Algoritmos Urbanos¶

Esta página documenta os 8 algoritmos de processamento do grupo Indicadores Urbanos (logis:urban_*), destinados a análises de estrutura viária, acessibilidade, densidade de demanda, restrição de circulação e custos de entrega em escala municipal.

Sumário dos Algoritmos¶

logis:urban_network_density — Densidade de Rede Viária Urbana (km/km²)
logis:urban_network_connectivity — Conectividade de Rede Viária Urbana (Índices $\alpha, \beta, \gamma$, $4+$ pernas e becos)
logis:urban_mean_circuity — Circuidade Média de Rede Viária Urbana
logis:urban_cargo_restriction — Índice de Restrição de Circulação de Carga
logis:urban_demand_density — Densidade de Demanda Urbana por Setor Censitário
logis:urban_gravity_accessibility — Acessibilidade Gravitacional Urbana a POIs
logis:urban_edge_betweenness — Centralidade de Intermediação de Arestas (Edge Betweenness)
logis:urban_delivery_distance — Distância/Tempo de Entrega ao Depósito Mais Próximo

1. Densidade de Rede Viária Urbana (`logis:urban_network_density`)¶

O que calcula¶

Calcula a densidade da rede viária em quilômetros de via por quilômetro quadrado de área de referência ($\text{km/km}^2$). O cálculo é realizado dividindo o comprimento total acumulado de todos os trechos de linha da rede viária ($\text{km}$) pela área geodésica do polígono de referência ($\text{km}^2$).

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada vetorial de linhas representando os eixos das vias urbanas.	Obrigatório
`INPUT_AREA`	Camada de área de referência (Polígonos)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorPolygon`)	Camada vetorial de polígonos definindo o limite territorial (ex.: município, bairro ou setor).	Obrigatório

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Densidade da rede viária (km/km²)	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Valor numérico contendo a densidade de rede calculada ($\text{km/km}^2$).

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Handy, S. L., & Clifton, K. J. (2001). Evaluating neighborhood accessibility: Possibilities and limitations. Journal of Transportation and Statistics, 4(2/3), 67-78.

2. Conectividade de Rede Viária Urbana (`logis:urban_network_connectivity`)¶

O que calcula¶

Avalia a conectividade topológica e estrutural de uma rede viária urbana a partir dos conceitos clássicos da Teoria dos Grafos. A partir do cálculo dos graus de cada nó da malha (número de conexões físicas por vértice), determina: - Índice Alfa ($\alpha$): Razão entre o número real de circuitos presentes e o número máximo de circuitos independentes possíveis ($0,0$ a $1,0$). - Índice Beta ($\beta$): Razão entre o número de arestas e o número de nós ($e/v$), indicando a densidade de ligações. - Índice Gama ($\gamma$): Razão entre o número de arestas presentes e o número máximo de arestas teoricamente possíveis ($0,0$ a $1,0$). - Percentual de interseções $4+$ pernas: Proporção de nós com grau físico $\ge 4$ sobre o total de cruzamentos (grau $\ge 3$). - Percentual de becos sem saída: Proporção de nós de terminação (grau $1$) sobre o total de nós da malha.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada vetorial de linhas representando a malha viária urbana.	Obrigatório

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`NUM_NODES`	Número de nós (v)	`QgsProcessingOutputNumber` (Inteiro)	Quantidade total de vértices/cruzamentos identificados na malha.
`NUM_EDGES`	Número de arestas (e)	`QgsProcessingOutputNumber` (Inteiro)	Quantidade total de segmentos/arestas únicos do grafo.
`ALPHA`	Índice Alfa	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Valor do índice $\alpha$ ($0,0$ a $1,0$).
`BETA`	Índice Beta	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Valor do índice $\beta$ (arestas por nó).
`GAMMA`	Índice Gama	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Valor do índice $\gamma$ ($0,0$ a $1,0$).
`PCT_4_WAY`	Percentual de interseções com grau 4 ou mais	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Porcentagem ($\%$) de cruzamentos com 4 ou mais conexões.
`PCT_DEAD_ENDS`	Percentual de becos sem saída	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Porcentagem ($\%$) de nós de grau 1 (ruas sem saída).

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Rodrigue, J. P., Comtois, C., & Slack, B. (2013). The geography of transport systems. Routledge.

