I Encontro Brasileiro de usuários QGIS. Jorge Santos jorgepsantos@outlook.com Uso do QGIS no...

I Encontro Brasileiro de

usuários QGIS

Jorge Santosjorgepsantos@outlook.com

www.processamentodigital.com.br

Uso do QGIS no Processamento Digital de

Imagens de Sensoriamento Remoto

I Encontro Brasileiro de usuários QGIS

Dicas, tutoriais e tudo sobre o SIG

Podem ser encontradas no site

QGIS 2.6

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ANÁLISE DOS DADOSRepresentação dos Dados Matriciais

Transformação dos Dados em Informação

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ANÁLISE DOS DADOSRepresentação dos Dados em Geoprocessamento

FONTE DOS DADOS

• Fonte de Dados do tipo Vetorial

• Fonte de Dados do tipo Raster

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ANÁLISE DOS DADOSRepresentação Raster: A Matriz

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ANÁLISE DOS DADOS

Célula ou Pixel

Linha

Coluna

Matriz = RasterRaster = Imagem

Resolução Espacial: Tamanho do Pixel na Imagem.

Logo, qualquer imagem é uma matriz, ou seja, uma estrutura de dados formada por linhas e colunas.

Representação Raster: A Matriz

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ANÁLISE DOS DADOSMatriz de Altimetria (Elevação)

SRTM EMBRAPA1800 LINHAS / 1200 COLUNAS

SRTM TOPODATA5400 LINHAS / 3600 COLUNAS

http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/index.htm http://www.webmapit.com.br/inpe/topodata/

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ANÁLISE DOS DADOSMatriz de Altimetria (Elevação)

SRTM EMBRAPAPIXEL EM GRAUS:

0.000833333 x 0.000833333

PIXEL EM METROS: 90 x 90

SRTM TOPODATAPIXEL EM GRAUS:

0.000277778 x 0.000277778

PIXEL EM METROS: 30 x 30

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TAMANHO DO PIXEL 3X MAIOR EM RELAÇÃO AO SRTM TOPODATA

RESOLUÇÃO ESPACIAL DE 90M

TAMANHO DO PIXEL 3X MENOREM RELAÇÃO AO SRTM EMBRAPA

RESOLUÇÃO ESPACIAL DE 30M

ANÁLISE DOS DADOSMatriz de Altimetria (Elevação)

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ANÁLISE DOS DADOSMatriz de Altimetria (Elevação)

EXEMPLOS DE PRODUTOS QUE PODEM SER GERADOS

• Mapa de Declividade (Raster)

• Extração das Curvas de Nível (Vetor)

• Extração de Rede de Drenagem (Vetor)

• Mapa Hipsométrico (Raster)

• Delimitação de Bacias Hidrográficas (Vetor)

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ANÁLISE RASTERProcessamento Digital de Imagens

no SIG QGIS 2.6 Brighton

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ANÁLISE RASTERDados para demonstração: Imagens Topodata

Parâmetros do SRTM Topodata

Tipo de Raster:

Contínuo (altimetria ou elevação)

Datum Horizontal:

Arbitrário (a ser definido pelo usuário)

Profundidade de Bits

Ponto Flutuante de 32 Bit

Formato de Arquivo:

GeoTIFF

Resolução Espacial:

0.0002777778 arco de segundos (aprox. 30 m).

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ANÁLISE RASTERAjustes nas Imagens Topodata

Datum sem definição

Dados em Ponto Flutuante 32 Bit

Diferenças Radiométricas

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EXEMPLOS DE TÓPICOS QUE AUXILIAM NO PROCESSO

• Verificar a Área de Interesse;

• Confirmar o Sistema de Referência do trabalho;

• Verificar a Finalidade do Projeto;

• Checar se os dados já existem em acervo.

ANÁLISE RASTERAjustes nas Imagens Topodata

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ANÁLISE RASTERÁrea de Interesse: Estado de Sergipe (seis cenas)

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ANÁLISE RASTEROrganização dos Processos

1 – Realizar o Mosaico de todos os Recortes para impedir a diferença radiométrica na imagem resultante;

2 – Fixar o Sistema de Referência do Mosaico criado;

3 – Modificar o Tipo de Dado para Inteiro Não Sinalizado 16 Bit;

4 – Reprojetar o Mosaico para o Sistema de Coordenadas Planas UTM;

5 – Recortar o Mosaico Topodata com a delimitação do Estado de Sergipe.

