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QGIS: Georreferenciando Arquivos Vetoriais com o Plugin Vector Bender

Este post traz um tutorial de como georreferenciar arquivos vetoriais (shapefile) no QGIS 3.4, utilizando o plugin Vector Bender.

Em softwares SIG, é bastante comum o georreferenciamento de imagens de satélite para compatibiliza-las com dados vetoriais. No entanto, e se a demanda for o contrário? E se for necessário georreferenciar um arquivo vetorial para compatibiliza-lo com uma imagem de satélite ou com outro arquivo vetorial? Uma alternativa simples é a utilização de plugins, como o Vector Bender.

SOBRE O VECTOR BENDER

Vector Bender é um plugin criado por Olivier Dalang em 2014, ainda na versão 2.2 do QGIS. O complemento passou por atualizações de registro desde então, incluindo uma versão para o QGIS 3, em 2019.

O procedimento de utiliza-lo é bastante simples: assim como a ferramenta de georreferenciador raster, ele cruza a localização de pontos entre a camada vetorial alvo (a ser georreferenciado) e uma camada de referência, para sobrepor a localização destes pontos.

TUTORIAL

Obs.: Neste tutorial entende-se que o leitor já tenha alguma familiaridade com softwares SIG, e especificamente com o QGIS 3.4.

A primeira etapa consiste na instalação do plugin, que pode ser feita no próprio QGIS. Antes de mais nada, certifique-se que seu computador esteja conetado com a internet.  Na tela principal, clique em “Complementos” e depois em “Gerenciar e Instalar Complementos”.

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Na aba da esquerda, clique em “Tudo”. Na aba de pesquisa, digite “Vector Bender”. Ao aparecer o plugin, clique nele, e sua descrição será exibida. No canto inferior direito, clique em “Instalar complemento” para instalar o plugin. O processo de instalação costuma ser rápido, mas o tempo pode variar de acordo com a velocidade do seu provedor de internet. Ao concluir a instalação, clique em “Fechar/ Close” (a tradução de alguns termos irá depender da versão utilizada).

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Carregue no QGIS dois arquivos: a camada vetorial que você precisa georreferenciar e a que será utilizada de parâmetro para o georreferenciamento (esta pode ser uma imagem de satélite ou outra camada vetorial, por exemplo).

No tutorial deste post, será georreferenciada uma base vetorial da cidade de Campina Grande, Paraíba, Brasil, que estava no formato dxf e foi convertida para shapefile, e que terá como parâmetro de georreferenciamento a imagem do Google Earth, obtida no plugin QuickMapServices.

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Antes de começar o processo de georreferenciamento, analise sua camada vetorial em relação à camada de referência. Veja o grau de incompatibilidade entre as duas camadas, e comece a buscar também pontos de referência em comum entre as duas camadas (por exemplo, a esquina de uma quadra ou de uma edificação, o formato de um lote ou quadra). Estas referências serão importantes para fazer o georreferenciamento e, consequentemente, a compatibilização das informações espaciais das duas camadas.

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Tendo identificado pontos de referência, é preciso agora marca-los na tela. Apesar de não ser uma etapa obrigatória para o uso do plugin, criar uma (ou duas) camadas de pontos de referência é importante. Caso o georreferenciamento não compatibilizou apropriadamente as duas camadas, você pode recuperar os pontos, edita-los e refazer os procedimentos com mais facilidade, de forma a melhorar a precisão do georreferenciamento.

Crie uma ou duas camadas de pontos no QGIS. No exemplo tutorial, foram criadas duas camadas: uma com a localização dos pontos de referência na camada vetorial a ser georreferenciada (aqui chamada de pt_dxf.shp) e uma com a localização real na camada de referência (aqui chamada de pt_real.shp). A primeira indica onde o ponto de referência está agora e a segunda indica onde ele deveria estar.

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Quantos pontos devem ser criados? O plugin Vector Bender trabalha com quatro métodos de georreferenciamento, cuja característica principal é a quantidade de pontos de referência:

  • Translation (exactly 1 pair): Utiliza apenas 1 par de pontos. A camada vetorial será  deslocada de acordo com um par de pontos, como se fosse apenas “mover” as feições uniformemente de um ponto para outro);
  • Uniform (exactly 2 pairs): Utiliza 2 pares de pontos. A camada vetorial será transformada, escalonada (uniformemente) e rotacionada para que os dois pares de pontos correspondam à camda de referência;
  • Affine (exactly 3 pairs): Utiliza 3 pares de pontos. A camada vetorial será transformada usando uma transformação affine (transformação polinomial de primeira ordem, que preserva a colinearidade entre pontos) para que os três pares correspondam à referência utilizada;
  • Bending (4 or more pairs): Utiliza 4 ou mais pares de pontos. Os primeiros pontos de todos os pares serão triangulados e essa triangulação será mapeada nos últimos pontos de todos os pares. A camada vetorial será então deformada combinando esta triangulação. Deve-se ter cuidado ao trabalhar com este método, e deve ser empregado se o arquivo a ser georreferenciado possuir deformações geométricas em relação à camada de referência.

