< 8 Portal de Dados Geográficos, Rio de Janeiro. Disponível em:< Acesso em 03 julho de Keyhole Markup Language, Kml. Disponível em: < 10 Open Source Routing Machine, OSRM. Disponível em: <