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SRTM TOPODATATarefas do Processamento Digital de Imagens

CalculadoraRaster

Calcular as Estatísticas

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Download do SRTM Topodata

Download do DEM Topodata via Interface Web

Para iniciar o processo de download do Topodata via Web, visite o endereço abaixo:

http://www.webmapit.com.br/inpe/topodata/

Modelo de Elevação Processado pelo Inpe

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1 – Clique sobre a folha desejada e selecione a opção Altitude.

2 – Faça o download das seis cenas Topodata que cobrem Sergipe.

Download do SRTM TopodataSeleção de Recortes

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A base vetorial é uma referência para os dados do tipo raster.

Download

Base Vetorial Formato ShapefileEstados, Municípios e Fusos do Brasil

255-255-232

192-232-255

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METADADO DESCRIÇÃO

Sistema de Coordenada Pode ser Geográfico ou UTM. Investigue pelo Código EPSG.

Tamanho do Pixel(Cell Size ou Pixel Size)

É a Resolução Espacial da imagem. Essa informação é importante.

Valores Mínimo e Máximo

Indicam os valores mínimo e máximo que são armazenados no pixel do raster.

Tipo de Dado (Data Type, Pixel Depth,

Profundidade de Bits, Profundidade de Pixel)

Sempre está associado à Resolução Radiométrica do raster. Os mais comuns são Unsigned Integer 8 Bit, Unsigned Integer 16 Bit e Float32.

Análise dos MetadadosPermite verificar informações técnicas do raster

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Análise dos MetadadosLocal para consultar os Metadados no QGIS

1 – Clique com o botão direito sobre a imagem e acesse suas Propriedades.

2 – Na categoria Metadata, verifique os principais componentes do arquivo raster.

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Fixar ProjeçãoDefine um Sistema de Referência para as imagens

JANELA DE AVISO DO QGIS

• Configura ausência de informação espacial

• Imagens Topodata são distribuídas com ‘Datum Arbitrário.’

Verificar a referência do raster é o passo mais importante em todos os processos.

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Fixar ProjeçãoMeu Raster – Projeções – Deformar (Reprojeção)

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Fixar Projeção• Marque o Modo em lote e crie uma pasta de

saída para armazenar as imagens corrigidas.

• Nos campos SRC Fonte e SRC Alvo, selecione o Sistema de Coordenadas Geográficas, Datum SIRGAS 2000 (EPSG:4674).

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Fixar Projeção

• O Método de Reamostragem define o comportamento dos pixels. Para o SRTM, sempre selecione o Método de Reamostragem Bilinear.

• Clique no botão OK para executar o processo.

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Fixar ProjeçãoImagens associadas ao Datum SIRGAS 2000 Lat/long

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Mosaico de ImagensConstrução de uma imagem a partir de múltiplas imagens.

TIPOS DE MOSAICO NO QGIS

• Mosaico Padrão

• Mosaico Virtual

Vamos utilizar Mosaico Padrão Para gerar o mosaico SRTM Topodata.

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Mosaico de ImagensMenu Raster – Miscelânea – Juntar

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• Em Arquivos de Entrada, selecione as imagens.

• Em Arquivo de Saída, informe o nome de saída.

• Clique no botão OK para executar o processo.

Dica: use as imagens ajustadas no processo anterior.

Mosaico de Imagens

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Mosaico de Imagens

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Transformação RadiométricaModifica o Tipo de Dado dos arquivos raster

TIPO DE DADO DO SRTM TOPODATA

• Elevação representada em Ponto Flutuante 32 Bit

• Converter para Inteiro Não Sinalizado de 16 Bit

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Transformação RadiométricaGerar Polígono Envolvente

Menu Vetor – Investigar – Polígono para Extensão da Camada

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Transformação RadiométricaGerar Polígono Envolvente

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Transformação RadiométricaConversão de Float32 para UInt16

Informe a Entrada e Saída

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Transformação RadiométricaConversão de Float32 para UInt16

ANTES

gdal_translate -of Gtiff

DEPOIS

gdal_translate -of GTiff -ot UInt16 -co TFW=YES

Edite o comando GDAL

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Transformação Radiométrica

O raster em 16 Bit foi gerado, porém, ao acessar suas Propriedades e associar o valor zero para a área NODATA, podemos perceber que o mosaico possui problemas de pixels valor zero.

