Tutorial de SIG ArcView

EEnnggeennhhaarriiaa BBiiooffííssiiccaa

TTeeccnnoollooggiiaass ddee IInnffoorrmmaaççããoo GGeeooggrrááffiiccaa

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TTuuttoorriiaall AArrccVViieeww

Conteúdo

PRIMEIROS PASSOS A TER EM CONTA NO INÍCIO DO PROJECTO ....................................... 2

GEORREFERENCIAÇÃO DE UMA CARTA MILITAR................................................................... 3

USANDO (IMAGE WARP) ............................................................................................................. 3

VECTORIZAÇÃO DOS TEMAS SOBRE A CARTA MILITAR ........................................................ 7

MODELO DIGITAL DO TERRENO (Vectorial e Quadricular) ...................................................... 13

ANALISE PRELIMINAR DAS VARIÁVEIS FISIOGRÁFICAS ...................................................... 16

Declive em % ........................................................................................................................... 16

Carta de orientação do declive ................................................................................................ 17

Carta de Ensombramento........................................................................................................ 18

Bacia visual do ponto mais alto ............................................................................................... 18

SOBREPOSIÇÃO DE OBJECTOS GEOGRAFICOS COM FOTOGRAFIA AEREA. ................... 20

ELABORAÇÃO DE UMA CARTA DE SOLOS SIMPLIFICADA A PARTIR DE OUTRA RETIRADA

DA NET ........................................................................................................................................ 21

MODELO CARTOGRÁFICO PARA ENCONTRAR UM LOCAL ONDE SE VERIFICAM

CONDIÇÕES ESPECIFICAS....................................................................................................... 25



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PPRRIIMMEEIIRROOSS PPAASSSSOOSS AA TTEERR EEMM CCOONNTTAA NNOO IINNÍÍCCIIOO DDOO PPRROOJJEECCTTOO

A primeira coisa a definir quando iniciamos um projecto em ArcView, é a nossa directoria de trabalho para esse projecto. É necessário criar uma pasta, de preferência com um caminho curto, em seguida indicamos ao programa onde guardar o projecto e informações associadas; assim escolhemos a opção SET WORKING DIRECTORY no menu file e introduzimos o directório, isto é, o caminho para a pasta recém criada.

O segundo passo a verificar antes de iniciarmos o projecto são as extensões que têm de ser activadas, não só para a visualização de algumas imagens (JPEG (JFIF) IMAGE SUPPORT) como para outras operações necessárias. Neste caso incluem-se operações de análise espacial para tal activamos (SPATIAL ANALYST), geoprocessamento (GEOPROCESSING) e georreferenciação para a qual activamos (IMAGE WARP).



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GGEEOORRRREEFFEERREENNCCIIAAÇÇÃÃOO DDEE UUMMAA CCAARRTTAA MMIILLIITTAARR

UUSSAANNDDOO ((IIMMAAGGEE WWAARRPP))

A vectorizção dos temas é feita com base na informação de uma carta militar. Assim estes são editados sobre uma imagem que não tem de momento nenhum tipo de ficheiro de georreferenciação associado. É necessário atribuir coordenadas à imagem para que possa constituir um mapa georreferenciado o que possibilita a sobreposição deste e futuros temas sobre ele editados com outros tipos de informação com as mesmas coordenas, nomeadamente, os ortofotomapas e a carta de solos. Começamos por elaborar um quadro com as coordenadas cartesianas dadas para os quatro cantos da carta. Este pode ser feito a partir de uma tabela no ArcView ou em Excel, se for feito em Excel guardamos o ficheiro em DBF IV que é o tipo de ficheiro usado nas tabelas do ArcView.

Adicionamos então a tabela ADD em TABLES da VIEW pedimos ADD EVENT THEME no menu VIEW e vemos que na View é adicionado um tema com as coordenadas em DBF.

Este tema vai ainda ser convertido para o formato vectorial SHAPE FILE. Seleccionamos o tema e no menu THEME escolhe-se CONVERT TO SHAPE FILE…onde atribuímos o nome ao novo tema que será adicionado à View.



