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Camila Leonardo Mioto José Renato Silva de Oliveira Leandro Bonfietti Marini Paulo Henrique da Costa Roberto Macedo Gamarra José Marcato Júnior Antonio Conceição Paranhos Filho Campo Grande, MS - 2015 NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS PRESIDENTE DA REPÚBLICA Dilma Rousseff MINISTRO DE ESTADO DA EDUCAÇÃO Renato Janine Ribeiro SECRETÁRIO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - CAPES Jean Marc Mutizg UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL REITORA Célia Maria Silva Correa Oliveira VICE-REITOR João Ricardo Filgueiras Tognini COORDENADORA DE EDUCAÇÃO ABERTA E A DISTÂNCIA - UFMS COORDENADORA DA UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL - UFMS Angela Maria Zanon COORDENADOR ADJUNTO DA UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL - UFMS Rodrigo Juliano Oliveira COORDENADORA DO CURSO DE GEOGRAFIA (MODALIDADE A DISTÂNCIA) Icléia Albuquerque de Vargas CÂMARA EDITORIAL SÉRIE Angela Maria Zanon Cláudio Cesar da Silva Elaine de Moraes Santos Carla Busato Zandavalli M. Araujo Refael Monteiro dos Santos Ester Tartarotti Obra aprovada pelo Conselho Editorial da UFMS - Resolução nº 06/2015 CONSELHO EDITORIAL UFMS Jeovan de Carvalho Figueiredo (Presidente) Carmen de Jesus Samúdio Celina Aparecida Garcia de Souza Nascimento Claudete Cameschi de Souza Edgar Aparecido da Costa Edgar Cézar Nolasco Elcia Esnarriaga de Arruda Gilberto Maia Maria Rita Marques Maria Tereza Ferreira Duenhas Monreal Rosana Cristina Zanelatto Santos Sonia Regina Jurado Ynes da Silva Felix Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Coordenadoria de Biblioteca Central – UFMS, Campo Grande, MS, Brasil) N758 Noções básicas de geoprocessamento para análises ambientais / Camila Leonardo Mioto ... [et al.]. – Campo Grande, MS : Ed. UFMS, 2015. 152 p. : il. color. ; 30 cm. ISBN 978-85-7613-498-5 Material de apoio às atividades didáticas do curso de Licenciatura em Geografia/CEAD/UFMS. 1. Sistemas de informação. 2. Sensoriamento remoto. 3. Ecossistemas – Administração. I. Mioto, Camila Leonardo. CDD (22) 910.285 JVD CDD (22) 526.982 APRESENTAÇÃO Várias são as ferramentas utilizadas no auxílio aos proces- sos de avaliação ambiental. As geotecnologias, também conhe- cidas por geoprocessamento, são um exemplo. Seu emprego em análises ambientais vem aumentando com o passar do tempo, principalmente por auxiliarem na tomada de decisão e por integrarem dados de diversas fontes, revelando-se excelentes alternativas para a relação custo-benefício. Seu uso já é comum no controle de áreas degradadas, pro- teção ambiental, monitoramento da qualidade da água e do ar de diversos locais. Assim, estudos dessa natureza oferecem su- porte para a formação de medidas de intervenção, recuperação e prevenção de danos ambientais, sendo importantes aliados na tomada de decisões e ferramentas para a preservação dos recursos naturais. Nesse sentido, elaborou-se essa apostila com o intuito de introduzir a utilização de ferramentas de geoprocessamento para alunos que pretendem atuar nas áreas da Geografia, En- genharias e afins, servindo assim como material didático para os mesmos, familiarizando-os com essa ciência cada vez mais utilizada. É interessante destacar que este é um material complemen- tar, que proporciona aos alunos a oportunidade de se apron- fundar no tema. Além disto, todos os SIGs (sistemas de informações ge- ográficas) e demais materiais utilizados nestes exercícios são disponibilizados de forma gratuita na Internet, não sendo, portanto, necessários gastos com a compra de licenças para utilização dos mesmos. Sobre os autores CAMILA LEONARDO MIOTO Possui graduação em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (2012) e mestrado em Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos pela UFMS/PGTA (2014). Tem experiência nas áreas de Geoprocessamento, Sensoriamento Remoto e Sistemas de Informações Geográfica, atuando principalmente nos seguintes temas: cobertura do solo, análise e planejamento ambiental, processamento digital de imagens de satélite e análise multitemporal. Atualmente, desenvolve pesquisa no Pantanal. LEANDRO BONFIETTI MARINI Cursando Bacharelado em Geografia pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS. Atualmente é estagiário do Laboratório de Geoprocessamento para Aplicações Ambientais - LabGIS, onde desenvolve seu projeto de Iniciação Científica. Tem experiência em Geoprocessamento, Sensoriamento Remoto e posicionamento GNSS. Atua nas seguintes linhas de pesquisa: Geotecnologias, Geomorfologia, Pantanal. ROBERTO MACEDO GAMARRA Graduação em Ciências Biológicas Bacharelado (2004), Licenciatura (2005), mestrado (2008) e doutorado (2013) em Ecologia e Conservação e técnico de laboratório, todos pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Tem experiência em Geoprocessamento e Ecologia da Paisagem. PAULO HENRIQUE DA COSTA Bacharel em Geografia pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul- Campo Grande (2014). Tem experiência na área de Geoprocessamento para aplicações ambientais utilizando softwares livres e Iniciação científica em estudos fronteiriços. Efetuou estagiário do NUGEO (Núcleo de Geoprocessamento e Sensoreamento Remoto) do Ministério Público Estadual de Mato Grosso do Sul (2014). Atualmente é Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Geografia da universidade Federal de Minas Gerais. JOSE RENATO SILVA DE OLIVEIRA Cursando Bacharelado em Geografia pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS. Atualmente é estagiário no Laboratório de Geoprocessamento para Aplicações Ambientais - LabGIS onde desenvolve seu projeto de Iniciação Científica. Atua como monitor das disciplinas Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto e Fotointerpretação do curso de Bacharelado em Geografia. Atua nas seguintes linhas de pesquisa: Pantanal, Geomorfologia, Geotecnologias. Possui noções básicas em posicionamento GNSS/RTK. JOSÉ MARCATO JUNIOR Possui graduação em Engenharia Cartográfica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2008), mestrado e doutorado em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Atualmente é Professor assistente na Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Tem experiência na área de Geociências, atuando principalmente nos seguintes temas: calibração de sistemas de visão omnidirecional, correção geométrica de imagens orbitais, geração de produtos cartográficos e análise espacial de dados geográficos. ANTONIO CONCEIÇÃO PARANHOS FILHO É Professor Associado da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Graduado em Geologia pela Universidade Federal do Paraná (1991), possui mestrado (1996) e doutorado (2000) em Geologia Ambiental pela UFPR - Foi Bolsista CAPES de Doutorado Sanduíche na Universidade de Siena (Itália - em Sistemas de Informação Geográfica e Cartografia Digital). Desenvolveu seu estágio de Pós-Doutorado no Instituto de Geociências da USP (2011 - bolsista PDS-CNPq). É orientador de Mestrado e Doutorado. Tem atuado como Consultor ad hoc para o CNPq, CAPES, FAPs e várias revistas científicas. Possui experiência em Geotecnologias aplicadas às Geociências, à Saúde e ao Meio Ambiente, com ênfase em Geologia Ambiental. SUMÁRIO UNIDADE I Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS 1. Download de imagens de satélite 9 1.1. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 9 1.2. Global Land Cover Facility (GLCF) 15 1.3. EarthExplorer – Landsat 8 19 2. Download do arquivo vetorial dos limites dos municípios do Estado de Mato Grosso do Sul 22 3. Download do arquivo vetorial das bacias hidrográficas localizadas em Campo Grande 23 4. Pré-Processamento das imagens de satélite do INPE e do GLCF 24 4.1 Composição de imagem de satélite (adquirida pelo site do INPE) no QGIS 24 4.2 Composição de imagem de satélite (adquirida pelo site do GCLF)no QGIS 28 5. Verificação do deslocamento das imagens Landsat disponibilizadas pelo INPE 30 6. Abrindo arquivo vetorial no QGIS 31 7. Recortando a área de interesse 37 8. Georreferenciamento de imagens do satélite Landsat 41 8.1. Coletando os pontos de controle 43 8.2. Gerando a imagem georreferenciada 45 9. Georreferenciamento de carta topográfica a partir de pontos coletados 46 9.1. Configurando o Georreferenciamento 47 9.2. Coletando os pontos de controle 48 9.3. Gerando a carta georreferenciada 49 10. Georreferenciamento de imagem a partir de pontos coletados 50 10.1. Configurando o georreferenciamento 50 10.2. Coletando os GCPs 51 10.3. Gerando a imagem georreferenciada 53 UNIDADE II Classificação de imagens no Spring 1. Criando e configurando o Projeto 57 1.1 Abrindo o SPRING 5.2.1 57 1.2 Criação do banco de dados 58 1.3 Criação do projeto 59 1.4 Criação do modelo de dados 61 2. Abrindo a imagem Landsat no projeto 62 2.1 Composição falsa-cor da imagem Landsat 64 2.2 Aplicando o realce na imagem Landsat 65 3. Abrindo o arquivo vetorial no Spring 67 4. Segmentação da área de estudo para posterior classificação 71 5. Iniciando a classificação da imagem Landsat 74 6. Obtenção das amostras de treinamento 76 7. Finalizando o processo de classificação 78 8. Elaboração do modelo de dados temáticos 79 9. Elaboração do mapeamento temático da cobertura do solo 80 10. Cálculo da área em hectares para as classes temáticas 83 11. Exportar arquivo matricial da classificação para vetorial 84 12. Editando o arquivo vetorial da classificação no QGIS 85 12.1. Abrindo e modificando a simbologia dos polígonos da classificação 85 12.2. Editando polígonos da classificação 88 13. Cobertura do solo da área de interesse 91 13.1 Recorte da área