Criando Cercas e Cortinas com Geostatística

RichieCarmichael

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As cercas paralelas geradas nas direções X e Y por duas execuções separadas da ferramenta Parallel Fences.<\/P><\/DIV>

Nota:  A Caixa de Ferramentas 3D Fences foi atualizada em 28 de fevereiro de 2017.<\/EM><\/STRONG>  <\/EM>

Este artigo apresenta e discute uma caixa de ferramentas de geoprocessamento que pode realizar geostatística em fatias verticais de nuvens de pontos tridimensionais.Clique

aqui<\/A> para baixar a caixa de ferramentas.<\/STRONG>

Por anos, os usuários do ArcGIS e sua extensão Geostatistical Analyst puderam realizar interpolação geostatística sofisticada das amostras de dados em duas dimensões. Com isso, a criação de mapas contínuos de qualquer fenômeno medido apenas em locais selecionados tornou-se viável. Com a crescente popularidade da análise em 3D e a disponibilidade de dados 3D, a necessidade de uma opção para realizar geostatística em dados 3D está em demanda. Estudos de cortes atmosféricos, perfis geológicos e transectos batimétricos tornaram-se parte integrante do GIS. Em cada um desses três elementos clássicos (ar, terra e água), podemos medir fenômenos naturais, como o gradiente da temperatura do ar, o teor de um minério em várias profundidades das camadas geológicas ou a salinidade do oceano ao longo de linhas transectas verticais adjacentes.

No GIS, analisamos não apenas os fenômenos naturais, mas também aqueles feitos pelo homem. Os impactos humanos no ar, terra e água também são medidos. Entre essas contribuições humanas ao meio ambiente que poderiam ser analisadas em 3D estão plumas de poluição do ar e derramamentos de óleo. Estes últimos podem migrar para baixo no solo e ser movidos pela deriva da água subterrânea, ou migrar do fundo do oceano até sua superfície enquanto às vezes são arrastados pelas correntes oceânicas. Ter uma visão desses acontecimentos pode aumentar muito nossa compreensão dos fenômenos. Esta foi a motivação para criar a Caixa de Ferramentas 3DFences<\/STRONG>.

Uma slice<\/STRONG> é um subconjunto vertical dos dados 3D análogo a uma fatia de pão de uma forma. Embora tipicamente estreita em uma dimensão, ainda é um objeto 3D. Uma fence<\/STRONG> é uma representação 2D de uma slice dos dados 3D. Todos os pontos que pertencem a uma slice são projetados ou pressionados em um plano 2D. O termo diagrama fence, ou cerca, é usado na geologia para ilustrar uma seção transversal das camadas geológicas gerada a partir da interpolação dos dados provenientes de um arranjo linear de perfurações verticais. O equivalente a uma fence nas ciências atmosféricas é geralmente referido como uma curtain<\/STRONG>.<\/A>

Vista superior de uma slice de pontos mostrados em roxo, e a fence resultante apresentada como uma linha colorida no centro dos pontos de entrada.<\/P><\/DIV>

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Vista lateral dos pontos da slice localizada em um lado da fence resultante. Os pontos são as medições de óleo na água do mar após um derramamento.<\/P><\/DIV>

Para ser explícito, as ferramentas na caixa de ferramentas 3D Fences<\/STRONG> não realizam interpolação em 3D. A abordagem oferecida pela Caixa de Ferramentas 3DFences<\/STRONG> não implementa análise geostatística diretamente nas slices verticais dos dados 3D. Em vez disso, as ferramentas transformam uma slice dos dados 3D, com seus componentes X, Y, Z e a medida de um fenômeno girando-a em 90 para um plano horizontal em 2D. O método de interpolação geostatística

Empirical Bayesian Kriging<\/A> (EBK) é realizado nesses pontos produzindo ou a superfície geostatística da Predição, que é um mapa contínuo da concentração ou intensidade de algo, ou um mapa do Erro Padrão da Predição, que pode ser explicado como um mapa do grau de confiança no mapa da Predição em cada local do mapa. A saída resultante é convertida para um conjunto de pontos onde os pontos representam o valor interpolado no centro das células raster. Os pontos são então colocados novamente no espaço coordenado original como uma matriz regular de pontos que se assemelham a uma fence. A fence é posicionada no centro dos pontos selecionados da slice inicial quando exibida no ArcScene ou ArcGIS Pro. O raster é convertido para um conjunto de pontos porque o ArcGIS atualmente não suporta exibição de dados raster como um plano vertical e as opções de simbologia por ponto fornecem flexibilidade adicional na exibição dos resultados.

Qualquer uma das ferramentas padrão do ArcGIS ou ferramentas geostatísticas de interpolação por ponto poderia ter sido implementada nas ferramentas. Para o protótipo, escolhemos o método geostatístico Empirical Bayesian Kriging (EBK) conhecido por seus melhores parâmetros padrão ajustados e previsões precisas.<\/A>

A caixa de ferramentas 3DFences<\/STRONG> consiste em três ferramentas separadas para suportar diferentes métodos para gerar fences. A ferramenta Parallel Fences<\/STRONG> pode gerar conjuntos de fences paralelas nas direções relacionadas a longitudes, latitudes ou profundidades.  Em outras palavras, os conjuntos resultantes de fences paralelas se estendem do N ao S, W ao E ou através da dimensão Z.  O número dessas fences em cada conjunto é determinado pelo usuário. Todas as ferramentas suportam conjuntos selecionados para criar fences a partir de um subconjunto das feições pontuais amostradas.<\/A>

Uma fence criada ao longo da forma "S" digitalizada.

A ferramenta Interactive Fences<\/STRONG> pode gerar fences baseadas em linhas digitalizadas no mapa. O usuário define a distância do buffer a partir da linha digitalizada. Todos os pontos localizados dentro do buffer serão usados para análise geostatística. O usuário pode digitalizar múltiplas linhas e até linhas auto-intersectantes com muitos vértices. A terceira ferramenta, chamada Feature based Fences<\/STRONG>, cria fences baseadas em feições existentes numa feição polilinha. Neste caso, o formato da fence é determinado pela(s) feição(ões) existente(s) e se estende através da dimensão Z dos pontos amostrados selecionados. Como exemplo, pode ser aplicada para investigar vazamentos acima de um oleoduto colocado no fundo do mar.

Todas as ferramentas contêm opções que permitem ao usuário determinar o número mínimo de pontos amostrados e o tamanho da fence necessários para gerar uma superfície geostatística razoável. As ferramentas também são sensíveis ao tempo. Se os dados amostrados contiverem um campo data-hora e a opção estiver habilitada, será gerada uma fence para cada intervalo temporal se as amostras desse intervalo e local atenderem aos requisitos mínimos definidos pelo usuário. As fences resultantes representando janelas temporais consecutivas são posicionadas nos mesmos locais. Assim, para permitir melhor análise visual, estas devem ser exibidas como animações temporais.
Um exemplo de curtain atmosférica criada a partir dos dados backscatter adquiridos pela NASA do seu satélite Calipso orbitando a aproximadamente \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e0s \u00e02 km acima da superfície terrestre.
Contribuído por Bob G. e 
Witold F.




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