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SISTEMAS DE INFORMAÇÃO E PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS UNIDADE III APLICAÇÃO PRÁTICA Elaboração Tarcísio Petter Luiz Franco Produção Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração SUMÁRIO UNIDADE III APLICAÇÃO PRÁTICA ..........................................................................................................................................................................5 CAPÍTULO 1 ELABORAÇÃO DE BASES GEOGRÁFICAS ............................................................................................................................ 5 CAPÍTULO 2 ANÁLISE ESPACIAL DE DADOS GEOGRÁFICOS ................................................................................................................ 8 CAPÍTULO 3 INTEGRAÇÃO ............................................................................................................................................................................... 14 REFERÊNCIAS ...............................................................................................................................................20 5 UNIDADE IIIAPLICAÇÃO PRÁTICA CAPÍTULO 1 ELABORAÇÃO DE BASES GEOGRÁFICAS Uma base cartográfica digital bem elaborada pode contribuir grandemente para o desenvolvimento de uma região, no ordenamento e na gestão do território, na gestão ambiental, na identificação de público-alvo para políticas públicas, entre outros. Nesse sentido, utilizaremos aqui imagens digitais ou bases cartográficas digitalizadas na geração de informação. Após tratamento das informações, classificação, criação de camadas vetoriais a partir de informações secundárias como imagens, cartas digitalizadas, adição de camadas já existentes e ainda importação de arquivos de obtenção de dados em campo, como GPS, o próximo passo será fazer com que as informações cartográficas geradas tenham boa visualização e orientação, auxiliando os profissionais e administradores na tomada de decisões. Se a apresentação desses resultados for um mapa impresso ou digital, deverá conter indicadores que permitam leitura fácil e de forma eficiente das informações apresentadas. Cada mapa possui informações que devem ser evidenciadas, porém todos devem conter uma formatação com os identificadores que são comuns e difundidos aos usuários, por exemplo, norte de orientação, grade de coordenadas, legenda e informações cartográficas, como projeção cartográfica, escala etc. Gerar um mapa no QGIS é bastante simples e pode conter quantas informações forem necessárias para facilitar a leitura/interpretação. Então, clique em ‘Projeto’ → ‘Novo Layout de Impressão’ para iniciar a formatação do produto final. O layout de impressão permite que você adicione elementos como área de extensão do mapa, legenda, barra de escala, imagens, formas básicas, setas e 6 UNIDADE III | APLICAÇÃO PRÁTICA rótulos de texto. Você pode dimensionar, agrupar e alinhar a posição de cada elemento e ajustar as propriedades para criar seu modelo. O modelo criado pode ser impresso ou exportado para formatos de imagem, Postscript, PDF ou SVG, e você pode salvar o modelo e carregá-lo novamente em outra sessão. Veja uma lista de ferramentas na Figura 30. Figura 30. Criando um novo layout de impressão. Fonte: arquivo do autor. O compositor de impressão possui uma barra de menus e uma barra de ferramentas. Logo abaixo temos a janela que define a ‘Área de Impressão’ e, à direita, algumas abas de configuração. Figura 31. Ferramentas para criação de layout de impressão. Fonte: arquivo do autor. 