ODS 11.3.1 - Taxa de Consumo da Terra

  • ** Objetivo **: Aprender a calcular a extensão urbana e a população para 2000, 2005, 2010, 2015 em formato raster e saídas tabulares com áreas estimadas.
  • Tempo estimado de conclusão: 40 minutos
  • Acesso à Internet: Obrigatório

Nota

Faça o download desta página como um PDF para uso off-line <../ pdfs / Trends.Earth_Tutorial11_Urban_Change_SDG_Indicator.pdf> _

Nota

Para uma descrição dos conceitos por trás do SDG 11.3.1, as necessidades de dados e os métodos usados em | trends.earth |, por favor, consulte a seção de fundo:: ref: `indicator-11-3-1-background.

Nota

Em 20 de julho de 2019, lançamos uma versão atualizada do conjunto de dados do ISI. Recomendamos usar a versão mais atual. No entanto, se você executar qualquer análise do SDG 11.3.1 em | trends.earth | antes dessa data e gostaria de replicá-las, por favor, use a versão anterior do plug-in disponível `aqui <https://github.com/ConservationInternational/trends.earth/releases/tag/0.64> `_ e referem-se a este site <https://github.com/ConservationInternational/trends.earth#development-version> `_ para instruções sobre como instalá-lo.

Explorando o Mapeador Urbano

O primeiro passo antes de analisar a mudança urbana é definir a extensão das áreas construídas. Para isso, criamos uma interface web interativa chamada Trends.Earth Urban Mapper <https://geflanddegradation.users.earthengine.app/view/trendsearth-urban-mapper> `_. Esta etapa é fundamental para garantir que a área construída identificada pelos indicadores reflita com precisão as condições em sua área de estudo. O Mapeador Urbano Trends.Earth <https://geflanddegradation.users.earthengine.app/view/trendsearth-urban-mapper> `_ permite que os usuários explorem como a mudança de diferentes parâmetros afeta a extensão dos dados da área construída, que serão usados para definir mudanças na extensão urbana.

  1. Navegue até o Trends.Earth Urban Mapper <https://geflanddegradation.users.earthengine.app/view/trendsearth-urban-mapper> `_ antes de executar a análise no QGIS.
  2. Essa ferramenta pode ser usada para analisar mudanças na área construída em praticamente qualquer cidade do mundo. Clique na janela ** Pesquisar locais ** na parte superior central da página e digite a cidade que você deseja analisar. Para este tutorial, digite ** Kampala, Uganda ** e clique na opção que aparece logo abaixo.
  3. Essa ferramenta permite que você altere três parâmetros para identificar corretamente a extensão mais apropriada para sua cidade: ** Índice de superfície impermeável, índice de luzes noturnas e frequência da água **. Na primeira vez que você executar a ferramenta em uma nova cidade, clique em ** Executar análise ** para ver como os parâmetros padrão são executados e, a partir daí, você poderá personalizar a análise. Você pode usar as imagens de alta resolução espacial em segundo plano para avaliar o produto.

Agora, o mapa com a área construída definida pelos parâmetros padrão será carregado na cor do mapa codificada da seguinte maneira:

  • Preto: Áreas construídas presentes desde antes de 2000
  • Vermelho: áreas construídas entre 2000 e 2005
  • Laranja: áreas construídas entre 2005 e 2010
  • Amarelo: áreas construídas construídas entre 2010 e 2015
../_images/calc_urban_mapper1.png
  1. Agora você deve usar seu conhecimento da cidade para explorar o conjunto de dados. Podemos, por exemplo, aumentar o zoom em uma área no oeste de Kampala para ver como os parâmetros padrão funcionam (ISI: 30, NTL: 10, WFR: 25):
../_images/calc_urban_mapper2.png
  1. Nesta área, o conjunto de dados parece estar faltando algumas construções, para que possamos ajustar o limiar ISI para um valor mais baixo para incluir áreas com menor densidade de superfície impermeável em nossa definição de construção para Kampala. Vamos ** alterar o limite do indicador de superfície impermeável de 30 para 25 e clicar em Executar análise **
../_images/calc_urban_mapper3.png
  1. Isso parece ter aumentado a área construída na direção que queríamos, mas agora podemos ver algumas linhas de descontinuidade na periferia da cidade, após as quais não há informações. Este é um sinal de que o limite de Night Time Lights está sendo muito restritivo. Se definirmos o parâmetro para um valor mais baixo, permitiremos que a análise inclua áreas com baixa densidade de luz noturna. ** Altere o limite de luz noturna de 10 para 2 e clique em Executar análise. **
../_images/calc_urban_mapper4.png
  1. Agora podemos ver que a informação da área construída também estende toda a área que estávamos explorando. Podemos executar a análise quantas vezes precisarmos. Cada vez que clicamos em ** Executar análise **, uma nova camada será adicionada ao mapa. Você pode ativar ou desativar as diferentes camadas ou alterar a transparência de cada uma delas no ** Menu Camadas ** na parte superior direita do mapa.
../_images/layers_menu.png
  1. Recomendamos que você gaste algum tempo explorando o efeito dos diferentes valores em cada parâmetro para sua cidade, pois seus resultados dependerão muito deles. Certifique-se de navegar para diferentes partes da cidade para garantir que os parâmetros funcionem bem em áreas de alta densidade próximas ao centro e também em áreas de densidade moderada e baixa. Você pode encontrar abaixo a distribuição espacial dos parâmetros de limiar selecionados para a amostra de 224 cidades testadas, que podem servir como um guia para identificar quais valores podem ser mais relevantes para sua cidade de interesse. Quando você sentir que identificou os melhores valores para a cidade que deseja analisar, está pronto para ir ao QGIS para executar a análise.
../_images/sdg11_map_cities_isi.png ../_images/sdg11_map_cities_ntl.png ../_images/sdg11_map_cities_wfr.png

