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TUTORIAL - Geopandas Overlay

Introdução

Neste tutorial, iremos explorar o poderoso pacote Geopandas para realizar operações de sobreposição entre geometrias espaciais. A função overlay é uma das principais ferramentas do Geopandas para realizar esse tipo de operação. Durante este tutorial, entenderemos as principais funcionalidades do Geopandas overlay e aprenderemos a usá-lo passo a passo.

O que o Geopandas overlay faz?

O overlay é um método poderoso do Geopandas que permite realizar operações de sobreposição entre dois ou mais conjuntos de dados espaciais. Essa função cria uma nova camada de geometrias resultante da combinação dos dados de entrada, preservando as informações de atributos. É especialmente útil para responder a perguntas do tipo “quais são os polígonos que se sobrepõem entre esses dois conjuntos de dados?” ou realizar análises de área, como a determinação da intersecção, união ou diferença entre duas ou mais geometrias.

Diferença entre Sjoin e overlay

O Geopandas oferece duas funções principais para operações de sobreposição: sjoin e overlay. A diferença entre elas está na forma como tratam os dados de entrada.

A função sjoin realiza uma junção espacial (spatial join) entre duas geometrias com base na relação espacial. Por exemplo, ela identifica quais polígonos de um conjunto se sobrepõem aos polígonos de outro conjunto. Essa junção espacial pode ser realizada por diferentes critérios, como intersecção, contido, contendo, entre outros.

Já a função overlay cria uma nova camada de geometrias resultante da combinação das geometrias dos conjuntos de dados de entrada. Dessa forma, ela não realiza uma junção completa dos dados, mas sim uma sobreposição das geometrias. A sobreposição gera uma nova geometria que preserva as informações de atributos de ambos os conjuntos de dados iniciais.

Utilização do Geopandas

O Geopandas é uma biblioteca Python de código aberto que estende a funcionalidade do Pandas para análise e manipulação de dados geoespaciais. Ele combina a capacidade de manipulação de tabelas do Pandas com a capacidade de manipulação de geometrias do Shapely. O GeoPandas permite o gerenciamento e a análise de dados geoespaciais de forma eficiente e conveniente.

Além disso, o GeoPandas proporciona um conjunto extenso de ferramentas para análise espacial, como a execução de operações de sobreposição entre geometrias, cálculo de distâncias e áreas, criação de buffers e muito mais.

Diferença entre Pandas e Geopandas

A principal diferença entre o Pandas e o Geopandas está na capacidade deste último de lidar com dados geoespaciais. O Pandas é uma biblioteca Python muito popular que oferece estruturas de dados de alto desempenho e ferramentas para análise e manipulação de tabelas. No entanto, ele não possui recursos nativos para o manuseio de geometrias espaciais.

Por outro lado, o GeoPandas é uma extensão do Pandas que acrescenta a funcionalidade do Shapely para lidar com dados geoespaciais. Ele oferece estruturas de dados que combinam as capacidades do Pandas com geometrias espaciais, permitindo a manipulação e análise de dados geográficos de forma fácil e eficiente.

Dito isso, vamos agora ao passo a passo para utilizar o Geopandas overlay.

Passo a Passo - Utilizando o Overlay do Geopandas

Pré-requisitos

Antes de começar, vamos verificar se você tem todas as dependências necessárias instaladas:

import geopandas as gpd
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

1. Importar dados

O primeiro passo é importar os dados que serão utilizados para o overlay. O Geopandas suporta diferentes formatos de arquivo, como ESRI Shapefiles, GeoJSON, entre outros. Para este tutorial, utilizaremos arquivos shapefile.

# Importando dados
poligonos = gpd.read_file("poligonos.shp")
pontos = gpd.read_file("pontos.shp")

2. Visualizar os dados

Agora, vamos visualizar nossos dados para ter uma ideia do que estamos trabalhando.

# Visualizando os dados
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
poligonos.plot(ax=ax, color="blue", alpha=0.5)
pontos.plot(ax=ax, color="red", markersize=5)
plt.show()

3. Realizar o overlay

Chegou o momento de realizar o overlay entre os nossos dados. O Geopandas overlay oferece diferentes operações, como intersecção (intersection), união (union), diferença (difference), entre outras. Vamos utilizar a operação de intersecção como exemplo.

# Realizando o overlay de intersecção
resultado = gpd.overlay(poligonos, pontos, how="intersection")

4. Visualizar o resultado

Agora, vamos visualizar o resultado do overlay para entender como ficaram as geometrias resultantes.

# Visualizando o resultado do overlay
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
resultado.plot(ax=ax, color="purple", alpha=0.5)
plt.show()

Conclusão

Neste tutorial, exploramos o Geopandas overlay, uma poderosa função para realizar operações de sobreposição entre geometrias espaciais. Através do passo a passo fornecido, aprendemos a importar os dados, visualizá-los, realizar o overlay e visualizar o resultado.

O Geopandas é uma ferramenta essencial para análise e manipulação de dados geoespaciais no Python. Ele oferece uma variedade de funcionalidades que facilitam a execução de tarefas comuns, como junção espacial e operações de sobreposição. A combinação do Pandas com o Shapely proporciona uma experiência completa e integrada para trabalhar com dados geoespaciais.

Espero que este tutorial tenha sido útil para entender e começar a utilizar o Geopandas overlay em seus projetos. Explorem mais a documentação oficial e continuem a aprofundar seus conhecimentos nesta poderosa biblioteca para análise espacial.