Geoprocessamento para Projetos Ambientais.

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1 Pós Graduação Ecologia e Manejo de Recursos Naturais DISCIPLINA: Sistema de Informações Geográficas Aplicado ao Manejo e Conservação da Fauna e da Flora CARGA HORÁRIA: 45 PROFESSOR: Fabiano Luiz Neris PERÍODO: 2011/1 Apostila Geoprocessamento para Projetos Ambientais. Professor Fabiano Luiz Neris Criciúma, 18 de Março de 2011.

2 Capítulo 01: Fundamentos TÓPICOS 1. Conceitos; 1.1 Geoprocessamento 1.2 Cartografia para Geoprocessamento; 1.3 Banco de Dados; 1.4 Sistema De Informações Geográficas; 2. Representação de Dados Espaciais; 2.1 Estruturas de Representação; 2.2 Tipos de Dados em Geoprocessamento; 2.3 Fontes de Dados para Geoprocessamento; Capítulo 02: Desenvolvimento de um Sistema de Informações Geográficas 1. Definição dos Objetivos; 2. Definição da Área de Estudo; 3. Definição dos Dados Necessários 3.1 Dados Gráficos; 3.2 Dados Descritivos; 4. Modelagem de Dados Geográficos; 5. Criação de um Sistema de Informação Geográfica no ArcGIS; 6. Definição dos Objetivos; 7. Definição da Área de Estudo; 8. Definição dos Dados Necessários 9. Modelagem de Dados Geográficos; 10. Criação de um Sistema de Informação Geográfica no ArcGIS; 10.1 Visão Geral do Programa; 10.2 Configurações do Ambiente de Trabalho; 10.3 Criação e Manipulação de Projetos; 10.4 Sistema de Coordenadas; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 2

3 10.5 Entrada de Dados; 10.6 Entrada de Dados Matriciais (Imagens); 10.7 Análise Visual; 10.8 Recorte de Imagens 10.9 Georreferenciamento (Correção Geométrica); Fotointerpretação e Vetorização da Cobertura do Solo Conversão de Dados para SIG Criação de Topologias Exportação de Arquivos Vetoriais Inserção de Códigos Geográficos Modificação de Simbologia Cálculo de Áreas Criação de Layout Análise Tridimensional do Terreno Criação de Mapas de Distância (Buffer) Criação e Preenchimento de Banco de Dados Integração de Banco de dados Relacional à Base Cartográfica Análise Espacial 1. CONCEITOS 1.1 Geoprocessamento Trabalhar com geoinformação significa, antes de mais nada, utilizar computadores como instrumentos de representação de dados espacialmente referenciados. Deste modo, o problema fundamental da Ciência da Geoinformação é o estudo e a implementação de diferentes formas de representação computacional do espaço geográfico. (CÂMARA e MONTEIRO) (A) O termo Geoprocessamento corresponde a um conjunto de técnicas e ferramentas voltadas para a organização e o tratamento de informações Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 3

4 espaciais georreferenciadas. Para D ALGE (2007) o Geoprocessamento é a área do conhecimento que usa técnicas matemáticas e computacionais para tratar os processos que ocorrem no espaço geográfico. De acordo com DAVIS (2000), o termo Geoprocessamento denota a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação geográfica e que vem influenciando de maneira crescente as áreas de Cartografia, Análise de Recursos Naturais, Transportes, Comunicações, Energia e Planejamento Urbano e Regional. Pode-se dizer, de forma genérica, Se onde é importante para seu negócio, então Geoprocessamento é sua ferramenta de trabalho. Sempre que o onde aparece, dentre as questões e problemas que precisam ser resolvidos por um sistema informatizado, haverá uma oportunidade para considerar a adoção de um SIG. 1.2 Cartografia para Geoprocessamento Para D ALGE (B), A razão principal da relação interdisciplinar forte entre Cartografia e Geoprocessamento é o espaço geográfico. Cartografia preocupase em apresentar um modelo de representação de dados para os processos que ocorrem no espaço geográfico. Geoprocessamento representa a área do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais, fornecidas pelos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), para tratar os processos que ocorrem no espaço geográfico. Isto estabelece de forma clara a relação interdisciplinar entre Cartografia e Geoprocessamento. Dados espaciais caracterizam-se especificamente pelo atributo da localização geográfica. Há outros fatores importantes inerentes aos dados Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 4

5 espaciais, mas a localização é preponderante. Um objeto qualquer (como uma cidade, a foz de um rio ou o pico de uma montanha) somente tem sua localização geográfica estabelecida quando se pode descrevê-lo em relação a outro objeto cuja posição seja previamente conhecida ou quando se determina sua localização em relação a um certo sistema de coordenadas. De acordo com o IBGE (1999), a ONU 1 (1949), considera que a Cartografia, no sentido lato da palavra não é apenas uma das ferramentas básicas do desenvolvimento econômico, mas é a primeira ferramenta a ser usada antes que outras ferramentas possam ser postas em trabalho. A Cartografia trata os elementos que compõem um Sistema de Informações Geográficas de forma espacial e compreende os produtos que estabelecem a medição das parcelas, logradouros e demais aspectos físicos e naturais de uma região, permitindo dessa forma, auxiliar nos projetos de tributação imobiliária, planejamento rural e urbano, transportes e gerenciamento do meio ambiente. De acordo com a ICA (International Cartographic Association, 1966), citado por LIMA (1999), a cartografia apresenta-se como um conjunto de estudos e operações científicas, técnicas e artísticas que, tendo por base os resultados de observações diretas ou da análise de documentação, se voltam para a elaboração de mapas, cartas e outras formas de expressão ou representação de objetos, elementos, fenômenos e ambientes físicos e socioeconômicos, bem como a sua utilização. TAYLOR (1991) citado por OLIVEIRA (1996), descreve que a cartografia corresponde à organização, apresentação, comunicação e utilização de geoinformações, nas formas gráficas, digital ou tátil, podendo incluir todas as etapas desde a apresentação dos dados até o uso final na criação de mapas e produtos relacionados à informação espacial. 1 ONU Organização das Nações Unidas Department of Social Affair, MODERN CARTOGRAPHY BASE MAPS FOR WORLDS NEEDS. Lake Success. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 5

6 1.2.1 Geodésia Conforme GEMAEL (1999), a geodésia é a ciência que tem por objetivo determinar a forma e as dimensões da Terra e os parâmetros definidores do campo da gravidade. Para LOPEZ & ESTEVEZ (1993), a geodésia representa um papel importante no processo cartográfico do Cadastro Técnico Multifinalitário, é utilizada para representar os elementos sob uma determinada região da superfície terrestre e para isso, trata a terra de maneira matemática, utilizando o geóide, que é a superfície equipotencial do campo da gravidade terrestre que mais se aproxima do nível médio dos mares, e o elipsóide, utilizado como uma figura que se aproxima com a forma da terra em seu conjunto e se determina mediante o estabelecimento de três condições principais: a coincidência do centro do elipsóide com o centro de gravidade da terra; a coincidência do plano equatorial do elipsóide com o plano do equador terrestre e ser mínima a soma dos quadrados dos desvios da altura do geóide em todos os seus pontos em relação à superfície do elipsóide. A figura 1 apresenta uma pequena porção da superfície da terra e das suas superfícies de referência. Geóide h N H Topografia Elipsóide FIGURA 1 - Representação da superfície da terra e superfícies de referência. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 6

7 A partir desta estrutura, podemos criar um sistema de referência, adotando um datum planimétrico e um altimétrico, que são superfícies de referências utilizadas para definir o posicionamento geográfico e a altitude dos pontos da superfície da terra. O datum planimétrico permite determinar a latitude, que é o ângulo formado entre a normal ao elipsóide, no ponto, e o plano do equador e, a longitude, que é o ângulo entre o meridiano que passa no ponto e o meridiano de Greenwich, origem utilizada por convenção. No Brasil, utiliza-se como datum planimétrico o SAD-69, homologado em 1967 pela Associação Internacional de Geodésia. O ponto de referência para o datum altimétrico é o marégrafo de Imbituba, Santa Catarina Sistema Geodésico Brasileiro Segundo ROCHA & BRANDÃO (2000), o Sistema Geodésico Brasileiro é definido a partir do conjunto de pontos geodésicos implantados na porção da superfície terrestre delimitadas pelas fronteiras do país. Estes pontos são determinados por procedimentos operacionais e coordenadas calculadas, segundo modelos geodésicos de precisão compatível com as finalidades a que se destinam. Esse sistema, composto de pontos geodésicos de controle materializados no terreno, serve de base para o desenvolvimento de trabalhos de natureza cartográfica, constituindo-se no referencial único para a determinação de coordenadas planimétricas e altitudes em território brasileiro. Conforme o IBGE (1997) citado por SILVA (1999), o Sistema Geodésico Brasileiro é constituído de estações implantadas em todo o território brasileiro, dividido em três redes: i) Planimétrica (latitude e longitude de alta precisão); ii) Altimétrica (altitudes de alta precisão); e, iii) Gravimétrica (valores precisos de aceleração da gravidade). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 7

8 1.2.2 Projeção Cartográfica Para D ALGE (2001), todos os mapas são representações aproximadas da superfície da terra, e isto ocorre porque não se pode passar de uma superfície curva para uma superfície plana sem que haja deformações. A elaboração de um mapa requer um método que estabeleça uma relação entre os pontos da superfície terrestre e seus correspondentes no plano de projeção do mapa. Para se obter essa correspondência, utiliza-se os Sistemas de Projeções Cartográficas. A equação (2.1) representa as relações genéricas de um Sistema de Projeção Cartográfica. x = f1 (ϕ,λ) λ = g1 (x,y) y = f2 (ϕ,λ) ϕ = g2 (x,y) Sistema de Projeção UTM De acordo com LOCH & CORDINI (2000), o Sistema Transverso de Mercator foi inicialmente calculado por J. H. LAMBERT. Desde 1866 era conhecido pela denominação de Sistema de Gauss. Foi utilizado para calcular a triangulação de Hannover, sob a designação de Gauss-Hannoversche Projektion, ou projeção de Gauss-Schereiber. Conforme LOPEZ & ESTEVES (1993), a projeção UTM (Universal Transverso de Mercator), é uma representação de caráter universal com uma formulação comum para qualquer zona da terra e que dadas suas propriedades de conformidade, facilita a resolução dos problemas geodésicos sobre o plano. A projeção UTM se define como um sistema cilíndrico transverso (figura 2), conforme e tangente ao elipsóide ao longo do meridiano central do fuso que se toma como origem. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 8

