Aula Prática 06

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INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO 
DISCIPLINA: GEOMÁTICA 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 6 – PERFIL TOPOGRÁFICO E APRESENTAÇÃO DE UM MDE 
Prof. Lucas Farias de Sousa 1 
 
 
 
EXERCÍCIO 6 – PERFIL TOPOGRÁFICO E APRESENTAÇÃO DE UM MODELO DIGITAL 
DE ELEVAÇÃO (MDE) 
Introdução 
 
Segundo FILHO e RODRIGUES (2008), os modelos digitais de elevação também são considerados como 
representações gráficas da superfície da terrestre. As referências sobre o assunto são relativamente antigas 
e envolvem distintas nomenclaturas e siglas. Segundo Miller e Laflamme (1958), um modelo digital de 
terreno (MDT) e uma representação estatística de uma superfície contínua do terreno através de pontos 
selecionados. De acordo com Kennie e Petrie (1990), a sigla MDT restringia-se, originalmente, à 
manipulação de dados de perfis altimétricos. Atualmente, entretanto, sua definição é mais genérica, 
caracterizando-se por ser uma forma particular de modelagem computadorizada, tratando de problemas 
específicos da representação numérica de superfícies. 
 
Um Modelo Digital de Terreno (MDT) é uma representação matemática da distribuição espacial de uma 
série de propriedades do terreno. Quando a propriedade é a altitude, o modelo digital de terreno recebe o 
nome de Modelo Digital de Elevação (MDE). O termo MDT é utilizado para indicar um modelo mais 
genérico o qual pode conter um MDE (Collins e Moon,1981), citado por GOMES (1990). 
 
Normalmente a distribuição espacial é representada por um sistema de coordenadas “X, Y” e pela 
característica de interesse do terreno (nesse caso altimetria) que se registra na vertical como “Z”. Estes 
dados podem ser organizados como uma série matricial de coordenadas triplas (X,Y,Z), como equações de 
superfícies definidas por polinômios, ou como séries de Fourier. 
 
Segundo FELGUEIRAS (2001) um Modelo Numérico do Terreno (MNT) é uma representação matemática 
computacional da distribuição de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma região da superfície 
terrestre. Dados de relevo, informação geológicas, levantamentos de profundidades do mar ou de um rio, 
informações meteorológicas e dados geofísicos e geoquímicos são exemplos típicos de fenômenos 
representados por um MNT. 
 
Dentre alguns usos do MNT pode-se citar (BURROUGH,1986 citado por FELGUEIRAS, 2001): 
 
• Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos; 
• Análises de corte-aterro para projeto de estradas e barragens; 
• Elaboração de mapas de declividade e exposição para apoio a análise de geomorfologia e 
erodibilidade; 
• Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas; 
• Apresentação tridimensional (em combinação com outras variáveis). 
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Análise de visibilidade entre extremos de um perfil: (a) extremos não visíveis e (b) extremos visíveis. Fonte: 
FELGUEIRAS (2001). 
 
 
Curvas de nível e perfis de transectos sobre MDESRTM original, Região de Ribeirão Preto, SP, relevo suave 
ondulado. Fonte: VALERIANO (2004). 
 
Embora existam pequenas diferenças entre as expressões utilizadas para caracterizar o mesmo assunto, 
como: modelo digital de terreno (MDT) e modelo numérico de terreno (MNT), optou-se pelo uso de modelo 
digital de elevação (MDE), pelo fato de ser mais abrangente, ou seja, não se restringir às variações da 
topografia do terreno, podendo tratar de outras abstrações. Suas aplicações são numerosas e sua utilização 
vem aumentando consideravelmente nos últimos anos. Os exemplos típicos de produtos derivados dos 
MDE’s são (FILHO e RODRIGUES, 2008): 
 
• Mapas de curvas de nível; 
• Blocos diagramas perspectivos; 
 • Modelos para projetos de mineração; 
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• Modelos para projetos ferroviários e rodoviários; 
• Modelos para projetos de irrigação; 
• Modelos para projetos de urbanização e drenagem; 
• Mapas de declividades e hipsometria; 
• Ortofotos. 
 
