Instalação de softwares espaciais no Ubuntu

Como aproveitei para atualizar meu Ubuntu para a versão mais atual (16.04 LTS), tive que reinstalar todos os softwares de SIG, Sensoriamento Remoto e análise espaciais. E por não são expert em Ubuntu, sempre faço besteira ao adicionar repositórios que acabam instalando software em versões anteriores, ou quebro dependencias de outros softwares… Enfim, sempre tenho problemas.

Por isso, montei um script de guia e ele foi meu salvardor durante um/dois anos. Como o script foi montado para a versão anterior do Ubuntu, eu teria que reestrutura-lo para a versão 16.04. Mas em Outubro de 2016 participei de um curso na Latinoware sobre o complemento do QGIS DSGTools, ministrado pelo Luiz Andrade, do Exército Brasileiro. No curso, nos foi compartilhado um script “similar” ao que eu tinha feito, mas em formato executável no bash (terminal do linux) e com muito mais funcionalidades. Não tive dúvidas, entrei em contato com o Luiz para ter acesso ao script e recebi a boa notícia: o script tinha novas funcionalidades e funciona para diferentes versões do Ubuntu.

O que será instalado:

Outras funcionalidades:

  • Configuração do PostGreSQL;
  • Configuração do Apache
  • Instalação de bibliotecas para utilização do GRASS, OTB, SAGA e Semi-Automatic Classification Plugin;

Pelo ótimo trabalho do pessoal da DSG e imaginando que esse script seja de interesse de outras pessoas, resolvi compartilhar com vocês: link

O script faz parte do repositório DSG Management Tools e surgiu, segundo o Luiz, da rotina de instalação de tais softwares nos computadores das corporações ou durante os treinamentos.

Deixo aqui meu agradecimento ao Luiz Andrade e Philipe Borba pelo trabalho desenvolvido e compartilhamento do script.

Façam bom uso!

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Como instalar R e RStudio Ubuntu 16.04

Aproveitando o início do mês/ano para ajeitar a máquina e atualizar o Ubuntu para a versão 16.04 LTS (Long Term Service), achei por bem atualizar o tutoral de como instalar o R e Rstudio no Ubuntu.

Segue:

# ADD repository / Adicionando repositório para download
sudo echo "deb http://cran.rstudio.com/bin/linux/ubuntu xenial/" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list

# ADD Athentication KEY / Adicionando chave de atuenticação
gpg --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-key E084DAB9
gpg -a --export E084DAB9 | sudo apt-key add -
# Atualizando informações dos repositórios
sudo apt-get update

# Isntalling R / Instalando R
sudo apt-get install r-base r-base-dev

# Downloading RStudio / Fazendo download do RStudio -> ficar atento se nao há versões novas!
wget https://download1.rstudio.org/rstudio-1.0.136-amd64.deb
# Installing RStudio
sudo gdebi -n rstudio-1.0.136-amd64.deb
# Removing RStudio
rm rstudio-1.0.136-amd64.deb

# Caso tenha interesse em usar pacotes oara dados
# espaciais (como rgdal), será necessário instalar:
sudo apt-get install libgdal-dev libproj-dev

 

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Segmentação/Classificação no R

Há algum tempo comecei a usar mais o software R para análises espaciais. Trata-se de um software de grande possibilidade para análise exploratória e modelagens estatísticas. O que eu não imaginei foi a possibilidade de utilizá-lo para sensoriamento remoto.

E o mais louco de tudo isso é a possibilidade de faze tais análises (por exemplo, classificação de imagem de satélite) sem a necessidade de pacotes específicos. Afinal, em sua maioria, estamos sempre trabalhando com estatística, independente da finalidade.

Resolvi, portanto, compartilhar aqui uma classificação não supervisionada que fiz baseada no algoritmos K-means. De início estava interessado em entender o processo de segmentação, como o de crescimento de região, disponível no software SPRING. Há diferentes algoritmos de segmentação de imagens e a ideia geral é agrupar pixels com características similares, como por exemplo, nível de cinza, textura e contraste, resultando em áreas com resposta espectral homogêneas (ou melhor, dentro de um padrão). Não sou especialista, por isso incentivo à todos que pesquisem mais a respeito no manual spring ou no artigo do Sadeck.

