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Multidisciplinar

Allan ArnesenFrederico T. GenofreMarcelo Pedroso Curtarelli

Mapeamento do uso do solopara manejo de propriedades rurais

C A P Í T U L O

5Aplicativos utilizados e exemplo utilizando um

aplicativo livre

Atualmente existem diversos aplicativos disponíveis que são utilizados para clas-

sificação de imagens de satélite. Podem ser citados com destaque os seguintes

aplicativos:

a) SPRING: Sistema de Processamento de Informações Georreferenciadas – de-

senvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) no Brasil e dis-

tribuído gratuitamente<http://www.dpi.inpe.br/spring/portugues/>;

b) ArcGIS: desenvolvido pelo Environmental Science ResearchInstitute (ESRI) nos

Estados Unidos, sendo um aplicativo comercial<http://www.esri.com/software/

arcgis>;

c) Envi: desenvolvido pela Exelis VIS nos Estados Unidos, sendo um aplicativo

comercial<http://www.exelisvis.com/ProductsServices/ENVIProducts.aspx>;


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d) ERDAS Imagine: desenvolvido pela Hexagon Geospatial, uma divisão da In-

tergraph Corporation, sendo um aplicativo comercial<http://www.hexagonge-

ospatial.com/products/ERDAS-IMAGINE/>.

Neste capitulo da apostila serão apresentados em mais detalhes os aplicati-

vos ArcGIS e SPRING e também será apresentado um exercício prático (passo a

passo) de classificação de imagens utilizando um aplicativo de processamento

de imagens de uso livre (SPRING). Em contrapartida, na vídeo-aula é feita uma

demonstração utilizando um aplicativo comercial (ArcGIS).

6.1. ArcGIS for Desktop

O ArcGIS for Desktop é um aplicativo comercial que permite aos profissionais de

SIG: criar, editar e analisar conteúdo geográfico. O ArcGIS for Desktop é utilizado

para transformar dados em informação através de várias funcionalidades de geo-

processamento contidas em suas aplicações. O ArcGIS for Desktop possui diversas

ferramentas para a manipulação de dados vetoriais e matriciais, sendo uma das

mais poderosas ferramentas de SIG disponíveis no mercado. Podem ser citados

com destaque as seguintes toolbars (Tabela 8). No anexo A é apresentado um

tutorial para baixar uma versão trial do aplicativo.

Tabela 8. Ferramentas e aplicações do ArcGISfor Desktop.

Toolbar Característica/Aplicação

3DAnalyst Análise de dados em uma perspectiva realista.

Geostatistical Analyst Ferramentas de estatística avançada para gerir seus dados.

Network Analyst Roteamento sofisticado, e análise de área de serviço.

Capítulo 5Aplicativos utilizados e exemplo utilizando um aplicativo livre

55O portal do agroconhecimento

Toolbar Característica/Aplicação

SpatialAnalyst Forneça respostas estratégicas com inteligência geo-gráfica usando análise espacial avançada.

TrackingAnalyst Revele e analise padrões de tempo e tendências em seus dados.

O ArcGIS for Desktop está disponível em três licenças: Basic, Standard e Advanced

(ArcView, ArcEditor e ArcInfo, respectivamente):

» Basic: permite visualizar, consultar e analisar dados espaciais,

além da capacidade de criação e edição de conteúdo geográfico

simples.

» Standard: inclui todas as funcionalidades da licença Basic e várias

ferramentas para manipulação de conteúdo geográfico corpora-

tivo, além da capacidade de realizar controle de qualidade dos

mesmos.

» Advanced: inclui todas as funcionalidades do Standard e várias fer-

ramentas de análise espacial, conversão de geometrias e repre-

sentação cartográfica.

6.2. SPRING

O SPRING é um SIG no estado-da-arte com funções de processamento de ima-

gens, análise espacial, modelagem numérica de terreno e consulta a bancos

de dados espaciais. O SPRING é um projeto do INPE / DPI (Divisãode Processa-

mento de Imagens) com a participação de: EMBRAPA/CNPTIA - Centro Nacional

de Pesquisa Tecnológica em Informática para Agricultura; IBM Brasil - Centro


56 IEPEC

Latino-Americano de Soluções para Ensino Superior e Pesquisa; TECGRAF - PUC

Rio - Grupo de Tecnologia em Computação Gráfica da PUC-Rio e PETROBRÁS/

CENPES - Centro de Pesquisas "Leopoldo Miguez".

