Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica e Ordenamento do Território. Relatório do Trabalho Prático: Análises á Rede Viária

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1 Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica e Ordenamento do Território Relatório do Trabalho Prático: Análises á Rede Viária Análise Espacial Avançada 2014/2015 Docente: Prof. Dr. António Costa Discente: Bruno A. Felizardo Fonseca Nº Junho de 2015, Porto

2 Índice Introdução... 3 Enquadramento Geográfico - Parte Parte 1 Metodologias... 5 Ponto 1 Achar a população que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos... 5 Ponto 2 Média de tempo às 3 sedes de município mais próximas (valor em minutos)... 7 Ponto 3 Alterar a rede Viária da seguinte forma: Construir uma via e alterar uma via existente... 8 Ponto 4 Recalcular: População que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos e a média de tempo às 3 capitais de distrito mais próximas... 8 Comentários e conclusões... 9 Enquadramento Geográfico Parte Parte 2 Metodologias...11 Ponto 1 Calcular quantas pessoas vivem a 5 minutos do centro comercial deslocando-se de carro e a pé Ponto 2 Elaborar um mapa, com o tempo médio de acesso ao centro comercial, tendo em conta todo o município do Porto Comentários e conclusões...14 Conclusões Finais...14 Bibliografia...14 Anexos

3 Índice de Figuras Figura 1 Enquadramento Geográfico da área de estudo, distrito de Viana do Castelo e do ponto referente ao município de Arcos de Valdevez Figura 2 Intersect obtido a partir da Fishnet aos distritos de Viana do Castelo e Braga Figura 3 Propriedades selecionadas para a criação da New Service Area Figura 4 Resultado dos polígonos obtidos através da Service Area criada Figura 5 Resultado final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez Figura 6 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da ferramenta IDW (3 sedes de Município mais próximas) Figura 7 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até aos 3 Municípios mais próximos Figura 8 Rede Original da área de estudo Figura 9 Rede alterada tendo em conta a proximidade da sede de Município de Arcos de Valdevez Figura 10 Recalculo final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez Figura 11 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da ferramenta IDW (3 capitais de Distrito) Figura 12 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até as 3 capitais de Distrito Figura 13 Enquadramento Geográfico do Município do Porto e do Centro Comercial Figura 14 Polígonos obtidos através da Service Area criada e suas propriedades de construção.. 21 Figura 15 Resultado final obtido do total de população que se desloca a pé e de carro até ao Centro Comercial em menos de 5 minutos. 22 Figura 16 Propriedades utilizadas para a criação da New OD cost Matrix Figura 17 Mapa final do tempo médio ao centro comercial tendo em conta o município do Porto. 13 2

4 Introdução Pensar em termos espaciais pode ser uma abordagem para todo cidadão não apenas como um meio de compreender melhor o mundo e os seus conflitos, mas também a situação local em que nos encontramos. A procura de padrões espaciais de forma a dar respostas concretas nos mais variados ramos científicos é o prepósito crucial de toda a Análise Espacial. O presente trabalho foi solicitado no âmbito da unidade curricular de Análise Espacial Avançada, de modo a constituir como parte integrante de avaliação, servindo exatamente para por via de variadas ferramentas de geoestatística, compreender as funcionalidades do Software da ESRI - ArcGis, no que concerne a construção de Network Datasets e a computação de ferramentas como o Network Analyst, tendo sido estas exploradas no decorrer das aulas do presente semestre. Como metodologia organizacional do presente relatório e pelo facto de existir uma divisão do trabalho em duas partes, serão apresentados dois enquadramentos geográficos das duas áreas de trabalho seguindo-se das opções metodológicas e resultados/comentários finais a cada exercício. 3

5 Enquadramento Geográfico - Parte 1 Toda a informação de base, desde as áreas de trabalho á rede viária que serve os três distritos de estudo, necessários para a realização das diferentes tarefas, foram gentilmente cedidos pelo docente. A cada aluno foi-lhe dado a escolher um município dentro dos três distritos possíveis: Porto, Braga e Viana do Castelo. Foi por mim selecionada o município de Arcos de Valdevez (22847 habitantes em 2011) pertencente ao distrito de Viana do Castelo (figura 1). Com base neste distrito e utilizando o ponto da sede de município nele inserido processa-se de seguida toda a análise espacial e modelação da rede viária. Figura 1 Enquadramento Geográfico da área de estudo, distrito de Viana do Castelo e do ponto referente ao município de Arcos de Valdevez. 4