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Agora podemos iniciar a georreferenciação da imagem, fechamos todas as janelas (menos a de projecto) e surge o menu (IMAGE WARP).

Escolhemos neste menu a imagem a ser retificada navegando até à pasta onde esta se encontra, escolhemos também o tema SHAPE FILE recém-criado das coordenadas. .

Não queremos projecção e aceitamos o nome da nova tabela GCP criada.



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São agora mostradas 4 janelas; a que contêm o menu IMAGE WARP, a (to***ROAM) onde não se mexe mas se pode visualizar os pontos que já foram marcados, a janela (FROM) onde vamos marcar os pontos na imagem e a janela (TO) onde picamos os pontos Shapefile para os marcar na carta.

Usamos as ferramentas do menu IMAGE WARP para picar os pontos e para obter uma precisão maior (menor erro na georreferenciação da imagem) usamos as ferramentas de zoom,

repetindo-se o procedimento para cada um dos quatro cantos da imagem.

Depois de marcados os 4 pontos vamos calcular o erro do ajuste da imagem, se este for inferior a 12,5 podemos mandar escrever a imagem se não, repetimos o procedimento com mais precisão, para calcular o erro clicamos no ícone da calculadora e escolhemos ordem polinomial de 1.



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Como o erro é muito inferior podemos pedir a imagem georreferenciada no ícone do semáforo.

Escolhemos tema da imagem com interpolação bilinear e podemos escolher para a imagem de output o tipo de extensão JPG.

Em seguida é-nos pedido um valor para o tamanho dos pixéis no output, deixamos o valor em default que é 0, para que a imagem de output fique aproximadamente com os mesmos pixéis da imagem de input.

Damos o nome à nova imagem georreferenciada, recebemos então a mensagem de que a conversão foi bem sucedida e podemos ir buscar a imagem criada adicionando-a à View como tema.



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Escolhemos no tipo de informação IMAGE DATA SOURCE e adicionamos o tema à View.

Podemos agora verificar que os pontos das coordenadas shape file coincidem perfeitamente com os cantos da carta militar.

VVEECCTTOORRIIZZAAÇÇÃÃOO DDOOSS TTEEMMAASS SSOOBBRREE AA CCAARRTTAA MMIILLIITTAARR Antes de se iniciar a vectorização dos temas é criado, um polígono com coordenadas especificadas para limitar a área de escolha. (206500; 171000) e (213600, 176000) Pode-se fazê-lo a partir da edição de um polígono onde com o botão do lado direito do rato, clicamos em Shape properties e editamos os pontos com as coordenadas pretendidas.



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Procedemos da mesma forma para escolher uma área limite sobre a qual vamos trabalhar, mas desta vez determinamos a partir de uma qualquer coordenada + 3000metros para xx e mais 3000metros para y. Obtemos um quadrado com akm2 que podemos deslocar sobre a carta para a área pretendida. Os temas a vectorizar incluem linhas de água, estradas, caminhos, curvas de nível, pontos cotados, áreas sociais e toponímia. Para iniciarmos a vectorização de um tema temos que criar um novo e não adicionar, assim no menu View seleccionamos NEW THEME.

Surge uma janela que nos possibilita escolher o tipo de tema entre os 3 existentes: pontos, linhas ou polígonos.



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Assim para as linhas de água, estradas, caminhos e curvas de nível podemos usar linhas, polígonos para as áreas sociais e pontos para a toponímia e pontos cotados.

Independentemente do tema escolhido, quando começamos a editá-lo é criada uma tabela de atributos que automaticamente cria um campo de identificação para cada objecto vectorizado, assim se não necessitarmos de atribuir nenhum valor ou qualquer outro tipo de atributo a tabela mantêm apenas a identificação de cada objecto vectorizado, com o valor zero. Neste caso não é necessário criar atributos para as linhas de água nem para as estradas e caminhos. Assim acedendo à tabela de atributos vemos que cada elemento vectorizado tem um ID com o valor zero. Nos pontos cotados podemos adicionar o valor da cota.



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Sempre que paramos a edição gravamos e quando recomeçamos seleccionamos o tema e fazemos START EDITING. Para a vectorização das curvas de nível é necessário ter a certeza da continuidade de cada curva com o mesmo valor, pois aqui são atribuídos os valores da respectiva cota na tabela de atributos.