7 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III » Na aba ‘Modelo’ é possível configurar as dimensões do papel e a qualidade de impressão. Também é possível definir uma grade de fundo para auxiliar o alinhamento de objetos na área de impressão. Para ligar a grade, utilize o menu ‘Visão’, opção ‘Mostrar grade’. » Nela estão disponíveis opções de exportação e também existe a opção de ‘Atrair para grade’. Para modificar o tipo de grade (pontos, cruzes ou sólido), utilize o menu ‘Configurações’ → ‘layout’. » Aqui há informações de escala, sistema de referência; a opção ‘Travar camadas’ congela as camadas de um item. Dessa forma, podemos alterar a visualização das camadas na tela principal do QGIS sem alterar a aparência do item. Nessa aba também é possível definir a extensão do mapa, configurar uma grade interna, definir posição e tamanho do item, definir a existência, ou não, de moldura, definir a cor de fundo (ou a transparência se a caixa ‘Fundo’ for desligada), entre outras coisas. Na aba ‘Guias’, é possível colocar linhas verticais e horizontes que orientarão no alinhamento do mapa. Cada profissional deve criar o compositor de impressão que melhor represente as informações do seu produto, porém muitos layouts de mapas se assemelham, e, felizmente, o QGIS permite salvar um compositor de impressão para ser aproveitado em outros mapas. Melhor ainda: no site da comunidade do QGIS no Brasil, os membros criam-no e disponibilizam-no para utilização de demais usuários. O modelo ilustrado na Figura 32 foi criado pelo autor desta apostila, Tarcísio Franco, utilizando o layout de impressão do QGIS para um estudo de impacto em terras indígenas no Ceará. Figura 32. Modelo de compositor de impressão. Fonte: arquivo do autor. 8 CAPÍTULO 2 ANÁLISE ESPACIAL DE DADOS GEOGRÁFICOS Um SIG tem como uma de suas principais características a capacidade de permitir análise espacial mediante os dados espaciais e atributos armazenados no banco de dados para responder às perguntas, o que ocorre por meio de simulações de situações em modelos do mundo real. O objetivo da análise espacial é extrair ou questionar informações úteis que satisfaçam às exigências dos objetivos do usuário para tomada de decisão técnica, fornecendo subsídios que permitam prever acontecimentos. Exemplo prático é a possibilidade de identificar os locais onde podem ocorrer inundações devido a chuvas; com o auxílio de informações hidrometeorológicas, é possível calcular o tempo e a quantidade de escoamento de água e, assim, saber onde e quando ocorrerão as cheias. Essa é uma ferramenta fantástica do SIG, a qual salva vidas. A análise espacial consiste em recuperar, reclassificar, medir, sobrepor, conectar e relacionar os dados gráficos e seus atributos por meio de operações que reavaliam os valores temáticos nas categorias do mapa, por exemplo, identificar, a partir de um modelo digital de elevação cruzado com o mapa de urbanização, onde estão as áreas de maior possibilidade de risco de desmoronamentos quando na ocorrência de fortes chuvas. O resultado será outro mapa resultado da associação de funções e localização de dois ou mais mapas. O QGIS permite consultas espaciais, exploração interativa de dados, identificação e seleção de geometrias, pesquisa, visualização e seleção de atributos, bem como criação de simbologia. Além disso, permite o processamento georreferenciado de camadas matriciais e vetoriais, como sobreposição, recorte, buffer, amostragem, interpolação TIN (Triangular Irregular Network), interpolação IDW (Inverse Distances Weight), análise de parâmetros morfológicos e gestão das geometrias dos dados associados. Possibilita também manusear camadas raster. No QGIS, é instalado automaticamente o complemento/plugin GRASS, que é o módulo de interpolação espacial do GRASS GIS. Em sua instalação padrão, fornece módulos para interpolação de informações pontuais de tal forma que esses dados possam ser extrapolados de forma uniforme na superfície espacial. Esse plugin permite o acesso a centenas de comandos e análises espaciais complexas, tanto raster como vetorial, incluindo álgebra de mapas, modelação hidrológica, interpolação de superfícies, análise de redes, análise de imagem, operações de base de dados etc. 9 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III Os arquivos, assim