decifrando o georreferenciamento de cart

8/18/2019 Decifrando o Georreferenciamento de Cart

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SANTOS, E. P.C.; MELO, D. H. C. T. B.. Decifrando o Georreferenciamento de Carta Topográfica no QGIS.RevistaMundoGEO. Curitiba: MundoGEO, ano 17, n. 82, sept. 2015. (Conteúdo Complementar, on-line).Disponível em: . Acesso em: 28 de sept. 2015.

DECIFRANDO O GEORREFERENCIAMENTO DE CARTA TOPOGRÁFICA NO

QGIS

Objetivo: mostrar passo a passo o processo de georreferenciamento de uma CartaTopográfica Digital utilizando o software livre QGIS (versão 2.10.1).

Palavras chaves: georreferenciamento, sistema de coordenadas, qualidade cartográfica.

Emanuel Prado Caires Santos1, Danilo Heitor Caires Tinoco Bisneto Melo1

1Universidade Federal da Bahia – UFBARua Barão de Jeremoabo, s/n, Campus Universitário de Ondina - Salvador - Bahia - Brasil, CEP:

[email protected], [email protected]

INTRODUÇÃO

Com o amplo uso do software de Sistema de Informação Geográfica (SIG) para a tomada de

decisão e análise da informação geográfica, uma etapa de extrema importância é o processo

de georreferenciamento, o qual implica na qualidade da análise e na qualidade cartográfica.

Com os avanços tecnocientíficos a execução deste processamento tornou-se rotineiras e,

muitas vezes, realizada de modo mecânico, induzindo a desatenção no ato de execução. Por

isto, considera-se imprudente aceitar seu resultado de modo acrítico.

O QGIS é um software de SIG desenvolvido de maneira colaborativa e de código aberto, ouseja, distribuído livremente, o que o torna uma excelente ferramenta para o processamento e

análise da informação geográfica. Sendo um projeto conduzido pela Open Source Geospatial

Foundation (OSGeo) e licenciado segundo a Licença Pública Geral GNU.

Este trabalho tem como objetivo explicar o processo de georreferenciamento de um

documento cartográfico no QGIS, versão 2.10.1 (OSGEO, 2015), sendo executada de maneira

sucinta e descritiva, demonstrando passo a passo sua execução. O processo de

georreferenciamento segue o método de retificação, que corresponde a transformação do umsistema de coordenadas de referência para um Sistema de Referência Terrestre (Melo, 2014a).

Para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizada a Carta Topográfica SD-23-X-B-IV,

referente à Folha Ibitiara, na escala 1:100.000 (IBGE, 1967). O Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatística (IBGE) disponibiliza duas versões digitais desta Carta Topográfica,

localizadas na Mapoteca Digital do IBGE, sendo elas:

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Um único arquivo, em cores, no formato JPG (ou JPEG, acrônimo de J oint

P hotographics E xperts G roup1), colorida e sem passar por nenhum processo de

georreferenciamento (IBGE, 1967);

Diversos arquivos, em monocolor, no formato TIFF (acrônimo de T agged I mage F ile

F ormat ), denominados de Fotolitos e passaram por um processo de

georreferenciamento, armazenados conforme normas da Infraestrutura Nacional de

Dados Espaciais (INDE), adotada pelo Conselho Nacional de Cartografia (CONCAR,

2009). Sobre localização dos Fotolitos no sítio eletrônico do IBGE, suas

características básicas, a obra de Melo, et al. (2014a) esclarece de modo sucinto o

leitor.

Neste trabalho foi utilizado a primeira versão. Durante o processo da informação geográfica

num software de SIG são utilizados inúmeros arquivos, de diferentes tipos e formatos, como

vetorial (DXF, DGN, SHP), matricial (TIF, JPG, IMG); por isso, aconselha-se criar uma pasta

no computador, por exemplo Georreferenciamento QGIS, para o desenvolvimento desta

atividade. Nesta pasta serão inseridos os arquivos obtidos do IBGE, os pontos de controle e os

arquivos gerados destes processos.

O PROCESSAMENTO

Ao iniciar o software, depara-se com a seguinte interface (Figura 1).

Figura 1. Interface inicial do QGIS.

1 Um método popular de formato de arquivo e também um método compressão de imagens fotográficas, em seusítio eletrônico (http://www.jpeg.org/) esclarece de forma clara o leitor.

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Como o processo de georreferenciamento envolve um arquivo raster, portanto, esta

ferramenta é acessada em: Raster>Georreferenciador>Georeferenciar, como ilustrado na

Figura 2.

Figura 2. Acesso a ferramenta Georeferenciar .

Esta seleção habilita a janela Georreferenciador, com algumas características demonstradas

na Figura 03.

Figura 3. Janela de Georreferenciamento.

