Aula Prática 07

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INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO 
DISCIPLINA: GEOMÁTICA 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 7 – GERAÇÃO DE MDE A PARTIR DE IMAGENS SRTM 
Prof. Lucas Farias de Sousa 1 
 
 
 
Modelo Digital de Elevação SRTM 
 
A Missão Topográfica Radar Shuttle (acrônimo em inglês SRTM) foi uma missão para obter o modelo digital 
do terreno da zona da Terra entre 56 °S e 60 °N, de modo a gerar uma base completa de cartas topográficas 
digitais terrestres de alta resolução. A SRTM consiste em um sistema de radar especialmente modificado 
que voou a bordo do Endeavour (ônibus espacial) durante os 11 dias da missão STS-99, em Fevereiro de 
2000. 
Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDECH) 
 
O Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC) é o MDE que realiza todos os 
processos superficiais hidrológicos da bacia hidrográfica. 
Objetivos 
 
Criação de um Modelo Digital de Elevação (MDE). O MDE será utilizado na próxima aula para criarmos o 
MDEHC. 
Dados necessários: 
 
Os seguintes arquivos serão necessários à execução desse exercício: 
 
 Arquivo contento a hidrografia na escala 1:1.000.000: hidrografia 1000000.shp. 
 Imagens SRTM. 
Download das imagens SRTM: 
 
As imagens SRTM podem ser obtidas a partir do site da Embrapa 
(http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/index.htm) ou diretamente do site do Earth Explorer do 
governo dos EUA (https://earthexplorer.usgs.gov/). Acesse o site da EMBRAPA e escolha o estado da Bahia. 
 
Nesse site as imagens SRTM são disponibilizadas com extensão correspondentes às das cartas do IBGE na 
escala 1:250000, conforme apresentado na Figura 1. 
 
As referências apresentadas nas cartas correspondem à nomenclatura internacional adotada para mapas 
topográficos (SILVA, 2010). Em cartas na escala de 1:1000.000, são atribuídas letras em ordem alfabética a 
intervalos de 4o em 4o no sentido norte - sul, tendo como origem a linha do equador. No sentido leste – 
oeste são considerados intervalos de 6o em 6o que correspondem as zonas UTM. 
Por exemplo: em uma carta, na escala de 1:1000.000, que abrange uma área de 6o x 4o, a referência SB-24, 
S significa hemisfério sul, B a zona entre 4o x 8o de latitude e número 24 representa o fuso entre 36o e 42o 
ou cilindro de Mercato 24. A subdivisão desta folha em outras menores de maior escala dar-se-á como 
ilustrado na Figura 2. 
 
De acordo com SILVA (2010) a folha 1 : 1000.000 é dividida em quatro outras de 2o x 3o, na escala 1:500.000 e 
cada quadrante é conhecido pelas letras V, X, Y, Z. A folha de 1 : 500.000 é dividida em quatro outras de 1o x 
1o 30`, na escala de 1 : 250.000, e cada quadrante é conhecido pelas letras A, B, C e D. A folha 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Modelo_digital_do_terreno&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Modelo_digital_do_terreno&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/Terra
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radar
http://pt.wikipedia.org/wiki/Endeavour_%28%C3%B4nibus_espacial%29
http://pt.wikipedia.org/wiki/STS-99
http://pt.wikipedia.org/wiki/2000
http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/index.htm
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de 1 : 250.000 é dividida em seis folhas, cada uma na escala de 1 : 100.000, cada uma com 
dimensões 30` x 30`, numeradas em I, II, III, IV, V e VI. Ainda há cartas disponibilizadas em escalas maiores, 
conforme apresentado na Figura 2. 
 
