Disciplina de Dados Espaciais para Estudos Ambientais, UFABC, Santo André, fevereiro de 2019.
Dados de aula disponíveis em: https://app.box.com/s/05wzmkktgy73ps23h8j9su14e5pm8fy7
Recomposiçao em matematica 1 ano 2024 - ESTUDANTE 1ª série.pdf
Georreferenciamento de Bases Cartográficas
1. Georreferenciamento de
Bases Cartográficas
Ângela Terumi Fushita
Vitor Vieira Vasconcelos
Introdução ao uso de dados espaciais para estudos ambientais
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
Universidade Federal do ABC
Fevereiro, 2019
Santo André - SP
2. Objetivos
•Adquirir os conhecimentos e habilidades
básicas para estruturação de bases de dados
espaciais
•Nivelar os conceitos básicos de:
§Representação computacional de dados
espaciais
§Sistemas de informação geográfica
§Escala e Resolução
§Projeção cartográfica
§Georreferenciamento
§Topologia
3. Conteúdo
•Organização da base cartográfica
sistemática do IBGE
•Georreferenciamento de imagens raster
•Projeção de bases vetoriais
•Georreferenciamento de bases vetoriais
•Vetorização de dados raster
•Consistência topológica de dados vetoriais
5. Livros em PDF
Mapeamento Sistemático
• Relevo
• Hidrografia
• Limite administrativo
• Localidades
• Toponímia
6. Livros em PDF
Mapeamento Sistemático
Aerofotos
• Cobertura e uso da terra
• Vegetação
• Biodiversidade (Biomas)
• Geologia
• Geomorfologia
• Pedologia
• Climatologia
7. Livros em PDF
Mapeamento Sistemático
Aerofotos
Posicionamento geodésico
Manuais técnicos
Elevação
Toponímia
• Evolução dos limites políticos
• Divisões regionais
• Setores censitários
• Estudos sociodemográficos
8. Livros em PDF
Mapeamento Sistemático
Aerofotos
Posicionamento geodésico
Manuais técnicos
Elevação
Toponímia
Livros escolares em PDF
9. Livros em PDF
Mapeamento Sistemático
Aerofotos
Posicionamento geodésico
Manuais técnicos
Elevação
Toponímia
• Setores censitários
• Faces de logradouros
• Áreas de ponderação
• Grade estatística
10. Vetorial & MatricialVetorial & Matricial
ElementosElementos
representadorepresentado
s de formas de forma
mais precisamais precisa
§PontoPonto
§LinhaLinha
§PolígonoPolígono
EspaçoEspaço
subdividido emsubdividido em
célulascélulas
(ou pixels)(ou pixels)
Representação do Espaço
11. Associação entre Geometria (localização) & AtributosAssociação entre Geometria (localização) & Atributos
Fonte:Fonte:
http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/arquitextos/05.0http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/arquitextos/05.0
59/47959/479
Vetores + Tabelas
17. SHAPEFILE (.shp)
• Formato popular de dados geográficos em formato vetorial
• Armazena geometrias do tipo ponto, linha e polígono, bem
como uma tabela com as propriedades/atributos de cada
elemento
• Desenvolvido pela ESRI para a interoperabilidade de dados
• Um conjunto de arquivos:
.shp : geometria
.shx : índice que permite realizar buscas rápidas
.dbf : atributos/tabela no formato dBASE
.prj : arquivo que descreve projeção utilizada
.xml: metadado em formato XML
.sbx & .sbn : índice espacial das feições
23. Documentação sobre o QGIS
●
Documentação Oficial
https://www.qgis.org/en/docs/
●
IBGE. Introdução ao Ambiente SIG QGIS. 2ª ed. 2018
http://geoftp.ibge.gov.br/metodos_e_outros_documentos_de_referencia/
outros_documentos_tecnicos/introducao_sig_qgis/Introducao_ao_ambiente_SIG_QGIS_2edicao.pdf
30. ESCALA: Vários Significados
… A escala está nos detalhes
RESOLUÇÃO ESPACIAL
Nível de detalhe espacial nos dados. Os dados estão em escala fina (ou
nível fino de granularidade) se incluem registros de objetos pequenos,
caso contrário possuem escala grosseira (grão grosseiro)
… A escala refere-se à extensão
ESCALA GEOGRÁFICA
Extensão geográfica ou escopo de uma representação. Uma
representação em grande/pequena escala cobre uma grande/pequena
área. Escalas local, regional, nacional, global.
