cartografia...manifesto gratidão também a um amigo, dr. saidino abibo sucummua que disponibilizou...

©Carlos O. Marove 2018

#CartoTutorial

Cartografia Modelagem do Terreno (Landscape)

Carlos o. Marove [email protected]


Modelagem do Terreno

(Landscape)

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Introdução

A expressão Cartonerd foi pela primeira fez usada pelo cartógrafo britânico Kenneth Field. Field

ao considerar-se Cartonerd devido a sua paixão pela cartografia publicou vários trabalhos que

inspirou a edição deste CartoTutorial. Ora, não que o autor se sinta um Cartonerd. Mas sim, GIS

Lover. O objectivo deste documento é contribuir para aplicação de SIG no estudo e

compreensão do nosso mundo a volta. É mais um esforço para produzir e partilhar material de

SIG para ajudar os estudantes, cartógrafos e outros interessados na área.

Neste CartoTutorial irei orientar a aplicar ferramentas de SIG (Terrain Tool) para modelagem do

terreno usando dados do sensoriamento remoto Digital Elevation Model (DEM) ou Modelo

Digital do Terreno/elevação (MDE).

Nota

Para este exercício foram usado os seguintes dados:

- Uma imagem do Modelo digital de Elevação (MDE.tif). esta poderá baixar no site

do Serviço Americano de Levantamento Geológico (USGS), No seguinte endereço

http://earthexplorer.usgs.gov.

- Ferramenta Terrain Tool. Vai usar os scripts da ferramenta para modelar o terreno.

Neste exercício foram aplicadas as seguintes operações de modelagem do terreno:

- Full Spectrum Light

- Full Spectrum Dark

- Partial Spectrum Bathymetry

- Partial Spectrum Elevation

- Illuminated Contours.

No entanto, poderá experimentar as restantes operações da ferramenta.

http://earthexplorer.usgs.gov/



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Agradecimentos

Quero agradecer o meu alegre companheiro de sempre, senhor Peabody. Com sua alegre

companhia esteve sentado do meu lado todos os dias durante a elaboração deste

CartoTutorial.

Manifesto gratidão também a um amigo, dr. Saidino Abibo Sucummua que disponibilizou seu

aparelho que permitiu a composição deste documento.

Ao meu mui estimado amigo, dr. Abdul Faquir Ussene Arnaldo pela atenção dada a questões

que, de certa maneira, ajudou a criar condições para a redacção do cartotutorial.

Aqueles que Mundialmente procuram fornecer auxilio guardam um brilho que acende quando finalmente o seu apoio chega as

pessoas, e estas valorizam e tiram proveito.

-Beauty

Obrigado.



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1. Ferramenta Terrain Tool

Neste Cartotutorial aplicamos Terrain tool V1.1 desenhada por dois profissionais da ESRI,

Kenneth Field e Linda Beale. Terrain tool é uma ferramenta de Cartografia que funciona como

Plugin no ArcGIS das versões 10 ou superior. Para além da representação interessante do

terreno com aspecto 3D, fornece informações mais detalhadas do aspecto do terreno, curvas

de níveis e Historic dots (pontos da altimetria).

Os autores referem que o Terrain Tool foi desenhada para tira-lo da aplicação das ferramentas

básicas de cartografia e levar a sua representação cartográfica ao extremo. De facto, Terrain

Tool gera resultados incríveis quando falamos em representação cartográfica do terreno.

Note que Terrain Tool contem 14 técnicas para representação do terreno. (imagem)

1.1. Aquisição do Terrain Tool

Poderá baixar Terrain tool através do link:

https://www.arcgis.com/home/item.html?id=4b2ea7c5f87d476a8849c804b81667aa

Os detalhes sobre cada uma destas técnicas

poderá consultar no manual do Terrain Tool

fornecido junto com o Terrain Tool toolbox

ao baixar a ferramenta.




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2. Modelo digital de Elevação (MDE)

As imagens do modelo digital de elevação serviram de base para a execução deste exercício.

As imagens foram adquiridas junto ao Serviço de Levantamento Geológico Americano (USGS1) através

do site http://earthexplorer.usgs.gov. As imagens aplicadas neste exercício cobrem as áreas que

correspondem aos distritos de Mossuril e Ilha de Moçambique (Moçambique).