6 Parte 1 Metodologias Ponto 1 Achar a população que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos Inicialmente e de modo a uniformizar toda a informação geográfica construída no projeto ArcGis referente a parte 1 do exercício, foi utilizado o sistema de projeção ETRS_1989_TM06-Portugal para toda a produção cartográfica. De forma a obtenção dos dados populacionais em formato tabular do município de Arcos de Valdevez, á subsecção, foi feito o download a partir do link disponibilizado, através do site do Instituto Nacional de Estatística (INE). Foi ainda feita a transferência da BGRI 2011 em formato matricial para posterior junção destes dois formatos de informação. Antecedendo o carregamento dos dados no Software ArcGis ArcMap, foi necessário normalizar os dados tabulares extraídos do INE, mais concretamente a eliminação de pelicas ( ) do campo GEO_COD para este coincidir com o Campo BGRI11 da BGRI em formato Shapefile. Foram ainda eliminadas as tabelas desnecessárias na tabela de forma a reter apenas o campo da população total, por cada subsecção, cujo nome é N_INDIVIDUOS_RESIDENT. Foi utilizado o Software IBM SPSS Statistics 21 para converter a tabela para formato.dbf. Seguidamente, foram adicionados os dados base ao projeto e adicionada a BGRI da zona Norte, realizando-se um Join de forma a adicionar os dados populacionais previamente tratados, á shapefile da Área de Estudo. Para este ponto 1, foi feito um clip para o distrito de Viana do Castelo e Braga, pois será esperado que a Service Area apenas se sobreponha a estes dois distritos. Como passo seguinte, procedeu-se á realização da Fishnet cujo Template Extent selecionado foi a BGRI previamente exportada, contendo as áreas referentes aos distritos de estudo, de formato shapefile. O Cell Size Width e Cell Size Height escolhido foi de 30 e não menor, de forma a agilizar todo o geoprocessamento. De seguida, realizou-se um Intersect entre a BGRI e a Fishnet de pontos criada, isto porque, pretendeu-se obter somente a informação populacional concentrada nos polígonos dos dois distritos resultando na figura 2 em anexo 5

7 Antecipando a construção da Network Dataset é necessário calcular na shapefile disponibilizada da Rede_Trabalho dois novos campos: Km e Minutes, do tipo Double. O primeiro é calculado através da geometria ( calculate geometry, Length, Km) e o segundo campo através da fórmula (field calculator): (KM*60/Velocidade que neste caso é o campo existente KMH ). Segue-se assim a construção da Network Dataset através do ArcCatalog sendo que já lá constava o campo Minutes como esperado. De novo no ArcMap, após ativar a extensões necessárias, procedeu-se a utilização da ferramenta Network Analyst New Service Area cujos critérios utilizados estão expressos na figura 3 em anexo, tendo como Facilities o ponto referente a sede de município de Arcos de Valdevez. Após a Service Area criada (10, 20 e 30 minutos da sede de município) e expressa na figura 4 em anexo, foi ainda necessário interligar a população que consta no intersect BGRI dos concelhos com os polígonos criados anteriormente na Service Area dentro deste. Para isso foi necessário fazer um Summarize ao campo BGRI2011_5 da tabela resultante do intersect anteriormente comentado, de forma a contabilizar quantas vezes se repete o mesmo código. Seguiu-se um Join da soma resultante com a tabela, e por fim, a criação de um novo campo Pop_Final calculando através de uma expressão que dividia o nº da População de cada subsecção pela quantidade de pontos da mesma. Por forma a completar este primeiro ponto, foi feito três Select By Location, aos 3 polígonos de 10, 20 e 30 minutos respetivamente. Esta seleção foi feita pelo intersect_vianabraga de forma a obter então a população existente em cada ponto, tendo sido feito um export para cada seleção sendo que por fim, obtivemos os valores da população através do Statistics (figura 5 em anexo). 6