 
Figura 1 
 
A depender das dimensões da área em estudo ou da extensão da bacia hidrográfica em que se deseja 
trabalhar, o download de mais de uma carta poderá ser necessário. A definição de quais cartas serão 
necessárias depende de conhecimento prévio a respeito da localização em mapa da área em estudo. 
Quando os limites da área são conhecidos, havendo conhecimento a respeito da nomenclatura adotada nas 
cartas, é possível estabelecer as cartas necessárias para a realização do trabalho. No caso da utilização 
dessas cartas para estudos em bacias hidrográficas, onde nem sempre há informações a respeito dos 
limites da bacia, é de grande ajuda na definição das cartas que serão necessárias, considerar a hidrografia 
da bacia. Essa informação pode ser obtida a partir da plataforma da Agência Nacional das Águas (ANA) 
(https://metadados.ana.gov.br/geonetwork/srv/pt/main.home) , onde são disponibilizados mapas no 
formato shapefile contendo a hidrografia na escala de 1:1000.000 para todo o território nacional. 
http://hidroweb.ana.gov.br/HidroWeb.asp?TocItem=4100
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Figura 2 
Fonte: Silva (2010) 
 
Considerando que o objetivo desta aula é obter o MDE da bacia do rio Catolé Grande, tentaremos 
identificar as cartas que abrangem toda a bacia. A percepção dos prováveis limites da bacia é facilitada a 
partir de análise da hidrográfica e também por outras informações relevantes sobre a bacia, como por 
exemplo, o município onde se localiza a nascente e aquele onde se localiza a foz. 
 
1) Assim, abra o ArcMap e a Adicione a Layer hidrografia 1000000.shp. e identifique o rio Catolé 
Grande. 
 
Analisando a hidrografia pode-se notar que é bastante provável a total inserção da bacia do rio Catolé 
entre os paralelos -14,5o e -15,5o e entre os meridianos -40o e -41o, ou seja, está totalmente inserida na 
carta SD-24 Y na escala de 1:500.000, cujos limites correspondem aos paralelos -14o e -16o e aos meridianos 
-39o e -42o. Considerando as imagens SRTM disponibilizadas na escala de 1:250.000 e a provável localização 
da bacia do catolé na região central da carta SD-24 Y (1:500.000), é conveniente trabalhar com as cartas SD-
24Y-A, SD-24Y-B, SD-24Y-C e SD-24Y-D. 
 
2) Portanto, faça o download dessas imagens. Salve-as no diretório ...ex7/dados. 
 
Criando um mosaico 
 
Como visto anteriormente, é provável que a bacia em estudo esteja contida em quatro imagens SRTM na 
escala 1:250.000. Assim, é necessária a criação de um único mosaico contendo todas as imagens. Para a 
criação de um mosaico, inicialmente é necessário estabelecer um arquivo raster que servirá de alvo (Target 
Raster) no qual serão incorporados os demais arquivos rasters. Geralmente é estabelecido o primeiro 
arquivo da lista como Target Raster. Assim, para a criação do mosaico, considere os seguintes passos: 
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1) Abra o ArcCatalog e inicie o ArcToolbox window (Esse procedimento também pode ser realizado no 
ambiente do ArcMap). Acesse a ferramenta Mosaic disponível em: ArcToolbox → Data Mangement 
Tools → Raster → Raster Dataset. 
 
2) No campo Input Raters, adicione as imagens SD-24Y-A, SD-24Y-B, SD-24Y-C e SD-24Y-D. 
3) Estabeleça como Target Raster a imagem SD-24Y-A. Mantenha os demais campos como estão. 
4) Após esse procedimento as imagens SD-24Y-B, SD-24Y-C e SD-24Y-D foram incorporadas à imgem 
definida como Target Raster, ou seja, a imagem SD-24Y-A. 
Adequando o sistema de projeção 
 
Será necessário alterar o sistema de projeção, pois o SRTM se encontra em coordenadas geográficas e no 
DATUM WGS 1984. Iremos trabalhar com o sistema de projeção UTM. 
1) Ainda no ArcCatalogy inicie a ferramenta Project Raster disponível no ArcToolbox → Data 
Mangement Tools → Projections and Transformations → Raster 
2) Em Input Raster coloque o arquivo SD-24Y-A (mosaico). 
3) Note que no campo Input Coordinate System (Optional) já se encontra indicado GCS_WGS_1984, o 
sistema de coordenadas que o arquivo esta. 
4) No Output Raster Dataset será o arquivofinal, desta forma devemos salvá-lo no diretório 
...ex7/dados. Use o nome MDE. 
5) Em Output Coordinate System devemos escolher o sistema de projeção desejado, neste caso: UTM 
SIRGAS 2000 24S (Project Coordinate System → UTM → South America → SIRGAS 2000 UTM 
Zone 24S). 
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6) Em Geographic Transformations (Optional) escolha SIRGAS_2000_To_WGS_1984_1. 
7) Em Output CellSize devemos escolher o tamanho do pixel de saída, neste caso iremos manter o 
tamanho original do pixel, 90 m. 
8) Clique OK. O procedimento demora um pouco. 
 
