Delimitando um polígono a partir de pontos e calculando a sua área no QGIS

Delimitando um polígono a partir de pontos e calculando a sua área no QGIS

Resumo

Este tutorial apresenta, de forma breve, como delimitar um polígono a partir de pontos. De uma maneira mais formal, podemos dizer que o procedimento em questão consiste em gerar arestas que delimitam um polígono, a partir de um conjunto de vértices. A situação problema abordada aqui envolve um cenário onde a obtenção dos pontos não seguiu a ordem do perímetro no polígono. Para contornar esta situação, e delimitar o polígono corretamente, a solução dada foi a realização de uma edição da tabela de atributos, adicionando um campo que define a ordem dos pontos.

As etapas do tutorial são as seguintes:
  1. Preparando os dados
  2. Importando os pontos
  3. Criando o polígono
  4. Calculando a área

1 Preparando os dados

Os dados utilizados neste tutorial são de dois tipos:

  • Pontos capturados por um GPS, descarregados no GPS TrackMaker e depois salvos no formato de arquivo do deste software (extensão .gtm). Para adquirir o arquivo em formato GTM, clique no link <https://www.dropbox.com/s/fv5q5l1zyjv5vfw/pontos.gtm?dl=0>.
  • Pontos registrados por um GPS, anotados em uma caderneta de campo, posteriormente tabulados e salvos em um arquivo no formato CSV (Comma-separated value/valores separados por vírgula). As linhas dos dados seguem o padrão “ID, LAT, LON”, onde ID é um número ou código de identificação do ponto; LAT e LON são as coordenadas geográficas do ponto (em graus decimais). Caso o GPS esteja configurado para fornecer as informações na projeção UTM os pontos estão em sistema de coordenadas planas, definidos pelas coordenadas X e Y em metros. É importante frisar que a latitude possui a linha do Equador como marco zero, logo está posicionada ao longo do eixo vertical da tela (campo X). Já a longitude, tem o meridiano de Greenwich como marco zero, e posiciona-se ao longo do eixo horizontal da tela (campo Y). Para adquirir o arquivo em formato CSV, clique no link <https://www.dropbox.com/s/qy5fkdaxvulr6qd/pontos.txt?dl=0>.

Na etapa de preparação dos dados, algumas observações importantes precisam ser consideradas:

  • É necessário ter conhecimento das duas informações cartográficas essenciais, referentes a informação que o GPS está forncecendo: (1) se ele está em sistema de coordenadas geográficas ou em algum sistema de coordenadas de projeção cartográfica; e (2) o datum utilizado.
  • Para que o polígono seja perfeitamente delimitado, é necessário que a coleta de pontos siga uma mesma ordem de percurso do perímetro do polígono. Ou seja, é necessário que os pontos sejam registrados em sequência, ou no sentido horário, ou no sentido anti-horário.
  • Os dados aqui utilizados estão em Sistema de Coordenadas Geográficas (popularmente conhecido como LATLONG) e datum WGS1984.

Importando os pontos

A importação dos dados em formato GTM segue um caminho diferente da importação dos dados no formato CSV. Porém, o arquivo vetorial produzido na importação é o mesmo.Para importar o arquivo no formato GTM, basta seguir o caminho para adicionar uma camada vetorial: “Camada > Adicinar camada > Adicionar camada vetorial…”. Em “Conjunto de dados” clique em “Buscar” e procure o caminho em que o arquivo se encontra. Para que ele seja visível no diretório, é necessário solicitar para que seja exibido todos os formatos arquivos (*.*). Depois disto, peça para abrir o arquivo “pontos.gtm”. Uma janela será exibida solicitando o tipo de camada que se deseja importar. Geralmente, nos dados do GPS Trackmaker, além dos pontos (waypoints) são armazenados também os caminhos registrados (tracks). Peça para importar somente os pontos, selecione a camada pontos_waypoints, conforme exibido na Figura abaixo. A Figura imediatamente abaixo da próxima, mostra os pontos importados.

Para importar o arquivo no formato CSV, é necessário fazer uso da janela de importação deste tipo de dados. O caminho a ser seguido é “Camada > Adicionar camada a partir de um texto delimitado…”. Em “Nome do Arquivo” clique em “Procurar” e localize o local do arquivo TXT no formato CSV. Em Formato de Arquivo, clique em “Delimitadores personalizados” e ative a opção “Vírgula” como delimitador. É importante aprender a usar essa opção de delimitadores personalizados, pois alguns dados possuem valores que são separados por tabulação, espaço, dois pontos, ponto e vírcula e até mesmo outros tipos de caracteres. Se o separador decimal utilizado na tabulação dos dados foi vírgula, deve-se marcar esta opção na janela de importação. Se a primeira linha do arquivo contém o nome dos registros (nome das colunas), deve-se também marcar esta opção na janela de importação. Na definição da geometria, deve-se marcar a opção “Coordenada de ponto”. Deve-se ter atenção nos campos: campo X (longitude) e campo Y (latitude). A Figura abaixo resume as opções da janela de importação. A Figura imediatamente depois exibe os pontos importados.

Após importar os dados, é necessário verificar o SRC (Sistema de Referência de Coordenadas) das camadas importadas para o QGIS e, caso necessário, corrigir incongruências, fornecendo o valor correto do SRC, conforme os dados registrados pelo GPS.

Criando o polígono

A delimitação do polígono será realizada mediante o uso do complemento Points2One, que podem ser instalado pela janela de complementos do QGIS. Este complemento cria linhas e polígonos a partir de um conjunto de pontos.