9 MERIDIANO CENTRAL N S LINEAS DE INTERSECCION Linhas de Intersecção FIGURA 2- Sistema de Projeção Universal Transversa de Mercator. Fonte: Adaptado de LOPEZ & ESTEVES (1993). D ALGE (2001), afirma que o mapeamento sistemático do Brasil, que compreende a elaboração de cartas topográficas nas escalas 1: , 1: , 1: e 1:25.000, é feito na projeção UTM. Relacionam-se a seguir, suas principais características: (i) A superfície de projeção é um cilindro transverso e a projeção é conforme; (ii) O meridiano central da região de interesse, o equador e os meridianos situados a 90º do meridiano central são representados por retas; (iii) Os outros meridianos e os paralelos são curvas complexas; (iv) A escala aumenta com a distância em relação ao meridiano central, tornando-se infinita a 90º do meridiano central; (v) Como a terra é dividida em 60 fusos de 6º de longitude, o cilindro transverso adotado como superfície de projeção assume 60 posições diferentes, já que seu eixo mantém-se sempre perpendicular ao meridiano central de cada fuso; (vi) Aplica-se ao meridiano central de cada fuso um fator de redução de escala igual a 0,9996, para minimizar as variações de escala dentro do fuso; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 9

10 (vii) Duas linhas aproximadamente retas, uma a leste e outra a oeste, distante cerca de 1º37 do meridiano central, são representadas em verdadeira grandeza. 1.3 Banco de Dados A essência de um Sistema de Informações Geográficas está no relacionamento dos dados espaciais com seus atributos (dados descritivos). Uma das formas de armazenamento dos dados descritivos é através de um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD). Neste formato, os dados são organizados em tabelas, onde segundo (Câmara & Medeiros, 1996), as linhas correspondem aos dados e as colunas correspondem aos atributos. DAVIS JR. (1996) diz que num Banco de Dados Geográfico Relacional (BDGR), os diversos arquivos são ligados entre si de forma apenas analógica. Ou seja, cada arquivo (ou tabela, como são chamados os arquivos no modelo relacional) contém diversos campos (ou colunas), e para se relacionar com outro arquivo basta que este novo arquivo tenha também um desses campos. Por exemplo, no arquivo de proprietários existe o campo "código do proprietário". No arquivo de lotes deverá existir também o campo "código do proprietário". Desta maneira as duas tabelas estão relacionadas. 1.4 SIG Sistema de Informações Geográficas As ferramentas computacionais para Geoprocessamento, chamadas de Sistemas de Informação Geográfica (GIS), permitem realizar análises complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados geo-referenciados. Tornam ainda possível automatizar a produção de documentos cartográficos. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 10

11 Para CAMARA e QUEIROZ (C), o termo Sistemas de Informação Geográfica (SIG) é aplicado para sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos e recuperam informações não apenas com base em suas características alfanuméricas, mas também através de sua localização espacial; oferecem ao administrador (urbanista, planejador, engenheiro) uma visão inédita de seu ambiente de trabalho, em que todas as informações disponíveis sobre um determinado assunto estão ao seu alcance, inter-relacionadas com base no que lhes é fundamentalmente comum: a localização geográfica. Para que isto seja possível, a geometria e os atributos dos dados num SIG devem estar georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e representados numa projeção cartográfica. O requisito de armazenar a geometria dos objetos geográficos e de seus atributos representa uma dualidade básica para SIGs. Para cada objeto geográfico, o SIG necessita armazenar seus atributos e as várias representações gráficas associadas. Devido a sua ampla gama de aplicações, que inclui temas como agricultura, floresta, cartografia, cadastro urbano e redes de concessionárias (água, energia e telefonia), há pelo menos três grandes maneiras de utilizar um SIG: Como ferramenta para produção de mapas; Como suporte para análise espacial de fenômenos; Como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial Estrutura Geral de um SIG Conforme CÂMARA e QUEIROZ (D), numa visão abrangente, pode-se indicar que um SIG tem os seguintes componentes: Interface com usuário; Entrada e integração de dados; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 11

12 Funções de consulta e análise espacial; Visualização e plotagem; Armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um banco de dados geográficos). Estes componentes se relacionam de forma hierárquica. No nível mais próximo ao usuário, a interface homem-máquina define como o sistema é operado e controlado. No nível intermediário, um SIG deve ter mecanismos de processamento de dados espaciais (entrada, edição, análise, visualização e saída). No nível mais interno do sistema, um sistema de gerência de bancos de dados geográficos oferece armazenamento e recuperação dos dados espaciais e seus atributos. De uma forma geral, as funções de processamento de um SIG operam sobre dados em uma área de trabalho em memória principal. A ligação entre os dados geográficos e as funções de processamento do SIG é feita por mecanismos de seleção e consulta que definem restrições sobre o conjunto de dados. Exemplos ilustrativos de modos de seleção de dados são: "Recupere os dados relativos à carta de Guajará-Mirim " (restrição por definição de região de interesse); "Recupere as cidades do Estado de São Paulo com população entre e habitantes" (consulta por atributos nãoespaciais). "Mostre os postos de saúde num raio de 5 km do hospital municipal de S.J.Campos" (consulta com restrições espaciais). A Figura 3 indica o relacionamento dos principais componentes ou subsistemas de um SIG. Cada sistema, em função de seus objetivos e Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 12

13 necessidades, implementa estes componentes de forma distinta, mas todos os subsistemas citados devem estar presentes num SIG. FIGURA 3- Estrutura Geral de um SIG. (Câmara & Queiroz) 2. REPRESENTAÇÃO DE DADOS ESPACIAIS Fonte: Conceitos Básicos em Geoprocessamento (Gilberto Câmara & Antônio Miguel Vieira Monteiro) Para abordar o problema fundamental da Ciência da Geoinformação (o entendimento das representações computacionais do espaço), estaremos utilizando, neste e em outros capítulos do livro, um arcabouço conceitual para entender o processo traduzir o mundo real para o ambiente computacional: o paradigma dos quatro universos (Gomes e Velho, 1995), que distingue: Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 13

14 o universo do mundo real, que inclui as entidades da realidade a serem modeladas no sistema; o universo matemático (conceitual), que inclui uma definição matemática (formal) das entidades a ser representadas; o universo de representação, onde as diversas entidades formais são mapeadas para representações geométricas e alfanuméricas no computador; o universo de implementação, onde as estruturas de dados e algoritmos são escolhidos, baseados em considerações como desempenho, capacidade do equipamento e tamanho da massa de dados. É neste nível que acontece a codificação. Esta visão deste paradigma está ilustrada na Figura 4. Figura 4 - Paradigma dos quatro universos. A visão apresentada não se limita a sistemas de Geoprocessamento, mas representa uma perspectiva unificadora aos problemas de Computação Gráfica e Processamento de Imagens. Sua aplicação ao problema de Geoprocessamento é particularmente apropriada, pois permite equacionar os problemas da área, como se pode constatar: no universo do mundo real encontram-se os fenômenos a serem representados (tipos de solo, cadastro urbano e rural, dados geofísicos e topográficos); Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 14

15 no universo conceitual (matemático) pode-se distinguir entre as grandes classes formais de dados geográficos (dados contínuos e objetos individualizáveis) e especializar estas classes nos tipos de dados geográficos utilizados comumente (dados temáticos e cadastrais, modelos numéricos de terreno, dados de sensoriamento remoto); no universo de representação as entidades formais definidas no universo conceitual são associadas a diferentes representações geométricas, que podem variar conforme a escala e a projeção cartográfica escolhida e a época de aquisição do dado. aqui se distingue entre as representações matricial e vetorial, que podem ainda ser especializadas; o universo de implementação é onde ocorre a realização do modelo de dados através de linguagens de programação. Neste universo, escolhem-se as estruturas de dados (tais como árvores quaternárias e árvores-r) para implementar as geometrias do universo de representação; Com base nesta visão, as dicotomias tradicionais de Geoprocessamento (campos-objetos e matricial-vetorial) podem ser resolvidas, mostrando-se que elas se encontram em níveis distintos de abstração. Esta análise também indica que a interface de usuário de um SIG deve, tanto quanto possível, refletir o universo conceitual e esconder detalhes dos universos de representação e implementação. No nível conceitual, o usuário lida com conceitos mais próximos de sua realidade e minimiza a complexidade envolvida nos diferentes tipos de representação geométrica. 2.1 Estruturas de Representação Fonte: Representação Computacional de Dados Geográficos (Gilberto Câmara) Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 15

16 Figura x. Representação Vetorial e Representação Matricial Representação Vetorial As estruturas vetoriais são utilizadas para representar as coordenadas das fronteiras de cada entidade geográfica, através de três formas básicas: pontos, linhas, e áreas (ou polígonos), definidas por suas coordenadas cartesianas, como mostrado na Figura 5. Figura 5 Representações vetoriais em duas dimensões. Um ponto é um par ordenado (x, y) de coordenadas espaciais. O ponto pode ser utilizado para identificar localizações ou ocorrências no espaço. São Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 16

17 exemplos: localização de crimes, ocorrências de doenças, e localização de espécies vegetais. Uma linha é um conjunto de pontos conectados. A linha é utilizada para guardar feições unidimensionais. De uma forma geral, as linhas estão associadas a uma topologia arco-nó. Uma área (ou polígono) é a região do plano limitada por uma ou mais linhas poligonais conectadas de tal forma que o último ponto de uma linha seja idêntico ao primeiro da próxima. Observe-se também que a fronteira do polígono divide o plano em duas regiões: o interior e o exterior. Os polígonos são usados para representar unidades espaciais individuais (setores censitários, distritos, zonas de endereçamento postal, municípios). Para cada unidade, são associados dados oriundos de levantamentos como censos e estatísticas de saúde Topologia Vetorial de Redes (Topologia Arco-nó) Uma topologia é um conjunto de conexões que estabelece a relação entre os diferentes elementos do desenho. A topologia permite estabelecer a maneira como nós (pontos), redes (linhas) e áreas (polígonos) se relacionam entre si. Objetos de linha podem ter variadas formas de utilização, podemos ter objetos de linha isolados, em árvore e em rede. Objetos de linha isolados ocorrem, por exemplo, na representação de muros e cercas em mapas urbanos. Objetos de linha organizados em uma árvore podem ser encontrados nas representações de rios e seus afluentes, e também em redes de esgotos e drenagem pluvial. E podem ser organizados em rede, nos casos de redes elétricas, telefônicas, de água ou mesmo na malha viária urbana e nas malhas rodoviária e ferroviária. No caso das redes, é fundamental armazenar explicitamente as relações de adjacência, utilizamos a topologia arco-nó. Um nó pode ser definido como o Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 17

