QGIS 2.8 Rampa de Cores para Representação Topográfica do Modelo Digital de Elevação (MDE) Jorge Santos 2015
QGIS 2.8: Novas Rampas de Cores Conteúdo Sumário Capítulo 1... 3 Download e Processos no MDE... 3 1.1. Download do SRTM30... 3 1.2. Mosaico de Folhas SRTM30... 3 1.3. Recorte do Mosaico SRTM30... 5 1.3.1. Adicionar uma Camada Vetorial...5 Capítulo 2... 9 Novas Rampas de Cores... 9 2.1. Realce de Contagem Cumulativa...9 2.2. Leitura dos Metadados... 9 2.3. Realce Mínimo/Máximo... 10 2.4. Rampas de Cores para Dados Topográficos...12 Capítulo 3... 15 Contatos... 15 Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre...15 Competências... 15 2
Capítulo 1 Download e Processos no MDE 1.1. Download do SRTM30 Os procedimentos para download do SRTM de 30 metros estão documentados neste video: USGS: Aprenda a Baixar o DEM SRTM de 30m no site Earth Explorer http://bit.ly/14uon0e Figura 01. Local para download do SRTM com Resolução Espacial de 30 metros. Basicamente, é necessário realizar um cadastro no site Earth Explorer para ter acesso aos produtos. Além do SRTM, é possível realizar o download de imagens de satélite Landsat. 1.2. Mosaico de Folhas SRTM30 Neste tutorial, quatro folhas SRTM30 foram necessárias para cobrir a extensão do município de Brasília-DF, a região escolhida para realizar o teste da rampa de cores. Os arquivos foram compactados no formato RAR e estão disponíveis para download caso você tenha interesse em reproduzir este exercício. Mosaico de Folhas SRTM30 para Brasília-DF (23 MB) Figura 02. Cenas SRTM30 cobrindo o município de Brasília-DF. 3
O SRTM30 é um MDE (Modelo Digital de Elevação) ou DEM (Digital Elevation Model). São dados raster que possuem valores de altitude armazenados nos pixels da imagem. O recorte do SRTM por folhas tem a finalidade de facilitar a distribuição dessas imagens. Após o download, descompacte as imagens no seu computador. O mosaico é o primeiro processo que deve ser aplicado no MDE de 30 metros, pois temos que unir duas ou mais imagens para representar uma área de interesse. Para gerar o mosaico das quatro folhas SRTM no QGIS 2.8, clique no Menu Raster Miscelânea Mosaico. Não é necessário carregar as imagens na área de trabalho do programa. Figura 03. QGIS 2.8: Recurso para gerar um Mosaico de Arquivos Raster. Para lograr êxito em qualquer processo do QGIS, você deve evitar: 1. 2. 3. 4. 5. Trabalhar na Área de Trabalho do Windows; Trabalhar na pasta Documentos ou Meus Documentos; Criar pastas com espaços, cedilha, ponto ou qualquer acentuação; Criar nomes de arquivos com espaços, cedilha, ponto ou qualquer acentuação; Criar nome de usuário Windows com nomes compostos, espaços ou acentuação. Para colocar em prática, comece pelo local de armazenamento das folhas SRTM30. No tutorial, simplesmente criamos uma pasta chamada SRTM30 no drive C: e colamos as imagens. De volta ao Mosaico, em Arquivos de Entrada, clique no botão Selecione para indicar a pasta que contém os arquivos raster. Para gerar um mosaico de folhas SRTM30, a ordem de seleção das imagens não é importante. No item Ficheiros do Tipo, selecione o formato GeoTIFF. No item Arquivo de Saída, clique no botão Selecione para indicar um local para o mosaico que será criado. Além do local, é necessário especificar um nome para o arquivo. Não se esqueça de fazer uso das regras descritas acima. Em nosso caso, o nome do mosaico será Mosaico_SRTM30.tif. Após editar a entrada e saída, clique no botão OK para executar o processo. Ao receber a mensagem de êxito no tela, pressione duas vezes o botão OK para fechar as duas pequenas janelas de processos e saia do modo de criação de mosaico pressionando o botão Fechar. 4
Figura 04. QGIS 2.8: Mosaico de Imagens SRTM30. 1.3. Recorte do Mosaico SRTM30 Seguindo a delimitação do município de Brasília, podemos reduzir o tamanho do mosaico ao aplicar uma máscara e recortar o SRTM. Para obter a máscara, precisamos de um arquivo shapefile. O arquivo de municípios que vamos utilizar neste exercício faz parte do mapeamento do IBGE chamado BCIM (Base Cartográfica Contínua do Brasil ao Milionésimo 1:1.000.000). Você pode obter o vetor de Brasília e a base cartográfica nos links abaixo: MUNICÍPIO DE BRASÍLIA-DF (Delimitação do município utilizada no recorte 5 KB) BASE CARTOGRÁFICA DO TUTORIAL (Estados, Municípios e Fusos do Brasil 15 MB) 1.3.1. Adicionar uma Camada Vetorial Para adicionar o arquivo shapefile de Brasília no QGIS, clique no item de menu Camada e selecione a opção Adicionar Camada Adicionar Camada Vetorial. Este recurso também pode ser acessado rapidamente no ícone indicado na imagem abaixo: Figura 05. QGIS 2.8: Recursos para adicionar uma camada vetorial no mapa. 5