8 Ponto 2 Média de tempo às 3 sedes de município mais próximas (valor em minutos) De forma a realizar esta tarefa, tal como no ponto 1, foi necessário a utilização da BGRI, tendo sido aplicado um Clip da BGRI até então utilizada, pelo distrito de Viana do Castelo. Seguiu-se a repetição do processo da construção da Fishnet (cellcize 50) e a realização de um Intersect utilizando esta mesma Fishnet como input bem como a BGRI de Viana do Castelo. Utilizou-se a ferramenta do Network Analyst, criando uma New OD Cost Matrix. Foi utilizado como Origins as Junctions da Rede_trabalho original e como Destinations o ponto da sede de Município de Arcos de Valdevez. Após o Solve, prossegue-se com um Join na tabela do Origins entre o ObjectID e o OriginID, pelas linhas, de forma a interligar à informação dos tempos em minutos sendo que o resultado obtido foi sujeito a um Export pelo facto de existirem linhas cujos resultados não exibem informação ( Null ). Mais uma vez, no Environment Settings, aplica-se a máscara da área de estudo que neste caso será o distrito de Viana do Castelo, visto o propósito ser o de achar o tempo médio às 3 sedes de município mais próximas e estas estarem contidas no distrito. Prossegue-se com a utilização da ferramenta IDW para obter uma interpolação dos pontos obtidos, pelo campo Total_Minu tendo como resultado final a figura 6 em anexo. Foi ainda alterada a Symbology dos pontos de forma a complementar a cartografia. Para obter ainda uma tabela referente apenas aos 3 pontos necessários, ou seja, às três sedes de município, foi realizado um Intersect entre a shapefile dos municípios e os pontos com os totais de minutos (figura 7 em anexo). 7

9 Ponto 3 Alterar a rede Viária da seguinte forma: Construir uma via e alterar uma via existente Para este ponto, foi utilizada a informação de base Rede_trabalho original (figura 8 em anexo). De forma a salvaguardar a informação de base, foi feito um Export com o nome Rede_Alterada ativando-se de seguida a ferramenta Editor tendo sido construída uma nova via, cujo valor velocidade inserido foi de 120KMH, pressupondo a construção de uma nova Autoestrada no concelho de Viana do Castelo, de forma a manter proximidade com a sede do Município de Arcos de Valdevez. Seguidamente, foi então na mesma ferramenta, alterada uma via já existente tendo feito um prolongamento da mesma mantendo o valor da velocidade: 70 no campo KMH. Por fim foi feito um recalculo na tabela de atributos, dos campos Km e Minutes de modo a uniformizar as alterações efetuadas a rede (figura 9 em anexo). Ponto 4 Recalcular: População que se encontra a 10, 20 e 30 Minutos e a média de tempo às 3 capitais de distrito mais próximas Para a realização da tarefa 4 foi necessária a utilização do Intersect já obtido desde logo no ponto 1. Seguidamente, foi também adicionado a rede alterada no ponto anterior. Através do Network Analyst foi assim criada uma nova Service Area para obter os polígonos de 10, 20, 30 minutos desde a sede do município de Arcos de Valdevez. Para obter mais uma vez a população que se inclui no interior de cada polígono, foi feito um Select By Location aos polígonos, um a um, sobre a BGRI intersetada, e feito um Export a cada um dos polígonos. Para obter os resultados finais foi realizada uma consulta do Statistics na tabela de atributos pelo campo da Pop_Final (figura 10 em anexo). Por forma a resolver a tarefa seguinte ( calcular a média de tempo às 3 capitais de distrito mais próximas ) utilizou-se a ferramenta do Network Analyst, criando uma New OD Cost Matrix utilizando a rede alterada do ponto 3. Foi utilizado como 8

10 Origins as Junctions da Rede_trabalho alterada e como Destinations o ponto da sede de Município de Arcos de Valdevez. Prossegue-se com um Join na tabela do Origins entre o ObjectID e o OriginID, pelas linhas, de forma a interligar à informação dos tempos em minutos sendo que o resultado obtido foi sujeito a um Export pelo facto de existirem linhas cujos resultados são Null. No Environment Settings, aplica-se a máscara as áreas de estudo que neste caso serão os 3 distritos, visto o propósito ser o de achar o tempo médio a cada uma das suas capitais. Seguidamente, utiliza-se a ferramenta IDW para obter uma interpolação dos pontos obtidos, pelo campo Total_Minu (figura 11 em anexo). Foi ainda alterada a Symbology dos pontos de forma a complementar a cartografia. Para obter ainda uma tabela referente apenas aos 3 pontos necessários, ou seja, às três capitais de distrito, foi realizado um Intersect entre a shapefile dos municípios e os pontos com os totais de minutos (figura 12 em anexo). Comentários e conclusões No que concerne as alterações efetuadas á rede de trabalho original, foi de notar alterações nos polígonos criados nos dois Service Area realizados. Após a observação das estatísticas dos polígonos da Service Area oriunda da rede de trabalho alterada, a população a menos de 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez curiosamente diminui em quase 6000, 2000 e 7000 habitantes respetivamente. Isto significa que as novas acessibilidades criadas (Autoestrada - 120KMH) não surtiram um aumento de população, ou seja, não encurtaram distância/tempo até a sede de Município em estudo. No que respeita as conclusões sobre as médias de tempo, é impossível comparar os resultados visto os destinos serem diferentes, pois com a rede original o propósito seria o cálculo da média de tempo aos 3 municípios mais próximos, e aquando da utilização da rede alterada, o objetivo era a média de tempo aos 3 distritos da área de estudo. Contudo é de notar que é possível percorrer a distância Arcos de Valdevez Porto em menos de 1 hora. 9