18 ponto de intersecção entre duas ou mais linhas, correspondente ao ponto inicial ou final de cada linha. Nenhuma linha poderá estar desconectada das demais para que a topologia da rede possa ficar totalmente definida. Para exemplificar, considere-se a Figura 6, que mostra um exemplo de como a topologia arco-nó pode ser armazenada. Figura 6 Estrutura de dados para topologia arco-nó no Oracle Spatial SGBD (Fonte: Ravada, 2003) Representação Matricial As estruturas matriciais usam uma grade regular sobre a qual se representa, célula a célula, o elemento que está sendo representado. A cada célula, atribui-se um código referente ao atributo estudado, de tal forma que o computador saiba a que elemento ou objeto pertence determinada célula. Nesta representação, o espaço é representado como uma matriz P(m,n) composto de m colunas e n linhas, onde cada célula possui um número de linha, um número de coluna e um valor correspondente ao atributo estudado e cada célula é individualmente acessada pelas suas coordenadas. A representação matricial supõe que o espaço pode ser tratado como uma superfície plana, onde cada célula está associada a uma porção do terreno. A resolução do sistema é dada pela relação entre o tamanho da célula Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 18

19 no mapa ou documento e a área por ela coberta no terreno, como mostrado na Figura 7. Figura 7 Estrutura matricial. A estrutura matricial pode ser utilizada para representar diferentes tipos de dados: Grade regular: representação matricial de dimensão dois e meio na qual cada elemento da matriz está associado a um valor numérico, como mostra a Figura 1.18 à esquerda; Matriz temática: representação matricial 2D na qual cada valor da matriz é um código correspondente à uma classe do fenômeno estudado, como mostra a Figura 8 à direita. Figura 8 À esquerda, grade regular com valores de temperatura em graus Celsius e, à direita, matriz temática com dados classificados (1 = graus, 2 = graus, 3 = graus ). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 19

20 2.2 Tipos de Dados em Geoprocessamento Fonte: Conceitos Básicos em Geoprocessamento (Gilberto Câmara & Antônio Miguel Vieira Monteiro) Dados Temáticos Dados temáticos descrevem a distribuição espacial de uma grandeza geográfica, expressa de forma qualitativa, como os mapas de pedologia e a aptidão agrícola de uma região. Estes dados, obtidos a partir de levantamento de campo, são inseridos no sistema por digitalização ou, de forma mais automatizada, a partir de classificação de imagens. Os dados apresentados na figura 9 (mapa de vegetação e mapa de declividade) são exemplos de dados temáticos. Figura 9 - Exemplos dados temáticos mapa de vegetação e mapa de declividade. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 20

21 2.2.2 Dados Cadastrais Um dado cadastral distingue-se de um temático, pois cada um de seus elementos é um objeto geográfico, que possui atributos e pode estar associado a várias representações gráficas. Por exemplo, os lotes de uma cidade são elementos do espaço geográfico que possuem atributos (dono, localização, valor venal, IPTU devido, etc.) e que podem ter representações gráficas diferentes em mapas de escalas distintas. Os atributos estão armazenados num sistema gerenciador de banco de dados. A Figura 10 mostra um exemplo de dado cadastral da América do Sul, onde os países possuem atributos não-gráficos (PIB e população). Figura 10 - Exemplo de dado cadastral (países da América do Sul) Modelo Numérico do Terreno O termo modelo numérico de terreno (ou MNT) é utilizado para denotar a representação quantitativa de uma grandeza que varia continuamente no espaço. Comumente associados a altimetria, também podem ser utilizados para modelar unidades geológicas, como teor de minerais, ou propriedades do solo ou subsolo, como aeromagnetismo. Entre os usos de modelos numéricos de terreno, pode-se citar: Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 21

22 (a) Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos; (b) Análises de corte-aterro para projeto de estradas e barragens; (c) Cômputo de mapas de declividade e exposição para apoio a análises de geomorfologia e erodibilidade; (d) Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas; (e) Apresentação tridimensional (em combinação com outras variáveis). Um MNT pode ser definido como um modelo matemático que reproduz uma superfície real a partir de algoritmos e de um conjunto de pontos (x, y), em um referencial qualquer, com atributos denotados de z, que descrevem a variação contínua da superfície. Um exemplo de MNT é apresentado na figura 11. Figura 11 - Exemplo de modelo numérico de terreno (isolinhas de topografia) Imagens Obtidas por satélites, fotografias aéreas ou "scanners" aerotransportados, as imagens representam formas de captura indireta de informação espacial. As imagens são armazenadas como matrizes e cada um de seus elementos (denominado pixel ) têm um valor proporcional à energia eletromagnética refletida ou emitida pela área da superfície terrestre Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 22

23 correspondente. A Figura 12 mostra uma composição colorida das bandas 3 (associada a cor Azul), 4 (Verde) e 5 (Vermelha) do satélite TM-Landsat, para a região de Manaus (AM). Pela natureza do processo de aquisição de imagens, os objetos geográficos estão contidos na imagem, sendo necessário recorrer a técnicas de fotointerpretação e de classificação para individualizá-los. Características importantes de imagens de satélite são: o número e a largura de bandas do espectro eletromagnético imageadas (resolução espectral), a menor área da superfície terrestre observada instantaneamente por cada sensor (resolução espacial), o nível de quantização registrado pelo sistema sensor (resolução radiométrica) e o intervalo entre duas passagens do satélite pelo mesmo ponto (resolução temporal). Figura 12 - Exemplo de Imagem (composição colorida TM/LANDSAT para a região de Manaus) Redes Em Geoprocessamento, o conceito de "rede" denota as informações associadas a: Serviços de utilidade pública, como água, luz e telefone; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 23

24 Redes de drenagem (bacias hidrográficas); Rodovias. No caso de redes, cada objeto geográfico (e.g: cabo telefônico, transformador de rede elétrica, cano de água), possui uma localização geográfica exata e está sempre associado a atributos descritivos presentes no banco de dados. As informações gráficas de redes são armazenadas em coordenadas vetoriais, com topologia arco-nó: os atributos de arcos incluem o sentido de fluxo e os atributos dos nós sua impedância (custo de percorrimento). A topologia de redes constitui um grafo, que armazena informações sobre recursos que fluem entre localizações geográficas distintas, como ilustra a Figura 13. Figura 13 - Elementos de Rede. Como observa Goodchild (1992b), uma rede é um sistema de endereçamento 1-D embutido no espaço 2-D. Para citar um exemplo, tome-se uma rede elétrica, que tem, entre outros, os componentes: postes, transformadores, sub-estações, linhas de transmissão e chaves. As linhas de transmissão serão representadas topologicamente como os arcos de um grafo orientado, estando as demais informações concentradas em seus nós. Note-se que os algoritmos de cálculo de propriedades da rede podem, em sua grande maioria, ser resolvidos apenas com a topologia da rede e de seus atributos. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 24

25 3. Fonte de Dados para Geoprocessamento Para que seja possível a implementação de um projeto de Geoprocessamento, há a necessidade de dados. A definição dos dados necessários para um projeto de geoprocessamento deve ser baseado em critérios que estabeleçam uma relação com os resultados pretendidos. A busca de dados secundários, em órgãos que utilizam informações geográficas e seus atributos, como IBGE, prefeituras, concessionárias de serviços públicos e outros, deve ser o primeiro passo para a aquisição dos dados. Os dados inexistentes devem ser obtidos através de aquisição (compra) de empresas e instituições de prestação de serviços na área de Agrimensura e Cartografia, o que implicará em prazos e custos, que variam de acordo com o método a ser empregado nas etapas de coleta e processamento das informações. A figura 14 apresenta os principais métodos de aquisição de dados gráficos e descritivos (atributos). Figura 14 Fonte de Dados para Geoprocessamento. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 25

26 3.1 Sensoriamento Remoto A definição clássica do termo Sensoriamento Remoto (SR), refere-se a um conjunto de técnicas destinado à obtenção de informação sobre objetos, sem que haja contato físico com eles. De acordo com JUNIOR (2007), o termo Sensoriamento Remoto refere-se à aquisição de informação sobre um objeto por um sensor que está a certa distância desse objeto. Devido a suas diferentes propriedades físicas e composições químicas, a variedade de materiais sobre a superfície da terra emite, reflete e absorve a radiação eletromagnética de diferentes formas. Sensores são, então, capazes de registrar o comportamento desses diferentes materiais quando da interação com o fenômeno físico ao longo do espectro eletromagnético, e estabelecer a relação existente entre eles, o qual pode ser entendido e interpretado através das técnicas de processamento de imagens. Imagens digitais são representações digitais de uma porção da superfície da terra. Uma imagem digital também pode ser vista como uma matriz de pontos (pixels) com n linhas e m colunas, onde o valor de cada elemento representa a magnitude do total de energia eletromagnética refletida e emitida por uma área de locação específica na superfície da terra. Segundo CROSTA (1992), o objetivo principal do processamento de imagens é fornecer ferramentas para facilitar a identificação e a extração de informações contidas nas imagens, para posterior interpretação. 3.2 Fotogrametria Segundo WOLF (1983), a fotogrametria é a ciência, a arte e a tecnologia de se obter informações confiáveis de objetos físicos e do meio ambiente, através de fotografias, por medidas e interpretações de imagens e objetos. A fotogrametria pode ser dividida em duas áreas: a) Fotografia Métrica: Envolve medidas precisas e computacionais para Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 26

27 determinar a forma e as dimensões dos objetos. É aplicada na preparação de mapas planimétricos e topográficos; b) Fotogrametria Interpretativa: A fotogrametria interpretativa objetiva principalmente o reconhecimento e a identificação de objetos e o julgamento do seu significado, a partir de uma análise sistemática e cuidadosa de fotografias. A interpretação de fotos é o ato de examinar as imagens fotográficas com o propósito de identificar os objetos e determinar a sua significância. 3.3 GPS GOMES (2001), considera o GPS um dos grandes avanços tecnológicos do fim do século XX, sendo que o sistema de posicionamento baseado em satélites artificiais tem revolucionado as técnicas de engenharia de mapeamento, transporte, navegação, agrimensura, agronomia e um número crescente de atividades. MONICO (2000), define o GPS, ou NAVSTAR-GPS, como um sistema de radionavegação desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América, com o intuito de ser o principal sistema de navegação das forças armadas daquele país. Em razão da alta acurácia proporcionada pelo sistema e do grande desenvolvimento da tecnologia envolvida nos receptores GPS, uma grande comunidade de usuários emergiu dos mais variados segmentos da comunidade civil. A concepção do sistema GPS permite que um usuário, em qualquer local da superfície terrestre, ou próximo a ela, tenha à sua disposição, no mínimo, quatro satélites para serem rastreados, permitindo que se realize um posicionamento em tempo real. O princípio básico de navegação pelo GPS consiste na medida de distâncias entre o usuário e quatro satélites, como apresenta a figura 15. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 27

