Tutorial: Preparando dados a partir de mapas impressos

1. Introdução

Para a utilização de mapas impressos em um SIG os mesmos precisam ser digitalizados e georreferenciados. O georreferenciamento também é necessário para imagens brutas de sensoriamento remoto, como fotografias aéreas e imagens de satélite.

Para a obtenção de um melhor resultado, escolha uma folha de mapa que esteja limpa e não tenha muitas dobras. Use um scanner grande o suficiente para digitalizar todo o mapa. A resolução do scanner deve ser grande o suficiente (Ex, 1200 dpi) para ter detalhes nos mapas rasterizados (digitalizados) resultantes.

• Colete Pontos de Controle de Solo (PCSs) em locais claramente visíveis na imagem, como pontes e cruzamentos.
• Se o mapa impresso contém uma grade de coordenadas, você pode usar a grade impressa como referência. Certifique-se de que conheça a projeção desta grade, que geralmente é indicada no mapa.

2. Teoria

2.1. Modelos de dados vetoriais em SIG

Assista a este vídeo sobre modelo de dados vetoriais em SIG.

2.2. Projeção do Mapa em SIG

2.3. Formatos de Arquivo em SIG e boas práticas

Assista este vídeo sobre formatos de arquivo em SIG e boas práticas.

3. Escolhendo a projeção

Olhe no mapa digitalizado e tente encontrar a projeção que foi usada para a grade no mapa. Você pode usar qualquer software de visualização de imagens para isso.

4. Habilitando o complemento Georreferenciador GDAL

O complemento Georreferenciador GDAL é nativo, o que significa que já está instalado. Para usa-lo, você precisa ativalo-lo.

1. Inicie O QGIS Desktop (Pesquisa no menu iniciar)
   
   
2. Depois de iniciar o QGIS, no menu principal clique em Complementos | Instalar e gerenciar complementos
   
   
3. Procure por Georreferenciador GDAL e marque a caixa. clique em fechar para fechar a caixa de diálogo.

5. Importando o mapa scaneado para o complemento georrefenciador GDAL

3. Clique no botão Abrir Raster 

6. Definindo os Parâmetros de Transformação

1. No Menu do Georreferenciador escolha Configurações | Configurações de Transformação; Aqui você pode escolher:

7. Adicionando Pontos de Controle em Solo (GCPs)

Para vincular as coordenadas do arquivo às coordenadas do mundo real, precisamos indicar os Pontos de Controle em Solo (GCPs) com coordenadas conhecidas. Podemos obter essas coordenadas de diferentes maneiras:

• A maneira mais fácil é usar as grade de coordenadas do mapa scaneada, se estiver disponível e em uma projeção conhecida. Clicamos em um nó da grade e digitamos as coordenadas X e Y correspondente nos espaços respectivamente.
• Usando um mapa de referência adicionado a tela do QGIS que já foi georreferenciado. Desta forma, podemos obter as coordenadas corretas clicando no mapa de referências.
• Usando GCPs que foram coletados em campo usando GPS.
  

2. Clique no botão   para adicionar o GCP.

6. Adicione de forma semelhante um GCP no canto inferior esquerdo e no canto inferior direito do mapa. Se você cometeu um erro, pode remover o GCP usando o botão .

8. Reduza os erros e execute a transformação.

Na parte inferior da tela você pode ver o erro médio estimada (41.2999 pixel em nosso caso). O erro também é visualizado nos GCPs por meio de uma linha vermelha. Obviamente, seus valores não serão exatamente os mesmo.

Existem dois caminhos para reduzir os erros:

• Você pode usar o botão: para mover e colocar o GCPs realmente nos nós onde as linhas da grade se cruzam. Você precisa aplicar o zoom para selecionar o pixel certo. Observe que o erro médio não é atualizado automaticamente. Você precisa alterar o tipo de transformação para outra e depois voltar.
  

• Se a primeira opção não reduzir o erro, podemos alterar o tipo de transformação. Se mudarmos para outro tipo de transformação nas configurações de transformação, os valores de erro serão recalculados.
  

Neste exercício, vamos aplicar a segunda opção (depois de verificar os GCPs).

