Decifrando a ferramenta Clip para arquivos Raster no ArcGIS

Por Daniela Yumi de Almeida, Danilo Heitor Caires Tinoco Bisneto Melo e Emanuel Prado Caires Santos

Ao adquirir um arquivo raster, imagem de sensoriamento remoto ou um mapa digital, muitas vezes sua dimensão é maior que a área de estudo. Para facilitar o manuseio e, consequentemente, reduzir o tempo de processamento, adota-se ferramentas que criem um novo arquivo raster com base em limites. Uma destas ferramentas é denominada de Clip.

O Objetivo deste trabalho é decifrar o processamento da ferramenta Clip para arquivo raster, versão 10.3 do software ARCGIS para Desktop (ESRI, 2013), demonstrando de maneira sucinta e descritiva sua execução. Com o intuito de conferir todas possibilidades desta ferramenta, foram utilizados arquivos raster e vetoriais com tamanhos e Sistemas de Coordenadas Terrestres (SCT) diferentes, como ilustrado na Figura 1.

Figura 1. Visualização dos arquivos no ARCMap.

A Ferramenta

A ferramenta Clip está disponível no ArcToolbox, podendo ativá-la tanto no ArcMap como no ArcCatalog, localizada na caixa de ferramentas Data Management Tools > Raster > Raster Processing > Clip, como ilustrado na Figura 2.

Para ativar a ferramenta, basta clicar duas vezes em cima do nome, logo aparece a “janela de operação” Clip (Figura 3).

Nos locais obrigatórios de interação com o usuário, observe a presença de um ponto verde (). Nos demais locais a cooperação é opcional. Após a interação, o ponto verde desaparece.
Sendo assim, existem 3 locais de interação:
Input Raster: local de inserção dos arquivos matriciais a serem processados;
Rectangle: informar o retângulo que envolve a área a ser recortada;
Output Raster: informa a pasta, o nome e a extensão do arquivo raster de saída.

Em caso de irregularidade num procedimento, aparece um círculo em vermelho com um X na cor branca (). Para saber qual é a irregularidade, basta passar o cursor do mouse sobre este símbolo que aparece uma caixa de diálogo com informações sobre o erro.
Caso haja dúvidas sobre algum procedimento, o usuário pode habilitar o quadro rápido de ajuda, clicando no ícone “Show Help”. Há também a possibilidade de acessar informações mais detalhadas, basta cingir o ícone “Tool Help”, que habilita a janela de ajuda do ARCGIS. Para ocultá-lo, basta clicar em “Hide Help”, como ilustrado na Figura 4. No ícone Environment Settings (Configurações do Ambiente) pode-se modificar alguns parâmetros gerais do arquivo de saída (como sistemas de coordenadas do arquivo raster de saída).

A opção NoData Value (optional) reporta a um valor de pixel que deseja excluir no novo arquivo, sendo atribuído a ele o valor 0.

A opção Maintain Clipping Extent (optional) corresponde a um ajuste de linhas e colunas do novo arquivo raster, com conformidade com o limite estabelecido. Neste ajuste, os valores dos pixels são reamostrados pelo método vizinho mais próximo.

Com o propósito de apresentar as diversas possibilidades de uso desta ferramenta, sua execução foi realizada no ARCMap.

input raster

Reporta a seleção do arquivo raster a ser utilizado como base para a criação do novo arquivo, comumente denominado de arquivo de entrada. No ARCMap existe duas possibilidades de selecionar o arquivo de entrada:

Localizando-o num diretório. Para isto basta clicar no ícone abrir, aparece a janela de seleção Input Rasters;
Caso o arquivo raster esteja inserido ARCMap, basta clicar na seta localizada antes do ícone abrir e selecionar o arquivo desejado, como apresentado na Figura 5

O arquivo raster usado trata-se de um arquivo multicamadas das bandas espectrais com resolução de 30 m do satélite Landsat 8¹, órbita/ponto 218/069, com data de aquisição de 31 de agosto de 2015, com Sistema de Coordenadas Planas UTM, datum WGS 84, zona 23N, adquirida do sítio eletrônico da USGS.

Ao selecionar o arquivo, observe que as informações no campo Y (Maximum, Minimum) e X (Maximum, Minimum), Output Raster Dataset e NoData Value (optional) foram preenchidos, como ilustrado na Figura 6. As informações apresentadas em X e Y correspondem a extensão do arquivo de entrada; O Output Raster mostra o local de destino e um nome para o arquivo de saída, descrito adiante; e NoData reporta a um valor a ser considerado 0 no arquivo de saída.

Figura 6. Preenchimento automático e anotação sobre arquivo multicamadas.

Rectangle

O limite da dimensão do arquivo raster baseia-se em informações geográficas, representado por coordenadas (mínimas e máximas), formando um retângulo. Estas informações podem ser adquiridas por meio de:

Coordenadas;
Arquivo vetorial;
Arquivo raster.