11 Enquadramento Geográfico Parte 2 Para a realização da parte 2 do trabalho, pretende-se analisar a rede viária a um centro comercial na cidade do Porto ( Shopping Cidade do Porto Bom Sucesso ). Utilizou-se como informação de base, a rede viária ( rede_etrs ), os limites do Porto e o ponto referente ao Centro Comercial em análise. Foi adicionada a CAOP2014 para a produção cartográfica (figura 13). Figura 13 Enquadramento Geográfico do Município do Porto e do Centro Comercial. 10

12 Parte 2 Metodologias Ponto 1 Calcular quantas pessoas vivem a 5 minutos do centro comercial deslocando-se de carro e a pé. Para a realização das tarefas da parte 2 foi criado um novo projeto de raiz, onde toda a informação de base fornecida foi adicionada e projetada no sistema de projeção ETRS_1989_TM06-Portugal. Seguidamente, na shapefile fornecida da rede_etrs foi feito um Export de modo a salvaguardar a informação de base onde foram adicionados e calculados os campos Minutes e Km. Seguiu-se a adição do campo pedonal de modo a calcular a distancia a pé cuja velocidade será de 3km/h (km*60/velocidade (3km/h)). O passo seguinte foi a construção de uma nova New Network Dataset através do ArcCatalog onde aparecem desde logo os campos Minutes e pedonal e onde se utiliza elevação através dos campos F_ELEV e T_ELEV. De acrescentar que foi removido o campo RoadClass pelos erros que normalmente apresenta. Segue-se através da ferramenta do Network Analyst a criação de uma Service Area para assim obter o polígono referente a distancia de 5 minutos ao centro comercial quer a pé, quer de carro (figura 14 em anexo). No caso da deslocação pedonal, a restrição Oneway é desseleccionada. Passada a etapa da Service Area, é necessário atribuir população aos polígonos obtidos. Como tal, foi adicionada a shapefile BGRI_Porto disponibilizada nos exercícios das aulas. Abriu-se também a tabela de atributos previamente tratada e procedeu-se ao Join entre os dados tabulares da população e a tabela da shapefile da BGRI_Porto seguindo-se de um Export a estes valores. 11

13 Segue-se a criação de uma Fishnet de Cellsize 30 cujo Template Extent é a BGRI_Porto, posteriormente fez-se o Intersect entre a Fishnet criada e a BGRI- Porto de modo a obter somente os valores no interior desta mascara. Posteriormente foi feito um Summarize através do campo BGRI2011_5 seguindo-se de um Join dessa mesma tabela de Summarize criada com a tabela do Intersect. Adicionou-se o campo Pop_Final onde foi dividido número de indivíduos residentes pelo total de pontos inseridos em cada subsecção. Finalmente através da ferramenta Select By Location seleciona-se cada polígono criado (polígono correspondente a carro e a pé) e obtém-se assim a população da área de cada polígono. Após um Export ao resultado em formato ponto de cada polígono, pela tabela de atributos, obtém-se através do Statistics, no campo Pop_Final, o resultado final da população que se desloca a pé e de carro, demorando um máximo de 5 minutos (figura 15 em anexo). Ponto 2 Elaborar um mapa, com o tempo médio de acesso ao centro comercial, tendo em conta todo o município do Porto. Para a elaboração desta ultima tarefa, é mais uma vez utilizada a ferramenta Network Analyst criando desta vez uma New OD cost Matrix. Como Origins selecionamos as Junctions da rede e no campo name coloca-se a opção FID. Após carregadas as Origins, num total de 14728, adicionamos no campo Destinations o ponto do centro comercial sendo que as propriedades estão descriminadas na figura 16 em anexo. Temos agora de associar o tempo de deslocação aos pontos. Como tal, faz-se um Join na tabela de Atributos ( Origins ), juntando o campo Object_ID com o Origin_ID através da tabela das linhas obtidas no OD Cost Matrix surgindo então a tabela com os campos unidos onde esta associa agora o tempo de deslocação aos pontos. Aos campos Null obtidos, foi feito simplesmente a sua eliminação tendo feito um Export sem esses valores. 12