28 FIGURA 15- Princípio básico para o posicionamento GPS. Fonte: SEEBER & SILVA (1987), citado por LOCH & CORDINI (2000). LOCH & CORDINI (2000), citam que de maneira geral, o sistema NAVSTAR-GPS subdivide-se em três segmentos: 1) Segmento espacial: formado pela constelação de satélites; 2) Segmento de controle: formado pelas estações terrestres responsáveis pela operação do sistema GPS e; 3) Segmento dos usuários: formado pela comunidade usuária, incluindo receptores, algoritmos, software, etc., com vistas à determinação da posição, velocidade e/ou tempo. De acordo com SILVA (1999), os satélites que compõe o GPS orbitam ao redor da Terra distribuídos em 6 órbitas distintas, possuem uma altitude de milhas náuticas ( km), em 6 planos orbitais com inclinação de 550, com um período de revolução de 12 horas siderais, o que acarreta que a configuração dos satélites se repete 4 minutos mais cedo diariamente em um mesmo local. LIMA (1999), afirma que o emprego do GPS nos levantamentos dos produtos cartográficos, destinados ao CTM é condicionado à existência de redes geodésicas regionais e globais bem estabelecidas, as quais são Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 28

29 essenciais para a preparação de dados espaciais regionais e locais existentes. 3.4 Topografia LOPEZ & ESTEVES (1993), consideram a topografia como um conjunto de métodos e instrumentos necessários para representar o terreno com todos os seus detalhes naturais e artificiais. Para ESPARTEL (1980), a topografia é a ciência que tem por finalidade determinar o contorno, dimensão e posição relativa de uma porção limitada da superfície terrestre, sem levar em conta a curvatura da terra. LOCH & CORDINI (2000), observam a evolução tecnológica nos campos da Geodésia, Cartografia, Fotogrametria e Sensoriamento Remoto e consideram a prática topográfica de vital importância para qualquer levantamento físico espacial, validando assim a Topografia Contemporânea. Os autores ainda destacam que os novos equipamentos e o surgimento de programas de computadores que automatizam os processos de levantamento, cálculo e representação gráfica utilizados para as atividades topográficas, proporcionam um aprendizado moderno e performance indiscutível Levantamento Topográfico De acordo com COMASTRI & JUNIOR (1990), chama-se levantamento topográfico o conjunto de operações, no campo e no escritório, por meio de métodos e instrumentos próprios destinados à obtenção dos elementos necessários à representação geométrica de certa extensão do terreno, denominada superfície topográfica. Nos trabalhos de campo os pontos do terreno definidos pela medição de ângulos e alinhamentos, constituem os elementos básicos para a representação geométrica da área. No escritório, Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 29

30 feitos os cálculos necessários dos dados (ângulos e distâncias) numericamente determinados no campo, executa-se o desenho em papel, representando a projeção horizontal da área levantada. 3.5 Digitalização de Mapas Conforme DAVIS et al. (2001), Os dados gráficos digitais são representados conceitualmente a partir de duas formas: raster e vector. No formato raster, utiliza-se uma malha quadriculada regular sobre a qual se constrói, célula a célula, o elemento que está sendo representado. Já na forma vetorial, a representação de um elemento é reproduzida por um par ou série de coordenadas através de pontos, linhas e polígonos. A digitalização corresponde ao processo de captura de informações a partir de equipamentos de hardware e programas de computador e, podem ser convertidas nos formatos matricial e vetorial, de acordo com o método e o instrumento utilizado. Para NERO (2001), o processo de digitalização de mapas analógicos para a geração de arquivos vetoriais, abrange a digitalização via mesa, em tela (heads up), semi-automática e automática (as três últimas a partir de arquivos imagem). Segundo PAULINO (2000), a vetorização permite a construção de primitivas geométricas correspondentes às entidades gráficas no formato vetorial, a partir do reconhecimento manual, semi-automático ou automático de seqüências contínuas de pixels ou de agrupamentos de pixels na forma de áreas. O modo manual de vetorização (on screen) consiste na definição de pontos ou seqüências destes para construir entidades tipo ponto, linha, polilinha ou polígonos, através da intervenção sistemática do operador que deve apontar, com pontos data, as posições em que devem ser registradas as coordenadas pertinentes àquelas entidades. A qualidade final neste modo de Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 30

31 vetorização depende basicamente da habilidade do operador. De acordo com SOUZA et al. (2000), os softwares CAD (Computer Aided Design) são enquadrados como ferramentas gráficas suportadas pela tecnologia computacional, cujo objetivo é o desenvolvimento de desenhos e projetos gráficos no computador, disponibilizando comandos e ambientes para a representação gráfica com elevado grau de precisão e recursos visuais estáticos e dinâmicos que possibilitam o controle total do processo de desenvolvimento. 3.6 Coleta de Dados Secundários Fonte: Professor Rodolfo Moreira de Castro Junior (Laboratório de Topografia e Cartografia. Universidade Federal do Espírito Santo) Dados Espaciais Órgãos Principais Os dados espaciais existentes têm como fontes principais: 1) Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e a Diretoria de Serviço Geográfico do Exército (DSG) como organizações responsáveis pelo mapeamento sistemático de todo o território nacional. A diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN) e o Instituto de Cartografia Aeronáutica (ICA) para trabalhos específicos; 2) Companhia de Pesquisa e Recursos Minerais (CPRM), Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Instituto Brasileiro de Administração Municipal (IBAM), Instituto de Terras (caso do Planejamento Rural), Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), Instituto Estadual de Florestas (IEF) e outras instituições Federais Estaduais; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 31

32 3) Prefeituras Municipais e órgãos associados; 4) Universidades e Institutos de Pesquisa, através de estudos e pesquisas já realizados e em execução sobre diversos campos, em especial sobre Geoprocessamento, permitindo a utilização de dados já em formato digital. No caso do IBGE e da DSG, a base cartográfica é composta pelas folhas do Sistema Cartográfico Nacional (SCN), em escalas de 1: (Projeção Cônica Conforme de Lambert) e 1: , 1: , 1: , 1: e 1: (Projeção UTM), constando das seguintes categorias ou níveis de informação: hipsografia (curvas de nível); limites; pontos de referência; hidrografia; vegetação; localidades; sistemas de transporte; obras de edificações. Outros dados complementares poderão ser obtidos nos seguintes órgãos: Geologia (DNPM, CPRM e universidades); Solos e Pedologia (EMBRAPA e universidades); Uso e Cobertura do Solo (Fundação CIDE, IEF, GeoMinas); Dados de GPS; Lineares, como estradas, junto ao DNER ou DER; Pontuais (Hospitais, Escolas, etc.), junto ao IBGE e prefeituras; Fotografias Aéreas e Ortofotos (DSG, IBGE e empresas privadas); Imagens de Satélites (INPE e empresas de Sensoriamento Remoto). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 32

33 Bases Digitais Está em fase de implementação no IBGE a Mapoteca Topográfica Digital. Nesta MTD foi retirada a escala de 1: do SCN e acrescidas as escalas de 1: até 1: , armazenadas no Projeto Brasil (IBGE,1997). Devido à topologia, as bases digitais formadas em um sistema raramente podem ser convertidas para outro. Na maioria das vezes, há necessidade de novamente construir a topologia sobre os arquivos DXF (no caso vetorial) ou GeoTIFF (no caso raster, pois ainda não se tem um formato universal), de acordo com as peculiaridades do SIG que está sendo utilizado. Este problema é maior na medida em que aplicações mais complexas exigem o uso de mais de um Sistema de Informação Geográfica, tendo em vista o custo dos aplicativos disponíveis no mercado. Contudo, tanto as bases digitais como as analógicas precisam ser verificadas. Segundo Carvalho Filho (1995), tem-se uma série de itens que devem ser cuidadosamente vistoriados a fim de que possam ser identificadas suas inconsistências, para uma possível adaptação. Estes critérios podem ser subdivididos em dois tipos: fontes de variação e incongruências Dados Alfanuméricos Órgãos Principais Estes dados são geralmente originários de prefeituras (cadastro técnico municipal, imobiliário, de sinalização viária, de escolas, de hospitais e postos de saúde), de concessionárias (saneamento, energia e telefonia), de atividades econômicas (serviços, comércio e indústria) e principalmente de dados demográficos (IBGE). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 33

34 a) Prefeituras No caso das prefeituras, as informações dependerão do seu nível de organização. Algumas prefeituras possuem um setor exclusivo para processamento de dados, como por exemplo, a PRODABEL em Belo Horizonte. Contudo, estes órgãos são vítimas das nuances políticas e, mesmo com funcionários permanentes, costumam ter sérios problemas na implementação de trabalhos estruturais como o de manter uma base de dados alfanuméricos atualizada. Alguns impostos como IPTU e o ISS, poderiam forçar estes órgãos a manter uma rotina de manutenção da base de dados. Contudo, nem as cidades pequenas conseguem andar em dia com suas bases, perdendo em arrecadação. b) Concessionárias Numa perspectiva mais positiva, as concessionárias de água, esgoto, lixo, energia e telefonia são verdadeiros depositários de informações alfanuméricas. São empresas com receita garantida e que precisam, por questões comerciais, manter seus bancos de dados sempre atualizados. Devido a essa duas razões, as concessionárias costumam a ter mais dados que as próprias prefeituras e, em algumas situações, que o próprio IBGE. Por estes dados estarem atualizados, eles são utilizados em diversas situações como parâmetros para substituir dados indisponíveis. Por exemplo, na ausência de dados de renda por residência, pode-se utilizar o parâmetro consumo de energia ou valor da conta de telefone por domicílio. No caso de bairros, pode-se utilizar o parâmetro quantidade de lixo orgânico, plástico ou vidro. Isto deve ser feito, checando-se a confiabilidade destes dados e suas reais potencialidades de se tornarem informações e ganho de conhecimento no trabalho a ser realizado. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 34

35 c) Dados Demográficos Segundo Davis Jr & Fonseca (1997), a informação demográfica dá vida ao Geoprocessamento. De pouco adianta ter informações espaciais detalhadas sobre uma série de fenômenos, se não puder correlacionar essas informações à variável humana. A ocupação humana do espaço aparece, em graus variáveis de importância, em quase todas as classes de problemas de geoprocessamento. No Brasil, o órgão responsável pelas informações cartográficas e demográficas é o IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. O IBGE produz informações através do Censo e outras pesquisas de campo, em que sempre se especifica uma unidade espacial básica. No caso do Censo, esta unidade é o setor censitário. Para cada setor censitário, o IBGE dispõe de todas as informações coletadas, tais como quantidade de homens e mulheres, faixas etárias, faixas de renda, estrutura familiar, infra-estrutura, características construtivas e outras. Estas informações são posteriormente agregadas em diferentes níveis, tais como setor censitário, distrito, município e estado. Não existe uma unidade espacial de integração e divulgação da informação censitária, uma vez que a maioria destes dados está sistematizada por setor ou município, não atendendo a diversas situações. Este é mais um problema a ser superado na questão dos dados alfanuméricos. Contudo, dados alfanuméricos estatísticos e demográficos tornam-se muito mais inteligíveis quando espacializados. Em certas situações, pode-se dizer que estes dados passaram a ganhar vida, pois passaram a ser realmente úteis para a aquisição de conhecimento sobre algum fenômeno analisado. Completando o que disse Davis Jr & Fonseca, a informação demográfica dá vida ao geoprocessamento, que por sua vez dá vida aos dados demográficos, espacializando-os e tornando-os, informações úteis para tomada de decisão. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 35