3. Aplicação do Terrain Tool

Assim que baixar a ferramenta, é entregue num arquivo .zip e ao extrair terá os seguintes ficheiros.

(imagem)

4. Procedimentos

Este exercício foi executado com recurso ao software ArcGIS for Desktop 10.3. Não se alarme

por isso. Sim, você poderá fazer através das versões anteriores ou posteriores do software.

A1. Corre o ArcGIS.

A2. Adicione as suas imagens a área do trabalho, navegando a partir do menu add data ate o

directório/pasta onde estão guardadas as imagens do modelo digital de elevação (MDE/DEM).

Para este caso as imagens estão na pasta de nome DEM_Nacala. Selecione a imagem e Clique

Add.

Caso queira adicionar múltiplas imagens ao mesmo tempo. Pressione a tecla Shift sem largar e

com o mouse seleccione as imagens que quer adicionar e depois clique Add. Isso pode ocorrer

em situações em que a área em estudo é coberta por duas ou mais imagens. Havendo

1 Sobre como baixar imagem baixe o tutorial neste link:

https://carlosmaroveblog.wordpress.com/2018/03/19/aquisicao-de-dados-open-source-da-serie-landsat-open-source-gis-data/

http://earthexplorer.usgs.gov/





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necessidade de fazer a mosaicagem das imagens. Sobre mosaico, no próximo tutorial. Mas para

este exercício a área é coberta por uma única imagem.

A3. Conecte o Toolbox da ferramenta Terrain Tool ao ArcToolbox. Navegue com o mouse até ao

Add Toolbox no ArcToolbox e Faça clique direito. Caso o Arctoolbox não esteja no painel do

seu ambiente de trabalho poderá adiciona-lo dando um clique no grupo de menu no ícone

sinalizado na imagem. E clique em seguida Add Toolbox.

A4. Navegue ate a pasta onde foram extraídos do arquivo .zip os ficheiros da Terrain Tool.

Selecione Terrain Mapping.tbx e seguida clique Open.



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Note que a ferramenta é exibida no painel do Arctoolbox.

A5. Agora no ArcToolbox, Navegue ate o sinal + junto do lado esquerdo do Terrain Mapping. Dê

um clique no sinal + para expandir as ferramentas do Terrain Mapping.

Note que a ferramenta tem 14 técnicas (veja ponto 1.1.) aplicadas

através de SIG para representação cartográfica. Neste exercício

iremos demonstrar 5 técnicas de representação do terreno através

do Terrain Tool.



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Vamos agora iniciar a representação do terreno usando Swiss Hillshade.

A6. Clique em Swiss Hillshade.

A7. No input raster seleccione a imagem MDE.

A8. No Output workspace, navegue ate o local onde quer que os resultados sejam arquivados

(o melhor é deixar por defeito o local C:\Users\Temp\Documents\ArcGIS\Default.gdb).

A9. No output hillshade prefix name é por defeito gerado o prefixo swiss. Mantenha assim.

A10. No Z factor (o valor do factor Z é por defeito 1 pé). Neste caso para converter este valor

em (metro), queremos que os dados que serão gerados estejam em unidade métrica. Dai no Z

factor coloque 0.3048 (1 pé=0.3048m)

A11. Clique Ok. (pode demorar um pouco, então tenha paciência ate os resultados serem

gerados)

O resultado devera ser similar ao do mapa do lado direito da (pagina 8). Repare não apenas da forma

interessante de representação cartográfica, mas também no nível de detalhes dos níveis altimétrico

do terreno. Um dado importante para a Defesa ou estratégia e estudos militares. Importante também

para estudos geomorfológicos, tornando possível distinguir as diferentes formas do relevo. É possível

distinguir no mapa as áreas de planícies ou montanhas.


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Vamos dar continuidade. Agora iremos gerar o mapa de declive através do Cluster Hillshade e

compara-lo como o mapa do Swiss Hillshade.

A12. No Terrain Mapping clique em Cluster Hillshade.

A13. No Input raster selecione a imagem MDE.

