Apostila Surfer 8

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Construindo Mapas utilizando o software SURFER 8.0

Samuel de Assis SilvaEngenheiro Agrnomo Mestre em Produo Vegetal Doutorando em Engenharia Agrcola

Texto Didtico Reproduo autorizada desde que citada a fonte 2009

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SUMRIO 1. INTRODUO........................................................................................................ 02

2.

PROCEDIMENTOS BSICOS.............................................................................

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3.

PROCEDIMENTO DE INTERPOLAO..........................................................

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4.

CONFECO E EDIO DE MAPAS................................................................ 08

5.

RECORTANDO REAS NO MAPA INSERO DE MSCARA...............

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6.

CRIANDO UM MODELO DIGITAL DE ELEVAO MDE........................ 19

7.

REFERNCIAS.......................................................................................................

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1. INTRODUO A geoestatstica se preocupa com o comportamento das chamadas variveis regionalizadas e fundamentalmente pode se basear nos pressupostos da ergodicidade (a esperana referente mdia de todas as possveis realizaes da varivel igual a mdia de uma nica realizao dentro de um certo domnio), estacionariedade (na regio em que se pretende fazer estimativas, o fenmeno descrito como homogneo dentro desse espao), hiptese ntrisica (as diferenas entre valores apresentam fraco incremento, isto , as diferenas so localmente estacionrias) (LANDIN et al., 2002). De uma forma geral, a metodologia geoestatstica procura extrair, de uma aparente aleatoriedade dos dados coletados, as caractersticas estruturais probabilsticas do fenmeno regionalizado, ou seja, uma funo de correlao entre os valores situados numa determinada vizinhana e direo no espao amostrado (LANDIN; STURARO, 2002). O SURFER um pacote de programas comerciais desenvolvidos pela Golden Software Inc. que pode ser utilizado para a confeco de mapas de variveis a partir de dados espacialmente distribudos. uma importante ferramenta para o tcnico ou pesquisador, j que facilita o seu trabalho, evitando traar mapas com rguas, transferidores e outros instrumentos, reduzindo o tempo desse processo e sendo menos subjetivo, pois usa algoritmos matemticos para gerar suas curvas, otimizando o trabalho do usurio. Inicialmente desenvolvido em plataforma DOS, a partir da verso 6 passou a ser executado na plataforma WINDOWS, sendo a ultima verso a de numero 8 (LANDIN, 2000). Para um melhor resultado, antes de qualquer coisa usurio deve conhecer o tema a ser pesquisado, pois obter um mapa com forte efeito esttico fcil usando estes recursos, porm, o mais importante poder verificar o significado do resultado obtido para que o mapa, entendido como modelo, possa ser til para a explicao e mesmo para a previso. Neste item so abordados alguns aspectos da confeco de mapas de variveis usualmente trabalhadas em cincia do solo. Para a elaborao dos mapas apresentado o software SURFER (Golden Software, Inc.), que permite uma rpida visualizao do comportamento espacial da varivel sob estudo.

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2. PROCEDIMENTOS BSICOS Inicia-se o software clicando sobre o cone do programa, na janela do gerenciador de programas, conforme Figura 1: Iniciar Programas Golden Software SURFER 8 SURFER 8

Figura 1. Passos para iniciar o software SURFER 8.0. A janela inicial do software (Figura 2) corresponde tela de construo dos mapas, chamada de Plot Document, a qual deve ser utilizada sempre que a interpolao j tenha sido realizada ou quando se deseja editar um mapa j confeccionado.

Figura 2. Tela inicial do SURFER 8.0

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Como o objetivo desse material , didaticamente, facilitar o entendimento dos usurios quanto utilizao das funes disponveis do software, sero demonstrados procedimentos para interpolao simples e tambm a utilizao de mapas j interpolados. Para tal, seguiremos janela Worksheet do software, clicando em novo na barra de ferramentas da tela inicial, selecionando em seguida a opo Worksheet, conforme Figura 3.

Figura 3. Abrindo a janela de Worksheet. Aps a seleo, ser aberta uma folha de trabalho semelhante a uma planilha do Microsoft Excel (Figura 4), o que facilita a relao entre o usurio e o software, bem como a sua utilizao.

Figura 4. Planilha de trabalho do SURFER 8.0.

