######## USO DO PACOTE 'sf'

#### A - Simple Features in R

### 1. Simple Features (SF)

# Refere-se a um formato padrão que descreve como objetos do mundo real 
# e pode ser representado em computadores, com ênfase na sua geometria espacial.

# Descreve como estes objetos pode ser armazenados e reecuperados de bancos de 
# dados e quais operações geométricas podem ser definidas para eles.

# Armazenamento de dados espaciais no R: sp
# Interfaces no R: rgdal, rgeos, etc
# Faltava uma completa implementação para trabalhar com as SF
# problemas de conversões confusas, ineficientes e incompletas

# Pacote sf (http://github.com/r-spatial/sf) 
# - tentativa de preencher as lacunas
# - objetiva, no longo prazo, suceder o pacote sp 

# Features ou feições - atributos espaciais e não espaciais
# geometria com descrição onde, no planeta, está localizada
# outros atributos - descrição de outras propriedades

# Dimensões
# Feições compostas por pontos - coordenadas X e Y
# dimensão Z - por exemplo, altitude
 
### Tipos comuns de geometria de SF

# point, linestring, polygon, multipoint, multilinestring, multipolygon, 
# geometrycollection (conjunto de geom de qq tipo, exceto esta)

### Sistema de Referência de Coordenadas

# CRS: coordinate reference system
# coordenas geográficas ou projetadas

### 2. Organização da SF no R

# todas as funções e métodos no pacote sf q operam em dados espaciais
# são prefixados por 'st_' (espacial e temporal)

# armazenamento das feições geográficas em objetos do tipo 'data.frame'
# geometrias não são colunas simples (X, Y, Z) - colocas em 'list-column'

# 'list-column' - lista com o mesmo nº de registros do 'data-frame', com
# cada elemento da lista contendo as inform sobre a geometria de uma feição.

## 2.1 Três classes usadas para representar SF:

# 'sf': a tabela (data-frame) com os atributos e geometrias das feições

# (q contém)

# 'sfc': a 'list-column' com as geometrias de cd feição (registros)

# (q é composta por)

# 'sfg': a geometria da feição de um SF individual

## 2.2 'sf': objetos com SF

# geometrias e atributos colocados conjuntamente em objetos 'sf'

# comando para ler o dataset 'nc' - arquivo contido no pacote sf

# instalar e carregar pacote 'sf'

library(sf)

# lendo o mapa 'nc'

nc <- st_read(system.file("shape/nc.shp", package="sf"))

# comentários sobre as saídas

# CRS: epsg (SRID): 4267
## proj4string: +proj=longlat +datum=NAD27 +no_defs

# epsg: European Petroleum Survey Group

# classe do objeto

# lendo o shape 'nc' a partir do diretório "bancos_aula3"

# nc <- st_read("./bancos_aula3/nc.shp")

class(nc) 

# classe sf e é um data.frame q contém uma 'list-column' com geometrias

attr(nc,'sf_column') # coluna com geometria 

# com o comando 'print', abaixo, apresentamos as três primeira feições.
# com os seus atributos e uma versão abreviada de sua geometria

print(nc[11:15],n=3) # prim 3 linhas das col 11 a 15 - col 15 - geometry!!!

# identificando as três classes usadas para representar as SF:

# sf: cada uma das linhas do data.frame

# NWBIR74 BIR79 SID79 NWBIR79                       geometry
# 1      10  1364     0      19 MULTIPOLYGON (((-81.47276 3...
# 2      10   542     3      12 MULTIPOLYGON (((-81.23989 3...
# 3     208  3616     6     260 MULTIPOLYGON (((-80.45634 3...

# 'sfc': a 'list-column' com as geometrias de cd feição (registros)

# geometry
# MULTIPOLYGON (((-81.47276 3...
# MULTIPOLYGON (((-81.23989 3...
# MULTIPOLYGON (((-80.45634 3...

# e 'sfg': a geometria da feição de um SF individual

# geometry
# MULTIPOLYGON (((-81.47276 3...

## métodos para objetos sf

methods(class='sf')

# Exemplo: transf obj sf em data.frame

nc.no_sf <- as.data.frame(nc)
class(nc.no_sf)
str(nc.no_sf)
head(nc.no_sf)
plot(nc.no_sf) # deixou dde ser um objeto sf - perdeu refer espacial

plot(nc) # comando plot q muitas op??es - depois as veremos!

## 2.2 'sfc' - a 'list-column' com a geometria da SF

# 'sfc' - coluna do data.frame sf q contém a geometria - lista da classe 'sfc'
# podemos apresentar esta geometria usando os comandos abaixo:

nc$geom # mostra a geometria das 5 primeiras feições

nc[[15]] # o mesmo, mas indexando a coluna 15 - da geometria

(nc_geom <- st_geometry(nc)) # cria um novo objeto 'sf' somente com geometria; os parêntesis em torno do comando faz com q o resultado da operação seja mostrado (ao mesmo tempo q o objeto é criado!)

plot(nc_geom) # sem atributos, plota somente as feições

# olhando as informações completas de determinada feição
# no caso, a feição n? 1

nc_geom[[1]] # temos todas as coordenadas dos ptos q formam a feição!

# atributos do objeto 'nc_geom'

attributes(nc_geom) # objeto da classe 'sfc' - sem outros atributos!

### 3 - Writing (exportando o mapa!)

# antes, criar diretório 'mapa_nc'

st_write(nc,"./mapa_nc/nc.shp")

### 4 - CRS e transformações

# objetos 'sfc' - dois atributos para armazenar o CRS:
# epsg e proj4string

# proj4string - descrição do CRS - http://proj4.org/ 
# epsg - ID de um CRS - http://www.epsg-registry.org/ - colocar o código epsg no "retrive by code"
# OBS.: site do EPSG não encontrado!
# conversão de CRS long/lat NAD27 para webmercator (EPSG: 3857)

nc.web_mercator <- st_transform(nc,3857)
print(nc.web_mercator) # CRS alterado!