Apostila Prática v4 · 2018-08-16 · AULA 01 – FUNDAMENTOS, MANIPULAÇÃO DE DADOS GEOGRÁFICOS...
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Sumário
AULA 01 – FUNDAMENTOS, MANIPULAÇÃO DE DADOS GEOGRÁFICOS E DELIMITAÇÃO AUTOMÁTICA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS ....................................................................................................... 1
1. O que é ArcGIS .......................................................................................................................................... 1
2. Interface gráfica do ArcMap ........................................................................................................................ 1
3. Obtenção de Imagens Raster gratuitas a partir de satélites ....................................................................... 2
3.1. Imagens SRTM ....................................................................................................................................... 2
3.2. Imagens ASTER ..................................................................................................................................... 3
4. Delimitação da bacia hidrográfica ............................................................................................................... 7
AULA 02 – TRATAMENTO DO MDE E GERAÇÃO DO MDEHC ........................................................................ 17
AULA 03 – OBTENÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS: ESTUDO DE CASO DA BACIA DO RIBEIRÃO SÃO BARTOLOMEU ................................................................................................... 21
3.1.Área de drenagem ................................................................................................................................... 21
3.2.Perímetro da bacia .................................................................................................................................. 22
3.3.Comprimento do rio principal (Lp) ........................................................................................................... 22
3.4.Comprimento total da drenagem (Lt) ....................................................................................................... 25
3.5.Densidade de drenagem (Dd) ................................................................................................................. 25
3.6.Ordenação dos cursos d’água ................................................................................................................. 26
3.7.Fator de forma (Kf) .................................................................................................................................. 26
3.8.Coeficiente de Compacidade (Kc) ........................................................................................................... 26
3.9.Declividade média da bacia..................................................................................................................... 27
3.10.Precipitação média da bacia ................................................................................................................. 29
AULA 04 – LAYOUT: FORMAS DE APRESENTAÇÃO DOS PRODUTOS ESPERADOS ................................. 32
AULA 05 – OBTENÇÃO E GEOREFERENCIAMENTO DE IMAGENS ............................................................... 40
5.1.Obtendo e georeferenciando a base de dados do IBGE ......................................................................... 40
5.2.Iniciando o Trabalho no ArcGIS 9.3 ........................................................................................................ 40
5.3.Trabalhando com Georreferenciamento .................................................................................................. 41
5.4.Trabalhando com o ArcCatalog ............................................................................................................... 46
5.5.Utilizando o ArcScan ............................................................................................................................... 49
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AULA 01 – FUNDAMENTOS, MANIPULAÇÃO DE DADOS GEOGRÁFICOS E DELIMITAÇÃO
AUTOMÁTICA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS
1. O que é ArcGIS
O ArcGIS 9.3 é uma solução que oferece um pacote completo de programas para entrada,
manipulação, análises e disponibilização de informações geográficas. Além disso, por ser uma solução
comercial, conta com uma imensa comunidade GIS ativa, suporte online e uma centena de centros de
pesquisa espalhados pelo mundo inteiro, garantindo o máximo de integração entre ciência e tecnologia.
ArcMap – Aplicação para entrada de dados, consultas tabulares e espaciais, além de produção de
mapas impressos. Possui um vasto arsenal de extensões.
ArcCatalog – Ferramenta para organizar e documentar os dados geográficos(metadata). Similar
ao Windows Explorer.
ArcToolbox – Utilizado para geoprocessamento, combinar camadas de informação, manipulação
de dados, definição e transformação de sistemas de coordenadas e mais.
2. Interface gráfica do ArcMap
ArcToolbox
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3. Obtenção de Imagens Raster gratuitas a partir de satélites
3.1. Imagens SRTM
1) Acessar o site <http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/index.htm>.
2) Clicar na carta de interesse (Escala 1:250.000).
3) Fazer o download das informações.
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3.2. Imagens ASTER
1) As imagens ASTER podem ser obtidas gratuitamente através de download por meio do site da NASA:
< http://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem.asp>. O site possui esse layout:
2) Clicar no link “EOS data archive”.
3) Nesse momento, o usuário encontrará um tutorial explicando como se deve baixar as imagens ASTER,
especificamente os MDE’s necessários para o estudo hidrológico.
4) Clicar no link: <https://wist.echo.nasa.gov/wist-bin/api/ims.cgi?mode=MAINSRCH&JS=1>.
5) Antes de efetuar o download, o usuário deverá fazer um cadastro para obter as imagens. Para isso acesse
o link “Create Account” e preencher as informações solicitadas na página. Para confirmar o cadastro,
clique no botão “Continue...” (que que se encontra na parte inferior da página).
6) Na nova página que se abre, defina uma Senha (Password) e, também, um Login (Username) para
acesso (o site define um padrão, que pode ser mudado, de acordo com a preferência do usuário).
Importante: o site define um Login com a letra inicial maiúscula, sendo necessário considerar, ao fazer o
Login, as letras maiúsculas e minúsculas.
7) Clique em “Submit Registration” para completar o cadastro.