 
9) Clique com o botão direito do mouse sobre o novo arquivo MDE, verifique se o sistema de 
coordenadas está em SIRGAS 2000 UTM 24S. 
10) Para transformar os sistemas de coordenadas dos dois outros arquivos de forma mais rápida, e 
mantendo os arquivos originais, vamos criar uma Personal Geodatabase. Botão direito do mouse 
em cima da pasta dados, New → Personal Geodatabase. O nome será Bacia Catolé Grande. 
11) Nesta nova Personal Geodatabase crie um novo Feature Dataset, botão direito do mouse em cima 
da Personal Geodatabase (Bacia Catolé Grande) → New → Feature Dataset. O nome será 
“Catolé”, no sistema de coordenadas importe do arquivo MDE, aceite o default do restante. 
12) Importe o arquivo “hidrografia1000000.shp” para “Catolé”. Botão direito do mouse em cima de 
Catolé, Import → Feature Class (Multiple). Em Input Features selecione o arquivo 
hidrografia1000000.shp e clique OK. 
13) Importe para a geobase Bacia Catolé Grande o raster MDE. Para isso clique com o botão direito do 
mouse na geobase e escolha a opção Import → Raster Dataset em Input Raster escolha o raster 
MDE. 
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Diversas atividades desenvolvidas em um SIG envolvem a criação de arquivos intermediários que são 
imprescindíveis para se alcançar determinado objetivo, mas que são, entretanto, dispensáveis após a 
conclusão do trabalho. Devido à quantidade de arquivos gerados e a possibilidade de confusão destes com 
aqueles cujo armazenamento será necessário, é conveniente criar ambientes distintos para tais arquivos. O 
que chamamos aqui de ambientes são Geobases. 
 
14) Dessa forma, crie dentro da pasta ...ex7/dados uma segunda Geobase nomeando-a como Rascunho. 
 
Geração do MDE da bacia do rio Catolé Grande 
 
1) Depois de concluídas as etapas anteriores podemos iniciar o ArcMap. Na tela inicial (ArcMap 
Getting Started), clique em New Maps na janela da esquerda, e depois em Blank Map na Janela da 
esquerda. Na sequência, localize na parte inferior da tela o campo Default Geodatabase for this 
map: e escolha a geobase Bacia Catolé Grande. 
2) Salve o projeto com o nome MDE 
3) Antes de começarmos o trabalho é importante configurar o ambiente de trabalho. Assim, no menu 
principal, clique em Geoprocessing e depois em Environments. Clique em Workspace. No campo 
Current Workspace escolha a geobase Bacia Catolé Grande e no campo Scratch Workspace, a 
geobase Rascunho. 
 
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4) Adicione os temas (Add Data): Hidrografia 1000000; e MDE (os temas trabalhados nos 
procedimentos anteriores com o sistema de coordenadas SIRGAS 2000 UTM 24S). 
 
Como o sistema de coordenadas está em UTM e o tema Hidrografia 1000000 ocupa uma grande área no 
sentido leste – oeste, as coordenadas mais a oeste apresentam-se negativas, isto porque estes temas 
ocupam mais de um fuso (fusos 23 e 24), portanto apresentam esse erro. 
 
Como não iremos trabalhar com toda esta extensão territorial, não há problema. Porém, caso o interesse 
seja trabalhar com toda esta extensão, seria necessário outro tipo de projeção, como por exemplo, Albers. 
Outra solução seria trabalhar com coordenadas geográficas. 
 