de interesse 91 13.2 União dos polígonos de mesma classe 93 13.3 Recalculando a área das classes de cobertura do solo 94 14. Compositor de impressão 94 UNIDADE III Delimitação de bacia hidrográfica no gvSIG 1. Download do modelo digital de elevação 105 1.1. Download do modelo digital de elevação do site da CGIAR-CSI 105 2. Recorte da área de interesse do MDE 107 3. Abrindo o modelo digital de elevação escolhido no gvSIG 109 4. Extração das curvas de nível do MDE 113 5. Rasterização das cuvas de nível 115 6. Preenchimento das células sem dados (geração do modelo numérico de terreno - MNT) 117 7. Eliminação da depressão 118 8. Geração do plano de informação de acúmulo de fluxo 120 9. Geração da rede de drenagem 122 10. Delimitação da bacia hidrográfica a partir de um exutório 124 11. Vetorialização dos dados gerados 126 12. Recorte da drenagem da bacia 128 13. Cálculo da área e perímetro da bacia hidrográfica delimitada 130 UNIDADE IV Vetorialização utilizando QGIS 1. Introdução 135 2. Vetorializando um conjunto de feições 135 UNIDADE V Elaboração de carta de declividade no QGIS 1. Definindo a área de estudo 143 1.1 Recortando a área de estudo 143 1.2 Reprojetando o arquivo raster 144 2. Extraindo as curvas de nível 145 3. Gerando o mapa de declividade 146 4. Reclassificando a carta de declividade 148 5. Calculando a área de cada classe de declividade 151 Referências Bibliográficas 153 Unidade I GEORREFERENCIAMENTO DE CARTA TOPOGRÁFICA E DE IMAGEM LANDSAT NO QGIS NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS 9 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Unidade I GEORREFERENCIAMENTO DE CARTA TOPOGRÁFICA E DE IMAGEM LANDSAT NO QGIS 1. Download de imagens de satélite Para a realização dos módulos 1 e 2 será utilizada como área de estudo a região urbana de Campo Grande, Mato Grosso do Sul. Assim, para auxiliar na identificação desta área, iremos utilizar o arquivo vetorial correspondente ao limite municipal de Campo Grande (adquirido através do site do IBGE – www.ibge.gov.br) e o arquivo vetorial correspondente às bacias hidrográficas locali- zadas na área urbana do município (adquirido através do site da Semadur - http://www.pmcg.ms.gov.br/SEMADUR). 1.1. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) No site do INPE (www.inpe.br) são disponibilizadas imagens dos satélites Landsat (Landsat Remote Sensing Satelite), CBERS (China-Brazil Earth Resources Satetllite) e ResourceSat-1 gratuita- mente, além de diversas informações a respeito do uso de imagens de satélite, assim como dos satélites disponíveis. Para a obtenção das imagens é necessário que o usuário acesse o catálogo de imagens no canto esquerdo do site (Figura 1.1). Figura 1.1 - Acesso ao catálogo de imagens do INPE. Selecionando a opção Catálogo de imagens uma nova janela irá se abrir (Figura 1.2). No canto esquerdo da tela são observados vários parâmetros que serão solicitados para que o usuário defina qual tipo de imagem necessita. Atenção: Antes de selecionar os parâmetros é necessário que o usuário faça um cadastro no site (Figura 1.2). EaD • UFMS10 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 1.2 - Acesso ao cadastro do catálogo de imagens. Preencha o cadastro e clique em Registrar para confirmar. Aparecerá a frase dizendo que o cadastro foi realizado com sucesso, clique em Ok. Com o cadastro feito, o usuário irá fazer seu login. Para isso clique em Entrar (Figura 1.3). Figura 1.3 - Fazendo login no site. Com o login feito, o próximo passo é selecionar o tipo de ima- gem a ser adquirida. Assim, no canto esquerdo da tela, clique em Satélite e selecione o satélite de interesse. Neste caso, sele- cione o Landsat 5 (Figura 1.4). Figura 1.4 - Selecionando o satélite de interesse. EaD • UFMS 11 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Selecionado o tipo de satélite, são realizados os seguintes passos (Figura 1.5): • Escolha TM no campo Ins- trumento. • Preencha os campos País - Brasil, Município – Campo Grande e Estado – Mato Gros- so do Sul. • Os outros campos não preci- sam ser preenchidos. • Caso já se saiba os valores dos campos Órbita e Ponto, pode-se realizar a pesquisa diretamente (ver arquivo com grades Landsat). • Clique em Executar. Figura 1.5 - Selecionando os parâmetros da imagem de satélite. Ao executar o processo aparecerá o link Campo Grande(MS)- -(Brasil). Clique nele (Figura 1.6). Figura 1.6 - Clicar no link Campo Grande (MS)-Brasil Clicando no link, aparecerá uma nova configuração da janela (Figura 1.7). A localização do município é apresentada por uma seta azul (círculo vermelho) e o limite da cena da imagem de sa- télite com linhas em amarelo. A identificação da imagem é obtida por um símbolo azul com a descrição da órbita-ponto logo abaixo (círculo amarelo). No caso da imagem de Campo Grande, a órbita- -ponto é 225/74. Para visualizar a imagem, clique nesse símbolo. EaD • UFMS12 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 1.7 - Janela mostrando o município selecionado e a imagem de interesse. Após clicar no símbolo 225/74, uma nova janela irá surgir. Nela, são apresentadas todas as imagens disponíveis dentro dos parâmetros que o usuário escolheu. Em cada imagem consta a data de obtenção da imagem e o carrinho para se fazer o pedido (Figura 1.8). Para visualizar a imagem em proporções maiores, basta clicar sobre o símbolo ao lado do carrinho. Neste caso, a imagem selecionada será a datada de 2011-09-22 (Figura 1.9). Note que a data das imagens segue a sequência ANO-MÊS-DIA (aaaa-mm-dd). Figura 1.8 - Imagens 225/74 disponíveis no catálogo. EaD • UFMS 13 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 1.9 - Visualização da imagem ampliada com as informações relacionadas. No canto inferior da tela, clique na opção Colocar no Car- rinho e, em seguida, clique em Fechar. Ao fechar, volta-se para a tela que apresenta as imagens disponíveis (Figura I.8). Vá até o ícone Carrinho e clique em Prosseguir (Figura 1.10). Figura 1.10 - Prosseguimento do pedido da imagem de satélite. Selecione FecharPedido para que o site do INPE envie para o email cadastrado o link para o usuário realizar o download da imagem (Figura 1.11). EaD • UFMS14 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 1.11 - Finalização do pedido da imagem de satélite. O site mostrará uma mensagem com o número do pedido e irá perguntar se deseja fazer uma nova pesquisa ou então logoff, para sair do site (Figura 1.12). Figura 1.12 - Mensagem com o número do pedido. O usuário deverá acessar o email cadastrado no site para con- ferir a mensagem do remetente Atus-INPE com as informações do pedido. Serão recebidas duas mensagens, na primeira serão apre- sentadas apenas as informações do pedido. Já na segunda constará o link para a realização do download da imagem (Figura 1.13). Figura 1.13 - Mensagem de email com o link para fazer o download da imagem. Ao clicar no link, aparecerá uma nova janela com os links para fazer o download de cada banda da imagem de satélite. O usuário deverá fazer o download de cada uma das bandas, as quais estão no formato .WinRAR, sendo portanto necessário um descompactador EaD • UFMS 15 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS (Winrar, WinZip) instalado no computador para descompactar as imagens (Figura 1.14). Dica: Para auxiliar na organização, na hora de salvar a ima- gem, crie uma pasta com o seguinte formato: orbita_ponto_da- tadepassagem. No caso da imagem de Campo Grande, a pasta seria renomeada da seguinte forma: 225_74_20110922. Assim, a pasta fica identificada com as informações básicas da imagem de satélite. Figura 1.14 - Processo de obtenção das bandas que compõem a imagem. 1.2. Global Land Cover Facility (GLCF) O site do GLCF (http://glcfapp.glcf.umd.edu/) é da Universida- de de Maryland nos Estados Unidos e é um projeto de disponibili- zação de imagens de satélite e de radar para todo o globo terrestre. Nesse site são disponibilizadas imagens de vários satélites, como Landsat, MODIS, e modelos digitais de elevação, como o SRTM. É interessante destacar que essas imagens, assim como as imagens do INPE, são gratuitas, porém têm direitos autorais. Elas podem ser utilizadas, mas a fonte dos dados deve ser preservada. Podem-se vender produtos gerados a partir dessas imagens, mas elas em si não podem ser vendidas. EaD • UFMS16 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Para a análise deste estudo serão utilizadas apenas imagens Landsat como referência para a correção geométrica da imagem Landsat adquirida do site do INPE. Essas imagens são utilizadas, pois já são ortocorrigidas, possuindo assim boa acurácia. Para fazer o download das imagens de interesse, clique em ESDI, na coluna à direita (Figura 1.2.1). Figura 1.2.1 - Entrada do site do GLCF para fazer o download das imagens de referência. Ao clicar em ESDI, uma nova configuração da janela se abrirá, onde serão disponibilizados três tipos de pesquisa: Map Search, Path/Row Search e Product Search. Selecione a opção Path/Row Search (Figura 1.2.2). Figura 1.2.2 - Seleção do tipo de pesquisa a ser utilizada. Na janela que se abrirá, digite 225 no campo Start Path, referindo-se à órbita da imagem, e digite 074 no campo End Row, EaD • UFMS 17 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS relacionado ao ponto da imagem. Em seguida, clique em Submit Query, solicitando as imagens. É importante recordar que essa é a mesma órbita-ponto selecionada para adquirir a imagem do INPE. Os outros campos não precisam ser preenchidos (Figura 1.2.3). Figura 1.2.3 - Seleção da órbita-ponto de interesse. Ao clicar em Submit Query, será apresentada a quantidade de cenas encontradas para