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UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 1 ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS Introdução Pode-se definir sensoriamento remoto ou teledetecção como a ciência que tem por objetivo a captação de imagens da superfície terrestre. Isto contrasta com o sensoriamento in situ, onde os objetos são medidos e observados no local onde ocorrem. Em outras palavras, o sensoriamento remoto está relacionado à ausência de contato físico entre o sensor (câmara fotográfica, satélite) e o alvo (objeto). Desta forma, o sensoriamento remoto também pode incluir o estudo das técnicas de aerofogrametria e fotointerpretação, uma vez que fotografias aéreas são remotamente captadas. Contudo, o termo se refere a captação, processamento e representação de imagens orbitais. As imagens de sensoriamento remoto disponíveis atualmente, são a forma mais rápida de se obter informações espaciais em formato digital, permitindo que estas fontes sejam combinadas a outras informações, de forma a constituir um banco de dados geográfico sobre o espaço em questão. O processamento dessas informações, espacialmente referenciadas em meio digital é a base dos sistemas de informação geográfica. Dentro das geotecnologias hoje disponíveis (sistemas de posicionamento global, aerofotogrametria digital) o sensoriamento remoto desponta como tecnologia imprescindível em aplicações geoambientais. Objetivos Fazer uma composição RGB de imagens do Satélite CBERS 4 sensor MUX utilizando o QGIS. Faça a extração da área de interesse da imagem composta, em nosso caso o município de Itabela, e também a classificação de uso e ocupação do solo do município de Itabela utilizando o QGIS. Dados Necessários e materiais necessários Os seguintes arquivos, necessários à execução desse exercício, encontram-se no diretório ...\AP16\dados: • ItabelaUTM.shp • CBERS_4_MUX_20160603_149_119_L4_BAND6.tif (0,52 – 0,59 µm – banda do verde) • CBERS_4_MUX_20160603_149_119_L4_BAND7.tif (0,63 – 0,69 µm – banda do vermelho) • CBERS_4_MUX_20160603_149_119_L4_BAND8.tif (0,77 – 0,89 µm – Infravermelho próximo) Atividades – Faça o relatório de aula prática Faça um relatório da aula prática, mostrando onde as imagens foram adquiridas (na metodologia), indicando as operações realizadas com as imagens. Procedimentos Observação: os procedimentos apresentados a seguir são um roteiro geral utilizado para completar este exercício. Entretanto, o usuário é encorajado a efetuar experimentos com o programa e a ser criativo (em casa!). Sugestão: antes de iniciar o roteiro de aula prática, crie uma pasta chamada Workspace em algum diretório raiz: c:/workspace. Todas as suas atividades serão desenvolvidas dentro deste diretório UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 2 1. Como baixar imagens gratuitamente As imagens CBERS foram adquiridas gratuitamente no site do INPE: http://www.inpe.br/ -> Produtos e Serviços (Dados de Satélites) -> Catálogo de Imagens (http://www.dgi.inpe.br/siteDgi/portugues/index.php) -> Catálogos (Outros Satélites ou CBERS 4). 2. Composição RGB Crie um novo projeto em branco. Não é necessário adicionar as camadas, ou imagens, para fazer as composições, porém para fins didáticos iremos inserir para comparar com as composições criadas. Acesse o ícone Adicionar Camada Raster ou o menu Camada → Adicionar camada → Raster. Adicione as camadas Raster: • CBERS_4_MUX_20160603_149_119_L4_BAND6.tif; • CBERS_4_MUX_20160603_149_119_L4_BAND7.tif; e • CBERS_4_MUX_20160603_149_119_L4_BAND8.tif. Adicione também as camadas vetorais (Camada → Adicionar camada → Vetorial). • ItabelaUTM.shp 2.1 Composição RGB imagem falsa cor No campo Arquivos de Entrada, selecione a pasta com as bandas multiespectrais do sensor, bandas 8, 7 e 6, nesta ordem. Em seguida, marque a ordem das bandas de acordo com o seu interesse, anote a relação da ordem de entrada das bandas. http://www.inpe.br/ http://www.dgi.inpe.br/siteDgi/portugues/index.php UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 3 No campo Arquivo de saída, indique uma pasta de saída para o novo TIF, Composicao-FalsaCor. Nas opções seguintes, marque o campo “Coloque cada arquivo de entrada em uma banda separada”. Você pode marcar a opção “Abrir arquivo de saída depois executar o algoritmo”. Clique no botão Executar e aguarde o término do processo. A composição de bandas da cena multiespectral CBERS RGB com resolução espacial de 20 metros será criada. Após a composição ser criada é necessária a configuração da imagem para ser representada na falsa cor, onde a cor vermelha (R) será a banda 8, verde (G) será a banda 7 e azul (B) será a banda 6. Para isto deve-se UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 4 ir em propriedades da camada, dois cliques na camada Composicao-FalsaCor -> Estilo. Como no processo de composição troca-se as bandas a configuração será RGB 3-2-1, depois na opção Melhorar contraste escolha a opção Estender para MaxMin - > Aplicar. 