Objetivos 
 
Visualização de um Perfil Topográfico e apresentação de um Modelo Digital de Elevação (MDE). 
 
Dados Necessários 
 
Os seguintes arquivos, necessários à execução desse exercício, encontram-se no diretório ..\ex6\dados: 
 
• Distrito.shp - arquivo-shapefile contendo a identificação do distrito de Aracê, Domingos Martins, 
ES; 
• Curvas_Nivel.shp - arquivo-shapefile contendo a identificação das curvas de nível do distrito de 
Aracê, Domingos Martins, ES. 
Procedimentos 
 
Pelo fato do Modelo Digital de Elevação (MDE) ser uma variação do Modelo Numérico do Terreno (MNT), o 
mapa resultante da interpolação das curvas de nível será chamado de MDE. 
 
1. Abra o ArcMap a partir do menu Iniciar → Programas → ArcGIS → ArcMap → opte por um mapa 
em branco (Blank map). 
2. Clique sobre Add Data e navegue até ...ex6\dados_oficial. 
3. No diálogo Add Data, selecione os arquivos Curvas_Nivel.shp e Distrito.shp. 
4. Clique sobre o botão Add. 
5. No menu File, clique sobre a opção Save para salvar seu mapa e escolha o seguinte nome MDE. 
6. Vá em Customize → Extension. Habilite o Spatial Analyst. 
 
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7. Novamente no menu Custumize → Toolbars → Spatial Analyst. Na nova versão do ArcGIS 10, o 
Spatial Analyst sofreu muitas modificações, transferindo muito de suas funções para o ArcToolbox, 
desta forma é necessário a utilização do ArcToolbox nesta nova versão. 
 
 
O próximo passo será a interpolação das curvas de nível (eqüidistantes de 20 em 20 metros) com o intuito 
de gerar uma estrutura de grade triangular ou TIN (do inglês “Triangular Irregular Network”). A grade 
triangular (TIN) é uma estrutura do tipo vetorial com topologia do tipo nó-arco e representa uma superfície 
por meio de um conjunto de faces triangulares interligadas. Para cada um dos três vértices da face do 
triângulo são armazenadas as coordenadas de localização (x,y) e o atributo z,correspondente ao valor de 
elevação ou altitude. Em geral, nos SIG’s que possuem pacotes para MDE, os algoritmos para a geração da 
grade triangular baseiam-se na triangulação de Delaunay com restrição de região. Quanto mais equiláteros 
forem as faces triangulares, maior será a exatidão com que se descreve a superfície. O valor da elevação 
em qualquer ponto dentro da superfície pode ser estimado a partir das faces triangulares, utilizando 
interpoladores. A Figura abaixo ilustra uma superfície tridimensional e a grade triangular correspondente. 
 
 
Superfície e malha triangular correspondente. 
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8. Na tabela de conteúdos, clique com o botão direito do mouse sobre o shapefile Curvas_Nivel e, na 
janela de menu rápido, clique sobre a opção Open Atribute Table. 
9. Na tabela que se abrirá, observe que o campo que contém as cotas altimétricas que se deseja 
interpolar para gerar o TIN chama-se COTAS, sendo localizado no final da tabela (último campo). 
 
 
10. Feche a tabela. 
11. Ir em Customize → Extensions → 3D Analyst, habilitando esta extensão para trabalhar no ArcMap. 
 
 
12. No menu Customize → Toolbars e clique na barra de ferramentas 3D Analyst. Similar ao Spatial 
Analyst, nesta nova versão do ArcGIS 10, o 3D Analyst sofreu muitas modificações, transferindo 
muito de suas funções para o ArcToolbox, desta forma é necessário a utilização do ArcToolbox 
nesta nova versão. 
13. Abra o ArcToolbox Window na barra de ferramentasprincipais do ArcMap. 
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14. No ArcToolbox dirija-se para 3D Analyst → TIN Management → Create TIN. 
 