Uma vez instalado, o complemento pode ser acessado pelo menu Vetor > Points2One > Points2One. Pela janela do complemento, podemos verificar que há duas opções de produto final: Create polygons (criar polígonos) e Create lines (criar linhas). A Figura abaixo exibe as opções utilizadas para gerar o polígono. Para que o polígono gerado seja adicionado a tela do QGIS, é necessário marcar a opção “Adicionar dados à tela”. Na Figura imediatamente em seguida, o polígono gerado é exibido. Conforme comentado anteriormente, uma observação importante em relação ao registro dos pontos, é que este deve seguir a ordem do percurso ao longo do perímetro do polígono que se deseja delimitar. No caso em questão, o complemento seguiu a ordem natural dos pontos, conforme registrado, porém, esta não seguiu o percurso do perímetro do polígono. Na verdade, os pontos foram obtidos em datas diferentes, e em ordem esporádica, seguindo um padrão não regular na aquisição.

Para contornar esse problema, foi necessário fazer uma edição manual na tabela de atributos dos pontos. Um novo atributo foi inserido, do tipo inteiro, para armazenar a ordem dos pontos, ao longo do perímetro. Em seguida, foi feita a edição manual dos atributos dos pontos, e inserindo um número respeitando a ordem dos pontos ao longo do perímetro. Ao todo são 187 pontos, e a tarefa, apesar de levemente árdua, resolveu o problema. A Figura abaixo mostra a tabela de atributos com o atributo que armazena a ordem dos pontos já adicionado. Em seguida, sobre os pontos são exibidos como rótulo o valor do número que expressa a ordem. O shapefile contendo a ordem dos pontos pode ser adquirido aqui.

Uma vez adicionada a ordem, o complemento Points2One se torna apto a fazer a correta delimitação. Ele desenha o perímetro do polígono conforme a ordem fornecida, ligando o primeiro ao último ponto da ordem. Para que ele leve em consideração essa ordem, é necessário ativar a opção “Sort vertices by” (Ordenar vértices por) da janela do complemento. Em seguida, deve-se indicar o atributo que armazena a ordem dos pontos. A Figura abaixo mostra as opções selecionadas na janela do complemento. Assim, finalmente o polígono é delimitado corretamente.

Calculando a área do polígono

Para que a área do polígono seja calcula corretamente, é necessário que as unidades das coordenadas do SRC sejam medidas em distâncias, e não em graus, como no caso do sistema de coordenadas geográficas. Uma saída é reprojetar os dados para o sistema UTM, e a área é calculada corretamente, em metros quadrados. Caso o dado não seja reprojetado, as unidades do sistema de coordenadas em graus serão utilizadas no cálculo da área, produzindo um valor errôneo. O polígono deve ser reprojetado para a projeção UTM Zona 21 S, com o datum SIRGAS 2000. A escolha do datum SIRGAS 2000 se deve ao fato deste ser o sistema de referência geodésico para o Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) e para o Sistema Cartográfico Nacional (SCN). Para reprojetar uma camada, basta clicar com o botão direito sobre ela e escolher a opção “Salvar como…”. Na janela deve-se procurar o botão para selecionar o SRC diferente do SRC da camada que é WGS84 (EPSG:4326). A Figura abaixo mostra as opções na janela.

Uma vez salvo e adicionado o shapefile reprojetado, o próximo passo é calcular a área do polígono. No procedimento aqui utilizado, esta área será calculada e armazenada como um atributo do polígono. No dado utilizado neste tutorial temos apenas um polígono. O mesmo procedimento pode ser utilizado para calcular a área de vários polígonos de uma camada.

Para calcular a área, primeiramente abra a tabela de atributos. Em seguida, peça para abrir a “Calculadora de campo”. Marque a opção “Criar novo campo”, em “Tipo do novo campo” escolha a opção “número decimal (real)” e em precisão defina 6 casas depois da vírgula. caso a precisão definida seja nula, os valores após a vírgula serão ignorados. Isso pode ser um problema, dependendo do tipo de campo que se deseja calcular. Em seguida, no “Menu de expressões” escolha as opções “Geometria > $area”, clicando duas vezes para adicionar a expressão “$area”. A calculadora faz inclusive uma prévia do valor pela janela. Após selecionadas as opções, clique em OK para calcular o campo.

 Pronto, finalmente a área do polígono foi calculada, conforme podemos verificar na Figura abaixo, que mostra a tabela de atributos. A área do polígono está expressa em metros quadrados, e equivale a aproximadamente 820.920 metros quadrados. Para converter em hectares, basta dividir esse valor por 10.000, resultando em aproximadamente 82 hectares.

Espero que gostem da informação compartilhada com vocês. Comentários, críticas e sugestões são sempre bem vindos.

1 comentário

  1. Uma outra forma de criar uma camada de polígonos a partir de pontos, quando não sabemos a ordem dos pontos da tabela, é utilizar o plugin ReconstructLine [1], para 1o criar uma camada de linha (ver vídeo [2]), e com essa camada, criar uma camda de polígono (Menu->Vetor->Geometrias->Linhas p Polígonos).

    O plugin [1] gera uma linha com base na ordem espacial das coordenadas dos pontos.

    [1] https://plugins.qgis.org/plugins/reconstruct_line/
    [2] https://www.youtube.com/watch?v=qDM3bZNAf7Y

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