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8) Após a confirmação aparecerá na janela “Registration Completed”. Agora, estamos aptos a fazer o
download na página da NASA. Basta voltar na tela “Primary Data Search” e fazer o Login no sistema. Se
você já tiver um cadastro registrado no site da NASA, basta entrar na página e realizar o Login.
9) Nesse item, deverá ser feito duas escolhas pelo usuário. Como o objetivo é fazer o download de MDE’s
deve-se selecionar, nas colunas disponíveis no site, a opção “Land”. Isso significa que vamos trabalhar
com imagens de terreno. Na caixa Box localizada acima dessas colunas, deve-se selecionar “ASTER
Global Digital Elevation Model V001”.
Importante: a opção selecionada na caixa Box deve ser feita depois de escolhido o tipo de dado a ser
trabalhado.
10) Feito isso, o usuário terá duas opções para selecionar as imagens ASTER no site da NASA. A primeira é
selecionar no mapa, no tópico “Choose Search Area” a região de interesse. Nesse caso, os limites de um
quadrado ou retângulo, em termos de latitude e longitude, serão selecionados automaticamente. A
segunda forma é inserir as coordenadas geográficas da área de estudo.
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11) Escolhido a área de estudo, basta clicar no link “Start Search” (localizado na parte inferior do site) que as
imagens começarão a ser procuradas no banco de dados da NASA. Este procedimento pode levar vários
minutos. Basta aguardar.
12) Depois de concluída a pesquisa, aparece a janela com os resultados encontrados, semelhante à figura
abaixo:
13) Selecione as imagens desejadas. Algumas opções estarão disponibilizadas ao usuário:
• Add Selections to cart: as imagens selecionadas serão enviadas a um “carrinho de compras” onde o
usuário efetuará o download das imagens;
• Show map coverage: as imagens selecionadas são mostradas em um mapa;
• Show time coverage: as imagens selecionadas são mostradas em uma escala temporal, onde é
verificado o tempo de permanência do sensor na atmosfera;
• Add selections to folder: as imagens selecionadas são enviadas para uma pasta para serem
baixadas, posteriormente.
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14) Depois de selecionar a opção “Add Selections to cart” clique em “Choose Options”, na coluna “Order
Options”. Aparecendo a página “Choose Ordering Options”, selecione a opção FTP Pull. Na opção “Data
Usage” é necessário selecionar o uso dos dados a serem baixados. Na opção “ASTER GDEM Policy
Agreements” é necessário selecionar os dois campos requeridos. Logo depois, basta clicar no link “Next
Step”.
15) Bom, as imagens estão ordenadas. Clique na opção “Go to Step 2: Order Form”. Um resumo do seu
cadastro irá aparecer. Verique se todos os seus dados estão corretos e clique em “Submit Order Now”.
16) Pronto! A NASA mandará dois e-mails para a sua caixa de mensagens mostrando quais são as imagens
a serem baixadas e as instruções necessárias de como proceder com o download.
17) Você poderá também baixar as imagens digitais ASTER pela plataforma japonesa.
<http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/search.jsp>.
As imagens podem ser baixadas de quatro maneiras diferentes:
• Selecionadas diretamente no mapa;
• Selecionadas por meio de um polígono feito manualmente;
• Selecionadas utilizando um arquivo shapefile (Ex.: contorno de uma bacia hidrográfica); e
• Selecionadas especificando as coordenadas de interesse.
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4. Delimitação da bacia hidrográfica
1) Criar uma pasta com seu nome no diretório C:\.
2) Dentro desta pasta criar uma subpasta com o nome Aula 01.
3) Copiar o arquivo ASTGTM_S21W043_dem do diretório C:\SIG para a subpasta criada no item anterior.
4) Mudar o datum da carta (GCS WGS 1984) para o datum da hidrografia do IBGE (GCS SAD 69). Para
tanto utiliza-se um módulo do software chamado ArcCatalog. Dentro desse módulo, que parece com o
Windows Explorer, procurar a pasta Aula 01. Dentro dessa pasta vai estar o arquivo
ASTGTM_S21W043_dem. Clicar com o botão direito do mouse e selecionar Propriedades. No tópico
Spatial Reference observar que aparece o Datum da carta (GCS WGS 1984). Clicar em Edit / Select /
GCS / South America / SAD69. Aplicar.
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5) Projetando a carta em UTM: no módulo ArcMap utiliza-se a extensão ArcToolbox. Dentro dessa extensão
seleciona-se Data Management Tools / Projections and Transformations / Raster / Project Raster. Verificar
se no campo “Input Coordinate System (optional)” aparece o sistema de coordenadas geográficas
GCS_South_American_1969 (SAD69). Se isso não acontecer é porque o programa não atualizou as
informações feitas no ArcCatalog. É necessário, assim que realizada a mudança de coordenadas, fechar o
mesmo. Como estamos trabalhando com imagens ASTER (pixel 30 x 30 m), colocar output cel size = 30
(Sugestão de nome para o raster de saída: mde_proj).
