laboratório 1 modelagem da base de dados -...

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INPE-SER-300- Introdução ao Geoprocessamento

Dr. Antônio Miguel Vieira Monteiro e Dr. Claudio Barbosa

Laboratório 1 Modelagem da Base de Dados

Base de Dados Georeferenciados para Estudos Urbanos no Plano Piloto de Brasília.

Thamy Barbara Gioia

INPE São José dos Campos

2013

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SUMARIO

1. Introdução ......................................................................................................................... 1

2. Desenvolvimento das atividades ....................................................................................... 2

2.1 Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING ................................................................. 2

2.2 Importando Limite do Distrito Federal ........................................................................... 6

2.3 Importando Corpos de Água ....................................................................................... 11

2.4 Importando Rios de arquivo Shape ............................................................................. 13

2.5 Importando Escolas de arquivo Shape ....................................................................... 14

2.6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING .............................. 15

2.7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING ...................................................... 16

2.8 Importando Altimetria de arquivos DXF ...................................................................... 18

2.9 Gerar grade triangular- TIN ......................................................................................... 20

2.10 Gerar grades retangulares a partir do TIN .................................................................. 22

2.11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento ........................................................ 23

2.12 Criar Mapa Quadras de Brasília .................................................................................. 25

2.13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL .............................................................. 29

2.14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird ............................................................. 30

2.15 Classificação supervisionada por pixel ....................................................................... 32

3. Considerações finais ....................................................................................................... 38

4. Referência Bibliográfica .................................................................................................. 38

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Exercício 1 (Passo 1 e 2) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING. .............. 3

Figura 2. Exercício 1 (Passo 3) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING. ...................... 5

Figura 3. Exercício 1 (Passo 4) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING. ...................... 6

Figura 4. Exercício 2 (Passo 1) Importando Limite do Distrito Federal. ................................ 7

Figura 5. Exercício 2 (Passo 2) Importando Limite do Distrito Federal. ................................ 8

Figura 6. Exercício 2 (Passo 3) Importando Limite do Distrito Federal. .............................. 11

Figura 7. Exercício 3 Importando Corpos de Água. ............................................................. 12

Figura 8. Exercício 4 Importando Rios de arquivo Shape. ................................................... 14

Figura 9. Exercício 5 Importando Escolas de arquivo Shape. ............................................. 15

Figura 10. Exercício 6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING. .. 16

Figura 11. Exercício 7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING. .......................... 17

Figura 12. Exercício 8 (Passo 1) Importando Altimetria de arquivos DXF. .......................... 18

Figura 13. Exercício 8 (Passo 2) Importando Altimetria de arquivos DXF. .......................... 20

Figura 14. Exercício 9 (Passo 1) Gerar grade triangular- TIN. ............................................. 20

Figura 15. Exercício 9 (Passo 2) Gerar grade triangular- TIN. ............................................. 21

Figura 16. Exercício 10 Gerar grades retangulares a partir do TIN. ................................... 22

Figura 17. Exercício 11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento. ......................... 25

Figura 18. Exercício 12 Criar Mapa Quadras de Brasília. ................................................... 29

Figura 19. Exercício 13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL. ............................... 30

Figura 20. Exercício 14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird. .............................. 31

Figura 21. Exercício 15 Classificação supervisionada por pixel.......................................... 37

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1. Introdução

Os “Laboratórios” nesta disciplina de Introdução ao Geoprocessamento objetivam o

acompanhamento na prática, através de atividades, dos conteúdos teóricos apresentados

durante as aulas.

Desta forma, este relatório teve por finalidade apresentar os resultados do primeiro

Laboratório – 01, Tema - Modelagem e Criação de Bancos de Dados, que teve por

objetivo principal “[...] elaborar, modelar e implementar no SPRING uma base de dados do

Plano Piloto de Brasília”. (LOPES, 2012). Dentre os objetivos específicos da atividade estão:

Identificar usos e cobertura na região do Plano Piloto;

Cadastrar e identificar as classes de utilização das quadras da asa norte e sul do

Plano Piloto;

Identificar as áreas em cotas altimétricas;

Verificar as condições de acesso no Plano Piloto;

Computar a declividade média dentro de cada quadra do plano piloto.

