Criar um mesh de relevo

Extração das curvas de nível

No QGIS, esta operação é relativamente simples. Carregamos o arquivo raster desejado e extraímos o contorno (Raster > Extração > Contorno). É preciso definir o intervalo desejado e incluir as informações de altitude em uma nova coluna (cujo nome padrão é ELEV). A nova coluna é criada com valores decimais (por exemplo, 20.000 = 20 metros) e precisamos de valores inteiros. Copiamos os dados numa nova coluna com definição de números inteiros.

ASTER

Dados do satélite ASTER em uma região localizada ao norte da cidade de Oeiras (Piauí).

Curvas de nível

Extração das curvas de nível de 20 metros da imagem anterior. Tem 17.066 feições.

Limpeza dos dados

Dependendo dos dados de entrada, as curvas extraídas podem ser muito precisas, e indicar até elevações menores. Isso não ajuda muito a visualização e pode sobrecarregar o computador na hora do cálculo do relevo tridimensional. Por isso, é preciso eliminar as feições menores. Na tabela de dados, vamos incluir uma coluna contendo as informações de comprimento das curvas (que são linhas, e não polígonos: não possuem área). Podemos então definir um tamanho mínimo para as feições. Se um terreno de futebol tem um perímetro de aproximadamente 300 metros, podemos eliminar todas as feições com comprimento inferior a este valor. Naturalmente, este passo vai apagar uma série de detalhes súteis, como afloramentos isolados. Veremos como reintegrá-los depois.

Comprimento

Cálculo do comprimento de todas as curvas de nível.

Resultado

Nova camada simplificada. Reduzimos o volume de dados para 5.199 feições, um terço do original.

Exportação do arquivo shapefile

Finalmente, exportamos o arquivo shapefile de base. O CRS deve ser definido em dados UTM, que tem valores inteiros precisos de 1 metro. Projeções em graus, minutos e segundos só funcionam com muitos decimais que não são bem manipulados com o Blender.

Reprojeção

O arquivo shapefile é exportado com o CRS WGS84/UTM Zone 23, que corresponde à área utilizada.

Importação no Blender

Para trabalhar com 3D, usamos o Blender 2.78a, que tem a imensa vantagem de ser aberto. Ademais, recorremos ao plugin BlenderGIS que permite estabelecer a ponte entre as curvas de nível e o ambiente de trabalho. Importamos o arquivo georreferenciado, estipulando o CRS “Web Mercator” e a elevação no campo recém-criado.

Importação

Ao importar o arquivo shapefile com o BlenderGIS, é preciso definir o sistema de projeção e indicar o campo que contêm os dados de altitude.

Criação do mesh

Com as linhas das curvas de níveis, podemos criar um mesh por triangulação. Ao clicar no botão Delaunay, a tarefas é feita automaticamente. Et voilà! Temos um primeiro relevo 3D, georreferenciado e pronto para o uso!

Delaunay

A triangulação Delaunay permite interligar os vértices e criar um plano que acompanha os dados do relevo.

Wireframe

A complexidade da malha depende do número de feições iniciais. Aqui, um detalhe da área total em wireframe.


Relevo O render final, com hipotéticas nuvens no céu piauiense.

GRASS – Introdução

Instalação
No site do GRASS, no OSGeo.org, pode baixar a versão stand-alone (apenas GRASS) ou um pacote mais completo com outros programas (Quantum GIS, GDAL, etc.). Recomendo instalar logo a versão completa. Sempre serve.

1. Criar um mapset
No menu inicial, clique no botão Location Wizard, localizado na direita (Gerir > Definir nova locação):

  1. Localize a pasta onde deixou os arquivos raster que baixou e escolhe um nome para o projeto;
  2. Escolhe a opção “Read projection and datum from a georeferenced data file” e selecione um dos arquivos raster;
  3. Não precisa definir a resolução do mapa por enquanto.

Com a Location definida, aparece o nome que você escolheu na janela da esquerda e um mapset PERMANENT na janela de direita. Crie outro mapset nesta locação, clicando em Create Mapset (Gerir > Create new mapset in selected location). Quando isso for feito, selecione o mapset e clique em Start GRASS.