que carregados no QGIS, apresentam uma cor única quenem sempre facilita a visualização e a compreensão do tema referente àquele mapa, entretanto é possível modificar a apresentação do mapa tornando-a mais interessante e realçando as características desejadas por meio dos seus atributos. Nesse contexto, no primeiro exemplo, faremos uma classificação categorizada. Com o botão direito sobre a feição, clique em 1. ‘Propriedades’; a janela se abrirá e, na aba 2. ‘Simbologia’, escolha a opção ‘Categorizado’ e a coluna que deseja classificar. Escolha também a graduação de cores que deseja utilizar Cor de degradê → 3. ‘Classificar’ → 4. ‘Aplicar’. O resultado pode ser observado na Figura 33. Outras classificações podem ser feitas em sequências de passos semelhantes. Figura 33. Classificação categorizada. Fonte: arquivo do autor. Uma ferramenta de grande importância e utilidade é a de recortar camadas, sejam elas vetoriais, sejam matriciais. Isso facilita o processamento mais rápido por trabalhar sobre a área de interesse. O recorte pode ser realizado com um retângulo delimitado para nossa área de estudos. 1. ‘Camada’ → ‘Criar Nova Camada’ → ‘Nova Camada Shapefile’. Em seguida, na janela que se abrirá, escolha o tipo de camada (nesse caso, 2. ‘Polígono’). Em seguida, especifique a 3. ‘Projeção’. Importante: caso deseje 4. ‘Novos Atributos’ à sua feição, essa é a hora. Por fim, finalize 5. ‘OK’. 10 UNIDADE III | APLICAÇÃO PRÁTICA Figura 34. Criando camada vetorial no QGIS. Fonte: arquivo do autor. O recorte pode ser feito para os limites da camada criada anteriormente ou para os limites de uma feição selecionada de outra camada. No caso desse exemplo, antes de iniciar o recorte, foi feita uma seleção da área limite de referência para o recorte em seguida 1. ‘Vetor’ → ‘Geoprocessamento’ → ‘Recortar’. Na janela que se abrirá, selecione a camada a ser cortada e também o polígono de referência. Figura 35. Recorte em camada vetorial. Fonte: arquivo do autor. 11 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III Outro tipo de análise que faremos é de relevo. Para tal, nesse exemplo, utilizamos camada vetorial de curvas de nível e análise espacial simples, gerando o Modelo Digital de Terreno (TIN). Na camada vetorial ‘Curvas de Nível’, houve a interpolação. Para isso, clicamos na ferramenta 1. ‘Processar’ → ‘Caixa de Ferramentas’. No lado direito do seu projeto QGIS, será aberta um guia de ferramentas/algoritmos, na qual você verificará ‘Interpolar’. Ao clicar em 2. ‘Interpolação TIN’, abrirá uma janela. Nesta (Figura 36), como ‘entrada’, escolhemos a camada vetorial ‘Curva de Nível’ e o atributo de interpolação ‘Cota’. Pode ser gerado um modelo de elevação para toda extensão da camada, para parte visível, ou ainda podemos 3. ‘Selecionar extensão na tela’. Esta nos permite solicitar o processamento de uma área do tamanho que desejarmos. Figura 36. Interpolação triangular para gerar modelo digital de terreno. Fonte: arquivo do autor. Feito isso, ‘Executar’ e aguardar o resultado. 12 UNIDADE III | APLICAÇÃO PRÁTICA Figura 37. Processamento para gerar modelo digital de terreno. Fonte: arquivo do autor. O TIN resultante será apresentado em tons de cinza, então, para melhor visualização, na janela de 1. ‘Propriedades’ da camada, altere a graduação de cores para apresentação do modelo de elevação. Podemos escolher a apresentação em 2. ‘Falsa cor’ como mapa de cor e haverá graduações coloridas para os intervalos de altitudes. Figura 38. Resultado e configuração de simbologia de representação do modelo digital de elevação. Fonte: arquivo do autor. 