Sintaxe Espacial e A Análise Angular de Segmentos, Parte 3: Calculando Medidas Sintáticas

Por Alexandre Castro

Na parte 2 sobre a Análise Angular de Segmentos, mostrou-se como modelar mapas sintáticos de três formas diferentes (Mapa Axial, RCL Simplificado e RCL derivado do OpenStreet Map). Neste post será mostrado como calcular as medidas de Sintaxe Espacial no DepthmapX.

Este post foi feito com base nos tutoriais desenvolvidos por Hillier (2008), Van Nes e Song (SD) e nas aula “Introdução à Análise Angular de Segmentos”, ministrada pela Profª Edja Trigueiro (UFRN) em 2014.

Sobre o software

O DepthmapX é um software livre e multiplataforma que realiza análise de redes espaciais. Originalmente foi desenvolvido por Alasdair Turner, na University College London (UCL), no início da década de 2000 sob o nome Depthmap, para realizar análise de grafos visuais (VGA, na sigla em inglês), e depois incorporou a análise axial tradicional e a análise de segmentos. Desde 2011, o desenvolvimento do software tem sido conduzido por Tasos Varoudis, sob o nome DepthmapX.

Primeiro, vamos baixar o DepthmapX no seguinte site:

http://archtech.gr/varoudis/depthmapX/

A versão mais atual é a 0.50, porém, em alguns casos (principalmente em sistemas operacionais mais antigos que o Windows 7) pode ser que não funcione, uma vez que esta versão é feita sob a biblioteca Qt5. A versão anterior 0.30 é feita em Qt4, é estável e compatível com todas versões do Windows.

O DepthmapX não querer instalação. Escolha o local onde quer deixar o programa e extraia. Certifique-se de não mover nenhum de seus arquivos da pasta original, para evitar problemas de funcionamento. A pasta possui duas subdivisões: “depthmapX” (onde há o programa, para Windows) e “_MACOSX” (com o programa para a plataforma MAC). Na pasta DepthmapX haverá um arquivo executável (extensão .exe), que abre o programa. Aparecerá uma tela trazendo informações gerais do programa e licença. Clique em OK para continuar.

A tela principal do DepthmapX é dividida em 4 partes principais:

Tela do DepthmapX.

Viewport: Espaço onde é visualizado o mapa sintático.

Índice: Exibe os mapas adicionados no projeto, suas respectivas camadas e o status deles (se estão visíveis ou não).

 Lista de Atributos: Local onde são visualizadas as medidas calculadas. Neste espaço ainda tem os botões “Add” e “Remove”, para adicionar e remover medidas, respectivamente.

Barra de Ferramentas: barra onde se encontram todas as operações e funções necessárias para realizar as análises. Possui uma série de botões (alguns deles podendo ser acessados no ficheiro superior):

1- New: abre um novo projeto;

2- Open: abre um projeto;

3- Import: importa um arquivo vetorial (no formato dxf);

4- Save: Salva o projeto;

5- Add Column: Adiciona um novo atributo (medida) em branco, que precisa ser calculado;

6- Update Column: Permite inserir uma fórmula para calcular medidas em atributos já existentes;

7- Remove Column: Remove algum atributo existente (exceto Ref Number e Conectividade);

8- Push Values: exporta os dados de um mapa ativo para outro mapa;

9- Invert Colour Range: inverte a ordem das cores das medidas;

10- Select: permite selecionar qualquer objeto na viewport;

11- Drag: arrasta a tela do mapa (em outros softwares, seria o equivalente ao “pan”);

12- Zoom: permite aproximar ou distanciar os objetos da viewport;

13- Recentre View: aproxima o mapa à extensão da tela;

14- Set Grid: define o tamanho da grade (apenas para Análise de Grafos Visuais – VGA);

15- Fill: preenche o grid, determinando a área de análise (apenas para Análise de Grafos Visuais – VGA);

16- Pencil: preenche o grid manualmente (apenas para Análise de Grafos Visuais – VGA);

17- Draw Line/ Polygon: Desenha linhas e polígonos (apenas em mapas convexos);

18- Isovist: cria uma isovista (apenas para Análise de Grafos Visuais – VGA);

19- Axial Map: gera automativamente um mapa axial (do tipo All Line Map);

20- Step Depth: calcula o Step Depth de uma linha selecionada;

21- Link/ Unlink: permite conectar ou desconectar linhas.

Calculando as medidas sintáticas

Na tela principal, clicar em “New” . Uma tela preta irá surgir, sem nenhuma informação inserida. Nesse momento, é recomendável salvar o projeto (botão “Save” ).

Agora é hora de importar a base vetorial (mapa axial ou Road-Centre Line). Clicar em “Import”  e buscar o local onde está a base. Observação: a base deve estar no formato DXF.