… A escala de um mapa
ESCALA CARTOGRÁFICA
Uma fração que representa a relação entre a distância do mapa e a
distância do terreno. Ex: 1:10.000
Longley, P. A. et al. Sistemas e Ciência da Informação Geográfica. 3. ed. Porto Alegre: Bookman. 540p. 2013
31. ESCALA CARTOGRÁFICA
Relação entre a distância medida sobre um mapa e aRelação entre a distância medida sobre um mapa e a
sua medida real na superfície terrestresua medida real na superfície terrestre
1 : 100.0001 : 100.000
1cm = 100.000cm1cm = 100.000cm
1 cm = 1km1 cm = 1km
Valor no
Mapa
Valor na
Realidade
Pode serPode ser NUMÉRICA, GRÁFICA ou NOMINALNUMÉRICA, GRÁFICA ou NOMINAL
32. Resolução vs. Escala Cartográfica
Qual a resolução de imagem necessária para a
elaboração de um mapa em escala 1:50.000?
ACUIDADE VISUAL: Olho humano distingue até 0,2 mm
RESOLUÇÃO: Menor grandeza medida/representada no terreno.
Qual dimensão corresponde à 0,2mm em um mapa 1:50.000 ???
Regra de Três Se 1 = 50.000, 0.2 = ?
RESOLUÇÃO = 50.000 X 0.2 = 10.000mm = 10m
RESOLUÇÃO = ESCALA X ACUIDADE VISUAL
A resolução espacial é equivalente a um conceito cartográfico
conhecido como PRECISÃO GRÁFICA
33. Escala -> Resolução
Escala
Resolução
horizontal
aproximada (m)
Extensão usual de trabalho
1:1.000.000 200 Estado
1:450.000 90
1:250.000 50 Regiões metropolitanas
1:100.000 20
1:50.000 10 Município
1:25.000 5
1:10.000 2 Distritos
ESCALA X ACUIDADE VISUAL = RESOLUÇÃO HORIZONTALESCALA X ACUIDADE VISUAL = RESOLUÇÃO HORIZONTAL
Acuidade visual = 0,2mmAcuidade visual = 0,2mm
IMHOF, E. Cartographic relief presentation. ESRI, 2007.
34. Resolução vs. Escala Cartográfica
Interpretação de dados raster
O tamanho mínimo de objeto identificável:
2 vezes a resolução do pixel
A escala de trabalho recomendada para
visualização e análise de imagens raster em SIG:
1.000 vezes o tamanho mínimo detectável
(acuidade visual de 0,5mm)
TOBLER, Waldo. 1987. “Measuring Spatial Resolution”, Proceedings, Land Resources
Information Systems Conference, Beijing, pp. 12-16.
TOBLER, Waldo. 1988. “Resolution, Resampling, and All That”, pp. 129-137 of H. Mounsey and
R. Tomlinson, eds., Building Data Bases for Global Science, London, Taylor and Francis
35. Escala -> Resolução
Escala
Resolução horizontal aproximada (m)
Mapas
Impressos
Interpretação
Digital
Objeto
Mínimo
Detectável
1:1.000.000 200 500 1.000
1:450.000 90 225 450
1:250.000 50 125 250
1:100.000 30 50 100
1:50.000 10 25 50
1:25.000 5 12,5 25
1:10.000 2 5 10
IMHOF, E. Cartographic relief presentation. ESRI, 2007.
TOBLER, Waldo. 1987. “Measuring Spatial Resolution”, Proceedings, Land Resources Information Systems Conference,
Beijing, pp. 12-16.
TOBLER, Waldo. 1988. “Resolution, Resampling, and All That”, pp. 129-137 of H. Mounsey and R. Tomlinson, eds., Building
Data Bases for Global Science, London, Taylor and Francis
36. • Projeto -> Salvar Como...