a imagem escolhida. Clique em Preview and Download no canto inferior do site (Figura 1.2.4). Figura 1.2.4 - Selecionar Preview and Download para visualizar as imagens disponíveis no site. Na janela seguinte, aparecerá um quadro com todas as ima- gens encontradas para a órbita-ponto solicitada. Neste quadro, EaD • UFMS18 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS são informados os parâmetros, como formato, características da correção geométrica, e a data de cada imagem. Para selecionar a imagem escolhida, clique sobre a linha que consta a imagem com a seguinte especificação: Ortho GLS. Neste caso, seleciona-se a imagem datada de 2005-04-14, satélite Landsat 5, sensor TM. Na parte superior da janela é possível visualizar a imagem selecionada. Clique em Download (Figura 1.2.5). Figura 1.2.5 - Selecionar a imagem de referência para download. Em seguida, se abrirá uma nova janela do navegador da in- ternet, contendo os links para fazer o download de todas as bandas da imagem escolhida (Figura 1.2.6). Neste momento, aplica-se o mesmo procedimento realizado para adquirir as imagens do INPE. Sugere-se que a pasta onde serão armazenadas as bandas receba o nome de 225_74_20050414_referencia. Figura 1.2.6 - Salvando a imagem de referência. EaD • UFMS 19 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS 1.3. EarthExplorer – Landsat 8 No site do USGS (http://earthexplorer.usgs.gov/) são dispo- nibilizadas imagens do satélite Landsat 8 (Landsat Remote Sensing Satelite) gratuitamente, além de diversas informações a respeito do uso de imagens de satélite (Figura 1.3.1). Figura 1.3.1 - Página inicial do site do USGS. Para a obtenção das imagens é necessário que o usuário faça um cadastro para login. Assim, clique na opção Register no canto superior direito da página (Figura 1.3.2). Figura 1.3.2 - Clique na opção Register. Agora, inicia-se o cadastro. Digite um nome de usuário e senha e clique em Continue (Figura 1.3.3). EaD • UFMS20 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 1.3.3 - Área de preenchimento do nome de usuário e senha. Faça o cadastro preenchendo os dados solicitados sempre clicando em Continue ao final de cada página. Por fim, aparecerá uma mensagem dizendo que será encaminhado um e-mail para a validação do cadastro (Figura 1.3.4). Figura 1.3.4 - Mensagem ao final do cadastro. Abra seu e-mail. Caso não tenha recebido nada olhe a caixa de spam. Clique no link do e-mail recebido. Ele abrirá uma janela onde deverão ser colocados os dados de login e senha (Figura 1.3.5). Figura 1.3.5 - Digite seu nome de usuário e clique em Confirm Resgistration. Uma janela confirmando seu cadastro aparecerá. Clique em Home depois em Login na janela seguinte. Então, preencha seus dados de login e senha para acessar o site com seu usuário e clique em Sign in. EaD • UFMS 21 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 1.3.6 - Janela para preenchimento do nome do usuário e senha. Agora, podemos escolher as imagens desejadas para download. Clique na opção Path/Row no canto superior esquerdo (Figura 1.3.7). Figura 1.3.7 - Clique na opção Path/Row. A identificação da imagem é obtida através da órbita-ponto. No caso, usaremos como exemplo uma imagem de Campo Gran- de, cuja órbita-ponto é 225/74. Digite 225 no campo Path e 74 no campo Row (Figura 1.3.8). Figura 1.3.8 - Digite a orbita-ponto desejada. EaD • UFMS22 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Em seguida clique na opção Data Sets, uma nova aba abri- rá. Clique no símbolo de + no item Landsat Arquive e depois marque a opção L8 OLI /TIRS, selecionando depois a opção Results (Figura 1.3.9). Abrirá uma nova janela com as imagens do satélite L8 dis- poníveis no canto esquerdo. Observe as datas e a presença de nuvens. Como exemplo, vamos fazer o download da imagem com a nomenclatura LC82250742014129LGN00, de 09 de maio de 2014. Clique no ícone Download Options (Fi- gura 1.3.10) Figura 1.3.9 - Escolha o satélite L8 e clique em Results. Figura 1.3.10 - Download da imagem Landsat 8 escolhida. Uma nova janela abrirá com as opções para odownload da imagem. Selecione a opção que contém o formato GEOTIFF. Nes- te caso, o nome será Level 1 GeoTIFF Data Product (861.9 MB). Depois de concluído o download, teremos o arquivo compactado das bandas da imagem. Basta descompactá-lo. 2. Download do arquivo vetorial dos limites dos municípios do Estado de Mato Grosso do Sul Para começar o trabalho iremos limitar a nossa área, que será o limite político administrativo de Campo Grande – MS. Acesse o site do IBGE (http://www.ibge.gov.br/home/) e clique no campo Download. Outra janela irá se abrir, nela clique em Geociências. Na página seguinte, clique em malhas_digitais > município_2013 > ms.zip (Figura 2.1). EaD • UFMS 23 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 2.1 - Os arquivos adquiridos estão em formato Shapefile. O arquivo 50MUE250GC_SIR.shp contém a malha municipal de todo o Estado de Mato Grosso do Sul. Para facilitar a identifica- ção do mesmo, substitua o nome do arquivo por municípios_ms, sendo assim teremos que fazer outro arquivo com apenas o limite de Campo Grande. 3. Download do arquivo vetorial das bacias hidrográficas localizadas em Campo Grande Para a aquisição do arquivo vetorial que contém o limite das bacias hidrográficas localizadas no Município de Campo Grande, siga até o site da SEMADUR (http://www.pmcg.ms.gov.br/SEMA- DUR). Em Institucional selecione GIG – Grupo de Informática e Geoprocessamento (Figura 3.1). Figura 3.1 - Site da SEMADUR. EaD • UFMS24 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Ao clicar nessa opção, logo será disponibilizada a opção Arquivos vetoriais do Município de Campo Grande, selecione- -a. Ao fazer isso, alguns arquivos vetoriais do município serão disponibilizados, como as Curvas de Nível Intermediárias da Área Urbana, Planejamento Urbano, e Meio Ambiente. Selecio- ne Meio Ambiente > Download. Para facilitar a identificação, sugerimos que seja feita a renomeação do arquivo para sema- dur_meio_ambiente. 4. Pré-Processamento das imagens de satélite do INPE e do GLCF 4.1 Composição de imagem de satélite (adquirida pelo site do INPE) no QGIS Com as bandas da imagem do satélite Landsat adquiridas pelo site do INPE, será realizada a composição da mesma, ou seja, a união de todas essas bandas em um único arquivo. Dessa forma, será possível visualizar a imagem de satélite com as cores caracte- rísticas de cada banda espectral. Clique em Raster > Miscelânea > Mosaico. Surgirá uma nova janela (Figura 4.1.1). Figura 4.1.1 - Local onde será realizada a união das bandas que compõem a imagem Landsat. Em Arquivos de entrada encontre o diretório onde estão salvas as bandas. Selecione as 6 bandas (1, 2, 3, 4, 5 e 7) no formato .TIFF e clique em Abrir (Figura 4.1.2). Não será selecionada a banda EaD • UFMS 25 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS 6 do satélite Landsat por ela ser a banda termal, com resolução espacial de 120 metros. Figura 4.1.2 - Selecione as bandas que irão compor a imagem. Em Arquivo de saída selecione o local onde deseja salvar o novo arquivo. Neste momento é importante selecionar o formato e o nome do arquivo a ser salvo. Assim, sugere-se o seguinte ter- mo: 225_074_20110922 e o formato .TIF. Clique em Gravar (Figura 4.1.3). Figura 4.1.3 - Selecione o local, o nome e o formato do arquivo a ser salvo. EaD • UFMS26 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Ao clicar em Gravar volta-se à tela inicial. Selecione a opção Ca- mada Acumulada e Carregar na tela ao concluir. Clique em Ok (Figura 4.1.4). Ao se finalizar o pro- cesso, surgirá uma nova janela (Figura 4.1.5). Clique em Ok, Ok e Fechar. Figura 4.1.4 - Finalizando o processo de união das bandas que compõem a imagem. Figura 4.1.5 - Processo de união das bandas finalizado. Ao clicar com o botão direito sobre o layer da imagem selecio- ne a opção Propriedades. Uma nova janela se abrirá Propriedades da camada, onde podem ser vistas algumas das propriedades da imagem, como, por exemplo, o sistema de coordenadas em que ela se encontra (Figura 4.1.6). EaD • UFMS 27 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 4.1.6 - Visualização de algumas das propriedades da ima- gem gerada. Nessa mesma janela, clique em Estilo e selecione a seguinte combinação de bandas: banda 4 para o campo Banda Vermelha, banda 5 para o campo Banda Verde e banda 3 para o campo Banda Azul. No campo Melhorar contraste selecione a opção Estender para MinMax, selecione a opção Média +/- Desvio Padrão e colo- que o valor 2,00. Em Extensão clique em Total e Carregar. Clique em Aplicar e, por fim, em Ok (Figura 4.1.7). Figura 4.1.7 - Seleção da combinação de bandas e cores para a composição da imagem em RGB. Para melhorar a visualização, clique em Propriedades da Camada > Transparência > clique no ícone e insira o valor 0 (zero) em cada uma das bandas. Clique em Aplicar e Ok (Figura 4.1.8). Ao fazer isso, a faixa preta que estava ao redor da imagem desaparece. EaD • UFMS28 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 4.1.8 - Melhorando a visualização da imagem. 