Clicar em “Map” e depois em “Convert Drawing Map”. Em “New Map Type”, escolher a opção “Axial Map”. As medidas que irão aparecer no canto inferior esquerdo e na tela principal se referem apenas à análise axial.

Antes de converter o mapa axial em mapa de segmentos, é preciso verificar se, no recorte de estudo, se há viadutos ou vias que se cruzam aparentemente, mas que na realidade não se cruzam. Nesse caso, seguir o seguinte passo-a-passo:

Na barra superior, o primeiro botão da direita, clicar e escolher “Unlink” . Esta função permite escolher dois segmentos com cruzamentos aparentes, mas que não estão conectados. Depois é só clicar nos segmentos escolhidos. Depois de verificar a presença de cruzamentos aparentes, pode-se converter o mapa axial em mapa de segmentos. Clicar em “Map”, depois em “Convert Active Map”.

Em “New Map Type”, escolher “Segment Map”. As caixas na parte inferior da tela irão ficar disponíveis para seleção. Deixar marcada a opção “Retain Original Map”. Não é necessário marcar a segunda opção “Copy Attributes to New Map”.

A terceira caixa “Remove Axial Stubs Less Than” só é necessária se você estiver utilizando um mapa axial, e quiser retirar as extensões das linhas. Nessa Situação, recomenda-se utilizar o valor de 25% ou 40% (que é o adotado por padrão pelo software, ao selecionar a caixa). Se estiver utilizando uma base Road-Centre Line, não é necessário marcar esta caixa. Depois, clicar em OK.

Perceba que agora, na caixa inferior esquerda, já aparecem as medidas básicas da Análise Angular de Segmentos: Conectividade (Connectivity) e Comprimento dos Segmentos (Segment Lenght).

Para calcular as outras medidas, ir em “Tools”e depois “Segment”.

Perceba que agora há três opções de análise, que serão descritas abaixo:

Run Angular Segment Analysis

Calcula as medidas da Análise Angular de Segmentos. Nessa tela, deixar marcada a opção “Tulip Analysis (Faster)” e em “Tulip Bins” deixar o valor padrão, que é 1024. Marque a caixa “Include Choice (Betweenneess)”, para que o DepthmapX calcule a medida Escolha. Em “Radius Tipe”, é possível escolher três tipos de raio: Topológico, Angular e Métrico. Escolha o Angular. Em “Weighted Measures”, é possível ponderar as medidas sintáticas a partir de outra, mas nesse momento não é necessário. Clique em “Ok” e o software irá fazer o cálculo. Aparecerá uma tela informando o tempo de processamento.

Ao final do processamento, irão aparecer quatro novas medidas: Choice (Escolha),  Integration (Integração), Node Count (Contagem de Nós) e Total Depth (Profundidade Total). Note que todas possuem o prefixo “T1024”, que indica que foi feita a partir de análise angular (independente do raio escolhido). Isso é importante quando se trabalha com mais de um tipo de raio, para evitar confundir as medidas.

Dica: para saber se o mapa possui alguma linha solta, verificar a cor que é exibida da medida. Se o mapa estiver verde, é porque a o mapa não possui linhas soltas. Se o mapa estiver em vermelho, é porque há linhas soltas, que estão indicadas em cor azul (ou em outras cores, se houver muitas desconexões).

As medidas Integração e Escolha podem ser normalizadas, conforme Hillier et al (2012) para que possam ser feitas comparações com sistemas urbanos de tamanhos diferentes, além de também poder combinar as duas em uma só (INCH, como relatado no primeiro post).

No na barra superior (ou no canto inferior esquerdo), clicar em “Add” . Irá aparecer uma tela pedindo para nomear a medida. Nesse caso chamaremos a Integração Normalizada de NAIN e Escolha Normalizada de NACH e a combinação das duas de INCH.

Agora, na barra superior, clicar em “Update Column” . Irá aparecer uma tela para inserir a fórmula:

NAIN: value(“T1024 Node Count”)^1.2/(value(“T1024 Total Depth”)+2)

NACH: log(value(“T1024 Choice”)+1)/log(value(“T1024 Total Depth”)+3))

INCH: (value(“T1024 Integration”))*(log(value(“T1024 Choice”)+2))

Note que, no caso do NAIN, a mudança é apenas nos valores de cada segmento. No caso do NACH, além das mudanças dos valores, há também mudança no padrão das cores, que agora é possível visualizar melhor a medida.

Run Topological or Metrical Analysis

Calcula as medidas com raio topológico ou métrico. Em bases vetoriais do tipo Road-Centre Line, a análise topológica pode não ser tão eficiente, pois é uma base feita com mais detalhes. Nesse caso, é interessante utilizar apenas a análise métrica.