36 Coleta de Dados Primários Na inexistência de dados que atendam as demandas do projeto, será necessária a coleta de dados em campo, seja através da realização de cadastros (preenchimento de boletins ou questionários) por meio de entrevistas, através da observação dos fenômenos ou da coleta e análise de amostras dos objetos estudados. Da mesma forma que a coleta de dados gráficos, esta etapa demanda prazos e custos que devem ser considerados pelo projeto. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 36

37 4. Desenvolvimento de um SIG para projetos ambientais. 4.1 Problematização Sendo coordenador (a) técnico da área ambiental da fundação de meio ambiente de seu município, você será responsável pela anuência de projetos de uso do solo, no que tange a análise dos impactos ambientais, licenciamento de atividades potencialmente poluidoras, fiscalização da instalação de novos empreendimentos, preservação e reabilitação dos recursos naturais e gestão ambiental de todo o território. Neste contexto, a identificação do meio ambiente, em seus aspectos físicos, bióticos e antrópicos e o reconhecimento de cada porção do território em análise, torna-se necessário para uma tomada de decisão apropriada. Enquanto gestor, você deve buscar ferramentas que auxiliem estas análises, definindo uma metodologia de trabalho, que vai muito além da simples vistoria de campo, cruzando informações em banco de dados geográficos que permitam simular o ambiente e detectar as alterações conseqüentes do processo de urbanização. Considerando essas atribuições, o chefe do poder executivo pretende revitalizar uma área no entorno de um importante rio da cidade, que possui em suas margens, desde a ocupação urbana até a presença de atividades industriais e áreas degradadas pela mineração de carvão. Segundo a legislação ambiental vigente, nestas áreas a ocupação antrópica é considerada irregular. Você deverá realizar um diagnóstico apresentando as características ambientais da área, apresentada na figura abaixo. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 37

38 FIGURA 16- Área de Estudo: região oeste do município de Criciúma, SC. A área de estudo foi escolhida para fins específicos de exemplificar os exercícios propostos neste estudo de caso. 4.2 Definição dos Dados a serem Utilizados no Estudo Com o intuito de criar uma base de dados para apoiar a análise das potencialidades e restrições quanto a implantação do empreendimento de forma ecologicamente sustentável, defina: 1) Elementos cartográficos básicos que devem constituir a base de dados; 2) Elementos Físicos que devem ser identificados; 3) Aspectos Ambientais que devem ser identificados; 4) Descreva os processos de obtenção desses dados; 5) Crie um modelo de estruturação gráfica para a representação desses dados; 6) Crie um banco de dados para armazenar as informações; 7) Efetue análises espaciais (consulta ao banco de dados, mapas de distância e mapas de sobreposição). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 38

39 4.3 Definição dos Objetivos a) Armazenar sados geográficos sobre os aspectos ambientais para a gestão territorial (Revitalização de Área Urbanizada as Margens de um trecho do rio Sangão, município de Criciúma, SC); b) Disponibilizar os dados para a consulta dos técnicos municipais; c) Gerar análise espacial para auxiliar a tomada de decisão dos técnicos municipais 4.4 Modelagem de Dados Geográficos Um modelo de dados é um conjunto de conceitos que podem ser usados para descrever a estrutura e as operações em um banco de dados (Elmasri, 2004). O modelo busca sistematizar o entendimento a respeito de objetos e fenômenos que serão representados em um sistema informatizado. No processo de modelagem é necessário construir uma abstração dos objetos e fenômenos do mundo real, de modo a obter uma forma de representação conveniente, embora simplificada, que seja adequada às finalidades das aplicações. A modelagem de dados geográficos é uma atividade complexa porque envolve a discretização do espaço como parte do processo de abstração, visando obter representações adequadas aos fenômenos geográficos. 4.5 Criando um Projeto de SIG no ARCGIS 1ª ETAPA INICIALIZAÇÃO DO PROGRAMA ARCGIS 1. Abra o Arc Gis 2. No Menu INICIAR, escolha PROGRAMAS, depois ArcGIS e esolha ARC MAP; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 39

40 3. Abrirá o programa ARCGIS 2ª ETAPA EXPLORANDO O AMBIENTE DE TRABALHO DO ARCGIS 1) Componentes: a) Data Frame: Gerenciamento dos Níveis de Informações; b) Tela Gráfica: Espaço para a Modelagem do projeto e preparação da folha de impressão; c) Barra de Título: Denominação do programa e do projeto; d) Barra de Ferramentas; Ícones de comandos e) Barra de Status: Sistema de Coordenadas. 2) Módulos ArcMap, Arc Catalog e Arc Tools Box. 3) Formatos de Arquivos: Projeto, Vetoriais e Matriciais. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 40

41 3ª ETAPA CRIAÇÃO DO PROJETO 1. Salve o Arquivo num diretório específico do computador (meus documentos, ou C:\dados), atribuindo o nome do projeto: Rio Sangao.mxd. 4ª ETAPA ATRIBUIÇÃO DE UM SISTEMA DE COORDENADAS PARA O PROJETO 1. Clique duas vezes na Estrutura de Dados (DATA FRAME) (LAYERS). 2. Abrirá a caixa PROPRIEDADES DA ESTRUTURA DE DADOS (DATA FRAME PROPERTIES). 3. Clique na guia COORDINATE SYSTEM 4. No quadro SELECT COORDINATE SYSTEM, escolha PROJECTED COORDINATE SYSTEM; 5. Clique na Pasta UTM; 6. Depois, escolha a pasta SOUTH AMERICA; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 41

42 7. Encontre e selecione a opção SOUTH AMERICAN 1969 UTM ZONE 22S, para escolher o Sistema de projeção cartográfica utilizado pelo Sistema Geográfico Brasileiro; 8. Observe na Barra de Status que o Sistema de coordnadas e as unidades foram configuradas para o Sistema UTM (metros). 9. Salve o Arquivo do Projeto. 5ª ETAPA ENTRADA DE DADOS 1) ATRIBUIÇÃO DE UM SISTEMA DE COORDENADAS PARA O ARQUIVOS DE ENTRADA (EXEMPLO: IMAGEM DE SATÉLITE) 1. Antes de Importar os Dados para o ArcGIS, você deve atribuir a eles o Sistema de Coordenadas que sera utilizado no projeto; 2. Para isso, clique no ícone ArcToolBox, na Barra de Ferramentas Padrão do ArcGIS; 3. A Guia do ArcToolBox sera incorporada a Tela Gráfica do ArcGIS; 4. Clique duas vezes na opção DATA MANAGEMENT TOOLS. 5. A opção de gerenciamento de dados sera expandida, então, clique duas vezes na opção PROJECTION AND TRANSFORMATION. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 42

43 6. Escolha a opção Definir Projeção, clicando duas vezes sobre o comando DEFINE PROJECTION. 7. Abrirá a Caixa de Diálogo DEFINE PROJECTION 8. No quadro INPUT DATASET OR FEATURE CLASS, clique no botão ABRIR, no lado direito do campo e selecione o arquivo correspondente a imagem de satélite.tif. 9. No quadro COORDINATE SYSTEM, clique no botão do lado direio do campo para abrir a diálogo SPATIAL REFERENCE PROPERTIES. 10. Clique no botão SELECT. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 43

44 11. Escolha o Sistema de coordenada UTM, clicando em PROJECTED COORDINATE SYSTEM UTM SOUTH AMERICA SOUTH AMERICAN 1969 ZONE 22S,prj, respectivamente. 12. De volta a caixa de diáloo SPATIAL REFERENCE PROPERTIES, clique no botão OK. 13. De volta a caixa de diálogo DEFINE PROJETION, clique no botão OK. 14. O ArcGIS irá atribuir ao arquivo DA IMAGEM o mesmo Sistema de Coordenadas utilizado no projeto. Se no final do processamento a mensagem de execução informar que houve suesso na operação, você pode escolher o botão FECHAR para finalizar o processo. 2) IMPORTAÇÃO DE DADOS 1. Para importar dados no ArcGIS, você deve clicar no Botão ADD DATA, na barra de ferramentas padrão do programa. 2. Abrirá a caixa de diálogo ADD DATA. Encontre o diretório onde você armazenou a imagem de satélite, selecione o arquivo e clique no botão ADD. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 44

45 3. A imagem de Satélite surgirá na Tela grafica. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 45

46 6ª ETAPA GEORREFERENCIAMENTO DE UMA IMAGEM AÉREA A) Habilitação da Ferramenta Georreferencing 1. Habilite a barra de ferramenta GEOREFERENCING; 2. No menu VIEW, selecione a opção TOOLBARS, e ative a ferramenta GEOREFERENCING; 3. Arraste a barra de ferramentas GEOREFERENCING para encaixar no ambiente de trabalho do ArcMap; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 46

47 B) Identificação dos Pontos de Controle 4. Certifique-se que a imagem de satellite foi adicionada no arquivo do projeto. 5. Utilize o comando Zoom para localizar na imagem um ponto que pode ser facilmente encontrado no terreno. 6. Amplie bem a imagem no local do ponto, até que seus pixels possam ser visualizados individualmente (imagem serrilhada ); 7. Escolha o pixel que mais se aproxima da real localização do Ponto de Controle e crie o desenho de um ponto, utilizando o comando DRAW A MARKER (POINT SYMBOL), na barra de desenho do ArcMap. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 47

48 8. Utilize o comando NEW TEXT para atribuir um nome ao PC. As figuras abaixo apresentam o resultado da identificação do ponto de controle 01, localizado no canto inferior esquerdo da imagem, representando o canto direito de um canteiro do trevo que cruza a avenida Vante Rovaris, no município de Forquilhinha. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 48

49 9. Repita este procedimento para identificar 12 pontos de controle, distribuídos de forma homogênea na imagem. A figura abaixo apresenta o resultado da identificação dos Pontos de Controle da imagem aérea. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 49

50 10. Após a identificação dos Pontos de Controle, devem ser elaborados croquis para facilitar a localização dos pontos no terreno durante a medição. Os croquis devem apresentar um recorte da imagem ampliada, permitindo visualizar com detalhes a localização do ponto, uma imagem do entorno, permitindo identificar os acessos diretos do ponto e uma imagem geral, mostrando o caminho a ser percorrido entre o escritório e o PC. O croqui apresenta ainda uma descrição contendo o itinerário a ser percorrido, informando os topônimos dos logradouros e os principais pontos de referência e, alguns campos para o preenchimento de Informações sobre o horário de início e término da coleta, nome do operador, observações gerais e coordenadas do ponto. A figura abaixo apresenta um exemplo de croqui de localização de um dos pontos identificados na etapa anterior. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 50

