Aula sobre animações (NCSU Geospatial Modeling and Analysis)

[0:00] Então agora vimos a exibição de dados bidimensionais, dados tridimensionais, e também podemos ter dados dinâmicos que representam mudanças ao longo do tempo. E para exibir, visualizar e analisar esses dados, podemos usar animações. Então, quando devemos usar animações? Por exemplo, se estivermos trabalhando com simulações dinâmicas. Simulações são, por exemplo, usadas para previsão de oceanos, ressacas, inundações, poluição, migração, crescimento urbano. Assim, os resultados de simulações dinâmicas podem ser animados dentro do GIS.

[0:44] Outra grande área de aplicação são as séries temporais de dados. Por exemplo, podemos ter temperatura medida, precipitação, derretimento de calota de gelo ou crescimento urbano a partir de dados de sensoriamento remoto. E esses podem ser animados novamente dentro do GIS. Depois, há algumas aplicações mais incomuns. Por exemplo, se você está tentando analisar um determinado método e como ele muda ao alterar o parâmetro, essa pode ser outra aplicação e mostraremos alguns exemplos disso também.

[1:25] Uma coisa importante a lembrar sobre animações é que elas exigem dados que mudam continuamente. Para os resultados de simulações dinâmicas, isso significa que você precisa criar os quadros a partir de um passo relativamente pequeno. Para dados de monitoramento, às vezes não é possível coletar os dados ao longo do tempo com passos suficientemente pequenos para capturar a mudança contínua. Portanto, você pode precisar fazer interpolação ao longo do tempo.

[2:00] para adicionar quadros. Agora, quais são as aplicações mais comuns de animações? E eu estou apenas, há tantas, estou mencionando apenas duas. Uma são os mapas meteorológicos. Todo mundo os conhece. Todo mundo já os viu na TV ou na internet. E há muitos deles e eles representam tanto dados quanto modelos. E outra aplicação legal que você pode--você pode--este é apenas um dos sites que tem essas animações. Então outra, outro exemplo é pollution@airnow.gov. Há alguns mapas animados muito legais de condições de qualidade do ar que mostram como a qualidade do ar muda ao longo do dia. A Carolina do Norte tem alguns mapas bastante interessantes lá.

[3:00] é o voo virtual, onde estamos usando uma única superfície estática e estamos apenas voando sobre ela. É amplamente utilizado, por exemplo, pelo Google Earth, mas há muitas, quase todas as ferramentas de visualização tridimensional têm voo virtual. ferramenta de voo virtual onde você apenas trabalha com o mouse para voar sobre a topografia. É mais útil quando você tem conjuntos de dados maiores e quer explorá-los com maior detalhe para chegar bem perto.

[3:32] Depois, outro tipo de animação é com superfícies dinâmicas, onde você tem séries de superfícies que mudam e a posição de visualização é estática. E outro seria, por exemplo, planos de corte, onde você usa a animação para fatiar superfícies empilhadas. E novamente, o mais importante a lembrar é que você precisa ter um passo pequeno entre os quadros para que a mudança seja contínua.

[4:02] E veremos alguns exemplos dessas animações depois que eu terminar esta palestra. Então, apenas uma palavra final sobre a mais nova forma popular de exibir dados GIS, que é o uso da exibição Web GIS. Aqui está um exemplo de um mapa feito no GPS Visualizer que representa os visitantes que visitaram Jockey's Ridge durante o verão de, eu acho, 2006.

[4:36] e tínhamos um pequeno subconjunto desses visitantes e tudo o que tínhamos eram CEPs. Então, apenas usando os CEPs, conseguimos mapear de onde todos esses visitantes estão vindo. E aqui foi muito fácil fazer isso através do Web GIS. Você pode fazer mapas e visualizações muito mais sofisticados usando, por exemplo, Google Maps e Google Earth. Então, o que eu diria é que o Web GIS é o componente mais dinâmico e em rápida evolução da tecnologia de geoinformação. E estamos vendo WebGIS indo muito além de apenas visualizar os dados, exibir os dados, mas cada vez mais sites oferecem algumas ferramentas para análise geoespacial.

[5:30] Então, vamos agora ver alguns exemplos dinâmicos de GIS. Neste primeiro exemplo, você pode ver uma simulação de recuperação de reservatório de água e esta foi uma das primeiras simulações que fizemos no Laboratório de Engenharia de Construção do Exército dos EUA em 1991. Então aqui está o primeiro exemplo relativamente simples que mostra o uso de animações para explicar o funcionamento de um método e como, por exemplo, uma superfície de interpolação muda quando alteramos o parâmetro de interpolação.