Devemos então activar o modo de SNAP INTERACTIVO ou o GENERAL ou em THEME PROPERTIES, onde podemos definir o valor de tolerância, ou a partir do botão direito do rato.



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Quando vectorizamos as linhas vamos atribuindo o valor da cota na tabela, se vectorizarmos mais do que uma de cada vez basta selecciona-la que na tabela de atributos aparece o atributo correspondente seleccionado.

Para o tema das áreas sociais basta criar um novo tema de polígonos e escolher o polígono sem forma definida, pois possibilita vectorizar qualquer tipo de área.

Relativamente à toponímia, o objectivo é visualizar o nome das localidades, para isto o ArcView tem uma opção de etiquetagem automática AUTOLABEL no menu THEME.



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No entanto é necessário criar um tema, que pode ser através de pontos, para localizar as povoações e atribuir o nome de cada na respectiva tabela de atributos. Depois de acedermos à tabela podemos adicionar um campo em EDIT > ADD FIELD..

Aqui definimos o nome do novo campo, o nº máximo de caracteres que vamos introduzir nos registos, o nº de casas decimais destes, caso seja necessário e o tipo de informação a introduzir, que neste caso é “string”, pois o campo vai ter os nomes das localidades.

Depois de terminada a tabela guardamos as edições seleccionamos o tema e através do AUTOLABEL obtemos os nomes das localidades, a sua posição relativamente ao ponto pode ser ajustada também em THEME > THEME PROPERTIES > TEXT LABELS.



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MMOODDEELLOO DDIIGGIITTAALL DDOO TTEERRRREENNOO ((VVeeccttoorriiaall ee QQuuaaddrriiccuullaarr))

Os modelos digitais do terreno usam os pontos cotados e as curvas de nível como base para criar um modelo da superfície em questão. A rede de triângulos irregulares, (Triangular Irregular Network – TIN) representa uma superfície como um conjunto de pontos irregulares e ligados entre si que dão forma a uma rede de triângulos com os valores de elevação. O modelo raster representa uma superfície com uma grade regular das posições com os valores interpolados. Para criar uma TIN é necessário seleccionar pelo menos os temas dos pontos cotados e das curvas de nível, podemos ainda adicionar o limite para definir a área e representar também as linhas de água e as estradas. Depois de seleccionarmos estes temas vamos ao menu SURFACE > CREATE TIN FROM FEATURES, surgirá então uma janela onde definimos como queremos introduzir os temas e os campos que têm o valor das cotas.



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Assim para as estradas e linhas de água não atribuímos nenhum ID e fazemos o INPUT como > HARD BREAKLINES. Para o limite também não atrbuimos nenhum ID e o INPUT é como > HARD CLIP POLYGONS. Nos pontos cotados em HEIGHT SOURCE seleccionamos o campo com o valor das cotas com o INPUT como > SOFT BREAKLINES. A TIN criada tem então este aspecto.

Agora clicando duplamente sobre a legenda podemos aceder ao LEGEND EDITOR, para editar as cores ou tirar as linhas para visualizar apenas a TIN, para passar apenas para 6 classes de altitude clicamos em EDIT… ELEVATION RANGE, escolhemos 6 classes em NUMBER OF CLASSES e introduzimos apenas uma casa decimal par as cotas.

Passamos então a ter uma TIN (modelo digital do terreno vectorial) com apenas 6 classes de altitude.



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Para obtermos o MDT em raster basta seleccionar a TIN e no menu THEME escolhemos CONVERT TO GRID.

Para editar a legenda e atribui 6 classes de altitude, procedemos como anteriormente, clicando duplamente sobre a legenda e em CLASSIFY mudamos o nº de classes.



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AANNAALLIISSEE PPRREELLIIMMIINNAARR DDAASS VVAARRIIÁÁVVEEIISS FFIISSIIOOGGRRÁÁFFIICCAASS

DDeecclliivvee eemm %% O declive pode ser obtido em graus a partir da grid, correndo no menu SURFACE > DERIVE SLOPE.

