Seleção e Visualização de Dados Vetoriais¶

Nos capítulos anteriores vimos os conceitos básicos da plataforma e os tipos de dados geográficos. A partir de agora, vamos trabalhar com dados reais: neste capítulo, veremos como acessar, visualizar e selecionar dados vetoriais — seja do catálogo do GEE, seja de arquivos enviados por você.

📥 Acessando dados vetoriais¶

Do catálogo do GEE¶

O catálogo do Google Earth Engine é composto predominantemente por dados matriciais, mas inclui algumas coleções vetoriais, como limites de países e conjuntos de dados fornecidos principalmente por agências dos Estados Unidos. Para encontrá-los, digite um termo na caixa de busca do Code Editor — por exemplo, countries:

Buscando dados no catálogo

Clique em um dos resultados, como o LSIB 2017: Large Scale International Boundary Polygons:

Página de um conjunto de dados no catálogo

A partir dessa tela, há duas formas de carregar os dados. A primeira é clicar em Import: o conjunto aparece como uma variável (table) na seção de imports do script.

O dado importado aparece no topo do *script*

Map.addLayer(table);
Map.setCenter(-37.77028535227355, -4.567792298842188, 1); // zoom 1: o mundo todo

Os limites internacionais no mapa

A segunda forma é copiar o trecho de código indicado em Collection Snippet, que contém o identificador (ID) do conjunto:

O *Collection Snippet* com o identificador

var paises = ee.FeatureCollection('USDOS/LSIB_SIMPLE/2017');

Map.addLayer(paises, {}, 'Países');
Map.setCenter(-47.92, -15.80, 3); // centralizando em Brasília

Essa segunda forma é mais fácil de copiar e colar em outros scripts, e é a que usaremos no restante do livro.

Enviando seus próprios dados (assets)¶

Como o catálogo tem poucas coleções vetoriais, é comum importar dados de outras fontes, no formato Shapefile (também aceitos: CSV com coordenadas e, via Google Cloud, outros formatos). No Brasil, o portal do IBGE disponibiliza as malhas territoriais de todo o país — veja outras fontes em Fontes de Dados Geográficos.

O formato Shapefile

O Shapefile (ou ESRI Shapefile) é um padrão amplamente usado para armazenar dados vetoriais e se tornou um formato comum para compartilhar dados geoespaciais. Apesar do nome no singular, um shapefile é um conjunto de arquivos com o mesmo nome e extensões diferentes: .shp (geometrias), .shx (índice), .dbf (atributos) e .prj (sistema de referência). Os quatro são necessários — envie-os juntos ou compactados em um .zip.

1. Baixe a malha de municípios do Maranhão no portal Malha Municipal — IBGE.

2. Envie o arquivo ao GEE. Na aba Assets, clique em NEW e escolha Shape files. Na janela que se abre, clique em SELECT para escolher os arquivos (ou o .zip), dê um nome ao asset e clique em UPLOAD. O andamento do envio aparece na aba Tasks.

Enviando um *shapefile* para os *assets*

3. Copie o identificador. Após o envio, o dado aparece na aba Assets. Clique nele para ver seus detalhes e copiar o identificador (Table ID):

Detalhes do *asset* e seu identificador

Com o identificador, os dados são carregados como qualquer outro conjunto do catálogo:

var municipios = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

Map.addLayer(municipios, {}, 'Municípios do MA');
Map.centerObject(municipios, 6);

Municípios do Maranhão

Use o identificador do seu asset

Os exemplos deste livro usam os assets do projeto do autor (projects/ee-sergiocosta/assets/...). Ao reproduzi-los, envie os dados para o seu projeto e substitua o identificador pelo seu — algo como projects/ee-seunome/assets/MA_Municipios_2022. Os dados usados nos exemplos estão disponíveis para download:

Municípios do Maranhão: Malha Municipal — IBGE (arquivo MA_Municipios_2022);
Unidades federativas com o código numérico da região: BR_UF.zip (versão simplificada, preparada para este livro);
Limites da Amazônia Legal: Amazônia Legal — IBGE;
Polos madeireiros e terras indígenas (Capítulo 7): polos_madeireiros_mma.zip e terras_indigenas.zip.

