In brunomioto/reservatoriosBR: Get Brazilian reservoirs data

knitr::opts_chunk$set(
  collapse = TRUE,
  comment = "#>",
  error = TRUE
)

reservatoriosBR

Pacote R para obtenção de dados dos principais reservatórios brasileiros a partir da plataforma SAR-ANA e da ONS.

Este pacote baixa e organiza os dados em uma estrutura para uso no R.

Atualmente estou buscando voluntários para testar as funções e dados. Se puder, entre em contato!

Se utilizar em algum trabalho, cite ou me avise! Gostaria de saber como este pacote pode ajudar!

Se você estiver procurando dados sobre os mananciais de abastecimento público na Região Metropolitana de São Paulo (SP - Brasil), o pacote mananciais foi feito para isso!

Instalação

Este pacote apenas está disponível para a instalação usando o devtools no R (mas é simples):

#install.packages("devtools")
devtools::install_github('brunomioto/reservatoriosBR')
library(reservatoriosBR)

Uso

Atualmente o pacote possui 9 funções:

Funções de datasets

• tabela_reservatorios()
• tabela_reservatorios_ONS()
• info_reservatoriosBR()

Funções de busca de dados

• reservatorio_sin()
• reservatorio_cantareira()
• reservatorio_nordeste_semiarido()
• ultima_medicao()
• ONS_reservatorios()
• ONS_EAR_subsistemas()

---

As funções de datasets

A função tabela_reservatorios()

Essa função retorna uma tabela com informações sobre os reservatórios que podem ser utilizadas com as funções de busca de dados. Este são os reservatórios contabilizados pela ANA.

São 713 reservatórios (são 804 linhas pois reservatórios em 2 cidades são duplicados) com 12 variáveis, sendo elas:

• sistema - sistema o qual o reservatório pertence segundo o SAR.
• codigo - O código do reservatório segundo o SAR. Utilizado nas funções desse pacote.
• reservatorio - O nome do reservatorio.
• res_latitude - Latitude do reservatório
• res_longitude - Longitude do reservatório
• municipio - Município do reservatório
• codigo_municipio_ibge - Código do município na base do IBGE.
• estado_nome - Estado em forma de nome.
• estado_sigla - Estado em forma de sigla.
• rio - Nome do rio.
• sub_bacia - Sub-bacia do rio.
• bacia - Bacia hidrográfica do rio.

Agradeço ao pessoal da ANA, em especial, o coordenador Antônio Augusto, o especialista Diego Pena e o técnico Théo Albuquerque, que construíram essa tabela e apoiam essa iniciativa de dados abertos!

library(reservatoriosBR)

tabela_reservatorios() 

#caso queira uma lista sem códigos duplicados
#library(dplyr)
#tabela_reservatorios() %>% 
#  distinct(codigo, .keep_all = TRUE) 

Mapa dos reservatórios brasileiros!

library(tidyverse)

library(tidyverse)

tabela_reservatorios() %>% 
  distinct(codigo, .keep_all = TRUE) %>% 
  ggplot()+
  borders("world", fill = "grey70", colour = "black")+
  theme_minimal()+
  geom_point(aes(x=res_longitude, y=res_latitude),
             colour = "blue",
             size = 2,
             alpha = 0.5) + 
  labs(x = "",
       y = "")+
  coord_fixed(xlim= c(-73,-35), ylim=c(-35,5))

knitr::include_graphics('https://raw.githubusercontent.com/brunomioto/reservatoriosBR/main/man/figures/mapa_pontos.png')

A função tabela_reservatorios_ONS()

Essa função retorna uma tabela parecida com a tabela_reservatorios(), mas contendo apenas os reservatórios observados pela ONS.

São 39 reservatórios com 12 variáveis, sendo elas:

• subsistema - Subsistema-ONS a qual o reservatório pertence.
• reservatorio - O nome do reservatório
• codigo - O código do reservatório segundo o SAR. Utilizado nas funções desse pacote.
• res_latitude - Latitude do reservatório
• res_longitude - Longitude do reservatório
• municipio - Município do reservatório
• codigo_municipio_ibge - Código do município na base do IBGE.
• estado_nome - Estado em forma de nome.
• estado_sigla - Estado em forma de sigla.
• rio - Nome do rio.
• sub_bacia - Sub-bacia do rio.
• bacia - Bacia hidrográfica do rio.

tabela_reservatorios_ONS()

A função info_reservatoriosBR()

Essa função retorna uma tabela com informações das funções utilizadas nesse pacote.