Muitas das funções do Georreferenciamento podem ser acessadas pelo Menu Principal ou

pela Barra de Ícones Principais. Para saber o nome de cada ícone desta Barra, basta deixar o

cursor do mouse no mínimo 5 segundos em cima de um ícone desejado, que aparece uma

mensagem com o seu nome. A tabela 01 apresenta o nome e a principal função, a sua

localização no Menu Principal e o atalho de cada um dos ícones.

Para abrir um arquivo matricial, selecione ícone Open Raster e, logo, abre-se a janela Abrir

Raster (típica janela de localização e seleção de arquivos no windows) para selecionar o

arquivo a ser georreferenciado.

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QUADRO 1: DESCRIÇÃO DAS FERRAMENTAS DE VISUALIZAÇÃO.

Realizado a seleção do arquivo, cinge em OK . Em seguida, aparece a janela Seletor de

Sistema de Referência de Coordenadas, como apresentado na Figura 4.

Figura 4. Janela de especificação do Sistema de Referência Cartográfica.



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Neste projeto, o Sistema de Coordenadas de R eferência (SRC) utilizado refere-se ao mesmo

da Folha Ibitiara, com sistema de projeção UTM, Zona 23 Sul, datum horizontal Córrego

Alegre, confeccionada pelo IBGE (1967). A seleção é feita de duas formas: digitando o seu

nome em Filtro, ou buscando o SRC em Sistema de referência de Coordenadas do word.

Para auxiliar os usuários e desenvolvedores deste tipo de software, as informações intrínsecas

dos diversos Sistemas de R eferências Terrestres (SRT) foram sistematizadas em códigos e

disponibilizadas pela internet. Este processo conta com a ajuda de instituições que atuam na

área da geodésia e cartografia, como a E uropean P etroleum S urvey G roup (EPSG2), o

I nternational A stronomical U nion (IAU), J apan G eodetic D atum (JGD). O Córrego Alegre

possui o código EPSG 4225.

Ao selecionar o sistema, observe que na parte de baixo aparece informações destes SRT emcódigo novamente, como demonstrado na Figura 5. Neste caso, este código corresponde ao

acesso a biblioteca de ações e funções para transformação destes SRT, denominada de

Proj4js3.

Figura 5. Código Proj4js.

Agora, cinge em Ok para adicionar a Carta Topográfica na área de visualização. Ao passar

com o cursor sobre a Carta, note que as Coordenadas que aparecem no canto inferior da tela

correspondem as coordenadas da Carta. O próximo passo reporta seleção da transformação de

coordenadas, utilizando Pontos de Controle Terrestre (GCP acrônimo do inglês G round

C ontrol P oint ). Por se trata de uma Carta Topográfica, onde as informações geográficas já

passaram por um processo cartográfico, além de apresentar bom estado de conservação,

emprega-se o polinômio de 1º grau (D'ALGE, 2013). Neste caso, a quantidade mínima de PC para executar a interpolação espacial são 3. No entanto, como as coordenadas dos PC estão

sujeitas a erros, convém inserir mais um PC, bem distribuídos.

Portanto, os 4 PC serão obtidos das interseções das Coordenadas Geográficas, localizadas nas

extremidades da Carta, conforme demonstrado na Figura 6.

2 Grupo de pesquisa especializada em levantamento geodésico e cartográfico para empresas petrolíferas. No sítioeletrônico (http://www.epsg.org/) encontra-se maiores detalhes sobre suas pesquisas.

3 Para obter maiores informações sobre esta biblioteca, acesse: http://proj4js.org/

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Figura 6. Localização dos PC.

Antes de iniciar a locação dos PC, amplie a imagem de forma que consiga visualizar com

precisão a interseção das coordenadas. Isto é importante, pois implica na precisão e exatidão

dos PC. Para ampliar, reduzir ou mostrar imagem como um todo, pode ser utilizado ícones da

ferramenta de visualização, descritos no Quadro 1.

SELEÇÃO DOS PONTOS DE CONTROLEO princípio básico do Ponto de Controle (PC) consiste em atribuir um Sistema de R eferência

Terrestre (SRT) de um alvo no arquivo a ser georreferenciado (MELO, 2014b). Para adicionar

PC no arquivo, cinge no ícone Add Point. Observe que o símbolo do cursor foi alterado para

uma cruzeta (+), cuja interseção reporta a ponta do cursor. Para adicionar o PC, basta apertar

o botão esquerdo do mouse, e logo, abre-se a janela de Entrada de Coordenadas, como

ilustrado na Figura 7.

Figura 7. Janela de inserção das Coordenadas.

Nesta janela são inseridas as coordenadas dos PC. Atente para o formato dos valores (X/East,

Y/North), as Coordenadas Geográficas sexagesimais (GGºMM’SS”), deve deixar um espaço



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em branco entre graus, minutos e segundos. Já as Coordenadas Geográficas Decimais

(GG.GG) ou Coordenadas Projetadas (mmmm.mmm) não necessitam deste espaço.

