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SOL 480 - INTRODUÇÃO AO GEOPROCESSAMENTO UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE SOLOS RRootteeiirroo ddee AAuullaa PPrrááttiiccaa AArrccGGIISS 1100 Elpídio Inácio Fernandes Filho Maola Monique Faria Alice Azevedo Scudeller Giovanni Giacomin Roberto Vianei Fontes Viçosa Novembro – 2012 SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 i Sumário 1. Características Gerais do ArcGIS ...................................................... 1 Prática 1 - Familiarização com o ArcGis .................................................... 5 PRÁTICA 2 - Produzindo um mapa ............................................................... 13 2.1Introdução ............................................................................................................. 13 Bibliografia .................................................................................................................. 18 2.2 Objetivo ................................................................................................................ 18 2.3 Problema .............................................................................................................. 18 2.4 Base de dados ....................................................................................................... 18 2.5 Comandos utilizados ............................................................................................. 19 2.6 Exercício ................................................................................................................ 19 Prática 3 - Trabalhando com tabelas de atributos ............................. 42 3.1Introdução ............................................................................................................. 42 3.2 Objetivo ................................................................................................................ 43 3.3 Problema .............................................................................................................. 43 3.4 Base de dados ....................................................................................................... 43 3.5 Comandos utilizados ............................................................................................. 44 3.6 Exercício ................................................................................................................ 44 Prática 4 . Trabalhando com o GPS de navegação ............................ 54 4.1 Introdução ............................................................................................................ 54 Bibliografia .................................................................................................................. 58 4.2 Objetivo ................................................................................................................ 59 4.3 Problema .............................................................................................................. 59 4.4 Base de dados ....................................................................................................... 59 4.5 Comandos utilizados ............................................................................................. 59 4.6 Exercício ................................................................................................................ 60 Prática 5 – Georreferenciamento de imagens ....................................... 76 5.1 Introdução ............................................................................................................ 76 Bibliografia .................................................................................................................. 81 5.2 Objetivo ................................................................................................................ 82 5.3 Problema .............................................................................................................. 82 5.2 Base de dados ....................................................................................................... 82 5.5 Comandos utilizados ............................................................................................. 82 5.6 Exercício ................................................................................................................ 83 SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 ii Prática 6 – Digitalização em tela ................................................................. 90 6.1 Introdução ............................................................................................................ 91 Bibliografia .................................................................................................................. 95 6.2 Objetivo ................................................................................................................ 96 6.3 Problema .............................................................................................................. 96 6.4 Base de dados ....................................................................................................... 96 6.5 Comandos utilizados ............................................................................................. 96 6.6 Exercício ................................................................................................................ 97 PRATICA 7 - Modelo Digital de Elevação ............................................... 107 7.1 Introdução .......................................................................................................... 107 Bibliografia ................................................................................................................ 108 7.2 Objetivo .............................................................................................................. 108 7.3 Problema ............................................................................................................ 108 7.4 Base de dados ..................................................................................................... 108 7.5 Comandos utilizados ........................................................................................... 109 7.6 Exercício .............................................................................................................. 109 SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 1 1. Características Gerais do ArcGIS O software ArcGIS foi desenvolvido pela empresa americana ESRI no fim da década de 1990 e constitui uma plataforma primária de última geração para realizar as análises em ambiente de SIG. Com o surgimento dos computadores pessoais de baixo custo e com capacidade de processamento de dados gráficos foi desenvolvida uma nova geração de softwares para Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Esses softwares, conhecidos como Desktop Mapping (DM), tinham como objetivo espalhar nas organizações o uso de dados geográficos que antes estavam restritos a laboratórios bem equipados e caros. Com os DMs os usuários passaram a acessar os bancos de dados geográficos de seus próprios equipamentos pessoais, podendo gerar consultas, mapas e relatórios que antes precisavam ser "encomendados" em um centro de processamento de dados. Assim, os grandes avanços tecnológicos originaram softwares altamente eficazes para o processamento das informações geográficas. Os DMs deram origem também aos sistemas voltados para Internet, que possibilitam o acesso remoto a uma base de dados armazenada em um servidor WEB. Hoje, o ArcGISDesktop tem a capacidade de interagircom aplicativos como o Google Earth, por exemplo, exportando arquivos vetoriais. As principais características e funções do ArcGIS são: Utilização de várias projeções cartográficas definidas no momento da apresentação dos dados em tela, sem a necessidade de transformações físicas nos dados originais; Interface customizável que pode ser adaptada às necessidades dos usuários; Edição de dados tabulares, possibilitando a inclusão de novos itens nas tabelas alfa-numéricas, a exclusão de itens existentes e a alteração dos valores armazenados; Estabelecimento de relações entre tabelas do tipo 1 x n; Conexão com bancos de dados de mercado através de ODBC (Open Data Base Connectivity – é um padrão que permite a conectividade entre banco de dados de diferentes fabricantes); SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 2 Leitura direta de arquivos shapefiles (ArcView), coverages (Arc/INFO), CAD (Computer-Aided Drafting), imagens (TIFF, JPEG, BMP, etc.), grids (raster), TINs (Triangulated Irregular Networks) e tabelas (atributos); Acessar informações de um servidor WEB. Digitalização de dados vetoriais na tela ou através de mesa digitalizadora; Geração de análises espaciais com dados vetoriais e matriciais Processamento e análise de imagens de satélite; Processamento e análise de redes geográficas; Processamento e análise de