Laboratório 1 Modelagem da Base de Dados

0 INPE-SER-300- Introdução ao Geoprocessamento Dr. Antônio Miguel Vieira Monteiro e Dr. Claudio Barbosa Laboratório 1 Modelagem da Base de Dados Base de Dados Georeferenciados para Estudos Urbanos no Plano Piloto de Brasília. Thamy Barbara Gioia INPE São José dos Campos 2013

0 SUMARIO 1. Introdução... 1 2. Desenvolvimento das atividades... 2 2.1 Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING... 2 2.2 Importando Limite do Distrito Federal... 6 2.3 Importando Corpos de Água... 11 2.4 Importando Rios de arquivo Shape... 13 2.5 Importando Escolas de arquivo Shape... 14 2.6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING... 15 2.7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING... 16 2.8 Importando Altimetria de arquivos DXF... 18 2.9 Gerar grade triangular- TIN... 20 2.10 Gerar grades retangulares a partir do TIN... 22 2.11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento... 23 2.12 Criar Mapa Quadras de Brasília... 25 2.13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL... 29 2.14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird... 30 2.15 Classificação supervisionada por pixel... 32 3. Considerações finais... 38 4. Referência Bibliográfica... 38

0 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Exercício 1 (Passo 1 e 2) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING.... 3 Figura 2. Exercício 1 (Passo 3) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING.... 5 Figura 3. Exercício 1 (Passo 4) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING.... 6 Figura 4. Exercício 2 (Passo 1) Importando Limite do Distrito Federal.... 7 Figura 5. Exercício 2 (Passo 2) Importando Limite do Distrito Federal.... 8 Figura 6. Exercício 2 (Passo 3) Importando Limite do Distrito Federal.... 11 Figura 7. Exercício 3 Importando Corpos de Água.... 12 Figura 8. Exercício 4 Importando Rios de arquivo Shape.... 14 Figura 9. Exercício 5 Importando Escolas de arquivo Shape.... 15 Figura 10. Exercício 6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING... 16 Figura 11. Exercício 7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING.... 17 Figura 12. Exercício 8 (Passo 1) Importando Altimetria de arquivos DXF.... 18 Figura 13. Exercício 8 (Passo 2) Importando Altimetria de arquivos DXF.... 20 Figura 14. Exercício 9 (Passo 1) Gerar grade triangular- TIN.... 20 Figura 15. Exercício 9 (Passo 2) Gerar grade triangular- TIN.... 21 Figura 16. Exercício 10 Gerar grades retangulares a partir do TIN.... 22 Figura 17. Exercício 11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento.... 25 Figura 18. Exercício 12 Criar Mapa Quadras de Brasília.... 29 Figura 19. Exercício 13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL.... 30 Figura 20. Exercício 14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird.... 31 Figura 21. Exercício 15 Classificação supervisionada por pixel... 37

1 1. Introdução Os Laboratórios nesta disciplina de Introdução ao Geoprocessamento objetivam o acompanhamento na prática, através de atividades, dos conteúdos teóricos apresentados durante as aulas. Desta forma, este relatório teve por finalidade apresentar os resultados do primeiro Laboratório 01, Tema - Modelagem e Criação de Bancos de Dados, que teve por objetivo principal [...] elaborar, modelar e implementar no SPRING uma base de dados do Plano Piloto de Brasília. (LOPES, 2012). Dentre os objetivos específicos da atividade estão: Identificar usos e cobertura na região do Plano Piloto; Cadastrar e identificar as classes de utilização das quadras da asa norte e sul do Plano Piloto; Identificar as áreas em cotas altimétricas; Verificar as condições de acesso no Plano Piloto; Computar a declividade média dentro de cada quadra do plano piloto. O laboratório consistiu na execução de 15 exercícios realizados em ambiente SIG por meio do software Spring 5.2.2: 1) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING; 2) Importando Limite do Distrito Federal; 3) Importando Corpos de Água; 4) Importando Rios de arquivo Shape; 5) Importando Escolas de arquivo Shape; 6) Importando Regiões Administrativas dearquivos ASCII-SPRING; 7) Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING; 8) Importando Altimetria de arquivos DXF; 9) Gerar grade triangular- TIN; 10) Gerar grades retangulares a partir do TIN; 11) Geração de Grade de Declividade e Fatiamento; 12) Criar Mapa Quadras de Brasília; 13) Atualização de Atributos utilizando o LEGAL; 14) Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird; 15) Classificação supervisionada por pixel;