4.2 Composição de imagem de satélite (adquirida pelo site do GCLF) no QGIS Para a realização da composição da imagem adquirida através do site do GLCF são realizados os mesmos procedimentos para a composição da imagem Landsat adquirida no site do INPE. Inicialmente, as imagens são carregas no QGIS seguindo os pro- cedimentos apresentados nas Figuras 4.1.1 a 4.1.5. A única diferença está relacionada ao fato de que as imagens do GLCF estão todas projetadas para o hemisfério norte (Figura 4.2.1). Assim, é necessário reprojetá-las para o hemisfério sul. Figura 4.2.1 - As imagens adquiridas pelo site do GLCF vêm pro- jetadas para o hemisfério norte. EaD • UFMS 29 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Para isso, clique com o botão direito no layer da imagem de referência e selecione a opção Salvar como.... Na opção Salvar como selecione o diretório onde será salva a imagem reprojetada, sugere- -se utilizar a nomenclatura 225_74_20050414_referencia_repr. Em SRC selecione Mudar e selecione a opção WSG 84 / UTM zone 21S ou o código EPSG: 32721. Clique em Ok > Ok (Figura 4.2.2). Uma nova janela irá se abrir, a qual mostrará a porcentagem do andamento do processo. Figura 4.2.2 - Processo de reprojeção da imagem GLCF. Para abrir a imagem reprojetada no QGIS, clique no ícone Adicionar camada raster e selecione a imagem 225_74_20050414_referencia_repro. Clique em Abrir (Figura 4.2.3). EaD • UFMS30 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 4.2.3 - Adicionando a imagem GLCF no QGIS. Do mesmo modo feito na imagem do INPE, é necessário re- alizar a composição de bandas. Assim, clique com o botão direito sobre o layer da imagem do GLCF, selecione Propriedades > Estilo, utilize a seguinte combinação de bandas: banda 4 para o campo Banda Vermelha, banda 5 para o campo Banda Verde e banda 3 para o campo Banda Azul. No campo Melhorar contraste selecione a opção Estender para MinMax, selecione a opção Média +/- Desvio Padrão e colo- que o valor 2,00. Em Extensão clique em Total e Carregar. Clique em Aplicar e, por fim, em Ok. Para retirar a faixa preta ao redor da cena, clique em Proprie- dades da Camada > Transparência > clique no ícone e insira o valor 0 (zero) em cada uma das bandas. Clique em Aplicar e Ok. 5. Verificação do deslocamento das imagens Landsat disponibilizadas pelo INPE É muito importante que seja observado o deslocamento de uma determinada imagem de satélite, pois desse modo verifica- -se a necessidade da correção geométrica da mesma. O usuário pode observar essa diferença ao comparar a mesma imagem com a imagem adquirida do site do GLCF, a qual apresenta acurácia posicional. Para a realizaçãodesta etapa, deve-se escolher um local, como um rio ou uma estrada que consta na imagem de satélite adquirida. EaD • UFMS 31 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Esses tipos de feições são facilmente identificados nas imagens de satélite e por isso facilitará a identificação do deslocamento. O primeiro passo é abrir as duas imagens no programa. Neste caso, abra primeiramente a imagem do GLCF (225_74_20050414_ referencia_repro), já georreferenciada, e a imagem do INPE (225_074_20110922). Em seguida, com o botão direito do mouse cli- que no layer da imagem do INPE e selecione a opção Propriedades > Transparência. Em Transparência global mude a porcentagem para 40% e clique em Aplicar. Observe o quanto o alvo de obser- vação, neste caso, o rio, está deslocado na imagem atrás (INPE) em relação à imagem sobreposta (GLCF) (Figura 5.1). Figura 5.1 - Conferência do deslocamento da imagem não geor- referenciada. 6. Abrindo arquivo vetorial no QGIS Para abrir um arquivo vetorial, geralmente na extensão sha- pefile (.SHP) basta clicar no ícone Adicionar camada vetorial > Conjunto de dados > Buscar. Vá até o diretório onde estão salvos os arquivos municípios_MS > municípios_MS > Abrir (Figura 6.1). Figura 6.1 - Abrindo camada vetorial. EaD • UFMS32 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Automaticamente, será aberta uma nova janela com o vetor que corresponde aos limites territoriais dos municípios do Estado de Mato Grosso do Sul (Figura 6.2). Figura 6.2 - Vetor “municipios_MS.shp”aberto no QGIS. Para visualizar a Tabela de atributos do vetor aberto, clique no ícone Abrir tabela de atributos (Figura 6.3). Figura 6.3 - Tabela de atributos do vetor “municípios_MS.shp”aberto no QGIS. Para editar a visualização do vetor, basta dar duplo clique sobre o quadrado colorido do vetor. Ou então, clique com o botão direito do mouse no layer e clique em Propriedades. Assim, a janela Propriedades da camada irá se abrir (Figura 6.4). EaD • UFMS 33 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 6.4 - Propriedades do vetor “municípios_MS.shp”aberto no QGIS. Para modificar a cor do vetor, na opção Camadas Símbolo selecione Preenchimento simples (Figura 6.5). Em Estilo do preenchimento escolha a opção Sem pincel > Aplicar > Ok (Figura 6.6). Figura 6.5 - Edição do estilo do vetor. EaD • UFMS34 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 6.6 - Seleção do tipo de preenchimento do vetor. Na sequência, o vetor será visualizado somente com as bor- das pretas, sem o preenchimento que apresentava (Figura 6.7). Figura 6.7 - Apresentação do vetor sem o preenchimento. Para identificar um filtro nos atributos do vetor, clique na Tabela de Atributos. Aqui é possível que o usuário escolha o tipo de informação que ele deseja visualizar. Neste caso, pretende-se visualizar o limite municipal de Campo Grande. Assim clique em Mostrar todas as feições > Filtrar coluna > NM_MUNICP (Figura 6.8). EaD • UFMS 35 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 6.8 - Selecionando o município de interesse. Conforme a Figura 6.9, preencha o retângulo com o nome do município que deseja visualizar. Neste caso, digite CAMPO GRANDE > Aplicar. Note que apenas o layer do município de Campo Grande ficará aparente. Figura 6.9 - Selecionando a área de interesse. Ao selecionar este layer, o mesmo será automaticamente indicado na visualização do QGIS (Figura 6.10). EaD • UFMS36 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 6.10 - Exemplo da seleção de uma feição no QGIS. Para exportar o vetor do limite territorial do Município de Campo Grande, recém filtrado do vetor que abrange o limite ter- ritorial de todos os municípios do Estado de Mato Grosso do Sul, clique com o botão direito do mouse no layer do vetor e selecione a opção Salvar seleção como... (Figura 6.11). Figura 6.11 - Exportação do vetor no QGIS. EaD • UFMS 37 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Na opção For- mato selecione Ar- quivo shape ESRI. Em Salvar como escolha o diretório onde irá salvar seu arquivo vetorial, su- gere-se salvá-lo com a seguinte nomencla- tura: campo_gran- de. Em SRC escolha a opção SRC sele- cionado > Buscar > WGS 84 / UTM zone 21 S > Ok e selecio- ne a opção Adicio- nar aquivo salvo ao mapa (Figura 6.12). Ao finalizar o pro- cesso, o novo vetor criado aparecerá na tela do QGIS. Figura 6.12 - Exportação do vetor no QGIS. 7. Recortando a área de interesse Para o recorte da área de interesse, abra as duas imagens já compostas e reprojetadas (225_074_20110922 e 225_74_20050414_ referencia_repro) e o vetor campo_grande recém salvo. Para visualizar o local onde o vetor está, clique com o botão direito do mouse sobre o layer do vetor e selecione Aproximar a camada à sua extensão ou simplesmente clique no ícone (Figura 7.1). Ao fazer isso, aparecerá a localização do vetor de interesse (Figura 7.2). Note que, para cobrir todo o limite territorial do Município de Campo Grande, são necessárias duas cenas Landsat. Entretanto, para este trabalho será utilizada apenas uma cena com a órbita- -ponto 225-74, onde se localiza a área urbana do município. EaD • UFMS38 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 7.1 - Zoom na área de interesse para recorte da imagem de satélite. Figura 7.2 - Zoom na área de interesse para recorte da imagem de satélite. Para auxiliar no recorte da área de estudo, abra o vetor BaciasHidrograficas no programa. Basta ir até o diretório SE- MADUR_MEIO_AMBIENTE > MeioAmbiente > BaciasHidro- graficas.shp. Ao clicar em abrir aparecerão os vetores das bacias hidrográficas que cortam a área urbana de Campo Grande (Figura VII.3). EaD • UFMS 39 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 7.3 - Bacias hidrográficas que cortam a área urbana de Campo Grande. Para recortar a área de interesse, clique em Raster > Extração > Cortador (Figura 7.4). Por conseguinte, uma nova janela se abrirá. Em Arquivo de entrada selecione a imagem de referência (GLCF) e em Arquivo de saída selecione o nome e o local onde será salvo a imagem de referencia recortada, sugerimos a nomenclatura 225_74_20050414_ referencia_rec (Figura 7.5). Figura 7.4 - Recortando a área de interesse. EaD • UFMS40 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 7.5 - Recortando a área de interesse. Com o cursor de seleção de recorte ativado, selecione uma área que abrange toda a área de estudo, no caso, as bacias hidro- gráficas que cortam a área urbana de Campo Grande. Dê um clique no ponto inicial, segure o clique e arraste o mouse até o retângulo de seleção marcar toda a área de interesse. Para encerrar a seleção da área, solte o clique e dê Ok (Figura 7.6). Ao terminar o processo, a imagem recortada poderá ser visualizada na tela do programa. Realize o mesmo procedimento para recortar a imagem adquirida do site do INPE. Figura 7.6 - Recortando a área de interesse. Observe que as imagens recortadas aparecem no programa com uma cor diferente. Isso acontece, porque ainda não foi aplicada a composição de bandas RGB e o realce (Figura 7.7). EaD • UFMS 41 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 7.7 - Recorte das imagens do INPE e do GLCF. 8. Georreferenciamento de imagens do satélite Landsat Em razão à curvatura terrestre e ao relevo, o intervalo de amostragem por toda a imagem não é uniforme. Devido à órbita próxima ao eixo polar (e não exatamente polar) do satélite, as linhas de amostragem não são exatamente leste/ oeste. Além disto, devido à rotação terrestre, as feições orto- gonais do terreno