Coordinate Reference Systems

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1 com QGIS Essen (OS X ) TUTORIAL QGIS preparado por DCTMA - FCT - Universidade do Algarve [email protected] DOI: v adoptados para Portugal continental última revisão: 19 Setembro 2016 Coordinate Reference Systems

2 SUMÁRIO O objectivo do presente TUTORIAL QGIS é apresentar, para Portugal continental, uma compilação dos Coordinate Reference Systems (CRS) adoptados, em uso ou já obsoletos e, também, referir os EPSG ou os SRID que interpretam esses CRS. Os CRS sumariamente aqui descritos são: ETRS89 / Portugal TM06 Lisbon / Portuguese National Grid Lisboa / Hayford Gauss IGeoE Datum 73 / Modified Portuguese Grid ED50 / UTM 29N WGS84 / UTM 29N EPSG 3763 EPSG ESRI EPSG EPSG EPSG ETRS89 WGS84 WGS84 / Pseudo Mercator EPSG 4258 EPSG 4326 EPSG 3857 Adicionalmente são apresentados os procedimentos de atribuição de um EPSG no QGIS, quer para uma instalação, quer para um projecto, quer para uma layer vectorial ou raster. São apresentados os procedimentos elementares de transformação de EPSG disponíveis, recorrendo sumariamente às funcionalidades mais simples do QGIS. São apresentados, por último, os procedimentos de transformação dos diversos EPSG tradicionalmente adoptados e já acima referidos, para ETRS89 / Portugal TM06, o CRS actualmente em vigor para Portugal continental, recorrendo a funcionalidades avançadas e preparadas pelo Grupo de Utilizadores QGIS.PT.

3 conceitos fundamentais Os GIS ou SIG (sistemas de informação geográfica) recorrem, como parâmetro fundamental e indispensável, a um código EPSG ou SRID para definir e configurar digitalmente o CRS (Coordinate Reference System) em que está estruturada toda a informação georreferenciada que adquirem, armazenam, interpretam e analisam. Em geral um CRS integra componentes que descrevem: datum geoide sistema de coordenadas projecção cartográfica SRID - Spatial Reference System Identifier EPSG - European Petroleum Survey Group Desde 2005 toda a informação (base de dados) relativa aos códigos EPSG é da responsabilidade da International Association of Oil & Gas Producers (IOGP) - Geodesy Subcommittee of the Geomatics Committee. O acrónimo SRID caiu em desuso, prevalecendo o acrónimo EPSG. A sua base de dados (EPSG Dataset) está disponível online em

4 ETRS89 (European Reference System 1989) O ETRS89 (European Reference System 1989) é o CRS actualmente adoptado como oficial em Portugal continental ou, de forma mais correcta, uniformemente adoptado para toda a Placa Euroasiática. Está sustentado nos conhecimentos actuais sobre a Tectónica de Placas e pressupõe que toda a Placa Euroasiática se mantém rígida e estática, ou seja, não é passível de sofrer quaisquer deformações. Consequentemente, toda a cartografia europeia que utilize o ETRS89 respeita um sistema de coordenadas permanente, que não é alterado pela Deriva Continental. Por outro lado, o ETRS89 está interligado aos CRS de outras placas através do ITRS geodetic datum. Existem modelos matemáticos que determinam as posições relativas entre o ETRS89 e outros CRS de referência, as quais se vão alterando ao longo do tempo. Informação detalhada sobre o ETRS89 é mantida online pelo EUREF Permanent Network (EPN) e está disponível em: Placa Euroasiática fonte: en.wikipedia.org/wiki/eurasian_plate

5 1.

6 EPSG 4258 ETRS89 Sistema Global Geodetic Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas geográficas 2D base do Coordinate Reference System ETRS89 datum: ETRS 1989 elipsóide: GRS 1980 meridiano de origem: Greenwich ver também em epsg.io/4258 A tabela abaixo apresenta as coordenadas X e Y (ou longitude e latitude) para cinco pontos (A a E) localizados em posições específicas no limite de Portugal continental. Quando as coordenadas são geográficas estão apresentadas em notação decimal. O sinal negativo da longitude corresponde a uma posição a Oeste do meridiano de origem.