Coordenadas

Neste caso, estabelece as coordenadas limites do novo arquivo raster, preenchendo os campos Y (Maximum, Minimum) e X (Maximum, Minimum). Todavia, as coordenadas devem ser a mesma do arquivo raster, caso contrário, a ferramenta faz uma reprodução do arquivo de entrada. A Figura 07 apresenta este procedimento, o contorno tracejado em vermelho reporta ao tamanho da imagem original.

Figura 7. Ilustração do arquivo recortado.

Note também que o arquivo de saída apresenta uma visualização mais clara que o arquivo de entrada. Isto ocorre devido a sua visualização estar baseada na quantidade de pixel (FLORENZANO, 2002).

arquivo vetorial

O uso de arquivo vetorial nesta ferramenta serve como feitio para delinear a dimensão do arquivo de saída, sob condição de existir sobreposição entre arquivos, como ilustrado na Figura 1, independentemente do tamanho, formato ou SCT. O arquivo vetorial pode ser de feição pontal, linear ou poligonal.

Para esse fim, deve informar qual é o arquivo, selecionando em Output Extent (optional). O procedimento de seleção ocorre da mesma forma que no Input Raster.

O arquivo vetorial de feição pontual utilizado foi o de pontos de controle, com sistema de coordenadas UTM, datum Córrego Alegre, zona 23, adquirido do sítio eletrônico do IBGE.

Após selecionar o arquivo, observe que os campos Y (Maximum, Minimum) e X (Maximum, Minimum) foram preenchidos com a dimensão do arquivo vetorial e o SCT corresponde ao do arquivo de entrada, como ilustrado na Figura 8.

Figura 8. Feitio utilizando arquivo vetorial de pontos.

Observe na Figura 8 a inexistência de seleção de dado no arquivo vetorial. Caso acha alguma seleção, as informações apresentadas nos campos Y (Maximum, Minimum) e X (Maximum, Minimum) correspondem a esta dimensão, como demonstrado na Figura 9. Isto pode ser realizado apenas no ARCMap e a seleção devem feita antes de ativar a ferramenta Clip.

Figura 9. Dimensão do arquivo de saída corresponde a área total dos dados selecionados

O uso de arquivo vetorial de feição linear segue o mesmo modo que o de feição pontual, como ilustrado na Figura 10. Para este trabalho foi utilizado o arquivo vetorial de drenagem, com sistema de coordenadas UTM, datum Córrego Alegre, zona 23, adquirido do sítio eletrônico do IBGE.

Figura 10. Uso de arquivo vetorial de feição linear como feitio.

O mesmo se aplica a feição poligonal. Neste caso, foi utilizado o arquivo vetorial de limites municipais, com sistema de coordenadas Geográficas, data SIGARS 2000, adquirido do sítio eletrônico do IBGE. Observe na Figura 11 que este arquivo possui uma dimensão maior que o arquivo raster.

Figura 11. Arquivo vetorial com dimensão maior que o arquivo raster.

Na hipótese de utilizar um arquivo como feitio, com dimensão maior que o arquivo de entrada, deve-se selecionar um ou mais dados. Como mostra o exemplo da Figura 12. Caso contrário, a ferramenta Clip faz simplesmente uma cópia do arquivo raster. O mesmo ocorre com a feição pontual e linear.

Figura 12. Uso de arquivo vetorial de feição poligonal como feitio.

No caso de utilizar como feitio um arquivo vetorial de feição poligonal, há a possibilidade de usar a sua forma geométrica como limite do arquivo de saída. Basta habilitar a opção Use Input Features for Clipping Geometry (optional), como ilustrado na Figura 13. Neste caso, o arquivo possui a mesma dimensão do outro arquivo, sendo que os pixels localizados fora do limite selecionado, possuem valor 0.

Figura 13. Utilizando a forma geométrica do arquivo vetorial de feição poligonal para delinear o novo arquivo raster.

Ao ampliar a visualização dos dados (arquivo raster e arquivo vetorial), de modo que seja perceptível distinguir os pixels, note que o limite do arquivo raster tem um aspecto serrilhado, devido as suas propriedades. A inclusão do pixel de borda faz-se por proporcionalidade.

Na hipótese de selecionar mais de um limite e estejam afastados, há possibilidade de gerar dois arquivos de saída: um com base nas informações apresentadas nos campos Y (Maximum, Minimum) e X (Maximum, Minimum) correspondente a dimensão da área (Figura 15a); e o outro com base nos limites geométricos dos dados selecionados (Figura 15b).

Figura 15. Arquivo de saída com base na dimensão (a) e outro baseado nas formas geométricas (b).

