Qgis - Continuação do Trabalho

TUTORIAL PARA DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO UTILIZANDO O SOFWARE QGIS UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CAMPUS UNIVERSITÁRIO REITOR JOÃO DAVID FERREIRA LIMA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Disciplina ENS5102 Hidrologia Professora Patrícia Kazue Uda ANÁLISE MORFOMÉTRICA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS Autora Monitora 20241 Julia dos Santos da Silva A primeira versão deste tutorial foi elaborada no ArcGis criado em formato word pelas alunas Cristina Damázio Pacheco Fernanda Roberti Natália DellAntonio Cadorin Paola Cemin da Silva e Paulien Diens que cursaram a disciplina ENS5102 Hidrologia no primeiro semestre de 2017 A professora da disciplina transferiu as diversas informações para este arquivo fazendo alterações e adicionando os conteúdos Em 2020 este tutorial foi melhorado pela monitora Deborah Dotta Por fim em 20241 este tutorial foi atualizado para o software QGIS pela monitora Julia dos Santos da Silva Existe mais de uma forma de se obter dados para análise morfométrica no QGIS Neste tutorial será apresentada somente uma única forma Os alunos podem realizar as análises da maneira que preferirem desde que utilizem procedimentos corretos para obtenção dos resultados INTRODUÇÃO 1 PASSOS INICIAIS 2 OBTENDO OS DADOS 3 ADICIONANDO ELEMENTOS DA BACIA 4 DELIMITANDO A BACIA 5 MAPA DE LOCALIZAÇÃO 6 CÁLCULO DA ÁREA E PERÍMETRO 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL 8 CURVA HIPSOMÉTRICA 9 CURVA DE DISTRIBUIÇÃO DE DECLIVIDADES 10 PERFIL LONGITUDINAL DO RIO PRINCIPAL SUMÁRIO MÃOS A OBRA BAIXANDO O QGIS O Quatum Gis é um sistema de Informação Geográfica de acesso livre e aberto Para fazer download do software acesse o link httpsqgisorgptBRsiteforusersdownloadhtml DICAS Crie uma pasta em Disco Local C ou em um local no seu computador em que você possa acessar facilmente seus documentos Salvem os arquivos do trabalho sempre nessa mesma pasta opte por caminhos curtos Não utilize acento espaço ou caractere especial para nomear seus arquivos Utilize nomes curtos com letras maiúsculas ou minúsculas que facilitem a busca de arquivos posteriormente Customize Extensions selecione todas as opções 1 PASSOS INICIAIS ATENÇÃO Se o nome de usuário do computador também estiver com caracteres especiais é possível que o software NÃO rode e será necessário alterar o nome de usuário SISTEMA DE REFERÊNCIA ESPACIAL Abrir o QGIS Ir em New Project e salvar no diretório definido anteriormente No canto direito inferior clicar em e em seguida irá abrir a seguinte janela 1 PASSOS INICIAIS 1 Escolher a projeção SIRGAS2000 22S 2 3 SISTEMA DE PROJEÇÃO Reprojetando camadas É necessário que todas as camadas estejam com o mesmo sistema de referência no nosso caso no mesmo sistema de projeção e em concordância com o sistema de referência do projeto 1 PASSOS INICIAIS 1 2 3 4 Colocar na mesma projeção do projeto 5 Para reprojetar uma camada raster imagem ir em Raster Projections Warp Para reprojetar uma camada vetorial ir em Vector Data management tools Reproject Layer EXPORTANTO CAMADAS Toda vez que você criar uma camada nova utilizando algum processamento do QGIS é necessário salvar a camada no computador senão toda vez que o QGIS fechar as camadas não salvas serão apagadas automaticamente e não será possível recuperálas Para isso você pode salvar a camada de duas formas 1 PASSOS INICIAIS 1º Forma Salvar durante os processamentos Clicando nos três pontos redireciona para salvar o arquivo 2º Forma Salvar indo em layers e clicando com o botão direito na layer desejada ir em Export Save Feature As 1 2 Formato de arquivo como geopackage raster xlsx e etc Caminho para