Etapa 1: série construída

  1. Selecione o ícone Calcular (| iconCalculator |) no plug-in Trends.Earth no QGIS.
../_images/ldmt_toolbar_highlight_calculate.png
  1. O menu ** Calculate Indicators ** será aberto. Nessa janela, clique no botão ** Indicadores de mudança urbana e consumo de terra (indicador SDG 11.3.1) **.
../_images/calc_indicators.png
  1. Selecione Etapa 1: Calcular camadas espaciais de mudança urbana
../_images/calc_urban.png
  1. O menu ** Calcular métricas de mudança de área urbana ** será aberto. Nessa janela, você percorrerá as quatro guias para definir os parâmetros para sua análise. Na aba de configurações você irá inserir os parâmetros que você determinou como mais apropriados para a cidade, explorando o `Trends.Earth Urban Mapper <https://geflanddegradation.users.earthengine.app/view/trendsearth-urban-mapper> `_.
  1. Selecione o Índice de Superfície Impermeável (ISI) escolhendo um valor entre 0-100. Valores mais baixos incluirão áreas de baixa densidade.
  2. Selecione o índice de acendimento noturno (NTL) selecionando um valor entre 0 e 100. Valores mais baixos incluirão áreas de pouca luz.
  3. Selecione a freqüência da água (WFR), escolhendo um valor entre 0-100. Valores mais baixos incluirão corpos de água de baixa frequência.
../_images/calc_indicators_settings1.png

Neste caso, vamos alterá-los para: ISI = 25, NTL = 2 e WFR = 25 e clique em Next.

../_images/calc_indicators_settings2.png
  1. Na guia Avançado, você precisará definir:
  1. Os limiares para áreas urbanas suburbanas e urbanas.
  2. Defina a área do maior espaço aberto capturado (ha) que é o espaço aberto capturado contíguo maior que essa área que será considerada rural.
  3. Selecione qual conjunto de dados de densidade populacional você gostaria de usar para a análise.
../_images/calc_indicators_advanced.png

Usaremos as opções padrão por enquanto, mas você pode alterá-las para atender às necessidades de sua análise. Clique em Next.

  1. Na guia Área, você pode selecionar um país, região ou cidade nas listas suspensas ou fazer upload de uma área de um arquivo. Se você selecionar uma cidade ou fizer o upload de uma localização de ponto de uma cidade, aplique um buffer à área escolhida para que a análise englobe todas as áreas urbanas potenciais.

Se você estiver usando seu próprio polígono para análise, recomendamos não usar buffers, pois isso afetará a área de análise e o cálculo final da área.

../_images/calc_indicators_area.png

Nota

Os limites fornecidos são da `Natural Earth <http://www.naturalearthdata.com> `_ e estão no domínio público <https://creativecommons.org/publicdomain> `_. Os limites e nomes usados e as designações usadas no Trends.Earth não implicam aprovação ou aceitação oficial da Conservation International Foundation ou de suas organizações parceiras e colaboradores. Se estiver usando o Trends.Earth para fins oficiais, é recomendável que os usuários escolham um limite oficial fornecido pelo escritório designado de seu país.

  1. Na guia Opções, você deve atribuir um nome à tarefa e algumas notas sobre como você personalizou os parâmetros para sua análise para referência futura.

Quando todos os parâmetros tiverem sido definidos, clique em &quot;Calcular&quot; e a tarefa será enviada ao Google Earth Engine para computação.

../_images/calc_indicators_options.png
  1. A análise para cidades leva aproximadamente 30 minutos para ser executada, dependendo do tamanho da área e do uso dos servidores. Para verificar o status da tarefa, você pode clicar no botão Download no | trends.earth | barra de ferramentas. Quando as janelas abrirem, clique em ** Atualizar lista **.
../_images/ldmt_toolbar_highlight_tasks.png ../_images/task_running.png

Quando a tarefa do Google Earth Engine estiver concluída e você receber o e-mail, clique em &quot;Atualizar lista&quot; e o status será FINALIZADO.

../_images/task_completed.png
  1. Para baixar os resultados, clique na tarefa e selecione &quot;Baixar resultados&quot; na parte inferior da janela. Uma janela pop-up será aberta para você selecionar onde salvar a camada e atribuir um nome a ela.
../_images/save_json.png

Em seguida, clique em &quot;Salvar&quot;. A camada será salva no seu computador e carregada automaticamente em seu projeto QGIS atual.