14 Antecipando a criação do IDW, foi criada uma máscara através do Environment Settings utilizando a shapefile do Porto como processing extent e no Raster Analysis utilizou-se o CellCize de 5. Para finalizar a tarefa, criou-se assim uma interpolação através do IDW e alterou-se a simbologia dos pontos criados, de forma a obter uma melhor perceção visual das distâncias médias ao centro comercial. Finalizou-se a tarefa com um Clip pelos pontos sobre a Shapefile do Porto tendo sido produzido um mapa final onde se optou por não representar os pontos visto o IDW para esta escala ser suficientemente representativo (figura 17). Figura 17 Mapa final do tempo médio ao centro comercial tendo em conta o município do Porto. 13

15 Comentários e conclusões Após a realização das tarefas da parte 2, que acabou por ser uma revisão do exercício prático das aulas, é de rápida observação que a distância a pé até ao Shopping Cidade do Porto em menos de 5 minutos, abrange pouca população (cerca de 340 habitantes) nomeadamente pela área em que se encontra ser acima de tudo mais dedicada ao sector terciário e não tanto utilizada como área habitacional, dai a população residente ser ainda menor do que o esperado. Por sua vez, a distância de carro abrange grande parte da população do município do Porto (cerca de habitantes), contudo, estes valores são inflacionados na minha perspetiva pela razão de não estar contabilizado um importante fator, o do próprio fluxo da rede viária (trânsito rodoviário) que influencia muitas das vezes nos tempos/distancias percorridos. O mesmo se passa quanto ao tempo médio de acesso ao centro comercial, tendo em conta todo o município do Porto, principalmente no que respeita as distâncias mais longas, como são o caso das áreas como as Antas ou Campanha, onde mais uma vez o fator trânsito, semáforos etc. influenciaria em mais alguns minutos o tempo total até ao centro comercial. Conclusões Finais A análise espacial faz a ligação entre o domínio essencialmente cartográfico e as áreas de análise aplicada, estatística e modelagem, permitindo combinar variáveis georreferenciadas e, a partir delas, criar e analisar novas variáveis. Foram estas variáveis que aplicadas ao longo das tarefas abordadas no presente trabalho, com o auxílio das tecnologias computacionais, um enorme contributo pessoal para a aplicação prática de todo o conhecimento e metodologias abordadas na disciplina de Análise Espacial Avançada. Bibliografia Recursos On-line: Informação digital fornecida pelo docente. 14

16 Anexos Figura 2 Intersect obtido a partir da Fishnet aos distritos de Viana do Castelo e Braga. Figura 3 Propriedades selecionadas para a criação da New Service Area. 15

17 Figura 4 Resultado dos polígonos obtidos através da Service Area criada. Figura 5 Resultado final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez. 16

18 Figura 6 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da ferramenta IDW (3 sedes de Município mais próximas). Figura 7 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até aos 3 Municípios mais próximos. 17

19 Figura 8 Rede Original da área de estudo Figura 9 Rede alterada tendo em conta a proximidade da sede de Município de Arcos de Valdevez. 18

20 Figura 10 Recalculo final obtido, onde consta a população existente a 10, 20 e 30 minutos da sede de Município de Arcos de Valdevez. Figura 11 Resultado final da tarefa, representação da média de tempo através da ferramenta IDW (3 capitais de Distrito). 19

21 Figura 12 Média do total de minutos desde a sede de Município de Arcos de Valdevez até as 3 capitais de Distrito. Figura 14 Polígonos obtidos através da Service Area criada e suas propriedades de construção. 20

22 Figura 15 Resultado final obtido do total de população que se desloca a pé e de carro até ao Centro Comercial em menos de 5 minutos. Figura 16 - Propriedades utilizadas para a criação da New OD cost Matrix. 21