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Depois de ser feita a projeção do MDE, verificar se no campo direito abaixo na tela principal do programa aparece as coordenadas em UTM (Meters).
6) Uma das grandes dificuldades de se trabalhar com imagens de satélite são os NoDatas. Estas células não
possuem valores, portanto não são identificadas como depressões. Para verificar a existência das
mesmas utiliza-se o comando Is null da extensão Spatial Analyst. Caso haja problemas de NoDatas no
MDE será necessário reinterpolar o mesmo com a função Focal Statistics da extensão Spatial Analyst.
7) Não tendo sido encontrados NoDatas processa-se a direção de escoamento do MDE. Para tanto utiliza-se
a função Flow Direction da extensão Spatial Analyst.
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A direção correta do escoamento obedece a sequencia estabelecida pelo modelo D8. Se isso não
ocorrer pode-se afirmar que existe depressões espúrias no modelo.
8) Outro grande problema encontrado na manipulação de MDE’s é a depressão espúria. A definição de
depressão espúria é a célula com altitude inferior às células vizinhas e que não representam exultório de
bacia hidrográfica. Funcionam como “ralos” na drenagem numérica. Para identificá-las utiliza-se o
comando Sink da extensão Spatial Analyst.
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9) O próximo passo é o preenchimento das depressões espúrias. Utiliza-se, para isso, o comando Fill da
extensão Spatial Analyst.
10) Refazer a direção de escoamento.
11) Com as depressões preenchidas e a nova direção de escoamento faz-se a acumulação do fluxo do MDE
utilizando a função Flow Accumulation da extensão Spatial Analyst. Dar preferência ao formato inteiro
(Integer) para os números.
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12) Define-se a hidrografia numérica a partir da direção de escoamento e do fluxo acumulado.
Primeiramente, configura-se a área de trabalho em: Menu Spatial Analyst/Options.
13) As nascentes numéricas são geradas a partir de um acúmulo de células igual a 100 (compatível com a
escala 1:50.000 do IBGE). Para tanto utiliza-se a expressão no raster calculator. É importante ressaltar
que esse processo é iterativo, ou seja, o melhor acúmulo de células é aquele em que a hidrografia
numérica melhor se sobrepor à hidrografia mapeada.
stream100 = con([escacum] >= 100, 1)
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14) Para gerar automaticamente a bacia de drenagem baseado na hidrografia numérica, deve-se inserir um
ponto na foz do curso d’água. Para isso cria-se um arquivo no formato shape e do tipo ponto no módulo
ArcCatalog clicando com o botão direito do mouse na tela, como mostrado nas figuras abaixo.
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15) No módulo ArcMap adicione a feição foz criada sendo necessário, para isto, ter as coordenadas da
mesma, uma vez que é necessário saber o seu posicionamento no mapa . As coordenadas que iremos
trabalhar referem-se à foz do ribeirão São Bartolomeu, que são X = 719711,820 e Y = 7706203,510 m. A
ferramenta utilizada para isso denomina-se Go To XY e está localizada na barra de ferramentas
principal.
16) Após esta etapa é necessário adicionar o ponto representativo da foz por meio da barra Editor/Start
Editing. Depois de tornar ativa a feição a ser editada utiliza-se o comando Sketch Tool para adicionar o
ponto. Adicionado, salve e finalize a edição.
17) Logo em seguida, é necessário transformar a feição foz de vetor para raster. Para tanto utiliza-se o menu
Spatial Analyst/Convert/Features To Raster, conforme mostrado na figura abaixo. Não se esquecer de
configurar a área de trabalho da extensão Spatial Analyst e colocar como máscara e extensão de
trabalho o grid stream100.
18) Para gerar a bacia hidrográfica do ribeirão São Bartolomeu utiliza-se o comando Watershed da extensão
Spatial Analyst.
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19) Mesmo sabendo a coordenada geográfica da foz do ribeirão São Bartolomeu, é recomendável trabalhar,
em termos de geração do MDEHC, com a bacia um pouco maior. Nesse caso será necessário fixarmos,
por meio de uma feição em formato de polígono, a bacia auxiliar. A criação de uma bacia auxiliar será
feita seguindo o item 14 (criação da foz). Entretanto, agora, a feição criada será do tipo Polygon.
20) A bacia auxiliar, já criada, será localizada na tela principal. Para isso basta seguir o item 16.
21) A nossa intenção é trabalhar somente com a bacia auxiliar gerada, aumentando assim a velocidade de
processamento. Para extrair somente as informações de interesse, como o MDE, utiliza-se a função
Extract by Mask da extensão Spatial Analyst (Sugestão de nome: mde_rec).
22) É interessante também selecionar a hidrografia utilizando novamente a função descrita acima (Sugestão
de nome: hidro_rec).
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23) Olhando a hidrografia recortada (hidro_rec) de uma forma mais detalhada, percebe-se que ela está um
pouco deslocada da hidrografia inicial (stream100). Para corrigir esse problema faz-se da seguinte
maneira:
• Na configuração da área de trabalho no Spatial Analyst colocar como máscara e extensão a feição stream100.