O projeto contou com substancial apoio financeiro do CNPq, através dos progra-

mas RHAE e PROTEM/CC (projeto GEOTEC). Os objetivos do projeto SPRING são:

» Construir um sistema de informações geográficas para aplicações

em Agricultura, Floresta, Gestão Ambiental, Geografia, Geologia,

Planejamento Urbano e Regional;

» Tornar amplamente acessível para a comunidade brasileira um SIG

de rápido aprendizado;

» Fornecer um ambiente unificado de Geoprocessamento e Senso-

riamento Remoto para aplicações urbanas e ambientais;

» Ser um mecanismo de difusão do conhecimento desenvolvido

pelo INPE e seus parceiros, sob forma de novos algoritmos e me-

todologias.

O SPRING pode ser obtido gratuitamente através do seguinte sitio na internet:

http://www.dpi.inpe.br/spring/portugues/download.php mediante a um pré-

vio cadastro (Figura 17).



Figura 17. Download do aplicativo SPRING.

Maiores informações sobre o aplicativo SPRING podem ser obtidas através do

seguinte sitio na internet: http://www.dpi.inpe.br/spring.

6.1.1.Exemplo de classificação de imagens com o aplicativo SPRING

(passo a passo)

Nesta sessão será apresentado um exercício (passo a passo) de classificação

de imagens utilizando o aplicativo SPRING. Para tanto, será utilizada a mesma

imagem utilizada no exercício prático da vídeo aula do capítulo 5 utilizando

o aplicativo ArcGIS. Os resultados obtidos com os dois aplicativos poderão ser

comparados posteriormente.


58 IEPEC

Após a instalação do aplicativo SPRING serão criados três ícones na área de tra-

balho de seu computador. Para executar o aplicativo SPRING de um duplo clique

no seguinte ícone (Figura 18):

Figura 18. Ícone de inicializaçãodo aplicativo SPRING.

A seguinte tela será apresentada (Figura 19).

Figura 20. Tela inicial do aplicativo SPRING.

O primeiro passo é a criação de um banco de dados, que pode ser realizado

utilizando o menu Arquivo -> Banco de dados (Figura 20). Na guia Banco de

dados escolha o diretório onde o banco de dados será salvo (1), o nome do banco

de dados (neste caso “CursoIEPEC”) (2), o tipo de gerenciador de banco de dados

(3) e aperte o botão Criar. Após a criação aperte o botão Ativar.

Barra de ferramentasMenu

Área de trabalho

Barra de status

Aba



Figura 20. Criação do banco de dados.

O segundo passo é a importação da imagem a ser utilizada no exercício e

a criação de um projeto, que pode ser realizado utilizando o menu Arquivo

-> Importar -> Importar dados vetorial e matriciais... (Figura 21). Na guia

Importação escolha os dados a serem importados (neste casos a imagem

OLI fornecida para o exercício prático do capítulo 5) na aba Dados (1) e o

nome do projeto (neste caso “Exemplo_IEPEC”), a categoria do dado impor-

tado (neste caso CAT_Imagem) e o nome do plano de informação (nes-

te caso “imagem_OLI”) da aba Saída (2). Após clique no botão Executar

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2

3


60 IEPEC

Figura 21. Importando dados e criando um projeto.

Para visualizar os dados importados ative o painel de controle utilizando o ícone

indicado na Figura 22. Note que foram importadas 6 bandas do sensor OLI, sendo

estas apresentadas no painel de controle. Para visualizar as imagens importadas

são possíveis duas opções: visualizar cada banda individualmente utilizando se-

lecionando uma banda e selecionando a opção “M” (1) ou fazer uma composição

colorida RGB utilizando três diferentes bandas e as opções “R”, “G” e “B” (2).

A imagem será exibida na área de trabalho do aplicativo conforme ilustrado

na Figura 22. Diferentes composições RGB podem ser criadas, dependendo do

objetivo do estudo e do alvo a ser mapeado. Neste exemplo será utilizada a

composição R3 G4 B5, conforme apresentado na Figura 22.

1

2



Figura 22. Visualizando os arquivos importados.

Para melhor visualizar as feições de interesse na composição RGB é possível

realizar um Ajuste de histograma utilizando o menu Imagem -> Contraste

(Figura 23).O ajuste de histograma é realizado utilizando diferentes parâmetros

na guia de Contraste e pode ser realizado para os três diferentes canais (RGB)

utilizando o menu Canal.

O usuário pode realizar o ajuste de histograma de duas formas diferentes: (1)

informando os parâmetros solicitados na guia de Contraste ou (2) clicando com

sobre a figura do histograma apresentado na guia de Contraste. Clique com o

botão esquerdo do mouse para ajustar o lado esquerdo do histograma e clique

com o botão direito do mouse para ajustar o lado direito do histograma. Ao fechar

a guia de contraste escolha a opção para manter o contraste aplicado.


62 IEPEC

Figura 23. Ajuste de histograma.

