Como definir pontos de amostragem utilizando QGIS e ArcGIS

Onde iremos coletar solo? Ou onde amostraremos a cobertura vegetal? Aprenda a distribuir pontos de forma aleatória ou em forma de grades dentro da sua área de estudo utilizando QGIS ou ArcGIS.

Quando trabalhamos com solos, precisamos amostrar grandes áreas para determinar a qualidade dele e indicar a quantidade de insumos agrícolas (por exemplo, fertilizantes e calcário).

Para isso, é definido a área de interesse e distribuímos, na forma de grade ou aleatoriamente, diversos pontos igualmente espaçados. Dando inicio, assim, ao nosso plano de amostragem.

Lembre-se que há situações onde amostras compostas são aceitas (exemplo, fertilidade do solo), enquanto para análise de contaminantes no solo, amostras simples são recomendadas.

Como distribuir esses pontos de forma rápida e dar inicio às coletas?

Podemos realizar esse trabalho utilizando algumas ferramentas como o QGIS ou o ArcGIS. Aqui, vamos mostrar como utilizar os dois softwares.

-- Sumário --
Como criar (manualmente) pontos no QGIS
Criando Pontos Aleatórios no QGIS
Criando Grade de Pontos no QGIS
Como criar (manualmente) pontos no ArcGIS
Criando Pontos Aleatórios no ArcGIS
Criando Grande de Pontos no ArcGIS

Como criar pontos no QGIS

Antes de mostrar as ferramentas dos programas de SIG, é interessante que você saiba como criar pontos manualmente. Vamos iniciar nosso tutorial com o QGIS (2.18).

Note que o procedimento para criar pontos é semelhante ao de criação de polígonos, afinal, ambos são shapefiles.

Para criar uma nova camada shapefile, no menu superior do QGIS, clique em Camada > Criar Camada > Shapefile (conforme figura abaixo). Uma nova janela irá aparecer solicitando os dados do shapefile a ser criado.

Como criar um shapefile no QGIS
Como criar um shapefile no QGIS

A criação de shapefiles também pode ser realizada pelo seguinte atalho no teclado Ctrl+Shift+N.

Na nova janela aberta, selecione como Tipo o item Ponto, e vamos ver cada um dos itens que podemos modificar.

  • Codificação do arquivo (File Enconding): Conjunto de dados para representar os caracteres utilizados – Quando algumas letras não aparecem no QGIS, um dos problemas pode ser a codificação;
  • Sistema de Referência: SAD69? SIRGAS2000? Qual será o sistema de coordenadas dos seus pontos (aconselhamos a utilizar o SIRGAS2000, pois é o sistema oficial do Brasil);
  • Novo campo (New Field): Adiciona itens na tabela de atributos do nosso shapefile, neste tutorial, cada campo estará associado à cada ponto criado (aqui, criamos um campo chamado nome, do tipo Texto, com comprimento de 25 caracteres);
Campos a serem preenchidos para criação de shapefile no QGIS.
Campos a serem preenchidos para criação de shapefile no QGIS.

 

Após esse procedimento, clique em OK. Em seguida, o QGIS irá perguntar onde você quer salvar o shapefile.

Note que o shapefile criado esta vazio, ou seja, não há nenhum ponto adicionado.

Para criar uma nova feição (um ponto), selecione o shapefile de pontos criado e clique sobre o lápis amarelo no menu de edição (ou você pode clicar sobre o shape e buscar o item Alternar Edição / Toggle Edition).

Menu de Edição de Shapefiles do QGIS
Menu de Edição de Shapefiles do QGIS

Quando você ligar a edição, as outras ferramentas do menu de edição ficarão acessas. Entre as novas opções disponíveis, esta a Adicionar Feição (Add Feature), ao lado do ícone utilizado para salvar as modificações.

O menu de edição irá mudar suas figuras conforme o tipo de shape (ponto, linha, polígono) que esta sendo editado.

Clique sobre o botão para adicionar feição e você poderá clicar sobre o mapa e adicionar, livremente, novos pontos.

Ao adicionar um ponto, o QGIS irá lhe perguntar os dados deste ponto, no nosso caso, será o id e o nome do ponto, para serem adicionados na tabela de atributos.

E dessa forma, você vai inserindo os pontos de amostragem e quando finalizar, salve as modificações do shapefile clicando sobre botão Salvar Edição da Camada (Save Layer Edits). E finalize a edição clicando novamente sobre o lápis amarelo.

Esse procedimento pode ser útil quando temos uma área pequena e poucos pontos para serem amostrados. Mas imagine se tivermos que colocar mais de cinquenta pontos?