O laboratório consistiu na execução de 15 exercícios realizados em ambiente SIG

por meio do software Spring 5.2.2:

1) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING;

2) Importando Limite do Distrito Federal;

3) Importando Corpos de Água;

4) Importando Rios de arquivo Shape;

5) Importando Escolas de arquivo Shape;

6) Importando Regiões Administrativas dearquivos ASCII-SPRING;

7) Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING;

8) Importando Altimetria de arquivos DXF;

9) Gerar grade triangular- TIN;

10) Gerar grades retangulares a partir do TIN;

11) Geração de Grade de Declividade e Fatiamento;

12) Criar Mapa Quadras de Brasília;

13) Atualização de Atributos utilizando o LEGAL;

14) Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird;

15) Classificação supervisionada por pixel;

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O resultado das atividades será apresentado a seguir separados por tópicos, de 1 a

15, como descrito acima (número de exercícios) destacando os procedimentos adotados e

apresentando figuras registradas durante os processos. Para facilitar o acompanhamento

cada Figura apresentará uma sequencia de imagens referentes a cada processo.

2. Desenvolvimento das atividades

2.1 Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING

Neste primeiro exercício propõe-se a criação de um banco de dados denominado

“curso”, projeto “DF” com categorias e classes para o armazenamento dos planos de

informação para obtenção de mapas propostos. Conforme consta no cronograma de

atividades sugeriu-se a criação das seguintes categorias e classes:

Tabela 1 . Categorias e classes a serem criadas no banco de dados

Imagem_Quick_Bird - Modelo IMAGEM Imagem_ETM Modelo IMAGEM Vias_acesso Modelo REDE Corpos_Agua Modelo TEMÁTICO Rios Modelo CADASTRAL Unidade_Politica Modelo CADASTRAL Cad_Escolas Modelo CADASTRAL Cad_Urbano Modelo CADASTRAL Altimetria Modelo NUMÉRICO – MNT Grades_Numericas Modelo – MNT Declividade Modelo TEMÁTICO Limites Modelo TEMÁTICO Uso_Terra Modelo TEMÁTICO

Fonte: Lopes, 2012.

Desta forma, o primeiro passo deste exercício foi à criação do banco de dados. Já

em ambiente Spring, seguindo os comandos – Arquivo, Banco de dados, Diretório, o Banco

de dados “curso” foi criado e ativado, como pode ser observado na Figura 1. O segundo

passo, consistiu na definição das coordenadas do Projeto “DF”. Este procedimento foi

realizado por meio dos seguintes comandos – Arquivo, Projeto, onde foram definidas as

projeções recomendadas pelo cronograma de atividades (Long1: o 48 17 40, Long2: o 47 17

55, Lat1: s 16 3 55, Lat2: s 15 29 10) como também pode ser observado na Figura 1.

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Figura 1. Exercício 1 (Passo 1 e 2) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING.

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O Passo três da atividade consistiu na definição das categorias e classes. Com o

Banco de dados “curso” ativado, foram acionados os comandos – Arquivo, Modelo de dados

onde foram criadas as categorias sob os modelos de dados recomendados, como descritos

na Tabela 1 acima e que pode ser visualizado na Figura 2.

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Figura 2. Exercício 1 (Passo 3) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING.

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Além disto, neste último passo, foram definidas também, o visual das classes

temáticas criadas. Os comandos utilizados foram: Arquivo, Modelo de dados,

Categorias/Classes temáticas, Visuais de apresentação gráfica e cores (Figura 3).

Figura 3. Exercício 1 (Passo 4) Modelagem do Banco – OMT-G p/ SPRING.

2.2 Importando Limite do Distrito Federal

A proposta deste exercício foi a importação de um arquivo em formato shape file e

converte-lo para o formato ASCII-SPRING. O procedimento e realizado antes da importação

do arquivo para o projeto seguindo as seguintes etapas: Com o Spring ativado segue os

procedimentos – Arquivo, Converter para ASCII-SPRING, Arquivo (localiza-se o arquivo).

Com o arquivo localizado definem-se modelo, atributos e nome do novo arquivo, conforme

Figura 4.

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Figura 4. Exercício 2 (Passo 1) Importando Limite do Distrito Federal.

Já com o formato do arquivo alterado o mesmo pôde ser importado para o projeto

“curso” através dos seguintes comandos – Arquivo, importar, dados vetoriais e matriciais,

arquivo, conforme pode ser observado na Figura 5.

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Neste exercício, recomendou-se ainda a execução do passo 3 que consistiu em

ajustar, poligonalizar e associar o arquivo de formato alterado. Neste caso, ajustar os nós,

do novo arquivo. Para isto seguiu-se os seguintes comandos – Ativar o PI Limite_DF, ativar

ferramenta “Edição vetorial”, Tipo edição gráfica. Nesta fase iniciam-se os ajustes em

tolerância onde definiu-se o valor 0.25. Na sequência o arquivo passou por verificação dos

polígonos e edição gráfica para edição das classes, conforme pode ser observado na Figura

6.