• Ou Ctrl+Shift+S ou ícone
• Escolha o nome e pasta
• Dica:
§ nomes de pastas e
arquivo curtos, sem
espaços, e sem
caracteres especiais
(? ! ’ , . ; - ç ´ ^ ~ )
§ Underscore ( _ )
pode
52. • Ctrl + F (Localizar)
• 27932 (São Paulo)
Hidrografia
Grade e localidades
Altimetria
Vegetação
Uso do solo
Hidrografia
Grade e localidades
Altimetria
Vegetação
Uso do solo
53. Conteúdo
• Organização da base cartográfica
sistemática do IBGE
• Georreferenciamento de imagens raster
• Projeção de bases vetoriais
• Georreferenciamento de bases vetoriais
• Vetorização de dados raster
• Consistência topológica de dados
vetoriais
55. Elipsóide + Datum
WGS84
Córrego Alegre
SAD69
SIRGAS2000
Ajuste “médio” para todo o mundo
Incluído em quase todos softwares e equipamentos
• Melhor ajuste na América Latina
• Padrão do IBGE
• Semelhante ao WGS84
57. Sistemas de Coordenadas
Geográficas UTM
Latitude e Longitude Metros
Áreas extensas
(País, Estados)
Áreas pequenas
(bairros, lotes)
Independe de Zona
Problema se área cruza
duas zonas UTM
Menos intuitivo
(“Quão longe é 1 grau?”)
Alguns algorítmos
necessitam da UTM
como unidade de medida
Cartografia oficial Trabalhos de campo
58. Sistema de projeção escrito na Carta Topográfica de
São Paulo (2793-2)
A unidade de
medida UTM da
carta está em
quilômetros, e não
em metros
61. • No filtro, escrever
“SAD69 UTM
23S”
• Escolher a
projeção
SAD69 / UTM 23S
(deprecated)
EPSG: 29183
62. • Modifique a unidade de “m” (metros) para
“km” (quilômetros)
63. • Projeto -> Propriedades
É importante
mudar a projeção
do projeto para a
mesma projeção
que vamos
georrefenciar o
arquivo raster
64. • Filtro -> “SAD69 KM”, e escolha SAD69_UTM_23S_KM
65. Georreferenciamento de Imagens
AHMAD, S.R., KHAN, A.I. Introduction to Georeferencing.
University of the Punjab. 2014.
https://www.slideshare.net/Atiqa_khan/lec6intro-to-georeferencing
GROOME, N. A digital scholarly edition: Digital mapping. Maynoot University, 2015
http://dhblog.maynoothuniversity.ie/ngroome/?author=1
NPTEL. G.I.S in Civil Engineering. Georreferencing and Projection
https://nptel.ac.in/courses/105102015/40
66. • Complementos -> Gerenciar e Instalar Complementos
• Ativar o Georreferenciador GDAL
68. Na tela do Georrefenciador, selecione o ícone para abrir o
raster tc27932pr.tif (grade e localidades)
Selecione a projeção SAD69_UTM_23S_KM
69. ESRI. Understanding Raster Georeferencing, ArcUser, spring, 2018, p. 58-59.
https://www.esri.com/esri-news/arcuser/spring-2018/understanding-raster-georeferencing
Número mínimo
de pontos de controle 3 6 9
70. • Botão
Configurações de
Transformação
• Tipo de transformação:
Polinomial 2
• SRC alvo: “Project CRS”
(SAD69_UTM_23S_KM)
• Selecione a pasta e o
nome da imagem de
saída (extensão “.tif”)
• Carregar no QGIS ao
concluir
71. • Ícone “Adicionar Ponto”
• Clique no cruzamento de uma grade de coordenadas
• Entre com as coordenadas indicadas no mapa
72.
73. • Repita o procedimento para cada quina do mapa
• Recomendação para usos profissionais: Escolha pontos distribuídos nos cantos e no
centro da imagem.
• Para apagar um ponto errado, tecle ou delete na tabela
74. • Menu Arquivo -> Salvar pontos GCP como...
• Botão “Iniciar Georreferenciador”
75.