K-means

O algoritmo K-means, foi colocado no artigo do Sadeck como um possível algoritmo de segmentação. Contudo, por ele realizar uma análise de agrupamento (clustering), e definir classes de grupos a cada pixel, estarei o considerando aqui, como um algoritmo de classificação não supervisionado. Logo, o algoritmo K-means não está baseada no método de crescimento por região, que era meu objetivo inicial.

Oque faz o K-means? O algoritmo cria k grupos com respostas espectrais similares a partir dos valores dos pixels da(s) imagem(ns). Portanto, não consideram elementos como, contraste e textura. Esta abordagem classifica da imagem em k grupos (definidos à priori pelo usuário), que serão agrupados (classificados) estatisticamente em diferentes iterações de forma a reduzir o erro quadrático médio intra grupos e, por consequência, aumentar a distância entre os grupos (clusters). Para mais informações Kmeans.

Classificação não supervisionada no R

Como exemplo, farei uma análise da cobertura do município do Rio de Janeiro, usando uma cena do satélite LandSat 8 OLI, para a data de 2015.

Dados básicos da análise

fig1.png

Para a classificação vou usar a cena com todas as bandas mais o NDVI. Na figura abaixo, vemos a composição r=4, g=2 e b=1.

Resultado

Da cena utilizada, fizemos a classificação em seis grupos distintos, ilustrados abaixo.

fig2.png

O tempo de processamento é curtíssimo. Sim, eu sei. Esse processo não é nenhuma novidade. Contudo, acredito ser de grande valia por termos a possibilidade de nos apropriarmos dos resultados estatísticos para explorá-los, tanto no pré quanto no pós processamento.

Visualmente, poderíamos atribuir aos grupos as seguintes classes:

  1. classe 1, com cor verde: poderia ser classificada como áreas florestais
  2. classe 2, com cor roxa (ou coisa parecida): seriam as áreas urbanas
  3. classe 3, com cor laranja: seriam áreas florestais, mas com alguma diferença da classe 1 (possivelmente em diferente estágio ou nível de degradação)
  4. classe 4, em amarelo: que pouco aparecem, seriam áreas de areia
  5. classe 5, em azul: seriam corpos d’água
  6. classe 6, em vermelho: áreas urbanas, mas com resposta diferente da classe 2

Perspectivas futuras

Ainda não pude pesquisar, mas imagino que existam pacotes específicos do R para Sensoriamento Remoto, que poderão nos ajudar bastante em análises complementares.

Comentários são bem-vindos e caso também estejam explorando o universo R e tenham curiosidade, avisem que compartilho o script!

Até a próxima.

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Foss4gBrasil: Mudando o jogo

No início do ano fiquei sabendo que nosso vizinho realizaria um encontro de ‘Free and Open Source Software for GIS’ ou FOSS4G. Resolvi me articular com alguns interessados e ir ao evento. Resolvi ainda, propor um curso visando enriquecer mais a proposta.

Pois bem, estamos aqui para o evento,  e tem sido ótimo. Descobrimos que além dos grupos de usuários de softwares específicos, eles organizaram um grupo que contempla a todos: geoinquietos. Nome sugestivo, não?

Hoje li pela manhã um artigo do Fernando Quadro no seu Blog se questionando o “por que os argentinos conseguem e nós não”. Neste artigo, ele nomeia algumas iniciativas realizadas mas que não tiveram reedição. Além disso, ele aproveita para levantar algumas hipóteses, das quais gostaria de comentar algumas aqui:

– Será o reflexo da nossa colonização, de exploração? Será que estamos fazendo com software livre o mesmo que fizeram conosco na época da colonização? Vejo poucas empresas apoiando realmente o software livre, na realidade vejo sempre as mesmas.

Acho um pouco forçado colocar culpa em nossa história, pela nossa tendência em manter a inércia. Mas pode fazer sentido.