Um grande problema encontrado na manipulação de um MDE é a depressão espúria. A definição de 
depressão espúria é a célula com altitude inferior às células vizinhas e que não representam o exultório de 
bacia hidrográfica. Funcionam como “ralos” na drenagem numérica. A figura a seguir ilustra este problema. 
 
 
5) No ArcToolbox window → Spatial Analyst Tools existe uma caixa de ferramenta chamada 
Hydrology. Nesta caixa de ferramentas existem muitas ferramentas úteis na área de hidrologia 
superficial, dentre estas a ferramenta fill, utilizada para eliminar as depressões espúrias. Para 
ilustrar a importância de se eliminar as depressões espúrias, será dado prosseguimento aos 
processos para a geração do MDE da bacia do Catolé, utilizando o arquivo MDE sem a correção das 
depressões espúrias. 
O passo seguinte seria criar uma superfície com a direção do escoamento. A direção correta do 
escoamento obedece a sequência estabelecida pelo modelo D8 (figura abaixo). Se isso não ocorrer 
pode-se afirmar que existe depressões espúrias no modelo. 
 
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6) Para criar a superfície com a direção do escoamento selecione a opção FlowDirection, disponível na 
caixa de ferramentas Hydrology. Em Input Raster Surface, selecione MDE, em Output flow 
direction raster, note que automaticamente o ArcGIS indicou a geobase Rascunho como destino, 
uma vez que essa era a nossa intenção ao configurar o ambiente de trabalho. Caso 
considerássemos necessário armazenar esse arquivo no nosso computador para que ele esteja 
disponível após a conclusão do trabalho, bastaria clicar no botão à direita do campo e selecionar 
um diretório mais apropriado, como por exemplo, a geobase Bacia Catolé Grande. Como se trata de 
um arquivo provisório, aceite o nome sugerido (FlowDir_MDE1) e clique OK. 
 
 
7) No tema FlowDir_MDE1, clique com o botão direito do mouse, Properties → Symbology → 
UniqueValues. Clique OK. 
Caso o tema FlowDir_MDE1 apresente mais do que os valores do modelo D8 (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128), o 
MDE não esta representando os processos hidrológicos superficiais corretamente. Abaixo segue o tema 
FlowDir_MDE1 com erros, apresentado mais do que os valores corretos. 
 
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8) Para corrigir este erro, devido à presença de depressões espúrias, utilizaremos o comando Fill, 
disponível na caixa de ferramentas Hydrology. Em Input surface raster selecione MDE, em Output 
surface raster coloque Fill-MDE, na geobase Rascunho. Clique OK. 
 
 
 
O resultado será um mde visualmente “parecido” com o antigo, porém agora foram eliminadas as 
depressões espúrias. Novamente iremos criar uma imagem com a direção do escoamento. 
 
9) Para criar a superfície com a direção do escoamento selecione a opção FlowDirection. Em Input 
Raster Surface, selecione Fill-MDE, em Output flow direction raster coloque o nome de 
FlowDir_Fill. Clique OK. 
 
O novo tema FlowDir_Fill será criado, somente com os valores corretos com a direção do escoamento (1, 2, 
4, 8, 16, 32, 64, 128). 
 
 
10) Selecione a ferramenta Sink, para verificar se existem depressões espúrias no Fill-MDE. Em Input 
flow direction raster coloque o tema FlowDir_Fill e em Output raster coloque Sink_FlowDir. Clique 
OK. 
11) No tema Sink_FlowDir, clique com o botão direito do mouse, Properties → Symbology → 
UniqueValues. Clique OK. 
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Se o tema Sink_FlowDir não apresentar valor algum, significa que o MDE esta correto, podemos prosseguir 
para os próximos passos. Caso o valor de sink esteja errado, devemos repetir o novamente o comando Fill. 
 
12) Para evitar o acúmulo de arquivos desnecessários na Tabela de conteúdos, remova os arquivos 
FlowDir_MDE1, MDE e Sink_FlowDir. Para isto selecione os temas e clique com o botão direito do 
mouse e selecione Remove. 
13) Salve o mapa. 
 
Com as depressões preenchidas e a nova direção de escoamento correta, podemos fazer a acumulação do 
fluxo do MDE utilizando a função Flow Accumulation da extensão Spatial Analyst. Dar preferência ao 
formato inteiro (Integer) para os números. 
 