3. Circuidade Média de Rede Viária Urbana (`logis:urban_mean_circuity`)¶

O que calcula¶

Estima o fator de circuidade médio da rede viária urbana, definido como a razão entre a distância real percorrida na malha (menor caminho via algoritmo de Dijkstra) e a distância euclidiana (em linha reta) entre pares de pontos origem-destino: $$\text{Circuidade} = \frac{d_{\text{rede}}}{d_{\text{euclidiana}}}$$ O algoritmo sorteia aleatoriamente amostras de pares OD sobre os nós da rede que respeitem a distância euclidiana mínima configurada.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada vetorial de linhas da rede viária.	Obrigatório
`NUM_SAMPLES`	Número de amostras (pares OD)	`QgsProcessingParameterNumber` (`Integer`)	Quantidade de pares origem-destino a serem amostrados via Dijkstra.	`1000` (min: `1`)
`MIN_DISTANCE`	Distância euclidiana mínima (metros)	`QgsProcessingParameterNumber` (`Double`)	Distância em linha reta mínima exigida entre a origem e o destino.	`100.0` (min: `0.0`)

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Circuidade média	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Valor médio adimensionado ($\ge 1,0$). Valores próximos de $1,0$ indicam malhas ortogonais/eficientes; valores mais altos indicam desvios severos.

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Giacomin, C., & Levinson, D. (2015). Road network circuity in metro areas. Environment and Planning B: Planning and Design, 42(6), 1040-1053.

4. Índice de Restrição de Circulação de Carga (`logis:urban_cargo_restriction`)¶

O que calcula¶

Calcula o índice de acessibilidade e restrição de circulação para veículos de carga no ambiente urbano. O indicador expressa a porcentagem da extensão total da rede viária que permanece livre de impedimentos de tráfego pesado: $$\text{Índice} = \frac{\text{Comprimento Livre (m)}}{\text{Comprimento Total (m)}} \times 100$$ Se a expressão de restrição não for customizada pelo usuário, o algoritmo aplica automaticamente regras padrão com base nas etiquetas do OSM (highway $\in$ pedestrian, footway, path, steps, cycleway, bridleway, corridor), bem como restrições físicas de largura (width < 3.0m) e peso bruto total (maxweight < 3.5t), quando tais atributos existirem na camada.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada vetorial contendo os trechos de vias urbanas.	Obrigatório
`RESTRICTION_EXPRESSION`	Expressão de restrição	`QgsProcessingParameterExpression`	Expressão QGIS customizada que avalia como `VERDADEIRO` para trechos com restrição de carga. Se omitida, utiliza a expressão default por tipo de via, largura e peso.	`''` (Vazio)

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Índice de restrição de circulação (%)	`QgsProcessingOutputNumber` (Real)	Percentual ($0,0\%$ a $100,0\%$) de vias liberadas para veículos de carga na malha.

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Dablanc, L. (2007). Goods transport in large European cities: Difficult to organize, difficult to modernize. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 41(3), 280-290.

5. Densidade de Demanda Urbana (`logis:urban_demand_density`)¶

O que calcula¶

Calcula a densidade espacial de demanda (população, domicílios ou postos de trabalho por $\text{km}^2$) para cada setor censitário de um município brasileiro. O algoritmo obtém a malha oficial de setores censitários (via integração com gisbr:read_census_tract / gisbr:join_censo) e computa a razão entre a variável quantitativa de demanda e a área geodésica do setor em $\text{km}^2$.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_CODE_MUNI`	Código IBGE do município (7 dígitos)	`QgsProcessingParameterString`	Código numérico oficial do município no IBGE (ex.: `3106200` para Belo Horizonte).	Obrigatório
`FIELD_POPULATION`	Campo de população	`QgsProcessingParameterString`	Nome da coluna contendo a contagem de população/domicílios na camada do censobr.	Obrigatório
`OUTPUT`	Setores censitários com densidade de demanda	`QgsProcessingParameterFeatureSink` (Polígonos)	Camada de saída para gravar os polígonos dos setores com a nova coluna.	`[Criar camada temporária]`

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Camada de Saída (Polígonos)	`QgsProcessingOutputVectorLayer`	Cópia dos setores censitários do município acrescida do atributo: • `dens_demanda_hab_km2` (`Double`): Densidade de demanda por setor ($\text{hab/km}^2$).

