QGis_EACH_2023_exercicio 1 (parte 1, 2 e 3)

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2023 
 
Material de apoio ao curso 
 
ACH5536 - Modelagem Espacial 
e Geoprocessamento 
 
Prof. Luis Conti 
lconti@usp.br 
 
 
[EXERCÍCIOS DE 
GEOPROCESSAMENTO EM Q-GIS] 
ESCOLA DE ARTES CIENCIAS E HUMANIDADES – UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
Introdução: 
 
O curso 
 
Este não é um curso de QGIS ou de uso de software e sim uma 
introdução sobre ferramentas básicas de geoprocessamento aplicado a análise 
espacial; a parte prática da qual estes exercícios fazem parte é apenas um 
passeio introdutório em algumas aplicabilidades do software. Para aqueles que 
quiserem se aprofundar nas questões mais específicas podem encontrar vasto 
material na Internet e em publicações específicas. Outros que preferirem se 
aventurarem em outros programas são incentivados a fazê-lo, especialmente 
softwares livres, como o: GRASS (http://grass.fbk.eu/) e o brasileiro SPRING 
(http://www.spring.org.br/). 
 
O programa utilizado neste tutorial é a versão 3.3 e deverá ser baixado 
do site do programa QGIS na internet: 
 
https://www.qgis.org/pt_BR/site/forusers/download.html 
 
Os exercícios apresentados nesta apostila compreendem parte do 
conteúdo dado em sala e alguns exercícios complementares. Quanto 
requisitado, é exigido que o aluno (ou grupo) apresente os resultados (ou mapas) 
produzidos para avaliação específica em arquivos ‘*.pdf’. Qualquer dúvida 
contate o professor. 
 
Sobre o QGIS 
 
O QGIS (originalmente chamado de QUANTUM GIS) é um programa de 
geoprocessamento livre, de código aberto utilizado para diversas aplicações 
inclusive com a possibilidade de instalação de complementos, “ad-ons” e 
algoritmos externos. Na versão completa, o QGIS é instalado junto com outros 
programas: o GRASS, o GDAL e o SAGA (outros softwares de código aberto 
que tem seus algoritmos compatíveis com o QGIS e apresentam ferramentas 
ativas em seu ambiente). Esta configuração dos softwares operando no 
ambiente QGIS traz um grande conjunto opções de análise de dados raster e 
vetoriais, permitindo o uso em diversos tipos de aplicações como análises 
urbanas, demográficas e ambientais. 
O QGIS recebe constantes contribuições de voluntários e de 
profissionais da área de geoprocessamento que buscam aprimorar o software 
identificando e divulgando suas falhas, produzindo tutoriais, traduzindo manuais, 
gerando novas ferramentas e melhorando as ferramentas já existentes. Neste 
curso trabalharemos com a versão “3.X” (no ano de 2023 a versão corrente 
estável é a 3.3) –versões mais antigas talvez não funcionem adequadamente 
para todas as aplicações e exercícios propostos. 
É um dos programas que melhor se comunica com tipos de dados raster 
e vetorial (incluindo acesso direto a formatos cativos como ESRI, ARCGRID, 
GEOTIFF, ERDAS etc.) o que o torna flexível e adequado para aprendizado já 
que permite a manipulação direta de diversos tipos de arquivos. Outra vantagem 
do QGIS é o fato de poder ser instalado em versões estáveis para Windows (32 
e 64 bits), Mac e Linux. 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
Existe uma vasta documentação sobre os detalhes de todos os aspectos 
abordados no curso (como interfaces, comandos e algoritmos) que podem ser 
acessadas através do site do projeto QGIS ou mesmo do “help” do próprio 
programa. Existem, também, uma grande quantidade de tutoriais e vídeos pela 
Internet. 
 
Iniciando - interface gráfica (GUI) 
 
Abra o Programa QGIS em seu computador (desktop with “Grass”) 
Uma vez aberto, o programa terá esta apresentação 
 
 
 
 
 
- Menu suspenso - disponibiliza todos os comandos do programa incluindo 
edição e manipulação de dados e arquivos 
- Barras de comando - apresenta alguns dos comandos mais comuns para 
acesso direto (botões de ação incluindo complementos) 
- Gerenciador de conteúdo - mostra os níveis de informação e camada de 
dados carregadas. 
- Área de trabalho - área de visualização e análise de dados (ao abrir 
apresenta novidades sobre novas versões e eventos) 
- Caixa de Ferramentas - Este elemento do software corresponde ao conjunto 
de todos os algoritmos (funções) disponibilizados para geoprocessamento. Mais 
informações sobre o “toolbox” você pode pesquisar em 
 
O QGIS disponibiliza uma ferramenta específica para a confecção de mapas. 
O uso desta ferramenta será abordado posteriormente nos exercícios 
específicos. 
 