2. Primeiros dados

No Grass, tem duas janelas: uma para a administração e a manipulação (Gestor de Camadas, ou GC), e outra para a visualização (Map Display, ou MP). Ao inicializar o programa com um novo mapset, ambas estão vazias. É necessário carregar alguma coisa (lembrando que quando escolheu o seu arquivo raster para a projeção georreferenciada, o Grass apenas utilizou os metadados para a localização). Para carregar um mapa raster, do tipo que é obtido do SRTM ou do Earth Explorer (ver Nota, em baixo), vamos usar o script r.in.gdal (Arquivo>Importar dados raster>Formatos de importação comuns).

Agora o nome do seu primeiro arquivo aparece no GC e pode visualizá-lo no MP clicando na sua caixinha. Caso tenha outros arquivos de imagem raster, repita a operação.

3. Mosaico

Muitas vezes, as áreas de estudo estão localizadas entre dois, três ou quatro imagens de satelite. Como as referências de elevação de cada imagem são diferentes, as cores não correspondem e a visualização é complicada. É preciso juntar os diversos pedaços em uma única imagem, com o script i.image.mosaic (Imagery > Criar imagens e grupos > Imagens de mosaico).

Na janela de opções, selecione as diversas partes. São duas partes na primeira aba e, eventualmente, duas outras na segunda – um total de quatro arquivos por mosaico.

4. Vetores
Dados vetoriais são compostos de pontos, linhas ou polígonos. Estes componentes podem, ainda, estarem associados a outras informações que podem ser apresentadas visualmente nos mapas. Por exemplo, áreas de vegetação, ruas ou trilhas, sítios com vestígios, etc. Para carregar uma camada de vetores no GRASS, use o script v.in.ogr (Arquivo> Importar dados vetoriais> Formatos de importação comuns).

No Brasil, a CPRM (Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais) dispõe de um GeoBank com muitas informações geológicas em vetores (hidrografia, litologia). São classificadas por estado, por folha, ou por projeto individual. A busca pela informação certa pode ser um pouco difícil, mas vale a pena.

Enfim, talvez o mais importante de tudo, se você tem uma planilha com as coordenadas geográficas dos sítios arqueológicos, pode importá-los no programa. Isso se faz por etapas. Primeiro, precisa exportar a sua planilha no formato .csv no seu programa favorito. Segundo, importa o arquivo no GRASS, com o comando db.in.ogr (Arquivo> Importar tabela de banco de dados> Formatos de importação múltipla usando OGR). Se não definir um nome de saída específico, ele terá o nome do arquivo csv. Enfim, precisa importar estes dados dentro de uma camada vetorial, com o comando v.in.db (Vector> Gerar pontos> Gerar da base de dados). Selecione quais colunas correspondem às coordenadas e pronto, a camada vetorial é criada. Pode exportá-la usando o script v.out.ogr (Arquivo> Exportar mapa vetorial> Formatos de exportação comum).

Conclusão
Pronto, já pode visualizar diversos tipos de informações arqueológicas num local só. O bom posicionamento de cada camada, segundo o sistema de coordenadas, será objeto do próximo post.

Notas:

Embora os dados SRTM estejam disponíveis no site relevobr, a sua definição de 90 metros (8.100m²) não é a melhor que se possa obter. Os dados ASTER tem resolução de 30 metros (900m²). Para buscá-los, é necessário registrar-se no site do Earth Explorer (USGS). Selecione a área que deseja estudar, faça o pedido e espera que os dados estejam disponibilizados. Salva os seus arquivos numa pasta própria (por exemplo, Documentos/GRASS), e lança o Grass.

Cartografia de Morro do Chapéu

O Sistema de Informação Geográfica (em inglês, GIS) permite sistematizar diversos tipos de dados georreferenciados. O modelo digital de elevação (DEM) do ASTER (Nasa/MTI) serviu de base para a composição dos mapas produzidos aqui. Além disso, informações da CPRM, do MMA e da Embrapa foram coletadas e reunidas com o Quantum GIS 1.8.0 (Lisboa).

Os mapas ilustram o caráter transicional da área de Morro do Chapéu, localizada no limite entre diversas “províncias” ambientais: as bacias do São Francisco e do Paraguaçu, as formações do grupo Chapada Diamantina (Supergrupo Espinhaço) e do grupo Una (Supergrupo São Francisco) e, por fim, entre savana, savana estépica e florestas estacionais.

Apresentação Geral

Hidrografia (Macrobacias)

Hidrografia (Mesobacias)

Hidrografia (Microbacias)

Litologia (Eras Geológicas)

Litologia (Grupo Chapada Diamantina)

Litologia (Afloramentos)

Cobertura Vegetacional