51 UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE DEPARTAM ENT O DE EN GENH ARIA AMB IEN TAL CROQUI DE LOCALIZAÇÃO DE PONTOS DE CONTROLE ID E N T IF ICA Ç Ã O D O P O N T O 1 NO ME DO P O NTO PC08 2 CO ORDENADAS DO PONTO N (Y) E (X) LO CALIZAÇ ÃO D O S P O N TO S D E C O N TR O L E 3 4 L O G RA DO URO Rua Archangelo Meller B A IR R O 5 Santa Augusta M U N I C Í P IO 6 O B JE TO Criciúma Trevo PC08 UNESC 7 D e s c riç ã o d o P o n t o Canto leste do trevo entre as ruas Archângelo Meller e Voimir Wasniewski, no bairro Santa Augusta. Canto de menor ângulo do trevo (aprox ). 8 It in e rá rio Saída da UNESC no portão oeste. Contornar parcialmente o terminal de ônibus do bairro Pinheirinho. Entrar na rua João Paes e seguir até a avenida dos Italianos. Seguir dois quarteirões e entrar à esquerda na rua Archângelo Meller. Percorrer cerca de 200 metros até o primeiro trevo. 9 N o m e O p e ra d o r Fabiano D a t a C o le ta 11 20/07/2009 H o r á r io I n í c io C o le t a 14:33 12 H o rá rio T é rm in o C o le t a 14:34 O b s e rv a ç õ e s C) MEDIÇÃO DOS PONTOS DE CONTROLE 11. As coordenadas dos pontos de controle podem ser obtidas em dados secundários, utilizando outra imagem Georreferenciada ou carta topográfica ou através de levantamento de campo, auxiliado por instrumentos de medição, neste caso, geralmente são utilizados os Sistemas de posicionamento Global (GPS). Para trabalhos de maior precisão, utilizam-se equipamentos de precisão submétrica ou até milimétrica. Para Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 51

52 trabalhos que não exigem muita precisão, a medição pode ser efeutada com instrumentos de navegação, admitindo erros de aproximadamente 10 metros. D) AJUSTAMENTO 12. Obtidas as coordenadas dos Pontos de Controle, pode-se utilizar uma equação matemática para a transformação do Sistema de Coordenadas da imagem para o modelo definido para o projeto. A transformação compreende no deslocamento, modificação do tamanho e rotação da imagem. No ArcGIS, utilizaremos o modelo polinomial para efetuar o ajustamento da imagem para o Sistema UTM/SAD69. O grau do polinômio utilizado pode ser escolhido, de acordo com a quantidade de pontos de controle disponíveis para a operação. A tabela abaixo apresenta as coordenadas UTM dos 12 pontos de controle utilizados neste exercício. PC N(y) E(x) No ArcGIS, clique na barra GEOREFERENCING e desabilite a opção Auto Adjust; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 52

53 14. Utilize Zoom para ampliar o primeiro ponto de controle identificado na imagem, até visualizar o pixel escolhido para a fixação do PC; 15. Clique no botão ADD CONTROL POINTS, na barra de ferramentas GEOREFERENCING; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 53

54 16. Clique sobre o PC identificado na imagem e pressione o botão direito do mouse; 17. Escolha a opção Imput X and Y Abrirá a caixa de diálogo ENTER COORDINATES; 19. Digite os valores das coordenadas UTM obtidas no terreno para o respective Ponto de Controle; 20. Pressione o botão OK; 21. Repita os passos 12 a 17 para os demais Pontos de Controle; A figura abaixo apresenta a fixação dos 12 PC s. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 54

55 22. Na barra de ferramentas GEOREFERENING, clique no botão VIEW LINK TABLE, para abrir a tabela de visualização dos PC s; 23. Abrirá a caixa de diálogo LINK TABLE; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 55

56 24. Clique no botão SAVE para salvar um arquivo de texto com as coordenadas dos pontos de controle. Este arquivo poderá ser útil no futuro para a realização de outros ajustes ou para a recuperação das coordenadas dos PC s. 25. Mantenha o modelo matemático de transformação polinomial de primeira ordem e clique no botão AUTO ADJUST; 26. A imagem é transformada e a tabela apresenta o Erro Médio Quadrático (RMS) do ajustamento e os residuos individuais de cada PC; 27. Você pode simular vários ajustamentos, utilizando diferentes ordem polinomiais e eliminar um ou mais PC s que possuem residuos muito altos, porém, certifique-se que a distribuição dos PC s continuem homogêneos na imagem. O ajustamento está adequado quando o RMS do modelo é inferior a 0,5 pixels; Quanto maior o grau do polinômio, maior pode ser a deformação de areas específicas da imagem que não são cobertas por pontos de controle. 28. Após definir o modelo de ajustamento e os PC s que serão utilizados, pressione o botão OK; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 56

57 29. A figura abaixo apresenta o resultado do Austamento da imagem para o Sistema UTM/SAD 69; Observe as coordenadas na barra de Status do ArcMap. 30. Para gerar um arquivo de Reamostragem, ou seja, criar uma nova imagem Georreferenciada, a partir da imagem original, você deve seguir os seguintes passos; 31. Na barra de ferramentas GEOREFERENCING, escolha a opção RECTIFY; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 57

58 32. Abrirá a caixa de diálogo SAVE AS; 33. No campo CELL Size, mantenha o valor padrão para definir o tamanho do pixel; 34. Em Resample Type, escolha a opção Nearest Neighbor, para escolher o modelo matemático de Reamostragem (Vizinho mais próximo); 35. Em Output Location, indique a parta de armazenamento do arquivo matricial a ser gerado; 36. No campo Name, digite ImagemSatGeo, para atribuir o nome do arquivo que sera criado; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 58

59 37. Em Format, escolha a extensão Tiff; 38. Clique no botão Save para efetuar a Reamostragem. 7ª ETAPA FOTOINTERPRETAÇÃO E VETORIZAÇÃO DA IMAGEM AÉREA 1) DADOS UTILIZADOS 1. Em um projeto novo, insira o arquivo matricial da imagem de alta resolução do Satélite QUICK BIRD georreferenciada e o polígono definidor da Área de Estudo. Para definir o polígono, desenhe o eixo do rio Sangão, no trecho apresentado na figura abaixo (Confluência com o rio Criciúma até a confluência com o córrego que passa na área degradada próximo ao aeroporto de Forquilhinha), depois, crie um Mapa de distância (Buffer), com 100 metros para cada lado das margens (considere a largura de 10 metros para o rio Sangão). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 59

60 2) CRIAÇÃO DE UM ARQUIVO DE FEIÇÕES (shapefile) VAZIO. 1. Abra o Arc Catalog 2. Na árvore do Catálogo, selecione a pasta SHAPES; 3. Na guia CONTENTS, clique com o botão direito do mouse na parte branca da tela; 4. No menu de contexto que abrirá, escolha a opção NEW SHAPEFILE; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 60

61 5. Abrirá a caixa de diálogo CREATE NEW SHAPEFILE; 6. Em NAME, digite o nome do arquivo shape que será criado. Ex.; USO_SOLO; 7. Em FEATURE TYPE (tipo de feição), escolha POLYLINE; 8. Em SPATIAL REFERENCE, clique no botão EDIT, para configurar o sistema de projeção cartográfico do projeto (UTM/SAD-69); 9. Clique no botão OK para finalizar a criação do arquivo shapefile. 3) DIGITALIZAÇÃO VETORIAL INTERATIVA. 1. No ArcMap, insira o arquivo shapefile criado na etapa anterior; 2. Habilite a barra de ferramentas EDITOR, clique com o botão direito em qualquer ícone de uma barra de ferramentas habilitada. No menu de contexto que abrirá, escolha a opção EDITOR; 3. Abrirá a barra de ferramentas EDITOR; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 61

62 4. Clique no menu EDITOR, e escolha a opção START EDITING; 5. Na caixa de mensagem que surgirá (ocasionalmente), escolha o layer do arquivo shapefile USO_SOLO para indicar qual arquivo será editado e pressione o botão OK; 6. A barra de ferramentas EDITOR será ativada; 7. Aumente o nível de visualização (zoom), de uma das extremidades do desenho (Ex.: inferior); Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 62

63 8. Certifique-se que o layer alvo (target) USO_SOLO, esteja ativo; 9. O ArcMap está pronto para iniciar a digitalização das feições. No entanto, adote as seguintes medidas para obter sucesso na elaboração de seu mapa: a) Utilize a feição existente do limite da área de estudo para delimitar a área de extensão de seu desenho; b) Não crie linhas duplicadas, ou seja, não é necessário redesenhar uma linha já exististe; c) Utilize as funções de precisão de vértices (osnap) para desenhar corretamente os vértices iniciais e finais de cada feição; d) Utilize o terceiro botão do mouse (botão de rolagem) para navegar pelo desenho. 10. Clique no botão SKETCH TOOL, na barra de ferramentas EDITOR; 11. Posicione o cursor sobre a linha do limite da ára de estudo onde você iniciará a digitalização e clique com o botão direito do mouse. Na janela de contexto que abrirá, escolha o snap EDGE, para indicar que iniciará o desenho da linha sobre, precisamente, a face da feição existente; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 63

64 12. Note que o cursor de desenho fixou o ponto inicial da linha exatamente sobre o ponto indicado na feição do limite da área de estudo existente; 13. Agora pode-se interpretar as feições da imagem que representam diferentes elementos do mundo real, definindo os seus limites através de uma série de coordenadas (pontos) a serem digitalizados. Neste exemplo, criaremos o limite de uma área degradada pela mineração de carvão. 14. Para inserir o último ponto que define o limite da feição, utilize a opção snap (edge, endpoint, etc,) para fixar o ponto com precisão; 15. Para finalizar o desenho da feição, clique com o botão direito do mouse sobre o último ponto digitalizado e escolha a opção FINISH SKETCH, ou pressione a tecla F2; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 64

65 16. A figura abaixo apresenta o resultado da digitalização da feição Área Degradada. 17. Repita este procedimento para digitalizar todas as feições dentro da área de estudo. 18. Considere as seguintes classes para a elaboração do mapa de uso do solo: a) Área degradada; b) Área Urbanizada; c) Hidrografia; d) Banhado; e) Vegetação; f) Agroecossistema (campo, pastagem, culturas); g) Solo Exposto. 19. Após digitalizar as feições, na barra de ferramentas EDITOR, escolha SAVE EDITS e depois STOP EDITING. 20. A figura abaixo apresenta o resultado da digitalização. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 65