a pasta Sistema de projeção CRIANDO UMA CAMADA DE EXUTÓRIO Para adicionar as coordenadas do exutório primeiramente iremos criar uma nova camada indo em em Layer Create Layer New Shapefile Layer Salvar no diretório Definir tipo de geometria de Ponto Definir projeção Ok Em seguida iremos em Plugins Manage and Install Plugins Procurar por NumericalDigitize e instalar 1 PASSOS INICIAIS 2 3 1 4 Salvar no computador 5 Salvar como ponto 6 Salvar na projeção do projeto 7 8 9 10 CRIANDO UMA CAMADA DE EXUTÓRIO Com a camada nova criada e selecionada ir em Toggle Editing procurar pelo icone do Numerical Digitalizing Abrir e colocar as coordenadas do seu ponto de exutório Por fim adicione um número ao seu atributo e clique em Ok 1 PASSOS INICIAIS 10 4 Colocar as coordenadas fornecidas pela professora com separador de 1 2 5 6 7 Resultado Ponto de exutório adicionado 3 OBTENDO CURVAS DE NÍVEL E CURSOS DE RIOS Acessar a Mapoteca Topográfica Digital de Santa Catarina em formato shape 2 OBTENÇÃO DOS DADOS Acesse o link httpsciramepagriscgovbrmapoteca Entrar no site httpciramepagriscgovbrmapoteca cadastrarse no site e fazer login 1 2 3 Escolher e fazer download da carta topográfica referente ao local fornecido em escala 150000 E formato shapefile OBTENDO O MODELO DIGITAL DE ELEVAÇÃO 2 OBTENÇÃO DOS DADOS No mesmo site da EPAGRI na seleção da informação desejada escolher Modelo Digital de Elevação SRTMNASASC 2 3 Escolher e fazer download da região hidrográfica referente ao local fornecido em formato raster TIF No caso do exemplo deste tutorial baixouse o arquivo da região 7 Vale do Itajaí 1 O Modelo Digital de Elevação é um dado matricial e não vetorial Portanto é uma matriz de pixels onde cada pixel possui um único valor de elevação cota Iremos utilizar na parte 8 deste tutorial na criação da curva hipsométrica 2 OBTENÇÃO DE DADOS MORFOMÉTRICOS A construção deste tutorial foi elaborada com base na carta nomeada Rio do sul Para os alunos da disciplina de Hidrologia o nome da carta topográfica a ser baixada no site da Epagri os cursos do rios e as coordenadas aproximadas do exutório da bacia a ser analisada foram fornecidos pela professora ADICIONANDO AS CAMADAS BAIXADAS NO SITE DA EPAGRI Nesse passo iremos adicionar os arquivos que foram baixados na mapoteca da EPAGRI Estamos interessados nas camadas PONTOCOTADO CURVASDENIVEL e CURSOSDEAGUA em formato shapefile Para adicionar vetores no Qgis ir em Layer Add Layer Add Vector Layer Em seguida ir em e procurar pela camada shp e adicionar as camadas desejadas 3 ADICIONANDO ELEMENTOS DA BACIA 2 1 3 4 5 6 Repetir o mesmo processo para as curvas de nível os rios e o exutório ADICIONANDO AS CAMADAS DA EPAGRI Nesse passo iremos adicionar os arquivos que foram baixados na mapoteca da EPAGRI Estamos interessados nas camadas PONTOCOTADO CURVASDENIVEL e CURSOSDEAGUA em formato shapefile para adicionar vetores no Qgis ir em Layer Add Layer Add vector Layer Em seguida ir em procurar pela camada shp e adicionar as camadas desejadas Resultado 3 ADICIONANDO ELEMENTOS DA BACIA ALTERANDO PROPRIEDADES A ordem das camadas no canto da esquerda irá definir a ordem de visualização para alterar características de estilo cor da linha espessura da linha etc clicar com o botão esquerdo do mouse na camada desejada e ir em propriedades e definir as especificações 3 ADICIONANDO ELEMENTOS DA BACIA 1 2 4 Aqui você pode se divertir com suas habilidades artísticas e explorar as possibilidades de estilo da camada 3 VISUALIZANDO O VALOR DAS COTAS NA TELA DO QGIS Para delimitar a bacia é necessário visualizar as cotas altimétricas das curvas de nível na tela do QGIS Para tanto na mesma aba de propriedades ir em Labels e escolher Single Labels Value COTA Apply