• Na calculadora raster, dentro do Spatial Analyst, realizar a seguinte operação: hidro_rec_new = [hidro_rec].
24) Agora, iremos proceder da mesma forma para o mde recortado:
• Na configuração da área de trabalho no Spatial Analyst colocar como máscara e extensão a
feição mde_fill.
• Na calculadora raster, dentro do Spatial Analyst, realizar a seguinte operação: mde_rec_new
= [mde_rec].
25) Salvar o projeto como Aula_1.
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AULA 02 – TRATAMENTO DO MDE E GERAÇÃO DO MDEHC
1) Criar uma pasta com o nome Aula 02 no diretório C:\(Seu nome).
2) Copiar da primeira aula, no módulo ArcCatalog, as feições em formato raster mde_rec_new,
hidro_rec_new e foz_r para a pasta Aula 02. Em seguida, carregar as feições no ArcMap.
3) A hidrografia real não é necessariamente igual à hidrografia numérica (hidro_rec_new) gerada na
Aula 01. O software ArcGIS necessita reconhecer um caminho preferencial para a mesma com
intuito de facilitar a determinação de algumas características que serão úteis para os estudos
hidrológicos. Uma dessas inconsistências, apresentada pela hidrografia numérica, é a geração de
linhas duplas. Isso, na realidade, é muito comum, mas, para estudos hidrológicos, torna-se
necessário a existência de um caminho preferencial, ou seja, a afinação do curso d’água. O
procedimento adotado é usar o algoritmo Thin (SA). Esse algoritmo afina a hidrografia (diminuição
do pixel) a um valor escolhido pelo analista (Sugestão de nome: hidro_afin).
4) Ao alterar a hidrografia, uma série de modificações indiretas é feita no modelo de elevação, ou seja,
o mesmo que antes apresentava uma hidrografia numérica agora passa a ter alguns de seus pixels
que não representam mais um curso d’água. Desse modo, é necessário, então, “forçar” que o MDE
conduza o escoamento para a nova calha do rio formada. O primeiro procedimento consiste em
aprofundar a calha do rio em sua nova posição gerada multiplicando-se o grid gerado (hidro_afin)
por um valor determinado pelo analista, por exemplo, 1000. O algoritmo usado é o Times (SA)
(Sugestão de nome: hidro_1000).
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5) Após este procedimento subtrai-se do MDE recortado (mde_rec_new), sem depressões espúrias, a
hidrografia afinada a uma altura de 1000 m (hidro_1000). Utiliza-se o algoritmo Minus (SA).
(Sugestão de nome: m1).
Interpretação: m1 � MDE com a hidrografia rebaixada em 1000 metros.
6) Como um algoritmo depende do outro, a direção de escoamento e o fluxo acumulado necessitam
serem refeitos. Logo, é necessário realizar as seguintes operações:
• Preencher novamente as depressões espúrias: Fill (SA) � m2;
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• Determinar a nova direção de escoamento: Flow Direction (SA) � diresc_reb;
• Determinar o novo fluxo acumulado: Flow Accumulation (SA) � escacum_reb;
• Gerar uma nova hidrografia: hidro = con([escacum_reb] >= 100, 1).
7) Se a nova hidrografia der em uma única célula de largura, seguir os seguintes algoritmos utilizando
a calculadora raster:
• m3 = con(isnull([hidro]), [mde_rec_new], [m2]) � Se [hidro] apresentar algum dado
Nodata, o mesmo é preenchido com as informações do [mde_rec_new], se não, é preenchido
por [m2] (MÁSCARA: mde_rec_new).
• zhr2 = [mde_rec_new] * Float([hidro]) � Cotas originais da hidrografia (MÁSCARA: hidro).
• dif = [zhr2] – [m3] � Diferença das cotas ou o valor numérico usado no rebaixamento do
curso d’água (MÁSCARA: hidro).
• ms = int(con(isnull([hidro]), [mde_rec_new], [m3] + [dif] - 10)) � Trazendo o MDE à sua
cota original (MÁSCARA: mde_rec_new).
8) Se a hidrografia não der em uma única célula de largura repetir o passo 3 aprofundando em 2000
metros.
9) Preencher novamente as depressões espúrias. Estes procedimentos condicionam o MDE à
hidrografia, tranformando-o em um Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado
(MDEHC). É importante ressaltar que é necessário compararmos a drenagem numérica com a
hidrografia das cartas do IBGE antes de considerá-lo MDEHC de fato. Essa etapa será vista na Aula
05.
10) Refazer a direção de escoamento e o fluxo acumulado para o mdehc gerado.
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11) A próxima etapa consiste em recortar a bacia de interesse, ou seja, a bacia hidrográfica do ribeirão
São Bartolomeu. A sua foz foi criada no item 15 da primeira aula. Para gerar a bacia utiliza-se o
algoritmo Watershed (SA).
12) Para visualizar o MDEHC da bacia do ribeirão São Bartolomeu basta extrair do MDEHC gerado
para a bacia auxiliar. Para isto repete-se o item 21 da primeira aula.