Com relação às empresas, aqui eu vejo um ponto importante. Em 2014 alguns usuários de QGIS organizaram um “encontro” promovendo palestras online (I Encontro de usuários de QGIS). Foi o que deu para organizar e, acredito que foi bem sucedido. Todos os materiais se mantêm online para auxiliar quem não pode participar. E, apesar de o QGIS ser um software de grande apelo às empresas que se dedicam ao ensino de SIG, Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto, não houve, se quer, a manifestação de interesse, de qualquer empresa deste ramo. Aliás, não há nenhum envolvimento das mesmas com a comunidade QGISBrasil que, dentre outras atribuições, é responsável pelo processo de tradução do software. Logo, fica aqui o convite às empresas do ramo a se envolverem com o projeto. E, para que fique claro, mais do que dinheiro, precisamos de parceiros mobilizados e comprometidos com a causa.

– Será que é devido a falta pessoas se levantarem e se organizarem para realizar um evento desse porte (me incluo nesse item)?

Opa, será? Desculpe a ironia, mas sim. Acredito que seja esse o principal ponto. Afinal, não existe evento sem mobilização e comprometimento, assim como não existe software livre gratuito e de qualidade se ninguém se propor a programá-lo. Vejo o I encontro de usuários de QGIS como um caso pertinente. É comum na lista de e-mail do QGISBrasil, termos e-mail de usuários animados a realizar um evento. A inércia foi quebrada depois que passamos a nos reunirmos para organizar o processo de tradução e o I Encontro. E, tendo em vista a colaboração que o encontro exigiu, o tenho como um sucesso.

– Ou em decorrência do item acima, das organizações internacionais de Open Source GIS não olharem para o Brasil?

Não sei como nem o porque eles não olhariam. Somos um país de escala continental. Temos 6 biomas, sendo dois considerados hotspots para conservação, temos a amazônia (considerada o pulmão do mundo), grandes questões hídricas a serem resolvidas, uma grande extensão litorânea, sem falar nos elementos sociais e políticos que dariam ótimos casos de uso de SIG. E sim, ele tem sido usado, temos em nosso país grande desenvolvedores, por exemplo: Edmar Moretti, LuisMota. Não tenho dúvidas que organizações internacionais teriam e tem grande interesse em contribuir para nosso desenvolvimento. Mas talvez seja mais um caso para a quebra de inércia. Não podemos esperar que eles venham nos oferecer ‘ajuda’ (ou olhar para nós).

Minha pergunta é, até quando será assim? Temos grandes comunidades de QGIS, gvSIG, GeoServer, i3Geo entre outras, não tenho dúvidas que temos plenas condições de nos unirmos e realizarmos um evento tão bom quanto o FOSS4G Argentina, só depende de nós.

Eu realmente acredito que já não é  mais assim, e acredito ter apresentado alguns exemplos do porquê. Pode ser que estejamos almejando algo maior, mas é de pequeno que se começa. E sim, vamos nos unir! Aliás, é um convite à todos que estejam interessados em fazer mais.

Desculpem o desabafo!

Vamos fazer valer nosso desabafo?  Criamos o grupo Geoinquietos Brasil para discutirmos o desenvolvimento de geotecnologias livres (independente do software) no Brasil. Sendo um objetivo a curto prazo organização de um evento que integre as grandes comunidades de geotecnologias livres do Brasil.

Aos que tem interessem em participar, basta participar o grupo pelo link.

Assinado:

Felipe Sodré M. Barros

Narcélio de Sá Pereira Filho

 

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Open data no Brasil

Por esses dias tomei conhecimento do portal Data.Rio (data.rio.gov.br), portal de dados da prefeitura da cidade do Rio de Janeiro. A proposta é apenas uma das iniciativas de abertura dos dados governamentais, que visa democratizar o acesso aos dados públicos, tornando-os acessíveis à todos. Afinal, como bem ressalta o manual de dados abertos:

O governo é particularmente importante […] pelo fato de que tais dados são públicos, um direito garantido no artigo 5º da Constituição Federal  brasileira (e a regulamentação desse direito está em fase de  tramitação no Senado Federal, no Projeto de Lei nº 41/2010).

A partir de iniciativas como esta, caberá a nós nos apoderarmos desses dados e usa-los para ‘auxiliar’ nossos governantes (se preferiren, entendam como ‘pressiona-los’) à melhor gestão territorial. Segue um video bem didático sobre a proposta e onde podemos colaborar:

A combinação entre diferentes dados disponíveis podem nos proporcionar novos conhecimentos e importantes considerações à gestão territorial. Fiquei bem contente ao ver no manual de dados abertos (Já citado no incio deste artigo) uma referência ao caso do médico inglês, John Snow, como exemplo e incentivo à exploração dos dados.