2 O resultado das atividades será apresentado a seguir separados por tópicos, de 1 a 15, como descrito acima (número de exercícios) destacando os procedimentos adotados e apresentando figuras registradas durante os processos. Para facilitar o acompanhamento cada Figura apresentará uma sequencia de imagens referentes a cada processo. 2. Desenvolvimento das atividades 2.1 Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING Neste primeiro exercício propõe-se a criação de um banco de dados denominado curso, projeto DF com categorias e classes para o armazenamento dos planos de informação para obtenção de mapas propostos. Conforme consta no cronograma de atividades sugeriu-se a criação das seguintes categorias e classes: Tabela 1. Categorias e classes a serem criadas no banco de dados Imagem_Quick_Bird - Imagem_ETM Vias_acesso Corpos_Agua Rios Unidade_Politica Cad_Escolas Cad_Urbano Altimetria Grades_Numericas Declividade Limites Uso_Terra Fonte: Lopes, 2012. Modelo IMAGEM Modelo IMAGEM Modelo REDE Modelo TEMÁTICO Modelo CADASTRAL Modelo CADASTRAL Modelo CADASTRAL Modelo CADASTRAL Modelo NUMÉRICO MNT Modelo MNT Modelo TEMÁTICO Modelo TEMÁTICO Modelo TEMÁTICO Desta forma, o primeiro passo deste exercício foi à criação do banco de dados. Já em ambiente Spring, seguindo os comandos Arquivo, Banco de dados, Diretório, o Banco de dados curso foi criado e ativado, como pode ser observado na Figura 1. O segundo passo, consistiu na definição das coordenadas do Projeto DF. Este procedimento foi realizado por meio dos seguintes comandos Arquivo, Projeto, onde foram definidas as projeções recomendadas pelo cronograma de atividades (Long1: o 48 17 40, Long2: o 47 17 55, Lat1: s 16 3 55, Lat2: s 15 29 10) como também pode ser observado na Figura 1.

Figura 1. Exercício 1 (Passo 1 e 2) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING. 3

4 O Passo três da atividade consistiu na definição das categorias e classes. Com o Banco de dados curso ativado, foram acionados os comandos Arquivo, Modelo de dados onde foram criadas as categorias sob os modelos de dados recomendados, como descritos na Tabela 1 acima e que pode ser visualizado na Figura 2.

Figura 2. Exercício 1 (Passo 3) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING. 5

6 Além disto, neste último passo, foram definidas também, o visual das classes temáticas criadas. Os comandos utilizados foram: Arquivo, Modelo de dados, Categorias/Classes temáticas, Visuais de apresentação gráfica e cores (Figura 3). Figura 3. Exercício 1 (Passo 4) Modelagem do Banco OMT-G p/ SPRING. 2.2 Importando Limite do Distrito Federal A proposta deste exercício foi a importação de um arquivo em formato shape file e converte-lo para o formato ASCII-SPRING. O procedimento e realizado antes da importação do arquivo para o projeto seguindo as seguintes etapas: Com o Spring ativado segue os procedimentos Arquivo, Converter para ASCII-SPRING, Arquivo (localiza-se o arquivo). Com o arquivo localizado definem-se modelo, atributos e nome do novo arquivo, conforme Figura 4.

7 Figura 4. Exercício 2 (Passo 1) Importando Limite do Distrito Federal. Já com o formato do arquivo alterado o mesmo pôde ser importado para o projeto curso através dos seguintes comandos Arquivo, importar, dados vetoriais e matriciais, arquivo, conforme pode ser observado na Figura 5.

Figura 5. Exercício 2 (Passo 2) Importando Limite do Distrito Federal. 8

9 Neste exercício, recomendou-se ainda a execução do passo 3 que consistiu em ajustar, poligonalizar e associar o arquivo de formato alterado. Neste caso, ajustar os nós, do novo arquivo. Para isto seguiu-se os seguintes comandos Ativar o PI Limite_DF, ativar ferramenta Edição vetorial, Tipo edição gráfica. Nesta fase iniciam-se os ajustes em tolerância onde definiu-se o valor 0.25. Na sequência o arquivo passou por verificação dos polígonos e edição gráfica para edição das classes, conforme pode ser observado na Figura 6.