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Para alimentar a tabela, basta digitar os dados a serem trabalhados, ou simplesmente col-los na tabela, desde que j tenham sido digitados e estejam disponveis para esse procedimento. Vale ressaltar que necessrio que os dados possuam corrdenadas x e y, sejam elas geogrficas, topogrficas ou mesmo coordenadas locais. Neste caso especficos, ser utilizado uma sequncia de dados de uma malha irregular que contm alm das coordenadas geogrficas, possui valores das cotas do terreno, bem como valores para as fraes granulomtricas do solo na profundidade de 0 0,20m. A escolha dessa sequncia de dados baseou-se no fato desta permitir explorar de forma significativa, diversas funes do software, as quais sero detalhadas no decorrer deste material.

3. PROCEDIMENTO DE INTERPOLAO Aps colar os dados na tabela de trabalho do SURFER 8.0, salvou-se a planilha (Figura 5), selecionando a extenso .dat, que a extenso de trabalho do software e consiste naquela que permitir as interpolaes subseqentes.

Figura 5. Salvando uma tabela de trabalho. Na janela de opes de exportao de dados (GSI Data Export Options) que se abrir, seleciona-se a opo Tab, relativo a tabela, clicando-se em seguida em OK, conforme Figura 6.

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Figura 6. Opes de exportao de dados. Realizados esses procedimentos, passa-se janela de construo dos mapas para proceder as interpolaes. Para isso, basta selecionar o opo novo, clicando sobre Plot Documet. J na janela de construo dos mapas, navegue at a barra de ferramentas, clicando sobre funo Grid, e selecionando a opo Data (Figura 7).

Figura 7. Abertura da opo para interpolao. Selecione o arquivo .dat criado anteriormente e abra-o utilizando a funo bsica de abertura de arquivos oferecida pelo software (Figura 8).

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Figura 8. Abrindo o aquivo .dat. Na opo dados de grade (Grid Data) que se abrir (Figura 9), selecione as colunas que deseja interpolar, sempre se lembrando que para tal o software necessita das coordenadas dos pontos amostrais para a gerao do mapa. Nessa janela ele oferece a opo de selecionar quais colunas da tabela de trabalho sero utilizadas, especificando qual corresponde coordenada X, Y e a varivel Z. Alm disse possvel selecionar o mtodo de interpolao a ser utilizado, bem como o nome o diretrio onde ser salvo o novo arquivo a ser criado pela interpolao. Vale ressaltar que esse arquivo criado ter a extenso .grd, especfica de trabalho do SURFER.

Figura 9. Opo dados de grade.

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Como o objetivo desse texto mostrar a construo de mapas oriundos de interpolao por krigagem e essa deve ser realizada com base em modelos e parmetros de variogramas geoestatsticos, no ser efetuada a interpolao pelo SURFER, uma vez que a anlise geoestatstica (opo tambm oferecida pelo software) no ser o objetivo desse texto. Para tal sero utilizados arquivos j interpolados dos respectivos dados utilizando o GS+.

4. CONFECO E EDIO DE MAPAS Os mapas confeccionados e editados correspondem frao areia na profundidade de 0 0,20m, a qual est constante na tabela de atributos utilizada na opo 2.1 deste material didtico. Para abrir do arquivo .grd criado aps interpolao, na janela de plotagem do SURFER, na barra de ferramentas, clica-se sobre Map, selecionando a opo Countor Map, New Countor Map, navegando at o diretrio onde se encontra o arquivo, conforme Figura 10.

Figura 10. Criando mapas de contorno. Ao abrir o arquivo, ele vir apenas com as linhas referentes s diferenas de escala do atributo (Figura 11).

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Figura 11. Mapa inicial da frao areia. Para editar o mapa, basta dar dois cliques sobre o mesmo. Esse procedimento far com que se abra uma janela de edio (Figura 12), onde possvel inserir uma escala de cores alm da legenda do mapa. Nessa janela de edio possvel determinar o intervalo que aparecer na escala, bem como o nmero de cores que o mapa apresentar.

A B Figura 12. Insero de legenda e cores no mapa (A) e alteraes no intervalo da escala e nmero de cores do mapa (B). Na edio do mapa da areia na profundidade de 0 0,20m optou-se pela utilizao de quatro cores, as quais esto especificadas na legenda do mapa que pode ser observado na Figura 13.

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Figura 13. Mapa da distribuio da areia aps edio. Ainda possvel alterar a posio de exibio das coordenadas X e Y, bem como sua fonte e tamanho da mesma. Para tal, basta clicar duas vezes sobre os eixos X e Y, abrindo-se a janela de edio respectiva, conforme Figura 14.

Figura 14. Janela de edio para os eixos das coordenadas X e Y. Aps a edio das coordenadas o mapa resultante ficar conforme Figura 15. Note que as coordenadas estavam na posio perpendicular ao eixo Y e passaram para a posio paralela, o que permite reduzir o espao ocupado pelo mapa quando inserido em um documento textual.