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Bertaud, A. (2004). The spatial organization of cities: Deliberate outcome or unforeseen consequence? Institute of Urban and Regional Development, UC Berkeley.

6. Acessibilidade Gravitacional Urbana (`logis:urban_gravity_accessibility`)¶

O que calcula¶

Calcula o índice de acessibilidade gravitacional (Modelo de Hansen) de cada ponto de origem (ex.: centroides de setores censitários ou pontos de demanda) até um conjunto de pontos de destino (POIs, instalações comerciais, equipamentos urbanos), ponderados por sua atratividade/peso: $$A_i = \sum_{j=1}^{D} \frac{W_j}{d_{ij}^\beta}$$ onde: - $W_j$ é o peso/atratividade do destino $j$. - $d_{ij}$ é a distância de caminho mínimo na rede viária entre a origem $i$ e o destino $j$ (calculada via Dijkstra multi-origem sobre QgsGraph com suporte a cache em disco). - $\beta$ é o fator de decaimento por distância.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada vetorial de linhas da rede viária urbana.	Obrigatório
`INPUT_ORIGINS`	Camada de origem (pontos/centroides)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorPoint`)	Camada de pontos representando os locais de origem da demanda.	Obrigatório
`INPUT_DESTINATIONS`	Camada de destinos (POIs)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorPoint`)	Camada de pontos representando os destinos / equipamentos de interesse.	Obrigatório
`FIELD_WEIGHT`	Campo de peso/atratividade do destino	`QgsProcessingParameterField` (Numérico)	Campo numérico da camada de destinos especificando o peso/atratividade $W_j$. Se omitido, atribui $1,0$ a todos os destinos.	`None` (Opcional)
`BETA`	Parâmetro de decaimento por distância (beta)	`QgsProcessingParameterNumber` (`Double`)	Expoente de impedância por distância ($\beta$).	`2.0` (min: `0.0001`)
`OUTPUT`	Origem com acessibilidade gravitacional	`QgsProcessingParameterFeatureSink` (Pontos)	Camada de destino para salvar os pontos de origem com a nova métrica.	`[Criar camada temporária]`

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Camada de Saída (Pontos)	`QgsProcessingOutputVectorLayer`	Cópia da camada de pontos de origem acrescida do atributo: • `acess_gravit` (`Double`): Escore acumulado de acessibilidade gravitacional da origem.

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Hansen, W. G. (1959). How accessibility shapes land use. Journal of the American Institute of Planners, 25(2), 73-76.

7. Centralidade de Intermediação de Arestas (`logis:urban_edge_betweenness`)¶

O que calcula¶

Estima a centralidade de intermediação (edge betweenness centrality) das arestas da rede viária urbana através de amostragem estocástica de pares origem-destino (OD). A centralidade de intermediação mede a frequência com que um segmento de via é atravessado pelos caminhos mínimos que conectam diferentes pares de pontos na cidade: $$C_B(e) = \sum_{s \neq t} \frac{\sigma_{st}(e)}{\sigma_{st}}$$ Para viabilizar a execução em malhas urbanas de grande porte em Python puro, o algoritmo amostra $S$ pares OD aleatórios, calcula as árvores de menores caminhos e atribui a cada aresta o número de travessias normalizado no intervalo $[0,0; 1,0]$.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada de linhas da rede viária urbana.	Obrigatório
`NUM_SAMPLES`	Número de amostras (pares OD)	`QgsProcessingParameterNumber` (`Integer`)	Quantidade de pares OD sorteados para amostragem do algoritmo.	`1000` (min: `1`)
`SEED`	Semente aleatória	`QgsProcessingParameterNumber` (`Integer`)	Semente do gerador aleatório para reprodução exata dos resultados.	`None` (Opcional)
`OUTPUT`	Arestas com centralidade de intermediação	`QgsProcessingParameterFeatureSink` (Linhas)	Camada de saída para gravação das arestas do grafo com o escore.	`[Criar camada temporária]`

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Camada de Saída (Linhas)	`QgsProcessingOutputVectorLayer`	Camada de linhas contendo uma feição por aresta do grafo e o atributo: • `betweenness` (`Double`): Escore de centralidade de intermediação normalizado ($0,0$ a $1,0$).