76. Conteúdo
•Organização da base cartográfica
sistemática do IBGE
•Georreferenciamento de imagens raster
•Projeção de bases vetoriais
•Georreferenciamento de bases vetoriais
•Vetorização de dados raster
•Consistência topológica de dados vetoriais
78. • Ctrl + F (Localizar)
• 27932 (São Paulo)
grade de coordenadas
hidrografia
hipsografia
localidade
obra e edificação
ponto de referência
sistema viário
79. CAD vs. SIG
CAD (DGN) SIG (SHP)
Todas as informações no
mesmo arquivo
(linhas, pontos, áreas,
anotações)
Arquivos separados
(shp, dbf, etc.) para cada tipo
de geometria
(ponto, linha, polígono)
Possui informação de cores e
espessura de linhas
Cores e simbologia são
definidas no programa SIG
Inclui arcos e curvas
geométricas
Suporta apenas vértice e
linhas retas
Inclui formas tridimensionais Inclui informação “Z” (altitude)
em cada elemento
Linhas fechadas eram
preenchidas visualmente
(sólido ou hachurado) mas
Diferenciação entre linhas e
polígonos
81. Formatos CAD
•DGN
§ Formato do Microstation
•DWG
§ Formato do AutoCad
•DXF
§ Formato de intercâmbio (leitura por outros programas)
•Podem ser abertos no QGis, com limitações
•Recomendação: abrir nos programas nativos e
exportar como Shapefile
82. • Camada -> Adicionar camada -> Vetorial
• Ou ícone
• Ou Ctrl+Shift+V
•
•
•
• Adicionar o arquivo “mtd03_27932hd.dgn” - Hidrografia
93. Conteúdo
•Organização da base cartográfica
sistemática do IBGE
•Georreferenciamento de imagens raster
•Projeção de bases vetoriais
•Georreferenciamento de bases vetoriais
•Vetorização de dados raster
•Consistência topológica de dados vetoriais
94. • Projeto -> Propriedades
É importante
mudar a projeção
do projeto para a
mesma projeção
que vamos
georrefenciar o
arquivo vetorial
95. • Aba SRC
• Filtro -> “32723”, e escolha WGS 84 / UTM zone 23S
96. • Camada -> Adicionar camada -> Vetorial
• Ou ícone
• Ou Ctrl+Shift+V
• Adicionar o arquivo “arruamento_utm84_23S.dxf”
105. • Zoom em uma das quina superior esquerda
• “Iniciar captura”
• Clicar no encontro da
grade de coordenadas
• “Copiar para área de
transferência”
106. GDAL – Geospatial Data Abstraction Library
• Desenvolvida pela
Open Source Geospatial Foundation
• Utilizada por vários programas (ex: QGis e R)
para conversão de formatos de arquivos SIG
• Dividida em duas partes:
§ GDAL – Raster
§ OGR – Vetor
https://www.gdal.org/
107. • Abrir o Bloco de notas
• Menu “Editar” -> “Colar”, ou Ctrl+V
• Editar o código
Coordenadas do
arquivo original
Para
-gcp x_original y_original x_georref y_georref
Sintaxe GDAL/OGR para pontos de controle
Coordenadas da
grade vetorial
Espaço em vez de
vírgula
108. • Acrescentar, no bloco de notas, os pontos de controle
das demais quinas no mapa
109. Exemplo disponível no arquivo arruamento_utm84_23S_gcp.txt
Recomendação: para trabalhos profissionais,
usar mais pontos de controle
-gcp -12.284 4.557 342000 7382250
-gcp 12.737 4.559 343250 7382250
-gcp -12.291 -5.448 342000 7381750
-gcp 12.728 -5.439 343250 7381750
110. • Habilitar Caixa de Ferramentas
• GDAL -> Conversão de vetor -> Converter formato
111. • Camada de entrada: arruamento_utm84_23S entities
• Opções adicionais de criação: copiar o texto dos
pontos de controle do bloco de notas
• Convertido: escolher pasta e nome do arquivo de saída
(formato shapefile “.shp”)
112. • Selecione a camada “Convertido”
• Aproximar para a camada
113.
114. Conteúdo
•Organização da base cartográfica
sistemática do IBGE
•Georreferenciamento de imagens raster
•Projeção de bases vetoriais
•Georreferenciamento de bases vetoriais
•Vetorização de dados raster
•Consistência topológica de dados vetoriais
115. • Projeto -> Propriedades
É importante
mudar a projeção
do projeto para a
mesma projeção
que vamos
trabalhar
116. • Filtro -> “SAD69 KM”, e escolha SAD69_UTM_23S_KM
123. Mapeamento de Uso e Cobertura do Solo
Menu Camada → Criar nova camada → Shapefile
124.
Escolha o nome e a pasta
para criar o seu mapa de
Uso e Cobertura do Solo
Tipo = Polígono
SRC = SRC do Projeto =
SAD69_UTM_23S_KM
Novo campo ->
Nome = classe
Tipo = Dados de texto
Adicionar campos à lista
125.
126.
Clicar com o botão direito do mouse sobre a barra de
ferramentas e escolher para exibir as barras
“Digitalização”, “Digitalização Avançada” e
“Ferramentas de Aderência”
127. • Selecione a camada criada de uso e cobertura do solo
Clique no botão “Alternar Edição” , na barra de
ferramentas de digitalização
128.