O terceiro passo é a classificação propriamente dita. Esta opção está disponível

no menu Imagem -> Classificação (Figura 24). Na guia Classificação escolha o

diretório onde os arquivos serão salvos (1) e crie o arquivo de contexto utilizando

todas as bandas disponíveis (neste caso nomeado “Contexto”) (2).

Figura 24. Classificação da imagem.

2

1



Após a criação do arquivo de contexto escolha a opção treinamento na guia de

Classificação (Figura 25). Já na guia Treinamento crie um tema de treinamento

para cada classe de interesse. Para tanto, escolha o nome, a cor do tema e o

modo do tema (os mesmo utilizados no exercício do capitulo 5) (1), escolha o

tipo de amostra (neste caso “aquisição” e “poligonal”) (2), desenho o polígono

sobre as áreas conhecidas (3) e clique em adquirir (4), as amostras adquiridas

são apresentadas na guia (5), sendo possível editá-las e removê-las caso seja

necessário. Após a coleta de amostras de treinamento para todas as classes de

interesse, clique em salvar e feche a guia de Treinamento.

Figura 25. Obtenção das amostras de treinamento.

Selecione a opção Classificação na guia de Classificação (Figura 27). Na guia

Classificação de Imagens, crie o arquivo da classificação (neste caso “Class_1”)

(1), escolha o classificador (neste caso “MAXVER”) (2) e os parâmetros do classi-

ficador (neste caso limiar de aceitação = 99,9%). Caso queira analisar o desempe-

nho e a distribuição das amostras selecionadas para treinamento do classificador,

selecione a opção Analisar Amostras na guia Classificação de Imagens (4).

Para realizar a classificação aperte o botão Executar (5).

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2

5

3

4


64 IEPEC

Figura 26. Classificação da imagem.

O resultado da classificação é exibido na tela auxiliar (Figura 27). Faça o teste com

diferentes limiares de aceitação e compare visualmente o resultado.

Figura 27. Resultado da classificação.

23

45

1



Caso seja necessário, é possível realizar a pós-classificação da imagem (um poli-

mento no resultado final do mapeamento) utilizando a opção Pós-Classificação

na guia Classificação (Figura 28). Teste o resultado para diferentes valores dos

parâmetros de peso e limiar na guia Pós-Classificação e compare visualmente

os resultados.

Figura 28. Pós-classificação.

Outra forma de realizar a pós-classificação é por meio da edição matricial, dispo-

nível no menu Imagem -> Edição matricial onde o usuário pode manualmente

editar o resultado da classificação.

Após a finalização da pós-classificação o usuário pode exportar o resultado para

ser utilizado em outro aplicativo e para arquivamento para posterior análise ou

para a validação dos resultados (geração da matriz de confusão). Para exportar o

arquivo com o resultado da classificação em formato matricial (*.geotiff) o usuário

deve ir no menu Arquivo -> Exportar dados vetoriais e matriciais.


66 IEPEC

Anexo A - Tutorial para baixar a versão

Neste tutorial é apresentado um passo a passo (6 passos) para a instalação da

versão trial do aplicativo ArcGIS 10.1 for Desktop.

1) Acessar o seguinte endereço eletrônico:

http://www.esri.com/landing-pages/software/arcgis/arcgis101-trial

2) Caso ainda não tenha cadastro, faça o cadastro de usuário para ter acesso ao

conteúdo do site (indicado pela seta vermelha na Figura 31):

Figura 29.Criando uma conta de usuário para baixa a versão trial do ArcGIS 10.1 for Desktop.



3) Ao acessar o site, leia os requisitos do sistema para saber se o computador

tem a configuração adequada para o aplicativo e também leia as informações

para baixar o programa (ver Figura 32);

4) Instale o Microsoft .Net Framework 3.5 Service Pack 1 disponível na seção de

download (ver Figura 32)

Figura 30. Requisitos do sistema e instruções para download.


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Figura 31. Escolha do idioma e download do aplicativo.

6) Para instalar siga as informações contidas no guia de instalação.

Notas:

» A versão trial tem validade de 60 dias após sua instalação;

» Caso já tenha instalado alguma versão do ArcGIS em seu computa-

dor siga as instruções indicadas no site e utilize o ArcGIS Uninstall

Utility( disponível na seção de downloads) para desinstalar a ver-

são anterior do seu computador;

» Esta versão trial possui as seguintes extensões:

− ArcGIS3D Analyst

− ArcGISGeostatistical Analyst

− ArcGISNetwork Analyst

− ArcGISPublisher

− ArcGISSchematics



− ArcGISSpatialAnalyst

− ArcGISTrackingAnalyst

− ArcGISData Interoperability

− ArcGISData Reviewer

− ArcGISWorkflow Manager

» Esta versão triaipossui suporte através do seguinte link http://

www.esri.com/trialhelp;

» Não é permitida a utilização desta versão para fins comerciais.