13) Após este procedimento geram-se novos grids de direção de escoamento e fluxos acumulados.
14) Para obter a hidrografia numérica basta usar a equação descrita no item 6, sendo que o fluxo
acumulado é aquele calculado no item anterior.
15) Salve o trabalho como Aula_2.
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AULA 03 – OBTENÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS: ESTUDO DE CASO DA BACIA DO RIBEIRÃO SÃO BARTOLOMEU
Primeiramente, criar uma pasta Aula 03 no diretório C:\(Seu nome). Logo em seguida, copiar o
arquivo Dados_Plu.xls do diretório C:\SIG para essa pasta.
Depois, copiar da segunda aula as feições bhrsb, mdehc_bhrsb, hidrografia, diresc_3 e
escacum_3.
3.1. Área de drenagem
1) Converter a área raster (bhrsb) em um polígono vetor (bhrsb_v).
2) Abrir a Tabela de Atributos do polígono, clicando com o botão direito do mouse sobre a feição criada
na Tabela de conteúdo.
3) Adicionar campo (Área): Options / Add Field.
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4) Calcular a geometria, clicando com o botão direito do mouse sobre o título da coluna (Calculate
Geometry / Area), escolhendo a unidade de medida km².
3.2. Perímetro da bacia
1) Abrir a Tabela de Atributos do polígono da bacia.
2) Adicionar campo (Perímetro): Options / Add Field.
3) Calcular a geometria, clicando com o botão direito do mouse sobre o título da coluna (Calculate
Geometry / Perimeter), escolhendo a unidade de medida km.
3.3. Comprimento do rio principal (Lp)
1) Converter a drenagem numérica afinada para vetor (não generalizar as linhas).
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2) Corrigir possíveis imperfeições na vetorização utilizando o grid de direção de escoamento.
3) Selecionar o rio principal usando a ferramenta Select Features.
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4) Exportar a seleção como novo layer clicando com o botão direito do mouse sobre o layer
selecionado. No menu que se abre clicar em Data / Export Data.
5) Iniciar uma nova edição para unir os trechos do rio principal utilizando, para isso, o comando Merge
no menu de edição.
6) Abrir a Tabela de Atributos do shape “rio principal”.
7) Adicionar campo (L): Options / Add Field.
8) Calcular a geometria, clicando com o botão direito do mouse sobre o título da coluna (Calculate
Geometry / Length), escolhendo a unidade de medida km.
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3.4. Comprimento total da drenagem (Lt)
1) Abrir a Tabela de Atributos da hidrografia vetorizada.
2) Adicionar campo (Li): Options / Add Field.
3) Calcular a geometria, clicando com o botão direito do mouse sobre o título da coluna (Calculate
Geometry / Length), escolhendo a unidade de medida km.
4) Para determinar o comprimento total da drenagem utiliza-se a operação Statistics / Sum.
3.5. Densidade de drenagem (Dd)
1) Seleciona-se a Tabela de Atributos da bacia vetorizada.
2) Adiciona-se um campo (Dd) Options / Add Field.
3) Clicar com o botão direito do mouse sobre o campo Dd selecionando a operação Field Calculator.
Divide-se o comprimento total da drenagem pela área de drenagem
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3.6. Ordenação dos cursos d’água
1) Selecionar o comando Stream Order (SA) no ArcToolbox. Selecionar a hidrografia rasterizada e a
direção de escoamento. Usar o método de Strahler (mais conhecido).
3.7. Fator de forma (Kf)
1) Seleciona-se a Tabela de Atributos da bacia vetorizada.
2) Adiciona-se um campo (Kf) Options / Add Field.
3) Clicar com o botão direito do mouse sobre o campo Kf selecionando a operação Field Calculator.
Utiliza-se a equação para calcular Kf: Kf = [Área / (L2)], em que L é o comprimento axial da bacia. O
comprimento axial é medido através da ferramenta Measure.
3.8. Coeficiente de Compacidade (Kc)
1) Seleciona-se a Tabela de Atributos da bacia vetorizada.
2) Adiciona-se um campo (Kc) Options / Add Field.
3) Clicar com o botão direito do mouse sobre o campo Kc selecionando a operação Field Calculator.
4) Utiliza-se a seguinte equação para calcular Kc: Kc = (0,28 x P) / Raiz (Área).
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3.9. Declividade média da bacia
1) Adicionar o MDEHC da bacia em estudo.
2) Utilizar o comando Slope (SA) para determinar a declividade. É importante ressaltar que é
necessário utilizar o MDEHC como máscara.
3) A critério de conhecimento, a EMBRAPA classifica as declividades em:
a. (1) Relevo plano – 0 a 3%;
b. (2) Relevo suavemente ondulado – 3 a 8%;
c. (3) Relevo ondulado – 8 a 20%;
d. (4) Relevo fortemente ondulado – 20 a 45%;
e. (4) Relevo montanhoso – 45 a 75%; e
f. (6) Relevo fortemente montanhoso – Maior que 75%.