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2.3 Importando Corpos de Água

No exercício três a atividade consistiu na importação do arquivo

“Corpos_Agua_LAB.spr”, em formato ASCII-SPRING. Para execução utilizou-se de

comandos simples – Arquivo, Importar, Dados Vetoriais e Matriciais, localizou-se o arquivo

recomendado e na sequencia definiu-se Entidade: Linha com topologia, Unid: graus, Escala:

1/20000. O arquivo foi importado na categoria “Corpos_agua” e PI “Mapa_Drenagem-pol”,

Figura 7 . Para este arquivo também foram importados os “identificadores de polígonos”. Os

comandos utilizados foram: Arquivo, localizar arquivo Corpos_Agua_LAB.spr, importar como

entidade: Identificadores, executar. O procedimento pode ser visualizado na Figura 7.

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Figura 7. Exercício 3 Importando Corpos de Água.

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2.4 Importando Rios de arquivo Shape

No exercício quatro propõe-se a importação de um arquivo shape, “Rios_lin.shp” e

“Rios_pol.shp”, representado por linhas e polígonos. O Procedimento segue basicamente os

mesmos comandos do exercício anterior – Arquivo,Importar,Importar Dados Matriciais e

Vetoriais, localizar arquivo e definir unidade, escala, categorias e nome dos PIs (Figura 8 ).

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Figura 8. Exercício 4 Importando Rios de arquivo Shape.

2.5 Importando Escolas de arquivo Shape

No exercício cinco propõe-se a importação de um arquivo shape “escolas.shp”. O

procedimento foi o mesmo adotado para execução da atividade 4 (Figura 9 ).

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Figura 9. Exercício 5 Importando Escolas de arquivo Shape.

2.6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING

No exercício seis propõe-se a importação de um arquivo em formato ASCII-

SPRING, seus identificadores e uma tabela de atributos para associação. Para importação

do arquivo em formato ASCII-SPRING, seguiu-se o mesmo procedimento do exercício 5 e 4.

Para importar os identificadores seguiu-se os seguintes procedimentos – Arquivo, Importar,

Importar Dados Matriciais e Vetoriais, localizar arquivo “Reg_ADM_LAB.spr”, importar

arquivo em entidade como identificadores, renomear e executar. Para importar os atributos

da tabela de objetos, os procedimentos adotados foram: Arquivo, Importar, Importar Tabela,

localizar arquivo “Reg_ADM_TAB.spr”, em operação “Atualizar Cat.Objetos/Tab.Atributos” e

executar (Figura 10 ).

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Figura 10. Exercício 6 Importando Regiões Administrativas de arquivos ASCII-SPRING.

2.7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING

O exercício 7 consistiu na importação de arquivos ASCII-SPRING,

“Rodovia_NET.spr, Rodovia_NETOBJ.spr e Rodovias_TAB.spr”. Basicamente, o

procedimento foi o mesmo adotado para o exercício 6. As Figuras a baixo representam os

procedimentos adotados.

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Figura 11. Exercício 7 Importando Rodovias de arquivos ASCII-SPRING.

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2.8 Importando Altimetria de arquivos DXF

Neste exercício o arquivo importado consisti em um arquivo no formato DXF. No

caso, dados de altimetria digitalizados a partir de um arquivo CAD. Para importar o arquivo

DXF, seguiu o seguinte procedimento: Arquivo, Importar, Importar Dados Matriciais e

Vetoriais, localizar arquivo “MNT-iso.dxf”. O programa solicita a definição da entidade

(Amostra MNT), Unidade (m) e escala (1/25000) e do layer dxf – Layer (Mapa_Altimetrico-

iso), Tamanho do Pixel (x:50 y:50), Retângulo envolvente – Coordenadas (GSM, Long1: o

47 57 25, Long2: o 47 47 10, Lat1: s 15 52 13 e Lat2: s 15 42 02), renomear PI, executar

(Figura 12).

Figura 12. Exercício 8 (Passo 1) Importando Altimetria de arquivos DXF.

