Objetivo:


Fornecer uma interface simples para o cálculo de áreas de amostragem de parcelas curva de nível (não-lineares) utilizadas no monitoramento ambiental . O mesmo pode ser feito usando os softwares SIG, mas isso normalmente envolve processamento manual e pode ser demorado e/ou propenso a erros ao processar vários parcelas. parcelareadev permite cálculos em vários parcelas, assim removendo a necessidade de processar manualmente as parcelas individuais.

Funções:


parcelareadev tem funções, que utilizam azimutes (de bússola) e distâncias anotados durante a instalação de parcelas para processar, calcular áreas e exportar resultados em formatos amigáveis para o usuário. Especificamente, as funções no parcelareadev:
1) Obter coordenados e implementar calculos referente a area amostrada com parcelas curva de nível
2) Exportar arquivos .pdf mostrando as parcelas
3) Exportar valores de área calculados como arquivo .csv
4) Exportar linhas centrais das parcelas como shapefiles e .kml

Guia:


parcelareadev disponível através github https://github.com/darrennorris/parcelareadev. Este guia usa os dados fornecidos no pacote. Uma vez instalado, carregue o pacote:

library(parcelareadev)

Em seguida, carregue os dados com azimutes e comprimentos dos segmentos. O conjunto de dados br319 inclui valores de 5 parcelas ao longo do BR319 no Brasil. Para mais detalhes sobre esses amostragens: https://ppbio.inpa.gov.br/sitios/br319/ .
Podemos verificar a estrutura:

data("br319")
str(br319)
## 'data.frame':    138 obs. of  6 variables:
##  $ aid     : int  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...
##  $ plot_id : Factor w/ 119 levels "M01_TN_0500",..: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ...
##  $ azimute : num  166 152 143 158 163 157 151 159 166 168 ...
##  $ segmento: num  10 9.8 9.88 9.98 10 10.2 9.94 9.92 9.86 10 ...
##  $ remove  : int  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ...
##  $ seg_id  : int  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...

br319 tem 138 linhas, e 6 colunas:
“aid” : ID unica para cada linha, para verificação de dados.
“plot_id” : ID unica para cada parcela.
“azimute” : Azimute (angulo de bussola) do segmento. Usado para cálculos de área. Não deve ser nulo.
“segmento” : Comprimento do segmento em metros. Usado para cálculos de área. Não deve ser nulo.
“remove” : “Bandeira”. O segmento deve ser removido da análise. Numérico, (1 = sim, 0 = não). Normalmente indica seções que atravessam a trilha principal.
“seg_id” : ID numérico para segmentos. Único dentro da parcela, deve ser sequencial (por exemplo, 1,2,3 etc). Usado para ordenação em cálculos de área, não deve ser nulo.

Para rodar o codigo com seus próprios dados, os usuários devem fornecer um data.frame seguindo o formato dos dados no exemplo, isto é, colunas com os mesmos nomes, na mesma ordem, com o mesmo tipo de dados (número, caractere etc, conforme apropriado). Ajuda para ver detalhes de dados de entrada:

?br319

Função area_calc executa vários processos e gera uma lista com um data.frame, linhas espaciais e polígonos espaciais para cada parcela. Como as coordenadas iniciais (coordenadas geográficas) das parcelas são desconhecidas (e desnecessárias nesta fase), as coordenadas iniciais de cada parcela são definidas como 0 (zero). A lista e os objetos produzidos são para verificar e obter cálculos, mas não para representação geográfica. A tarefa de deslocar as parcelas para coordiantes geográficos vem mais tarde (função exp_results ) .

# Generate midlines and polygons for specified widths
dados_in <- br319
list_res <- parcelareadev::area_calc(
                    data_in = dados_in, 
                    faixa_dist = c(0.5, 1, 3,12, 10, 20, 21, 22),
                    faixa_lado = c(0.5, 1, 3,12, 10, 20, 21, 22),
                    area_epsg = 3395 
                    )

A lista (“list_res”) contém todos os dados e objetos necessários para cálculos e processamento posterior. Os usuários podem acessar os elementos da lista para gerar uma grande variedade de resumos e figuras.
Para facilitar, dentro do pacote parcelareadev tem funções que geram automaticamente resumos para atender varios necessidades. A função area_results calcula a área de parcelas não-lineares (curva de nível) e exporta três representações das parcelas em arquivos .pdf. Os valores de área calculados estão disponíveis em um data.frame (df.resumo) e uma cópia também é exportada para o R working directory no formato de um arquivo de texto “resumo_parcelas.csv” .

# Calculate area and export results
df.resumo <- parcelareadev::area_results(results_list = list_res, 
                       make_shape = FALSE)

Output

.pdfs

Tres arquivos .pdf são exportados com a função area_results. Os arquivos .pdf são gravados no R working directory.
1. “check_linha_test.pdf” mostranda a linha central da parcela, com os segmentos a ser desconsideradas;
2. “check_area_test.pdf” mostranda a área usada nos cálculos;
3. “check_lado_test.pdf” mostranda a área usada nos cálculos para os lados esquerdo e direito.