7 EPSG 3763 ETRS89 / Portugal TM06 Sistema Global oficial para Portugal continental Projected Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas rectangulares planas métricas datum: ETRS 1989 elipsóide: GRS 1980 meridiano de origem: Greenwich recomendado para cartografia de escala média com nível de rigor de 1 metro ponto central com coordenadas 0,0 (ponto a vermelho) território de Portugal continental distribui-se por quatro quadrantes, cujas coordenadas podem ser positivas ou negativas PROJ.4 & QGIS CRS definition +proj=tmerc +lat_0= lon_0= k=1 +x_0=0 +y_0=0 +ellps=grs80 +towgs84=0,0,0,0,0,0,0 +units=m +no_defs ver também em epsg.io/3763

8 EPSG Lisbon / Portuguese National Grid Sistema Local geralmente designado como Coordenadas Militares Projected Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas rectangulares planas métricas datum: Lisboa 1937 elipsóide: Internacional 1924 meridiano de origem: Lisboa ponto com coordenadas 0,0 (ponto a vermelho) situado no Oceano Atlântico, genericamente a Oeste do Cabo de Santa Maria ponto com coordenadas 0,0 (ponto a vermelho) localizado 200 km a Oeste e 300 km a Sul do Vértice Geodésico principal da MELRIÇA território de Portugal continental quase totalmente incluído no quadrante de coordenadas positivas em X e em Y, e apenas uma parcela mínima do território pode ter coordenadas negativas em Y PROJ.4 & QGIS CRS definition +proj=tmerc +lat_0= lon_0=1 +k=1 +x_0= y_0= ellps=intl +towgs84= , ,103.64,0,0,0,0 +pm=lisbon +units=m +no_defs ver também em epsg.io/20790

9 ESRI Lisboa / Hayford Gauss IGeoE Sistema Local formalmente idêntico ao EPSG (não registado no EPSG Dataset porque se trata de um código ESRI) Projected Coordinate System A principal diferença reside no meridiano de origem adoptado: no ESRI trata-se de Greenwich e no EPSG de Lisboa. Como na parametrização do ESRI não existe a indicação do datum, em muitas transformações ocorrem erros da ordem dos 200 a 300 metros. No QGIS o ESRI não deve ser utilizado. Sempre que uma layer assuma, por defeito, o EPSG deve-se-lhe atribuir o EPSG 20790, por forma a evitar os pequenos desvios já referidos. PROJ.4 & QGIS CRS definition +proj=tmerc +lat_0= lon_0= k=1 +x_0= y_0= ellps=intl +units=m +no_defs ver também em epsg.io/102164

10 EPSG ESRI EPSG Exemplo do desacerto que ocorre quando é adoptado, indevidamente, o ESRI em vez do EPSG A vermelho está representada a Grelha das Folhas da Carta Militar de Portugal à escala 1: Na figura acima a Folha 586 tem configurado como CRS / EPSG Coincide perfeitamente com o limite da grelha. Na figura à direita tem configurado como CRS / EPSG o ESRI Observa-se o desacerto entre o limite da grelha e o limite da Folha... ESRI

11 EPSG Datum 73 / Modified Portuguese Grid Sistema Local geralmente designado como Coordenadas do Ponto Central Projected Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas rectangulares planas métricas datum: Datum 73 elipsóide: Internacional 1924 meridiano de origem: Greenwich utilizado em cartografia de escala média com nível de rigor de 5 metros ponto central (Vértice Geodésico da MELRIÇA) com coordenadas 0,0 EPSG 4274 Geodetic Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas geográficas 2D datum: Datum 73 elipsóide: Internacional 1924 meridiano de origem: Greenwich CRS correspondente ao EPSG ver também em epsg.io/27493 ver também em epsg.io/4274

12 EPSG ED50 / UTM zone 29N Sistema Global coordenadas UTM ED50 Projected Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas rectangulares planas métricas datum: European Datum 1950 elipsóide: International 1924 meridiano de origem: Greenwich utilizado no hemisfério Norte, entre aproximadamente as latitudes 32 e 71, e aproximadamente as longitudes 10 Oeste e 35 Este coordenadas em X e em Y sempre positivas conversão para quadrículas UTM WGS84 que adoptam, para além do fuso ou zone 29, as bandas S e T (ou seja, as grid zones ou os quadrados 29S e 29T) não é directa nem imediata - as bandas são subdivisões geográficas de 8 de latitude enquanto que as coordenadas UTM são rectangulares planas ver também em epsg.io/23029