Na sequência importou-se para o banco de dados, os pontos cotados no mesmo PI

das isolinhas. O procedimento consistiu em: manter PI “Mapa_Altimétrico” ativo, Arquivo,

Importar, Importar Dados Matriciais e Vetoriais, selecionar arquivo “MNT-pto.dxf”, definir

entidades (Amostra MNT), unidade (m) e escala (1/25000). Em seguida definir informações

Layer DXF - Layers : Mapa_Altimetrico-pto, mostrar conteúdo, executar. Na caixa de saída o

ícone mosaico foi ativado.

O ultimo passo consistiu na geração de toponímia para amostras. Conforme

procedimentos do laboratório 1, para gerar as toponímias utilizou-se dos seguintes

comandos: Manter o PI “Mapa_Altimétrico” ativo, ir em MNT, Geração de Textos, em

“geração de texto selecionar Pontos e Mestras, Alterar Mestras, Distâncias entre textos:

2500, Isolinha inicial: 500, Intervalo linhas mestras: 50. A formatação também foi alterada

através da ferramenta “cor”, disponível em “apresentação gráfica” (Figura 13).

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Figura 13. Exercício 8 (Passo 2) Importando Altimetria de arquivos DXF.

2.9 Gerar grade triangular- TIN

O objetivo deste exercício foi criar uma grade triangular a partir de linhas de

drenagem. Para isto, primeiramente importou-se o arquivo DXF de drenagem na categoria

temática “Corpos_Agua” – Arquivo, Importar, Importar Dados Vetoriais e Matriciais, localizar

arquivo “Rios-linha-quebra.dxf”, definir entidade (Linha sem ajuste), Unidade (m) e escala

(1/25000). Em seguida definiu-se os dados do layer DXF – Layer: RIOS-LINHAS-QUEBRA,

mostrar conteúdo, em categorias definir “Corpos_Agua”, renomear PI (Mapa_rios-lq )

executar (Figura 14).

Figura 14. Exercício 9 (Passo 1) Gerar grade triangular- TIN.

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O passo seguinte consistiu em gerar a grade triangular a partir das linhas de

drenagem. Para isto, os procedimentos utilizados foram: Ativar o PI “Mapa_Altimétrico” no

Painel de Controle, ir em MNT, Geração de Grade Triangular, Geração TIN, Plano de Saída:

Altimetria-TIN-lq, Tipo Delaunay, Linhas de Quebra: Sim. Em categorias e Planos definir:

Categorias: Corpos_Agua, Planos de Informação: Mapa_rios-lq, executar TIN (Figuras 15).

Figura 15. Exercício 9 (Passo 2) Gerar grade triangular- TIN.

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2.10 Gerar grades retangulares a partir do TIN

O objetivo deste exercício foi gerar grade retangular do TIN criado acima. Para isto

utilizou-se das seguintes ferramentas: MNT, Geração de Grade Retangular, Geração de

Grade, Dados de Entrada (TIN), Interpolador (Linear), Saída, PI: Altimetria-TIN-lq-GRD,

Tamanho do Pixel - X: 20, Y: 20, Tipo de Imagem:32 bits, executar (Figura 16).

Figura 16. Exercício 10 Gerar grades retangulares a partir do TIN.

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2.11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento

O objetivo do exercício 11 foi criar uma grade de declividade (em graus) para ser

posteriormente fatiada em classes temáticas de declividade. Para atingir o objetivo utilizou-

se dos seguintes comandos: Ativar o PI “Altimetria-TIN-lq-GRD” no Painel de Controle, ir em

MNT, Declividade, definir comandos : Entrada (Grade), Saída:(Declividade), Unidade:

(Graus), em categoria de saída definir por categoria Grades_Numéricas, por fim, definir

plano de saída: MNT-Declividade e executar.

Para executar o fatiamento das classes de declividade seguiu-se o seguinte

procedimento: Ativar o PI “MNT-Declividade” no Painel de Controle, ir em MNT, Fatiamento,

em Fatiamento MNT: Categoria de Saída, em lista de categorias definir categoria:

Declividade e executar. Em seguida proceder como fatiamento. Em Fatiamento MNT definir

PI de saída: Faixas_Declividade. Para definir as “fatias” seguiu-se os procedimentos: Passo:

Variável, Inicial:0, Final: 2, executar. Para finalizar as fatias foram associadas as classes

anteriormente criadas através do procedimento: Fatiamento MNT : Associação Fatias-

Classes.

O ultimo passo consistiu em “Limpar” os pixels com edição matricial. Para isto, os

procedimentos utilizados foram: Ativar painel de controle, Categoria, Plano de Informação -

Declividade _ Faixas_Declividade; Em edição matricial ativou-se a edição matricial para

limpar pixels (Figura 17).