4) Para fazer esta classificação iremos utilizar o comando Reclassify, da extensão ArcToolbox. Neste
algoritmo entraremos com o grid de declividade criado no item 2. Duas colunas são apresentadas:
Old values e New values. Para alterar o número de classes nas duas colunas clique na opção
Classify...
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5) Na janela Classify... escolher o método de classificação mais conveniente e alterar os pontos de
quebra, para ficar igual à classificação da EMBRAPA.
6) O resultado encontrado é apresentado na próxima figura. Se for o resultado almejado basta clicar
em OK. O programa automaticamente faz a classificação colocando no lugar das declividades os
números de 1 a 6 correspondentes às classes.
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3.10. Precipitação média da bacia
1) Adicionar a planilha em excel Dados_plu usando o menu Tools / Add XY Data.
Declividades:
Mínima: 0%
Média: 21,27%
Máxima: 89,26%
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2) Exportar o dado para torná-lo um shape com pontos. Para isso clicar com o botão direito do mouse
sobre a feição e selecionar Data / Export Data.
3) Para fazer a espacialização da precipitação média na bacia em estudo usar a ferramenta Interpolate
to Raster / Inverse Distance Weighted (SA).
4) Nessa ferramenta alterar a potência da função de interpolação para 4 sendo o restante das
informações default do programa.
5) Acessar a pasta Simbology / Stretched e escolher a cor que melhor se ajuste a seu gosto.
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6) Para construção das isoietas utiliza-se o comando Contour em Surface Analysis (SA). Nessa
ferramenta alterar para 5 mm o intervalo entre isolinhas.
7) Salve o trabalho como Aula_3.
Precipitação (mm):
Mínima: 1.200,00
Média: 1.217,96
Máxima: 1.245,45
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AULA 04 – LAYOUT: FORMAS DE APRESENTAÇÃO DOS PRODUTOS ESPERADOS
1) Criar uma pasta com o nome Aula 04 no diretório C:\(Seu nome).
2) Carregar da Aula 02 o MDEHC da bacia do ribeirão São Bartolomeu; e carregar da Aula 03 as
feições da bacia (bhrsb_v) e a hidrografia vetorizada (hidrografia_v).
3) Iniciar a visualização no modo Layout View.
Modo Data View
Modo Layout View
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4) Formatos gerais apresentados pelo programa (Change Layout):
5) Adição de sistema de referência ao mapa:
GRID – dispõe sobre o mapa uma quadrícula baseada nas posições geográficas (latitude e longitude)
correspondentes ao sistema de coordenadas e datum definidos no Data View.
GRATICULA (Retícula) – Utiliza um sistema arbitrário de referenciamento que se baseia em letras e
números, É útil especialmente para mapas urbanos onde os nomes dos bairros podem ser
representados por letras e números na forma de quadrantes.
Utilizando a opção Measured
GRID, o mapa é coberto por
uma malha com coordenadas
planas segundo o sistema de
coordenadas utilizado no Data
View.
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Aqui é ilustra a opção Graticule
onde a área amostrada pelo
mapa é dividida em seções
identificadas com letras e
números
A retícula ou a malha podem ser adicionadas ao map frame mediante dois métodos. Se a
interface ativa é a Layout View, basta ir ao menu principal em View – Data Frame properties. Ou dar
um clique duplo no map frame e escolher properties. Em ambos os casos aparecerá a janela abaixo.
A: Usado para adicionar uma malha com valores geográficos de latitude e longitude;
B: Usado para adicionar uma malha com valores projetados de latitude e longitude;
C: Usado para adicionar uma malha com termos arbitrário com letras e números.
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6) Inserir Texto e Título no mapa: Utilizado para dispor toda a parte de anotações necessária ao mapa, como Títulos; Autor, Referências, Sistema de coordenadas, projeção cartográfica; Observações etc. Podem ser adicionados textos tanto no ambiente Data View como no Layout View.
Entre as opções de adição de texto se
encontram curvilínea.
Label – para adicionar texto segundo
atributos da base de dados
Texto circunscrito em polígonos – O texto seguirá a forma do polígono desenhado.
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7) Inserir Orientação.
8) Inserir Legenda.
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9) Inserir Escala: É possível escolher entre gráfica e numérica.
10) Para exportar o mapa gerado ir em File / Export Map...
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11) Para exportar o contorno e a hidrografia da bacia hidrográfica para o Google Earth utilizar o
comando Conversion Tools / To KML / Layer To KML do módulo ArcToolbox. O resultado é
apresentado abaixo.
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12) Exportar os mapas gerados e salvá-los dentro da pasta Aula 04.
13) Depois de finalizado a criação dos mapas, salvar o projeto como Aula_4.
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AULA 05 – OBTENÇÃO E GEOREFERENCIAMENTO DE IMAGENS
5.1. Obtendo e georeferenciando a base de dados do IBGE
1) Acessar o site: <www.ibge.gov.br>.
2) Acessar o link download (canto superior direito da tela) e seguir o caminho: geociências/ mapas/
topográficos/ topo50/ tif/.
3) Selecionar a carta Viçosa26113.