Muito trabalhoso, considerando que há ferramentas que podem nos auxiliar.

Criando Pontos Aleatórios no QGIS

Para criar nossos pontos aleatórios, precisamos antes definir uma área de estudo, neste tutorial vamos utilizar o limite estadual de Santa Catarina, disponível no site do IBGE (clique aqui para baixá-lo).

Ou se você preferir, pode conferir nosso tutorial de como criar um polígono no QGIS e delimitar sua área de estudo.

Vamos adicionar nosso shape do estado de Santa Catarina e vamos acessar a janela Toolbox (Caixa de Ferramentas) que esta disponível no menu superior do QGIS, especificamente no item Processing (Processar).

Você pode acessar o Toolbox usando o atalho Ctrl+Alt+T.

A nova janela aberta demonstrará diversos algoritmos e ferramentas para executar diferentes tarefas, sendo que no topo, há uma caixa para procurar a ferramenta desejada.

Procure por “Random Points” (Pontos Aleatórios em Inglês)(1) e depois clique na opção Random Points in Layer Bounds (2), ou seja, pontos aleatórios nos limites de uma camada.

Uma nova janela será aberta.

Como criar pontos aleatórios no QGIS.
Como criar pontos aleatórios no QGIS.

Nesta janela, defina a área onde você quer criar seus pontos (3), quantos pontos você deseja criar (4), distância mínima entre os pontos (5) e onde o arquivo gerado será salvo (6). Por fim, clique em Run.

Cuidado com o item “Distância mínima entre pontos”, dependendo do sistema de coordenadas, teremos unidades diferentes (geográfica em graus e projetada em metros).

Após esse procedimento, você terá seus pontos distribuídos na sua área de interesse, sendo que, seguindo nosso tutorial, você vai ter algo semelhante à imagem abaixo.

Pontos aleatórios distribuídos em Santa Catarina.
Pontos aleatórios distribuídos em Santa Catarina.

Criando Grade de Pontos no QGIS

Agora, se o seu interesse é criar uma grade (regular) de pontos, você deverá pesquisar no Toolbox do QGIS por “Regular Points” e depois abrir a ferramenta com o mesmo nome.

Na janela que irá abrir, você terá que alimentar os seguintes parâmetros:

  • Input extent (xmin, xmax, ymin, ymax): Retângulo indicando as coordenadas iniciais e finais da grade, pode ser inserido um shape, clicando no botão ao lado da caixa do parâmetro e selecionando “Use layer/canvas extent”;
  • Point spacing/count: Espaçamento entre os pontos. Aqui, lembre-se do sistema de coordenadas, pois coordenadas geográficas estão em graus e as projetadas em metros;
  • Initial inset from corner (LH side): Espaçamento utilizado para a primeira linha de pontos;
  • Regular points: Local onde será salvo a grade de pontos gerada.

A imagem abaixo mostra os dados que utilizamos neste tutorial.

Como criar uma grade regular de pontos no QGIS.
Como criar uma grade regular de pontos no QGIS.

Perceba que os pontos criados ultrapassam a extensão do estado de Santa Catarina, mas toda a área de estudo contém pontos da nossa grade.

Para recortar a grade de pontos, busque no Toolbox por “Clip” e você encontrará a ferramenta do mesmo nome, Clip. Ao clicar sobre ela, uma nova janela irá abrir e será solicitado os seguintes itens:

  • Input layer: Camada que será recortada (no nosso caso, nosso shape de pontos regulares);
  • Clip layer: Camada que será utilizada como molde para recorte (no caso, a nossa área de estudo);
  • Clipped: Local onde será salvo o novo shapefile de pontos.

Após todos esses procedimentos, você terá uma grade de pontos dentro do estado de Santa Catarina, conforme figura abaixo.

Grade de pontos criada dentro da área de interesse no QGIS.
Grade de pontos criada dentro da área de interesse no QGIS.

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Como criar pontos no ArcGIS

No ArcGIS, podemos criar um shapefile de três formas diferentes:

  • Desenho (Ferramenta Drawing);
  • ArcToolbox;
  • ArcCatalog.

Neste tutorial, iremos focar na terceira (ArcCatalog), por ser a mais parecida com a utilizada no QGIS.

O ArcCatalog é o gerenciador de arquivos do ArcGIS, onde é possível criar, editar e deletar seus arquivos, facilitando a organização do seu projeto.

Para abrir o ArcCatalog, no menu superior do ArcMap, clique em Windows e em seguida selecione Catalog. Uma nova janela irá aparecer.