Arquivo raster

Devido as propriedades do arquivo raster, seu uso como feitio para dimensionar o arquivo de saída, pode ser apenas com base em sua dimensão. Desta forma, ele deve ter dimensão menor que o arquivo de entrada, caso contrário a ferramenta faz apenas uma cópia do arquivo. Pode possuir extensão e SCT diferente. Como por exemplo a Figura 16, foi usado arquivo ta1950_pr, de extensão TIF. Este arquivo foi adquirido do sítio eletrônico do IBGE e foi georreferenciado nas coordenadas Sistema de Coordenadas Projetadas, datum Córrego Alegre, zona 23.

Mesmo usando como feitio um arquivo raster com visualização da forma geométrica, o arquivo de saída baseia-se nas coordenadas. A Figura 17 apresenta o resultado de um arquivo gerado com base no arquivo resultante da Figura 13. O arquivo raster utilizado neste exemplo foi a imagem multiespectral do satélite Landsat 8, orbita/ponto 218/069, com data de aquisição de 02 de outubro de 2015, com Sistema de Coordenadas Planas UTM, datum WGS 84, zona 23N, adquirida do sítio eletrônico da USGS.

Figura 17. Uso de arquivo raster como feitio.

Output Raster

Neste item o usuário informa o local de destino, o nome e a extensão do arquivo de saída. Para isto, basta clicar no ícone Abrir, em seguida aparece a janela de diálogo Output Rasters, para selecionar a pasta e redigir o nome do arquivo de saída, como ilustrado na Figura 18. Ao trabalhar com informação geográfica, normalmente, costuma-se manipular e gerar diversos arquivos, como neste trabalho. Diante disto, recomenda-se criar pastas com o nome da ferramenta, para inserir os arquivos de saída. No tocante ao nome, aconselha manter o nome do arquivo de entrada, acrescentando ao final um nome de referência. Por exemplo, na figura 13 foi utilizado o contorno vetorial do município de Macaúba como feitio para gerar um novo arquivo.

O ARCGIS reconhece e possibilita salvar diversos tipos de extensão, como BIL, BIP, BMP, BSQ, DAT, GIF, GRID, ERDAS IMAGINE, JPEG, JPEG 2000, PNG e TIFF. Para maiores detalhes sobre estas extensões, leia o artigo de MELO et al. (2015).

Resultado

A ferramenta CLIP apresenta um procedimento simples e eficiente, atingindo o objetivo proposto, de reduzir o tamanho do arquivo, e consequentemente o tempo de processamento. O uso de arquivo vetorial (ponto, linha ou polígono) ou raster como feitio para dimensionar o arquivo de saída, independentemente de seu SCT e tamanho (no caso o arquivo vetorial), facilita o trabalho do usuário. A possibilidade de utilizar a forma geométrica para moldar o arquivo de saída, auxilia no desenvolvimento de pesquisas.

Considerações Finais

Resumidamente, a ferramenta CLIP envolve três etapas: entrada de dado, informação dos limites das coordenadas Y (Maximum, Minimum) e X (Maximum, Minimum) e arquivo de saída. Importante evidenciar que o sucesso desta ferramenta depende da qualidade cartográfica dos arquivos de entrada, ou seja, a sua precisão e exatidão cartográfica. Caso contrário, pode-se ter erros de posicionamento, influenciando não somente neste resultado, mas no resultado de outros processamentos, como por exemplo detecção de mudanças no uso e ocupação do solo.

Referências Bibliográficas

ENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH INSTITUTE (ESRI). ArcGIS for Desktop. Versão. 10.3. Redlands: ESRI, 2013.

FLORENZANO, T. G. Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de textos, 2002.

MELO, D. H. C. T. B.; et al. Decifrando o Georreferenciamento. Geografia Ensino & Pesquisa. Santa Maria: UFSM, v. 18, n. 3, p. 85-102, set/dez. 2014b. Disponível em: <http://cascavel.ufsm.br/revistas/ojs-2.2.2/index.php/geografia/article/view/14950> Acesso em: 26 set. 2015.

MELO, et al. Decifrando o georreferenciamento no ARCGIS. Revista MundoGEO. Curitiba: MundoGEO, ano 17, n. 81, mar./abr. 2015. (Conteúdo Complementar, on-line). Disponível em: <https://mundogeo.com/blog/2015/04/19/decifrando-o-georreferenciamento-no-arcgis/>. Acesso em: 03 jul. 2015.

MELO, D. H. C. T. B.; ALMEIDA, D. Y.; MENEZES, L. A. Decifrando a ferramenta Composite Bands do ArcGIS. Revista MundoGEO. Curitiba: MundoGEO, ano 17, n. 82, sept. 2015. (Conteúdo Complementar, on-line). Disponível em: <https://mundogeo.com/blog/2015/09/10/artigo-decifrando-a-ferramenta-composite-bands-do-arcgis/>. Acesso em: 11 sept. 2015.