Para o obtermos em percentagem é necessário correr um Script do sistema e alterá-lo, assim abrimos uma janela dos scripts e clicamos no menu SCRIPT > LOAD SYSTEM SCRIPT.

No SCRIPT MANAGER escolhemos SPATIAL SLOPE. Na janela do script alteramos r = g.SLOPE (NIL,FALSE) para; r = g.SLOPE (NIL,TRUE).



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Compilamos…

E corremos o script a partir da View activa, podemos clicar em WINDOW > SCRIPT, corremos então o script e obtemos um novo tema com o declive em percentagem.

Para obtermos as classes de declive editamos a legenda, em CLASSIFY reduzimos para o nº de classes pretendidas e introduzimos os intervalos pedidos, no editor da legenda.

CCaarrttaa ddee oorriieennttaaççããoo ddoo ddeecclliivvee

Para obtermos esta carta seleccionamos a grid na View e clicamos em SURFACE > DERIVE ASPECT, obtemos um mapa com a orientação das encostas.



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CCaarrttaa ddee EEnnssoommbbrraammeennttoo Procedemos como anteriormente seleccionando a grid, mas agora no menu SURFACE escolhemos COMPUTE HILLSHADE.

Podemos escolher o ângulo, azimutal e zenital para a posição do terreno relativamente ao sol. Conseguimos assim o mapa de ensombramento para a topografia do terreno.

BBaacciiaa vviissuuaall ddoo ppoonnttoo mmaaiiss aallttoo Para criar uma bacia com a visibilidade do ponto mais elevado temos que obter as coordenadas x, y e z do ponto mais elevado.



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Abrimos a tabela de atributos dos pontos cotados e procuramos o ponto com a cota mais alta, (podemos pedir SORT DESCENDING) selecciona-se este ponto de modo a que seja visível na View. Agora com este tema activo clicamos sobre o ponto e com o botão direito do rato podemos aceder a SHAPE PROPERTIES.

Criamos uma tabela de atributos com as coordenadas Gauss Militar do ponto (210292; 172764; 266) e no menu THEME > ADD EVENT THEME; obtemos então um tema DBF com o ponto mais alto que vamos converter para shape file.

Seleccionamos o novo tema shape file do ponto e a grid, no menu SURFACE > CALCULATE VIEWSHED; conseguimos um mapa com as áreas visíveis e as não visíveis daquele ponto.



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SSOOBBRREEPPOOSSIIÇÇÃÃOO DDEE OOBBJJEECCTTOOSS GGEEOOGGRRAAFFIICCOOSS CCOOMM FFOOTTOOGGRRAAFFIIAA AAEERREEAA..

Os ortofotomapas retirados da net vêm com ficheiros de georreferenciação associados, estes (world files) vão ser lidos pelo ArcView e premitem que a fotografia seja visualizada num local das respectivas coordenadas associadas. Estes ficheiros existem para cada imagem em formato de texto. Temos que gravar cada um em formato de texto simples em MS-DOS e com o mesmo nome atribuído à respectiva imagem. Em seguida, podemos pôr as extensões visíveis em opções de pastas para podermos alterar a extensão dos ficheiros escritos para a mesma extensão da imagem acrescentando um (W), por exemplo, se para uma imagem temos JPG para o seu ficheiro de georreferenciação temos JPGW. Em alguns casos se for necessário exactamente o mesmo número de caracteres podemos ter JPEG e JPGW ou TIFF e TIFW, etc. Sobrepondo as áreas sociais vectorizadas sobre a carta militar ao ortofotomapa podemos ver que elas apresentam um padrão de desvio, isto é, este desvio não parece ser aleatório tendo tendência a ser orientado para sul em todos os elementos, isto possivelmente deve-se ao erro de paralaxe que ocorre nas fotografias áereas. O mesmo padrão de desvio parece acontecer quando se visualiza a sobreposição das linhas de água.

Quando se observa a sobreposição de estradas e caminhos o padrão do desvio não é tão acentuado, de qualquer forma, as posições apenas relativas dos objectos podem até ser mais



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correctas na foto aérea pois a carta militar também não é absolutamente fiável.o ideal seria comparar ambos as formas de informação com os mesmos elementos obtidos por GPS.