Ok 3 ADICIONANDO ELEMENTOS DA BACIA 1 2 4 3 As demais características do texto cor tamanho da fonte etc podem ser estilizadas na coluna a esquerda ALTERANDO PROPRIEDADES Resultado 3 ADICIONANDO ELEMENTOS DA BACIA A partir daqui iniciaremos a delimitação manual caso deseje fazer automático veja o tópico 68 CRIANDO UMA NOVA CAMADA Similarmente como foi adicionado o ponto exutório iremos criar uma nova camada de polígono que será nossa bacia Ir em Layer Create Layer New Shapefile Layer Salvar no diretório em Definir tipo de geometria de Polígono Definir projeção Ok 4 DELIMITANDO A BACIA 2 3 1 4 Salvar no computador 5 6 Salvar na projeção do projeto 7 DESENHANDO A BACIA Agora vamos iniciar a delimitação o polígono do divisor de águas da bacia será desenhado dentro do arquivo formato shp criado e para isso é preciso iniciar uma edição Com a camada de polígono criada selecionea passo 1 Clicar em Toggle Editing depois em Add Polygnon Feature Começar a adicionar os vértices Cada vez que se clica com o botão direito na tela constróise um vértice e assim o polígono é formado É recomendado começar a demarcação pelo ponto escolhido para ser o exutório e a partir disso delimitar a bacia seguindo as regras vistas em sala não cortar nenhum rio além do exutório passar sobre os pontos cotados pontos de maior elevação etc 4 DELIMITANDO A BACIA 2 1 3 4 Começar a desenhar a bacia criando vértices entre os pontos que são definidos clicando com o botão direito DESENHANDO A BACIA Para mexer no mapa SEM parar de editar pode utilizar o sem fechar as caixas de edição da bacia Por fim para finalizar a criação da bacia basta clicar com o botão direito em cima do primeiro ponto iniciado colocar um número no id e clicar em salvar Save Layer Edits 4 DELIMITANDO A BACIA 2 1 2 Resultado polígono da bacia formado EDITANDO Caso deseje ajeitar os vértices e arrumar erros selecionar Vertex Tool Agora os ponto estarão editáveis como no passo 2 Após fazer as alterações salvar as edições na camada 4 DELIMITANDO A BACIA 2 1 3 ACABOU O SUFOCO I V 5 MAPA DE LOCALIZAÇÃO ACABOU O SUFOCO A apresentação do seu trabalho é também uma etapa importante Faça um mapa de localização da área de estudo para inserir no trabalho Abaixo alguns links interessantes que podem ajudar na confecção do mapa no QGIS Playlist no youtube httpsyoutubeqYZ7gqcmi4sijx2cpceWjfDNzBYe Vídeo do aluno formado Bruno Rech httpsyoutubejhXY1re8t30sikGjEJd7lmXyNPSWX Site da clickgeo com passo a passo httpsclickgeocombrmapastematicosqgisparte1 I V 6 CÁLCULO DA ÁREA E DO PERÍMETRO DA BACIA ACABOU O SUFOCO É feito então o procedimento análogo para o cálculo do perímetro repetir passos 1 2 e 3 utilizando o comando perimeter como expressão da calculadora de campo no passo 4 CÁLCULO DA ÁREA E PERÍMETRO DA BACIA Para obter as informações de área e perímetro com a camada do divisor de águas selecionado passo 1 clicar com o botão direito em cima selecionar Open Attribute Table Open Field Calculator Geometry area Você deve adicionar um nome ao atributo como area e pode alterar o tipo de formato do número e em clicar em salvar O resultado irá aparecer como uma nova coluna na tabela de atributos 1 2 3 4 Nome do atributo Formato do resultado Clicar duas vezes Valor da área em m2 O resultado depende da projeção que está a camada No caso de UTM SIRGAS2000 o resultado será será em m2 I V 6 CÁLCULO DA ÁREA E DO PERÍMETRO DA BACIA ACABOU O SUFOCO CÁLCULO DA ÁREA E PERÍMETRO DA BACIA Resultado I V 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL ACABOU O SUFOCO RECORDANTO A CAMADA DE RIOS NO FORMATO DA BACIA Para deixar nosso processo menos trabalhosos e termos maior facilidade de visualização iremos cortar a camada CURSOSDEAGUA separando os rios