Importante ressaltar que todos os PC devem possuir o mesmo Sistema de Coordenadas e a

mesma unidade de medidas.

No caso das Coordenadas Geográficas, deve informar a sua posição no Globo. Ou seja, em

que hemisfério está situado, Norte ou Sul e Leste ou Oeste, empregando a convenção

internacional: sinal de mais (+) para indicar o Hemisfério Norte e a Latitude Leste; e sinal de

menos (-) para indicar Hemisfério Sul e a Latitude Oeste. Por acordo, o sinal de mais (+) não

precisa ser inserido. Como exemplo, a Figura 8 mostra a inserção das Coordenadas.

Figura 8. Exemplo de inserção de Coordenadas.

A opção Ajustar pelas camadas que estão no fundo refere-se ao ajuste do erro de

Deslocamento, Residual e Médio a cada locação de PC.

Outra forma de adquirir PC é realizada com base no Sistema de Coordenadas de arquivos

inseridos no QGIS. Para isto, basta clicar no ícone A partir do mapa na tela, e identificar

pontos homólogos, ou seja, pontos que são reconhecidos tanto no arquivo a ser

georreferenciado como nos arquivos visualizados no QGIS. Nesta situação, pode-se conectar

o georreferenciador com o QGIS e vice-versa, possibilitando que o usuário possa visualizar a

mesma área.

Preenchido os campos, cinge em Ok. No local onde foi marcado o PC aparece um ponto na

cor vermelha e na Tabela GPC aparece as informações sobre este ponto, conforme

demonstrado na Figura 9.

Figura 9. Inserção e tabela com as informações do PC.



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A tabela GCP contém as informações das Coordenadas de Entrada (Source X e Source Y),

das Coordenadas de Destino (Dest. X, Dest. Y), o erro de deslocamento (dX (pixels), dY

(pixels) e o erro Residual (pixels). Há a possibilidade de visualizar ou não o PC, ou seja, de

adicionar o PC de controle ao processo de georreferenciamento. Há duas observações

importantes:

As Coordenadas de Destino, que correspondem as informações inseridas na janela

Entrada de Coordenadas, foram convertidas para graus decimais.

Os valores do erro de deslocamento e o Residual estão em branco. Estas informações

serão processadas após a inserção de um número mínimo de PC, conforme o tipo de

transformação e após executar a configuração de transformação, descrita adiante.

Para apagar ou mover o PC, utilize os ícones Delete Point e Move GCP Point,

respectivamente. Repita este processo nos outros 3 PC, conforme marcados na Figura 6.

TRANSFORMAÇÃO DAS COORDENADAS

Após a obtenção dos PC, na janela Georreferenciador, selecione o ícone Transformation

Settings .

Isto habilita a janela de Configuração de Transformação que possui três conjuntos de

ajustes, sendo eles (Figura 10):

1. Parâmetros de Transformação: informar o tipo de transformação4 (Linear, Helmert,

Polinomial 1, entre outras); o método de Reamostragem (vizinho mais próximo,

interpolação linear e convolução cúbica e outros); e o Sistema de Referência Espacial

Spacial Reference System – SRS) de destino;

2. Configurações do arquivo de saída: especificar o local e o nome do arquivo de saída.

A única extensão do arquivo de saída e o GEOTIFF5 (padrão de metadados de

domínio público, que possibilita armazenar informações de um SRT em um arquivo

TIFF. Há a opção de comprimir o arquivo, sem perda de qualidade, e ajustar a

resolução espacial;

3. Relatório: salvar o arquivo na forma de um mapa e relatório, no formato PDF. O

primeiro arquivo demonstra no mapa o deslocamento dos PC; o outro mostra o

deslocamento dos pontos, num gráfico e um relatório dos PC, contendo as

informações expressas na Tabela GCP.

4 A configuração destas informações são de extrema importância, pois refletem na qualidade do processo dereferência. O estudo de Melo et al. (2014b) esclarece de forma clara o leitor.

5 Para maiores detalhes sobre esta extensão acesse o sítio eletrônico https://trac.osgeo.org/geotiff/.

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Existe a opção de inserir o arquivo no QGIS após a sua conclusão. Feito isto, clique em OK.

Figura 10. Janela de Configuração de Transformação.

Na janela Georreferenciador, observe na Tabela GCP, que as informações nos campos de

Deslocamento (X, Y) e Residual foram preenchidas, como apresentado na Figura 11.

