Projeto de Análise Geoespacial de Áreas Planas — Lorena/SP

Objetivo

Este projeto realiza uma análise geoespacial para identificação de áreas potencialmente planas no município de Lorena/SP utilizando:

• Modelo Digital de Elevação (DEM)
• Métodos de análise de relevo
• Máscaras de uso e ocupação do solo
• Exportação para KML e GeoTIFF

O objetivo é detectar regiões com baixa variação altimétrica e baixa inclinação, removendo áreas ambientais e áreas já ocupadas.

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Estrutura do Projeto

PO-247/
│
├── analise_geo.R
├── README.md
├── Apresentação de Técnica.pptx
│
├── Mapas/
│   │
│   ├── Alos Palsar/
│   │   ├── AP_27627_PLR_F6730_RT2.zip
│   │   └── AP_27627_PLR_F6730_RT2/
│   │       ├── AP_27627_PLR_F6730_RT2.dem.tif
│   │       └── AP_27627_PLR_F6730_RT2.kmz
│   │
│   ├── IBGE_Malha_SP_Municipios_2025/
│   │   ├── SP_Municipios_2025.shp
│   │   ├── SP_Municipios_2025.dbf
│   │   ├── SP_Municipios_2025.prj
│   │   ├── SP_Municipios_2025.shx
│   │   └── ...
│   │
│   └── Lorena/
│       ├── Mapa_uso_ocupação_Lorena.kml
│       └── Mapa de Uso e Ocupação.pdf
│
└── resultados/
    ├── cidade_maxmin.tif
    ├── maxmin.kml
    └── slope.kml

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Bibliotecas Utilizadas

O projeto utiliza:

• sf
• terra

Instalação:

install.packages(c(
  "sf",
  "terra"
))

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Fonte dos Dados

1. Modelo Digital de Elevação (DEM)

Fonte:

• ALOS PALSAR DEM

Arquivo utilizado:

AP_27627_PLR_F6730_RT2.dem.tif

Características:

• Raster de altitude
• Resolução aproximada de 12,5 metros
• Dados em metros de elevação

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2. Limites Municipais

Fonte:

• IBGE — Malha Municipal 2025

Arquivo:

SP_Municipios_2025.shp

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3. Uso e Ocupação do Solo

Arquivo:

Mapa_uso_ocupação_Lorena.kml

Utilizado para:

• remover áreas ambientais
• remover áreas ocupadas
• restringir regiões analisáveis

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Sistemas de Coordenadas

O projeto utiliza:

Entrada

• SIRGAS 2000
• WGS84

Processamento

• EPSG:31983
• SIRGAS 2000 / UTM Zona 23S

A projeção UTM é utilizada porque:

• trabalha em metros
• facilita cálculo de área
• melhora cálculo de slope
• preserva distâncias locais

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Fluxo do Processamento

1. Leitura dos dados

São carregados:

• município
• DEM
• mapa ambiental

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2. Conversão para UTM

Todos os dados são reprojetados para:

EPSG:31983

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3. Recorte do DEM

O DEM é recortado para o município de Lorena.

Etapas:

• mask()
• crop()

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Método 1 — Max-Min

Conceito

Para cada pixel:

1. Analisa vizinhança 3x3
2. Calcula:

max(altitude) - min(altitude)

Se:

diferença <= 1 metro

O pixel é considerado plano.

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Matemática

Considere:

N(i,j)

como a vizinhança do pixel.

A condição é:

max(N(i,j)) - min(N(i,j)) <= 1

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Implementação

cidade.maxmin <- focal(
  cidade.raster.cropped,
  w = matrix(1, 3, 3),
  fun = function(x, ...) {

    if(any(is.na(x))) {
      return(NA)
    }

    if((max(x) - min(x)) <= 1) {
      return(1)
    } else {
      return(0)
    }

  }
)

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Método 2 — Slope

Conceito

Calcula a inclinação do terreno usando derivadas espaciais.

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Matemática

O slope é calculado por:

slope = arctan(
  sqrt(
    (dz/dx)^2 +
    (dz/dy)^2
  )
)

Onde:

• dz/dx = variação leste-oeste
• dz/dy = variação norte-sul

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Critério

O projeto utiliza:

slope <= 1°

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Implementação

slope <- terrain(
  cidade.raster.cropped,
  v = "slope",
  unit = "degrees"
)

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Remoção de Áreas Ambientais

As áreas do KML são removidas usando:

mask(
  raster,
  uso.vect,
  inverse = TRUE
)

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Conversão para Polígonos

Os rasters binários são convertidos para polígonos:

as.polygons()

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Cálculo de Área

A área é calculada em metros quadrados:

expanse(
  poligono,
  unit = "m"
)

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Filtro de Área

São removidos polígonos menores que:

1000 m²

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Exportação dos Resultados

KML

Arquivos:

• maxmin.kml
• slope.kml

Compatíveis com:

• Google Earth
• QGIS
• ArcGIS

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GeoTIFF

Arquivo:

cidade_maxmin.tif

Preserva:

• CRS
• resolução
• pixels
• georreferenciamento

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Resultados Esperados

O projeto gera:

• Áreas potencialmente planas
• Comparação entre métodos
• Exclusão de áreas ambientais
• Arquivos para visualização geográfica

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Possíveis Melhorias Futuras

1. Utilizar DEM de maior resolução

Exemplo:

• LiDAR
• Drone
• Copernicus DEM

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2. Adicionar análise SAR

Utilizar bandas:

• HH
• HV
• VH
• VV

Para detectar:

• áreas urbanas
• vegetação
• corpos d'água

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3. Análise multicritério

Combinar:

• slope
• altitude
• distância da rede
• uso do solo
• acesso viário

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4. Clusterização espacial

Aplicar:

• DBSCAN
• Connected Components
• Segmentação raster

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Autor

Jader K M de Campos

Projeto desenvolvido para estudos geoespaciais aplicados à engenharia elétrica e planejamento territorial.