14) Acesse a ferramenta Flow Accumulation, disponível no ArcToolbox → Spatial Analyst Tools→ 
Hydrology. Em Input flow direction raster coloque o tema FlowDir_Fill, em Output accumulation 
raster coloque o nome de Escacum, prefira o Output data type com INTEGER, ocupa menor espaço 
na memória do disco rígido. Clique OK. 
 
O resultado deste procedimento será uma superfície em que as células que acumulam o valor de 
escoamento da anterior, ou seja, a célula de maior cota vizinha, desta forma a cota com menor valor irá 
acumular o escoamento total da bacia. 
 
 
A partir do escoamento acumulado e da direção do escoamento iremos criar a drenagem numérica do 
modelo. As nascentes numéricas serão geradas a partir do acúmulo de células a ser definido pelo usuário, 
procedimento este que exige conhecimento prévio a respeito da hidrografia da bacia. Em uma primeira 
tentativa consideraremos o acúmulo de 100 células para que uma célula seja caracterizada como curso 
d’água. Para isto, utilizaremos a ferramenta “raster calculator”. É importante ressaltar que esse processo é 
iterativo, ou seja, o melhor acúmulo de células é aquele em que a hidrografia numérica melhor se sobrepor 
à hidrografia mapeada. 
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15) No ArcToolbox window → Spatial Analyst Tools→ Map Algebra → Raster Calculator. Com a 
ferramenta “raster calculator” é possível realizar quase todas as ações desenvolvidas até aqui, por 
isto destaca-se como uma das principais funções do Spatial Analyst. Nesta ferramenta você pode 
criar as expressões matemáticas e lógicas que quiser para trabalhar com as imagens do tipo raster. 
16) Iremos digitar no raster calculator a seguinte expressão: con(“Escacum”>= 100, 1). Em Output 
raster digite o nome dren100 
A expressão indica uma condição, neste caso, para o raster Escacum, quando maior que 100, atribua valor 
igual a 1, se não, não atribua valor algum. É possível obter mais informações sobre as expressões no Help 
do ArcGIS. 
 
O resultado pode ser interpretado como sendo a formação de cursos de água somente a partir de 100 
células de contribuição. 
 
 
Comparando com a drenagem da base do IBGE, vemos que a hidrografia numérica esta muito superior a 
hidrografia mapeada pelo IBGE. Podemos diminuir esta hidrografia numérica, refazendo o passo anterior e 
atribuindo a formação de cursos de água somente a partir de 1000 células. 
 
17) A nova expressão no raster calculator será: con(“escacum” >= 1000, 1). Em Output raster digite 
o nome dren1000. 
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Para gerar automaticamente a bacia de drenagem baseado na hidrografia numérica, deve-se inserir um 
ponto na foz do curso de água, em nosso caso na foz do Catolé Grande com o Rio Pardo. Para isso cria-se 
um arquivo no formato shape do tipo ponto. Addim, no módulo ArcCatalog clique com o botão direito do 
na Feature Dataset “Catolé” → NEW → Feature Class... No campo nome digite Foz, e escolha no campo 
Type, Point Feature. Note que ao criar o shape a partir da Feature Dataset Catolé, automaticamente foi 
atribuído ao shape Foz o sistema de projeção que Feature Dataset Catolé já possui. 
 
No encontro do rio Catolé Grande com o Rio Pardo, devemos criar um ponto. Para isto, dê um zoom 
próximo o encontro dos dois rios. Pata auxiliar na identificação do local onde o ponto será criado, pode ser 
usado o raster Escacum ou o dren1000. 
 
18) Inicie o modo de edição, Editor → Start Editing, selecione Foz. 
19) Crie um ponto próximo da foz, porém em cima da drenagem numérica, evite criar um ponto no 
encontro dos rios, pode causar problemas na delimitação da bacia. A figura abaixo ilustra o ponto a 
ser criado. 
 
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Para gerar a bacia hidrográfica do rio Catolé Grande utiliza-se o comando Watershed da extensão Spatial 
Analyst. 
 