3. Recorte da Área de interesse de trabalho O processo de recorte de área de interesse é muito comum, pois extrai somente as áreas que temos interesse de trabalhar, diminuindo a base de dados (menor armazenamento), acelerando o tempo de processamento. Para recortar as composições, acesse o menu Raster → Extrair → Recortar pela camada de máscara... Na janela do Cortador indique o arquivo raster de entrada (em nosso caso, Composicao-FalsaCor). Informe o local e o nome do arquivo de saída e, se desejar, peça para ocultar os valores nulos do novo dado gerado -> UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 5 Comp-Itabela. Na Camada Máscara selecione neste caso Itabela-UTM. Habilite a opção “Criar uma banda alfa de saída”. Depois, clique em Executar. Novamente é necessário fazer a configuração da composição. Para isto deve-se ir em propriedades da camada, dois cliques na camada Composicao-FalsaCor -> Estilo. Como no processo de composição troca-se as bandas a configuração será RGB 3-2-1, depois na opção Melhorar contraste escolha a opção Estender para MaxMin - > Aplicar. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 6 4. Classificação de imagem e confecção de mapa temático DICA PARA PREPARAÇÃO Para facilitar a identificação das feições, pode-se acessar imagens do Google no QGIS, utilizando o os serviços QuickMapServices, com a conexão XYZ Tiles. Na janela Conexão XYZ, informe o nome do provedor de imagens e o link para acesso. No campo Nome, digite Google Satellite. Para descarregar imagens do Google Earth no QGIS, copie o link do provedor de imagens: https://mt1.google.com/vt/lyrs%3Ds%26x%3D{x}%26y%3D{y}%26z%3D{z} Cole o link no campo URL e clique em OK. Para visualizar a imagem de satélite sobre a sua área de estudo, basta clicar duas vezes sobre o ícone ou arrastá-lo para o painel de camadas. Desta forma é possível verificar quais são as feições que temos dúvidas, porém como o georreferenciamento é diferenteas áreas não coincidem, mesmo assim, podemos utilizar como indicativo. VOLTANDO A CLASSIFICAÇÃO Crie um novo projeto em branco. Para fazer a classificação das imagens será utilizado o Complemento Semi- Automatic Classification Plugin (SCP), assim inicialmente devemos instalação o complemento Semi- Automatic Classification Plugin (SCP). Para isto vá em Complementos -> Gerenciar e Instalar complementos Procure pelo Semi-Automatic Classification Plugin (SCP) e Instalar Complemento. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 7 Após a instalação do complemento, suas ferramentas ficam disponíveis através do menu, da barra de ferramentas e de um painel (SCP Dock). Em SCP Dock -> Band Set -> Multiband image list -> open file ou select a multiband image carregue a imagem que será feita classificação, em nosso caso Comp-Itabela. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 8 Depois em SCP Dock -> Traning Input -> Create a new training input crie um arquivo que irá receber as amostras de treinamento, coloque o nome de amostras. Após inserir a imagem e criar o arquivo das amostras de treinamento, faça a criação das Classes Temáticas. Na aba SCP Dock -> Training Input -> Macroclasses list insira as classes com o botão (+), após inserir a classe deve-se nomear a classe e colocar uma cor que presente esta classe. Neste exercício serão feitas 4 classes temáticas: 1 – Agricultura / Silvicultura; 2 – Cursos de Água; 3- Pastagem; e 4 – Vegetacao Nativa. Coloque cores para cada classe que represente a classe temática. OBS: NÃO COLOQUE ACENTOS NAS PALAVRAS. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 9 Com as classes definidas deve-se criar as amostras de treinamento. Para criar as amostras utilize a ferramenta , localizada na barra de ferramentas do Plugin Semi-Automatic Classification Plugin (SCP), e desenhe um polígono numa feição da imagem com a classe temática 1 – Agricultura / Silvicultura utilizando o botão esquerdo do mouse e para finalizar utilize o botão direito do mouse. Após desenhar o polígono com a feição 1 – Agricultura / Silvicultura pode se salvar a amostra, para isto vá em SCP Dock -> Training Input -> ROI Signature List selecione a MC ID 1 (referente a classe 1 – Agricultura / Silvicultura) e depois clique no botão para salvar a amostra, repare que automaticamente é acrescentado UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 10 mais 1 no valor de C ID, isto para denominar a amostra de treinamento. Crie pelo menos 10 amostras para cada feição. Também é possível criar amostras de treinamento com o botão , esta ferramenta irá criar amostras de treinamento com base nos valores homogêneos dos pixels. Para a criação das amostras das outras feições é importante após criar o polígono da amostra selecionar a MC ID dela, como: 2 – Cursos de Agua. Segue o exemplo abaixo da feição 2 – Cursos de Agua. Crie pelo menos 10 amostras para cada feição. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 11 Para a criação das amostras das outras feições é importante após criar o polígono da amostra selecionar a MC ID dela, como: 3 – Pastagem. Segue o exemplo abaixo da feição 3 – Pastagem. Crie pelo menos 10 amostras para cada feição. Para a criação das amostras das outras feições é importante após criar o polígono da amostra selecionar a MC ID dela, como: 4 – Vegetacao Nativa. Segue o exemplo abaixo da feição 4 – Vegetacao Nativa. Crie pelo menos 10 amostras para cada feição. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 12 Ao final ter-se-á 40 amostras, 10 amostras de cada feição. Para melhorar o procedimento de classificação, faça a união das amostras de treinamento, assim elas irão representar uma única feição. Para isto selecione as amostras da mesma classe, por exemplo MC ID 1 (Agricultura / Silvicultura) e clique no botão SCP Dock -> Training Input -> ROI Signature List -> Merge highlighted spectral signatures obtaining the average signature . UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 13 Aceite a união e renomeie ela, e coloque a cor desejada. Faça isto com as demais classes. Após a união de todas das amostras das mesmas classes, pode-se apagar as amostras ou desabilitar o uso delas. Escolha o algoritmo classificador. Vá para SCP Dock -> Classification -> Algorithm e escolha o Minimum Distance, escolha a classificação ser feita pelo MC ID. Coloque também a máscara, em Apply Mask, em nosso caso ItabelaUTM.shp. Clique no botão Run para fazer a classificação. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 14 5. Remoção de ruídos da imagem resultante da classificação Para a remoção de ruídos da imagem resultante da classificação será realizado uma filtragem. Inicialmente devemos instalação o complemento “Processar”. Para isto vá em Complementos -> Gerenciar e Instalar complementos Na aba do menu “Processar”, abra a “Caixa de Ferramentas”. UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA C.C.: SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Professor João Batista Lopes da Silva Roteiro de aula prática: 16: Classificação supervisionada de imagens no QGIS 15 No menu “Caixa de Ferramentas Processamento”, siga o caminho: SAGA -> Raster filter -> Processing algorithm: saga:majorityfilter. Quanto maior o Radius maior será a suavização na imagem. Resultado da filtragem. Relatório de aula prática Para este relatório de aula prática relate sobre o sensoriamento remoto, com enfoque principalmente em classificação de imagens. Na introdução coloque escreva sobre o sensoriamento remoto e sobre classificação de imagens, composição de mapas e alteração do uso e ocupação do solo. Objetivo: Fazer a classificação de uso e ocupação do solo do município de Itabela utilizando o QGIS. Metodologia: dados utilizados, software e camadas. Descrever a composição utilizada, os tipos de classes de feições e o método de classificação utilizado. Resultados e Discussão: mostre as composições criadas para o município de Itabela, mostre o mapa temático com as classes utilizadas, faça uma discussão sobre a distribuição das classes e, também, da dimensão que cada uma das classes ocupa no município. Para a apresentação das imagens (Composições e mapa temáticos) faça os mapas utilizando a ferramenta Compositor de Impressão. Conclusão: como está a distribuição do uso e ocupação do solo no município de Itabela-BA. ap
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