4) Criar uma pasta Aula 05 no diretório C:\(Seu nome). Dentro dessa pasta criar outras duas pastas
com o nome raster e vetor.
5) Baixar os arquivos no site do IBGE referentes à pasta raster e vetor para dentro de suas respectivas
pastas.
5.2. Iniciando o Trabalho no ArcGIS 9.3
1) Abrir o ArcMap do software ArcGIS 9.3
2) Adicionar o arquivo “ta26113pr” da pasta raster para a área de trabalho
3) O primeiro passo para se georreferenciar a carta é conhecer os seguintes dados relativos à
confecção da mesma: tipo de projeção (UTM); DATUM Horizontal (SAD-69); Meridiano Central (-45º
W Gr) e Escala (1:50.000). Estes dados estão na parte central inferior da imagem tiff do arquivo
“ta26113pr”.
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4) Após a anotação dos dados básicos para georreferenciamento, exclui-se da área de trabalho o
arquivo “ta26113pr” e adiciona-se o arquivo “26113rd.dgn” da pasta vetor. Esta malha deverá ser a
guia para o georreferenciamento dos outros layers de trabalho.
5.3. Trabalhando com Georreferenciamento
1) Sobre o arquivo *.dgn clica-se com o botão direito/propriedades/group/polyline/
properties/transformations. Nesta janela habilita-se o box “enable transformations” e o círculo
“coordinates”. Aparecerão 4 linhas e 2 colunas com coordenadas X e Y. Converte-se a unidade da
malha de quilômetros para metros bastando na coluna “to” andar com o ponto 3 casas para a
direita. Após este procedimento clica-se em ok e aplica-se as alterações.
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2) Após a conversão de unidades precisa-se referenciar geograficamente a malha. Com o arquivo
*.dgn na tela (aplicar zoom Full Extent) clica-se com o botão direito sobre a palavra layers e
seleciona-se propriedades. Dentro de propriedades seleciona-se a aba coordinate system.
3) Nesta janela acessa-se a pasta “predefined”, isto é, os sistemas de coordenadas geográficas pré-
definidos no software ArcGIS 9.3. Anteriormente, no arquivo “ta26113pr” conseguimos a informação
que a carta estava em coordenadas projetadas Universal Transversal Mercator (UTM), para a
América do Sul, South América 1969 UTM Zone 23S (SAD 69).
4) Dica: Se vc não souber qual zona UTM que se encontra a carta basta utilizar a seguinte equação:
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6
183 MCZUTM
+=
em que, MC – Meridiano Central (também obtido anteriormente como sendo -45º W de Greenwich).
Ao realizar-se o cálculo obtém 23º. A posição Sul se dá em relação ao equador.
5) Nosso interesse inicial neste trabalho é a hidrografia do IBGE. Adiciona-se então, ao layout, o
arquivo raster “ta26113az”.
6) De certo que a imagem não aparecerá na tela. Isso se dá pelo fato das imagens estarem em
diferentes coordenadas. Para que se possa trabalhar no referenciamento da mesma é necessário
habilitar a extensão “georreferencing” na barra de ferramentas View/Toolbars/ Georreferencing.
7) Para se “trazer” a imagem raster até a malha já georreferenciada seleciona-se na barra
“georreferencing”, campo layer, a imagem a ser georreferenciada (no caso a imagem raster
ta26113az.tif).
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8) Dentro do menu “georreferencing” aciona-se o comando “fit to display”. Isto feito, a imagem
aparecerá sob a malha já trabalhada com algumas ligeiras distorções. Cuidado! Sua imagem ainda
não foi georreferenciada. Desmarque a seleção de auto ajuste (Auto Adjust).
9) Para que os limites da carta venham a se coincidir com a malha ajustada adicionam-se pontos de
controle (add control points na extensão georeferencing), tomando cuidado de sempre colocar o
ponto de origem na imagem e o ponto de destino à malha já trabalhada. Este ícone
corresponde a duas cruzes (uma azul e outra vermelha) com uma linha no meio (linha verde).
Ajusta-se os 4 pontos extremos da carta à malha. Uma ferramenta que ajuda sobremaneira o
processo é a ferramenta window/magnifier.
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10) Seleciona-se a tabela de pontos (view link table) que é o último ícone da extenssão
georreferencing. Ajusta-se os pontos à malha selecionando o box Auto Adjust e erro polinomial de
1ª ordem. Em seguida verifica-se o erro residual encontrado (total RMS Error).
11) Verifica-se o Total RMS Error se está dentro dos limites aceitáveis. Para tanto, basta dividir o valor
encontrado por 50 (escala 1:50.000). O valor encontrado deve ser menor ou igual que 0,2.
12) Caso a raiz do erro quadrático médio esteja ok a hidrografia encontra-se georreferenciada.
13) Na barra de ferramentas Georeferencing acessar o item Rectify e transformar a imagem
escaneada em TIFF.
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5.4. Trabalhando com o ArcCatalog
1) Para salvar a edição da imagem raster e a vetorização automática é necessário criar um novo tipo
de arquivo, mais específico do software ArcGIS chamado base de dados geográfica ou
“geodatabase”. Para tanto utiliza-se o software ArcCatalog.