🎨 Visualização dos dados vetoriais¶

Ao adicionar dados vetoriais com Map.addLayer(municipios), eles aparecem em preto. O segundo parâmetro de Map.addLayer é um dicionário de parâmetros de visualização, e o terceiro é o nome da camada no gerenciador de camadas (Layers):

var municipios = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

Map.addLayer(municipios, {color: 'FF0000'}, 'Municípios em vermelho');
Map.centerObject(municipios, 6);

Municípios em vermelho

O nome da camada no gerenciador de camadas

Encontrando o código de uma cor

As cores são indicadas por códigos hexadecimais RGB (RRGGBB). Há vários sites que retornam o código de uma cor, e a própria busca do Google oferece um seletor — pesquise por seletor de cores ou color picker:

Seletor de cores do Google

Com o parâmetro color, a borda e o preenchimento ficam na mesma cor. Para um controle mais detalhado, use o método .style() da coleção, que permite definir a cor e a largura da borda, a cor do preenchimento, o tipo de linha, entre outros:

var municipios = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

Map.addLayer(municipios.style({
  fillColor: 'FF0000',  // cor de preenchimento
  color: '000000',      // cor da borda
  width: 1              // largura da borda
}), {}, 'Municípios');

Map.centerObject(municipios, 6);

Borda preta e preenchimento vermelho

Veja todos os parâmetros em ee.FeatureCollection.style.

Transparência¶

É possível acrescentar um canal alfa (transparência) à cor, passando do formato RRGGBB para RRGGBBAA. Cada par de dígitos hexadecimais vai de 00 (0) a FF (255). No canal alfa, 00 é totalmente transparente e FF totalmente opaco. Para obter o código de uma opacidade \(p\) (em %), calcule \(\text{round}(255 \times p / 100)\) e converta para hexadecimal:

Opacidade	100%	90%	80%	75%	60%	50%	40%	25%	20%	10%	0%
Código	`FF`	`E6`	`CC`	`BF`	`99`	`80`	`66`	`40`	`33`	`1A`	`00`

Assim, abffd180 é a cor abffd1 (um verde-claro) com opacidade de 50% (80 em hexadecimal = 128 em decimal).

Mapas categóricos¶

Nos exemplos anteriores, todas as feições têm a mesma cor — uma simbologia simples. Muitas vezes, porém, precisamos de mapas categóricos, em que cada categoria recebe uma cor: tipos de uso da terra, classes de solo, divisões administrativas...

Considere a coleção de unidades federativas BR_UF.zip, em que cada UF tem um atributo numérico CD_REGIAO com o código de uma das cinco regiões do país (1 = Norte, 2 = Nordeste, 3 = Sudeste, 4 = Sul, 5 = Centro-Oeste). Para colorir por região, o truque é transformar as feições em uma imagem. Primeiro, criamos uma imagem vazia:

var vazia = ee.Image().byte();

Em seguida, usamos o método .paint(), que recebe a coleção de feições e o atributo que definirá o valor dos pixels — neste caso, de 1 a 5:

var regioes = vazia.paint(ufs, 'CD_REGIAO');

Rasterização

O método .paint() realiza uma rasterização: converte dados vetoriais em uma matriz de pixels. O atributo usado precisa ser numérico.