As variáveis retornadas são:

• Função - O nome da função.
• Ação - O objetivo da função a ser utilizada.
• Nível de detalhamento - Subsistemas, Reservatórios ou Datasets.
• Dados disponíveis - Informações sobre a disponibilidade dos dados.
• Fonte - A fonte dos dados buscados.

library(knitr)

info_reservatoriosBR() %>%
  kable()

As funções de busca de dados

A função reservatorio_sin()

Utilize a função para obter os dados históricos dos principais reservatórios brasileiros que pertencem ao SIN - Sistema Interligado Nacional. A imagem abaixo apresenta as bacias dos reservatórios contidos no SIN.

knitr::include_graphics('https://raw.githubusercontent.com/brunomioto/reservatoriosBR/main/man/figures/modelo-principal-mapa-sin.png')

reservatorio_sin(codigo_reservatorio, data_inicial, data_final)

• codigo_reservatorio O código do reservatório de acordo com o SIN (você pode consultar a tabela com os códigos chamando a função tabela_reservatorios()).
• data_inicial Data inicial do registro. Se for anterior à data de funcionamento, retorna a data de registro mais antiga. O padrão é data_inicial = "1980-01-01"
• data_final Data final do registro. Pode ser usado Sys.Date() para retornar a data de registro mais recente. O padrão é data_final = Sys.Date()

Dessa forma, a função funciona utilizando apenas: reservatorio_sin(codigo_reservatorio)

reservatorio_sin(19058, "2000-01-01", "2019-12-31")

As variáveis retornadas são:

• data - Data da medição realizada
• codigo_reservatorio - Código do reservatório segundo o SAR-ANA
• reservatorio - Nome do reservatório
• cota_m - Cota, o nível do reservatório (m)
• afluencia_m3_s - Afluência (m³/s)
• defluencia_m3_s - Defluência (m³/s)
• vazao_vertida_m3_s - Vazão vertida (m³/s)
• vazao_turbinada_m3_s - Vazão turbinada (m³/s)
• vazao_natural_m3_s - Vazão natural (m³/s)
• volume_util_percentual - Volume útil (%) - Alguns reservatórios retornam apenas NA
• vazao_incremental_m3_s - Vazão incremental (m³/s) - Retorna apenas NA

As unidades de medida foram mantidas no nome das variáveis para não haver problemas de interpretação.

Podemos utilizar estes dados históricos para fazer análises e gráficos. A Afluência(m³/s), por exemplo, mede a quantidade de água que chega nas represas.

library(ggplot2)

itaipu <- reservatorio_sin(19058, "1980-01-01", Sys.Date())

ggplot(itaipu, aes(x=data, y=afluencia_m3_s))+
  geom_line(color = "#377eb8")+
  scale_x_date(date_breaks = "years", date_labels = "%Y")+
  theme_bw()+
  labs(x="Data da medição",
       y = "Afluência (m³/s)")+
  coord_cartesian(xlim = c(as.Date("1994-01-01"), as.Date("2021-01-01")))

knitr::include_graphics('https://raw.githubusercontent.com/brunomioto/reservatoriosBR/main/man/figures/plot1.png')

A função reservatorio_cantareira()

Utilize a função para obter os dados históricos dos reservatórios brasileiros que pertencem ao sistema Cantareira. A imagem abaixo apresenta as bacias dos reservatórios contidos no Sistema Cantareira.

knitr::include_graphics('https://raw.githubusercontent.com/brunomioto/reservatoriosBR/main/man/figures/outros-sistemas-hidricos-cantareira-principal.png')

reservatorio_cantareira(codigo_reservatorio, data_inicial, data_final)

• codigo_reservatorio O código do reservatório de acordo com o SAR (são apenas 4 reservatórios).

Reservatorio <- c("Jaguari-Jacareí", "Cachoeira", "Atibainha", "Paiva Castro")
Codigo <- c(29001, 29002, 29003, 29004)

tabela_cantareira <- data.frame(Reservatorio, Codigo)

knitr::kable(tabela_cantareira)

• data_inicial Data inicial do registro. Se for anterior à data de funcionamento, retorna a data de registro mais antiga. O padrão é data_inicial = "1980-01-01"
• data_final Data final do registro. Pode ser usado Sys.Date() para retornar a data de registro mais recente. O padrão é data_final = Sys.Date()

Dessa forma, a função funciona utilizando apenas: reservatorio_cantareira(codigo_reservatorio)

As variáveis retornadas são:

• data - Data da medição realizada
• codigo_reservatorio - Código do reservatório segundo o SAR-ANA
• reservatorio - Nome do reservatório
• cota_m - Cota, o nível do reservatório (m)
• volume_util_hm3 - Volume útil (hm³)
• volume_util_percentual - Volume útil (%)
• afluencia_m3_s - Afluência (m³/s)
• defluencia_m3_s - Defluência (m³/s)

A função reservatorio_nordeste_semiarido()

Utilize a função para obter os dados históricos dos reservatórios brasileiros que pertencem ao módulo Nordeste e Semiárido do SAR. A imagem abaixo apresenta os estados dos reservatórios contidos no SAR.