pertencentes à bacia dos demais rios usando como molde para corte o próprio divisor de águas Ir em Vector Geoprocessing Tools Clip selecionar a camada de cursos de água em Input Layer e a bacia como Overlay layer em Clipped dar um nome para o arquivo a ser gerado e selecionar o diretório dentro do computador onde ele será salvo Por fim clicar em Run 2 3 1 4 Resultado Salvar no diretório I V 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL MESCLAR FEIÇÕES O próximo passo é ordenar os rios segundo o método de Strahler Para tanto é necessário que cada curso dágua pela classificação de Strahler represente uma única linha no banco de atributos do arquivo No entanto frequentemente isso não ocorre ou seja as linhas do banco de atributos não coincidem com os cursos dágua segundo a classificação de Strahler Por exemplo FID Cor do segmento de reta 0 Vermelho 1 Azul 2 Verde 3 Preto Desenho original dos rios à esquerda e respectiva tabela de atributos à direita FID Cor do segmento de reta 0 Rosa 1 Verde 2 Preto Segmentos de retas que representam os rios após juntarse os segmentos vermelho e azul à esquerda e respectiva tabela de atributos à direita Pela figura ao lado é possível observar que os rios originais foram desenhados de maneira diferente da classificação de Strahler Então é necessário juntar os segmentos de reta de cor vermelho FID 0 e azul FID 1 de modo a representarem um único curso de água de primeira ordem e uma única linha no banco de atributos É possível juntar segmentos de reta no QGIS No caso do exemplo ao lado juntaríamos os segmentos de cor vermelha e azul de modo a resultar em uma única linha para representar um único rio de classe 1 Isto resultaria em I V 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL MESCLAR FEIÇÕES Para juntar dados de mesma feição por exemplo juntar dois ou mais segmentos de reta utilizase a função Merge Primeiramente certifiquese que a opção Advanced Digitizing Toolbar está selecionada Isto fará aparecer os seguintes símbolos no menu superior Ir em ViewToolbars Selecionar Adavaced Digitalizing Toolbar 1 3 2 Em seguida com a camada de rios selecionada ir em Toggle Editing e ativar o Selectec Features by Area selecionar duas ou mais segmentos de reta que sejam da mesma ordem que serão juntados em um único curso de rio apertando e segurando o botão Shift ou Ctrl e clicando nos segmentos de reta 1 2 3 Repetir esse processo para outros cursos dágua que estejam segmentados Tenha atenção pois é bem comum esquecer algum fragmento de curso dágua que ficará sobrando no final Certifiquese que todos os segmentos foram unidos a respectiva ordem Após esse processo voltar à barra Editor clicar em Save Layer Edits 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL MESCLAR FEIÇÕES Com os segmentos selecionados como os segmentos em amarelo na figura ir em Merge Selected Features e Ok 4 Seleção dos segmentos 5 6 7 Repetir esse processo para outros cursos dágua que estejam segmentados Tenha atenção pois é bem comum esquecer algum fragmento de curso dágua que ficará sobrando no final Certifiquese que todos os segmentos foram unidos a respectiva ordem Após esse processo voltar à barra Editor clicar em Save Layer Edits I V 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL HIERARQUIZAÇÃO Para realizar a hierarquização criaremos um novo atributo na tabela de atributos e adicionaremos manualmente a ordem de cada segmento de rio Assim clicar com o botão direito na camada de RIOSRECORTADOS e selecionar Open Attribute Table Na tabela de atributos ir em Toggle editing e em New field onde nomeiase a nova coluna como ORDEM com Type igual a Decimal number e Ok 1 2 3 I V 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL HIERARQUIZAÇÃO