dados 3D; Geração de mapas de alta qualidade; Este software integra cinco componentes principais, a saber: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcGlobe e ArcScene. ArcMap: utilizado para criar e interagir com os mapas. As informações geográficas são visualizadas, editadas, analisadas e consultadas de forma interativa. São disponibilizadas duas formas de visualização dos dados: a visualização geográfica (Data View) e a visualização de layout (Layout View). ArcCatalog: é semelhante ao Windows Explorer, pois permite navegar a árvore de diretórios locais ou remotos para procurar, pré-visualizar, documentar e organizar arquivos. Entretanto, é adaptado às informações geográficas, pois simplifica os dados, os quais são constituídos por um conjunto de arquivos. ArcToolbox: é um aplicativo disponível apenas dentro dos demais: ArcMap, ArcCatalog, ArcGlobe e ArcScene. De maneira simples e direta, funciona como uma “caixa de ferramentas” de SIG utilizadas no geoprocessamento. Dentre elas destacam-se: análises espaciais, projeções, transformações, etc. ArcGlobe: é semelhante ao ArcMap, porém apresenta informações em uma visão 3D. As layers são associadas a uma fonte de dados tridimensional em comum. ArcScene: permite a visualização dos mapas, além de criar animações em uma apresentação dinâmica dos dados. Estes aplicativos trabalham em conjunto e são complementares para a construção de um SIG. Neste tutorial, em razão de sua maior utilidade, serão apresentados apenas os aplicativos ArcMap, ArcCatalog e ArcToolbox. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 3 Outra característica importante dos softwares de SIG é sua modularidade, ou seja, a partir de um núcleo principal é possível a adição de módulos específicos com novas funções. Os módulos são denominados "extensões" e podem ser adquiridos da ESRI ou outro fabricante qualquer. Muitos usuários têm desenvolvido extensões e as distribuído gratuitamente (ver site da ESRI: arcscripts.esri.com). Dentre algumas extensões podemos destacar: Spatial Analyst – Analisador espacial para o processamento de dados no formato raster; 3D Analyst – Analisador 3D – para a geração, visualização e análise de modelos tridimensionais; Export to KML – exporta arquivos georreferenciados para um formato reconhecido no Google Earth. 1.1. Dados compatíveis com ArcGIS O ArcGIS utiliza um modelo de dados próprio denominado Geodatabase. Neste formato, as informações vetoriais são estruturadas em Features Classes, e são integradas juntamente com as imagens, grids, TIN’s e tabelas em uma única base de dados. GEODATABASE é um conjunto de dados geográficos de diversos formatos, associados a um único arquivo; é também um banco de dados do Microsoft Access; ou ainda, um banco de dados relacionais (do Oracle, Microsoft SQL Server ou IBM DB2). Este formato é a estrutura nativa do ArcGIS. FEATURES CLASSES – são classes de feições que possuem a mesma representação espacial. São elas: pontos, linhas, polígonos e anotações. No entanto, outros formatos de dados também podem ser lidos pelo ArcGIS. A seguir é apresentada uma lista dos formatos compatíveis: Dados vetoriais ArcInfo (Windows); Modelos digitais do terreno ArcInfo (TIN); CAD nos formatos DWG e DXF; Microstation no formato DGN (IBGE); Arquivos Shapefile; SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 4 Dados raster Arquivos ArcInfo no formato GRID; Imagens nos formatos TIFF, TIFF/LZW compressed, ERDAS, IMAGINE, BSQ, BIL, BIP, Sun rasterfiles, BMP, Run-lengthcompressed files, JPEG e catálogos de imagens ArcInfo; Display multimídia de imagens nos formatos: GIF, TIFF, JPEG Bancos de dados Formatos DBF, INFO, texto delimitado e conexões ODBC. O ArcGIS também permite realizar conversões entre alguns desses formatos através da ferramenta Conversion Tools do ArcToolbox. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 5 Prática 1 - Familiarização com o ArcGis Ao iniciar o ArcMap a janela de abertura tem como objetivo: facilitar ao usuário o acesso a um novo mapa (Figura 1) ou abrir um mapa salvo anteriormente (Figura 2). Figura 1. Iniciando um novo mapa. Figura 2. Abrindo um projeto salvo anteriormente. Ao selecionar a sua opção é dado início a edição do projeto e abre-se a interface do programa, que pode ser modificada com a finalidade de obter um melhor aproveitamento do espaço ou para que as ferramentas fiquem mais acessíveis ao usuário. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 6 Figura 3. Tela de visualização do ArcGis. Na tabela de conteúdos – Table of Contents (1) ficam listados as layers (ou temas) que estão sendo usados no projeto. É possível visualizar as layers de 4 maneiras e há ainda o ícone opções (Figura 4): Figura 4. Opções de visualização das layers. 1) List by drawing order: Esta opção mostra as layers na seqüência em que elas foram adicionadas ao projeto; 2) List by source: Esta opção mostra as layers e os diretórios onde elas se encontram; 3) List by visibility: Esta opção mostra as layers que estão sendo visualizadas na data view; 4) List by selection: Esta opção mostra a layer em que há alguma feição selecionada; 5) Options: Permite que o usuário personalize a tabela de conteúdos. 1 1 2 3 4 5 2 SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 7 As Layers podem ser visualizadas na Data Frame (2) de duas maneiras, Data View e Layout View. No modo Data View, são feitos os processamentos, e, no Layout View, são elaborados os Layouts finais para os mapas. Elas podem ser selecionadas na barra de ferramentas do menu principal em View ou no canto inferior esquerdo, próximo a barra de rolagem da Data frame (Figura 5). Figura 5. Opções para mudança na Data frame 1.2. Barras de ferramentas O software ArcGIS possui uma interface simples, onde muitas ferramentas são acessadas através de botões. Para habilitar qualquer uma das barras de ferramentas basta clicarno menu principal em ‘Customize → Toolbars’, ou ainda, clique com o botão direito sobre o menu principal, e selecione a barra desejada (Figura 6). Figura 6. Habilitando ferramentas. Em seguida são apresentadas algumas das barras de ferramentas mais utilizadas. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 8 Barra de Menu Principal (Main Menu) Figura 7. Menu Principal do Software. Esta é a principal barra de ferramentas, onde, de maneira geral, está o acesso para todas as funções do software (Figura 7). Algumas funções são habilitadas apenas para o modo Layout View. Em ‘File’, são gerenciados os arquivos de mapas, adicionada as layers e configurada a impressão do mapa. O ‘Edit’ permite algumas tarefas de edição, como, voltar ou avançar tarefas, copiar, colar, procurar, etc. Na ferramenta ‘View’, está a configuração da vista e de seus elementos, nela podem ser selecionas a Data view ou a Layout view e alguns elementos visíveis, como réguas e barras de rolagens. Em ‘Insert’, o usuário poderá inserir uma nova data frame, textos, figuras, ou ainda, no modo de Layout View, adicionar as escalas, legenda, figuras, objetos, etc. O menu ‘Selection’ envolve algumas ferramentas de seleção de feições. Em ‘Geoprocessing’, basicamente, estão disponibilizadas as ferramentas gerais de geoprocessamento. Em ‘Customize’ estão as outras barras de ferramentas e extensões além de algumas opções de configuração. No menu ‘Window’ estão as opções para as janelas auxiliares. Em ‘Help’ são indicadas as informações de ajuda. Barra Padrão (Standard) Figura 8. Barra de ferramentas Standard. Esta barra de ferramentas padrão (Figura 8) apresenta as funções como: criar um novo mapa, abrir um projeto existente, salvar e imprimir o mapa elaborado; recortar, copiar, colar e excluir gráficos e feições; voltar e avançar tarefas realizadas; adicionar uma layer; configurar a escala de trabalho; adicionar a barra de edição; adicionar a tabela de conteúdos, abrir o ArcCatalog, a janela de busca, o ArcToolbox e a janela de comando; Utilizar o model Builder e a ajuda de uma ferramenta específica. Barra de ferramentas Tools Figura 9. Barra de ferramentas Tools SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 9 Nesta barra (Figura 9) são realizadas as seguintes operações na Data View para a visualização dos dados espaciais: ‘Zoom In’, permite definir o local e tamanho do aumento da escala; ‘Zoom Out’, define o local e tamanho na diminuição da escala; ‘Pan’, permite ao usuário movimentar o posicionamento da Data View; ‘FullExtent’, ajusta o zoom para abranger todas as layers; ‘Fixed Zoom In’, aumenta em 25% a escala a partir do centro da Data View; ‘Fixed Zoom Out’, diminui em 25% a escala a partir do centro da Data View; ‘Go Back To Previous Extent’, volta ao zoom observado anteriormente; ‘Go To Next Extent’, avança para o zoom posterior; ‘Select Features’, seleciona as feições das Layers; ‘Clear Selected Features’, limpa a seleção das Layers; ‘Select Elements’, seleciona elementos gráficos da Data View e da ‘Layout View’; ‘Identify’, identifica as feições das Layers, abrindo uma janela com as informações