• data_inicial Data inicial do registro. Se for anterior à data de funcionamento, retorna a data de registro mais antiga. O padrão é data_inicial = "1980-01-01"
• data_final Data final do registro. Pode ser usado Sys.Date() para retornar a data de registro mais recente. O padrão é data_final = Sys.Date()

Dessa forma, a função funciona utilizando apenas: reservatorio_nordeste_semiarido(codigo_reservatorio)

knitr::include_graphics('https://raw.githubusercontent.com/brunomioto/reservatoriosBR/main/man/figures/mapa-principal-ns.png')

A função ultima_medicao()

Essa função retorna a última medição (e somente ela) dos dados de um reservatório.

Fiz essa função pois ela fornece o Volume útil de alguns reservatórios que não estão inclusos no dataset criado pela função reservatorio_sin(), como é o exemplo de Itaipu.

ultima_medicao(codigo_reservatorio)

As variáveis retornadas são:

• data - Data da medição realizada
• reservatorio - Nome do reservatório
• afluencia_m3_s - Afluência (m³/s)
• defluencia_m3_s - Defluência (m³/s)
• cota_m - Cota, o nível do reservatório (m)
• vazao_transferida - Vazão transferida - Acho que sempre retorna NA
• volume_util_porcentagem - Volume útil (%)
• tipo - Tipo? Ainda preciso descobrir o que isso significa

As funções ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico

A função ONS_reservatorios()

Essa função busca os dados atuais dos reservatórios brasileiros observados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e pode retornar valores em 2 formatos:

• Tabela

Gera um dataframe com diversas variáveis de 39 reservatórios observados pela ONS.

ONS_reservatorios(formato = "tabela")

• Resumo

Gera um relatório dos 4 subsistemas da ONS e o percentual atual em cada um.

ONS_reservatorios(formato = "resumo")

A função ONS_EAR_subsistemas()

Essa função tem como objetivo buscar a série histórica da Energia Armazenada (EAR) dos subsistemas observados pela ONS.

ONS_EAR_subsistemas(ano_inicial, ano_final)

• ano_inicial O ano inicial dos registros. O padrão é o início da série histórica, ano_inicial = 2000
• ano_final O ano final dos registros. O padrão é o ano atual, no caso, ano_final = 2021

Dessa forma, rodando a função ONS_EAR_subsistemas() retorna todos os dados de todos os subsistemas de 2000 até o ano atual.

As variáveis retornadas são:

• data - Data da medição realizada
• subsistema - Nome do subsistema
• ear_max_subsistema_mwmes - Valor de EAR máxima por subsistema na unidade de medida MWmês
• ear_verif_subsistema_mwmes - Valor de EAR verificada no dia por subsistema na unidade de medida MWmês
• ear_verif_subsistema_percentual - Valor de EAR verificada no dia por subsistema na unidade de medida %

Esses valores são utilizados como referência para o nível dos reservatórios e quanta energia eles ainda podem produzir.

Com esses dados, podemos observar os resultados da seca nos reservatórios do subsistema Sudeste / Centro-oeste, por exemplo:

library(tidyverse)

dados_ONS <- ONS_EAR_subsistemas(ano_inicial = 2016, ano_final = 2021)

dados_ONS_SE <- dados_ONS %>% 
  filter(subsistema == "Sudeste / Centro-Oeste")

plot_2 <- dados_ONS_SE %>% 
  ggplot(aes(x=data, y=ear_verif_subsistema_percentual))+
  geom_area(color = "#377eb8", fill = "#377eb850", size=1.2)+
  geom_point(data = dados_ONS_SE %>% filter(data == max(data)),
             color = "#377eb8",
             size = 2)+
  scale_x_date(breaks = "1 year",
               date_labels = "%Y",
               limits = c(as.Date("2016-01-01"), as.Date("2021-12-31")),
               expand = c(0,0))+
  scale_y_continuous(expand = c(0,0), limits = c(0,100))+
  theme_bw()+
  theme(
    panel.grid.minor.x = element_blank()
  )+
  labs(x = "Data da medição",
       y = "EAR Subsistema (%)",
       title = "Série histórica (2016-2021) da EAR nos reservatórios do subsistema Sudeste / Centro-Oeste")

knitr::include_graphics('https://raw.githubusercontent.com/brunomioto/reservatoriosBR/main/man/figures/plot2.png')

Como citar o pacote

To-do

• Buscar outras bases de dados de reservatórios brasileiros

• Confirmar a confiabilidade dos dados extraídos

Melhorias e sugestões

Tem alguma ideia para o pacote ou sugestão de como posso melhorá-lo? Crie uma nova issue para que eu possa ajudar!

brunomioto/reservatoriosBR documentation built on Dec. 19, 2021, 11:50 a.m.