não o são sobre a imagem (fazendo com que a orientação da imagem não seja norte-sul).Estas distorções podem ser modelizadas e sistematicamente corrigidas, parte deste erro é corrigido pelas agências distribuidoras das ima- gens (Paranhos Filho et al., 2008). Para transformar a imagem geometricamente, exatamente de acordo com os mapas e layers de dados SIG, deve ser aplicada a projeção a um sistema de coordenadas de carta, para tanto são ne- cessários pontos de controle ao solo (Ground Control Points - GCPs) com coordenadas conhecidas. A correção geométrica envolve a aplicação de uma grade (grid) corrigida (com um sistema de coor- denadas de terreno) sobre a imagem (distorcida), reposicionando- -a (por reamostragem), pixel a pixel de acordo com este grid de referência, armazenando as novas informações de posicionamento geográfico (Figura 8.1). EaD • UFMS42 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 8.1 - O georreferenciamento impõe um sistema de coorde- nadas aos pixels, reamostrando-os e corrigindo geometricamente a imagem (Paranhos Filho, 2000). Agora vamos realizar o georreferenciamento da imagem adquirida pelo site do INPE através da utilização da imagem de referência do GLCF. Abra o QGIS. Clique em Adicionar camada raster, no ícone , siga até o diretório onde está salva a imagem do GLCF, selecione-a e clique em Abrir. Em seguida, faça a com- posição falsa-cor, neste caso a RGB 453 conforme Figura 4.1.7, pois este artifício permite que se tornem visualizáveis e interpretáveis faixas do espectro eletromagnético que não são visíveis ao olho humano (Paranhos Filho et al., 2008). Clique em Complementos > Gerenciar Complementos, para habilitarmos a ferramenta. Em Filtrar por digite georre para faci- litar a busca. Surgirá o complemento Georreferenciador GDAL, habilite-o. Com o georreferenciador habilitado, siga até a barra de complementos e clique no ícone ou através do menu Comple- mentos > Georreferenciador. Na aba superior do programa, siga Raster > Georreferen- ciador > Georreferenciador. Será aberta uma caixa de diálogo, clique em Abrir > Raster e selecione a imagem adquirida do INPE que deseja georreferenciar. Note que ela estará disponível na parte superior da tela Georreferenciador. No menu Opções clique em Propriedades do raster e configure a imagem, apli- cando a composição falsa-cor RGB 453 e ajustando o seu realce (Figura 8.2). EaD • UFMS 43 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 8.2 - Tela da ferramenta Georreferenciador. 8.1. Coletando os pontos de controle Como a imagem usada nesse exercício é apenas um recorte, serão utilizados 25 pontos de controle para correção a geométrica. Para a coleta dos pontos de controle, serão utilizadas as ferramentas de Adicionar ponto de controle, ícone , Excluir um ponto de controle, ícone , e Mover um ponto de controle, ícone . Utilize as ferramentas de visualização para identificar o primeiro ponto de controle. Ao identificá-lo, clique em Adicio- nar ponto, ícone , e clique no local desejado. Ao fazer isso, surgirá a janela Entre as coordenadas do mapa, onde é possível preencher manualmente com as coordenadas caso você as tenha ou então utilizar as coordenadas de uma imagem de referência, como é o nosso caso. Assim, clique em A partir do mapa na tela (Figura 8.1.1). Figura 8.1.1 - Tela A partir do mapa na tela. EaD • UFMS44 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Ao fazer isso, a janela Entre as coordenadas do mapa irá minimizar-se, retornando assim para a aba principal do QGIS onde está a imagem GLCF de base. Nesta imagem, clique exatamente no mesmo local onde foi posicionado o ponto na imagem adquirida do INPE (Figura 8.1.2). Figura 8.1.2 - Coleta dos pontos, na esquerda o ponto na imagem GLCF de referência, na direita a imagem há ser georreferenciada. Após coletar os 6 primeiros pontos de controle, clique em Opções > Configurações de transformação, ícone . Na tela que se abrirá, em Tipo de Transformação escolha a opção Poli- nomial 2 e em Método de amostragem selecione Vizinho mais próximo. No campo Raster de saída selecione a pasta onde será salva a imagem georreferenciada, sugerimos a utilização do nome 225_74_20110922_rec_geo, e no campo SRC de destino selecione a projeção WGS 84 / UTM zone 21S. Habilite a opção Acertar a resolução de saída para o valor 30,0, que é o tamanho do pixel da imagem, e habilite Carregar no QGIS quando concluído para que a imagem seja automaticamente carregada após sua correção (Figura 8.1.3). Figura 8.1.3 - Configurando a ferramenta de georreferenciamento. EaD • UFMS 45 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Definido os parâmetros de transformação, colete o restante dos pontos. Lembre-se de distribuir homogeneamente os pontos na imagem para uma melhor correção geométrica da mesma (Fi- gura 8.1.4). Figura 8.1.4 - Distribuição dos pontos de controle na imagem. Fique atento no RMS (Erro Médio Quadrático), o qual só será amostrado após a configuração dos parâmetros de transformação e terá de ser inferior a um pixel. Se por acaso o RMS for maior que um pixel, atente para a disposição dos pontos de controle (Figura 8.1.5). Figura 8.1.5 - Amostra do Erro Médio Quadrático abaixo de um pixel. 8.2. Gerando a imagem georreferenciada Após registrar seus pontos de controle, recomendamos que salve o arquivo GCP (.points), no ícone , contendo a relação des- ses pontos entre os pixels da imagem e as coordenadas inseridas. Isto lhe poupará tempo e mão de obra caso ocorra algum problema no processamento ou o programa feche inesperadamente. Bastando a você carregar novamente a imagem e importar o arquivo quem contém os pontos selecionando o mesmo ícone. Após salvar os pontos e estar satisfeito com a precisão da correção (RMS), concluiremos o georreferenciamento. Assim, clique em Arquivo > Iniciar o georreferenciamento, ícone . A imagem corrigida geometricamente é gerada e automaticamente carregada na janela do QGIS. Com a imagem georreferenciada sobreposta à imagem de referência, aplique a composição falsa-cor RGB 453 e transparên- cia de 40%. Dê zoom em uma estrada ou algum objeto fácil de ser EaD • UFMS46 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS identificado e veja se as imagens se sobrepõem de maneira correta (Figura 8.2.1). Figura 8.2.1.1 - Imagem georreferenciada com 40% de transparên- cia, sobrepondo à imagem de referência. Note que não se percebe que as duas imagens estão sobre- postas. Isso significa que o georreferenciamento foi satisfatório. 9. Georreferenciamento de carta topográfica a partir de pontos coletados O conceito de georreferenciamento é tornar as coordenadas de uma determinada imagem conhecidas, utilizando um sistema de referência pré-existente, ou seja, é atribuir a variável espacial a esta imagem. O processo de georreferenciamento utilizando sis- temas de informações geográficas é o passo mais importante do geoprocessamento. Isto porque é onde tudo começa. Um erro no georreferenciamento põe a perder todo um projeto. Lembre-se que quando se trabalha com geoprocessamento, na variável es- pacial, representada pelas coordenadas, estão implícitos os con- ceitos de precisão e acurácia. Portanto, muito cuidado ao georre- ferenciar uma imagem. É muito importante ter paciência, tempo disponível e coordenação motora. Para georreferenciar uma carta ou imagem deve-se escolher pontos de controle ao solo (Ground Control Points – GCPs) homo- geneamente distribuídos na carta ou imagem. Estes pontos de controle são locais com coordenadas conhecidas e perfeitamente identificáveis na imagem que se quer corrigir. Como as cartas já vêm corrigidas geometricamente (foram feitas com ortofotos e controle de campo), é necessário corrigir apenas a distorção do EaD • UFMS 47 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS papel e do escâner. O georreferenciamento que será feito, além deatribuir um sistema de coordenadas de terreno a imagem, também realiza a sua correção geométrica. Para uma carta como as do DSG, na escala 1:100.000, 13 pon- tos bastam para a correção (Paranhos Filho, 2000). Deve-se, po- rém, estar atento que o erro de georreferenciamento esteja dentro do aceitável para a escala de trabalho. Para este trabalho será utilizado um recorte da carta topo- gráfica de Palmeiras, a ser georreferenciada e uma tabela com os 9 (nove) pontos de controle, coletados a partir da grade de coor- denadas da carta em questão (Projeção UTM, esferóide Interna- tional 1909, datum Córrego Alegre, Zona 21, hemisfério Sul). Tais pontos serão atribuídos no Sistema de Correção Geométrica. 