Dica: use a Álgebra de Mapas para remoção dos pixels zero.

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Álgebra de MapasSubstituição dos Pixels Valor Zero

1 – Para o raster de elevação convertido em números inteiros, valores negativos não são considerados;

2 – O pixel valor zero pode ser substituído pelo valor mais próximo;

3 – A operação para substituir um determinado valor nos pixels do raster é realizada na Calculadora Raster;

4 – A matemática realizada na calculadora gera resultados em Float32.

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Álgebra de MapasCalculadora Raster

FÓRMULA PARA SUBSTITUIR O VALOR 0 POR 1

("Raster@1"=0)*1 + ("Raster@1"<0)*"Raster@1" + ("Raster@1">0)*"Raster@1"

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Álgebra de MapasCalculadora Raster

Substitua na fórmula

“Raster@1”

Pelo nome do Raster

“Mosaico_Sergipe16@1”

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Álgebra de MapasCalculadora Raster: Identificar Valores de Pixels

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Transformação RadiométricaNova Conversão de Float32 para UInt16

Atenção: A Calculadora Raster sempre gera dados em Float32, independente da operação de álgebra de mapas.

Repita o procedimento para Transformação Radiométrica e gera um novo raster em Inteiro Não Sinalizado de 16 Bit.

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Calcular as EstatísticasRecorte de Raster para visualizar o intervalo

Em algumas situações, é preciso Calcular as Estatísticas para atualizar indicadores da imagem como Mínimo, Máximo, Média e Desvio Padrão.

Um método simples para atualizar o raster com os valores das Estatísticas é realizar um recorte do raster.

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Calcular as EstatísticasMenu Raster - Extração – Juntar (Cortador)

O nome desse algoritmo é “Cortador”

O recorte será realizado através de uma máscara

(Polígono Envolvente).

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Calcular as Estatísticas

• Informe a Entrada e a Saída;

• Marque a opção Nenhum Valor de Dado 0;

• Em Modo Clipping, selecione a máscara;

• Clique no botão OK.

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Calcular as Estatísticas

Consulte os Metadados e verifique os novos valores da estatística para a imagem.

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Reprojeção de RasterLat/Long para SIRGAS 2000 UTM 24 S

Meu Raster – Projeções – Deformar (Reprojeção)

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Reprojeção de Raster

• Informe a Entrada e a Saída;

• Marcar e selecionar o SRC Fonte;

• Marcar e selecionar o SRC Alvo;

• Para o Método de Reamostragem, selecione Bilinear para todos os produtos SRTM;

• Clique no botão OK.

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Reprojeção de RasterImagem reprojetada para SIRGAS 2000 UTM Zone 24 S

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Recorte de RasterDelimitação do Estado de Sergipe

A ferramenta para realização do recorte é a mesma vista para o procedimento de cálculo das estatísticas: o recorte com máscara.

Um detalhe importante: Agora, o raster está na Projeção UTM. A máscara de recorte, que é a delimitação do estado de Sergipe, precisa estar projetada no mesmo sistema.

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RESULTADO FINALCobertura do SRTM Topodata para o Estado de Sergipe

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Considerações FinaisImagens são dados. Dados podem gerar informação. Informação gera conhecimento para fundamentar o planejamento e a tomada de decisão. Com uma comunidade crescente e ativa de usuários no Brasil e exterior, o QGIS se qualifica para desafios que antes pensavam-se ser incompatíveis com a lógica do software livre. Este é um esforço de todos que precisa ser aperfeiçoado a cada dia.

Jorge Santosjorgepsantos@outlook.com

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Uso do QGIS no Processamento Digital de

Imagens de Sensoriamento Remoto

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ANEXOSUso do QGIS no Processamento Digital de Imagens

de Sensoriamento Remoto

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BACIAS HIDROGRÁFICAS

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BASE VETORIAL

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METADADOS NO QGIS

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MOSAICO DO SRTM TOPODATA

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POLÍGONO ENVOLVENTE

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MOSAICO COM PIXEL VALOR ZERO

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MOSAICO COM PIXEL VALOR UM

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MOSAICO DO SRTM TOPODATA ESTADO DO SERGIPE