66 4) CRIANDO UM ARQUIVO DE POLÍGONOS A PARTIR DE POLILINHAS. 1. Para gerar um mapa de uso do solo, as feições digitalizadas a partir de polilinhas devem ser convertidas em polígonos; 2. Para realizar esta operação, iremos utilizar o aplicativo TOOLS FOR GRAPHICS AND SHAPES, que pode ser baixado no site: 3. Baixe e descompacte o arquivo, Clique duas vezes no executável para instalar o aplicativo, que poserá ser carregado no ArcGIS. 4. Clique no Menu do aplicativo e escolha a opção: BILD POLYGONS FROM POLYLINES. 5. Abrirá a caixa de diálogo da operação, escolha o arquivo de polilinhas resultado da fotointerpretação, mantenha as definições de tolerância padrão indicadas pelo sistema, defina a pasta de armazenamento e atribua um nome para o arquivo de polígonos que será criado. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 66

67 5) CRIANDO UM NOVO CAMPO NA TABELA DO SHAPEFILE PARA ATRIBUIR OS VALORES DE USO DO SOLO DAS FEICOES. 1. Nesta etapa iremos atribuir a cada polígono o valor referente a classe de uso do solo que ele representa no mundo real; 2. Na ESTRUTURA DE DADOS (DATAFRAME), clique com o botão direito sobre o nome do shapefile USO_SOLO_POL e escolha OPEN ATRIBUTE TABLE para abrir a tabela de atributos da feição; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 67

68 3.Clique no botão OPTIONS e escolha a opção ADD FIELD; 4. Abrira a caixa ADD FIELD; 5. No campo NAME, digite USO_SOLO; 6. Em TYPE, escolha TEXT; 7. Pressione o botão OK; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 68

69 8. O campo USO DO SOLO será criado na tabela de atributos da feição. 9. Feche a tabela de atributos da feição. 6) PREENCHENDO A TABELA DE ATRIBUTOS DA FEICAO COM OS VALORES DE USO DO SOLO DOS POLIGONOS. 1. Ligue o layer da imagem e configure as propriedades dos polígonos do layer USO_SOLO_POL para: SEM PREENCHIMENTO (NO COLLOR) e, cor da linha amerelo ou branco com espessura 2.0; Acione o comando START EDITING; 2. Certifique-se que o alvo e o layer USO_SOLO_POL; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 69

70 3. Clique no botão ATTRIBUTES; 4. Com o ponteiro EDIT TOOL habilitado, selecione a parte interna de um polígono; 5. Habilitara o campo USO_SOLO na tabela de atributos; 6. Digite o valor do uso do solo. Ex.: CAMPO; 7. Repita esta operação para todos os polígonos da feição USO_SOLO_POL. 8. Após editar a tabela de atributos das feições, na barra de ferramentas EDITOR, escolha SAVE EDITS e depois STOP EDITING. 7) ELABORACAO DO MAPA DE USO DO SOLO. 1. Clique duas vezes com o botão esquerdo do mouse sobre o layer USO_SOLO_POL, na janela de ESTRUTURA DE DADOS (Data Frame); Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 70

71 2. Abrira a caixa de dialogo LAYER PROPERTIES; 3. Clique na opção CATEGORIES UNIQUE VALUES; 4. No campo VALUE FIELD, escolha USO_SOLO; 5. Pressione o botão ADD ALL VALUES; 6. Escolha uma paleta de cores no campo COLOR RAMP; 7. Clique no botão OK; 8. O mapa de uso do solo será apresentado na tela. Se preferir, altere manualmente as cores e demais propriedades visuais do mapa. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 71

72 9. Elabore um Layout para imprimir o mapa de uso atual do solo; 10. Para Criar a tabela de cálculo de áreas, utilize a ferramenta SPATIAL STATISTICS TOOLS UTILITIES CALCULATE AREAS. Esta ferramenta criará um novo arquivo shapefile inserindo um campo AREA na tabela de atributos da feição. Abra esta tabela e gere um relatório (arquivo texto) de áreas com os valores das classes de uso do solo. Abra o arquivo texto no Excel e calcule as áreas. Crie uma tabela de áreas formatada no Excel e salve num arquivo específico. Utilize a ferramenta Insert OLE Object do ArcMap para inserir a tabela de áreas no layout do mapa. 11. A figura abaixo apresenta o mapa final. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 72

73 UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 73

74 8ª ETAPA MODELAGEM DIGITAL DO TERRENO MAPAS DE HIPSOMETRIA E DECLIVIDADE O Modelo Digital do Terreno apresenta o relevo a partir de grades regulares ou triangulares, objetivando facilitar o processamento das informações altimétricas no computador. A partir do MDT pode-se criar qualquer representação altimétrica do relevo. Neste exercício, criaremos um MDT para a elaboração de um mapa de HIPSOMETRIA, que adota faixas de determinadas altitudes em diferentes cores e, um mapa de DECLIVIDADE, que indica as áreas do terreno com maiores diferenças de nível em relação a uma determinada distância horizontal. A partir deste mapa é possível identificar as áreas de encosta, suscetíveis ao deslizamento e as áreas mais planas do município, suscetíveis ao alagamento em épocas de cheias. 1. Baixe o arquivo do MAPA TOPOGRÁFICO.DWG, contendo um mapa topográfico planialtimétrico da área geográfica que cobre a área de estudo, localizada na região oeste do Município de Criciúma, na divisa com o município de Forquilhinha, SC. 2. Armazene o arquivo na pasta de arquivos CAD de seu computador. 1) ATRIBUIÇÃO DE SISTEMA DE COORDENADAS 3. Antes de Importar os Dados para o ArcGIS, você deve atribuir a eles o Sistema de Coordenadas que será utilizado no projeto; 4. Para isso, clique no ícone ArcToolBox, na Barra de Ferramentas Padrão do ArcGIS; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 74

75 5. A Guia do ArcToolBox sera incorporada a Tela Gráfica do ArcGIS; 6. Clique duas vezes na opção DATA MANAGEMENT TOOLS. 7. A opção de gerenciamento de dados sera expandida, então, clique duas vezes na opção PROJECTION AND TRANSFORMATION. 8. Escolha a opção Definir Projeção, clicando duas vezes sobre o comando DEFINE PROJECTION. 9. Abrirá a Caixa de Diálogo DEFINE PROJECTION 10. No quadro INPUT DATASET OR FEATURE CLASS, clique no botão ABRIR, no lado direito do campo e selecione o arquivo correspondente ao MAPA CRICIUMA.dwg. 11. No quadro COORDINATE SYSTEM, clique no botão do lado direito do campo para abrir a diálogo SPATIAL REFERENCE PROPERTIES. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 75

76 12. Clique no botão SELECT. 13. Escolha o Sistema de coordenada UTM, clicando em PROJECTED COORDINATE SYSTEM UTM SOUTH AMERICA SOUTH AMERICAN 1969 ZONE 22S,prj, respectivamente. 14. De volta à caixa de diálogo SPATIAL REFERENCE PROPERTIES, clique no botão OK. 15. De volta a caixa de diálogo DEFINE PROJETION, clique no botão OK. 16. O ArcGIS irá atribuir ao arquivo o mesmo Sistema de Coordenadas utilizado no projeto. Se no final do processamento a mensagem de execução informar que houve sucesso na operação, você pode escolher o botão FECHAR para finalizar o processo. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 76

77 2) IMPORTAÇÃO DE DADOS 17. Para importar o MAPA CRICIUMA no ArcGIS, você deve clicar no Botão ADD DATA, na barra de ferramentas padrão do programa. 18. Abrirá a caixa de diálogo ADD DATA. Encontre o diretório onde você armazenou o mapa topográfico, selecione o arquivo e clique no botão ADD. 19. O MAPA CRICIUMA surgirá na Tela gráfica. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 77

78 3) EDIÇÃO DE PROPRIEDADES 1. A edição de propriedades compreende na modificação das cores, espessuras e tipos de símbolos e preenchimentos que são utilizados para representar os elementos no desenho. 2. O ArcGIS permite modificar as propriedades dos objetos de forma rápida e muito interativa, através das listagens dos LAYERS inseridos no QUADRO DE DADOS (Data Frame). 3. Para expandir as Propriedades dos Arquivos CAD e visualizar os Layers do desenho, você deve clicar no botão +, no lado esquerdo do nome do mapa inserido na caixa de Listagem do DATA FRAME. 4. Os arquivos CAD são agrupados por tipo de representação vetorial (Pontos, Linhas, Poligonos e Textos). 5. Para ativar ou Desativar os Layers dos arquivos CAD, basta clicar no quadro ao lado de cada tipos de representação vetorial e ativar ou desativar as check box. 6. Desative os quadros: Annotation (Textos); Point (Pontos); Polygon (Polígonos) e Multipatch (Multiplos Objetos). Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 78

79 7. Para Visualizar os Layers do Desenho, você deve expandir o tipo de representação vetorial que contém o elemento desejado, clicando na caixa de espansão ( + ). 8. Expanda os Layers do tipo de representação vetorial linha (POLYLINE). 9. Os layers são apresentados através de suas propriedades configuradas no arquivo CAD, ou seja, Tipo de Linha, Cor e Espessura da Linha. 10. Para alterar as propriedades dos elementos e a forma de Apresentação dos Layers você deve utilizar a Caixa de Propriedades do Layer. 11. Dê um clique duplo sobre o nome do layer MAPA CRICIUMA.dwg POLYLINE. 12. Abrirá a caixa de diálogo LAYER PROPERTIES. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 79

80 13. Selecione a Guia SYMBOLOGY. 14. Primeiramente iremos alterar o modo de visualização dos Layers. Substituindo as Características de suas Propriedades, pelo Nome do Layer criado no Arquivo CAD. 15. No Quadro CATEGORIES, escolha UNIQUE VALUES. 16. No Quadro VALUE FIELD, clique na setinha para abrir a caixa de Listagem e escolha a opção LAYER. 17. Clique no Botão ADD ALL VALUES na parte inferior da caixa de diálogo Layer Properties. 18. Todos os Layers que contém Elementos do Tipo de Representação Vetorial Linear surgirá na Caixa. 19. Clique no Botão OK. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 80

81 20. O ArcGIS trocará o nome dos layers, atribuindo os mesmos nomes criados no arquivo CAD. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 81

82 21. Para alterar a simbologia dos Layers, basta dar um clique duplo sobre a linha que caracteriza o layer, no lado esquerdo do nome. Por exemplo, clique duas vezes na linha que antecede o nome do Layer referente às curvas de nível. 22. Abrirá a caixa de diálogo SYMBOL SELECTOR. 23. Escolha uma das opções pré-definidas ou defina suas propriedades na caixa OPTIONS. Escolha a cor verde escuro e uma espessura 2, para atribuir ao elemento. 24. Você poderá Ligar ou Desligar Temporariamente os Layers da Tela Gráfica. 25. Abra a caixa de diálogo LAYER PROPERTIES, clicando duas vezes sobre o nome do layer MAPA CRICIUMA.dwg POLYLINE. 26. Clique na Guia DRAWING LAYERS. 27. Clique no botão DISABLE ALL. 28. Clique na CHECK BOX CURVAS para deixar apenas o layer das curvas de nível ativo na Tela. 29. Pressione o botão OK. 30. O resultado é apresentado na tela gráfica. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 82