Janela do ArcCatalog (ou Catalog)
Janela do ArcCatalog (ou Catalog).

Nas duas primeiras pastas, você poderá navegar pelos seus arquivos do Windows e localizar onde você quer salvar seu shapefile de pontos.

Clique com o botão direito sobre a pasta (que você escolheu) e selecione New, em seguida, busque Shapefile. Uma nova janela será aberta solicitando o nome do shapefile e o tipo (ponto, linha, polígono).

E não se esqueça de definir o sistema de coordenadas (utilize o SIRGAS2000, pois ele é o sistema oficial no Brasil).

Como criar um shapefile no ArcGIS
Como criar um shapefile no ArcGIS.

Verifique se a sua ferramenta Editor esta ligada, para isso, no menu superior, vá em Customize > Toolbars > Editor.

Na barra de ferramento do Editor, clique sobre Editor e selecione Start Editing (1). Em seguida, clique em Create Features (2) e na nova janela (3), escolha o shapefile que você deseja editar e escolha na parte inferior da janela a feição que você quer criar (4).

Como criar uma nova feição no ArcGIS
Como criar uma nova feição no ArcGIS.

Agora, basta ir clicando no mapa e definir a localização dos pontos, sendo que após inserir todos os pontos, você deve salvar as edições (Save Edits) e finalizá-las (Stop Editing).

Mas isso é muito trabalhoso, especialmente se tivermos mais de cem pontos! Por isso, há ferramentas que facilitam nosso trabalho.

Criando Pontos Aleatórios no ArcGIS

Para criar nossos pontos aleatórios, vamos precisar definir uma área de estudo, neste tutorial vamos utilizar o limite do estado de Santa Catarina, disponível no site do IBGE (clique aqui para baixá-lo).

Ou se você preferir, pode conferir nosso tutorial de como criar um polígono no ArcGIS e delimitar sua área de estudo.

Após adicionar o shapefile do limite do estado de Santa Catarina, vá em ArcToolbox > Data Management Tools > Feature Class e clique sobre Create Random Points.

Uma nova janela será aberta e você precisará informar os seguintes parâmetros:

  • Output Location: Pasta onde será salvo o shapefile de pontos;
  • Output Point Feature Class: Nome do shapefile de pontos a ser criado;
  • Constraining Feature Class: Shapefile que irá determinar o limite de criação dos pontos, no nosso caso é o limite do estado de SC;
  • Number of points: Número de pontos a serem criados;
  • Minimum Allowed Distance: Distância mínima permitida entre os pontos;
Como criar pontos aleatórios no ArcGIS
Como criar pontos aleatórios no ArcGIS

Cuidado com o item “Distância mínima permitida”, dependendo do sistema de coordenadas, teremos unidades diferentes (geográfica em graus e projetada em metros).

O resultado desta ferramenta é apresentado na figura abaixo.

Resultado da distribuição de pontos aleatórios no ArcGIS.
Resultado da distribuição de pontos aleatórios no ArcGIS.

Criando Grade de Pontos no ArcGIS

A criação de grades de pontos no ArcGIS é semelhante à criação de pontos aleatórios, inclusive, as ferramentas encontram-se no mesmo Toolbox (ArcToolbox > Data Management Tools > Feature Class), sendo o nome dela Create Fishnet.

Nesta ferramenta, você irá inserir os seguintes dados:

  • Output Feature Class: Nome e localização dos shapefiles a serem criados;
  • Template Extent: Extensão/limites da grade a ser criada (ao colocar o limite da área de estudo, os parâmetros abaixo deste item serão preenchidos automaticamente);
  • Cell Size Width e Cell Size Height: Comprimento e altura das células que serão criadas;
  • Number of Rows e Number of Columns: Número de Linhas e Colunas a serem criadas;
  • Create Label Points: Mantenha essa opção ligada, pois é ela que irá criar nossa grade de pontos.

Se você preencher o comprimento e altura das células, pode deixar a opção número de linhas e colunas zeradas. O caminho inverso também é válido.

Note que o ArcGIS cria uma grade com linhas e no meio dos quadrados criados, são colocados pontos, ou seja, o resultado dessa operação é um shape com pontos e outro com linhas.

Veja que os pontos (assim como no QGIS) também ultrapassam nosso limite definido. Para manter somente os pontos dentro da área de estudo, vamos utilizar a ferramenta Clip, disponível em: ArcToolbox > Analysis Tools > Extract > Clip.