13 EPSG WGS84 / UTM zone 29N Sistema Global coordenadas UTM WGS84 Projected Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas rectangulares planas métricas datum: World Geodetic System 1984 elipsóide: WGS84 meridiano de origem: Greenwich utilizado no hemisfério Norte, entre as latitudes 0 e 84, e as longitudes 6 e 12 Oeste coordenadas em X e em Y sempre positivas conversão para quadrículas UTM WGS84 que adoptam, para além do fuso ou zone 29, as bandas S e T (ou seja, as grid zones ou os quadrados 29S e 29T) não é directa nem imediata - as bandas são subdivisões geográficas de 8 de latitude enquanto que as coordenadas UTM são rectangulares planas ver também em epsg.io/32629

14 EPSG 4326 WGS84 Sistema Global Geodetic Coordinate System Principais características do CRS: coordenadas geográficas 2D (componente horizontal de sistema global 3D) sistema de coordenadas utilizado no posicionamento e navegação que recorre à constelação de satélites GPS se as coordenadas forem apresentadas em notação decimal e com oito dígitos decimais os valores são idênticos ao CRS ETRS89 (EPSG 4258) ver também em epsg.io/4326

15 EPSG 3857 WGS84 / Pseudo Mercator Sistema Global Sistema de coordenadas não considerado como um verdadeiro CRS Principais características do CRS: coordenadas métricas datum: World Geodetic System 1984 elipsóide: WGS84 meridiano de origem: Greenwich solução de georreferenciação utilizada para a apresentação de cartografia online em aplicações como o Google Earth, Google Maps, OpenStreetMap, etc. baseado no CRS com o EPSG 3395 (WGS84 / World Mercator) coordenadas em X sempre negativas e em Y sempre positivas ver também em epsg.io/3857

16 2. CRS / EPSG no QGIS

17 EPSG no QGIS configuração da instalação A atribuição do EPSG na configuração do QGIS é feita em Preferences >>> CRS. Permite definir o EPSG utilizado por defeito na instalação, bem como a activação ou não da funcionalidade on the fly reprojection. Esta funcionalidade (OTF) possibilita a transformação virtual de EPSG de layers que não estejam no EPSG da instalação ou do projecto, por forma a que, embora apenas graficamente, as diversas layers sejam apresentadas de forma consistente. parametrização da funcionalidade on the fly reprojection (OTF) CRS (EPSG) utilizado por defeito na instalação do QGIS atribuição do CRS (EPSG) a novas layers ou a layers adicionais

18 EPSG no QGIS configuração do projecto A atribuição do EPSG num projecto é configurada em Project >>> Project Properties >>> CRS. Esta funcionalidade só é necessária se o EPSG a utilizar num determinado projecto for distinto do EPSG previamente atribuído, aquando da configuração da instalação... Filter permite procurar um código numérico EPSG CRS (EPSG) recentemente utilizados na instalação QGIS listagem completa de CRS (EPSG) disponíveis CRS (EPSG) seleccionado para o projecto e respectiva definição PROJ.4

19 EPSG no QGIS configuração de uma layer A atribuição do EPSG numa layer é feita em Layer Properties >>> General... CRS (EPSG) recentemente utilizados na instalação QGIS Se o CRS (EPSG) pretendido não estiver na lista dos recentemente utilizados, a partir do ícone é possível aceder ao Coordinate Reference System Selector e, então, escolher através do Filter... Muitas vezes a layer tem nos próprios ficheiros a informação relativa ao seu CRS e, ao ser carregada no QGIS, adquire logo a configuração apropriada, tornando desnecessários os procedimentos de configuração manual aqui descritos.

20 3. transformação de CRS / EPSG no QGIS

21 transformação de CRS procedimentos elementares A transformação do CRS / EPSG em layers vectoriais e utilizando os procedimentos elementares do QGIS é feita a partir da funcionalidade Save As... da própria shapefile. Previamente, é necessário assegurar que a shapefile tem o seu CRS correctamente configurado, uma vez que a transformação é a alteração de um determinado EPSG para outro EPSG. Se o CRS inicial estiver incorrecto, o final, após a transformação, obviamente ficará também incorrecto... Neste exemplo utiliza-se uma shapefile proveniente do Atlas digital do Ambiente de Portugal, fornecido em EPSG Se, por defeito, o QGIS lhe atribuir o ESRI então é necessário configurar para EPSG A shapefile apresenta os Solos de Portugal e foi cortada para ficar apenas com a parcela de território correspondente ao distrito de Faro. O CRS, como se pode verificar, está devidamente configurado...