83 4) CONVERSÃO DE DADOS 1. A Conversão de Dados para SIG consiste na preparação dos Arquivos para o processamento e análise especial, atribuindo aos elementos um padrão quanto a sua representação e, principalmente, sua consistência. 2. De forma convencional, pode-se utilizar o formato Shape file (.shp) para armazenar cada tema de interesse do projeto, que poderá ser utilizado posteriormente para as analises, sobreposição e geração de novos elementos. Nesta etapa iremos converter para o formato Shape File o Layer do Arquivo CAD que representa as curvas de nível da área de estudo. CONVERTENDO LAYERS CAD PARA ARQUIVOS SHAPE FILE 3. Deixe apenas o Layer que você deseja converter ativo na tela (ex: curvas); 4. Clique com o botão direito do mouse sobre o nome do Layer na janela de Estrutura de Dados (Data Frame); Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 83

84 5. Escolha a opção DATA EXPORT DATA. 6. Abrirá a Caixa de Diálogo EXPORT DATA. 7. No campo EXPORT, escolha a opção ALL FEATURES IN VIEW EXTENT. 8. No campo USE THE SAME COORDINATE SYSTEM AS, escolha a opção THIS Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 84

85 LAYER S SOURCE DATA. 9. Em OUTPUT SHAPEFILE OR FEATURE CLASS, indique a pasta onde será armazenado o arquivo e atribua um nome para o arquivo SHP que será criado. 10. Escolha SIM para a mensagem que surgirá, perguntando se você deseja adicionar os dados exportados como um novo layer do mapa. 5) CRIAÇÃO DO MDT E DO MAPA DE HIPSOMETRIA 1. Carregue o MENU 3D ANALYST, clicando com o botão direito do mouse sobre qualquer ícone da barra de ferramentas e escolhendo a opção 3D ANALYST, ou acessando o MENU VIEW TOOLBARS 3D ANALYST. Observação; Verifique se a Barra de Menu 3D ANALYST está ativa, caso contrário, ativea acessando o MENU TOOLS EXTENSIONS Clique na Check Box 3D ANALYST. 2. Abrirá o Menu 3D ANALYST. Clique na BARRA DE TÍTULO e arraste para incorporá-la no Ambiente de Trabalho do programa. 3. Para Gerar o MDT, Clique na seta ao lado direito do comando 3D ANALYST, escolha a opção CREATE/MODIFY TIN e clique em CREATE TIN FROM FEATURES. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 85

86 4. Abrirá a Caixa de Diálogo CREATE TIN FROM FEATURES; 5. No campo LAYERS, habilite a Check Box CURVAS DE NIVEL; 6. No campo HEIGHT SOURCE, clique na seta e escolha a opção ELEVATION (Propriedade que define a altura de cada curva de nível); 7. Aceite as demais opções default do ArcGIS e pressione o botão OK. Se você preferir, altere a pasta de armazenamento e o nome do arquivo do MDT que será gerado. 8. O resultado da Modelagem é apresentado na tela, através de um mapa temático de classes hipsométricas (Altitudes). O ArcGIS define aleatóriamente as cores e os intervalos das classes do mapa. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 86

87 9. Desabilite o layer CURVAS_NIVEL 10. Para refinar o mapa, iremos, primeiramente, desabilitar as faces (curvas). 11. Dê um clique duplo sobre o nome do layer TIN, na estrutura de dados (DATA FRAME). 12. Abrirá a Caixa de Diálogo LAYER PROPERTIES. 13. Clique na guia SYMBOLOGY. 14. Desabilite o campo EDGE TYPES 15. Vamos agora Alterar o número, intervalo e a escala de cores para as classes do mapa de Hipsometria. 16. Clique no campo ELEVATION Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 87

88 17. No quadro CLASSIFICATION, clique na seta ao lado do número de classes e altere para Clique no botão CLASSIFY. 19. Altere o valor dos intervalos para 25, 50, 75, 100, 150, 200 e 300, sucessivamente. 20. Pressione o botão OK para voltar a Caixa LAYER PROPERTIES. 21. Clique na seta ao lado do campo COLOR RAMP e escolha uma escala de cores que varia do amarelo ao marrom. 22. Clique com o botão direito do mouse sobre qualquer símbolo de cor. 23. Escolha a opção REVERSE SORTING, para reverter a atribuição de cores para as classes do mapa, atribuindo cores mais claras para classes de menor altitude e cores mais escuras para as classes de maiores altitude. 24. Pressione o botão OK. O Programa apresenta o resultado do Mapa. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 88

89 25. O próximo passo consiste em recortar o mapa de Hipsometria utilizando os limites da área de estudo. 26. Habilite o Layer ÁREA DE ESTUDO. Certifique-se de que a cor de preenchimento não está habilitada (NO COLOR), ficando aparente apenas a cor de Contorno. 27. Abra a Caixa de Diálogo DATA FRAME PROPERTIES, clicando duas vezes sobre o nome LAYER; Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 89

90 28. Clique na guia DATA FRAME. 29. No quadro CLIP TO SHAPE, ative a Check Box ENABLE e clique no botão SPECIFY SHAPE. Abrirá a Caixa de Diálogo DATA FRAME CLIPPING. 30. Ative a opção OUTLINE OF FEATURES e escolha o layer AREA DE ESTUDO. 31. Presione os boões OK das duas caixas de diálogo para efetuar o recorte. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 90

91 6) CRIAÇÃO DO MAPA DE DECLIVIDADE 1. Acesse o MENU 3D ANALYST, clique na opção SURFACE ANALYSIS e escolha o comando SLOPE (Declividade). 5. Abrirá a Caixa de Diálogo SLOPE. 6. Em OUTPUT MEASUREMENT, escolha PERCENT; 7. Certifique-se que o valor 1 aparece digitado no campo Z Factor; 8. Em OUTPUT CELL SIZE, digite Em OUTPUT RASTER, digite DECLIVIDADE para atribuir o nome do arquivo. 10. Pressione o Botão OK. 11. O mapa de Declividade, com classes e propriedades de simbologia escolhidas aleatóriamente pelo programa é apresentado na tela. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 91

92 12. Vamos alterar a simbologia do mapa para compor um mapa de Declividade de acordo com os Intervalos utilizados para Estudos de Caracterização Ambiental, como o proposto por ROOS, 2005, que utilize as seguintes classes: 0-5; 5-15; 15-30; 30-45; e Maior que Clique duas vezes sobre o Layer Declividade para abrir a Caixa de Propriedades de Layer. 14. Escolha a Guia SYMBOLOGY. (Escolha OK ou YES para a mensagem que surge sobre a quantidade de valores utilizados para representar o mapa). 15. Certifique-se que o campo CLASSIFIED esteja sendo apresentado na Caixa. 16. Clique no botão CLASSIFY para alterar o número de CLASSES. 17. Troque o número de classes para Em BREAK VALUES, digite sucessivamente os valores: 5, 15, 30, 45, 100 e mantenha o ultimo valor que aparece no quadro. 19. Pressione o botão OK. 20. De volta a caixa LAYER PROPERTIES, altere a escala de cores, em COLOR RAMP, para tonalidades amarelo a marrom. 21. Modifique os valores dos rótulos (LABEL) para valores arredondados. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 92

93 22. Pressione o Botão OK. 23. O Mapa de Declividade aparecerá na Tela. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 93

94 9ª ETAPA CRIAÇÃO DA FOLHA DE IMPRESSÃO (LAYOUT) 1. O LAYOUT é a área de trabalho do ARCGIS que define as configurações dos elementos que compõe a folha de impressão do projeto. 2. Pode-se dizer que um projeto é composto por duas partes. 1) O Desenho e 2) Os Metadados. 3. Os Metadados são todas as Informações sobre o desenho, que facilitam o entendimento e a interpretação dos elementos representados no mapa, além de informar suas características Técnicas, notas e Informações sobre o Cliente, Proprietário e Responsável Técnico. CRIANDO UM LAYOUT PARA A IMPRESSÃO DE PROJETOS NO ARCGIS 4. O Primeiro passo compreende em entrar no ambiente de trabalho do LAYOUT. Na Parte inferior da Tela Gráfica, clique no botão LAYOUT. 5. Você visualizará a Folha de Desenho ser inserida na Tela Gráfica do ArcGIS. A Barra de Menu LAYOUT será habilitada (se já não estiver), arraste-a para inserí-la ao ambiente de trabalho do programa. A partir de agora (quando estiver no LAYOUT), você deverá utilizar somente esta barra para deslocar e visualizar o desenho na página de impressão. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 94

95 6. Neste exercício, utilizaremos as configurações pré-definidas do ARCGIS para definir o tamanho e a orientação da folha de impressão. Para alterar estas definições, deve-se abrir a Caixa de Configurações da Página de Impressão, acessando o Menu FILE PAGE AND PRINT SETUP. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 95

96 7. Agora iremos configurar a escala de impressão do Mapa. 8. Digite a Escala 1: na caixa de escala da Barra de Ferramentas Padrão. INSERINDO A GRADE DE COORDENADAS 9. Clique duas vezes sobre LAYERS para abrir a caixa de propriedades da estrutura de dados (DATA FRAME PROPERTIES). 10. Clique na guia GRIDS. 11. Clique no botão NEW GRID. Abrirá a Caixa GRIDS AND GRATICULES WIZARD 12. Escolha a Opção MEASURED GRID para escolher uma grade para um Sistema de Coordenadas plano-retangular. 13. Clique no botão AVANÇAR Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 96

97 14. Na caixa CREAT A MEASURED GRID, no campo APPEARANCE, escolha a opção TICK MARKS AND LABELS, para escolher o tipo de grade. 15. No campo INTERVALS, digite 5000 para ambos os eixos. 16. Clique no botão AVANÇAR. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 97

98 17. Na caixa AXES AND LABELS, clique no no botão AVANÇAR para aceitar as predefinicoes. 18. De volta a caixa CREAT A MEASURED GRID, clique no botão FINISH. 19. De volta a caixa DATA FRAME PROPERTIES, clique em OK. 20. Visualize o Resultado. Voce pode entrar novamente na caixa de propriedades da estrutura de dados e alterar as configuracoes da grade de Coordenadas, atraves da opcao PROPERTIES. Geoprocessamento - Ecologia Professor Fabiano Luiz Neris 98

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