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11 Figura 6. Exercício 2 (Passo 3) Importando Limite do Distrito Federal. 2.3 Importando Corpos de Água No exercício três a atividade consistiu na importação do arquivo Corpos_Agua_LAB.spr, em formato ASCII-SPRING. Para execução utilizou-se de comandos simples Arquivo, Importar, Dados Vetoriais e Matriciais, localizou-se o arquivo recomendado e na sequencia definiu-se Entidade: Linha com topologia, Unid: graus, Escala: 1/20000. O arquivo foi importado na categoria Corpos_agua e PI Mapa_Drenagem-pol, Figura 7. Para este arquivo também foram importados os identificadores de polígonos. Os comandos utilizados foram: Arquivo, localizar arquivo Corpos_Agua_LAB.spr, importar como entidade: Identificadores, executar. O procedimento pode ser visualizado na Figura 7.

Figura 7. Exercício 3 Importando Corpos de Água. 12

13 2.4 Importando Rios de arquivo Shape No exercício quatro propõe-se a importação de um arquivo shape, Rios_lin.shp e Rios_pol.shp, representado por linhas e polígonos. O Procedimento segue basicamente os mesmos comandos do exercício anterior Arquivo,Importar,Importar Dados Matriciais e Vetoriais, localizar arquivo e definir unidade, escala, categorias e nome dos PIs (Figura 8 ).

14 Figura 8. Exercício 4 Importando Rios de arquivo Shape. 2.5 Importando Escolas de arquivo Shape No exercício cinco propõe-se a importação de um arquivo shape escolas.shp. O procedimento foi o mesmo adotado para execução da atividade 4 (Figura 9 ).

15 Figura 9. Exercício 5 Importando Escolas de arquivo Shape. 2.6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING No exercício seis propõe-se a importação de um arquivo em formato ASCII- SPRING, seus identificadores e uma tabela de atributos para associação. Para importação do arquivo em formato ASCII-SPRING, seguiu-se o mesmo procedimento do exercício 5 e 4. Para importar os identificadores seguiu-se os seguintes procedimentos Arquivo, Importar, Importar Dados Matriciais e Vetoriais, localizar arquivo Reg_ADM_LAB.spr, importar arquivo em entidade como identificadores, renomear e executar. Para importar os atributos da tabela de objetos, os procedimentos adotados foram: Arquivo, Importar, Importar Tabela, localizar arquivo Reg_ADM_TAB.spr, em operação Atualizar Cat.Objetos/Tab.Atributos e executar (Figura 10 ).

16 Figura 10. Exercício 6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING. 2.7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING O exercício 7 consistiu na importação de arquivos ASCII-SPRING, Rodovia_NET.spr, Rodovia_NETOBJ.spr e Rodovias_TAB.spr. Basicamente, o procedimento foi o mesmo adotado para o exercício 6. As Figuras a baixo representam os procedimentos adotados.

Figura 11. Exercício 7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING. 17

18 2.8 Importando Altimetria de arquivos DXF Neste exercício o arquivo importado consisti em um arquivo no formato DXF. No caso, dados de altimetria digitalizados a partir de um arquivo CAD. Para importar o arquivo DXF, seguiu o seguinte procedimento: Arquivo, Importar, Importar Dados Matriciais e Vetoriais, localizar arquivo MNT-iso.dxf. O programa solicita a definição da entidade (Amostra MNT), Unidade (m) e escala (1/25000) e do layer dxf Layer (Mapa_Altimetricoiso), Tamanho do Pixel (x:50 y:50), Retângulo envolvente Coordenadas (GSM, Long1: o 47 57 25, Long2: o 47 47 10, Lat1: s 15 52 13 e Lat2: s 15 42 02), renomear PI, executar (Figura 12). Figura 12. Exercício 8 (Passo 1) Importando Altimetria de arquivos DXF. Na sequência importou-se para o banco de dados, os pontos cotados no mesmo PI das isolinhas. O procedimento consistiu em: manter PI Mapa_Altimétrico ativo, Arquivo, Importar, Importar Dados Matriciais e Vetoriais, selecionar arquivo MNT-pto.dxf, definir entidades (Amostra MNT), unidade (m) e escala (1/25000). Em seguida definir informações Layer DXF - Layers : Mapa_Altimetrico-pto, mostrar conteúdo, executar. Na caixa de saída o ícone mosaico foi ativado. O ultimo passo consistiu na geração de toponímia para amostras. Conforme procedimentos do laboratório 1, para gerar as toponímias utilizou-se dos seguintes comandos: Manter o PI Mapa_Altimétrico ativo, ir em MNT, Geração de Textos, em geração de texto selecionar Pontos e Mestras, Alterar Mestras, Distâncias entre textos: 2500, Isolinha inicial: 500, Intervalo linhas mestras: 50. A formatação também foi alterada através da ferramenta cor, disponível em apresentação gráfica (Figura 13).