da tabela de atributos; ‘Hiperlink’, permite abrir uma janela da internet ou um documento específico; ‘HTML pop up’, identifica a feição em um quadro em formato de tabela; ‘Measure’, mede a distância entre pontos definidos pelo usuário; ‘Find’, permite localizar atributos de uma feição; ‘Find route’, ferramenta do SIG que permite conectar lugares; ‘Go to XY’, localiza as coordenadas de um ponto específico. Barra de ferramentas do Layout View Figura 10. Barra de ferramentas de layout. Esta barra (Figura 10) é habilitada e operada apenas quando se utiliza o modo Layout View e tem as seguintes funções: ‘Zoom In’ permite definir o local e tamanho do aumento da escala na página (esta ferramenta é diferente do “zoom in” da Data View, porque ela não aumenta o fator de escala do mapa, mas apenas aproxima o papel da vista do leitor); ‘Zoom Out’, define o local e tamanho na diminuição da escala na página (da mesma maneira, esta ferramenta apenas afasta o papel, não alterando a escala do mapa); ‘Pan’, permite ao usuário movimentar o posicionamento da página a ser impressa; ‘Zoom Whole Page’, ajusta o layout para o tamanho do papel; ‘Zoom to 100%’, ajusta o zoom do papel para 100% ; ‘Fixed Zoom In’, aumenta o zoom do layout em 25% a partir do centro; ‘Fixed Zoom Out’, diminui o zoom do layout em 25% a partir do centro; ‘Go back to extent’, volta para o zoom SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 10 anterior; ‘Go forward to extent’, adianta para o próximo zoom; ‘Zoom Control’, controla o ajuste do zoom manualmente; ‘Toggle Draft Mode’, desabilita a visualização da Data Frame no Layout; ‘Focus Data Frame’, focaliza a Data Frame, de modo a adicionar gráficos diretamente na Data View; ‘Change Layout’, permite alterar o modelo de layout para um já elaborado pela ESRI; ‘Data drivenpage toolbar’, permite a partir de um único layout salvar múltiplos mapas. 1.3. Adicionando uma Layer Existem duas maneiras básicas de se adicionar uma Layer em seu projeto. a) Na barra Standart você encontra o ícone Add Data, e três opções de adição (Figura 11). A primeira delas é o ‘Add Data’ que é uma layer conhecida pelo usuário, que se encontra numa base de dados organizada por ele e pré- existente em seu computador. A segunda delas é o ‘Add Basemap’, nesta opção você busca dados na base de dados do ArcGIS, aquela que vem com a instalação do programa e a terceira delas é a ‘Add Data From ArcGis Online’, nessa você busca online uma base de dados disponibilizado pela ESRI. Figura 11. Adicionando dados ao projeto a partir da barra Standart. b) A segunda opção é ir à tabela de conteúdos e clicar com botão direito em layers, uma janela semelhante a da barra standard se abrirá. (Figura 12) Figura 12. Adicionando dados a partir da tabela de conteúdos. 2.3. As Layers na tabela do conteúdo Todas as Layers ficam organizadas na tabela de conteúdos dispostas em camadas, nas quais, a que está em cima na tabela, também será visualizada em cima das outras na ‘Data View’. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 11 Ainda na tabela de conteúdos, no lado esquerdo de cada Layer, você pode clicar sobre o sinal positivo (+) para visualizar ou negativo (-) para desabilitar a visualização da legenda da Layer. (Figura 13); Ao lado , o tic dentro do pequeno quadrado, pode ativar ou desativar a visualização da respectiva Layer na ‘Data View’ (Figura 13); Com um clique no botão esquerdo no texto da Layer, ela será selecionada e com mais um clique o usuário pode renomeá-la. Mais tarde na elaboração do Layout do mapa, este nome será utilizado na legenda. Figura 13. Modos de exibição das Layers. 2.4. Alterando o Zoom Na barra de ferramentas da Data View (Figura 14) existem alguns ícones que são utilizados nesta função, são eles: Figura 14. Barra de ferramentas ‘Data View’. 1) O ‘Zoom in’ e o ‘Zoom Out’ permite que delimitemos um retângulo sobre a área que queremos ampliar (Zoom In) ou reduzir (Zoom Out); 2) Clique também nos ícones ‘Fixed Zoom In’ e ‘Fixed Zoom Out’ para ampliar ou reduzir a escala em 25% a partir do centro da imagem visualizada; 3) Clique no ícone ‘Pan’ para modificar a o posicionamento da Data View; 4) Clique no ícone ‘Full Extent’ para visualizar todos os temas da tabela de conteúdos; Zoom In Zoom OutFixed Zoom In Fixed Zoom Out Pan FullExtent Go to next extent Go back to previous extent SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 12 5) Os dois ícones com setas azuis (‘Go back to extent’ e ‘Go forward to extent’) permitem voltar ou adiantar respectivamente a última cena da Data View. 2.5. Selecionando feições de uma Layer Na barra de ferramentas da Data View os ícones ‘Select Features’ e ‘Clear Selected Features’ (Figura 15) podem, respectivamente, selecionar ou apagar todas as feições das Layers. Figura 15. Selecionando Feições. A seleção de cada Layer também é controlada na tabela de conteúdos. Basta clicar na aba ‘List By Selection’ que está localizado na parte superior da tabela de conteúdos (Figura 16). Figura 16. Controle da seleção de cada layer. Select Features Clear Selected Features SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 13 PRÁTICA 2 - Produzindo um mapa 2.1 Introdução A Cartografia está presente em nossas vidas há muitos anos. Os primeiros registros em pedras feitos pelos “homens das cavernas” já indicavam a necessidade do homem registrar os eventos ocorridos ao seu redor e o território em que viviam. O primeiro mapa surgiu na extinta Babilônia, datado de 2500 a.C., confeccionado sobre uma placa de argila cozida, que representava o vale de um rio, provavelmente o Eufrates (Figura 18). Sendo assim, a Cartografia sempre esteve presente, e o continua sendo hoje em dia, em nossas vidas, seja para representar lugares, para navegar ou para desenvolver estudos, entre outros usos (Figura 17). A Cartografia é apresentada na forma de mapas, cartas ou plantas, que representam os aspectos naturais ou artificiais da superfície, subsuperfície ou até mesmo do espaço aéreo da Terra e do Espaço. Figura 18. Mapa de Ga-Sur datado de, aproximadamente, 4000 a.C. No Geoprocessamento, a Cartografia tem importância fundamental em sua aplicação, pois, em geral, os resultados advindos daquele são representados em forma de mapas, por ser uma representação mais simplificada, intuitiva e natural, além disso, serve como entrada de dados em muitas outras aplicações. Durante o 20º Congresso Internacional de Geografia, realizado em 1964, a Associação Cartográfica Internacional adotou a seguinte definição de Cartografia: Figura 17. Mapa de solos da bacia do Rio Doce - MG - Exemplo de Cartografia no nosso dia a dia. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 14 “Conjunto de estudos e operações científicas, artísticas e técnicas, baseado nos resultados de observações diretas ou de análise de documentação, com vistas à elaboração e preparação de cartas, planos e outras formas de expressão, bem como sua utilização”. Para a perfeita representação de elementos da Cartografia, tem-se a necessidade de utilizar símbolos para o entendimento do usuário do mapa. Alguns elementos são indispensáveis na apresentação de um mapa, tais como: Legenda: Tem por objetivo identificar as feições representadas no mapa através de símbolos, cores ou convenções, de modo a não gerar dúvidas sobre o objeto a que cada elemento se refere. A legenda também pode ser usada para representar proporções, como a população de uma cidade, por exemplo, além disso, também deve sempre ser compatível com a escala do mapa. Escala: Tem por objetivo representar a proporção entre as distâncias no mapa e na superfície real (Terrestre, subsuperficial ou Espacial). A escala pode ser utilizada para representar tanto as proporções horizontais quanto às verticais. Pode ser representada de duas maneiras: gráfica, onde se pode extrair a proporcionalidade a partir de uma medição no próprio mapa, onde uma barra ou linha é divida e identificada com as medidas na superfície real e; numérica, onde a proporcionalidade é representada através de números ou texto, podendo ser absoluta ou relativa. A escala absoluta independe de unidades e indica quanto uma unidade no mapa equivale a tantas unidades na superfície representada, por exemplo: 1:1.000 significa que uma unidade no mapa equivale a 1000 unidades na superfície. A escala relativa descreve uma proporção em texto, por exemplo, 1 centímetro no mapa equivale a 1 metro na superfície. As escalas, gráfica e numérica, devem ser utilizadas juntas, pois, quando um mapa é impresso em um papel, este sofre deformações (dilatação e contração do papel) e tem sua escala levemente alterada, para saber a escala em que está o mapa, utiliza-se a escala gráfica, que dilata ou contrai junto com o papel, já para uma leitura mais fácil do mapa, é melhor ter-se uma escala numérica, porém deve-se ter cuidado ao utilizar esta escala quando o mapa está impresso (Figura 19). SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 15 Figura 19. Tipos de escala). Fonte de dados e