CLUSTER ANALYSIS FOR LANDSCAPE TYPOLOGY

Abstract

This paper deals with the classification of landscapes by means of cluster analysis, having as a theoretical basis a typology of landscapes, through the notion of zonality by L. S. Berg and the theory of geosystems by V. B. Sochava. Firstly landscape mapping was performed using geoprocessing techniques resulting in 272 landscape units for the municipality of Mineiros (Goiás State, Brazil). This units were defined by union of different elements of morphostructures, lithology, landforms, altitude, slope degree, drainage density, soils and land use. The objective of this work is to compare different forms of grouping to establish the typology of landscapes using an upscaling/bottom-up approach. The similarity coefficient Jaccard, Euclidean Distance metric and k-means algorithm were evaluated. Even though the field validations and statistical tests point to a different scenario, it was considered that the Jaccard and Euclidean Distance metrics presented satisfactory scenarios for the representation of the landscapes. The grouping was important in the optimization of processes, although there is a need to differentiate between statistical and spatial significance. Therefore, the relevance of this technique is in the collaboration to group and redefine a large amount of information that, by means of manual analysis and spatial regrouping, would present excessive delay. Resumo / Resumen ANÁLISE DE AGRUPAMENTO (CLUSTER) PARA TIPOLOGIA DE PAISAGENS O trabalho apresenta uma discussão introdutória sobre o uso do agrupamento estatístico (cluster analysis) para classificação e cartografia de paisagens, tendo como embasamento teórico a tipologia de paisagens, através da noção de zonalidade de L. S. Berg e da teoria dos geossistemas de V. B. Sochava. A utilização desta técnica foi feita através do mapeamento de 272 unidades de paisagens no município de Mineiros, no sudoeste de Goiás, com o objetivo de comparar diferentes formas de agrupamento para estabelecer a tipologia de paisagens utilizando uma abordagem upscaling/bottom-up. As unidades de paisagem foram delimitadas por meio dos elementos de morfoestrutura, geologia, geomorfologia, altitude, declividade, densidade de drenagem, solos e uso e cobertura da terra. Foram avaliados o coeficiente de similaridade Jaccard, a métrica da Distância Euclidiana e o algoritmo k-means. Mesmo que as validações de campo e os testes estatísticos (índices) apontem para um cenário discrepante, considerou-se que as métricas de Jaccard e da Distância Euclidiana apresentaram cenários satisfatórios para representação das paisagens. O agrupamento foi importante na otimização dos processos, embora exista a necessidade de diferenciar a significância estatística da espacial. Portanto, a relevância dessa técnica está na colaboração para agrupar e redefinir grandes quantidades de informações, o que apresentaria excessiva morosidade por vias manuais de análise e reagrupamento espacial. Palavras-chave: Geossistemas; Taxonomia de Paisagens; Cartografia de Paisagens; Geoinformação, Grupo. ANÁLISIS DE CLÚSTER PARA TIPOLOGÍA DE PAISAJE El trabajo presenta la discusión sobre el uso del agrupamiento estadístico (cluster analysis) para la clasificación y cartografía de los paisajes, teniendo como base teórica la tipología de los paisajes, a través de la noción de zonalidad por L. S. Berg y la teoría de los geosistemas por V. B. Sochava. La utilización de esta técnica se realizó mediante la delimitación de 272 unidades de paisaje en el municipio de Mineiros, estado de Goiás, Brasil. Estas unidades fueron delimitadas por medio de elementos como: morfoestructura, geología, geomorfología, hipsometría, inclinación de la pendiente, densidad de drenaje, suelos y el uso y cobertura de la tierra. El objetivo del trabajo utilizar y comparar diferentes formas de agrupamiento para realizar la clasificación tipológica de los paisajes con un enfoque upscaling/bottom-up. Se evaluaron el coeficiente de similitud Jaccard, la métrica de Distancia Euclidiana y el algoritmo de k-medias. Aunque las validaciones de campo y las pruebas estadísticas (índices) apuntan a un escenario diferente, se consideró que las métricas Jaccard y Euclidean Distance presentaron escenarios satisfactorios para representar los paisajes. La agrupación fue importante en la optimización de los procesos, aunque es necesario diferenciar la significación estadística de la espacial. Por lo tanto, la relevancia de esta técnica radica en la colaboración para agrupar y redefinir una gran cantidad de información que, mediante análisis manual y reagrupación espacial, presentaría un retraso excesivo.