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20 Figura 13. Exercício 8 (Passo 2) Importando Altimetria de arquivos DXF. 2.9 Gerar grade triangular- TIN O objetivo deste exercício foi criar uma grade triangular a partir de linhas de drenagem. Para isto, primeiramente importou-se o arquivo DXF de drenagem na categoria temática Corpos_Agua Arquivo, Importar, Importar Dados Vetoriais e Matriciais, localizar arquivo Rios-linha-quebra.dxf, definir entidade (Linha sem ajuste), Unidade (m) e escala (1/25000). Em seguida definiu-se os dados do layer DXF Layer: RIOS-LINHAS-QUEBRA, mostrar conteúdo, em categorias definir Corpos_Agua, renomear PI (Mapa_rios-lq ) executar (Figura 14). Figura 14. Exercício 9 (Passo 1) Gerar grade triangular- TIN.

21 O passo seguinte consistiu em gerar a grade triangular a partir das linhas de drenagem. Para isto, os procedimentos utilizados foram: Ativar o PI Mapa_Altimétrico no Painel de Controle, ir em MNT, Geração de Grade Triangular, Geração TIN, Plano de Saída: Altimetria-TIN-lq, Tipo Delaunay, Linhas de Quebra: Sim. Em categorias e Planos definir: Categorias: Corpos_Agua, Planos de Informação: Mapa_rios-lq, executar TIN (Figuras 15). Figura 15. Exercício 9 (Passo 2) Gerar grade triangular- TIN.

22 2.10 Gerar grades retangulares a partir do TIN O objetivo deste exercício foi gerar grade retangular do TIN criado acima. Para isto utilizou-se das seguintes ferramentas: MNT, Geração de Grade Retangular, Geração de Grade, Dados de Entrada (TIN), Interpolador (Linear), Saída, PI: Altimetria-TIN-lq-GRD, Tamanho do Pixel - X: 20, Y: 20, Tipo de Imagem:32 bits, executar (Figura 16). Figura 16. Exercício 10 Gerar grades retangulares a partir do TIN.

23 2.11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento O objetivo do exercício 11 foi criar uma grade de declividade (em graus) para ser posteriormente fatiada em classes temáticas de declividade. Para atingir o objetivo utilizouse dos seguintes comandos: Ativar o PI Altimetria-TIN-lq-GRD no Painel de Controle, ir em MNT, Declividade, definir comandos : Entrada (Grade), Saída:(Declividade), Unidade: (Graus), em categoria de saída definir por categoria Grades_Numéricas, por fim, definir plano de saída: MNT-Declividade e executar. Para executar o fatiamento das classes de declividade seguiu-se o seguinte procedimento: Ativar o PI MNT-Declividade no Painel de Controle, ir em MNT, Fatiamento, em Fatiamento MNT: Categoria de Saída, em lista de categorias definir categoria: Declividade e executar. Em seguida proceder como fatiamento. Em Fatiamento MNT definir PI de saída: Faixas_Declividade. Para definir as fatias seguiu-se os procedimentos: Passo: Variável, Inicial:0, Final: 2, executar. Para finalizar as fatias foram associadas as classes anteriormente criadas através do procedimento: Fatiamento MNT : Associação Fatias- Classes. O ultimo passo consistiu em Limpar os pixels com edição matricial. Para isto, os procedimentos utilizados foram: Ativar painel de controle, Categoria, Plano de Informação - Declividade _ Faixas_Declividade; Em edição matricial ativou-se a edição matricial para limpar pixels (Figura 17).