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Freeman, L. C. (1977). A set of measures of centrality based on betweenness. Sociometry, 40(1), 35-41.
Brandes, U., & Pich, C. (2007). Centrality estimation in large networks. International Journal of Bifurcation and Chaos, 17(7), 2303-2318.

8. Distância de Entrega Urbana (`logis:urban_delivery_distance`)¶

O que calcula¶

Calcula o custo mínimo (em distância física ou em tempo de viagem) de atendimento para cada zona de demanda/entrega (pontos ou centroides de setores) até o centro de distribuição ou depósito candidato mais próximo na malha viária urbana: $$\text{Custo}_i = \min_{d \in \text{Depósitos}} \{ \text{CustoCaminho}(d, i) \}$$ O cálculo utiliza a matriz OD pré-calculada por Dijkstra multi-origem (com cache em disco em QStandardPaths.CacheLocation) a partir das localizações dos depósitos amarradas ao grafo viário.

Parâmetros de Entrada¶

Identificador	Nome na UI	Tipo QGIS	Descrição	Valor Default
`INPUT_NETWORK`	Camada de rede viária (Linhas)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorLine`)	Camada vetorial de linhas da rede viária urbana.	Obrigatório
`INPUT_DEPOTS`	Camada de depósitos candidatos (Pontos)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorPoint`)	Camada de pontos representando os depósitos ou centros de distribuição.	Obrigatório
`INPUT_ZONES`	Camada de zonas/centroides (Pontos)	`QgsProcessingParameterFeatureSource` (`TypeVectorPoint`)	Camada de pontos representando as zonas de demanda de entrega.	Obrigatório
`CRITERION`	Critério de custo	`QgsProcessingParameterEnum`	Critério para avaliação dos custos de caminho mínimo na rede: • `0`: Distância (metros) • `1`: Tempo de viagem (segundos/minutos)	`0` (Distância)
`OUTPUT`	Zonas com custo de entrega	`QgsProcessingParameterFeatureSink` (Pontos)	Camada de saída com as zonas calculadas.	`[Criar camada temporária]`

Saídas e Resultados Gerados¶

Identificador	Nome na UI	Tipo	Descrição
`OUTPUT`	Camada de Saída (Pontos)	`QgsProcessingOutputVectorLayer`	Cópia das feições da camada de zonas acrescida do atributo: • `dist_entrega` (`Double`): Menor distância ($\text{m}$) ou tempo de viagem ($\text{s/min}$) até o depósito candidato mais próximo.

Referência Bibliográfica da Técnica¶

Daskin, M. S. (1995). Network and Discrete Location: Models, Algorithms, and Applications. John Wiley & Sons.

Algoritmos Urbanos¶

Sumário dos Algoritmos¶

1. Densidade de Rede Viária Urbana (logis:urban_network_density)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

2. Conectividade de Rede Viária Urbana (logis:urban_network_connectivity)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

3. Circuidade Média de Rede Viária Urbana (logis:urban_mean_circuity)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

4. Índice de Restrição de Circulação de Carga (logis:urban_cargo_restriction)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

5. Densidade de Demanda Urbana (logis:urban_demand_density)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

6. Acessibilidade Gravitacional Urbana (logis:urban_gravity_accessibility)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

7. Centralidade de Intermediação de Arestas (logis:urban_edge_betweenness)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

8. Distância de Entrega Urbana (logis:urban_delivery_distance)¶

O que calcula¶

Parâmetros de Entrada¶

Saídas e Resultados Gerados¶

Referência Bibliográfica da Técnica¶

1. Densidade de Rede Viária Urbana (`logis:urban_network_density`)¶

2. Conectividade de Rede Viária Urbana (`logis:urban_network_connectivity`)¶

3. Circuidade Média de Rede Viária Urbana (`logis:urban_mean_circuity`)¶

4. Índice de Restrição de Circulação de Carga (`logis:urban_cargo_restriction`)¶

5. Densidade de Demanda Urbana (`logis:urban_demand_density`)¶

6. Acessibilidade Gravitacional Urbana (`logis:urban_gravity_accessibility`)¶

7. Centralidade de Intermediação de Arestas (`logis:urban_edge_betweenness`)¶

8. Distância de Entrega Urbana (`logis:urban_delivery_distance`)¶