13 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III Leia o manual do usuário do Quantum GIS. Esses SIGs têm grande quantidade de aplicações; se fôssemos apresentar cada uma delas, esta apostila ficaria muito grande e extrapolaria o tempo de curso. Dessa forma, fica como sugestão aprender mais sobre essas fantásticas ferramentas. Além disso, fundamente mais seus conhecimentos sobre o Quantum GIS, que possui muitas aplicações; certamente alguma delas será útil ao seu conhecimento acadêmico e também profissional. Então, recomendo, além de outras bibliografias, acompanhar o manual do usuário e a evolução do Quantum GIS. 14 CAPÍTULO 3 INTEGRAÇÃO Além das conexões apresentadas pelos plugins ‘QuickMapServices/OpenLayers’, outras formas de integração estão tornando-se comuns, por exemplo, o uso de um tipo especial de sistemas gerenciadores de banco de dados e geoserviços. 3.1. Conectar QGIS ao PostGIS Nos chamados bancos de dados geográficos, em que os sistemas gerenciadores possuem módulos espaciais, um dos mais conhecidos é o PostGIS, que é uma extensão espacial do PostGreSQL. Ao passo que a área das geotecnologias vem desenvolvendo-se, percebeu-se a grande utilidade de conectar os bancos de dados geográficos com inúmeros softwares de SIG, não fazendo diferença com o QGIS, que é o mais importante software livre de SIG. Se você possui conhecimentos em PostGIS, pode criar um banco de dados e dar carga de dados geoespaciais, mantendo seus dados salvos em um sistema de armazenamento e gerenciamento de dados. Isso possibilitará a conexão por meio do QGIS de onde você estiver e permitirá acessos diversos. Então, apresentamos a seguir o passo a passo para adicionar uma camada de armazenado em uma tabela PostGIS para visualização no QGIS: Utilize o ícone 1. ‘PostGIS’ disponibilizado nas ferramentas de navegação conforme ilustrado na Figura 39. Serão disponibilizados os bancos de dados com conexão estabelecida (nesse exemplo, ‘tarcisio_posgeo’). Dentro deles, são disponibilizados os esquemas; nesse caso, os dados estão salvos em 2. ‘Public’, e, dentro dele, há as tabelas. A escolhida aqui foi de 3. ‘Municípios’. Para adicioná-lo, basta clicar sobre a camada e arrastá-la para a janela principal do seu projeto. Caso não possua conexão configurada a um banco de dados geoespaciais existente, clique com o botão direito e insira os parâmetros na janela ‘Criar uma Nova Conexão PostGIS’. Então, o programa abrirá uma janela para que sejam informados os parâmetros específicos para a nova conexão de seu servidor de dados. 15 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III Figura 39. Conexão ao banco de dados em PostgreSQL/PostGIS. Fonte: arquivo do autor. Os parâmetros a serem inseridos nas lacunas ilustradas na Figura 39 correspondem a: » Nome: a sugestão é que seja utilizado o mesmo nome do banco a ser conectado, nome dos dados a serem utilizados ou mesmo o nome do usuário do banco, porém a denominação é aleatória, permitindo qualquer nome. » Serviço: esse campo pode ser deixado em branco. » Máquina: caso a conexão seja na própria máquina do usuário, digite ‘localhost’; se a conexão for a outro servidor, insira o IP da máquina. » Porta: ‘5432’ (padrão do PostGIS), mas pode ser outra porta a ser definida anteriormente. » Base de dados: nesse campo, insira o nome do banco. » Usuário e senha: ao instalar o PostGIS, normalmente são criados ‘usuário’ e ‘senha’ com o mesmo nome ‘postgres’, porém se foram definidos senha e usuário diferentes no ato de instalação do Postgresql/PostGIS, eles devem ser inseridos aqui. Informados os parâmetros, clique em ‘Testar Conexão’; se aparecer a mensagem ‘conexão com... foi estabelecida’, clique em ‘OK’. As tabelas do banco conectadas estarão visíveis, então selecione e arraste a escolhida. Com as tabelas adicionadas, você poderá trabalhar nos dados, realizar consultas espaciais, exportar seleções, entre muitas outras possibilidades de análises. 