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Figura 17. Exercício 11 Geração de Grade de Declividade e Fatiamento.

2.12 Criar Mapa Quadras de Brasília

Neste exercício foi criado um mapa cadastral com limites e lotes de Brasília,

juntamente com tabela de atributos associada. Para isto, primeiramente o arquivo

“Mapa_quadras_L2D.spr” foi importado para o projeto em Spring. Para associação do

arquivo a tabela de atributos seguiu-se o procedimento - Ativar o PI “Mapa_Quadras” da

categoria “Cad_Urbano”, ir em Arquivo, Importar, Importar Dados Matriciais e Vetoriais,

importar arquivo Mapa_quadras_LAB.spr, como entidade : identificadores. Na caixa de

saída manteve-se a categoria Cad_Urbano renomeando o PI (Mapa_Quadras).

Para incluir os atributos das quadras seguiu-se o procedimento: Ativar o PI

“Mapa_Quadras” da categoria “Cad_Urbano”, Arquivo, Importar, Importar Tabela, definir

operação como “Atualizar Cat.Objetos/Tab.Atributos”, executar.

Neste exercício, também foram repassados os procedimentos para visualização

dos atributos da tabela como geração de gráficos, histogramas (Figura 18).

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Figura 18. Exercício 12 Criar Mapa Quadras de Brasília.

2.13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL

O objetivo deste exercício foi criar nova coluna de atributos à tabela do PI Quadras.

Para isto seguiu-se os procedimentos – ir em Arquivo, Objeto, Não Espacial, localizar tabela

(Quadras), renomear (MDECLIV), executar. Para atualizar o atributo conforme explicativo da

atividade utilizou-se do aplicativo “LEGAL”. Segue procedimento adotado – Análise, LEGAL,

Programa LEGAL, Abrir Programa LEGAL, Localizar arquivo (Programa LEGAL (*.alg)),

renomear e executar (Figura 19).

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Figura 19. Exercício 13 Atualização de Atributos utilizando o LEGAL.

2.14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird

Para importar as imagens landsats e Quick-Bird seguiu-se os procedimentos –

Arquivo, Importar, Importar Dados Vetoriais e Matriciais, Buscar arquivo a ser importado.

Neste caso “TIFF/GEOTIFF(*.tif *.tif)”. Em seguida, formatou-se os dados de entrada –

Entidade (Imagem), Valor Dummy (0), Interpolador (Vizinho + Próximo), Categorias

(Imagem_ETM), executar. No caso Landsat, foram importados 3 imagens renomeadas em

B3, B4 e B5 (Figura 20).

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Figura 20. Exercício 14 Importação de Imagem Landsat e Quick-Bird.

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2.15 Classificação supervisionada por pixel

O objetivo desta atividade foi a elaboração de uma carta de uso do solo a partir da

classificação das imagens landsats importadas anteriormente. Para isto primeiramente foi

criada uma imagem sintética cujos procedimentos foram – Imagem, Contraste. O contraste

foi dado para as três bandas das imagens. Em seguida a imagem contrastada foi salva e

renomeada (Comp_453). Para classificar a imagem seguiu-se com o procedimento -

Categoria / Plano de Informação, Comp_453, Imagem, Classificação, criar, adicionar as três

bandas da imagem landsat importadas. Na sequencia iniciou-se o “treinamento” para

adquirir as amostras para classificação – Contextos (contx1), criar nome da amostra, alterar

cor e selecionar amostras. A classificação da imagem foi realizada através do classificador

Maxver com limiar de aceitação de 100%. Após a primeiramente classificação a imagem

passou pelo processo de “Pós-classificação” – Classificação, Pós-Classificação, Imagens

Classificadas (Mapa_Uso), Peso:(3), Limiar (3) e executar. Por fim , procedeu-se com o

mapeamento das classes (Figura 21).

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Figura 21. Exercício 15 Classificação supervisionada por pixel.

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3. Considerações finais

Os exercícios propostos no roteiro do Laboratório 1 da disciplina SER-300,

Introdução ao Geoprocessamento, permitiram uma primeira e bem sucedida aproximação

ao uso do software SPRING com propósitos da análise e gerenciamento de dados

espaciais. A criação do banco de dados permitiu também, uma melhor compreensão do

“modelo conceitual” do Software SPRING.

4. Referência Bibliográfica

LOPES, Eymar. Modelagem de Base de Dados. Base de Dados Georreferenciado para

Estudos Urbanos no Plano Piloto de Brasilia. Abril, 2012.

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