1. No menu, vá novamente para Configurações | Configurações de Transformações

2. Agora vamos selecionar o polinômio de primeira ordem (Polyniomial 1) em vez da transformação linear. Mantenha as demais opções como estava.

3. Clique em OK para retornar à tabela dos GCP.

Agora você pode ver que o erro médio foi reduzido para uma fração de um pixel, o que é aceitável. Se você não vir um erro médio < 1 pixel, terá que verificar os locais do GCP e corrigi-los.

Observe que um erro médio <1 pixel nem sempre pode ser obtido. A decisão de aceitar uma certa precisão depende do propósito do mapa.

4. Agora podemos iniciar o georreferenciamento usando o botão .

Após algum tempo de cálculo, o mapa georreferenciado aparece na tela do QGIS .

5. Você pode fechar o complemento de Georreferenciamento. Ele perguntará se você deseja seus GCPs. Você pode clicar Descartar se não quiser usá-los. Se vocÊ salvá-los, você pode carregá-los novamente no complemento Georreferenciador GDAL.

9. Verifique o mapa georreferenciado

Para verificar o resultado, você pode usar o complemento Coordinate Capture.

1. Se ainda não estiver ativado, você poderá fazer isso escolhendo Complementos | Instalar e Gerenciar Complementos no menu principal e, em seguida pesquisar o complemento Coordinate Capture . Marque a caixa para ativá-lo e clique em fechar.

Um painel apareceu sob a lista de camadas.

2. Clique em Start capture.

3. Clique em um nó de grade no mapa e as coordenadas são exibidas no painel:

O primeiro campo mostra as coordenadas do Sistema de Coordenadas Geográficas (GCS, coordenadas Lat / Lon), o segundo campo mostra as coordenadas na projeção do projeto.

4. Leia as coordenadas do lado do mapa e verifique se elas correspondem às coordenadas no painel Coordinate Capture.

Outra forma de verificar o resultado é usar os mapas da web como plano de fundo. O complemento QuickMapServices fornece acesso fácil a muitos serviços de mapa web, como satélite do Google e o OpenStreetMap.

Se ainda não estiver instalado, instale o complemento QuickMapServices da mesma forma que instalamos os outros complementos. Após a instalação, no menu principal escolha Web | QuickMapServices plugin | Settings. Em seguir, escolha a guia More services e clique Get contributed pack. Clique em Save quando o pacote de contribuição for instalado. Isso fará você ter acesso a muitos mapas mais úteis.

5. Vá ao menu principal e escolha Web | QuickMapServices plugin e selecione Google | Google Terrain e OSM | OSM Standard. Compare o mapa georreferenciado com o Google Terrain e OpenStreetMap.

Para ajudar nesta comparação, você empregará um modo de mistura. Os modos de mistura determinam como duas camadas interagem visualmente. Quando um modo de mistura é aplicado a uma camada, ele será mesclado com a camada abaixo.

6. Abra o painel  Estilo de Camada clicando no botão . Defina a camada destino Mount_Marcy_New_York_USGS_topo_map_1979_modified.

7.  No painel, escolha Modo de Mistura Multiplicar.

Os modos de mistura permitem uma rendereização mais elegante entre as camadas SIG. Eles podem ser muitos poderosos que simplesmente ajustar a opacidade da camada. Os modos de mistura permite efeitos em que a intensidade total de uma camada abaixo ainda é visível através da camada acima. Existem treze modos de mistura disponíveis.

Este é um bom momento para salvar seu projeto QGIS project (arquivo.qgz ).

8. No menu principal, escolha Projeto | Salvar Como... e salve-o como  Exercicio_1.qgz.

O arquivo do projeto contém referências a todas as camadas, estilos, projeções, extensão e nível de zoom da tela do mapa. Salve seu projeto frequentemente!

10. Digitalizar camadas vetoriais a partir de um mapa de fundo georreferenciado

Nosso mapa digitalizado georreferenciado agora pode ser usado como plano de fundo para digitalizar camadas vetoriais. Os vetores podem ser pontos, (poli) linhas ou polígonos. Neste exercício, vamos digitalizar:

• Topos de montanhas com pontos
• Rios como polilinhas
• Lagos como polígonos

10.1. Digitalizando Montanhas

1. No menu principal selecione Camada | Criar Camada | Nova Camada GeoPackage.

2. Na caixa de diálogo Nova camada GeoPackage, primeiro selecione o Nome do banco de dados clicando no botão . Navegue até a pasta onde você quer armazenar o GeoPackage e salvo-o em Mount_Marcy.gpkg. Para o nome digite Montanhas. Para Tipo de Geometria escolha Ponto. Certifique-se de que o EPSG:26718 seja escolhido como a projeção. Crie um novo campo com o Nome Elevação, Tipo Número inteiro e clique :.