Na janela seguinte, modifique a Codificação para System e clique no botão Buscar: Figura 06. QGIS 2.8: Adicionar Camada Vetorial. Opção para localizar um arquivo shapefile. Selecione o shapefile que representa o município de Brasília. Verifique mais abaixo se o formato Arquivo Shape ESRI está habilitado e clique no botão Abrir: Figura 07. QGIS 2.8: Adicionar Camada Vetorial. Opção para localizar um arquivo shapefile. De volta à janela Adicionar Camada Vetorial, clique no botão Abrir: Figura 08. QGIS 2.8: Adicionar Camada Vetorial. Opção para localizar um arquivo shapefile. 6
O shapefile de Brasília será adicionado ao projeto do QGIS. O passo seguinte consiste em realizar o recorte do MDE utilizando a camada de Brasília como máscara para o recorte. Figura 09. QGIS 2.8: O mosaico SRTM e a poligonal de Brasília-DF. 1.3.2. Recorte do Mosaico SRTM30 Para recortar o mosaico de acordo com os limites do município de Brasília, clique no menu Raster Extração Cortador. Figura 10. QGIS 2.8: Algoritmo Cortador. Recurso para recortar um raster através de um arquivo shapefile. No item Arquivos de Entrada, verifique se o mosaico está selecionado na lista. No item, Arquivos de Saída, selecione uma pasta e digite o nome Brasilia_Geo.tif. Marque o item Nenhum Valor de Dado = 0 para ocultar o pixel escuro do recorte. No Modo Clipping, marque a opção Camada Máscara e veja se o shape está na lista. Clique no botão OK e aguarde o fim do processo. 7
Figura 11. QGIS 2.8: A janela Cortador. Opções para recortar um raster através de um arquivo shapefile. Ao concluir o processo, pressione o botão OK para fechar a pequena janela de processo e deixe o a janela Cortador pressionando o botão Fechar. Figura 12. QGIS 2.8: Recorte do Mosaico SRTM30. O recorte do mosaico foi realizado com êxito. Nos passos seguintes, vamos utilizar diferentes rampas de cores para representação de simbologia no MDE. 8
Capítulo 2 Novas Rampas de Cores 2.1. Realce de Contagem Cumulativa O MDE é um tipo de imagem que possui uma única banda. Por padrão, para apresentar os valores de elevação no SIG, O QGIS utiliza um indicador chamado Corte de Contagem Cumulativa. Este indicador de amostragem é útil para aplicar um realce no raster, permitindo que a imagem seja visualizada com mais brilho. Com o realce cumulativo, o analista pode visualizar mais alvos. Embora seja eficiente na aplicação de realce na imagem, o indicador de Contagem Cumulativa apresenta um intervalo de altitude que não corresponde à realidade do raster. Em seu lugar, devemos utilizar o indicador Mínimo/Máximo para exibir corretamente o intervalo da elevação. Para ter acesso ao intervalo real dos pixels no raster de altimetria, você precisa consultar os metadados da imagem. 2.2. Leitura dos Metadados Metadados exibem informações técnicas do raster. Na imagem abaixo, temos o MDE Brasilia_Geo.tif que foi gerado pelo processo de recorte. Este raster apresenta brilho/contraste e seus valores Mínimo/Máximo são 846/1263: Figura 13. QGIS 2.8: Recorte SRTM30 com realce e intervalo de valores de pixel incorretos. 9
Para verificar se estes valores numéricos estão corretos, os metadados devem ser consultados. Para ter acesso, basta consultar as Propriedades do Raster. Clique na categoria Metadata. Para a camada vetorial Brasilia_Geo.tif, temos: STATISTICS_MAXIMUM=1356 STATISTICS_MEAN=1033.2999026224 STATISTICS_MINIMUM=727 STATISTICS_STDDEV=113.95643565439 Figura 14. QGIS 2.8: Metadados exibindo os valores Mínimo/Máximo do raster. Com base nos Metadados do raster, podemos afirmar que, para esta região do recorte, o menor valor de pixel para este recorte é 727 e, o maior, 1356. Perceba que a informação técnica do raster apresenta valores diferentes dos 846/1263 presentes na tela principal do QGIS. Uma representação de mapa raster em ambiente SIG deve considerar o intervalo real dos pixels para evitar interpretações equivocadas. Portanto, em todas as situações, mesmo que haja necessidade de realçar o raster para ampliar a visualização, o intervalo das células que realmente importa para qualquer análise raster deve ser expresso através do indicador Mínimo/Máximo. 