Cada pixel constituinte de uma imagem de observação da Terra corresponde a uma agregação das características espectrais das entidades espaciais existentes na área por si captada (Marceau e Hay, 1999). Toda a informação extraída a partir destes pixels é relativa a uma, parte ou conjunto de entidades espaciais, sendo a capacidade em diferenciá-las dependente da relação existente entre a área e forma das entidades espaciais e a resolução espacial (i.e., escala de medida).
Muitas entidades espaciais têm sido adquiridas através de dados de grande resolução espacial, i.e., um grande número de pequenas unidades espaciais não sobrepostas, representativas de parte ou totalidade de uma entidade espacial. Contudo, devido à dificuldade na sua aquisição, quer devido a questões monetárias, quer devido a questões temporais, estas entidades têm sido adquiridas através de uma escala menor (i.e., um menor número de grandes unidades espaciais) (Goodchild e Quattrochi, 1997; Marceau e Hay, 1999; Reynolds, 1998).
A utilização destas escalas menores provoca uma agregação das entidades espaciais em unidades espaciais de maior dimensão (pixels), onde os atributos de diversas entidades espaciais originais são integrados e substituídos por um único valor representativo de todas as entidades abrangidas pela área da unidade espacial (pixel). Este facto leva não só à perca de informação e capacidade de distinção das individualidades, como, também, pode provocar uma distorção da natureza intrínseca dos dados espaciais – a autocorrelação espacial. Dependendo da escala de agregação e da configuração espacial desta agregação, a utilização de diferentes unidades espaciais resulta em diferentes representações do mesmo conjunto de entidades espaciais iniciais. Este problema é conhecido como o Problema da Unidade de Área Modificável (MAUP - Modifiable Area Unit Problem) (Hay et al., 2001; Marceau, 1999; Marceau e Hay, 1999; Openshaw e Alvanides, 2001; Openshaw e Rao, 1994).
Em detecção remota, as unidades de área modificáveis são os pixels de cada imagem, determinados pelo IFOV do sensor e representam uma medida espectral integrada das entidades espaciais por elas abrangidas.
A aquisição de imagens de observação da Terra é um caso particular de amostragem espacial, uniforme e arbitrária, utilizada para capturar informação sobre entidades espaciais, que induz aos efeitos de escala e agregação (Hay et al., 2001;
Marceau e Hay, 1999). Cada uma daquelas imagens pode ser vista como uma rede regular, arbitrariamente “atirada” sobre uma área de estudo onde a resolução espacial define as unidades de medida (Atkinson, 2001; Hay et al., 2001). A análise espacial destas unidades de medida, arbitrariamente definidas, pode produzir resultados que não representam o conteúdo das entidades espaciais desejadas, mas sim de associações entre entidades espaciais distintas.
Tem havido muitas tentativas de solucionar este problema, principalmente em dados vectoriais provenientes de censos da população humana, devido à necessidade de manter a confidencialidade dos dados originais (Openshaw e Rao, 1994). No entanto, o MAUP é endémico a todos os dados espaciais agregados e irá afectar todas as análises e metodologias de modelação sensíveis aos dados espaciais (Cao e Lam, 1997; Openshaw e Alvanides, 2001; Openshaw e Rao, 1994).
Para enfrentar este problema, há necessidade de conhecer, pormenorizadamente, os efeitos por ele provocados (efeito de escala e efeito de agregação), de modo a tentar minimizá-los.
A agregação das entidades espaciais originais tem, como consequência, uma perca de informação, levando a um fenómeno denominado como efeito de escala.
O efeito de escala é a tendência para obter, para o mesmo grupo de entidades espaciais, diferentes resultados estatísticos quando os dados são agrupados em diferentes escalas de medida (resoluções espaciais) (Cao e Lam, 1997; Dias et al., 2002; Hay et al., 2001; Marceau e Hay, 1999; Openshaw e Rao, 1994). À medida que a escala de medida vai diminuindo (i.e., que os pixels vão aumentando de tamanho), a informação neles retida vai representando uma quantidade cada vez maior de entidades espaciais, dificultando a sua identificação individual e diferenciação.
Como se pode observar na Figura 5.2., a uma escala de medida de 250 m, a informação relativa a uma determinada entidade espacial (fábrica ou árvore) é retida por mais do que um pixel; a uma escala de medida de 500 m, é retida em apenas um
pixel; a 1000 m, ambas as entidades são retidas num único pixel, tornando impossível
Figura 5.2. Efeito de escala na representação de dois elementos distintos
As M unidades espaciais resultantes de diferentes agregações13, efectuadas à mesma escala de medida, das N entidades espaciais originais, representam apenas uma das muitas possibilidades de agregação e, cada uma destas agregações, irá resultar em valores e estatísticas diferentes; este efeito é conhecido como o efeito de
agregação (Cao e Lam, 1997; Hay et al., 2001; Marceau e Hay, 1999; Openshaw e
Rao, 1994; Reynolds, 1998).
Uma entidade, ou conjunto de entidades espaciais, pode ser captada, quando analisada à mesma resolução espacial, de formas completamente distintas. Estas diferentes formas de captação da informação alteram os valores que representam essa entidade espacial, ou conjunto de entidades, nos pixels de uma imagem.
Um exemplo encontra-se na Figura 5.3. onde duas imagens com a mesma resolução espacial captam os mesmos elementos através de abrangências espaciais diferentes.
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Nesta perspectiva, uma agregação é um pixel, com um valor representativo de uma agregação de entidades espaciais.
Na imagem A, cada uma das entidades espaciais (fábrica e árvore) foi captada num único pixel, enquanto na imagem B, cada uma das entidades foi captada por mais do que um pixel.
Na imagem B, a identificação das entidades espaciais de interesse (fábrica e árvore) será, provavelmente, mais difícil, uma vez que o sinal existente nas unidades de medida será uma agregação do sinal destas com outras entidades espaciais, sem interesse para o estudo, mas abrangidos pelas mesmas unidades de medida.
Figura 5.3. Exemplo de Efeito de Agregação
Este efeito de agregação tem bastante importância devido ao facto de, a determinada escala de medida, haver a possibilidade de entidades espaciais de interesse, ao serem captadas de formas diferenciadas, tornarem-se indistinguíveis.
Quando os resultados obtidos a partir de uma análise efectuada a uma escala de medida menor são assumidos, impropriamente, para os casos das entidades individuais em estudo a escalas de medida maiores, poderemos deparar-nos com um caso conhecido como a falácia ecológica (Cao e Lam, 1997; Dias et al., 2002; Tranmer e Steel, 1998).
A falácia ecológica é o erro induzido pelo assumir de que um determinado atributo existente para uma determinada unidade de medida (pixel) é, também, característico de todas as entidades espaciais existentes nessa mesma unidade (pixel).