Data: Como a Cartografia é uma ciência, sabendo-se a procedência dos dados e a metodologia empregada para se fabricar o produto cartográfico, este produto pode ser, então, refeito por outras pessoas. É de suma importância saber quando os dados foram coletados e quando o produto cartográfico foi confeccionado, pois o ambiente está em constante mutação. Datum, Sistema Geodésico de Referência ou Sistema de Coordenadas: É um sistema coordenado, constituído de uma rede de paralelos (arcos paralelos a Linha do Equador, representados pela latitude) e meridianos (semicircunferências de círculos máximos, cujas extremidades são os dois pólos geográficos da Terra, representados pela longitude), utilizado para representar características terrestres, sejam elas geométricas ou físicas. Na prática, serve para a obtenção de coordenadas, que possibilitam a representação e localização em mapa de qualquer elemento da superfície do planeta. Este sistema pode ser: horizontal, para obtenção de coordenadas referentes a um plano ou; vertical, para obtenção de coordenadas referentes a altitude. Atualmente, o Sistema Geodésico de referência no Brasil é o SIRGAS2000 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas, época 2000,4). Sistema de Projeção: Existem vários tipos de projeções cartográficas, cada qual gerando algumas distorções e evitando outras. São divididas basicamente em: Quanto à superfície projetiva: *Planas ou Azimutais, onde a superfície projetiva é um plano; *Cônica, onde a superfície projetiva é um cone e; *Cilíndrica, onde a superfície projetiva é um cilindro. Quanto ao tipo de distorções que a projeção evita: SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 16 *Conformes ou isogonais, que preservam os ângulos, consequentemente preserva também a forma dos elementos mapeados; *Equivalentes ou isométricas, que preserva as áreas dos elementos mapeados; *Equidistantes, que preservam as distâncias em uma determinada direção e; *Afiláticas, que não preserva nem os ângulos nem as áreas. Quanto à posição da superfície projetiva: * Para superfícies planas: +Polar: Plano tangente (ou secante) no pólo; +Equatorial: Plano tangente (ou secante) no Equatorial e; +Oblíquas: Plano tangente (ou secante) em um ponto qualquer. *Para superfícies cônicas: +Normal: Eixo do cone paralelo ao eixo da Terra; +Transversa: Eixo do cone paralelo ao eixo do equador e; +Oblíqua: Eixo do cone inclinado em relação ao eixo da Terra. *Para superfícies cilíndricas: +Equatorial: Eixo do cilindro paralelo ao eixo da Terra; +Transversa: Eixo do cilindro paralelo ao eixo do equador e; +Oblíqua: Eixo do cilindro inclinado em relação ao eixo da Terra. Quanto à posição do ponto de vista: *Gnomônica: O ponto de vista está localizado no centro da Terra; *Estereográfica: O ponto de vista está localizado na superfície da Terra, em um ponto diametralmente oposto da superfície que será mapeada e; *Ortográfica: O ponto de vista está localizado no infinito. Exemplos de Projeções (Figura 20): SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 17 Figura 20. Exemplos de Projeções. Fonte: Esri, 2010. Norte: A rosa dos ventos indica a orientação do mapa, ou seja, a direção do norte na região mapeada. É importante salientar que existem diferentes tipos de orientação, tais como: orientação magnética, onde a orientação da superfície se faz através do campo magnético da Terra (pode ser obtida através da página do Observatório Nacional: <http://obsn3.on.br/~jlkm/magdec/index.html>); orientação geográfica (ou verdadeira), onde a orientação da superfície se faz através do pólo norte geográfico e; orientação de quadrícula, onde a orientação do mapa se faz através da posição do norte na projeção cartográfica utilizada (a diferença entre o norte de quadrícula e o norte geográfico é a convergência meridiana, que pode ser obtida em: <http://www6.ufrgs.br/engcart/Teste/conv_mer.php>) (Figura 21). Figura 21. Tipos de Norte. Título: O objetivo do título de um mapa é passar a informação sobre o conteúdo do mapa, sua localização e o período em que foi realizado. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 18 Grade, grid ou canevá: É a materialização dos sistemas de coordenadas e de projeção no mapa. Possibilita ao usuário do mapa obter coordenadas de pontos de interesse com o auxílio de algum instrumento de medida (régua, compasso, entre outros). Bibliografia ENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH INSTITUTE, Inc. (ESRI). ArcGIS. Professional GIS for the desktop, versão 10 CA. 2011. IINSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Disponível em: http://www.ibge.gov.br/home/. Acesso em 10 nov 2011. DUARTE, P. A. Fundamentos de cartografia. Florianópolis: Editora da UFSC, 2008. Notas de Aula da matéria EAM 431 – Projeções Cartográficas. 2.2 Objetivo A apresentação de um produto cartográfico é sempre a primeira impressão que se tem do mesmo, no entanto, este deve obrigatoriamente apresentar alguns elementos para que a leitura do mapa não seja prejudicada e o aproveitamento dele possa ser maximizado. Esta prática tem como objetivo fazer com que o aluno configure a página de layout de um mapa, bem como inserir os elementos obrigatórios do mesmo. 2.3 Problema Como produto final desta prática o aluno deverá apresentar um mapa do município de Viçosa-MG, em folha A3, orientada no sentido paisagem, com escala de 1:150.000. O mapa final deverá ter sistema de coordenadas geográficas, com datum WGS84. 2.4 Base de dados Para a realização desta prática, serão necessários os arquivos: SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 19 1. A layer do Município de Viçosa-MG, localizada no diretório c:\Usuario\SOL480\t1\Ex2 2. A layer da Zona da Mata mineira, localizada no diretório c:\Usuario\SOL480\t1\Ex2 2.5 Comandos Utilizados - Elaboração de Layout 2.6 Exercício A.1) Abra um novo documento do ArcMap. A.2) Adicione a layer Vicosa.shp. Para isso, clique no ícone Add Data e procure o diretório c:\Usuario\SOL480\t1\Ex2. Selecione a layer e clique em Add. A.3) O dado será aberto na aba Table of Contents da Data View do programa ArcMap. Isso pode ser percebido no canto inferior esquerdo da janela pelo ícone . Esta aba permite que você possa explorar, exibir e consultar o mapa em coordenadas, distâncias e ângulos do mundo real, baseado em um sistema de coordenadas e um sistema de projeção. A.4) Adicione a barra de ferramentas Layout no documento. Para isso, clique sobre Customize -> Toolbars ->Layout Figura 22. Adicionando dados ao projeto. Figura 23. Localização dos dados no diretório. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 20 A.5) A diferença entre as barras de ferramentas Tools e Layout é que a primeira pode ser trabalhada em ambos os campos de trabalho (Data View e Layout View), alterando o zoom nos dados que estão abertos, alterando, consequentemente, a escala do trabalho, enquanto que a última trabalha apenas no modo Layout View e altera somente o zoom do papel, ou seja, apenas aproxima (ou distancia) o papel da vista do usuário. A.6) Elaborando um Layout: A.7.1) Neste passo, iremos verificar o sistema de coordenadas e o sistema de projeção. Para isso, clique com o botão direito sobre a Data Frame (Layers) e, em seguida, clique sobre Properties. Em seguida, verifique que o sistema de coordenadas adotado é o sistema geográfico (onde se trabalha com Latitudes e Longitudes) atrelado ao elipsoide Figura 24. Localização da barra de ferramentas Layout. Figura 25. Localização das propriedades da Data Frame SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 21 (Datum) World Geodetic System 1984 (WGS84). A sigla para esse sistema de coordenadas é GCS_WGS_1984. A.7.2) O próximo passo será configurar o tamanho da folha que o mapa será impresso. Para isso, clique em File-> Page and Print Setup. A janela Page and Print setup irá se abrir. Nesta janela, existem duas opções para se configurar a impressão de um mapa. Na primeira delas (não será utilizada durante as aulas práticas), é necessária a existência de impressora (ou plotter) instalada em seu computador, para configurá-la, na parte Map Page Size mantenha a opção Use Printer Paper Settings habilitada. Na parte Printer Setup, no campo Name localize a sua impressora. Na parte Paper, configure o tamanho do papel no campo Size e no campo Orientation determine a orientação do papel na impressora ou plotter. Esta janela ainda te dá a opção de mostrar a margens de impressão de sua impressora, para isso, é só deixar habilitada a opção Show Printer Margins on Layout. Na segunda opção (que será utilizada durante as aulas práticas), não é necessária a existência de uma impressora (ou plotter) instalada no computador, para configurar o papel, mantenha desabilitada a opção Use Printer Paper Settings, configure o tamanho do papel no campo Page-> Standard Sizes para A3 (automaticamente os campos Comprimento (Width) e Altura (Height) serão atualizados) e mude a orientação do mesmo para paisagem, para isso, no campo Orientation, selecione landscape. Figura 26. Localização das configurações do papel e da impressora. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 22 Em ambas as opções é importante salientar que a opção Scale Map Elements proportionally to changes in Page Size deve estar desabilitada. Esta opção reescala o mapa para o tamanho da folha, distorcendo a escala verdadeira do mapa. Após o término da configuração da página de impressão bem como do papel, a janela Page and Print Setup deve se apresentar como na Figura 27. A.7.3) Para se definir uma melhor área de plotagem, o programa ArcMap dispõe de uma valiosa ferramenta que são as réguas guias da página de layout. Caso as réguas não estejam habilitadas, como mostrado na Figura 28, habilite-as da seguinte maneira: Clique em Customize ->Arc Map Options, uma janela irá se abrir. Nesta janela, no campo Rulers, habilitea opção Show. Aproveite e habilite também, no campo Snap elements to, a opção Guides. Figura 27. Janela de configurações do papel e da impressora. Figura 28. Layout sem réguas SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 23 Nessa elaboração de layout iremos definir as margens da folha como sendo três centímetros na margem esquerda, um centímetro na margem direita, e um centímetro e meio nas margens superior e inferior. Para realizar esta operação basta clicar sobre a régua que uma guia irá aparecer. Para saber qual a medida sobre o papel, basta arrastar a guia e a medida estará aparecendo no canto superior esquerdo da aba layout. Além das guias das bordas, crie também duas guias no eixo X, nas medidas 25 e 26 centímetros. Encaixe agora a Data Frame entre as guias da margem esquerda, superior, inferior e a guia com a medida de 25 centímetros. Na Figura 32 pode ser observado como deve ficar o encaixe. Figura 29. Localização das opções do ArcMap. Figura 30. Habilitando as réguas no Layout Figura 31. Layout com réguas SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 24 Após seguir estes passos, o tamanho do espaço destinado a Data Frame já está definido, os outros espaços serão utilizados para outros fins. Partiremos agora para a definição da escala do mapa. A.7.4) Neste exercício estamos definindo a escala do mapa de acordo com o espaço livre no papel, porém o contrário também poderia acontecer, ou seja, poderíamos definir o tamanho do papel utilizado de acordo com a escala do mapa final, este exemplo será dado mais a frente nesta apostila. Primeiramente, iremos centralizar a feição que queremos representar, no caso deste exercício, queremos representar o município de Viçosa. Para executar este passo, na aba Table of Contents, basta clicar com o botão direito sobre a layer Vicosa e, em seguida, clicar sobre Zoom To Layer. Figura 32. Layout encaixado entre as guias SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 25 Geralmente utilizamos números “inteiros” para a representação da escala. Repare que a escala está representada no mapa pelo número 1:140.140, que não é um número muito adequado para a representação da mesma, por isso, iremos tornar este número “mais arredondado”. Na aba Table of Contents, clique com o botão direito sobre a Data Frame e em seguida sobre Properties. A janela Data Frame Properties irá se abrir. Na aba Data Frame, no campo Extent, escolha a opção Fixed Scale e no quadro que irá se abrir, digite 150.000 e, em seguida, clique em OK. Repare que agora o escala está fixada em 1:150.000 e que não é possível fazer alterações diretamente nesta caixa de diálogos. Figura 33. Comando Zoom To Layer. Figura 34. Legenda não "arredondada" e não fixa. Figura 36. Propriedades do Data Frame. Figura 35. Fixando a escala em 1:150.000. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 26 A.7.5) Agora iremos configurar a grade de coordenadas do mapa. Para isso, clique novamente com o botão direito sobre a Data Frame Layers como feito anteriormente, novamente a janela Data Frame Properties irá se abrir. Clique sobre a aba Grids e, em seguida, sobre New Grid, a janela Grids and Graticules Wizard irá se abrir. Esta aba nos proporciona fazer três tipos de grades de coordenadas. A primeira opção é Graticulate, onde nos permite fazer uma grade de coordenadas dividas em latitudes e longitudes. A segunda opção é Measured Grid, que nos permite fazer uma grade no sistema da projeção utilizada. A terceira opção é Reference Grid, Figura 37. Escala "arredondada" e fixa. Figura 38. Aba Grids das propriedades do Data Frame. Figura 39. Janela Grids and Graticules Wizard. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 27 que nos permite fazer uma grade de coordenadas baseada em linhas e colunas. Como estamos utilizando um sistema de coordenadas geográficas, neste layout usaremos a primeira opção. Para isso, selecione a primeira opção e clique em avançar. A próxima janela nos dará a opção de escolher como queremos identificar nossa grade de coordenadas. No campo Appearance, se escolhermos a opção Labels Only, estaremos escolhendo mostrar somente os números da grade de coordenadas. Caso escolhermos a opção Tick Marks and labels, estaremos escolhendo a opção de mostrar as cruzetas nos encontros das longitudes e latitudes. Neste exercício, iremos utilizar a opção Graticule and labels, que nos mostra a linha materializando tanto a localização das longitudes (meridianos) quanto das latitudes (paralelos). A NBR 13.133, que normatiza levantamentos topográficos, em seu item 5.23.1, recomenda que a quadrícula deve ter 10 centímetros na escala do mapa, por exemplo, se o mapa está na escala 1:50.000, as distâncias da malha de coordenadas deverá ser de 5.000 metros (Lembrando que 1° de longitude vale, aproximadamente, 111 quilômetros, 1’ vale, aproximadamente, 1,8 quilômetros e 1” vale, aproximadamente, 31 metros na linha do Equador, essa distância varia com a variação da latitude). No campo Intervals, podemos definir de antemão qual será o espaçamento de cada linha dos paralelos e dos meridianos. Neste exercício, definiremos como espaçamento tanto dos meridianos quanto dos paralelos como sendo de cinco minutos. Clique em avançar nesta e na próxima tela e, na última tela, clique em Finish. O ArcMap irá voltar para a janela Data Frame Properties. Clique em OK e veja como ficou a disposição da malha de coordenadas. Figura 40. Definindo a materialização dos paralelos e meridianos e o espaçamento entre eles. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 28 A.7.6) Neste passo da elaboração do layout vamos inserir o título do mapa, a direção do norte e as escalas gráfica e numérica. Iniciaremos com a inserção do título. Para inserir o título no mapa, basta clicar em Insert ->Title. A janela Insert Title irá aparecer. Nesta, iremos digitar o título do mapa, que será “Viçosa-MG”. O título irá aparecer no mapa, desloque-o para o canto direito superior do layout, onde foi separado o espaço para alocação dessas informações. Figura 41. Layout com a malha de coordenadas. Figura 42. Localização da ferramenta de adição de título Figura 43. Janela para digitação do título. Figura 44. Layout com malha de coordenadas e título. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 29 A.7.7) Iremos agora inserir a indicação do norte no nosso mapa. Para isso, clique em Insert -> North Arrow. A janela North Arrow Selector irá se abrir. Nesta, escolha o tipo de norte que se deseja utilizar e em seguida clique em OK (para demonstração na prática, escolhemos o tipo ESRI North I). A rosa dos ventos será inserida no mapa, posicione-a no canto direito superior do mapa. A.7.8) Para a inserção da legenda do mapa, vamos seguir os seguintespassos. Clique em Insert -> Legend. A janela Legend Wizard irá se abrir. Nesta, iremos escolher quais as layers que entrarão na legenda, bem como o número de colunas que a mesma terá. No campo Map Layers estão todas as layers que estão contidas no projeto. Para adicionar qualquer layerpara a legenda, basta selecionar a mesma e dar um clique sobre a primeira seta que aponta para o campo Legend Items, que é o campo onde contém as layers que aparecerão na Figura 45. Localização da ferramenta de inserção da rosa dos ventos. Figura 46. Escolhendo o tipo de norte. Figura 47. Layout com malha de coordenadas, Título e Rosa dos Ventos. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 30 legenda. Para adicionar todas as layers de uma só vez, basta clicar na segunda seta que aponta para o mesmo campo . Para remover algum item da legenda (que deverá estar contido no campo Legend Items), basta selecionar a camada que se quer remover da legenda e clicar na primeira seta que aponta para o campo Map Layers . Do mesmo modo, para remover todos os itens da legenda de uma vez, basta clicar na segunda seta que aponta para o campo Map Layers . No campo Set the number of columns in your legend, pode ser definido quantas colunas terá a sua legenda, para alterar este número, basta clicar na seta apontando para cima para aumentar ou na seta apontando para baixo para diminuir. Nesta parte, iremos deixar apenas a layer Vicosa no campo Legend Items e em seguida vamos clicar em avançar. Figura 49. Escolhendo as layers que estarão contidas na legenda. Figura 48. Localização da ferramenta de inserção da legenda no layout. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 31 A janela seguinte nos proporciona mudar o nome do título da legenda, a cor, o tamanho e a fonte do texto, bem como a posição do texto em relação aos demais itens da legenda. No campo Legend Title mude o título da legenda para Legenda e Convenções. No campo Legend Title font Properties, em Size mude o tamanho da letra do título para 16, desmarque também a opção de negrito do texto. A próxima página nos permite criar bordas, mudar o fundo e o sombreamento da legenda. No campo Legend Frame, em Border, iremos criar a borda da nossa legenda. Para isso, clique na caixa e escolha a borda de 1 ponto. Em Background iremos escolher a opção White para que não existam elementos atrás da mesma que possam atrapalhar sua visualização. Nesta janela, em Gap, escolha a opção 4. Esta opção dará um espaçamento de 4 pontos para as feições da legenda. Em seguida clique em Avançar. Figura 50. Editando o texto do título da legenda. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 32 Na janela seguinte é possível mudar a forma dos elementos da legenda, para isso, basta clicar sobre cada elemento e, sequencialmente, mudar a forma de visualização do mesmo nos campos Line e Area, segundo o formato do arquivo vetorial. Neste exercício não iremos fazer mudanças nesta janela, portanto, clique em Avançar. Na última janela da configuração da legenda, é possível mudar o espaçamento entre o título e os itens da legenda, entre os itens da legenda, entre as colunas, entre o cabeçalho e as feições que representam as layers, entre os rótulos e Figura 51. Configurando a borda e o fundo da legenda. Figura 52. Configurando a forma de visualização das layers. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 33 as descrições, entre as feições que representam as layers e entre as feições que representam as layers e os rótulos. Nesta janela tampouco iremos fazer alterações. É importante dizer que a qualquer momento pode-se voltar e fazer alterações nesta e nas outras janelas também, para isso, basta clicar em Voltar até a janela em que se deseja fazer alterações. Também podemos ter uma vista prévia de como ficará a legenda no mapa, clicando no ícone Preview. Estando habilitada esta opção, pode concluir a confecção da legenda neste momento clicando no ícone Concluir. Para desabilitar a visualização e seguir adiante nas outras janelas de configuração da legenda, basta clicar novamente no ícone Preview. Para terminar de configurar a legenda, clique em Concluir e arraste a legenda para o canto direito do mapa. Figura 53. Configurando os espaçamentos dos itens da legenda. Figura 54. Layout com malha de coordenadas, Título, Rosa dos Ventos e Legenda. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 34 A.7.9) Em seguida serão inseridas as escalas gráfica e numérica no layout. Para inserir a escala numérica, basta clicar em Insert -> ScaleText. A janela Scale Text Selector irá se abrir. Nesta podemos escolher como queremos representar nossa escala numérica. Neste exercício iremos escolher o exemplo de escala absoluta (Absolut Scale). Para isso, clique sobre ela e clique em OK. Iremos agora adicionar a escala gráfica no layout. Para isso, clique Insert - >Scale Bar. A janela Scale Bar Selector irá se abrir. Neste exercício iremos escolher o exemplo de escala alternada (Alternating Scale Bar 1). Para isso, dê um clique sobre este tipo de escala e em seguida clique em Properties para fazer algumas edições. A janela Scale Bar irá se abrir. Nesta janela, na aba Scale and Units, no campo Units em Division Units, escolha a opção Meters e no campo Label digite “Metros”. No campo Scale na opção Whenresizing, escolha a opção Adjust Width, em Division value, digite 5000, em Number of Divisions, escolha 3 e em Number of subdivisions, escolha 2. Mantenha as outras opções da maneira que estão e clique em OK e OK na janela seguinte. Figura 55. Escolhendo o tipo de escala numérica. Figura 56. Localização da ferramenta de inserção da escala textual. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 35 Ambas escalas estarão contidas no mapa, arraste-as para o canto direito médio do layout assim como pode ser observado na Figura 59. A.7.10) O penúltimo passo na confecção de um layout é inserir um mapa de localização da informação especializada. Para inserir um mapa de localização iremos adicionar um novo conjunto de dados (um novo Data Frame). Para isso, basta clicar em Insert -> Data Frame. Figura 58. Escolhendo a escala gráfica. Figura 57. Configurando a escala gráfica. Figura 59. Layout com malha de coordenadas, Título, Rosa dos Ventos, Escala Gráfica e Escala Numérica. Figura 60. Inserindo uma nova Data Frame. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 36 Repare que a Data Frame será adicionada no layout e que sua borda está pontilhada, enquanto que a Data Frame que estávamos trabalhando não tem essa mesma borda. Outra maneira de saber em qual data frame está ativada é olhar sobre a tabela de conteúdos (Table of Contents) e ver qual Data Frame está em negrito. Para ativar uma Data Frame que não está ativa, pode-se clicar sobre ela no layout ou clicar com o botão direito do mouse e, em seguida, clicar sobre Activate.É importante dizer que somente se podem adicionar dados à Data Frame que está ativa, por isso é relevante saber qual a Data Frame está ativa no momento de inserção dos dados. Iremos agora adicionar o dado Zona_da_Mata ao novo Data Frame criado (New Data Frame). Para isso, primeiramente verifique se o mesmo está ativado, em seguida, clique sobre o ícone de adicionar dados e procure em seu diretório a layer acima citada e adicione-a ao mapa. Realoque o novo Data Frame abaixo da escala gráfica. Iremos agora dizer a localização do município de Viçosa-MG na região da Zona da Mata mineira. Para isso, clique com o botão direito sobre New Data Frame e, em seguida, sobre Properties. A janela Data Frame Properties irá se abrir. Nesta janela, na aba Extent Indicators, no campo Other data frames selecione a Data Frame Layers e, em seguida, clique na primeira seta que indica para o campo Show extent indicator for these data frames. O passo seguinte é clicar em OK e apreciar a localização de Viçosa-MG na Zona da Mata mineira. Figura 61. Ativando uma Data Frame. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 37 A Figura 64 mostra como deve estar o layout de forma aproximada. A.7.11) O último passo da elaboração do layout é inserir algumas informações textuais. Para isso, adicione a barra de ferramentas Draw ao programa. Para isso, clique em Customize -> Toolbars -> Draw. Figura 62. Propriedades do novo Data Frame. Figura 63. Adicionando a localização de Viçosa-MG na Zona da Mata mineira. Figura 64. Layout com malha de coordenadas, Título, Rosa dos Ventos, Escala Gráfica, Escala Numérica e Mapa de Localização. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 38 Nesta barra de ferramentas, utilizaremos a opção New Text para inserir informações textuais ao layout. Para isso, basta clicar sobre este ícone e dar um clique no local de inserção do texto e outro clique fora da caixa onde serão inseridos os textos. Após isso, clique com o botão direito do mouse sobre o texto criado e, em seguida, sobre Properties. A janela Properties irá se abrir. Nesta janela, na aba Text e no campo de mesmo nome, iremos inserir as seguintes informações: Sistema de coordenadas utilizado, datum do mapa, data de elaboração do mapa e autor do mapa. É possível mudar a configuração do texto inserido, como o tamanho da fonte, a justificação da mesma, o ângulo de rotação do texto e a fonte utilizada. Figura 65. Localização da barra de ferramentas Draw. Figura 66. Barra de ferramentas Draw. Figura 67. Propriedades do texto a ser inserido. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 39 Neste exemplo, iremos alterar o tamanho da fonte e a justificação do texto. Para executar a primeira das mudanças, clique sobre o botão Change Symbol, a janela Symbol Selector irá se abrir. Nesta, no campo Size altere o número para 12, em seguida, clique em OK. Na janela Properties, mude a justificação do texto para centralizado utilizando o ícone. Por último, clique em OK e posicione o texto abaixo do mapa de localização. Faça o mesmo agora para inserir o título do mapa de localização, que deve ser “Mapa de Localização do Município de Viçosa – MG” com tamanho 12, centralizado. O layout final do mapa é apresentado na Figura 70. Figura 68. Editando o texto inserido. Figura 69. Editando o tamanho do texto. Figura 69. Editando o alinhamento do texto. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 40 Repare que o mapa possui os elementos obrigatórios, os quais são: Título do mapa, Rosa dos Ventos, Escalas gráfica e numérica, Legenda, Malha de coordenadas, Mapa de localização, indicação do sistema de coordenadas, indicação do datum, data da elaboração do mapa e responsável pela elaboração do mesmo. Com o mapa pronto iremos agora transformá-lo em figura. Para isso, basta clicar em File -> Export Map. A janela Export Map irá se abrir. Nesta janela, iremos escolher exportar o mapa para o formato JPEG (O ArcMap permite exportar o mapa em vários formatos, tais como: JPEG, PDF, BMP, entre outros, para visualizar todos os formatos, basta clicar sobre o campo Tipo). Altere o nome da figura para “Prática 2 – XXXXX – NOME”, onde XXXXX é a sua matrícula e NOME representa o nome do aluno e indique seu diretório de trabalho. O ArcMap também permite alterar a resolução da imagem, para isso, clique sobre o opção Options. Na aba General, no campo Resolution, configure para 200 dpi (dots per inch – pontos/pixel por polegada). Alterando a resolução, automaticamente a altura e o comprimento também irão ser alterados. Depois de feitas todas as alterações, clique em Salvar para finalmente ter o mapa pronto em figura com formato JPEG. Figura 70. Layout final. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 41 Figura 71. Configurando e exportando o mapa para figura. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 42 Prática 3 - Trabalhando com tabelas de atributos 3.1 Introdução As informações armazenadas em tabelas são essenciais para as operações de SIG. Essas armazenam informações que auxiliam na rotulação, identificação bem como na simbologia dos dados armazenados. Além disso, as tabelas podem ser utilizadas para pesquisar, analisar, editar e criar novos campos de dados. É uma tabela no formato DBF na qual cada linha (RECORD) está associada a uma feição gráfica. Um RECORD pode conter infinitas colunas ou campos (FIELD), dos mais diferentes tipos, numéricos, data, booleano (SIM ou NÂO), textuais, etc. As colunas (fields) podem armazenar os seguintes tipos de dados: SHORT INTERGER: permite armazenar apenas números inteiros e positivos. LONG INTERGER: permite armazenar números decimais positivos. FLOAT: utilizado para inserir números de natureza decimais tanto positivos como negativos. DOUBLE: utilizado para representar números científicos cujo número máximo de caracteres são 7 dígitos. Utilizando (X ou E) no meio do valor é possível dobrá-lo. EX: Se você quisesse representar o número -3,125 em anotação científica, você diria -3.125x103 ou -3.125E3. O código binário quebraria este número separadamente e renomearia como número negativo; outra série de pedaços definiria os dígitos 3125 significantes. TEXT: representa uma série de símbolo alfanumérico, podendo incluir números textos e caracteres com vírgula e pontos. DATE: permite armazenar datas, tempos, ou datas e tempos. O formato pode ser configurado em hh:mm:ss ou dd/mm/aaaa. BLOB: permite armazenar campos binários de objetos grandes(imagens multimídias). GUID ou GLOBAL ID: representa uma chave primária de tabelas em banco de dados. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 43 Toda tabela possui pelo menos 3 campos: o primeiro deles, FID é um campo que existe em todas as tabelas, ele faz a ligação da tabela com os arquivos no mapa. O segundo campo (Shape*) indicando o formato dos shapes, que pode ser point, polyline e polygon. E outro campo,ou quantos campos o usuário necessitar, com as informações dos arquivos que pode ser editado para melhor atende-lo. 3.2 Objetivo Este exercício pretende abordar de maneira simples uma grande utilidade do SIG, que é trabalhar em áreas ligadas ao planejamento urbano regional. Nele veremos algumas operações básicas realizadas em tabelas de atributos que são muito úteis no dia-a-dia de quem trabalha com SIG. 3.3 Problema Para realizar o exercício, elaboramos uma situação hipotética na cidade de Viçosa-MG, para a qual temos disponível uma base de dados (Viçosa Digital) e, através dela, foi possível perceber que a distribuição de creches na cidade não atende aos moradores de todos os bairros. A proposta do exercício é utilizar das ferramentas de SIG e desta base de dados para encontrar um bairro em que possa ser instalada uma nova creche, seguindo determinados critérios. Para isso vamos considerar que a prefeitura da cidade vai desapropriar um terreno qualquer, caso seja necessário. O aluno deverá encontrar um bairro em que seja viável a instalação de uma nova creche. Para isso ele deve obedecer aos seguintes critérios e condições: O bairro não pode ter uma creche instalada; Ter um posto de saúde; Possuir algum tipo de área de lazer. 3.4 Base de dados A base de dados foi obtida de um programa feito pelo governo da cidade em parceria com o SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Viçosa) e algumas empresas interessadas no ramo. Em nossa base de dados não foram utilizados todos os shapes existentes e foram feitas ainda modificações em alguns arquivos para fins SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 44 didáticos. Temos então os shapes de bairros e seus centróides, cursos d’água, eixos de logradouros, creches já existentes, instalação de serviços básicos de saúde (farmácias, hospitais, postos de saúde e clínicas) e serviços ligados ao lazer (clubes e campos de futebol). O diretório de trabalho é C:\Usuario\SOL480\t1\Ex3 3.5 Comandos utilizados As principais operações a serem utilizadas são: Join (união) de tabelas de atributos baseado em localização espacial; Seleção de feição por atributos (Select by Attributes); Seleção de feição por localização (Select by Location); Elaboração de um layout. 3.6 Exercício Apresentando uma Tabela de atributos A.1) Para abrir a tabela de atributos de um arquivo, basta clicar em seu nome com o botão direito e selecionar Open Attribute Table. Figura 72. Abrindo a tabela de atributos. A.2) Uma vez aberta a tabela apresenta algumas opções a serem; SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 45 Figura 73. A tabela de atributos. A.3) No primeiro ícone, table options encontram-se as várias ferramentas e opções da tabela, como por exemplo, adicionar campos, procurar dados, criar gráficos, realizar junções, imprimir e exportar entre outras funções; em related table , o usuário relaciona duas tabelas de atributos, cria um link entra elas, sem modificar a estrutura das tabelas; select by atributes , seleciona campos de uma tabela através de algum atributo indicado pelo usuário; switch selection , inverte uma seleção feita; clear selection , limpa as seleções da tabela; zoom to selected , da um zoom no shape que está selecionado; e delete selected , apaga um shape que foi selecionado. A.4) Na parte inferior da tabela ficam ainda as opções de ir para o início da tabela (move to beginig of table) , para o shape anterior (Move to the previous record) , indicar o número do shape que se deseja informação (Go to a specific record) , ir para o próximo (Move to the next record) ou para o fim da tabela (move to end of table) . O usuário tem ainda a opção de visualizar a tabela SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 46 de duas maneiras, mostrando todos os shapes existentes (Show all records) , ou alterando a visualização para apenas os selecionados (Show selected records) . Fazendo o “Join” de duas tabelas de atributos. O Join de tabela de atributos é uma maneira de unir as informações existentes em duas tabelas, fazendo apenas uma operação. Quando o Join é executado, uma nova layer é formada e a sua tabela de atributos irá possuir os campos das duas tabelas de entrada da operação. Existem duas possibilidades de unir as tabelas; umas delas é a partir de um campo que seja comum em ambas e a outra é unindo a partir de uma localização espacial. Neste exercício vamos utilizar esta segunda opção, visto que temos uma tabela com o código dos bairros, mas não temos os nomes dos mesmos e em outro shape temos o ‘centróide’ de cada bairro e os seus respectivos nomes. Teremos então um shape em formato de polígono que representa os bairros e os seus respectivos nomes. A.5) Inicie uma seção do ArcMap; A.6) Adicione as layers: centroide_bairros e bairros; A.7) Clique com o botão direito sobre o nome da layer bairros e selecione a opção “Open Attribute Table”; A.8) Em seguida, clique em table options ->Joins and Relates ->Join; Figura 74. Utilizando o Join. A.9) A aba do join data se abrirá; SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 47 Figura 75. Join data. A.10) Na aba What do you want to joint to this layer, selecione Join data from another layer based on spatial location; A.11) Em 1. choose the layer to join to this layer, or load spatial data from disk, selecione a layer centroide_bairros que se encontra no diretório de trabalho. A.12) O número 2 diz que estamos fazendo um join de arquivos em formatos diferentes, um deles é polígono e o outro é ponto e pergunta se queremos conservar determinados atributos dos pontos ou se queremos incluir todos eles na nossa nova tabela, devemos marcar a segunda opção: “Each polygon will be given