Além das funcionalidades padrões, que são instaladas junto com o software, 
a comunidade QGIS está sempre desenvolvendo novas funcionalidades, que 
são chamados ‘complementos’ ou plugins que podem ser instalados 
separadamente. Os plugins de complemento são importantes na medida em que 
Menu 
suspenso 
Gerenciador 
de 
conteúdos 
-área de 
trabalho/ 
novidades 
Barras de 
comando 
Caixa de 
ferramentas 
(algoritmos) 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
você utilizar o QGIS sentirá necessidade de alguma ferramenta específica, 
podendo ser encontrada na plataforma dos complementos. Para isso, vá até o 
Menu e busque a aba ‘Complementos’, neste, clique em Gerenciar e Instalar 
Complementos. Após isto aparecerá esta tela, mostrando os complementos já 
instalados e dando a opção de buscar novos complementos 
 
 
 
Ao clicar sobre cada complemento aparecerá uma pequena descrição e suas 
aplicabilidades. Gaste um tempo buscando algum tipo de complemento que 
possa ser útil em sua área. 
 
 
Para o nosso curso vamos instalar o complemento “HCMGIS” digite no 
campo de formulário e escolha ‘instalar” (mais adiante veremos qual sua 
aplicação específica) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
Módulo 1: Visualização de dados espaciais. 
 
Neste exercício você vai se familiarizar de como os processos de 
visualização de arquivos no QGIS e com a estrutura de informação em 
camadas (layers). Vamos reanalisar os dados de cólera estudados por John 
Snow em 1813 e usar algumas ferramentas para entender a relação da 
cólera com as fontes de água contaminada em Londres. 
 
Neste exercício utilizaremos arquivos vetoriais tipo "shape file (*.shp). Um 
shape file é, na verdade, não um arquivo, mas um conjunto de arquivos 
separados com o mesmo nome, cada um com extensões: 
 
• SHP: contém a "geometria". Isto é os pontos ou vértices que definem a 
forma dos recursos geográficos (pontos, linhas ou polígonos). 
• DBF: Contém tabela de atributos ou descrições de cada um dos elementos. 
• SHX: Contém um índice para a correspondência entre arquivos e facilitar as 
buscas. 
• PRJ: Contém a definição do sistema de coordenadas, projeção cartográfica, 
datum e as unidades que utilizam shape file para gravar características 
geográficas. 
• XML: Contém os metadados (descrição de dados geográficos) em um 
formato padronizado. 
 
Se você for manipular (copiar, colar, renomear) arquivos shape no Windows 
Explorer (ou similar), certifique-se que edite todos estes arquivos. Arquivos 
disponíveis (folder ex1) 
 
Também utilizaremos um arquivo RASTER de uma imagem de um mapa de 
Londres de 1813. 
 
Todos estes arquivos estão compactados (aula1.rar) e podem ser baixados 
no tópico da aula 3 no moodle. 
 
Arquivos descrição 
"cholera deaths" shapefile dos pontos de localização 
dos prédios onde ocorreram mortes 
causadas por cólera 
“Pumps" Localização dos poços de água 
“OSmap” Arquivo raster do mapa de Londres 
em 1813 
 
 
Crie uma nova pasta de trabalho (ex. Geoprocessamento e um subpasta 
"exercicio_1" Exemplo C:/georpocessamento/exercicio1. Extraia os arquivos 
para esta pasta 
 
 
Abra o QGIS e escolha a opção “Novo projeto Vazio WGS84” 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
 
O “projeto” é a coleção de camadas raster e vetoriais dentro de um espaço 
georreferenciado por um datum 
 
O primeiro passo no exercício será abrir e visualizar dados espaciais. 
 
Para carregar o mapa de Londres (abrir arquivo raster) use o comando: no 
menu suspenso: "camada => adicionar camada => adicionar camada raster"ou 
pelo atalho "ctrl + shift + r". Escolha o arquivo “OSmap.tif” 
 
OPA!!!! 
 
APARECERÁ UMA TELA DE ATENÇÃO! Por quê? 
 