3. Adicione um secundo um novo campo com o Tipo Texto nomeado com Nome. Clique OK.

Agora a camada vazia foi adicionada à sua lista de camadas:

Para iniciar a digitalização, você deve alternar para o modo de edição.

4. Clique na camada montanhas para que seja selecionada. Clique no botão para entrar no modo de edição. Você pode também clicar com o botão direito sobre a camada e escolher Alternar Edição dentre as opções para colocar a camada em modo de edição.

Agora, os botões da Barra de Ferramentas estão ativas. Um ícone de lápis também aparece próximo à camada no painel de camadas, indicando que a camada está no modo de edição.

5. No mapa topográfico navegue até uma montanha. Se um ponto cotado estiver presente no topo, haverá um X e um valor de elevação.

6. Quando encontrar um, aumente o zoom e clique no botão Adicionar Feição de Ponto . O curso mudará para uma cruz. Mova o mouse até o topo da montanha. Clique no topo da montanha.

Uma janela com um formulário é exibido. Id é o identificador do feição gerado automaticamente. É um número inteiro único para cada recurso. O outro atributo que devemos preencher são Elevação e Nome.

7. Neste exemplo, digitamos 1501 e Mt Skylight para Elevação e Nome respectivamente. Se você mapear uma montanha sem uma elevação rotulada, determine a elevação com base nas linhas de contorno.

8. Repita esta etapa para alguns outros montanhas.

Se você cometeu um erro, pode usar a ferramenta de Vértices  para mover a feição ou usar uma opção de seleção para selecionar o recursos de ponto (veja a imagem abaixo) e clique  para deletar a feição selecionada. Estes botões  podem ser usados para desfazer/refazer ações de edição. Use  para salvar as edições.

9. Quando terminar, clique novamente no botão  para alternar edição. Se você não ainda não salvou as edições, será solicitado que você salve ou descarte. Com Descartar, você sempre pode desfazer suas edições até a última vez em que foram salvas.

10. Você pode verificar a tabela de atributos de sua nova camada vetorial de ponto clicando com o botão direito no nome da camada (montanhas) e selecionando Abrir Tabela de Atributos.

10.2. Digitalizando Rios

Sua próxima tarefa é digitalizar feições de linhas (Rios). O procedimento é semelhante à criação de um camada de pontos.

1. Na caixa de diálogo Nova Camada GeoPackage primeiro navegue até o banco de dados existente, Mount_Marcy.gpkg.

2. Dê um novo nome  de Rios e o Tipo de Geometria de Linha. Como um novo atributo, adicionamos Nome com o tipo de dados de texto. Não esqueça de clicar no botão. Verifique se a caixa de diálogo se parece com a figura abaixo e clique em OK.

Uma nova janela Camada GeoPackage será aberta informando que o arquivo já existe.

3. Escolha Adicionar Nova Camada.

A camada Rios agora está adicionado no painel de camadas.

4. Alterne a edição para começar a adicionar os rios. Clique no botão Adicionar Feição de Linha para adicionar uma nova feição de rio. Aplique o Zoom e ferramenta Deslocar Mapa no mapa para encontrar um fluxo para digitalizar.

Sempre comece a digitalizar de montante para o jusante. A direção será armazenada na camada. Sempre coloque um vértice quando um tributário se junta a um trecho de drenagem maior. Isso é importante ao conectar o tributário posteriormente.

5. Clique no ponto inicial da linha (nó) e clique quando necessário para fazer um vértice.

Você pode usar o zoom e a botão Deslocar Mapa para traçar os rios. Você pode usar a Barra de Espaço durante para deslocar durante a digitalização. Com Backspace você pode deletar o último nó durante a digitalização.

6. Depois de colocar o nó final da linha, clique com o botão direito para concluir. Agora você pode inserir os dados do atributo no formulário.