Figura 11. Campos de Deslocamento e Residual preenchidos

O erro médio está localizado no canto inferior direto da Tabela GCP, como mostra a Figura

12. No QGIS o valor do erro é expresso em pixel. Neste caso, como o pixel é de 1 por 1 m,

portanto, o erro médio é de 2.93885 m. Este valor está em conformidade com os critérios de

aceitação estabelecidos no Decreto nº 89.817, publicado no dia 20 de junho de 1984, que

firma o Padrão de Exatidão Cartográfica – PEC (BRASIL, 1984), para Carta Topográfica na

escala 1:100.000.

Figura 12. Erro médio.

Para análises estatísticas e aferições dos PC é fundamental que sejam salvos, pois eles não

acompanham o arquivo georreferenciado. Para isto, cinge no ícone Save GCP Points as .

O próximo passo reporta a execução do processo de georreferenciamento, cingindo em Start

Georeferencing. Aguarde até que o processo seja concluído, como apresentado na Figura 13.



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Figura 13. Realização do georreferenciamento com sucesso.

Com a Folha Ibitiara pode ser adicionada ao Banco de Dados Geográfico no QGIS. Todavia,

como suas medidas estão em Graus, o que inviabiliza a extração de medidas métricas. Para

este fim, faz-se necessário efetuar o georreferenciamento no Sistema Projetado de

Coordenadas (SPC), e para que as medidas sejam as mais precisas e exatas possíveis,

recomenda-se obter uma grande quantidade de PC. Por isto, procura-se obter todos os PC

identificáveis no SPC existem na Folha, como demonstrado na figura 14.

O procedimento de locação dos PC para o SPC ocorre do mesmo modo apresentado para o

Sistema de Coordenadas Geográficas, alterando apenas a informação da Coordenada na janela

Seletor de Sistemas de Coordenadas de Referência, escolhendo Córrego Alegre / UTM

zone 23S; e na digitação dos valores a serem inseridos na janela Entrada de Coordenadas.

Portanto, o modo de locação do PC independe do tipo de Sistema de Coordenadas

Cartográficas de saída.

Figura 14. Locação dos PC para o SPC.

O resultado do Erro médio foi de 0.934711, compatível com o erro máximo aceitável para

esta escala, conforme Decreto nº 89.817, de junho de 1984 (Brasil, 1984).

CONCLUSÃO

O georreferenciamento de Carta Topográfica a princípio parece ser uma questão fácil de ser

resolvida, de modo rotineiro e mecânico, tendo apenas o trabalho de cingir alguns ícones e de

capturar e selecionar Pontos de Controle. Todavia, este trabalho mostra o contrário, que os

procedimentos envolvidos no georreferenciamento necessita ter um conhecimento sobre odado a ser georreferenciado, além do conhecimento prévio sobre arquivo matricial e de



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Cartografia. Por conseguinte, a baixa qualidade na coleta do PC pode passar despercebida,

devido a ineficiência na quantidade e distribuição do mesmo. Por ser uma das etapas iniciais

no processamento de dados espaciais é importante que esta etapa seja bem-sucedida, pois um

pequeno erro ou imprecisão, compromete os processos.

REFERÊNCIA

BRASIL. Decreto nº 89.817 de 20 de junho de 1984. Estabelece as Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Nacional. Diário Oficial da União, Brasília, D.F., 22 jun. 1984,Seção 1, p 4. Disponível em: Acesso em: 21 out. 2013.CONSELHO NACIONAL DE CARTOGRAFIA (CONCAR). Perfil de MetadadosGeoespaciais do Brasil: conteúdo de Metadados Geoespaciais em conformidade com anorma ISO 19115:2003. 2009. Não paginado. Disponível em: <

http://www.sieg.go.gov.br/downloads/Perfil_de_Metadados.pdf > Acesso em: 15 set. 2013.D'ALGE, Júlio César Lima. Cartografia para Geoprocessamento. In: CÂMARA, Gilberto; DAVIS,Clodoveu; Antônio Miguel Vieira (Org.). Introdução a ciência da geoinformação. São José dosCampos: INPE, 2013. Não paginado. Disponível em: Acessado em: 05 nov. 2013.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Ibitiara. Rio de Janeiro:Fundação IBGE, 1967. Carta Topográfica. color. Escala 1:100.000. Disponível em:. Acesso em:06 jun. 2015.

MELO, D. H. C. T. B. et al. Aquisição e leitura da carta topográfica digital do IBGE. Geografia(Londrina). Londrina, v. 23, n. 1, p. 191-204, jan. 2014a.

MELO, D. H. C. T. B.; et al. Decifrando o Georreferenciamento. Geografia Ensino & Pesquisa.Santa Maria: UFSM, v. 18, n. 3, p. 85-102, set/dez. 2014b.

Open Source Geospatial Foundation (OSGeo). QGIS, versão 2.10.1. Chicago: OSGeo, 2015.Disponível em: . Acesso em: 01 set. 2015.
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