Quando você escolheu “um novo projeto” O QGIS por ‘default’ criou sua área 
de trabalho no sistema de datum (Modelo de Terra) ‘WGS84’ (o mais usado 
quando se obtém dados com posicionamento por GPS). O arquivo do mapa de 
Londres está em outro sistema de referência: no caso “Inverse British National 
System 1936”. Esta mensagem que aparece mostra que o software pode 
converter o sistema IBNS36 em WGS84. Não queremos fazer a conversão dos 
dados e sim trabalhar com o sistema original do mapa. Então clique em 
“cancelar”. Quando você faz isso o Qgis transforma automaticamente o sistema 
de referência da área de trabalho naquele do arquivo que você abriu (no caso o 
IBNS36). 
 
 
Dica: Todos os sistemas de projeção/datum têm um código para facilitar seu 
uso e conversão – chamado de EPGS. Por exemplo o EPGS do WGS84 é 4326. 
Do SIRGAS2000 é o 31982. 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
 
Para abrir os dados vetoriais selecione o comando "abrir arquivo vetorial". Tal 
comando pode ser dado a partir do menu suspenso: "camada => adicionar 
camada => adicionar camada vetorial" ou pelo atalho "ctrl + shift + V" 
 
Este comando fará abrir a janela de busca de arquivos 
 
 
 
 - 
 
 
 
Selecione em "buscar" o arquivo "cholera deaths.shp", alocado na pasta que 
criamos anteriormente. Clique em “adicionar”. Repita a operação para o arquivo 
“pumps.shp” 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
Se por acaso você não estiver vendo a aba de “conteúdos” você pode ativa-
la em “Visão => painéis => camadas” 
 
Clique com o botão direito do mouse sobre a camada “cholera deaths” e 
explore um pouco as opções. Veja, especialmente o painel de “metadados” que 
permite você inserir uma série de informações sobre o seu arquivo no projeto 
(pode preencher alguns campos se quiser). 
 
Va na opção “simbologia” e modifique os símbolos de apresentação dos 
pontos de modo a torná-los mais facilmente identificáveis. Veja que na aba de 
simbologia, existe a opção “tipo de camada símbolo” que se refere a biblioteca 
de símbolos do QGIS. Escolha “SVG Marker” que carrega opções interessantes. 
 
 
 
 
 
Selecione a camada “Cholera deaths” e abra a tabela de atributos; você pode 
fazer isso selecionando ‘opções’ com o botão direito do mouse sob o layer e 
“abrir tabela de atributos” ou no menu suspenso no ícone: 
 
 
 
Veja que existe uma coluna “count” que representa o número de mortes para 
cada ponto (casas, prédios). 
 
É possível criar uma simbologia proporcional aos valores de cada ponto. 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
Volte na aba de simbologia e escolha a opção “Graduado” e escolha um 
símbolo e paleta de cores (você também pode definir o espaçamento de 
classificação) 
 
 
 
Eventualmente você pode querer identificar as residências com mais casos 
e deixá-las bem definidas no mapa. E possível alterar o símbolo de apenas uma 
classe (clicando 2x sobre o símbolo específico e alteando suas propriedades) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
Abra a tabela de atributos da camada “pump”. Veja que não há nenhuma 
informação associada a esta camada (apenas uma coluna ‘id’ com valões ‘0’) 
 
Vamos criar uma coluna para identificarmos estas feições 
 
Para tal é preciso, primeiro, ativar o comando de ‘edição’ indicado pelo ícone 
de ‘lápis’ no canto esquerdo superior da tabela. Após pressioná-lo a tabela estará 
apta a ser editada. 
 
 
 
Clique no ícone de ‘novo campo’ ou aperte ‘ctl + w’. Indique o nome do campo 
(poço) e escolha o formato ‘texto’. Preencha cada uma das feições com uma 
letra de identificação “A, B, C, D, E, F, G, H”. Crie outro campo texto (endereço) 
mas deixe-o em branco por enquanto. Salve as alterações e desabilite a função 
‘editar’ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
Perceba que a o Raster referente ao mapa original de Londres é apenas uma 
imagem com os ‘pixels’ correspondentes a cores digitalizadas do mapa original. 
Podemos usar outras fontes de dados para fazer esse ‘mapa base’. 
 
Vamos usar agora a extensão HCMGIS que você instalou logo após iniciar o 
programa. Uma das funções dessa extensão é carregar mapas base da Internet. 
 
No seu QGIS ao instalar o complemento aparece a opção ‘HCMGIS’ no 
‘menu suspenso’. Escolha “Base Maps” depois a opção “Google maps” (você 
pode desabilitar o mapa OSMap e a camada de “cholera_deaths” por enquanto. 
Deixe apenas a camada “Pumps” e o mapa base ‘google maps’). 
 