Agora você vai digitalizar um tributário. Primeiro você deve definir as opções de aderência.

7. No menu principal escolha Visão | Barra de Ferramentas | Ferramenta de Aderênça (De forma alternativa, clique com o botão direito em uma barra de ferramenta e escolha Barra de Ferramentas). Clique em  para ativar a aderência. Escolha para ajustar aos vértices da camada ativa com uma tolerância de 15 metros.

8. Agora digitalize o afluente (tributário) de montante até onde ele se junta ao rio de ordem superior. Você verá que a linha se ajustará ao nó que você colocou antes no rio principal..

Se você deseja que todos os tributários sejam uma única feição, é necessário dissolver os recursos.

9. Quando  você tiver dado o mesmo nome para todos os tributários, você pode dissolve-los indo no menu principal  Vetor | Geoprocessamento | Dissolver. Use o botão para escolher  o Nome no Campo Dissolver e salve o resultado na camada GeoPackage com o nome Rivers_dissolved. Clique em Click Executar.

10. Verifique a tabela de atributos do resultado antes  e depois de dissolver:

10.3. Digitalizando Lagos

Finalmente, vamos criar uma camada vetorial de polígono para alguns lagos. Tente descobrir como fazer isso sozinho. É muito semelhante ao procedimento para linhas. A única diferença é que o primeiro nó deve ser igual ao último nó para fechar o polígono. Use o nome do lago como um atributo de texto.

Alguns lagos têm ilhas que precisam ser removidas das feições do lago. Para isso, ativa a barra de ferramentas Digitalização Avançada de maneira semelhante à que ativamos a Ferramenta de Aderência anteriormente. Clique no botão Adicionar Anel  e digitalize (desenhe) a ilha da mesma forma que digitaliza  (desenha) um polígono. Após finalizar o anel, ele será removido do polígono do lago.

11. Estilo de montanhas, rios e lagos

Nesta seção final, você irá personalizar os estilo de suas camadas de montanhas, rios e lagos.

11.1. Estilo Montanhas

Você começará a estilização da camada de montanhas.

1. Abra o painel de Estilo de Camada clicando no botão. Selecione a camada de montanhas.

Por padrão, eles são estilizados usando um marcador simples.

2. Selecione Marcador Simples e altere o Tipo da camada símbolo para SVG Marker. Abaixo você irá encontrar uma seção chamada Grupos SVG. Aqui você pode navegar pelos ícones existentes no QGIS. Encontre a Pasta de Símbolo e clique nela. Role para baixo para encontrar o ícone do Marcador Vermelho  e selecione-o. Altere a altura e Largura para 12 mm cada.

11.2. Rótulos da Camada Montanhas

Em seguida você irá rotular as montanhas.

1. Alterne para a guia rótulos   do Painel de Estilo da Camada. Mude de Sem Rótulos para Rótulos Únicos. Defina a opção de Rotular Com para o campo Nome. Também é possível usar vários campos em um rótulo usando uma expressão.

2. Clique no botão Expressão para abrir uma janela de Caixa de diálogo de Expressão. Expanda a seção Campos e Valores e adicione o campo elevação depois o campo Nome. Ao combinar elementos de texto em uma expressão, eles precisam ser separados pelo operador de concatenação de Texto .

3. Além disso, o operador Nova lina  pode ser usada para quebrar uma nova coluna em uma segunda linha. No entanto, ele requer outro operador de concatenação de Texto, depois dele. Configure uma expressão como esta  "Nome" || '\n' || "Elevação". Isso é bom mas pode não estar claro que o número representa e os rótulos serão mais fáceis de ler com um separador de milhar.

4. Para adicionar unidade de medida à elevação você pode adiconar um texto metros após o valor anexando || ' metros' para a expressão existente. Para realizar o segundo melhoramento, você usará a função format_number. Use a caixa de pesquisa para encontrar a funçãoformat_number. Insira imediatamente antes do campo "Elevação". O painel de ajuda mostrará a sintaxe para esta função. Requer um número e a quantidade de casas decimais. O número será o campo "Elevação" e o número de casas decimais será 0. Isso simplesmente formatará os dados em um número e inserirá um separador de milhares. Observe que usamos aspas duplas para campos e aspas simples para texto normal (strings).