2.3. Realce Mínimo/Máximo Nas Propriedades do Raster, clique na categoria Estilo. A opção padrão é Corte de Contagem Cumulativa, porém, deve ser trocada para Mín/Max. Em seguida, no item Precisão, selecione a opção Real (mais lento) e pressione o botão Carregar. Os reais valores do intervalo serão exibidos nos campos Min e Max. Estes são os valores numéricos que constam nos metadados. No item Melhorar Contraste, marque a opção Estender para MinMax e a operação será concluída. Pressione o botão OK para retornar à janela principal do QGIS. 10
Figura 15. QGIS 2.8: Ordem de aplicação do Indicador Mínimo/Máximo. No indicador Min/Max, a imagem SRTM será apresentada sem contraste e os valores reais dos pixels serão exibidos no Painel Camadas do programa. Figura 16. QGIS 2.8: Ordem de aplicação do Indicador Mínimo/Máximo. Para o recorte do MDE que representa o município de Brasília-DF, podemos estimar que as áreas mais elevadas da capital do país podem alcançar no máximo 1356 metros de altitude. Esta observação pode ser constatada a partir da leitura do valor máximo dos pixels presentes no produto SRTM. 11
2.4. Rampas de Cores para Dados Topográficos As novas rampas de cores podem ser localizadas nas Propriedades do Raster, categoria Estilo. Para ter acesso, modifique o item Renderização de Banda para Banda Simples Falsa Cor. Em seguida, no item Gerar Novo Mapa de Cores, está localizado todas as opções de rampa de cores. Clique no último item da lista Nova Cor de Rampa e troque o tipo de cor de rampa para cpt-city. Clique no botão OK: Figura 17. QGIS 2.8: Localização das novas rampas de cores. Na segunda etapa para seleção de rampa de cores, clique na categoria Topography e selecione a rampa de cores wiki-schwarzwald-cont: Figura 18. QGIS 2.8: Seleção das novas rampas com temas topográficos. 12
Clique no botão OK. Com a rampa selecionada, você deve definir as classes. No item Modo, selecione a opção Intervalo Igual. Em Classes, digite o valor 10. A renderização correta nos valores de elevação funciona melhor no indicador Min/Max conforme indicado no item 2.3 deste documento. Assim, marque as mesmas opções: Min/Max; Precisão: Real (mais lento); Botão Carregar. Ao confirmar os valores Min/Max nos campos apropriados, pressione o botão Classificar. O QGIS vai gerar os valores de elevação representados pela rampa topográfica. Figura 19. QGIS 2.8: Configuração completa para a rampa de cores. O último ajuste fica por conta dos valores exibidos em Rótulos. Podemos considerar apenas a parte inteira dos valores ou manter a numeração precisa. Segue um exemplo abaixo: Figura 20. QGIS 2.8: Opção para formatação dos rótulos. Ao finalizar todos os ajustes, pressione o botão OK para encerrar as Propriedades do Raster. 13
RESULTADO FINAL: Para Brasília-DF, a representação das cores do MDE assumiu um novo formato cuja variação da elevação inicia-se pelas partes planas e desloca-se até as partes elevadas. Também é possível observar com clareza os corpos d'água daquela região. Figura 21. QGIS 2.8: Representação de cores para temas topográficos. Utilize as rampas de cores do QGIS para ampliar a representação dos dados de altimetria, declividade, aspecto e outros temas. 14
Capítulo 3 Contatos Jorge Santos Lattes: http://lattes.cnpq.br/1910845468254276 E-mail: jorgepsantos@outlook.com Skype: jorgepsantos2002 Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Endereço: http://www.processamentodigital.com.br/ Twitter: http://twitter.com/jpsantos2002 Facebook: http://www.facebook.com/processamentodigital LinkedIn: http://br.linkedin.com/pub/jorge-santos/10/38b/8a4/ Competências Consultor para Projetos que envolvem Demandas de SIG/PDI; Instrutor para Treinamento Avançado em Geotecnologias; Instrutor para Treinamento Avançado no Processamento Digital de Imagens. 15