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25 Figura 17. Exercício 11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento. 2.12 Criar Mapa Quadras de Brasília Neste exercício foi criado um mapa cadastral com limites e lotes de Brasília, juntamente com tabela de atributos associada. Para isto, primeiramente o arquivo Mapa_quadras_L2D.spr foi importado para o projeto em Spring. Para associação do arquivo a tabela de atributos seguiu-se o procedimento - Ativar o PI Mapa_Quadras da categoria Cad_Urbano, ir em Arquivo, Importar, Importar Dados Matriciais e Vetoriais, importar arquivo Mapa_quadras_LAB.spr, como entidade : identificadores. Na caixa de saída manteve-se a categoria Cad_Urbano renomeando o PI (Mapa_Quadras). Para incluir os atributos das quadras seguiu-se o procedimento: Ativar o PI Mapa_Quadras da categoria Cad_Urbano, Arquivo, Importar, Importar Tabela, definir operação como Atualizar Cat.Objetos/Tab.Atributos, executar. Neste exercício, também foram repassados os procedimentos para visualização dos atributos da tabela como geração de gráficos, histogramas (Figura 18).

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29 Figura 18. Exercício 12 Criar Mapa Quadras de Brasília. 2.13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL O objetivo deste exercício foi criar nova coluna de atributos à tabela do PI Quadras. Para isto seguiu-se os procedimentos ir em Arquivo, Objeto, Não Espacial, localizar tabela (Quadras), renomear (MDECLIV), executar. Para atualizar o atributo conforme explicativo da atividade utilizou-se do aplicativo LEGAL. Segue procedimento adotado Análise, LEGAL, Programa LEGAL, Abrir Programa LEGAL, Localizar arquivo (Programa LEGAL (*.alg)), renomear e executar (Figura 19).

30 Figura 19. Exercício 13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL. 2.14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird Para importar as imagens landsats e Quick-Bird seguiu-se os procedimentos Arquivo, Importar, Importar Dados Vetoriais e Matriciais, Buscar arquivo a ser importado. Neste caso TIFF/GEOTIFF(*.tif *.tif). Em seguida, formatou-se os dados de entrada Entidade (Imagem), Valor Dummy (0), Interpolador (Vizinho + Próximo), Categorias (Imagem_ETM), executar. No caso Landsat, foram importados 3 imagens renomeadas em B3, B4 e B5 (Figura 20).

Figura 20. Exercício 14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird. 31

32 2.15 Classificação supervisionada por pixel O objetivo desta atividade foi a elaboração de uma carta de uso do solo a partir da classificação das imagens landsats importadas anteriormente. Para isto primeiramente foi criada uma imagem sintética cujos procedimentos foram Imagem, Contraste. O contraste foi dado para as três bandas das imagens. Em seguida a imagem contrastada foi salva e renomeada (Comp_453). Para classificar a imagem seguiu-se com o procedimento - Categoria / Plano de Informação, Comp_453, Imagem, Classificação, criar, adicionar as três bandas da imagem landsat importadas. Na sequencia iniciou-se o treinamento para adquirir as amostras para classificação Contextos (contx1), criar nome da amostra, alterar cor e selecionar amostras. A classificação da imagem foi realizada através do classificador Maxver com limiar de aceitação de 100%. Após a primeiramente classificação a imagem passou pelo processo de Pós-classificação Classificação, Pós-Classificação, Imagens Classificadas (Mapa_Uso), Peso:(3), Limiar (3) e executar. Por fim, procedeu-se com o mapeamento das classes (Figura 21).

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Figura 21. Exercício 15 Classificação supervisionada por pixel. 37

38 3. Considerações finais Os exercícios propostos no roteiro do Laboratório 1 da disciplina SER-300, Introdução ao Geoprocessamento, permitiram uma primeira e bem sucedida aproximação ao uso do software SPRING com propósitos da análise e gerenciamento de dados espaciais. A criação do banco de dados permitiu também, uma melhor compreensão do modelo conceitual do Software SPRING. 4. Referência Bibliográfica LOPES, Eymar. Modelagem de Base de Dados. Base de Dados Georreferenciado para Estudos Urbanos no Plano Piloto de Brasilia. Abril, 2012.