20) No ArcToolbox window, Spatial Analyst → Hydrology → Watershed. Em Input flow direction 
raster coloque FlowDir_Fill, em Input raster or feature pour point data coloque Foz, em Output 
raster coloque o nome de bac, desta vez direcione para geobase Bacia Catolé Grande. Clique OK. 
 
O resultado será a bacia hidrográfica delimitada pelos divisores topográficos. 
 
 
A nossa intenção é trabalhar somente com a bacia hidrográfica gerada, aumentando assim a velocidade de 
processamento. Para extrair somente as informações de interesse, como o MDE, utiliza-se a função Extract 
by Mask da extensão Spatial Analyst. 
 
21) No ArcToolbox window, Spatial Analyst Tools → Extract by Mask. Em Input raster coloque 
Fill_MDE, em Input rater or feature mask data coloque bac e em Output raster coloque MDE_bac. 
Clique OK 
 
O resultado será o modelo digital de elevação somente para a bacia do rio Catolé Grande. Com isto 
extraímos o Fill_MDE somente para a bacia hidrográfica do rio Catolé Grande. Faça o mesmo para os outros 
rasters (FlowDir_Fill, Escacum, dren1000) extraindo os mesmos e criando novos arquivos tendo como base 
os procedimentos descritos anteriormente. Nomeei-os como: diresc_bac, escacum_bac e dren_bac, 
respectivamente. Salve-os na geobase Bacia Catolé Grande. 
 
Os procedimentos descritos na sequência podem ser utilizados para dar melhor acabamento aos resultados 
obtidos. 
22) Mantenha na Tabela de Conteúdo somente os arquivos Bac, MDE_bac e dren_bac. Remova os 
demais; 
23) Você agora irá criar um arquivo cuja função é realçar o relevo da bacia. Utilize a ferramenta 
Hillshade, disponível na caixa de ferramentas Arctoolbox→Spatial Analyst Tools→Surface. Em 
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Input raster escolha MDE_bac e em Output raster digite MDE_hillshade (Salve na geobase Bacia 
Catolé Grande). Nos campos seguintes deve-se inserir os ângulos horizontal e vertical do efeito de 
sombra que será dado, respectivamente. Digite 270 e 45, respectivamente. Mantenha os demais 
campos com estão. Clique OK. 
 
 
 
24) Clique com o botão direito na layer MDE_bac → Properties... Na aba Symboloy clique na opção 
Stretched e escolha a paleta que considerar mais conveniente. Na aba Display digite 30% no campo 
Transparency. Clique Ok. 
 
O resultado dessas modificações é apresentado na figura abaixo: 
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25) Agora posicione na Tabela de Conteúdo o arquivo MDE_hillshade imediatamente abaixo do arquivo 
MDE_bac. 
 
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Elevação (m) 
High : 1124 
Low : 219 
 
26) Para concluir, iremos sobrepor a drenagem no MDE_bac. Tendo em vista que o aspecto visual da 
drenagem em formato shapefile é melhor que no formato raster, o arquivo drem_bac será 
convertido para o formato shapefile do tipo linha. Para isso acesse na caixa de ferramentas 
Arctoolbox → Conversion Tools → From Raster → Raster to polyline. Selecione drem_bac para o 
campo Imput raster, para os demais mantenha os valores, inclusive o do campo Output, uma vez 
que se trata apenas de um arquivo provisório. 
27) Se desejar realçar os limites da bacia, utilize a ferramenta Arctoolbox → Conversion Tools → From 
Raster → Raster to polygon para converter o raster Bac em um Shapefile do tipo polígono. No 
arquivo gerado defina o preenchimento do polígono como vazio (Hollow) e sobreponha esse 
arquivo ao MDE_bac. O resultado do mapa obtido é apresentado abaixo. 
 
 
28) Crie um Layout adequado! 
Agradecimentos 
 
Ao Prof. Danilo Paulúcio da Silva (UESB), pela disponibilização do material. 
 
 
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Referências 
 
SILVA, A. B. Sistemas de informação Geo-referenciadas: conceitos e fundamentos. Campinas: Editora da 
Unicamp. 2003. 240p.