Iniciativas como esta já se espalham pelo mundo. A empresa OpenDataSoft mapeou as principais iniciativas e as publicou em um webmap. São mais de 1.600 iniciativas, e os Estados Unidos possuem a maior quantidade de portais. No Brasil, além do portal de dados do Rio de Janeiro, temos o portal de dados do senado, INEP (Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira), do estado de São Paulo , do estado de Alagoas e da cidade de Porto Alegre .

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Banco de dados do IBGE 1:250.000 no PostGIS

Em 2013 o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) disponibilizou a Base Cartográfica Contínua do Brasil na escala 1:250.000, também conhecido como “BC250”. 

A Base Cartográfica Contínua serve como referência cartográfica para as ações de planejamento, monitoramento e gestão territorial do país, e está modelada conforme as Especificações Técnicas para Estruturação de Dados Geoespaciais Vetoriais na versão 2.1 (ET-EDGV v2.1) (IBGE).

A BC250 foi disponibilizada pelo IBGE em dois formatos:

  • Em um formato de banco de dados proprietário (*.mdb), usado pelo ArcMap;
  • E em PostGIS;

Como a extensão “.mdb ” foi desenvolvida pela Microsoft, o usuários de Windows tem a possibilidade de usar tais dados em diferentes SIGs, mesmo não se tratando de sistemas desenvolvidos pela ESRI. Como sou usuário de Linux, essa possibilidade não se aplica, apesar de haver formas de instalar tal extensão.

Por isso, resolvi usar a versão do banco de dados em PostGIS. Levei um tempo até fazer a incorporação da base de dados ao meu banco e, visando ajudar aos demais que possam ter as mesmas dúvidas que tive, coloco aqui os procedimentos:

AQUISIÇÃO DOS DADOS

A Base de dados pode ser acessada pelo FTP do IBGE, por meio do link:
ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapeamento_sistematico/base_vetorial_continua_escala_250mil/

IBGE_BC250Download da Base Cartográfica 1:250.000, em formato para PostGIS, pode ser feito aqui: bc250_pgis20_dump.zip

É sempre importante ler a documentação referente aos dados para ter mais controle e conhecimento sobre os dados manipulados. A documentação referente à BC250 pode ser acessada aqui.

PREPARAÇÃO DO BANCO DE DADOS

Como o próprio nome do arquivo informa, a base cartográfica foi disponibilizada através de um backup ‘dump’. A ferramenta ”pg_dump” permite realizar o backup de uma base de dados de forma consistente sem impedir sua utilização durante o processamento. O arquivo resultante está em formato de texto, facil de ser restaurado em outras bases de dados.

Contudo, alguns elementos precisam estar configurados conforme o banco de dados de origem. Por exemplo, todos os dados da BC250 estavam em um ‘schema’ chamado ‘bc250’. Por isso, precisaremos criar um com o mesmo nome em nosso banco de dados. Além disso, é preciso criar um usuário com o nome ‘ACC’, que está definido no bc250 como proprietário.

Para criar o schema e usuário por SQL, basta usar os comandos:

--Logando como superusuário
sudo su
su postgres
--Logando à base de dados
psql database
-- Criando o shema
CREATE SCHEMA bc250;
--Criando o usuário
CREATE USER ccar;

RESTAURANDO A BC250

Com tudo isso pronto, precisaremos apenas abrir o arquivo o ‘restore.sql’, com um editor de texto, e mudar o “$$PATH” para o caminho de pastas e subpastas onde os dados foram descompactados.

Para executar o restore.sql, saia da base de dados (comando \q ) execute restore.sql direcionando o à base de dados correta:

psql -d database -f restore.sql

A restauração da Base Cartográfica 250 do IBGE levará um bom tempo, devido à quantidade de dados. Por isso, aproveite para ler a documentação, tomar um café…

A resolução desse ‘problema’ assim, como várias dúvidas tem sido tiradas através da lista de e-mails do PsotGIS Brasil. Fica, então a dica aos que estão interessados: postgis-brasil@googlegroups.com

Abs

Felipe Sodré Barros

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Materiais sobre PostGIS

Image from: PostGIS online

Image from: PostGIS online

Bom, após algum tempo sem publicar nada (não pela falta de assunto, mas pela falta de tempo), venho divulgar alguns materiais sobre o uso do PostGIS.