Botão Adicionar Feição
Digitalize a área florestada do parque
Dica: “Delete” apaga o último vértice digitado
Ao terminar o polígono, clique com o botão
direito do mouse para terminar e atribua a
classe “parque”
• Dica: Ctrl+Z apaga o polígono criado
129. • O botão “Ferramenta Vértice” permite:
§ Selecionar vértices (clique no vértice):
o movê-los -> clique na nova localização
o deletar -> tecla Del
§ Adicionar vértices -> duplo clique sobre uma aresta
130. Topologia de Polígonos
Vazios Sobreposições
https://docs.qgis.org/testing/en/docs/gentle_gis_introduction/topology.html
Auto - Interseção
131. • Na barra Ferramentas de Aderência, clique no ícone
“Enable Snapping” e no ícone ao lado
e escolha “Open Snapping Options”
132. Snap em Vértice Snap em Segmento
• Todas as camadas
• Vértice e segmento
• 15 pixels
133. • Crie uma área de equipamento público ao norte do
parque, usando as ferramentas de aderência para
manter a conexão topológica
134. • É possível editar o limite conjunto dos dois polígonos
selecionando:
§ a Ferramenta de Vértice, na barra
de ferramentas “Digitalizar”
§ marcando “Habilitar edição
topológica” na barra de
ferramentas de aderência
135. • Desmarque a visibilidade da camada de uso e cobertura do
solo, mas a mantenha selecionada
• Na barra de opções de digitalização avançada, escolha a
ferramenta “preencher anel”
136. • Digitalize o hospital no centro da área de equipamentos
público
• Ao terminar, clique com o botão direito do mouse e
atribua a classe “hospital”
• Retorne a visibilidade da camada
• Clique em “Salvar”
137. • Nas ferramentas de aderência, escolha “habilitar edição
topológica”
• Habilite a Ferramenta Vértice
• Arraste um vértice de contato entre dois polígonos
• Tecle Ctrl+Z para
voltar
138. • Selecione “Adicionar Feição”
• Na barra de “Ferramentas de Aderência”, selecionar “Habilitar
Traçar”
• Clique 1 vez no vértice indicado pela seta azul
• Mova o mouse pela lateral dos polígonos
desenhados, até chegar no vértice indicado
pela seta verde. Então clique nesse vértice.
• Complete o polígono de área urbana até a
rodovia
• Desmarque “Habilitar Traçar”
139. • Na barra de “Digitalização Avançada”, selecione o botão
“Quebrar feições”
De um zoom na parte superior da camada de polígono
140. • Trace uma linha seguindo a rua. A linha deve começar fora
do polígono, e terminar fora do polígono também.
• Termine a linha clicando com o botão direito do mouse
141.
142. • Retorne a visualização para
a camada de polígonos
completa
• Selecione as duas feições
indicadas, pela ferramenta
de seleção.
• Mantenha apertada a tecla
Ctrl ou Shift ao clicar nos
polígonos.
143. • Escolha para manter
os atributos da
feição “0” (parque)
• Selecione a ferramenta “Mesclar feições selecionadas”
144. • Grave as alterações na camada e retire do modo de edição
• Adicione o arquivo shapefile
“uso_cobertura_solo_com_erros.shp”
163. • break: Quebra linhas em cada interseção
Auto - Interseção
• snap: cola vértices dentro do limite de distância especificado
164. • rmdangle e chdangle -> Apagar linhas curtas e soltas
• rmarea -> remove polígonos
muito pequenos
• rmline -> remove linhas ou
polígonos de perímetro zero
165. • rmbridge e chbridge: remove linhas (pontes)
dentro de polígonos com anéis internos
Polígono
IlhaPonte
Polígono
Ilha
Antes Corrigido
166. • rmdupl e rmdac -> remover geometrias duplicadas
• bpol -> quebra polígonos que se sobrepõem parcialmente
(cria dois polígonos sobrepostos no meio)
167. • prune e rmsa-> remove vértices muito próximos e
simplifica linhas
168. • Seguir a ordem recomendada de ferramentas
topológicas
• Escolher pasta e nome para os arquivos de saída
169. •Ainda falta
§ Escolher onde mesclar
o a parte que estava sobreposta
o o buraco que foi preenchido
§ Deletar o polígono de auto-
interseção