16 UNIDADE III | APLICAÇÃO PRÁTICA O contrário também pode ser feito, isto é, alimentar o seu banco de dados PostGIS pelo QGIS. O procedimento é simples; siga os passos abaixo: Em 1. ‘Banco de Dados’ → ‘Gerenciador de BD’, na janela do gerenciador de banco de dados, selecione ‘PostGIS’. Escolha o banco a ser carregado e, em seguida, o 2. ‘esquema’ de banco no qual deseja dar carga ou descarregar o dado geoespacial, conforme ilustrado na Figura 40: Figura 40. Acessandoo gerenciador de banco de dados geoespaciais PostgreSQL/PostGIS. Fonte: arquivo do autor. O próximo passo será escolher qual operação deseja fazer, por exemplo, ‘Criar um script’, ‘Importar camada/arquivo’ ou ‘Exportar para arquivo’. Na imagem a seguir, será ilustrado o processo de importação de um arquivo vetorial shapefile para um banco de dados: Figura 41. Importando camadas em QGIS para tabelas em BD PostgreSQL/PostGIS. Fonte: arquivo do autor. 17 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III Clique em ‘Banco de Dados’ → ‘Gerenciador BD...’; em seguida, selecione o ‘Esquema’ no qual deseja armazenar sua tabela. Então, informe os ‘Fonte SRID’ e ‘SRID de destino’. Outro parâmetro importante é a ‘Codificação’. Além disso, também foi solicitada a criação de um ‘Índice Espacial’ para melhorar a performance na busca dos dados. Por fim, clique em ‘OK’. A camada importada pode ser visualizada no QGIS ao conectar o banco e adicioná-la ao seu projeto. Figura 42. Visualizando tabelas em BD PostgreSQL/PostGIS. Fonte: arquivo do autor. Ao selecionar o arquivo e clicar em adicionar, as camadas vetoriais estarão disponibilizadas para visualização e manuseio no projeto QGIS. 3.1.1. Conectar QGIS a geoserviços externos Os geoserviços via web, WMS, WFS e WCS são fornecidos por um servidor e conectados por meio da rede. A resposta é fornecida em formato de arquivos XML, em estrutura Simple Object Access Protocol (SOAP), um padrão de comunicação especificado por meio de serviços web (web services). Nesse contexto, a resposta ao geoserviço varia de acordo com os protocolos do OGC (Open Geoespacial Consortium) utilizados. O OGC é uma instituição que congrega empresas, órgãos governamentais e universidades com o objetivo de definir padrões na área de geotecnologias. Uma das ações do OGC é a definição de “web services” voltados para a informação 18 UNIDADE III | APLICAÇÃO PRÁTICA cartográfica. Com o estabelecimento desses padrões, é possível criar softwares que realizam a integração de dados. Os principais padrões de armazenamento de camadas definidos pelo OGC são: » WMS – Web Map Service: fornece mapas digitais na forma de imagens que permitem somente leitura. » WFS – Web Feature Service: fornece dados no formato GML, isto é, vetores que permitem leitura e alterações. » WCS – Web Coverage Service: aprimora o padrão WMS e fornece imagens com valores que indicam propriedades geográficas, não apenas valores referentes a uma determinada cor. As imagens disponibilizadas em WCS permitem leitura e alterações. O acesso a esses geoserviços pode ser feito por softwares de processamento geográfico, livres ou adquiridos, como QGIS e outros, ou simplesmente navegadores web, o que permite o acesso a interfaces do tipo WebSIG. No QGIS, a conexão com web services é feita pelos seguintes ícones: Figura 43. Conexão a geoserviços pelo QGIS. Fonte: arquivo do autor. Para conectar-se a um web service WMS pelo QGIS, siga os passos: 19 APLICAÇÃO PRÁTICA | UNIDADE III Clique com o botão direito em ‘Adicionar Camada WMS/WCS’. Em seguida, ‘Nova Conexão’, então preencha os campos ‘Nome’ e ‘URL’ para geoserviços abertos e os demais campos quando acesso restrito. Após, clique em ‘OK’, conforme ilustrado abaixo: Figura 44. Inserindo parâmetros para conexão a geoserviços e consumindo dados. Fonte: arquivo do autor. Estabelecida a conexão com o servidor, escolha a camada a ser adicionada ao seu projeto e, como indicado no passo 3 e ilustrado na figura acima, clique sobre ela e arraste-a para a janela principal do seu projeto QGIS. 20 REFERÊNCIAS BRASIL. Ministério da Economia. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Resolução da Presidência. Disponível em: http://geoftp.ibge.gov.br/metodos_e_outros_documentos_de_referencia/normas/rpr_01_2015_ sirgas2000.pdf. Acesso em: 10 jan. 2022. 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