Ano passado (2014) fizemos um encontro de usuários de QGIS onde um dos temas abordados foi a integração do QGIS com outros softwares. No caso da apresentação foi dada ênfase ao R e ao PostGIS. Para quem não assistiu à apresentação, segue o link. A ideia era justamente apresentar alguns dos potenciais no uso do PostGIS, e muitos foram os e-mail recebidos pedindo mais informações e materiais sobre o PostGIS. Resolvi compilar alguns e publicar por aqui:

TUTORIAIS

A empresa Boundless, especialista em soluções espaciais livres, possui em seu site em pequeno, mas poderoso tutorial de Introdução ao PostGIS. São 34 ‘capítulos’ e dão um panorama bem geral e consistente sobre manuseio de dados, construção de consultas e principais ferramentas.

O PostGre, possui também uma extensão dedicada à análises e definição de rotas, chamada de PGRouting. No site dos desenvolvedores da extensão há um tutorial básico para aprender a manusea-lo.

LITERATURA

Além desses tutoriais práticos e gratuitos, há livros dedicados ao tema. O primeiro a sair (em 2011, se não me engano) foi o PostGIS in Action. Trata-se de uma apresentação bem didática e detalhada (apresentando inclusive, a construção de consultas em SQL) sobre o PostGIS.

Posteriormente, foi lançado o PostGIS Cookbook. Com uma proposta diferente ao PostGIs in Action, o PostGIS Cookbook apresenta funções, ferramentas e truques para os principais desafios ‘cotidianos’.

OUTRAS PUBLICAÇÕES

Eu percebí, durante o XVII Simpósio Brasileiro de Sensriamento Remoto (SBSR), que foram publicados alguns bons trabalhos usando PostGIS. Por isso resolvi pesquisar o Anais do evento, e tive acesso à três trabalhos que dão ênfase ao uso do PostGIS (possuem PostGIS no título). Por curiosidade, segui pesquisando no histórico do XVI SBSR, onde apenas um trabalho tinha o PostGIS como ênfase. E, como era de se esperar, no XV SBSR, nenhum trabalho foi encontrado com a temática. Percebo uma evolução tímida em relação à quantidade de trabalhos. Contudo, em relação ao uso dado à ferramenta, vejo que há muita evolução nos trabalhos desenvolvidos, inclusive com o uso da ferramenta para Processamento Digital de Imagens. Vale a pena dar uma olhada!

Artigos do XVII Simpósio Brasileiro de Sensriamento Remoto (2015):

Aplicação de técnicas de processamento digital de imagens usando a extensão espacial PostGIS Raster em imagens de sensoriamento remoto
Adeline Marinho Maciel; Lúbia Vinhas; Gilberto Câmara

Pag.: 4651 – 4658
Area: Geoprocessamento e aplicações / Geoprocessing and aplications

Comparação do desempenho de extensões espaciais de SGBD: PostGIS e SpatiaLite
Rodrigo Evangelista Delgado; Pedro Lucas Lopes Zimmermann; Ivanildo Barbosa

Pag.: 3326 – 3330
Area: Sistemas, gerenciamento e política de dados / Data systems, management and policy

Integrando dados Raster à Plataforma da Embrapa de dados de Recursos Naturais dos Biomas Brasileiros: avaliação do uso da extensão PostGIS Raster
Carla Geovana do Nascimento Macário; Alan Massaru Nakai; Sérgio Aparecido Braga da Cruz; Thiago de Siqueira Pereira

Pag.: 2567 – 2573
Area: Geoprocessamento e aplicações / Geoprocessing and aplications

Artigos do XVI Simpósio Brasileiro de Sensriamento Remoto (2013):

Explorando a extensão WKT Raster  do PostGIS para armazenamento e manipulação de imagens de sensoriamento remoto

Lúbia  Vinhas; Karine Reis Ferreira

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Vale a ena frisar que as buscas nos históricos do eventos do SBSR, não foi exaustiva. Portanto, caso vc tenha mais trabalhos, materiais e dicas, não deixe de deixar em seu comentário!

Abs

Felipe Sodré Barros

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