9.1. Configurando o Georreferenciamento Como o nosso georreferenciador já está habilitado, siga até a barra de complementos e clique no ícone , ou através do menu Complementos > Georreferenciador. Será aberta uma caixa de diálogo, onde na caixa superior será exibida a imagem ou carta a ser corrigida e na caixa inferior a tabela com os pontos de contro- le. Clique em Abrir Raster, ícone , para abrirmos a carta que desejamos georreferenciar. O próximo passo é configurar o Georreferenciador. Clique em Opções > Configura o Georreferenciador. Surgirá uma janela como a abaixo (Figura 9.1.1). Habilite a opção Mostrar IDs, escolha em Unidades Residuais a opção Pixels ou Unidades do mapa. Se desejar, habilite Mostrar a janela do Georreferenciador ancorada para que a janela do georreferenciador seja mostrada junto com a janela de mapa do QGIS. Clique em Ok. Figura 9.1.1 - Configurando o georreferenciador. EaD • UFMS48 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS 9.2. Coletando os pontos de controle Os pontos de controle que serão utilizados no georreferenci- mento da carta são apresentados na Figura 9.2.1 e na Tabela 9.2.1. Para a coleta dos pontos de controle, serão utilizadas as ferramen- tas de Adicionar ponto de controle, ícone , Excluir um ponto de controle, ícone , e Mover um ponto de controle, ícone . Tabela 9.2.1 - Recorte da carta topográfica Palmeiras (DSG, 1982) com os pontos de controle para o georreferenciamento. CARTA X Y Ponto 0 700000 7758000 Ponto 1 680000 7758000 Ponto 2 680000 7750000 Ponto 3 700000 7750000 Ponto 4 696000 7756000 Ponto 5 684000 7756000 Ponto 6 684000 7752000 Ponto 7 696000 7752000 Ponto 8 690000 7754000 O próximo passo é iniciar o georreferenciamento. Utilize as ferramentas de visualização para identificar o primeiro ponto de controle, clique em Adicionar ponto e clique sobre o local do ponto na carta. Surgirá uma janela para entrar manualmente com as coordenadas ou para que as coordenadas sejam obtidas a partir do mapa na tela. Insira as coordenadas conhecidas nos campos X e Y. Clique em OK (Figura 9.2.2). Figura 9.2.1 - Recorte da carta topográfica Palmeiras (DSG, 1982) com os pontos de controle para o georreferenciamento. EaD • UFMS 49 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Figura 9.2.2 - Coletando os pontos de controle. Escolha em Tipo de Transformação a opção Polinomial 2, e em Método de amostragem a opção Vizinho mais próximo. Em Raster de saída escolha a mesma pasta de destino para o novo arquivo raster e dê o um nome para o arquivo que será salvo. Em SRC de destino selecione Córrego Alegre / UTM Zone 21S. Habilite a opção Acertar a resolução de saída para 12,7 que é o tamanho do pixel da carta, e habilite Carregar no QGIS quando concluído para que a imagem seja automaticamente carregada após sua correção (Figura 9.2.3). Figura 9.2.3 - Configurando os parâmetros de transformação do georreferenciamento da Carta Topográfica. OBS: Fique atento ao RMS (Erro Médio Quadrático). Ele tem de ser inferior a um pixel. Se por acaso o RMS for maior que um pixel, atente para a precisão da disposição dos pontos de con- trole ou verifique se as coordenadas de terreno foram digitadas corretamente. EaD • UFMS50 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS 9.3. Gerando a carta georreferenciada Após registrar seus pontos de controle, recomendamos que salve o arquivo GCP (.points), no ícone , contendo a relação des- ses pontos entre os pixels da imagem e as coordenadas inseridas. Isto lhe poupará tempo e mão de obra caso ocorra algum problema no processamento ou o programa feche inesperadamente. Bastando a você carregar novamente a imagem e importar o arquivo que contém os pontos selecionando o ícone . Após salvar os pontos e estar satisfeito com a precisão da correção, vamos concluir o georreferenciamento. Assim, clique em Arquivo > Iniciar o georreferenciamento, ou então clique no ícone . A imagem corrigida geometricamente é gerada e auto- maticamente carregada na janela do QGIS (Figura 9.3.1). Figura 9.3.1 - Carta Georreferenciada. 10. Georreferenciamento de imagem a partir de pontos coletados 10.1. Configurando o georreferenciamento As etapas do georreferenciamento da imagem são muito parecidas com da carta topográfica. Como o nosso georreferen- ciador já esta habilitado, siga até a barra de complementos e clique no ícone , ou através do menu Complementos > Geor- referenciador. Será aberta uma caixa de diálogo, onde na caixa superior será exibida a imagem a ser corrigida e na parte inferior a tabela com os pontos de controle. Clique em Abrir Raster, ou selecione o ícone , para abrirmos a imagem que desejamos georreferenciar. Para configurar o georreferenciador, clique em Opções > Configurar o Georreferenciador. Habilite Mostrar IDs, escolha EaD • UFMS 51 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS as Unidades residuais como Pixels ou Unidades do mapa. Se desejar, habilite Mostrar a janela do Georreferenciador ancorada para que a janela do georreferenciador seja mostrada junto com a janela de mapa do QGIS. No menu Opções, clique em Propriedades do raster para configurar a imagem raster, fazendo sua composição e ajustando o seu realce. A aba Propriedades da camada – Raster irá se abrir. Clique em Estilo e faça a composição falsa-cor RGB 453. Em Me- lhorar contraste escolha Estender para MinMax. Em Carregar valores de min/max habilite Média +/- Desvio Padrão x e coloque 2,0. Em Precisão selecione Real (mais lento), e clique em Carregar. Ao concluir clique em Aplicar e depois OK (Figura 10.1.1). Figura 10.1.1 - Configurando a camada raster do georreferencia- mento. 10.2. Coletando os GCPs A imagem que será usada no exercício é um recorte de uma imagem, assim 11 pontos de controle deverão bastar. Como no caso da carta topográfica, deve-se estar atento para que o erro de georreferenciamento esteja dentro do aceitável para a escala de trabalho. Nas páginas seguintes são apresentadas a tabela com as coordenadas dos GCPs (Tabela 10.2.1) e a imagem (Figura 10.2.1). EaD • UFMS52 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Tabela 10.2.1 - Pontos de controle para o georreferenciamento da imagem Landsat (Projeção UTM, esferoide International 1909, datum horizontal Córrego Alegre, zona 21, hemisfério Sul) IMAGEM X Y Ponto 00 689111,5 7755190,0 Ponto 01 682956,0 7755212,5 Ponto 02 683046,0 7750652,5 Ponto 03 689406,0 7751260,0 Ponto 04 684253,5 7754792,5 Ponto 05 688573,5 7753862,5 Ponto 06 684613,5 7754012,5 Ponto 07 686106,0 7751252,5 Ponto 08 687889,5 7752640,0 Ponto 09 683323,5 7752602,5 Ponto 10 686949,0 7754980,0 Figura 10.2.1 - Recorte da imagem Landsat, composição falsa-cor RGB 453, com os pontos de controle para georreferenciamento. Utilize as ferramentas de visualização para identificar o primeiro ponto de controle, clique em Adicionar ponto e clique sobre a imagem no local de um ponto conhecido. Surgirá uma janela para entrar manualmente com as coordenadas ou para que as coordenadas sejam obtidas a partir do mapa na tela. Insira as coordenadas conhecidas nos campos X e Y – observe que é o mesmo procedimento realizado no georreferenciamentoda CARTA TOPOGRÁFICA. Após coletar no mínimo 6 pontos de controle clique em Opções > Configurações de transformação, ícone . Escolha como Tipo de Transformação a opção Polinomial 2 em Método de amostragem selecione Vizinho mais próximo. EaD • UFMS 53 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGIS Escolha a mesma pasta de destino para salvar o novo arquivo Raster e dê o um nome para o arquivo que você saiba que se trata do arquivo georreferenciado. Escolha o SRC de destino como Córrego Alegre / UTM Zone 21S. Habilite a opção Acer- tar a resolução de saída para 30,0, que é o tamanho do pixel da imagem, e habilite Carregar no QGIS quando concluído para que a imagem seja automaticamente carregada após sua correção (Figura 10.2.2). Figura 10.2.2 - Configurando os parâmetros de transformação do georreferenciamento da Imagem. Fique atento ao RMS (Erro Médio Quadrático). Ele só será amostrado após a configuração dos parâmetros de transformação e terá de ser inferior a um pixel. Se por acaso o RMS for maior que um pixel, atente para a precisão da disposição dos pontos de controle ou verifique se as coordenadas de terreno foram digitadas corretamente. 10.3. Gerando a imagem georreferenciada Após registrar os 11 pontos de controle, recomendamos que salve o arquivo GCP (.points), a partir do ícone . Após salvar os pontos e estar satisfeito com a precisão da correção (RMS) va- mos concluir o georreferenciamento. Assim, clique em Arquivo > Iniciar o georreferenciamento ou clique no ícone . A imagem corrigida geometricamente é gerada e automaticamente carregada na janela do QGIS. Unidade II CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS NO SPRING NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS 57 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 57Classificação de imagens no Spring 1. Criando e configurando o Projeto 1.1 Abrindo o SPRING 5.2.1 Para iniciar o Spring dê duplo clique no ícone do programa. Ao fazer isso, duas novas janelas se abrirão. Na tela inicial, No- vidades Spring 5.2, são disponibilizadas algumas informações referentes ao programa (Figura 1.1.1). E na tela posterior, tem-se a janela principal do Spring (Figura 1.1.2). Figura 1.1.1 - Tela inicial do Spring. Figura 1.1.2 - Tela principal do Spring. Unidade II CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS NO SPRING EaD • UFMS58 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS58 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS 1.2 Criação do banco de dados Para a criação do banco de dados geográficos, onde serão armazenadas todas as informações constantes no trabalho a ser realizado, clique em Arquivo > Banco de dados (Figura 1.2.1). Figura 1.2.1 - Selecionando banco de dados. Na janela Ban- do de Dados, no campo Diretório, se- lecione o local onde o mesmo será salvo. Crie uma pasta com o nome classifica- cao_spring_landsat. Na caixa Nome com- plete com o nome campo_grande e em Gerenciador deixe selecionado o tipo de banco de dados SQLite. Clique em Criar e Ativar (Figu- ra 1.2.2). Figura 1.2.2 - Criando o bando de dados. EaD • UFMS 59 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 59Classificação de imagens no Spring 1.3 Criação do projeto Para a criação de um projeto, o qual é um sub- diretório onde serão ar- mazenados os arquivos de dados, clique em Arquivo > Projeto > Projeto (Figura 1.3.1). É interessante des- tacar que um banco de da- dos geográficos pode con- ter mais de um projeto. Na janela Projetos, em Nome digite o nome do projeto, no caso, clas- sificacao_225_74. No cam- po Projeção selecione em Sistemas