ISA 2011/2012 Unidade curricular Geomática Aulas práticas 7 e 8 Representação cartográfica do terreno

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1 ISA 2011/2012 Unidade curricular Geomática Aulas práticas 7 e 8 Representação cartográfica do terreno Objectivos: Operações sobre cartas topográficas e análise de modelos digitais do terreno (TIN). Este exercício inicia-se num documento impresso onde se realizam algumas operações sobre uma carta topográfica. O exercício prossegue em ArcGis para edição de linhas de festo em 3D e construção do modelo digital do terreno, em formato TIN. 1 Copie para a sua área de trabalho (C:\Users\aa*****) a pasta que contém os dados para o presente exercício (\\prunus\home\cadeiras\geomatica\geom1011\aula07_tin). O conteúdo da pasta é uma personal geodatabase Aula_TIN, com os dados para as operações em ArcGis e o exemplar do documento impresso é AP07_cartas1.pdf (conteúdo exemplificado no fim deste texto). 2 Adicione ao ArcMap o conteúdo da geodadatabase. 3 Verifique, na tabela de atributos do layer Lagua, que as features (pormenores cartográficos) deste layer têm o valor Polyline ZM no atributo Shape (ver Nota 1). Inicie uma sessão de edição, utilize a Edit Tool (da barra Editor) para vizualisar os vértices que definem uma das linhas de água e utilize a ferramenta Sketch Properties (da barra Editor). Verifique que cada vértice destas linhas, para além de possuir os valores das coordenadas x e y, possui também um valor de z (cota). 4 - Digitalize as linhas de festo principais (a sua posição tem que ser identificada no layer das curvas de nível e dos pontos cotados (ver Nota 1)): i. Criar na geodatabase uma nova feature class com o nome de Festo, onde irá digitalizar as linhas de festo (importar a referencia espacial de Cnivel e sinalizar a janela de Z). ii. Primeiro digitalize os vértices das linhas de festo apenas nos pontos da sua intersecção com as curvas de nível e com os pontos cotados. Utilize o snapping para que os vértices da nova linha fiquem exactamente sobre as curvas de nível e os pontos cotados. Após terminar a linha de festo atribua as cotas das curvas de nível aos respectivos vértices da linha de festo: abra a janela Edit Sketch Properties, identifique o vértice e a cota da curva de nível e escreva na janela z do sketch o valor da cota. Se a linha passar por pontos cotados, atribuir ao vértice do festo a cota do ponto cotado. De seguida, complete a forma da linha de festo adicionando novos vértices à linha, desactivando o snapping. As cotas destes novos pontos são atribuídas automaticamente, por interpolação. Salvar a edição.

2 5 Construir o modelo digital do terreno em 3D, formato TIN. Active a extensão 3D Analyst (no menu Costumize > Extensions...) e adicione a toolbar 3D Analyst ao ambiente de trabalho do ArcMap. Utilize a ferramenta Create TIN para criar o Modelo Digital do Terreno TIN (ArcToolbox> 3D Analyst Tools> TIN Management> Create TIN). Para cada layer utilizado na construção da TIN definir: Heigth source (o valor de Z para informação 3D; ou outro atributo da feature class); Surface feature type (SF_type): pontos cotados (mass points), linhas de água (hard breaklines), curvas de nível (soft breaklines) e festos (hard breaklines) ver Nota Criar uma TIN usando informação 3D apenas das curvas de nível Criar outra TIN usando informação 3D dos pontos cotados, curvas de nível, linhas de água e linhas de festo. Compare os resultados obtidos. Na Symbology da TIN pode observar diversas repesentações dos elementos da TIN. 5.3 Obtenha as curvas de nível a partir das duas TIN s que construiu (ArcToolbox> 3D Analyst Tools> Terrain and TIN surface> Surface contour). Compare-as entre si e com as curvas de nível fornecidas. A TIN pode ser analisada em 3D no ArcScene. Abra o ArcScene (Toolbar 3D Analyst ). Adicione as TIN criadas e observe o MDT em 3D. Pode sobrelevar a representação das cotas no layer Properties, Source, Z unit conversion factor. No botão de navegação pode mudar os ângulos de observação do modelo 3D. Modifique a simbologia das representações da TIN para observar outros atributos em 3D. Na Symbology (layer Properties) pode adicionar (Add) outros atributos da TIN: declives, orientações, lados. Atenção: Se utilizar a ferramenta Voo (Fly), esta pára a sua acção com Esc. Se a imagem desaparecer, faça Esc e depois Zoom to layer (no menu do layer). Toolsbar do ArcScene Navegação Voo 6 Observação de perfis do terreno sobre a TIN Active os layers PontosAeB e a TIN que construiu. Observe as coordenadas M, P e H dos pontos A e B. (No Toolbar 3D Analyst ferramenta Interpolate point Properties, Location) marcar o ponto A, botão direito do rato, 6.2 Sobre a TIN observe a cota da confluência das duas linhas de água principais. Navegue sobre a tin vendo para diversos locais a altitude, o declive e a orientação do terreno (informação). 6.3 Sobre a TIN obtenha o perfil do terreno ao longo do alinhamento recto definido pelos ponto P e Q. P Q M m m P m m