Por fim, associamos uma paleta de cores aos valores: o valor 1 recebe a primeira cor da paleta, o valor 2 a segunda, e assim por diante.

var paleta = ['408F70', 'FF0000', 'E7EB1B', 'FF8C4D', '9091C8'];
Map.addLayer(regioes, {palette: paleta, min: 1, max: 5}, 'Regiões');

O código completo:

var ufs = ee.FeatureCollection('projects/ee-sergiocosta/assets/BR_UF');

Map.addLayer(ufs, {}, 'UFs');

// cores diferentes por região: é necessário trabalhar com imagens
var vazia = ee.Image().byte();

// rasterização pelo atributo numérico CD_REGIAO (1 a 5)
var regioes = vazia.paint(ufs, 'CD_REGIAO');

// os valores de 1 a 5 são associados às cores da paleta
var paleta = ['408F70', 'FF0000', 'E7EB1B', 'FF8C4D', '9091C8'];
Map.addLayer(regioes, {palette: paleta, min: 1, max: 5}, 'Regiões');

Map.centerObject(ufs, 4);

Camada "UFs"	Camada "Regiões"

🔎 Seleção de dados vetoriais¶

As operações de seleção são cruciais para extrair informações relevantes de conjuntos de dados geográficos. Nos SIGs, elas permitem filtrar e consultar elementos por atributos não espaciais, por relações espaciais ou por interação direta (como clicar em um objeto). O GEE oferece grande parte dessas seleções por meio do método .filter(), que recebe um filtro (ee.Filter).

Seleção por atributos¶

A seleção por atributos filtra os elementos de uma coleção com base nos valores de seus atributos. Suponha que queremos apenas os municípios do Maranhão com mais de 8.000 km². Como a área de cada município está no atributo AREA_KM2:

var filtroArea = ee.Filter.gt('AREA_KM2', 8000);  // gt = greater than (maior que)
var municipiosAcima8000 = municipios.filter(filtroArea);

Código completo:

var municipios = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

var filtroArea = ee.Filter.gt('AREA_KM2', 8000);
var municipiosAcima8000 = municipios.filter(filtroArea);

print('Quantidade:', municipiosAcima8000.size());
Map.addLayer(municipiosAcima8000, {color: 'FF0000'}, 'Área maior que 8000 km²');
Map.centerObject(municipiosAcima8000, 6);

Municípios com mais de 8.000 km²

Os filtros de comparação mais comuns são:

Filtro	Significado	Exemplo
`ee.Filter.eq(nome, valor)`	igual a	`ee.Filter.eq('SIGLA_UF', 'MA')`
`ee.Filter.neq(nome, valor)`	diferente de	`ee.Filter.neq('NM_MUN', 'São Luís')`
`ee.Filter.gt` / `ee.Filter.gte`	maior que / maior ou igual	`ee.Filter.gte('AREA_KM2', 1000)`
`ee.Filter.lt` / `ee.Filter.lte`	menor que / menor ou igual	`ee.Filter.lt('CLOUD_COVER', 20)`
`ee.Filter.inList(nome, lista)`	valor pertence à lista	`ee.Filter.inList('NM_MUN', ['Caxias', 'Codó'])`
`ee.Filter.and(f1, f2)` / `ee.Filter.or(f1, f2)`	combinação de filtros	ver Capítulo 7
`filtro.not()`	negação	`ee.Filter.gt('AREA_KM2', 8000).not()`

Seleção espacial¶

A seleção espacial filtra os elementos com base em sua localização: os que estão contidos em uma área de interesse, próximos a um ponto ou ao longo de uma linha. Considere uma coleção com os municípios do Maranhão e outra com a delimitação da Amazônia Legal:

var amazoniaLegal = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/brazilian_legal_amazon'
);

var municipiosMA = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

Queremos os municípios que tenham alguma parte do seu território dentro da Amazônia Legal (não necessariamente todo o município). O filtro ee.Filter.bounds implementa a operação de intersecção entre geometrias:

var interceptaAmazoniaLegal = ee.Filter.bounds(amazoniaLegal);
var dentroAmazonia = municipiosMA.filter(interceptaAmazoniaLegal);

Com a negação do filtro, obtemos o resultado inverso — os municípios totalmente fora da Amazônia Legal:

var foraAmazonia = municipiosMA.filter(interceptaAmazoniaLegal.not());

