Geostatística e Tratamento de Dados
Código
10666
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências da Terra
Créditos
6.0
Professor responsável
José António de Almeida
Horas semanais
4
Total de horas
68
Língua de ensino
Português
Objectivos
O objectivo é dotar os alunos de ferramentas de análise e tratamento de dados (análise univariada, bivariada e multivariada) e geoestatísticas, de análise espacial e estimação por krigagem, aplicados às Ciências da Terra.
Em termos de competências gerais os alunos ficam aptos a integrarem equipas de trabalho que desenvolvam etapas de análise e tratamento de dados (por exemplo, determinações analíticas para avaliar a qualidade de solos e águas subterrâneas) e estudos de modelação geoestatística, com variografia e estimação por krigagem.
Algumas competências mais específicas são:
- Para um conjunto específico de dados, saber conduzir uma análise estatística preliminar em função das variáveis disponíveis;
- Escolher os métodos mais adequados de análise de dados a cada situação (análise univariada, bivariada ou multivariada);
- Analisar os resultados obtidos por um ou vários métodos e relacioná-los entre si numa perspectiva descritiva do caso de estudo;
- Calcular variogramas de um conjunto de dados georeferenciados e pesquisar anisotropias geométricas e zonais. Ajustar modelos teóricos. Relacionar os resultados obtidos com a representatividade da amostragem.
- Fazer mapas de previsão de uma determinada variável. Criticar os resultados e limitações. Interpretar o erro de estimação e validade dos resultados.
Pré-requisitos
Conhecimentos elementares de probabilidades e estatística.
Conteúdo
Introdução à análise de dados e modelação geoestatística. Variáveis aleatórias. Tipos e estratégias de análise de dados. Tipos de dados e variáveis e preparação de ficheiros de dados. Variáveis categóricas e contínuas. Informação georeferenciada. Estratégias de amostragem. Mapa de localização das amostras.
Análise exploratória de dados. Análise univariada: medidas de síntese (momentos de primeira, segunda e terceira ordem, estatísticas de posição) e representações gráficas. Análise bivariada: medidas de correlação (covariância, coeficiente de correlação de Pearson e Spearsman), tabelas de contingência e representações gráficas. Análise multivariada: análise em componentes principais (ACP), análise de correspondências (AC) e classificação.
Análise estatística paramétrica. Leis de distribuição univariada mais utilizadas em variáveis das Ciências da Terra. Leis de distribuição (normal, lognormal, uniforme).
Teoria das variáveis regionalizadas. Algumas características das variáveis regionalizadas. Funções aleatórias. Hipóteses restritivas. Estacionaridade de segunda ordem. Estacionaridade intrínseca.
Análise estrutural. H-scattergrams. Covariância espacial e variograma. Superfícies de variograma. Modelização dos variogramas experimentais. Prática de variografia em conjuntos de dados com malha regular e irregular.
Estimação geoestatística. O estimador linear de Krigagem. Dedução do sistema de Krigagem. Propriedades do estimador de krigagem. Variância de krigagem. Prática de Krigagem: estimação de malhas de pontos e de blocos.
Bibliografia
[1] Richard A. Johnson & Dean W. Wichern, Applied Multivariate Statistical Analysis, Prentice Hall, 2002, ISBN: 0-13-092553-5 (paperback).
[2] Amílcar Soares. Geoestatistica para as Ciências da Terra e do Ambiente. IST Press, 2014 (2ª edição), 232p.
[3] Edward H. Isaaks, R. Mohan Srivastava. Applied Geostatistics. Oxford University Press, 1989, ISBN: 0-195050134 (paperback).
[4] Pierre Goovaerts. Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, 1997. ISBN: 0-195115384 (hardcover).
Método de ensino
Exposição com o Powerpoint e quadro e aulas práticas, onde os alunos resolvem problemas dedicados a cada tema principal: (1) análise univariada; (2) análise bivariada; (3) análise multivariada; (4) variografia; (5) krigagem.
Método de avaliação
A avaliação da componente teórica pode ser do tipo contínuo (dois testes) ou exame. A prática inclui a resolução de 5 problemas mais relatórios. Cada teste tem a duração de cerca de 2 horas e conta 30% na nota final. Esta componente pode ser substituída por exame em data marcada (60% da nota). Os 5 problemas são resolvidos parcialmente nas aulas. São em grupo de 2 alunos e poder ter pequenas diferenças entre grupos. O conjunto dos problemas vale 40% da nota final. A atribuição de notas superiores ou iguais a 14 nos problemas fica dependente de discussão oral. Não existem classificações mínimas para cada componente sendo exigida para aprovação média final superior a 9,5 valores.