22 transformação de CRS procedimentos elementares A funcionalidade Save vector layer as... permite a transformação do CRS / EPSG, mas também outras possibilidades que podem ser identificadas a partir do submenu Format. O procedimento de transformação de CRS é uma funcionalidade não destrutiva do QGIS, ou seja, a shapefile inicial não é alterada. É criada uma nova shapefile cujo nome é estabelecido na janela Save as. O novo CRS / EPSG é seleccionado no submenu seguinte. E em seguida surgem um conjunto de opções em que não é indispensável intervir. Clicando em OK é criada a nova shapefile, com o conjunto respectivo de ficheiros, e é ou não carregada automaticamente no projecto consoante esteja ou não activa a opção Add saved file to map.

23 transformação de CRS procedimentos avançados A utilização dos procedimentos elementares do QGIS é muito simples mas não é isenta de erros, os quais são resultantes dos modelos matemáticos que são utilizados durante as próprias operações de transformação de CRS. Para o caso específico de Portugal continental, a DGT (Direcção-Geral do Território), o Prof. José Alberto Gonçalves (Universidade do Porto) e o QGIS.PT criaram e disponibilizam um conjunto de procedimentos que permitem minimizar os erros resultantes da transformação de EPSG, dos CRS obsoletos (como o e o 27493) para o actual (3763). Para utilizar os procedimentos avançados de transformação é necessário activar a ligação ao repositório de plugins do QGIS.PT. Para tal Plugins >>> Manage and Install Plugins... >>> Settings >>> Add... De notar que os experimental plugins devem estar activados. Preencher a janela Repository Details como apresentado à direita e depois OK. Na janela de repositórios de plugins surge então um novo repositório activo (connected). Close a janela Plugins Settings

24 transformação de CRS procedimentos avançados Em seguida Plugins >>> All e escrever Portugal na janela de Search Surge o plugin experimental Transformação de Datum para Port Seleccionar o plugin e depois Install plugin >>> Close Nota: o plugin experimental Transformação de Datum para Portugal exige que a versão QGIS em utilização seja, pelo menos, a As transformações possíveis, para EPSG 3763, através do presente plugin são as seguintes: O plugin Transformação de Datum para Port tem alguma sensibilidade aos nomes de pastas e ficheiros. Datum 73 Militar Datum 73 Datum Lisboa Militar Datum Lisboa ED50 UTM 29N Os ficheiros a utilizar, quer de entrada quer de saída, e também as pastas onde estão armazenados, devem ter nomes simples e utilizando apenas o ISO basic Latin alphabet (26 letras) e sem quaisquer espaços. ESRI EPSG / ESRI EPSG / ESRI EPSG / ESRI EPSG 23029

25 transformação de CRS procedimentos avançados A utilização do plugin é feita a partir do Processing >>> Toolbox. No menu do plugin basta escolher a opção, fazer duplo click e preencher adequadamente a janela seguinte... A utilização do plugin é feita a partir do Processing >>> Toolbox. Se o plugin não surgir logo na janela do Processing >>> Toolbox é necessário abrir a janela de enable additional providers e depois activar o plugin >>> OK >>> sair do QGIS e entrar novamente...

26 transformação de CRS procedimentos avançados Neste primeiro exemplo fez-se a transformação de uma shapefile em EPSG para 3763, recorrendo aos procedimentos elementar e avançado (plugin Transformação de Datum para Portugal). As categorias representadas com cores e limites a cinza claro correspondem ao procedimento elementar de transformação de CRS. As categorias representadas sem cores de preenchimento e com limites a vermelho correspondem ao procedimento avançado com a grelha NTv2 preparada pelo Prof. José Alberto Gonçalves. A diferença, para o ponto considerado, entre um e outros métodos é de quase 3,6 metros.

27 transformação de CRS procedimentos avançados Neste segundo exemplo fez-se a comparação entre as grelhas NTv2 preparadas pelo Prof. José Alberto Gonçalves e pela Direcção-Geral do Território. Para o mesmo ponto já analisado no exemplo anterior a diferença entre ambas da grelha é de apenas 5,9 centímetros...

28 ligações úteis QGIS (Quantum GIS) - ligação QGIS PT (grupo de utilizadores de QGIS em língua portuguesa) - ligação Grupo português do Open Source Geospatial Foundation - OSGeo (OSGeo PT) - ligação International Association of Oil & Gas Producers (IOGP) - ligação EUREF Permanent Network (EPN) - ligação EPSG Dataset - ligação EPSG.IO: Coordinate Systems Worldwide - ligação Universidade do Algarve - ligação QGIS - tutoriais by nsloureiro.pt - ligação agradecimentos Pedro Venâncio Se tiver dúvidas, quiser fazer sugestões ou recomendar alterações não deixe de contactar!