O código completo, apresentando cada grupo com uma cor:

// ENTRADA
var amazoniaLegal = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/brazilian_legal_amazon'
);
var municipiosMA = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

// PROCESSAMENTO
var interceptaAmazoniaLegal = ee.Filter.bounds(amazoniaLegal);
var dentroAmazonia = municipiosMA.filter(interceptaAmazoniaLegal);
var foraAmazonia = municipiosMA.filter(interceptaAmazoniaLegal.not());

// APRESENTAÇÃO/SAÍDA
Map.addLayer(dentroAmazonia.style({
  fillColor: '50824e', color: '000000', width: 1
}), {}, 'Municípios na Amazônia Legal');

Map.addLayer(foraAmazonia.style({
  fillColor: 'ed5d28', color: '000000', width: 1
}), {}, 'Municípios fora da Amazônia Legal');

Map.addLayer(amazoniaLegal.style({
  fillColor: 'abffd180',  // verde-claro com 50% de opacidade
  color: '000000', width: 1
}), {}, 'Amazônia Legal');

Map.centerObject(amazoniaLegal, 6);

Seleção espacial: municípios dentro e fora da Amazônia Legal

Seleção combinada¶

Filtros espaciais e de atributos podem ser encadeados. Para selecionar os municípios que estão fora da Amazônia Legal e têm mais de 3.000 km²:

// ENTRADA
var amazoniaLegal = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/brazilian_legal_amazon'
);
var municipiosMA = ee.FeatureCollection(
    'projects/ee-sergiocosta/assets/MA_Municipios_2022'
);

// PROCESSAMENTO
var interceptaAmazoniaLegal = ee.Filter.bounds(amazoniaLegal);
var filtroArea = ee.Filter.gt('AREA_KM2', 3000);

var selecionados = municipiosMA
    .filter(interceptaAmazoniaLegal.not())
    .filter(filtroArea);

// APRESENTAÇÃO/SAÍDA
Map.addLayer(selecionados.style({
  fillColor: 'ed5d28', color: '000000', width: 1
}), {}, 'Fora da Amazônia Legal e > 3000 km²');

Map.addLayer(amazoniaLegal.style({
  fillColor: 'abffd180', color: '000000', width: 1
}), {}, 'Amazônia Legal');

Map.centerObject(amazoniaLegal, 6);

Seleção combinada

Encadear ou combinar?

Encadear dois .filter() equivale a combiná-los com E lógico. O mesmo resultado poderia ser obtido com um único filtro: ee.Filter.and(interceptaAmazoniaLegal.not(), filtroArea). Para o OU lógico, é obrigatório usar ee.Filter.or(...).

📝 Síntese¶

Dados vetoriais vêm do catálogo (poucos) ou de assets enviados pelo usuário (Shapefile, CSV).
A visualização é controlada pelos parâmetros de Map.addLayer (color) ou, com mais detalhe, por .style(); mapas categóricos exigem rasterizar as feições com .paint().
A seleção usa .filter() com filtros de atributo (ee.Filter.eq, gt, lt...), espaciais (ee.Filter.bounds) e suas combinações (.not(), and, or).

✏️ Exercícios¶

Estes exercícios fazem parte da Atividade 1.

Carregue a coleção USDOS/LSIB_SIMPLE/2017 e selecione apenas os países da América do Sul (dica: explore os atributos no Console e use ee.Filter.eq com o atributo de região, wld_rgn).
Envie ao GEE a malha municipal do seu estado e exiba-a com borda azul de largura 2 e preenchimento transparente.
Selecione os municípios do seu estado com área menor que 500 km² e mostre quantos são com print(...size()).
Com a coleção BR_UF, faça um mapa categórico com uma cor diferente para cada região, usando uma paleta escolhida por você.
Selecione os municípios maranhenses dentro da Amazônia Legal com área maior que 5.000 km², usando um único ee.Filter.and.