Na ferramenta Clip, você irá inserir o shapefile que será recortado (Input Features), o polígono que será utilizado para recortar (Clip Features) e onde o resultado será salvo (Output Feature Class).

O resultado é apresentado na imagem abaixo.

Grade regular de pontos criada no ArcGIS, após recorte.
Grade regular de pontos criada no ArcGIS, após recorte.

E com isso, chegamos ao final do nosso tutorial. Agora você já sabe como distribuir pontos dentro de uma área de interesse e já pode planejar como serão realizadas as suas amostragens.

Qualquer dúvida ou dificuldade, utilize os comentários desta postagem para podermos te ajudar.

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Author: Fernando BS

Engenheiro Ambiental e de Segurança do Trabalho. Atua nas áreas de recuperação ambiental, geoprocessamento e ciência do solo. Busca soluções utilizando softwares como ArcGIS, R e MATLAB.

9 thoughts on “Como definir pontos de amostragem utilizando QGIS e ArcGIS”

  1. Valeu demais! Estava a um tempão procurando esse método.
    Por acaso você sabe como criar uma malha retangular? E com a direção da malha sendo variável.
    Para geologia existe uma direção preferencial de amostragem para certos tipos de depósitos que se conhecem algumas estruturas.
    Se puder, irá ajudar bastante.
    Abraço

    1. Bom dia Gustavo,

      Você pode criar malhas retangulares configurando os parâmetros “Cell Size Width” e “Cell Size Height”, que representam o comprimento e altura das células no “Create Fishnet” do ArcGIS. Não encontrei uma ferramenta do tipo para o QGIS, mas uma possibilidade é criar a grade comum e deletar algumas colunas para obter o padrão retangular.

      E com relação à direção, após criar a grade, você pode editar os shapefile de pontos e rotacionar eles.

  2. Ola, boa tarde!

    Muito bom o seu conteúdo, parabéns!

    tenho uma duvida, é possível realizar um sorteio de pontos dentro de um polígono e ao longo da linha ao mesmo tempo?
    eu possuo dois mapas, um de setores censitários e um com as ruas de SP, e gostaria de sortear 6 pontos em cada setor, porem estes pontos devem cair em uma rua.
    é possivel realizar este processo ?

    1. Boa noite Caique,

      Obrigado pelo comentário. Não me recordo se existe a possibilidade de realizar esse sorteio dentro do QGIS/ArcGIS (por meio de python), mas você pode criar um novo shapefile contendo a intersecção das ruas com os setores censitários, criar e distribuir pontos dentro de cada uma dessas novas linhas e depois, utilizando algum site para geração de números aleatórios, sortear seus valores (pois cada ponto terá um ID diferente na tabela de atributos).

  3. Boa noite.
    Como eu faço para alocar pontos seguindo a proporção da minha classificação?
    Ex: na classe de matas, alocar 40 pontos, na classe solo exposto alocar 30 ponto.?
    obs.: Amostragem aleatória estratificada.

    1. Bom dia Renato,

      No QGIS 3.4, você pode realizar esse procedimento usando a ferramenta “Random Points inside Polygons” e criar uma expressão para vincular cada uso do solo à uma quantidade diferente de pontos de amostragem. Um exemplo de expressão pode ser encontrada nesta postagem (http://2engenheiros.com/2018/08/14/substituir-item-tabela-atributos/), sendo que no seu caso, ela ficaria parecido com isso:

      CASE
      WHEN “uso_solo” IS ‘matas’ THEN 40
      WHEN “uso_solo” IS ‘solo exposto’ THEN 30
      ELSE “uso_solo” IS 0
      END

      No ArcGIS, na ferramenta Create Random Points, no campo “Número de Pontos”, selecione “Field” e escolha a coluna da tabela de atributos que contém o número de pontos a serem amostrados em cada classe (Neste procedimento, talvez seja necessário Dissolver os polígonos das classes, de forma que cada classe tenha apenas um polígono, esta ferramenta esta em Data Management Tools > Generalization > Dissolve).

  4. No ArcGIS 10.5.1 a ferramenta “Create Fishnet” pode ser encontrada no seguinte caminho:
    ArcToolbox > Data Management Tools > Sampling > Create Fishnet

    1. Bom dia Almeida,
      Considerando a descrição do método dos transectos lineares apresentada por Roos (2010), você pode criar um shapefile de linhas e distribuir pontos ao longo dela. No QGIS, é possível realizar essa função com a ferramenta “Random Points along Line” ou “Create points along line”. Em ambos os casos, nosso eBook detalha tal procedimento.

      Roos: https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/38858/000791714.pdf

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