[6:16] e falaremos sobre splines, e trabalharemos com este método. Aqui está outro exemplo de análise de método onde estamos explorando como o parâmetro que controla a influência da topografia na superfície interpolada impacta os resultados. Aqui está um modelo dinâmico apenas para observações planas. E esta é a precipitação média mensal interpolada. E você pode ver muito bem as tendências como uma superfície, como uma superfície dinâmica.

[6:59] conforme a precipitação muda ao longo do ano. Aqui está um resultado de simulação e isso representa o fluxo de água sobre terreno complexo. Aqui está o acúmulo de fluxo de água nos vales e você também pode ver como a crista sobe e se move pela paisagem e que em certo ponto a crista atinge seu máximo, quando o máximo chega à saída, e então não muda mais.

[7:36] Esta é uma combinação de fluxo de água e mapa de declividade que representa o fluxo de sedimentos sobre terreno complexo. E você pode ver que é diferente da água, que é realmente máximo em algum lugar no meio da encosta onde a declividade é mais íngreme. E também que o transporte de sedimentos ao longo dos vales é muito maior do que nas encostas. E o transporte de sedimentos também diminui naquelas áreas onde temos topografia côncava.

[8:09] um topografia. Este é novamente um resultado de uma simulação que compara a radiação solar durante o solstício de verão e de inverno. Este é o verão. e você pode ver que todo o vale, toda a área é iluminada. E você também pode ver que durante o inverno, há partes desta paisagem no fundo do vale que nunca recebem radiação solar direta. Portanto, esta é uma simulação importante, por exemplo, para o crescimento de plantas, para agricultura, silvicultura, mas também para posicionar painéis solares.

[8:54] Aqui está novamente um exemplo de análise de método que mostra como o aumento do número de amostras reduz o erro nos resultados da solução da equação de continuidade e como o ruído que está na solução simplesmente diminui à medida que você aumenta o número de partículas. E falaremos sobre este método e explicaremos o exemplo com mais detalhes.

[9:25] E este é o fluxo de sedimentos, mapa de fluxo de sedimentos. e mapa de fluxo de sedimentos, e esta é a erosão líquida e deposição. A erosão está aqui, a deposição é o azul. Aqui está outra ilustração do método de amostragem de caminho e À esquerda estão as partículas que se movem pela paisagem, e usamos a densidade dessas partículas como uma medida da profundidade do fluxo de água, que é mostrada à direita.

[10:05] E você pode ver que esta área tem mais água, é mais escoamento superficial, e essa é a área que está perturbada. Aqui está uma versão multiescala da mesma simulação onde temos, para uma certa área, digamos, planejando alguns desenvolvimentos, então precisamos de resultados de maior resolução. Então, essencialmente, quando as amostras atingem esta área de alta resolução, elas são divididas em um número menor, maior de partículas e a simulação continua em resolução mais alta.

[10:45] Este é um corte, este é um plano de corte em movimento através da seção transversal e você pode ver que você obtém, você mantém o tamanho desta seção transversal o mesmo movendo as múltiplas superfícies em direção ao visualizador. Caso contrário, por causa da perspectiva, ela ficaria cada vez menor e mais difícil de ver. Então este é apenas o mapa tridimensional mostrando propriedades tridimensionais do solo. É a distribuição de pH e Esta é outra representação tridimensional Uh, tridimensional aqui, agora características geológicas. Este é, por exemplo, um antigo fluxo de lava subsuperficial que atualmente está coberto Esta é a visualização de dados de local com múltiplos atributos e múltiplas dimensões. Já falamos sobre os exemplos em que podemos exibir o tridimensional, em que podemos exibir dados pontuais como símbolos tridimensionais. Aqui o símbolo nos permite mostrar a proporção de

[12:06] Hmm. argila, silte e areia dentro de cada amostra. e aqui está a animação que mostra a distribuição tridimensional de nitrogênio mensal na Baía de Chesapeake em um ciclo de um ano. Então você pode ver que na primavera, há uma entrada de nitrogênio, vindo do norte e durante o verão temos entrada de água salgada e redução das concentrações de nitrogênio.

[12:49] E aqui está novamente essencialmente um modelo quadridimensional que mostra a evolução das concentrações químicas nas águas subterrâneas com base em 10 anos de dados de amostras de poços. Então você pode ver que a pluma evoluiu, era muito grande, depois encolheu, e então alguém colocou mais poluentes ali, então aumentou um pouco novamente. E você precisa de interpolação quadridimensional para criar modelos como este.

[13:29] E então, finalmente, este é o sempre popular voo virtual. E este é na verdade através de Fort Knox. e instalação militar ao longo do rio. Então isso é tudo sobre as animações, e espero que isso tenha sido inspirador para você, e que você encontre uma oportunidade de fazer algumas animações também para seu projeto ou às vezes no futuro.