5. Para tornar os rótulos mais fáceis de ler, alter o Estilo da Fonte para negrito. Mude para a guia Buffer do Rótulo  e marque Desenhar buffer de texto. Para dar mais espaçamento entre os rótulos e o ícone, mude para a guia Posicionamento  e defina a Distância de 2 mm.

6. Finalmente, clique no botão de Configurações de Posicionamento para abrir a janela Configurações do mecanismo de posicionamento. Desmarque a caixa Permitir rótulos truncados na borda do mapa. Isso evitará que os rótulos sejam cortados.

7. Clique em OK para confirmar e seus rótilos dever ser semelhantes a:

11.3. Estilo dos Rios

Em seguida, você estilizará os rios.

1. Mude para a camada Rio no Painel de estilo de camada e mude da guia Rótulos de volta para a guia Estilo.

2. Selecione Linha Simples. Clique na barra de Cores para abrir o painel de Selecione Cor da Linha.

3. Altere a Cor para um valor RGB de 31|120|180.

4. Clique no Botão voltar  para retornar para o painel principal de simbologia.

5. Aumente a largura da linha para 0.86.

6. Para rotular os rios, mude para a guia Rótulos.

7. Repita as etapas iniciais para rotular as montanhas para rotular os rios apenas para o campo Nome.

8. Altere para a guia Posicionamento  e escolha o estilo de posicionamento para Curvado.

Para torná-los mais legíveis em relação ao mapa topográfico, você aplicará um buffer.

9. Mude para a guia Buffer e marque a opção Desenhar buffer de texto.

Você definirá a cor para o fundo verde do mapa topográfico..

10. Clique na seta suspensa para a configuração de Cor e escolha Conta Gotas. Com o cursor do conta-gotas, clique em algum lugar para selecionar a cor verde do fundo do mapa topográfico.

12. Finalmente, retorne à guia Texto  e defina a Cor do Rótulo para um valor RGB de 31|38|180, a Fonte para Calibri, o tamanho para 11 e estilo para itálico.

Seus rios devem ser assim:

11.4. Estilo de Lagos

Em seguida, você estilizará os lagos. Você usará um preenchimento de shapeburst que permitirá colorir os lagos de azul claro a azul escuro..

1. Defina a camada de lagos no Painel de Estilo da Camada e mude da guia Rótulos de volta para a guia Estilo. Selecione Linhas Simples.

2. Secione os componentes de estilo de Preenchimento Simples. Altere o Tipo da Camada Símbolo para Shapeburst fill. Mantenha a configuração de Cores Gradientes padrão de Duas Cores. Defina a primeira cor para um valor RGB de 185|239|255. Defina a secunda cor para um valor RGB de 31|133|180.

3. Defina o Estilo de Sombreamento Para Definição de Distância com valor de 6. Aumente a intensidade do desfoque para 12.

Finalmente, você adicionará uma linha simples para representar a costa de cada lago.

4. Clique no botão Adicionar Camada de Símbolo  . Altere o novo renderizador de Preenchimento Simples para um tipo de camada de Símbolo de Linhas Simples de contorno com cor de 31|133|180.

5. Adicione os rótulos nos lagos com Nome. Define a Cor do rótulo e o valor RGB de 225|255|255 (Azul Claro), a Fonte para Calibri, o Tamanho para 10 e o Estilo para Negrito Itálica.

6. Altere para a guia Posicionamento e mude o Posicionamento e mude Posicionamento para Horizontal (lento). Em seguida, mude para a guia Formatação  e insira um espaço como o caractere em Quebrar Linha no Caractere. Defina o Alinhamento para Centralizado.

Seus lagos devem ser semelhantes a:

12. Conclusão

Nesta lição você aprendeu:

• Encontrar a projeção e o código EPSG de um mapa
• Instalar complementos
• Georreferenciar um mapa scaneado usando GCPs  de uma grade
• Usar a ferramenta Captura de Coordenadas
• Usar camadas online do complemento QuickMapServices
• Digitalizar pontos, linhas, e polígonos e adicionar atributos
• Usar a barra de ferramentas de aderências
• dissolver feição
• Armazenar dados em um GeoPackage
• Estilos e Rótulos de camadas vetoriais