EELLAABBOORRAAÇÇÃÃOO DDEE UUMMAA CCAARRTTAA DDEE SSOOLLOOSS SSIIMMPPLLIIFFIICCAADDAA AA PPAARRTTIIRR DDEE

OOUUTTRRAA RREETTIIRRAADDAA DDAA NNEETT Adicionando a carta de uso do solo como tema à View e sobrepondo o tema do limite podemos ver a área que nos interessa, para a cortar seleccionamos o tema da carta e do limite da nossa área escolhendo em seguida no menu VIEW > GEOPROCESSING WIZARD



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Na janela que surge escolhemos INTERSECT TWO THEMES, em seguida escolhemos como INPUT, o tema da carta e como OVERLAY o tema do limite

Obtemos um CLIP.shp apenas com a área que nos interessa.

A partir da legenda que é fornecida com a carta original, todas as classes de uso do solo são agrupadas e integradas apenas em 6 principais. Para isso é necessário obter uma nova tabela de atributos, seleccionamos a legenda que nos interessa na tabela da nossa intersecção e escolhemos no menu FIELD > SUMMARIZE.



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Obtemos uma nova tabela onde se adiciona um campo “string” com a nova classificação de solos. Menu EDIT > ADD FIELD, depois de iniciarmos a edição na tabela.

Em seguida seleccionamos os campos, de legenda numa tabela e o de ocupação noutra. Clicamos então em JOIN, a última tabela a ser seleccionada é a dos atributos do solo, pois é a que funciona como destino. Nesta vamos encontrar a nova classificação de uso do solo para os nossos polígonos através do QUERY BUILDER atribuindo o novo campo de uso do solo aos valores do ID dos nossos Polígonos; FIELD = VALUES.

Clicando em NEW SET vamos encontrá-los seleccionados na tabela da intersecção e em ID atribuímos a nova classe de solo para os nossos polígonos.



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Para dissolver os polígonos limítrofes da mesma classe acedemos a VIEW > GEOPROCESSING WIZARD e escolhemos DISSOLVE FEATURES BASED ON AN ATTRIBUTE, em seguida introduzimos o tema a dissolver e o atributo (uso do solo) que queremos dissolver. Obtemos então um mapa com apenas 6 classes e com os polígonos das mesmas classes dissolvidos.



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MMOODDEELLOO CCAARRTTOOGGRRÁÁFFIICCOO PPAARRAA EENNCCOONNTTRRAARR UUMM LLOOCCAALL OONNDDEE SSEE

VVEERRIIFFIICCAAMM CCOONNDDIIÇÇÕÕEESS EESSPPEECCIIFFIICCAASS Exemplo; 50m < distância a caminhos < 400m 50m < distância a estradas < 400m 50m < distância a linhas de água < 250m Sem orientação a norte Sem declives > 10% Sem zonas não visíveis do ponto mais elevado Zonas no mesmo polígono de uso de solo > 0,5 hectares Para obtermos um mapa final com estas condições temos que criar uma grid (com o MAP QUERY) para cada condição e juntá-las a partir do MAP CALCULATE. Para a condição da distância aos caminhos é necessário criar um shape file com todas as distâncias para ser submetido ao MAP QUERY. Assim seleccionamos o tema com os caminhos e clicamos em ANALYSIS > FIND DISTANCE, obtemos assim um tema shape file com os valores das distâncias a todos os caminhos.

Para obter a grid com as condições que queremos, acedemos ao menu ANALYSIS > MAP QUERY e introduzimos a condição:



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([distance to caminhos.shp]>50) AND ([distance to caminhos.shp]<400). Obtemos então um mapa com a área que obedece à condição com o valor de 1 e a que não obedece com o valor de 0.

Procedemos da mesma forma para o tema da estrada principal, obtendo um tema.shp com as distâncias. Introduzimos a mesma condição no MAP QUERY e conseguimos um novo mapa.



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Para obter uma distância, menor que 250m e maior que 50m,de linhas de água, é necessário repetir o procedimento anterior mas com uam nova condição, desta vez seleccionamos o tema.shp das linhas de água e fazemos novamente menu ANALYSIS > FIND DISTANCE.