2) Dentro do ArcCatalog, abrir a pasta Aula 05. Dentro da pasta clica-se com o botão direito/new/file
geodatabase.
3) Com este procedimento cria-se um arquivo que chamaremos de Viçosa. De posse deste arquivo
clica-se sobre ele (ainda dentro do ArcCatalog) com o botão direito/new/feature dataset. A partir daí
inicia-se a criação da nova classe de feição (hidro_linhas).
Este passo deve ser seguido com muita cautela para não deixar nenhuma informação de fora. A
primeira informação requerida é sobre o sistema de coordenadas em que se está trabalhando
(UTM/SAD69/Z23S).
O sistema de coordenadas verticais ficará como o default apresentado no programa, pois estamos
trabalhando com imagens bidimensionais.
As tolerâncias adotadas serão menores que o tamanho das células da carta exportada (tolerância
=1m < 1,62m). Finaliza-se o processo.
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48
4) Dentro do arquivo HIDRO_LINHAS insere-se uma classe de feição chamada LINHAS clicando-se
com o botão direito sobre o arquivo e indo à new/feature class. Seleciona-se a classe de feição
como sendo linhas (line features) e finaliza-se o processo. Caso seja necessário criar novas classes
de feições em HIDRO_LINHAS repete-se o procedimento.
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5) Tendo criado a classe de feição sobre a qual a vetorização ficará guardada, adiciona-se a mesma
na área de trabalho (add/ LINHAS) dentro do módulo ArcMap.
5.5. Utilizando o ArcScan
1) Iremos trabalhar com a bacia hidrográfica do ribeirão São Bartolomeu. Desse modo torna-se
necessário procurar visualmente a mesma na carta do IBGE georeferenciada.
2) Criar uma feição tipo Polígono no ArcCatalog e chamá-la de bacia_teste. No ArcMap adicionar a
feição criada. Depois de adicionada, inicia-se a edição da mesma (extensão EDITOR/start editing).
Essa bacia, à montante da foz do ribeirão São Bartolomeu, deverá ser traçada manualmente após
ser iniciada a sua edição.
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3) Depois de ser feito o traçado manualmente da bacia, salvar e finalizar a edição.
4) O próximo passo é transformar a imagem raster (hidrografia do ribeirão São Bartolomeu) em vetores
tipo linha. Este procedimento é bem simples, mas requer muito cuidado e atenção. Primeiramente,
deve-se inserir as informações TIFF para a bacia criada manualmente por meio do algoritmo Extract
by Mask do ArcToolbox. O grid gerado está no formato “unique values”. Isto não é um problema,
uma vez que para limpar a hidrografia é necessário que a mesma esteja nesse formato.
5) Para tal finalidade utiliza-se a extensão ArcScan. Para se utilizar o ArcScan carrega-se a extensão
requerida (tools/extensions/ArcScan).
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6) Depois de todas estas considerações inicia-se a edição da imagem raster. Esta edição consiste em
retirar os nomes de cursos d’água e conectar a hidrografia que está aberta devido a imprecisão do
scanner (deve-se ter o cuidado de analisar a continuidade da hidrografia para evitar apagar
extremidades de cursos d’água).
7) Iniciar a edição do shape linhas (extensão EDITOR/start editing).
8) Iniciar a edição da imagem raster.
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9) Para facilitar a limpeza da imagem, utilizar o comando Select Connected Cells e acionar o
comando Erase Selected Cells. Outros comandos úteis podem ser os do ícone da borracha e da
borracha mágica.
10) Este processo é bastante trabalhoso e deve-se ter muito cuidado para evitar erros grosseiros.
Uma boa limpeza é base para uma boa vetorização.
11) Salve a limpeza feita na imagem na barra de ferramentas Raster Cleanup.
12) A próxima etapa deste trabalho consiste em transformar a imagem raster já trabalhada (limpa e
com as conexões entre rios realizadas anteriormente) em uma imagem vetorial. A configuração da
vetorização de uma área extensa (imagem raster) é definida pelo analista. Estas configurações
influenciam a geometria dos vetores gerados. Tomaram-se como referência os ajustes de
vetorização de polígonos, conforme apresentado na figura abaixo.
Borracha Borracha Mágica
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13) O ArcScan fornece uma forma de visualizar previamente a vetorização (Menu vetorization/ preview
show). Este procedimento ajuda o analista a verificar como as configurações adotadas irão afetar
a vetorização. Todo ajuste feito pode ser visto previamente antes de se iniciar a vetorização
definitiva. Este procedimento ajuda a refinar os ajustes antes da vetorização propriamente dita.
14) O último passo antes da vetorização é gerar uma feição que receba o layer “vetores” (LINHAS)
Para tanto se acessa o menu vetorization/generate features.
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15) Finaliza-se o processo salvando as edições. A vetorização é apresentada na figura abaixo.
16) Terminada a digitalização, salve o projeto como Aula_5.