O arquivo “check_linha_test.pdf” tem uma página para cada parcela. Um exemplo da figura produzida no arquivo é mostrado abaixo. A linha central da párcela é mostrada (linha cinza), juntamente com os segmentos a serem descartadas da análise, como segmentos que atravessam a trilha principal (linha preta sólida) ou têm ângulo menor ou igual a 70 graus (linha vermelha sólida).

O segundo arquivo (“check_area_test.pdf”) novamente tem uma página por parcela, mas desta vez mostra a área usada nos cálculos. Há quatro figuras para cada parcela. Estes são para quatro casos, onde a mesma parcela pode ter comprimentos e formas diferentes (Página 108 no livro: http://ppbio.inpa.gov.br/sites/default/files/Biodiversidade%20e%20monitoramento%20ambiental%20integrado.pdf ):

  1. Todos os segmentos;

  2. Desconsiderando segmentos que atravessam a trilha principal;

  3. Desconsiderando segmentos com ângulo menor ou igual a 70 graus;

  4. Desconsiderando ambos “2” and “3”.

Segue um exemplo de uma figura no arquivo “check_area_test.pdf”:

O terceiro arquivo “check_lado_test.pdf” mostra a área usada nos cálculos separados para os lados esquerdo e direito da linha central. Há novamente quatro figuras para cada parcela, mostrando os quatro casos diferentes. Esquerda e direita são definidas seguindo o direção começando no início da parcela (distância 0) e terminando no final.

.csv

O objectivo principal dos três arquivos .pdf é permitir que a área utilizada nos cálculos seja visualmente verificada e validada. Os valores calculados estão disponíveis para os usuários no data.frame df.resumo. Uma cópia deste data.frame também é exportada para o diretório de trabalho ( R working directory ) no arquivo .csv “resumo_parcelas.csv”.

Outros exemplos de como fazer calculos e obter valores de área (por exemplo quando tiver corredor de acceso) estão disponíveis aqui: http://rpubs.com/darren75/parcelareadevEx01Eng .

Este data.frame tem 8 colunas:
“.id” : ID unica para cada parcela.
“variable” : Quais segmentos foram usados (4 casos).
“lado” : Qual lado.
“faixa_id” : ID used in width calculation.
“area_m2” : Calculated area in m2.
“seg_count” : Quantos segmentos foram utilizadas no cálculo da área.
“faixa_tipo” : ID para agrupar tipos de cálculo.
“faixa_dist” : largura da faixa utilizada nos cálculos de área.

str(df.resumo)
## 'data.frame':    480 obs. of  8 variables:
##  $ .id       : chr  "M01_TN_0500" "M01_TN_0500" "M01_TN_0500" "M01_TN_0500" ...
##  $ variable  : Factor w/ 4 levels "All","Remove_Trilha",..: 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 ...
##  $ lado      : Factor w/ 3 levels "ambos","left",..: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ...
##  $ faixa_id  : Factor w/ 16 levels "buf_0.5m","buf_10m",..: 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 ...
##  $ area_m2   : num  248 4958 5948 496 9900 ...
##  $ seg_count : int  25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 ...
##  $ faixa_tipo: chr  "buf" "buf" "buf" "buf" ...
##  $ faixa_dist: chr  "0.5m" "10m" "12m" "1m" ...

Shapefiles and .kml

Para verificar os cálculos, os usuários devem comparar as figuras nos arquivos .pdf com os valores calculados em df.resumo. Os usuários também podem exportar arquivos shapefiles e/ou .kml para verificar se as linhas centrais estão alinhadas e localizadas corretamente no espaço geográfico. Para localizar as coordenadas, precisamos fornecer as coordenadas geográficas, do mundo real, para o inicio de cada parcela. A função exp_results usa a lista de resultados (list_res), juntando os resultados com as coordenadas geográficas, fornecidas em um data.frame. Um exemplo da data.frame é no conjunto de dados br319coords.

data("br319coords")
str(br319coords)
## 'data.frame':    5 obs. of  3 variables:
##  $ PLOT_ID: chr  "M02_TN_2500" "M01_TN_0500" "M03_TN_1500" "M03_TN_2500" ...
##  $ LONG   : num  -60.3 -59.9 -60.7 -60.7 -60.3
##  $ LAT    : num  -3.68 -3.35 -4.14 -4.14 -3.69

Com o data.frame de coordenadas (br319coords) é então possível gerar linhas centrais geograficamente corretas. O código de identificação para as parcelas deve ser o mesmo que o fornecido com os dados de entrada originais (por exemplo, br319 e br319coord têm IDs de parcela idênticos). A função pode exportar as linhas centrais em dois formatos: .shp e .kml. A função exp_results cria novas pastas no diretório de trabalho para os arquivos shapefiles e .kml. Os arquivos shapefiles e .kml podem ser visualizados em googleearth e uma grande varieadade de programas de SIG: SIG softwares.

# Now shift central line to geographic coordinates 
# and export as shapefiles and KML for visualization and checking
data("br319coords")
pc <- br319coords
parcelareadev::exp_results(results_list = list_res, 
                           pcoords = pc, exp_KML = TRUE)