3 Use a ferramenta da Tools, escreva as coordenadas para localizar os pontos; insira os pontos. Na Toolbar 3D Analyst ferramenta Interpolate line : marcar os 2 pontos anteriores na tin (duplo click para terminar). Botão direito do rato - Properties; Size and position; Position: escreva o valor das coordenadas. Ferramenta Create profile graph. 6.4 Sobre a TIN obtenha o perfil do terreno ao longo do alinhamento recto definido pelos ponto P e Q. Repita o mesmo para obter o perfil longitudinal ao longo de uma a linha de água. Utilize o perfil para analisar a forma da superfície do terreno. 6.5 Verifique se os pontos A e B são visíveis entre si. Obtenha o perfil de visibilidade. Utilize a ferramenta Create Line of Sigth. 7 Obtenção de informação do terreno derivada do MDT - TIN Obter a cartografia derivada em formato vectorial relativa a declives e orientações do terreno. Utilize o Arctoolbox > 3D Analyst Tools> Terrain and TIN surface e respectivamente, as funções Surface slope e Surface aspect, Tenha atenção à caixa de diálogo e defina as suas opções Obtenha a mesma cartografia em formato raster (Arctoolbox > 3D Analyst Tools> Conversion > From TIN. 8 Problema suplementar: realize este problema numa nova Data Frame A partir da informação disponibilizada na geodatabase CurvasNivel.mdb, sobre pontos cotados, linhas de água e linhas de festo, obtenha a carta de curvas de nível com equidistância de 5 m.

4 Nota 1 (ArcGIS Help) Geometry properties When creating a new feature class, you have the option to allow coordinates to contain measure- (m-) values, or z-values, for threedimensional data. Whether or not you need m- or z-values is determined by the type of data you will be using. By including m-values in your data, you are allowing attribute values to be stored at the vertex of point coordinates. In the case of linear referencing, m-values store measurements in the vertices along a linear feature. This allows a location to be found along the line. If you will be using linear referencing or dynamic segmentation applications with your data, you will need your coordinates to include m-values. Z-values are used to represent elevation or another attribute for a given surface location. In an elevation or terrain model, the z-value represents elevation; in other kinds of surface models, it represents the density or quantity of a particular attribute such as annual rainfall, population, and other surface measures. If you will be modelling elevation, creating terrains, or working with any threedimensional surfaces, you will need your coordinates to include z- values. A traço interrompido estão indicadas algumas linhas de festo. Nota 2 (ArcGIS Help) TIN: inut feature class properties Height source The height source in geoprocessing tools is listed as height_field. If the input feature has z-values associated with it, they can be incorporated into the TIN surfaces. An example is line features that represent breaklines, which could help further define the TIN surface. Breaklines normally have an elevation associated with each vertex in the line layer. If the feature is 3D enabled, the height source/field will contain either shape or feature z-values represented as a separate attribute. Surface feature type (SF_type) The surface feature type helps define the TIN surface and categorizes the input features according to behaviors associated with their vector type. Points, for instance, can only be added as mass points. However, line features can be represented as hard or soft breaklines, and polygons can be hardclip, softclip, hardreplace, softreplace, harderase, softerase, hardvaluefill, or softvaluefill. Hard and soft qualifiers for line and polygon feature types are used to indicate whether a distinct break in slope occurs on the surface at their location. A hard line is a distinct break in slope, while a soft line will be represented on the surface as a more gradual change in slope. Soft breaklines Soft breaklines are used to ensure that known z-values along a linear feature are maintained in a TIN. Soft breaklines can also be used to ensure that linear features and polygon edges are maintained in a TIN surface model by enforcing the breakline as TIN edges. However, soft breaklines do not define interruptions in surface smoothness. Soft breaklines are used to add information about the surface without implying a change in the surface behavior across the line. Examples include a survey line or a study area boundary used to define the extent of a surface model. Hard breaklines

5 Hard breaklines define interruptions in surface smoothness. They are probably the most common and easily understood type of a breakline. Hard breaklines are typically used to define streams, ridges, shorelines, building footprints, dams, and other locations of abrupt surface change. Hard breaklines can be used to model an abrupt change in surface behavior caused by features, such as the boundary of a water body, a change in material, a building footprint, or a road. Hard breaklines can also be used to enhance the appearance of linear features in surface views and contour maps where sharp drainage or ridgelines are present. Using breaklines in surface modeling The difference between hard and soft breaklines can only be noticed when using an interpolator with a TIN to produce a smooth surface (such as the Natural Neighbors interpolator used in the geoprocessing TIN to Raster tool).

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