A14. No output raster, escolha o local onde serão arquivado os resultados.

A15. Dê nome de saída do seu mapa. Atenção, o nome deve ser curto.

A16. Clique Save para aceita o local.

A17. O valor do Z factor é de novamente 0.3048.

A18. No Majority search Neighborhood e o Mean search neighborhood, deixe por defeito

Circle e Racio 25. Active Cell no units.

A19. No Minimum Light direction, Maximum Light direction e Light Angle, use os valores 280,

250 e 45, respectivamente. Note que pode alterar os valores e comparar os resultados.

A20. Clique Ok. ( os resultados podem demorar um pouco, seja paciente).



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Podemos ver o resultado apresentado na pagina a seguir que o mapa do cluster Hillshade

mostra um relevo agora mais suavizado. Repare que as regiões mais escuras são os pontos

mais elevados nesta área. Característica tradicional dos Hillsahades.

Note que ao clicar neste icone nova janela

é aberta para seleccionar o local de saída

do resultado. Repare na imagem ao lado

que para este caso o local escolhido é drive

H/pasta DEN_Nacala

(H:\DEM_Nacala\Cluhill).

Importante: o nome não pode ser longo.

Veja que aqui o nome Cluster Hillshade foi

simplificado para Cluhill. Caso de nomes

longo a ferramenta não executa com

sucesso. Acredite já passei por isso e não

quero você passando o mesmo.

A13 A14

A15 A16

A17

A18

A19

A20


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Agora a parte mais interessante. Vamos trabalhar com Chromastereoscopic.

Cromastereoscopia é uma técnica de uso de cores para dar efeitos holograficos ao mapa que dá

a característica 3D ao usar óculos de estereoscopia para ao visualizar. A vantagem desta técnica

é que pode se visualizar o mapa em 2D a vista desarmada.

A ferramenta cromastereoscopia tem 4 técnicas, designadamente:

Full Spectrum Dark - Combina todas as cores. O valor mais baixo da imagem do modelo digital

de elevação (MDE) é representado pelo azul escuro e o mais alto vermelho escuro.

Full Spectrum Light - Combina todas as cores também. No entanto o valor mais baixo é

detscado a azul claro e o mais alto pelo vermelho claro.

Partial spectrum (Elevation) - Este representa uma técnica de extracção das áreas continentais,

onde se aplica a restrição das áreas com agua ou quando se deseja restringir paletes de cores.

As áreas baixas são assinaladas a verde e altas a vermelho.

Partial spectrum (Bathymetry) - útil para mapeamento batimetrico. O valor mais baixo é

assinalado a azul escuro e o mais verde escuro.

As outras cores do palete também podem ser aplicadas nestas 4 operações.

Note que o efeito 3D nestes mapas é perfeitamente assinalado quando se tem olhos armados

com óculos de estereoscopia. Para saber mais sobre os óculos pode consultar a pagina da

American Paper Optics pelo http://chromatek.com/.

Para aplicar o Chromastereoscopic é bastante simples:

A21. Clique na ferramenta Chromastereoscopic.

A22. No Input DEM selecione a imagem MDE.

A23. No Chromastereoscopic colour Selecione a operação. Neste caso experimente as 4

operações. Note que só é possível executar uma operação de cada vez.

A24. Clique Ok.

http://chromatek.com/



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Os mapas que resultam nestas operações são interessante em termos de detalhes e

característica realística de representação do terreno.

Veja os mapas resultantes das 4 técnicas nas paginas a seguir. A apresentação dos mapas

segue a seguinte sequência:

1. Mapa de representação do terreno pelo Chromastereoscopic: operação Full Spectrum

Light;

2. Mapa de representação do terreno pelo Chromastereoscopic: operação Full Spectrum

Dark;

3. Mapa de representação do terreno pelo Chromastereoscopic: operação Partial

spectrum (Bathymetry);

4. Mapa de representação do terreno pelo Chromastereoscopic: operação Partial

spectrum (Elevation).

