Cap. 15 - Dados geoespaciais

15.1 Importe o limite dos estados brasileiros no formato sf com o nome br. Para isso, use a função ne_states do pacote rnaturalearth. Crie um mapa simples cinza utilizando a função plot(), selecionando a coluna geometry com o operador $ e com os argumentos axes e graticule verdadeiros.

Solução:

library(rnaturalearth)
br <- rnaturalearth::ne_states(country = "Brazil", returnclass = "sf")
plot(br$geometry, col = "gray", axes = TRUE, graticule = TRUE)

15.2 Dados vetoriais podem ser criados com diversos erros de topologia, e.g., sobreposição de linhas ou polígonos ou buracos. Algumas funções exigem que os objetos vetoriais aos quais são atribuídos esses dados não possuam esses erros para que o algoritmo funcione. Para verificar se há erros, podemos usar a função st_is_valid() do pacote sf. Há diversas forma de correções desses erros, mas vamos usar uma correção simples do R, com a função st_make_valid(). Vamos fazer essa correção para o br importado anteriormente e atribuindo ao objeto br_valid. Podemos conferir para saber se há erros e fazer um plot.

Solução:

library(sf)

sf::st_is_valid(br)
#>  [1]  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE
#> [10]  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE
#> [19]  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE FALSE  TRUE  TRUE  TRUE

br_valid <- sf::st_make_valid(br)
sf::st_is_valid(br_valid)
#>  [1] TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE
#> [12] TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE
#> [23] TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

plot(br_valid$geometry, col = "gray", axes = TRUE, graticule = TRUE)

15.3 Crie um objeto RasterLayer vazio chamado ra com reSolução: de 5º (~600 km). Atribua um sistema de referência de coordendas com o código 4326. Atribua valores aleatórios de uma distribuição normal e plote o mesmo.

Solução:

library(raster)
ra <- raster::raster(res = 5, crs = 4326)
raster::values(ra) <- rnorm(raster::ncell(ra))
plot(ra)

15.4 Reprojete o limite dos estados brasileiros do exercício anterior para o CRS SIRGAS 2000/Brazil Polyconic, utilizando o código EPSG:5880 e chamando de br_poly. Faça um mapa simples como no exercício 1. Atente para as curvaturas das linhas.

Solução:

library(sf)
library(rnaturalearth)

br_valid_poly <- sf::st_transform(br_valid, crs = 5880)
plot(br_valid_poly$geometry, col = "gray", axes = TRUE, graticule = TRUE)

15.5 Utilizando a função st_centroid do pacote sf, crie um vetor chamado br_valid_cen que armazenará o centroide de cada estado brasileiro do objeto br_valid do exercício 2 e plot o resultado.

Solução:

library(sf)
library(rnaturalearth)

br_valid_poly_cen <- sf::st_centroid(br_valid_poly)

plot(br_valid_poly$geometry, col = "gray", axes = TRUE, graticule = TRUE)
plot(br_valid_poly_cen$geometry, pch = 20, add = TRUE)

15.6 Ajuste o limite e máscara do objeto raster criado no exercício 3 para o limite do Brasil, atribuindo ao objeto ra_br. Depois reprojete esse raster para a mesma projeção utilizada no exercício 4 com o nome ra_br_poly e plote o mapa resultante.

Solução:

library(raster)

ra_br <- ra %>% 
    raster::crop(br_valid) %>% 
    raster::mask(br_valid)

ra_br_poly <- raster::projectRaster(ra_br, crs = "+init=epsg:5880")

plot(ra_br_poly)
plot(br_valid_poly$geometry, add = TRUE)
plot(br_valid_poly_cen$geometry, pch = 20, add = TRUE)

15.7 Extraia os valores de cada pixel do raster criado no exercício 6 para os centroides dos estados do Brasil criado no exercício 5, atribuindo à coluna val do objeto espacial chamado br_valid_poly_cent_ra.

Solução:

br_valid_poly_cent_ra <- br_valid_poly_cen %>% 
    dplyr::mutate(val = raster::extract(ra_br_poly, .))
head(br_valid_poly_cent_ra$val)
#> [1]  1.0238284 -1.0381480 -0.4493325  0.3284137 -0.1762245
#> [6]  0.7180757

15.8 Crie um mapa final usando os resultados dos exercícios 4, 5 e 6. Utilize o pacote tmap e inclua todos os principais elementos de um mapa.

Solução:

library(tmap)

tm_shape(ra_br_poly) +
    tm_raster(title = "Raster") +
    tm_shape(br_valid_poly) +
    tm_borders() +
    tm_shape(br_valid_poly_cent_ra) +
    tm_bubbles(col = "val", size = .2, legend.col.show = FALSE) +
    tm_graticules(lines = FALSE, 
                  labels.format = list(big.mark = ""), 
                  labels.rot = c(0, 90),
                  labels.size = .7) +
    tm_compass(position = c("right", "top"), size = 2) +
    tm_scale_bar(size = 1) +
    tm_xlab("Longitude", size = 1) +
    tm_ylab("Latitude", size = 1) +
    tm_credits("CRS: SIRGAS2000/Policônica", position = c(.6, .15), size = .6) +
    tm_credits("Fonte: Natural Earth (2022)", position = c(.6, .12), size = .6) +
    tm_layout(main.title = "Estados do Brasil",
              main.title.position = c(.1, .95),
              main.title.size = 1.5,
              title.fontface = "bold",
              legend.position = c("left", "bottom"),
              legend.title.fontface = "bold")

Cap. 14 - Diversidade Funcional