a opção UTM e em Modelos da Terra selecione Datum-> ITRF (WGS84), em Zona colo- que o valor 21, clique em Executar (Figura 1.3.2). Figura 1.3.1 - Criando o projeto. Figura 1.3.2 - Configurando os parâmetros do projeto. Para a continuação do processo de criação do projeto é ne- cessário estabelecer o limite geográfico da área em estudo (campo Retângulo Envolvente). Assim, definem-se dois pontos em coor- denadas planas ou geográficas, os quais devem ser diagonalmen- te opostos, de modo que o primeiro seja o inferior esquerdo e o segundo, o superior direito, conforme Figura 1.3.3. EaD • UFMS60 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS60 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 1.3.3 - Definindo os pontos do retângulo envolvente. Para este estudo, selecione a opção Coordenadas Planas e insira os valores apresentados na Tabela 1.3.1. Tabela 1.3.1 - Valores a serem informados no campo Retângulo Envolvente. X1: 675312 X2: 810886 Y1: 7690738 Y2: 7781763 Figura1.3.4 - onfigurando os parâmetros do projeto. Após inserir os valores, selecione em Hemisfério a opção S nos dois campos. Clique em Criar > Ativar (Figura 1.3.4). Ao clicar em Ativar, a janela Pro- jetos fecha-se au- tomaticamente e a nova visualização do programa é vista na Figura 1.3.5. Ob- serve que na barra de título do progra- ma tem-se o nome do banco de dados ([campo_grande]) e do projeto ([classifi- cacao_225_74]). EaD • UFMS 61 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 61Classificação de imagens no Spring Figura 1.3.5 - Criação do projeto concluída. 1.4 Criação do modelo de dados Para se visualizar os dados espaciais no banco de dados, é necessário criar os modelos de dados, especificando-se as categorias e classes dos dados e dos atributos que serão pro- cessados. No Spring é possível trabalhar com cinco modelos de dados. Cada categoria representa um tipo de dado. Quando for criar a nova categoria, atente-se para qual tipo de dado se está trabalhan- do. Exemplo, para trabalhar com um modelo digital de elevação dentro do Spring, serão utilizados os modelos de dados pertencente à CAT_MNT. Os dados cadastrais e rede são dados que trabalham orienta- dos a objetos, sendo utilizados bastante em cadastros municipais, onde se tem mais de uma informação atribuído ao mesmo objeto. Assim, em Modelo de dados, no ícone , selecione a opção CAT_Imagem e no campo Nome digite CAT_225_74. Clique em Criar > Executar > Fechar (Figura I.4.1). Note que ao selecionar a opção Criar, a categoria CAT_225_74 aparece junto às demais categorias. EaD • UFMS62 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS62 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 1.4.1 - Criação do modelo de dados 2. Abrindo a imagem Landsat no projeto Para im- portar a ima- gem Landsat que será clas- sificada neste trabalho, siga até Arquivo > Importar > Importar Da- dos Vetoriais e Matriciais (Figura 2.1). Figura 2.1 - Importando a imagem Landsat que será classificada neste trabalho. Na janela que se abrirá, no campo Dados > Arquivo siga até o diretório onde está salva a imagem Landsat georreferenciada, 225_74_20110922_rec_geo (Figura 2.2). EaD • UFMS 63 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 63Classificação de imagens no Spring Figura 2.2 - Importando a imagem Landsat que será classificada. Ao terminar o processo siga até a aba Saída e em Categoria selecione a categoria CAT_225_74, clique em Executar. No cam- po PI preencha com landsat_225_74, clique em Executar (Figura 2.3). Ao clicar em Executar, aparecerá uma janela mostrando a porcentagem do processamento do procedimento. Terminando, selecione a opção Fechar. Figura 2.3 - Importando a imagem Landsat que será classificada. EaD • UFMS64 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS64 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Ao finalizar o processo, a categoria criada aparecerá na tela principal do Spring (Figura 2.4). O próximo passo é demonstrar osprocedimentos para visualizar as imagens das bandas espectrais do satélite Landsat na composição falsa-cor. Figura 2.4 - Categoria de imagens apresentada na tela principal do Spring. 2.1 Composição falsa-cor da imagem Landsat Para a visualização da imagem Landsat na composição falsa- -cor RGB 453, selecione o layer correspondente à banda 4, no caso, landsat_225_74_4, e na parte inferior do Spring, marque a caixa representativa da letra R. Por conseguinte, selecione o layer da banda 5 (landsat_225_74_5) e marque a caixa representativa da letra G. E por fim, selecione o layer da banda 3 (landsat_225_74_3) e marque a caixa representativa da letra B (Figura 2.1.1). A combinação entre as bandas escolhidas neste estudo per- mite a diferenciação dos alvos terrestres, como a vegetação e os corpos d’água, com maior clareza, facilitando a identificação dos mesmos e o processo de classificação. Com o objetivo de facilitar ainda mais a identificação dos principais alvos terrestres, aplica-se o realce individualmente em cada uma das bandas utilizadas na composição falsa-cor. Note que ao se fazer isso, a imagem é apresentada na tela ativa do Spring (Figura 2.1.2). EaD • UFMS 65 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 65Classificação de imagens no Spring Figura 2.1.1 - Composição falsa-cor da imagem Landsat. Figura 2.1.2 - Imagem Landsat que será classificada. 2.2 Aplicando o realce na imagem Landsat Para aplicar o realce, siga Imagem > Contraste. Em Operação selecione a opção Linear. Na caixa de diálogo (onde é visualiza- do o histograma), clique com o botão esquerdo do mouse sobre o EaD • UFMS66 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS66 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS ínicio da curva do histograma e depois clique com o botão direito do mouse no final da curva do histograma. Note que um outro histograma pode ser visualizado na caixa de diálogo (Figura 2.2.1). Figura 2.2.1 - Aplicando o contraste no canal vermelho. Ao lado do campo Nível de Entrada, clique na opção Apli- car. No campo Salvar Imagem > Nome preencha com o termo r e clique em Salvar. Repita isso para as outras duas bandas. Assim, para selecionar o canal verde, siga até Canal e selecione a opção Verde (G), repetindo o processo realizado no canal vermelho (Figura 2.2.2). Por fim, faça o mesmo procedimento com o canal azul (Figura 2.2.3). Ao clicar em Fechar, uma nova janela aparecerá questionando se deseja manter o contraste aplicado, clique em Sim. Figura 2.2.2 - Aplicando o contraste no canal verde. EaD • UFMS 67 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 67Classificação de imagens no Spring Figura 2.2.3 - Aplicando o contraste no canal azul. Depois de todo esse processo, a imagem aparecerá colorida como mostra a Figura 2.2.4. Figura 2.2.4 - Imagem Landsat com o contraste aplicado. 3. Abrindo o arquivo vetorial no Spring Para auxiliar na identificação da área que será classificada, no caso, a Bacia Hidrográfica do Rio Gameleira que corta a região sul de Campo Grande, iremos importar para a tela principal do EaD • UFMS68 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS68 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Spring o arquivo vetorial das bacias hidrográficas que cortam o Município de Campo Grande. Do mesmo modo que para a im- portação da imagem Landsat, é necessária a criação de uma nova categoria, neste caso, uma categoria temática. Assim, clique no ícone Modelo de Dados, selecione a opção CAT_Tematico e em Nome preencha com CAT_bacias. Clique em Criar > Executar > Fechar (Figura 3.1). Novamente siga Arquivo > Importar > Importar Dados Ve- toriais e Matriciais. Na aba Dados, em Arquivo siga até o diretó- rio onde os arquivos vetoriais estão salvos. Em Saída > Categoria selecione a categoria criada para este arquivo (CAT_bacias) e em PI preencha com bacias_hidrograficas. Clique em Executar (Fi- gura 3.2). Figura 3.1 - Criando modelo de dados temático. Figura 3.2 - Importando arquivo vetorial. EaD • UFMS 69 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 69Classificação de imagens no Spring Note que a nova categoria e o arquivo vetorial são inseri- dos na tela principal do Spring. Para visualizá-lo, selecione-o e na parte inferior do Spring, selecione a caixa representativa Linhas (Figura 3.3). Figura 3.3 - Abrindo o arquivo vetorial. A Figura 3.4 apresenta os polígo- nos das bacias hi- drográficas sobre a imagem Landsat na composição falsa- -cor RGB 453. Note que a simbologia utilizada dificulta a visualização dos polígonos. Assim, com o objetivo de facilitar a visuali- zação dos mesmos, sugerimos trocar- mos sua simbolo- gia. Figura 3.4 - Polígono das bacias hidrográ- ficas sobre a imagem Landsat. EaD • UFMS70 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS70 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Com o layer bacias_hidrograficas selecionado siga Temático > Edição Vetorial. Uma nova configuração do Spring aparecerá. Clique no ícone Visual, siga até a aba Linhas e em cor, selecione a cor preta, selecione em Largura o valor 2 e clique em Executar > Fechar (Figura 3.5). Note que, após esse processo, o polígono ba- cias_hidrograficas é apresentado em preto (Figura 3.6). Para sair da janela de edição vetorial selecione o ícone , Sair Edição Vetorial. Figura 3.5 - Modificando a simbologia do vetor. Figura 3.6 - Modificação da simbologia do polígono das bacias hidrográficas. EaD • UFMS 71 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 71Classificação de imagens no Spring 4. Segmentação da área de estudo para posterior classificação A segmentação é um processo automático que consiste em subdividir numa imagem as regiões