A22

A23

A24



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Notas

O que se pode notar ao ampliar este mapa, é que, este apresenta uma distinção clara das áreas

pantanosa. A cor azul escuro que aparece no mapa, sobretudo nas áreas mais baixas na área de

estudo realçam claramente áreas pantanosas, os estuários e zonas de influencia da maré. Note

que a parte onde se situa a ilha de Moçambique, principalmente a sul da ilha é a mais baixa

comparativamente a zona Noroeste. Os dois distritos são abrangidos por um relevo que não vai

alem dos 341 m.

As áreas com picos de amarelo correspondem as áreas de transição das zonas pantanosas e

planícies a zonas de altitude media ou planaltos e vermelho, as zonas de transição para áreas

montanhosas ou áreas ocupadas por colinas. Então, meu caro, nessas situações em sempre

melhor fazer o trabalho de campo para certificar o que realmente tem no terreno (in situ) para

informações mais detalhadas.



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Notas

Repare agora no Mapa (Pagina 16) de representação do terreno pelo Chromastereoscopic:

operação Full Spectrum Dark. Nota se que mapa feito usando esta operação apresenta uma

delineação clara das área de planícies e pântanos e áreas ocupadas por aguas interiores e de

influencia das mares.



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Notas

O Mapa (Pagina 18) de representação do terreno pelo Chromastereoscopic: operação Partial

spectrum (Bathymetry). Representa uma técnica aplicada na cartografia da batimetria.

Portanto funciona melhor com dados que representa profundidade, este não combina cores

que representam áreas continentais ou seja dados referentes relevo acima do nível das aguas

do mar. a melhor maneira de aplicar é combinar imagem MDE com informações do relevo

emerso e dados referentes ao relevo submerso.

Para este caso apenas usamos a imagem MDE continental apenas para efeitos demonstrativos.

Dai que o resultado, o mapa apresenta uma única cor azul que representa profundidade.

Embora que se note o relevo emerso e áreas enrugadas. Isto é devido a operação Hillshading

que a ferramenta executa durante a operação do mapeamento da profundidade.

Recomenda-se mesmo usa para fins de levantamento cartográfico da profundidade.

O resultado do mapa da operação Partial Spectrum Elevation ( Pagina 20) do contrário o da

operação Full Spectrum Dark. Este apresenta maior segmentação do terreno, com uma divisão

natural categorizada em 5 classes. Interessante também.



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Agora iremos gerar as curvas de níveis usando illuminated Contour.

A25. Clique agora em Illuminated Contour.

A26. Selecione a imagem MDE.tif

A27. No Contour interval. Aqui o intervalo entre as curvas de níveis é geralmente dependente

do propósito do mapa, caso exija maior rigor de precisão da informação do terreno tem sido

aplicado 2m, neste caso aplicamos 10m. Note que quando menor o intervalo maior o numero

de curvas de nível geradas e pode demorar mais tempo de execução da operação.

A28. No Output deixe por defeito o directório e nome definido. Note que a situações que a

ferramenta dá erro ao executar ou não gera os resultados. Isso poderá corrigir alterando o

directório e definindo um nome mais curto. Por exemplo, para este caso o nome definido por

defeito é MDE_IlluminatedContours, este poderá simplificar para IllCont.

A29. No Z factor o valor é 0.3048.

A30. Clique em Ok.

Illuminated Contours

Atenção. Assim que clicar Ok. Muita paciência. O

melhor mesmo é certificar-se que ninguém irá

interromper o processo e depois apostar num

exercício. Porque acredite demora para valer.

Eu estava com HP 5i, levei 1h. Não estou avaliando

nada é só para você ter uma ideia.



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A25

A26

A27

A28

A29

A30



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Referência Bibliográfica

Field , Kenneth e Beale, Linda (2016) Terrain Tool v1.1 Documentation. ESRI, Redlands-

California.USA.

Links:


Capa: Adaptado por Carlos O. Marove.

"Quando o mundo estiver unido na busca do conhecimento, e não mais lutando por dinheiro e poder,

então nossa sociedade poderá enfim evoluir a um novo nível."

-Autor Desconhecido.

“Youth is not a time of life, it is a state of mind”.

-Douglas MacArthur



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Próximo Tutorial: Mapeamento de uso e aproveitamento de terra; calculo de NDVI usando Productos do Landsat 7.

Carlos O. Marove