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Figura 15. Mapa editado apresentando a nova conformao das coordenada.

5. RECORTANDO REAS NO MAPA INSERO DE MSCARA Por se tratar de uma grade irregular, necessrio que o mapa da Figura 15 seja recordando de forma a exibir apenas os limites correspondes rea mapeada, desconsiderando desse forma as extrapolaes realizadas durante os procedimentos de construo do mapa. Para isso necessrio ter total conhecimento dos limites da rea, para se construir a mscara usada como recorte. Sugere-se criar um mapa de pontos que caracterize bem tais limites. Esse mapa de pontos deve ser sobreposto ao mapa de contornos para evidenciar os limites e proceder o mapeamento de forma mais coerente. Para criar um mapa de pontos, basta clicar cobre a funo Map na barra de feramentas da janela de plotagem do SURFER 8.0, selecionando a funo Post Map, New Post Map, conforme mostra a Figura 16.

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Figura 16. Procedimento para construo de um mapa de pontos. Em seguida, navega-se at o diretrio onde se encontra o arquivo .dat criado anteriormente, selecionando-o e abrindo-o. Ser criado um mapa correspondente ao nmero e posio dos pontos amostrais da rea em estudo (Figura 17).

Figura 17. Mapa com as posies e o nmero de pontos da rea avaliada. Para sobrepor os mapas (pontos e contorno), basta selecionar os dois atravs da funo Ctrl+A, ou clicando-se com o boto direito do mouse e selecionando a posio Sellect All. Aps a seleo, clica-se em Map, na barra de ferramentas, selecionando a funo Overlay Maps (Figura 18).

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Figura 18. Ferramenta para sobreposio de mapas. Aps a execuo desse procedimento os mapas formaro uma nica figura (Figura 19) que pode ser dissolvida nas duas figuras anteriores sempre que for do interesse do usurio.

Figura 19. Mapa resultante da sobreposio entre os mapas de pontos e contorno. Agora possvel iniciar a digitalizao para confeco da mscara. Vale lembrar que essa digitalizao poderia ter sido realizada apenas atravs de um dos dois mapas originais, no entanto para obter um melhor resultado na construo dos limites pertinente realizar to procedimento de sobreposio.

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Na barra de ferramentas, selecione a funo Map, Digitize (Figura 20), para iniciar a digitalizao, a qual consiste no levantamento das coordenadas dos pontos de interesse atravs do prprio mapa.

Figura 20. Acessando a ferramenta de digitalizao. Inicia o procedimento de digitalizao sempre pelas extremidades do mapa, circundando-o antes de iniciar a contorno da rea, conforme se segue na Figura 21.

Figura 21. Sentido inicial de digitalizao de mapas. Aps fazer o contorno das extremidades do mapa, inicia-se a digitalizao do contorno da rea, seguindo a direo dos pontos amostrais, moldando o formato interno da mscara, conforme ilustrado na Figura 22.

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Incio

Figura 22. Sentido da digitalizao para formar o contorno da rea ( necessrio encerrar a digitalizao prximo de onde ela foi iniciada). Note que durante a digitalizao uma janela fica aberta, geralmente no canto superior esquerdo da janela, onde vo aparecendo as coordenadas X e Y dos pontos digitalizados. Aps o trmino da digitalizao, salve essas coordenadas clicando sobre a opo File, Save As na barra de ferramentas dessa janela de digitalizao. Nomeie o arquivo, selecione o diretrio onde o mesmo ser salvo e o salve com as extenso .bln, conforme demonstrado na Figura 23.

Figura 23. Salvando a digitalizao com extenso .bln. Aps realizar todos os procedimentos descritos acima, salve o mapa que est sendo exibido na janela de plotagem para eventuais necessidades. Aps salvar, abra uma nova janela de

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plotagem para proceder o blanqueamento do mapa, ou seja, para fazer o recorte da figura deixando em evidncia apenas a rea de interesse. Para tal, clique sobre a opo Grid na barra de ferramentas da janela de plotagem e em seguida selecione a opo Blank (Figura 24).

Figura 24. Opo para promover o recorte do mapa utilizando a mscara criada. Aps clicar sobre a opo Blank, abrir uma janela comum de abertura de arquivos, solicitando que seja aberto o arquivo .grd de interesse (Figura 25). Navegue at o diretrio do arquivo e proceda a sua abertura.

Figura 25. Abrindo o arquivo .grd a ser recortado. Aps clicar em abrir, uma nova janela de abertura comum aparecer (Figura 26), solicitando que seja aberto o arquivo .bln criado. Esse arquivo .bln a mascara que ser utilizada para recortar o mapa original.