homogêneas, considerando algumas de suas características que melhor representam as fei- ções presentes na cena, como por exemplo o nível de cinza dos pixels, textura e contraste (Oliveira, 2002; Woodcok et al., 1994). No caso do Spring, o algoritmo de segmentação utilizado baseia- -se no método que depende da definição de duas variáveis, grau de similaridade e o tamanho mínimo para o estabelecimento de uma região. Os parâmetros de entrada do segmentador são o limiar de similaridade e o tamanho mínimo de área. Cada região possui um atributo numérico que a caracteriza. Todo pixel vizinho a esta região é um candidato em potencial a pertencer à mesma, desde que a diferença do valor do atributo deste pixel e da região seja inferior ao limiar de similaridade estipulado. O atributo área, que é definido em função da escala pretendida, limita o tamanho mí- nimo, em número de pixels, que uma região deve ter na imagem segmentada (Oliveira, 2002). Assim, para iniciar o processo de segmentação da imagem Landsat, na aba superior do Spring selecione Imagem > Segmen- tação (Figura 4.1). Na janela Segmentação > Método selecione a opção Cresci- mento de Regiões. No campo Bandas selecione as bandas 3, 4 e 5. No campo Similaridade digite o valor 10 (dez) e em Área (pixels), o valor 5 (cinco). Na caixa Banda de Exclusão deixe sele- cionado Nenhuma. Observação: para cada caso serão utilizados valores diferentes para os campos de similaridade e área (pixel). Para se chegar ao valor ideal é necessária a realização de vários testes, modificando esses valores até encontrar a segmentação que melhor se ajuste à imagem que será segmentada. Em Nome do PI coloque o nome do arquivo de segmentação que será gerado, sugerimos que o nome contenha os valores dos parâmetros de similaridade e área (pixels). Assim, preencha com 225_74_10_5 (Figura 4.2). EaD • UFMS72 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS72 GEOGRAFIA- NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 4.1 - Selecionando a fer- ramenta de segmentação. Figura 4.2 - Selecionando os pa- râmetros para a segmentação. Para selecionar a área que será segmenta- da clique em Retângulo Envolvente e uma nova janela se abrirá. Em Cur- sor selecione a opção Sim e na tela principal do Spring, onde se en- contra a imagem Land- sat, determine a área de estudo dando um clique no ponto inicial, arras- tando o mouse e, ao cobrir toda a área desejada, dê novamente outro clique. Selecione as opções Ad- quirir > Executar (Figura 4.3). Ao voltar à janela Segmentação, selecione a opção Executar. Figura 4.3 - Selecionando a área de interesse EaD • UFMS 73 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 73Classificação de imagens no Spring Ao finalizar o processo de segmentação, aparecerá uma tela relatando que o processo foi realizado de modo normal. Clique em Ok. Ao fazer isso, a tela auxiliar do Spring se abrirá, apresentando a segmentação realizada (Figura 4.4). Figura 4.4 - Tela auxiliar do Spring apresentando a segmentação realizada. Ao fechar a tela auxiliar, note que o layer da segmenta- ção aparecerá junto à categoria da imagem Landsat (Figura 4.5). Para que o mesmo se torne visível, selecio- ne na caixa inferior do Spring, a caixa representativa Rotu- lada (Figura 4.6). Figura 4.5 -Layer de segmentação apresentado na tela ativa do Spring. EaD • UFMS74 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS74 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS Figura 4.6 - Visualização dos polígonos da segmentação sobre a imagem Landsat. 5. Iniciando a classificação da imagem Landsat Nessa etapa são esco- lhidas as imagens que servi- rão de base para a criação de um novo atributo, que será a imagem classificada. Com o layer da segmentação sele- cionado (225_74_10_5), siga até Imagem > Classificação (Figura 5.1). Na tela Classifica- ção, clique em Contexto > Criar, o que fará que a janela Criação de Contexto apareça. Quando se define contexto, está definindo um nome para o atributo que guardará as informações da classificação. Em Nome preencha com o termo clas- sificacao_225_74_10_5 e selecione em Tipo de Aná- lise > Regiões. Na caixa Bandas, selecione as ban- das 3, 4 e 5 e em Imagens Sementadas selecione a categoria correspondente à segmentação da imagem, [CAT_225_74_10_5]. Clique em Executar (Figura 5.2). Figura 5.1 - Selecionando a ferra- menta Classificação. EaD • UFMS 75 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 75Classificação de imagens no Spring Figura 5.2 - Selecionando os parâmetros para a classificação da imagem. Ao clicar em Executar, a tela Criação de Contexto se fechará, voltando à tela anterior Classificação. Selecione em Contexto o arquivo gerado, isso fará com que na caixa Bandas sejam visuali- zadas as bandas selecionadas para a classificação. Selecione a opção Extração de Atributos das Regiões, essa seleção fará com que uma janela apareça mostrando o andamento do processo e, quando o mesmo terminar, as opções Treinamento, Classificação, Pós- -Classificação e Mapeamento se tornarão disponíveis (Figura 5.3). Figura 5.3 - Procedimentos para a classificação da imagem. O próximo passo a ser realizado é a obtenção das áreas de treinamento, as quais se prestam a informar ao sistema quais são as classes a serem identificadas durante o processo de classificação. EaD • UFMS76 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS76 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS 6. Obtenção das amostras de treinamento Na tela Classificação se- lecione a opção Treinamento. Ao selecioná-la, a janela Treina- mento se tornará visível (Figura 6.1). É nesta etapa que serão adquiridas as amostras, de cada classe de cobertura do solo, que serão fornecidas para o sistema. Como auxílio à identifi- cação dos principais alvos da cobertura do solo, como vege- tação, recursos hídricos, utilize o material de apoio intitulado areas_de_treinamento, o qual disponibiliza as 16 classes pro- postas por Paranhos Filho (2000). Figura 6.1 - Passos para a sele- ção de amostras de cada classe de cobertura do solo. No campo Nome, são colocados os nomes referentes às áre- as de treinamento. Em Cor é possível escolher a simbologia do polígono que representará cada classe. Para dar início à coleta das áreas de treinamento, sugerimos que se siga a ordem das classes disponibilizadas no material de apoio. Pode acontecer de não serem reconhecidas todas essas 16 classes na área de estudo, o que não vem a ser um problema. Assim, começamos com a classe Lat1 que representa o pri- meiro tipo de latossolo exposto. No campo Nome preencha com lat1 e em Cor escolha a cor que preferir, neste caso escolhemos a cor azul, posteriormente cli- que em Criar. Ao se fazer isso, em Temas aparecerá a classe criada (Figura 6.2). Figura 6.2 - Passos para a sele- ção de amostras de cada classe de cobertura do solo. EaD • UFMS 77 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 77Classificação de imagens no Spring Agora, basta identificar as amostras da classe lat1, selecio- nando os polígonos correspondentes a essa área de treinamento. Selecione o ícone e na tela principal do Spring, selecione o polígono correspondente à classe lat1, conforme exemplificado na Figura 6.3. Note que ao selecionar o polígono, a sua simbologia passará a ser azul. Figura 6.3 - Seleção das áreas correspondentes à classe lat1. Figura 6.4 - Selecionando as áre- as de interesse da classe lat1. Ao selecionar o polígo- no clique, na janela Treina- mento, a opção Adquirir. Ao fazer isso, note que no campo Amostras, a amostra selecio- nada aparecerá, informando o número de pixels da amos- tra coletada (Figura 6.4). Lembre-se de salvar esse procedimento clicando na opção Salvar na parte inferior da janela Treina- mento. Faça isso para as outras 15 amostras disponibilizadas no material de apoio. Ao ter- minar de coletar as amostras, salve novamente e clique em Fechar. Ao fazer isso, volte para a tela Classificação e selecione Classificação. EaD • UFMS78 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS EaD • UFMS78 GEOGRAFIA - NOÇÕES BÁSICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA ANÁLISES AMBIENTAIS 7. Finalizando o processo de classificação Nesta etapa é criada uma nova imagem, que contém os dados da classi- ficação. Pode-se criar mais de uma imagem, mudando os valores de limiar de acei- tação e/ou tipo de classifi- cador. Ao selecionar Classifi- cação, abre-se a janela Clas- sificação de Imagens. Em Tipo do Classificador sele- cione a opção Bhattacharya e, em Limiar de Aceitação, selecione o valor 99,9%. No campo Nome, preencha com class_225_74_10_5. Clique em Executar (Figura 7.1). Figura 7.1 - Selecionando os parâ- metros para a classificação. Ao fazer isso, aparecerá uma janela apresentando a porcenta- gem do andamento do procedimento. Após terminar o processo, selecione em Ok e feche a janela de Classificação. Note que o arquivo da classificação será aberto na tela auxiliar do Spring, feche-a (Figura 7.2). Figura 7.2 - Classificação visualizada na tela auxiliar do Spring. EaD • UFMS 79 Georreferenciamento de carta topográfica e de imagem Landsat no QGISEaD • UFMS 79Classificação de imagens no Spring Ao voltar na tela inicial do programa, selecione o layer da classificação, class_225_74_10_5, e na parte inferior do Spring selecione a opção Classificadada (Figura 7.3). Figura 7.3 - Visualização da classificação na tela principal do programa. Para relembrar a simbologia de cada classe de treinamento, selecione o ícone e depois, na janela Legenda, o layer da clas- sificação, class_225_74_10_5 (Figura 7.4). Figura 7.4
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