70 IEPEC

Referências

CÂMARA, G. Mapas são dados, não desenhos! (parte 1). Disponível em http://

www.dpi.inpe.br/gilberto/infogeo/infogeo5.pdf. Acesso em 16 de julho de

2014.

CÂMARA, G.; CASANOVA, M. A.; HEMERLY, A. S.; MAGALHÃES, G. C.; MEDEIROS,

C. M. B. Anatomia dos Sistemas de Informação Geográfica. Rio de Janeiro, 1996.

GONZALES, R. C.; WOODS, R. E. Digital imageprocessing. Upper Saddle River:

Pearson-Prentice Hall, 2002, 190 p.

JENSEN, J. R. Remote sensing of the environment: an earth perspective. 2ed.

Upper Saddle River: Pearson-Prentice Hall, 2007, 592 p.

JUSTICE, C.O.; et al. The moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS):

land remote sensing for global change research. IEEE Transactions on Geoscience

and Remote Sensing, v. 36, p.1228-1247, 1998.

JUSTICE, C.O.; et al.An overview of MODIS Land data processing and product status.

Remote Sensing of Environment, v. 83, p. 3 –15, 2002.

NOVO, E.M.L.M. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. 2. ed. Edgard

Blücher: São Paulo, 1992. 308 p.

RICHARDS, J. A.; JIA, X. Remote sensing digital image analysis. 4ed. Berlin: Sprin-

ger, 2006, 454 p.



SCHOTT, J. R. Remote sensing: the image chain approach. 2ed. New York: Oxford

University Press, 2007, 701 p.

SLATER, P.N. Remote Sensing: optics and optical systems. Massachusetts: Addl-

son-Wesley Publishing, 1980. 575 p.

SOLOMONSON, V.V.; et al. MODIS: advanced facility instrument for studies of the

earth as a system. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, v. 27,

p. 145-153, 1989.RICHARDS, J. A.; JIA, X. Remote sensing digital image analysis.

4ed. Berlin: Springer, 2006, 454 p.

SCHOTT, J. R. Remote sensing: the image chain approach. 2ed. New York: Oxford

University Press, 2007, 701 p.

SLATER, P.N. Remote Sensing: optics and optical systems. Massachusetts: Addl-

son-Wesley Publishing, 1980. 575 p.

SOLOMONSON, V.V.; et al. MODIS: advanced facility instrument for studies of the

earth as a system. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, v. 27,

p. 145-153, 1989.


72 IEPEC

Currículo do Professor-autor Allan Arnesen

Allan Saddi Arnesen é Engenheiro Sanitarista e Ambiental

pela Universidade Federal de Santa Catarina. Mestre em

Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais –INPE – sendo sua pesquisa voltada ao mapeamento

de inundações com técnicas de sensoriamento remoto e SIG.

Atualmente é engenheiro da Superintendência de Pesquisa,

Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da Companhia de

Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP).



Currículo do Professor-autor Frederico Genofre

Frederico Genofre é Engenheiro Sanitarista e Ambiental graduado

pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC, 2010). Atua

como consultor nas áreas de Saneamento e Planejamento de

Recursos Hídricos utilizando Sistemas de Informação Geográfica

e Sensoriamento Remoto. Atualmente trabalha na elaboração

de Planos Municipais de Saneamento e com geoprocessamento

aplicado aos Planos Municipais de Saneamento, Unidades de

Conservação e Gestão Municipal.


74 IEPEC

Currículo do Professor-autor Marcelo Curtarelli

Marcelo Pedroso Curtarelli é Engenheiro Sanitarista pela

Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC, 2010) e Mestre

em Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais (INPE, 2012). Atualmente é aluno de doutorado

em Sensoriamento Remoto no INPE (2012-Atual), sendo sua

pesquisa voltada para o estudo das emissões de gases de

efeito estufa em reservatórios hidrelétricos. Atua principalmente

na área de planejamento e gestão de recursos hídricos com

ênfase no monitoramento ambiental de reservatórios de usinas

hidrelétricas. Possui ampla experiência em sensoriamento

remoto e sistemas de informação geográfica.

www. i e p e c . c om

O Instituto de Estudos Pecuários é um portal que busca difundir o agroconhecimento, realizando cursos e palestras tanto presenciais quanto online. Mas este não é nosso único foco. Com o objetivo principal de levar conhecimento à comunidade do agronegócio, disponibilizamos conteúdos gratuitos, como notícias, artigos, entrevistas entre outras informações e ferramentas para o setor.

Através dos cursos on-line, o IEPEC oferece a oportunidade de atualização constante aos participantes, fazendo com que atualizem e adquiram novos conhecimentos sem ter que gastar com deslocamento ou interromper suas atividades profissionais.

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