 
 
 
De um ‘zoom’ em um dos poços e ative a opção de ‘edição’ por exemplo no 
poço mais ao sul do mapa 
 
 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
Use o ícone de “cursor identificador” e selecione o poço indicado 
 
 
 
Na aba de identificação, clique com o botão direito no campo ‘endereço’ (que 
você criou anteriormente) e ative a opção “editar formulário de função’ 
 
Veja que este poço se localiza na ‘Coventry street’ então preencha essa 
informação no campo editável (perceba que quando você criou o campo -ou a 
coluna- anteriormente é pedido para que se habilite o tamanho do texto (string) 
se você deixou no ‘default’ o máximo habilitado é de 10 caracteres.) 
 
 
 
Repita este procedimento e identifique os endereços dos outros poços. 
 
Salve o projeto no seu diretório de trabalho 
 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
PARTE II – Operações vetoriais. 
 
 
 
Vamos mostrar como podemos executar algumas operações de análise 
espacial para avaliar como a localização das fontes de água (poços) se 
relacionam espacialmente com as mortes por cólera em Londres do Séc XIX. 
 
Primeiramente, vamos usar a derivação de objetos/atributos para entender a 
distribuição espacial da relação entre poços e mortes. Para isso vamos aplicar 
um algoritmo que cria polígonos ao redor dos pontos dos poços; 
 
 “Polígonos de Voronoi” (ou polígonos de mínima distância) são formas 
geométricas onde a distância dos pontos geradores (ex. pontos dos poços) e as 
linhas, são as menores possíveis. Neste caso todos os pontos dentro de um 
polígono ‘a’ estarão a uma distância menor do ponto ‘a’. 
 
Este algoritmo faz parte do conjunto de ferramentas “Geometria de vetor” 
localizados na área de “caixa de ferramenta” (você pode simplesmente digitar 
“Voronoi” no campo de busca e a ferramenta será localizada). 
 
 
 
 
 
Na janela, escolha o arquivo “pumps” e “OK” (use um “Buffer” ou “extensão” 
de 30%). Novamente, em “simbologia”, modifique o símbolo dos polígonos para 
mostrar apenas a linha (linha simples sem preenchimento). 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
Cada polígono representa a área em que a fonte em seu centro possui 
distancias menores em relação as outras (pense que se você está em um 
endereço dentro deste polígono, a fonte mais próxima é sempre aquela central 
ao polígono). 
 
Para obter um resultado mais quantitativo, podemos contar o número de 
mortes em cada um desses polígonos. Como cada ponto representa um 
endereço onde ocorreram mortes e o número de mortes é armazenado em um 
atributo, não podemos apenas contar os pontos e sim realizar uma contagem 
ponderada (ou seja ponderar o peso de cada ponto pelo numero de mortes 
naquele endereço). Para isso usaremos a ferramenta (algoritmo) “Contar pontos 
no polígono”. (vetor => analisar). 
 
Use o campo “count” como campo de peso. Salve o arquivo na sua pasta de 
trabalho 
 
 
Veja que foi criado um arquivo com a mesma geometria dos polígonos de 
Voronoi, mas com uma coluna extra com os números de mortes ocorridas em 
cada um dos campos. Selecione a partir da tabela de atributos o polígono com 
maior número de mortes associadas. 
 
 (para visualizar melhor, nas propriedades de simbologia use em “estilo de 
preenchimento => sem pincel – para visualizar apenaso traço do polígono) 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
Uma outra forma de analisar os dados a partir de uma análise vetorial é 
estabelecer ‘caminhos’ ou linhas de menor distância entre as residências e os 
poços de água. 
 
Para isso use a ferramenta “Distância para o ponto central mais próximo 
(linha para ponto central)” este algoritmo cria linhas de mínimas distancias entre 
os poços e os endereços. (não esqueça de identificar o nome do poço no campo 
(que você criou anteriormente) como atributo da camada hub já que vamos 
identificar a origem de cada linha mais adiante). Tal algoritimo não está entre os 
principais (no menu suspenso) então é preciso buscá-lo na caixa de ferramentas 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
Salve o arquivo na sua pasta de trabalho 
 
Observe que são criadas linhas com as menores distancias entre os 
endereços e os poços (os caminhos estarão dentro dos polígonos de voronoi 
gerados anteriormente); 
 
 
 