 
15. Uma nova janela irá se abrir, onde serão inseridos os arquivos para a criação do MDE do tipo TIN. 
16. Em Output TIN vá em ...ex6/dados_oficial e salve o arquivo como MDE-TIN. 
17. Em Spatial Reference (Optional) importe a referência espacial do shapefile distrito.shp. 
18. Em Input Feature Class, acrescente o shapefile curvas_nivel.shp na lista abaixo. Na lista abaixo 
configure o campo “height_field” como COTAS, para atribuir os valores da coordenada Z como 
COTAS. 
19. Ao final habilite a opção “Constrained Delaunay (optional)”, depois clique OK. Após alguns 
segundos, as curvas de nível serão interpoladas gerando um TIN. Observe na legenda que a menor 
cota altimétrica é de 460 m e a maior é de 1900 m. 
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20. Para melhorar a visualização do MDE-TIN, clique com o botão direito em MDE-TIN, vá em 
Properties → Symbology. Neste desabilite a opção “Edge types”, para retirar a representação das 
curvas de nível da superfície. 
 
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21. Abaixo é mostrada a grade triangular TIN que será de fundamental importância para a elaboração 
dos mapeamentos e análises a serem elaborados futuramente em continuação a este trabalho. 
 
 
22. Na barra de ferramentas Tools, clique sobre a ferramenta Identify e clique em pontos alternados 
sobre a grade triangular TIN, e observe que qualquer ponto do mapa agora é representado por uma 
cota altimétrica. Como exemplo, abaixo é mostrado o valor da altitude de um ponto localizado 
sobre a área mais elevada da região. 
 
 
23. Para converter o MDE do formato TIN para Raster, no ArcToolbox, vá em 3D Analyst Tools → 
Conversion → From TIN → TIN to Raster. 
24. Na janela TIN to Raster, em Input TIN coloque MDE-TIN, em Output coloque 
...ex6/dados_oficial/MDE-R, em Output Data Type (optional) coloque FLOAT (pois os valores não 
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são inteiros, ocupando mais espaço na memória), em Method (optional) selecione LINEAR, em 
Sampling Distance (optional) selecione CELLSIZE e edite o valor do tamanho da célula, ou pixel, para 
10 m, ou do tamanho de sua escolha. Clique OK. 
 
 
25. O resultado da transformação é o MDE no formato raster: 
 
 
26. Desabilitar na Layer (janela de conteúdo) o tema MDE-R, deixando o tema MDE-TIN ativo. 
27. Clique sobre a ferramenta Zoom In e amplie uma área sobre a região de Pedra Azul. 
28. Na barra de ferramenta 3D Analyst, clique sobre a ferramenta Interpolate Line e, posteriormente, 
clique com o botão esquerdo do mouse sobre a parte de baixo da área de estudo, arraste o mouse 
até a parte superior da área e, então, dê um clique duplo para terminar a linha. 
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29. Na barra de ferramenta 3D Analyst, clique sobre a ferramenta Create Profile Graph. Então, observe 
o perfil topográfico gerado. 
30. Clique com o botão direito do mouse sobre a barra de título da janela Profile GraphTitle e, na janela 
de menu rápido, clique sobre a opção Add to Layout. Logo o perfil topográfico será exibido na 
página de layout. 
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31. Feche a janela Profile GraphTitle. 
32. Modifique o Layout a ser apresentado no fim da análise deste trabalho, utilizando das opções de 
mudança do título da apresentação final, de escala, de NORTE, etc., conforme determinado por 
você e pela sua criatividade. Estes itens podem ser encontrados em Insert na barra de menus de 
comandos do ArcMap. 
Agradecimentos 
 
Ao Prof. Carlos Antônio Álvares Soares Ribeiro, idealizador de parte deste tutorial; e 
 
Ao Prof. João Batista Lopes da Silva (UFPI), por estender o conteúdo e adequar este material à interface do 
ArcGIS 10; e 
 
Ao Prof. Danilo Paulúcio da Silva (UESB), pela disponibilização do material. 
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