O melhor método é o que se adequar melhor à necessidade de seu georreferenciamento. Caso haja a necessidade de um pequeno deslocamento da camada sem haver grandes transformações em sua geometria, utilize o método de 1 ponto ou 2. Caso a geometria da camada seja bastante irregular ou deformada, utilize 3 ou mais pontos.

Neste tutorial, foi empregado o método de dois pontos, visto que o arquivo vetorial alvo apresentava geometria compatível com a imagem do Google Earth. Tente capturar pontos nas extremidades da camada, de forma que o georreferenciamento possa cobrir toda a extensão da camada, evitando deformações ou erros nas bordas. Ative a ferramenta de precisa do QGIS (“Projeto”/ “Opções de Aderência” e clique no ícone do ímã “Habilitar Aderência”) e capture os pontos necessários para o georreferenciamento.

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Concluída a captura de pontos, agora você pode utilizar o plugin Vector Bender para georreferenciar o arquivo vetorial. Clique em “Complementos”, depois em “Vector Bender” e “Vector Bender”. Deverá abrir a tela do plugin.

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Na tela do plugin, em “Layer to Bend“, selecione a camada vetorial a ser georreferenciada e clique no lápis do lado direito, para ativar a edição da camada (é obrigatório que a camada esteja com o modo de edição aberto para que o plugin execute o georreferenciamento). Na opção “Pairs Layers” você pode ou selecionar um arquivo vetorial de referência (caso haja um) ou clicar no ícone da esquerda ” para criar uma camada temporária para marcar a referência dos pontos.

Neste caso, como está se utilizando uma imagem de referencia e foi criada uma camada de pontos anteriormente, clique no ícone da esquerda para que o Vector Bender crie uma camada temporária, que será utilizada para treinar os pontos marcados.

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Desligue todas as demais camadas para facilitar o treinamento dos pontos. Na tela principal do QGIS, com a camada temporária do Vector Bender selecionada, clique na opção “Adicionar Linha” e crie uma linha ligando o ponto a ser georreferenciado ao ponto de referência. Faça este procedimento para todos os pontos criados. Observe que na camada temporária irá aparece a simbologia “Moved” (movimento do ponto ao ser georreferenciado) e “Pinned” (quando terminar o georreferenciamento)

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Após o treinamento dos pontos, volte para a tela do plugin. Marque a caixa de seleção “Change pairs to pins“, para transformar cada par de pontos inserido em um pino, permitindo trabalhar com maior eficiência. Depois disso, clique em “Run” para rodar o georreferenciamento.

O tempo de processamento pode variar bastante, dependendo do tamanho do arquivo vetorial a ser georreferenciado, da quantidade de pontos e, consequentemente, do método utilizado no georreferenciamento. Alguns testes realizados para a criação deste tutorial mostraram tempos de georreferenciamento variando de poucos minutos até mais de uma hora de duração. Evite fazer qualquer ação no QGIS neste período para que o programa não trave.

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Concluído o processamento, salve o arquivo vetorial (o processo de salvar pode demorar, dependendo do tamanho do arquivo) e ative a camada de referência para verificar se houve uma compatibilização adequada das duas camadas. Se a camada vetorial se compatibilizou adequadamente, parabéns! Você acabou de realizar o georreferenciamento de uma camada vetorial e ela está pronta para ser utilizadas em seus projetos e estudos!

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Note que, mesmo realizado o processo corretamente e coletando os pontos ideais, o arquivo vetorial poderá ter pequenas incompatibilidades com a camada de referência. Isso pode ocorrer pela posição dos pontos coletados, distorção da imagem ou a geometria da camada vetorial possui diferenças em relação à camada de referência.

No caso de utilizar imagens do Google Earth como referência, elas podem não estar ortorretificadas e, consequentemente, haver diferenças entre as camadas. Bases cartográficas de órgãos públicos também podem estar desatualizados e apresentar geometrias (loteamentos, por exemplo), que não foram concretizados. Avalie a compatibilidade e, se necessário, realize o procedimento de georreferenciamento novamente, coletando novos pontos ou mudando o método de georreferenciamento.

Conhece algum outro método de georreferenciamento de camadas vetoriais? Conte pra gente nos comentários!

Até a próxima!

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