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Figura 26. Abrindo o arquivo .bln mscara para recortar o mapa original. Aps abrir a mscara (arquivo .bln), se abrir uma janela de salvamento comum (Figura 27), onde ser escolhido o nome do novo arquivo .grd j excludo as partes indesejadas, bem como o diretrio onde este ser salvo.

Figura 27. Salvando o mapa resultante do recorte utilizando a mscara. Clicando em Salvar, aparecer uma janela informando que o procedimento de blankear o mapa foi realizado com sucesso, conforme se observa na Figura 28.

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Figura 28. Confirmao do recorte do mapa utilizando a mscara. Para abrir o mapa basta seguir os procedimentos de abertura de um arquivo .grd especificados anteriormente: Map, Countor Map, New Countor Map. O mapa final que se abrir j apresenta a excluso das regies que no so de interesse (Figura 29).

Figura 29. Mapa resultante do recorte das extremidades utilizando o procedimento de blankeamento. Agora esse mapa pode ser editado e utilizado da forma que o usurio julgar mais pertinente.

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6. CRIANDO UM MODELO DIGITAL DE ELEVAO MDE Fazendo uso dos mesmos dados utilizados para gerar a tabela .dat criada no incio desse tutorial, criou-se um modelo digital de elevao (MDE) ou modelo digital do terreno (MDT). Para criar tal mapa, basta navegar at a barra de ferramentas da janela de plotagem e clicar sobre a opo Grid, Data abrindo-se a janela de interpolaes. Nos campos para seleo das colunas envolvidas na interpolao (ver Figura 9) utilize no campo correspondente ao X os valores da coordenada x, no campo correspondente ao Y os valores da coordenada y e no campo corresponde ao Z os valores das cotas ou altitudes. Assim possvel gerar um mapa que evidencie o contorno do terreno quando visualizado em uma projeo tridimensional. Ao efetuar a interpolao ser gerada uma estatstica da interpolao, a qual pode ser descartada passando para a construo do MDE. Na barra de ferramentas da janela de plotagem, navegue at a opo Map, selecionando a funo Wireframe, conforme demonstrado na Figura 30.

Figura 30. Funo para gerao de modelo digital de elevao MDE. Clicando sobre est se abrir uma janela de abertura comum de arquivos na qual dever ser selecionado o arquivo criado atravs da interpolao dos valores de x, y e z (cotas) para a rea em estudo. O mapa que ser formado trata-se do MDE. A partir da criao desse mapa podem ser feitas apresentaes de demais atributos atravs da sobreposio entre mapas (contornos e MDE).

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Para sobrepor um mapa de atributos em um modelo digital de elevao basta habilitar o mapa de contornos atravs da funo Map, Countor Map, New Countor Map, conforme descrito anteriormente. Nesse exemplo ser aproveitado para sobreposio com o MDE o mapa resultante da aplicao da ferramenta Blank, onde foi excludo as reas que no correspondiam a poro mapeada da rea. Para tal habilitou-se o referido mapa e em seguida procedeu-se a operao de sobreposio (Figura 31).

Figura 31. Mapas de contorno e MDE. Para proceder a sobreposio basta selecionar os dois mapas utilizando Ctrl+A ou clicando com o boto direito do mouse e selecionando a funo Sellect All. Aps a seleo navegue com o cursor do mouse at a barra de ferramentas clicando sobre a funo Map, selecionando a opo Overlay Maps. Os mapas sero sobrepospos (Figura 32) e esto prontos para serem devidamente editados de acordo com as necessidades do usurio.

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Figura 32. Mapas de contorno e MDE aps sobreposio. As edies no mapa devem ser feitas principalmente nos eixos X, Y e Z, mudando a posio dos mesmos para facilitar sua visualizao e tambm as fontes e tamanho das letras.

7. REFERNCIAS LANDIM, P.M.B. Introduo aos mtodos de estimao espacial para confeco de mapas. Departamento de Geologia Aplicada IGCE/UNESP Laboratrio de Geomatemtica Texto Didtico 02, 2000. LANDIN, P.M.B.; STURARO, J.R. Krigagem indicativa aplicada elaborao de mapas probabilsticos de riscos. Departamento de Geologia Aplicada IGCE/UNESP Laboratrio de Geomatemtica Texto Didtico 06, 2000. LANDIN, P.M.B.; STURARO, J.R.; MONTEIRO, R.C. Krigagem ordinria para situaes com tendncia regionalizada. Departamento de Geologia Aplicada IGCE/UNESP Laboratrio de Geomatemtica Texto Didtico 07, 2002. SURFER for Windows (2002) - Golden Software, Inc., verso 8.0