Obtemos o tema com as distâncias e vamos ao menu ANALYSIS > MAP QUERY onde introduzimos a nova condição de distância para o tema “Distance to linhas de água.shp”.



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Para evitar as áreas com encostas orientadas a norte temos que obter uma grid com o norte com o valor 0 (condição que não queremos/falso) e as restantes orientações igualadas a 1 (condição que queremos/verdadeiro).



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Como já temos uma grid com a orientação das encostas basta reclassificá-la atribuindo (0) aos valores de -1 a 22,5 e de 337 a 360, pois estes são os graus das encostas a norte, aos restantes valores atribuímos (1).

Desta forma, conseguimos a grid com as condições desejadas para a orientação.

Relativamente ao declive pretende-se que a região final não tenha declives superiores a 10%, assim recorremos ao mapa de declives em percentagem. Depois de seleccionado escolhemos



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novamente no menu ANALYSIS > MAP QUERY e pedimos: (declive % <= 10). Obtemos então o mapa com as áreas pretendidas com o valor 1.



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Relativamente a visibilidade do ponto mais alto pretende-se que a área final abranja apenas zonas visíveis deste ponto, para esta condição temos já um mapa elaborado, pois a visibilidade.shp é uam grid com o valor de 1 para as zonas visíveis e 0 para as não visíveis.

Com estas grids selecionadas podemos já calcular um mapa no menu ANALYSIS > MAP CALCULATOR.

Para obter um mapa com estas condições basta multiplicar as grids de cada condição pois estas, de natureza raster, operam com valores binários. Assim como 0x1 é 0, só obtemos áreas com o valor de 1 (verdadeiro e que obdece a todas as condições) para uma zona que sobreponha todas as condições que desejamos, pois esta vai ter que ser sempre 1x1x1x1…=1.



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Obtemos um mapa com a área que obedece a todas as condições e a que não obedece. A este mapa falta ainda juntar a condição de ser uma área superior a0,5 hectares dentro da mesma mancha de uso de solo.

Podemos então unir este mapa com o de uso do solo. É necessário converter esta grid para o formato shape file para podermos unir os dois temas.



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No menu VIEW > GEOPROCESSING WIZARD, onde escolhemos, unir dois temas e seleccionamos o tema de INPUT bem como o tema de OVERLAY.

Conseguimos um novo tema que constitui a união dos dois anteriores, aqui podemos ver os polígonos do mapa calculado e os polígonos de uso do solo com os atributos numa tabela comum.



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Nesta tabela de atributos podemos pedir a área dos polígonos para calcular a área, na nova tabela, no campo área pedimos Shape.ReturnArea e temos a área de todos os nossos polígonos.

A partir do tema com a união do mapa calculado e o uso do solo vamos isolar as áreas que nos interessam (mapa calculado).



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Em QUERY BUILDER pedimos GRIDCODE = 1 e vemos as áreas, dentro da tabela de atributos da união, que obdecem às condições anteriores.

A partir destas pedimos no menu THEME > CONVERT TO SHAPE FILE e obtemos a “Área 1”, que é a área do mapa calculado anteriormente mas com os atributos do uso do solo com a área dos polígonos.



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Agora podemos obter a partir deste tema, “Área 1”, um novo tema com todas as condições anteriores e, ainda, uma área superior a 10,5 hectares dentro do mesmo polígono. Seleccionamos a “Área 1.shp” e no QUERY BUILDER procuramos áreas superiores a 0,5 hectares coma condição de ([área] > 5000).

Convertemos então o tema para shape file e obtemos a única área, “Área 2.shp”, que obedece a todas as condições sendo também superior a 0,5 hectares e estando dentro do mesmo polígono.

Finalmente podemos obter a “pequena” área final convertendo a “Área 2.shp” para uma grid.



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Aqui mostram-se também as áreas sociais, a toponímia e o uso dos solos para se ter uma ideia da localização relativa.

MMaauurraa LLoouussaaddaa EEnngg.. BBiiooffííssiiccaa

Documents

Tutorial de SIG ArcView