Ainda em Toggle Editing na coluna de ORDEM digitar manualmente em cada linha a respectiva classe de cada curso dágua Após finalizar edição Editor Save edits I V 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL HIERARQUIZAÇÃO Por fim para melhorar a visualização da camada hierarquizada ir em Propriedades Symbology Selecionar a opção de símbolo Categorized Selecionar Value como ORDEM Ir em Classify Você pode alterar a rampa de cores em Color Ramp Ok 1 2 3 4 5 Resultado I V ACABOU O SUFOCO CÁLCULO DO COMPRIMENTO DOS CURSOS DÁGUA DA BACIA Para obter as informações de comprimento dos rios com a camada selecionada clicar com o botão direito em cima da seleção selecionar Open Attribute Table Open Field Calculator Geometry lenght Você deve adicionar um nome ao atributo como comp e pode alterar o tipo de formato do número e ao clicar em OK o resultado aparecerá como uma nova coluna na tabela de atributos 7 HIERARQUIZAÇÃO FLUVIAL 1 2 3 Nome do atributo Formato do resultado Clicar duas vezes Valor do comprimento em metros I V ACABOU O SUFOCO AJUSTANDO DADOS ANTES DE INICIAR A CONSTRUÇÃO DA CURVA HIPSOMÉTRICA Primeiramente vamos adicionar Modelo Digital de Elevação MDE que é um arquivo do tipo raster no QGIS Ir em Open data Add gdal layer clicar em Procurar o arquivo TIF e clicar em Abrir Na próxima janela clicar em Add 8 CURVA HIPSOMÉTRICA 1 2 3 4 5 6 I V AJUSTANDO DADOS Em seguida vamos corrigir o MDE a partir da ferramenta rfilldir Ir em Toolbox Pesquisar por rfilldir colocar a camada do MDE como entrada e selecionar a opção Depressionless DEM Run As próximas operações serão realizadas utilizando a camada gerada 8 CURVA HIPSOMÉTRICA 1 2 3 I V ACABOU O SUFOCO AJUSTANDO DADOS Agora iremos recortar o MDE para a área da bacia Ir em Raster Extraction Clip Raster by Mask Layer Run 8 CURVA HIPSOMÉTRICA 1 3 2 MDE como entrada A camada da bacia é o shape de máscara 4 Lembrese de deixar na mesma projeção Resultado I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes ACABOU O SUFOCO AJUSTANDO DADOS Em seguida vamos adicionar o pluging GRASS Em Plugins Manage and Install Plugins Pesquisar por GRASS e instalar Depois ir em Toolbox e pesquisar rreclass Para preencher o espaço de reclass rule text iremos criar um bloco de notas ou planilha no excel para escrevermos as reclassificações que você dará no terreno É importante observar a mínima e máxima elevação para reclassificarmos o MDE em pelo menos 10 classes 8 CURVA HIPSOMÉTRICA 1 3 2 4 5 6 Mínima elevação Máxima elevação I 10 classes ACABOU O SUFOCO GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA HIPSOMÉTRICA No caso desse tutorial foi escolhido intervalos de 40m totalizando 10 classes Para o QGIS poder compreender o texto é necessário deixar no mesmo formato abaixo 8 CURVA HIPSOMÉTRICA Mínima elevação Máxima elevação Após copiar os dados das colunas A até E da planilha do excel ir ao QGIS e colar no reclass rule text e clicar em Run Neste exemplo usamos uma planilha do excel para escrever as regras que serão usadas para reclassificar o MDE 10 classes de elevação I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes ACABOU O SUFOCO 8 CURVA HIPSOMÉTRICA GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA HIPSOMÉTRICA Resultado Onde o novo raster criado mostra as áreas correspondentes a cada intervalo de cotas através de cores diferentes I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes ACABOU O SUFOCO Por fim ir em Toobox pesquisar por rtovect Utilizar esta ferramenta para transformar o raster reclassificado em polígono 8 CURVA HIPSOMÉTRICA Camada reclassificada de entrada Selecionar Feature Type como area GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA HIPSOMÉTRICA Similarmente