Agora vamos fazer uma consulta (query) e análise estatística 
Queremos saber qual a distância média entre cada um dos endereços e os 
poços mais próximos (dados pelas linhas geradas anteriormente) 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
Para isso vamos abrir a tabela de atributos do arquivo de linhas (selecionando 
a camada correspondente no gerenciador de camadas) 
 
 
 
Na janela da tabela, selecione o botão de ‘query’ 
 
 
No campo de função digite o ‘comando’ 
HubName='A' (veja que há um autopreenchimento) 
E ‘selecionar feições’ 
 
 
 
Para limpar a seleção você pode clicar o botão de ‘desfazer seleção’ 
 
 
 
Voce pode fazer outra query para selecionar as linhas do poço A com mais de 
100m de tamanho 
 
HubName='A'AND HubDist>100 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
Baseado na seleção original (poços ‘A’) vamos calcular as estatísticas das linhas 
(ou caminhos de mínima distância). 
 
Em Vetor => analisar => campos para estatística básica 
 
Selecione em ‘apenas feições selecionadas’ – isso é vamos analisar apenas as 
linhas associadas ao poço ‘A’. (use o campo ‘hub dist) 
 
Salve o arquivo na sua pasta de trabalho 
 
Foi criado um arquivo HTML que pode ser aberto em qualquer browser. 
 
 
 
Veja que essas ‘mínimas distancias’ são absolutas (linhas retas entre os 
endereços e os poços). Em uma análise mais correta, as distancias deveriam ser 
calculadas em relação a geometria das ruas (já que as pessoas não andam em 
linha reta numa cidade e sim seguindo as vias). Para isso seria necessário ter 
um arquivo vetorial do arruamento de Londres para determinar estas distancias. 
 
Este é exatamente o processo que o seu APP de navegação (ex. WAZE) faz. 
Ele alimenta o seu banco de dados com sua posição atual, baseada no GPS e 
navega em um arquivo vetorial de ruas (com regras topológicas fixas como 
‘velocidade máxima’, ‘sentido da via’ e móveis como ‘trânsito’, ‘bloqueios’ etc). 
 
O objetivo deste exercício é estabelecer o padrão de mortes em Londres, no 
seu Waze, o objetivo é fazê-lo chegar em casa no menor tempo possível. 
Análises vetoriais servem para muitas coisas! 
 
No QGIS, o ‘Projeto’ será o conjunto de layers abertos e suas referidas 
simbologias, assim quando você salvar o projeto e entrar novamente no 
programa, ele carregará a mesmas configurações que você vê agora 
Salve seu projeto clicando em Project => Save, ou Ctrl + S, ou ainda no ícone 
supenso. 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
PARTE III – Construindo Mapas 
 
Para abrir o editor de mapas, clique no botão “gerenciador de mapas” (layout 
manager) (se não estiver habilitado vc pode fazê-lo habilitando os botões “barra 
de ferramentas do projeto” 
 
 
 
De o título – mapa exercício 1 – ao layout do mapa (que pode ser reutilizado em 
outros mapas) e depois mapa1 ao mapa a ser aberto 
 
 
 
Abrirá uma ‘folha’ em branco (layout) que você vai carregar o mapa 
 
Na barra lateral de edição do mapa, selecione “adicionar um novo mapa ao 
compositor” e selecione uma área do layout da tela (com um espaço lateral e 
superior); ao fazê-lo o QGIS vai carregar o mapa no seu layout de trabalho 
 
 
 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
Use os botões “move/select item” para mover e redimensionar o mapa dentro 
de seu layout 
 
 
 
Use o botão “mover/selecionar content” para redimensionar (zoom/pan) e 
mover o conteúdo do mapa dentro da área selecionada 
 
exercícios de geoprocessamento em Q-GIS 
 
 
 
 
Com este mesmo conjunto de botões laterais é possível inserir diversos 
elementos ao mapa como título, texto, seta de referência de norte, escala gráfica 
etc. 
 
 
 
Detalhes sobre como construir um layout de mapa usando todos os 
elementos disponíveis – consulte 
 
https://docs.qgis.org/testing/en/docs/training_manual/map_composer/index.html 
 
existe uma infinidade de tutoriais na internet e vídeos no youtube sobre a 
composição de mapas no QGIS. Nós vamos fazer uma sessão sobre isso em 
uma aula online a ser marcada pelo professor. 
 
Ao terminar o mapa salve em formato “.pdf” e envie ao professor na pasta criada 
no Moodle. 
https://docs.qgis.org/testing/en/docs/training_manual/map_composer/index.html