all the attributes…”. A.13) O numero 3 pede o diretório de saída para o novo shape e o seu nome, vamos então nomear o arquivo como: Join_bairros_centroide. A.14) Clique em OK. Seleção de feição por localização A.15) Adicione ao projeto as layers: esporte_lazer, Creches, saude, logradouros; A.16) Para descobrir quais os bairros que ainda não possuem creches vamos selecionar por localização aqueles que já possuem e utilizar de uma ferramenta que inverte esta seleção obtendo, portanto, aqueles que ainda não possuem; A.17) No menu principal vá em Selection -> Select By Location...; SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 48 Figura 76. Selecionando atributos com base na localização. A.18) Na janela que se abre, no campo Selection method escolha Select features from; A.19) No campo Target Layer(s) marque a layer Join_bairros_centroide; A.20) No campo Source Layer selecione a Layer Creches; A.21) Em Spatial selection method selecione Target layer(s) features intersect the Source layer feature. Figura77. Configurando para selecionar os bairros com base no shape de creches. A.22) Clique em Apply. O shape Join_bairros_centroide aparecerá com algumas seleções que serão os polígonos que fazem interseção com as creches já existentes. A.23) Clique em OK e feche a janela. A.24) Abra a tabela de atributos. Os polígonos que foram selecionados na imagem aparecerão também selecionados na tabela. No menu principal da tabela vá em Switch Selection. A seleção será invertida e agora os polígonos dos bairros que não possuem creches estarão selecionados. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 49 Figura 78. Invertendo a seleção. A.25) Exporteo arquivo selecionado para uma nova layer. Para isso, vá a tabela de conteúdos e clique com o botão direito sobre o nome da layer (neste caso, join_bairros_centroide) vá em Data -> Export Data. Figura 81. Exportando as feições selecionadas. A.26) Na janela que se abre, no campo Export escolha Selected features. A.27) Em Use the same coordinate system as marque a primeira opção: this layer’s source data. A.28) Selecione o diretório de saída C:\Usuario\SOL480\t1\ex3 e de o nome Bairros_possiveis ao arquivo. A.29) Clique em OK. Será criado então um novo shape com os arquivos selecionados. Seleção de feição por atributo A.30) Nesta seção vamos selecionar arquivos dentro de um mesmo shape que tenham algum atributo comum. O exercício pede que encontremos um bairro em que tenha postos de saúde. Neste caso temos o shape saúde, mas nele há drogarias e farmácias; Hospitais; clínicas e postos de saúde. Vamos selecionar então somente os postos de saúde. A.31) Abra a tabela de atributos da layer saude; A.32) No menu principal da tabela clique em Select By Attributes. Figura 79. Salvando o novo shape. ra 80.Saveexported data SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 50 Figura 82. Selecionando feições com base em atributos. A.33) Na janela que se abre em Method selecione Create a new selection; A.34) Aparece em um quadro o nome das colunas da tabela de atributos, selecione “SUB_GRUPO” que é a coluna em que há descrição do tipo de serviço. A.35) Nos sinais de operação clique em ‘=’; A.36) Clique em Get Unique Values e no quadro em branco aparecerão os valores existentes dentro de sub_grupo e então selecione ‘POSTO DE SAÚDE’. A.37) Clique em Apply; Os pontos que representam os postos de saúde aparecerão selecionados no mapa, e seus respectivos valores na tabela de atributos Figura 83. Selecionando por atributos. A.38) Vá até a layer saúde, clique com o botão direito e selecione Data ->Export Data. A.39) Esta operação já foi feita alguns passos atrás, se precisar relembrar vá ao item (1.27). De o nome de saída “posto_saude” (observação: lembre-se que nomes de shapes não devem conter caracteres especiais, como espaços, acentos, ç entre outros). SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 51 Adição a uma seleção corrente A.40) Nesta operação serão selecionados por localização os bairros dentre os possíveis que não possuam posto de saúde e será “adicionada” a ela outra seleção, também por localização, dos bairros possíveis que possuam área de lazer. Desta maneira serão cumpridos todos os requisitos para a implantação da nova creche. A.41) A seleção por localização foi feita anteriormente no item 1.18, em caso de dúvidas consulte-o. Relembrando, vá ao menu principal e clique em selection -> select by location; A.42) Em Target layer(s), selecione sempre aquela layer em que você quer ver a seleção, neste exercício então, Bairros_possiveis. A.43) Em Source layer, escolha a layer a partir da qual será feita a seleção, neste exercício deseja-se os bairros localizados onde há postos de saúde, então: posto_saude. A.44) Clique em Apply; Figura 84. Selecionando feição com base na localização. A.45) Aparecerão selecionados no mapa os bairros que possuem postos de saúde. Desta maneira, sem fechar a ferramenta de seleção por localização vamos selecionar agora aqueles que também tenham área de lazer; A.46) Em Selection method escolha select from the currently selected features in; A.47) Em Target Layer, mantenha bairros_possiveis; A.48) E em Soure layer, selecione Esporte_Lazer; A.49) Mantenha as outras opções como estão; SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 52 A.50) Clique em Apply. Figura 85. Selecionando feição com base em uma seleção já existente. A.51) Aparece selecionado apenas um bairro, que é o que buscamos para implementação de uma nova creche. A.52) Abra a tabela de atributos da layer Bairros_possiveis e veja o nome do bairro e então exporte-o. Clique com o botão direito na layer bairros_possiveis e vá em Data- >export data, dê o nome do bairro à nova layer; A.53) Elabore um layout. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 53 Figura 86. Layout final. SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 54 Prática 4 . Trabalhando com o GPS de navegação 4.1 Introdução Nesta seção, vamos aprender a utilizar o GPS (Global Position System) de navegação, baixar os dados e utilizar os mesmos para a confecção de um mapa. Utilizaremos o GPS de navegação Etrex Vista HCX, (fabricado pela Garmin) para marcar pontos, trilhas, estimar área e, em seguida, descarregaremos no computador, a partir do software GARMIN MapSource, fornecido pelo fabricante do GPS. Após baixar os dados, iremos modificar os arquivos transformando-os em shapefiles,o qual é reconhecido pelo ArcGIS e elaborar um layout do campus da UFV com seus prédios centrais. Antes de iniciarmos a prática iremos aprender um pouco da história do GPS de navegação e de alguns conceitos envolvidos na sua utilização. Um pouco da história do GPS Um dos primeiros desafios científicos do homem foi se localizar no espaço. Primeiramente essa curiosidade era restrita ao entorno de sua casa, depois com a ampliação dessa curiosidade com a expansão do comércio e com as grandes navegações essa preocupação de como se localizar no espaço tornou-se preocupação mundial. Pois até aquele momento as estrelas, principalmente o Sol, e os planetas eram os referencias de orientação, mas essas eram dependentes das condições climáticas e da hora do dia. Por isso, a navegação é considerada a propulsora do desenvolvimento do sistema de apoio à orientação. Dentre os primeiros instrumentos desenvolvidos para este fim é a bussola, invento intitulado como sendo dos chineses (Observatório Astronômico de Santana Açores, 2011) Em 1957, com o inicio da corrida espacial dado pelo lançamento do Sputnik I pelos soviéticos foi iniciado também o aperfeiçoamento das técnicas para localização espacial. O rastreamento orbital do Sputnik era realizado através do conhecimento das coordenadas das estações terrestres de rastreamento e pelo desvio dos sinais gerado SOL480 – Introdução ao Geoprocessamento – Tutorial 1 55 pelo satélite (desvio Doppler). Com base no principio do efeito Doppler, os americanos iniciaram o desenvolvimento do sistema TRANSIT, sendo, anos mais tarde, expandido e chamado de Navy Navigation Satellite System (NNSS) (Paz & Cugnasca, 2011). Na década de 70 com o intuito de evitar a proliferação dos sistemas de satélite os Estados Unidos formularam o Defense Navigation Satellite System cujo objetivo era pesquisar a aplicação dos sistemas de satélite para a comunicação, marcação de tempo com precisão bem como controle do trafego aéreo. Em conseqüência desse processo com base na idéia da determinação das coordenadas de objetos sobre a superfície terrestre surge o sistema Navstar- GPS. Tal descoberta foi desenvolvida pelo Dr. McLure, do laboratório Jonhs Hopkins (Figueirêdo, 2005). Simultaneamente ao desenvolvimento do GPS, na antiga União Soviética foi elaborado um sistema similar a este denominado de GLONASS. Atualmente, encontra-se em desenvolvimento na Europa o Galileo e na China Beidou/Compass. O sistema GPS O Sistema de Posicionamento Global (do inglês Global Positioning System) foi desenvolvido
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