com a alteração das propriedades dos rios você pode alterar as cores da camada com base na elevação indo em Propriedades Symbology Categorized Value value Classify Apply e Ok Resultado ACABOU O SUFOCO GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA HIPSOMÉTRICA Assim como calculamos a área da bacia iremos calcular a área de cada intervalo de cotas Ir em Open Attribute Table Open Field Calculator Geometry área 8 CURVA HIPSOMÉTRICA Em seguida para exportarmos os dados para o excel clicar com o botão direto na camada de elevação Export Save Feature As Escolher a opção em xlsx Resultado I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes ACABOU O SUFOCO GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA HIPSOMÉTRICA Finalizar no excel ajeitando as separações das elevações e as área para cada intervalo assim temos os dados necessários para gerar a curva hipsométrica 8 CURVA HIPSOMÉTRICA I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes ACABOU O SUFOCO GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA HIPSOMÉTRICA Similarmente também podemos usar a função Hypsometric Curve Pesquisar em toolbox para obter diretamente a porcentagem para cada elevação Como por exemplo abaixo são geradas as porcentagens de área abaixo de cada elevação com separações de 20m O resultado é um arquivo xlsx que pode ser aberto no excel 8 CURVA HIPSOMÉTRICA Resultado I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes ACABOU O SUFOCO GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA DE DISTRIBUIÇÃO DE DECLIVIDADE Primeiramente é necessário gerar uma imagem de declividade a partir do MDE recortado para a área da bacia Ir em Raster Analysis Slope Atentar se será gerada a declividade em graus ou porcentagem Clicar Run É criada uma nova layer onde podem ser visualizados os intervalos de declividade no mapa através da diferenciação de cor entre cada faixa de declividade 9 DISTRIBUIÇÃO DE DECLIVIDADE Resultado 1 2 3 I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes GERAÇÃO DOS DADOS PARA A CURVA DE DISTRIBUIÇÃO DE DECLIVIDADE Similarmente ao que foi feito para a curva hipsométrica iremos utilizar o rreclass para classificar a declividade seguindo a classificação da Embrapa 1979 Depois converter para vetor calcular as áreas na tabela de atributos e salvar uma versão da camada como xlsx 9 DISTRIBUIÇÃO DE DECLIVIDADE 00000 thru 30000 1 Plano 30001 thru 80000 2 Suave ondulado 80001 thru 200000 3 Ondulado 200001 thru 450000 4 Forteondulado 450001 thru 750000 5 Montanhoso 750001 thru 20000000 6 Escarpado I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes 10 PERFIL LONGITUDINAL DO RIO PRINCIPAL CRIAÇÃO DO PERFIL LONGITUDINAL DO RIO PRINCIPAL O primeiro passo que faremos é definir o rio principal selecionando aquele de maior comprimento pelo Selected Features depois ir em Exportar Save selected features As Ir em PluginsManage and Install plugins pesquisar por Profile tool e instalar 1 2 3 4 I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes 10 PERFIL LONGITUDINAL DO RIO PRINCIPAL CRIAÇÃO DO PERFIL LONGITUDINAL DO RIO PRINCIPAL Em seguida abrir a ferramenta Profile Tool Adicione a layer corrigida do passo 8 MDE corrigido clicando na camada e em seguida em Add Layer Depois ir em Options Selected layer e clique em cima da camada do RIOPRINCIPAL Será possível visualizar o perfil do rio através do gráfico da ferramenta para passar para o excel ir em Table copiar e passar para o excel 1 2 3 Perfil do terreno do rio principal 4 5 I digitar um valor que resulte em pelo menos 10 classes Bons estudos hidrológicos Qualquer dúvida pode entrar em contato com a monitora por juliassgradufscbr Os demais processos para a finalização do trabalho são com você