../_images/urban_area_change.png

Etapa 2: mudança urbana

  1. Você já baixou o detaset para o seu computador local, mas ainda precisamos estimar a mudança ao longo do tempo para calcular o indicador SDG 11.3.1. Para isso, selecione o ícone Calcular (| iconCalculator |) do plugin Trends.Earth no QGIS.
../_images/ldmt_toolbar_highlight_calculate.png
  1. O menu ** Calculate Indicators ** será aberto. Nessa janela, clique no botão ** Indicadores de mudança urbana e consumo de terra (indicador SDG 11.3.1) **.
../_images/calc_indicators.png
  1. Selecione a Etapa 2: Calcular a tabela de resumo de alterações urbanas para a cidade.
../_images/calc_urban2.png
  1. Entrada: Carregue um arquivo .json existente se ele não tiver sido preenchido automaticamente no menu suspenso do seu projeto QGIS.
../_images/summary_input.png
  1. Saída: Selecione navegar para navegar para um arquivo no seu computador e salve o arquivo json e a tabela do Excel.
../_images/summary_outputs.png
  1. Área: defina a área para sua análise
../_images/summary_area.png
  1. Opções: insira um nome de tarefa e notas para a análise. Este passo final é calculado localmente no seu computador, ele será carregado automaticamente na janela do seu projeto QGIS.
../_images/summary_options.png
  1. Exibir resultados: uma janela será exibida quando o processamento for concluído. Selecione ** OK **.
../_images/success.png

Depois de clicar em OK, os quatro mapas anuais de extensão urbana com seu zoneamento correspondente serão carregados no projeto QGIS.

Nota

Se você selecionou a opção de buffer para executar a análise, você pode perceber que os resultados não parecem exibir uma forma perfeitamente circular. Usamos coordenadas planares para medir a distância ao calcular o buffer, enquanto exibimos os resultados em coordenadas geográficas. Isso causará uma distorção aparente quanto mais longe sua área estiver do equador, mas não há nada para se preocupar, os resultados estão corretos.

../_images/urban_change.png
  1. Para explorar a tabela de resumo, navegue até a pasta em seu computador onde você salvou o arquivo excel e clique duas vezes nele para abrir. Se aparecer uma janela de erro, selecione o ** Sim ** e o resumo continuará abrindo.
../_images/error1.png ../_images/error2.png ../_images/summary_table_sdg11.png
  1. Nesta tabela, você encontrará a área das diferentes classes de cobertura da cidade (áreas urbanas, suburbanas, marginais, captura de espaços abertos e água) e as áreas rurais. Você também encontrará a população para cada um dos anos analisados (2000, 2005, 2010 e 2015) e o SDG final 11.3.1.

Nota

A fim de melhorar o Índice de Superfície Impervious e a orientação que fornecemos aos usuários, seria muito útil para nós aprendermos os parâmetros selecionados para sua cidade e sua avaliação sobre como a ferramenta executou preenchendo este formulário on-line. <https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdLRBzeQ5ZknHJKEtTTzd2VBo2lroPy2RLUSKFpfCyCBRqPKg/viewform> `_ você não levará mais de 30 segundos para preencher, e isso nos ajudará a melhorar a ferramenta. Obrigado!

Extra: parâmetro de frequência da água

Neste tutorial nós não exploramos o efeito do terceiro parâmetro da página `Urban Mapper <https://geflanddegradation.users.earthengine.app/view/trendsearth-urban-mapper> `_. nos permitem mudar, Freqüência da Água. Esse parâmetro permanecerá inalterado para a maioria das cidades, mas para aqueles lugares em que a captura da dinâmica da água é importante para entender como uma cidade está mudando, ela será muito útil.

O parâmetro Frequência da água deve ser interpretado da seguinte forma: Um pixel precisa ser coberto por água por pelo menos X por cento do tempo para ser considerado água, caso contrário, será considerado terra &quot;. Isso significa que quanto maior o valor, menos água será mostrada no mapa e mais terra (isto é, se for o caso).

Para explorar um desses casos, navegue até a página &quot;Urban Mapper&quot; <https://geflanddegradation.users.earthengine.app/view/trendsearth-urban-mapper> `_ e vamos para o ** Dubai **.

../_images/wfr_satellite.png

Uma das principais características que notamos é um conjunto de ilhas. No entanto, quando clicamos em ** Executar análise **, o conjunto de dados parece não tê-los

../_images/wfr_default.png

Se mudarmos o parâmetro Frequência da Água de 25 para 80, podemos começar a ver as áreas recentemente construídas na água (ISI = 30, NTL = 10, WFR = 80). Mas ainda estamos perdendo algumas porções.

../_images/wfr_wfr.png
  1. Nesse caso, parece que partes dessas ilhas recém-construídas não têm muita luz sobre elas. Então, se definirmos o limite de NTL para um valor mais baixo (por exemplo, 5), iremos capturá-los.
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