No caso da análise métrica, clicar em “Metric (Physical Distance)”, e na caixa “Radius (Metric Units)” inserir o valor do raio, em metros (ex.: 500, para análise no raio de 500 metros).

Note que as medidas que aparecem são Choice (Escolha), Mean Depth (Profundidade Média), Total Depth (Profundidade Total), Total Length (Comprimento Total) e Total Nodes (Nós Totais), toda com prefixo Metric e com sufixo R500 Metric, indicando tipo de raio (métrico) e o tamanho do raio (500).

Para calcular Integração e normalizar Escolha, seguir o passo-a-passo:

Na barra superior (ou no canto inferior esquerdo), clicar em “Add”  e nomear as medidas como “NAIN_R500m” e “NACH_R500m”, ou como preferir.

Observação: utilizou-se o nome R500m nas medidas porque, no exemplo feito, trabalhou-se com o o raio de 500 metros. Caso utilize outros valores de raio, substituir no nome.

Na barra superior, clicar em “Update Column” , depois inserir os valores abaixo de acordo com a medida:

NAIN_R500m: value(“Metric Total Nodes R500 metric”)/value(“Metric Mean Depth R500 metric”)

NACH_R500m: log(value(“Metric Choice R500 metric”)+1)/log(value(“Metric Total Depth R500 metric”)+3))

Step Depth

Calcula a distância angular, topológica e métrica dos segmentos do sistema estudado a partir de um determinado segmento escolhido.

Esta opção só está disponível quando se seleciona ao menos um segmento do mapa. Escolha um segmento que queira estudar, depois ir em “Step Depth”. Irão aparecer as três opções de Step Depth já mencionadas. O topológico não é recomendável para bases do tipo Road-Centre Line, pois cada ângulo, por menor que seja, é entendido pelo software como mudança de direção. Nesse caso, as melhores opções são Angular e Métrico.

Utilize a função “Select” e clique em algum segmento no mapa que queira estudar. Se quiser aplicar o Step Depth em mais de um ponto da cidade (ou em uma sequência de segmentos), segure a tecla Shift e clique nos outros segmentos. Para mover a tela (função pan), clique e segure o botão direito do mouse.

Depois ir em “Tools”, “Segment”, “Step Depth” e escolher o tipo de raio para a análise. Como dito anteriormente, os que dão melhores resultados são o angular e o métrico. Em qualquer um dos casos, clique em “Rever Colour Range” ,para que os segmentos mais próximos da raiz (o segmento inicial) estejam em vermelho.

Step Depth Angular

Step Depth Métrico

Para finalizar, recomenda-se exportar estas medidas em outros formatos (inclusive para utilizar no QGIS, como será mostrado no próximo post. Clique em “Map” e depois em “Export”.

Correlacionando Medidas

Para se obter outras medidas sintáticas (como Sinergia, Inteligibilidade e Acessibilidade) é necessário realizar uma correlação estatística entre as medidas já obtidas. Para isso, ir em “Window” e depois “Scatter Plot”. Uma nova janela vai abrir. Na barra superior, haverá o espaço para selecionar as medidas que quiser correlacionar. Depois clicar no botão “View Trend Line” (visualizar linha de tendência) e depois em “R2”  . O valor do R quadrado varia de 0 a 1: quanto mais próximo de 1, maior a correlação dos valores entre as duas medidas, ou seja, que seus valores são proporcionais.

Acessibilidade (correlação entre Integração e Escolha). O valor 0.27 indica que há uma baixa relação das duas medidas no sistema urbano.

Exportando as Medidas

Escolha o formato “MapInfo File (*.mif)” que é compatível cm vários softwares SIG, como o QGIS. Utilize um nome que seja fácil reconhecer o arquivo. Note que no local salvo serão criados dois arquivos: um com extensão .mif e outro com extensão .mid. ambos precisam estar juntos para que o arquivo mif possa ser aberto.

No próximo post será mostrado como trabalhar com estes dados sintáticos no software QGIS.

Referências:

HILLIER, B. Using DepthMap for Urban Analysis: A Simple Guide On What to Do Once You Have an Analysable Map in The System. London: UCL, 2008.

HILLIER, B.; YANG, T. TURNER, A. Normalising Least Angle Choice In Depthmap, and How It Open Up New Perspectives On The Global and Local Analysis On City Space. Journal of Space Syntax, v.3, n.2, p.155-193, 2012.

VAN NES, A.; SONG, C. Depthmap for Dummies. SD. Disponível em: http://www.ia.arch.ethz.ch/wp-content/uploads/2013/09/DepthmapManualForDummies-v13.pdf

VAROUDIS, T. DepthmapX, version 0.50. Disponível em: http://archtech.gr/varoudis/depthmapX/