ANÁLISE DE MODELO DIGITAL DE SUPERFÍCIE GERADO A PARTIR DE CORRESPONDÊNCIA DE IMAGENS AÉREAS OBTIDAS POR VEÍCULO AÉREO REMOTAMENTE PILOTADO

Autores

¹Pessoa, G.G.; ²Carrilho, A.C.; ³Miyoshi, G.T.; ⁴Amorim, A.; ⁵Galo, M.

¹UNESP Email: guilhermegpessoa@hotmail.com
²UNESP Email: carrilho.acc@gmail.com
³UNESP Email: takahashi.gabi@gmail.com
⁴UNESP Email: amorim@fct.unesp.br
⁵UNESP Email: galo@fct.unesp.br

Resumo

No ramo da Cartografia e em diversas áreas da engenharia onde o conhecimento do relevo é fundamental, os Modelos Digitais de Terreno (MDT) e Modelos Digitais de Superfície (MDS) são fontes relevantes de informações altimétricas. Dentre os produtos e subprodutos que podem ser gerados a partir deste modelos, e de outras informações, pode-se mencionar a geração de ortofotos e ortoimagens, mapas topográficos, geração de curvas de nível, entre outros. Uma das formas de se adquirir dados para a produção de MDS é a partir de imagens adquiridas por plataformas orbitais, plataformas aerotransportadas e também por Veículos Aéreos Remotamente Pilotados (VARP), que são plataformas aéreas de operação mais flexível quando comparadas às aeronaves tradicionais e que, vem ganhando destaque nos últimos anos para fins de mapeamento de regiões de dimensão reduzida. Aliado ao uso dos VARP, tem-se os desenvolvimentos tecnológicos que possibilitaram a miniaturização de alguns sensores, tais como os sistemas de posicionamento baseados em receptores das constelações globais (Global Navigation Satelite System - GNSS) e sistemas inerciais do tipo Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), os quais permitiram a automação da navegação e a aquisição dos dados de trajetória utilizados nos processamentos fotogramétricos. Tais avanços foram providenciais para o desenvolvimento e uso dos VARP, uma vez que a principal limitação desta plataforma consiste na capacidade de carga e autonomia de voo, o que inviabiliza a utilização de robustos sistemas de imageamento fotogramétricos, geralmente embarcados em aeronaves tradicionais. Neste sentido, considerando que um dos principais fatores envolvidos nas tarefas de mapeamento é a precisão almejada para os produtos gerados, tem-se que a avaliação da qualidade da informação altimétrica gerada a partir do uso de VARP e de sensores de baixo custo é importante e de interesse dos usuários. Pode-se entender esta importância como sendo decorrente de dois aspectos: o fato de alguns sistemas não serem desenvolvidos diretamente com o propósito de mapeamento, na qual sensores de alto desempenho são normalmente utilizados e devido a importância prática dos MDTs e MDSs. Desta forma, esse trabalho apresenta um estudo sobre a avaliação da qualidade geométrica de MDS, obtidos a partir do uso de VARP e técnicas fotogramétricas, para a avaliação do impacto da utilização de diversas configurações de pontos de apoio coletados em campo. Para o desenvolvimento do trabalho, foi selecionada uma área de estudo localizada na região de expansão do perímetro urbano do município de Presidente Prudente – SP, com Latitude e Longitude aproximadas de -22,133080º e -51,347317º, respectivamente. A implantação da área teste contemplou a materialização e coleta (rastreio por receptores GNSS) de 25 pontos, divididos entre apoio e de verificação. Em seguida, foi realizado o levantamento aéreo, a fim de obter imagens da área de estudo, a partir da utilização de um VARP fabricado pela Sensefly, modelo eBee. A plataforma utilizada neste trabalho possui sensores de posicionamento (GNSS) e inercial (MEMS) acoplados, bem como, uma câmara digital RGB, modelo Canon ELPH 110 HS de 16 Mpixels. Para a realização das tomadas de imagens foram elaborados planos de voos em que foram previstas linhas de voo, com sobreposição longitudinal de 80%, lateral de 70% e altura média de voo de 260 m, resultando em um Groud Sample Distance (GSD) de 8 cm. Ao todo foram realizados seis processamentos, utilizando o programa Pix4Dmapper Pro, com 0, 1, 3, 5, 8 e 11 pontos de apoio. Esta variação na quantidade de pontos de apoio tem a finalidade de analise da qualidade, via REMQ (Raiz Quadrada do Erro Médio Quadrático) nas componentes (X, Y e Z), bem como obter estimativas de tendência e precisão dos MDS gerados. Com base no comportamento dos resíduos nos pontos de verificação, foi possível concluir que os produtos gerados sem pontos de controle apresentaram efeito de translação e rotação das coordenadas estimadas significativos em relação às coordenadas de referência. Análises similares foram feitas para as diferentes configurações. Os experimentos com 3 ou mais pontos de controle apresentaram comportamento randômico para a direção dos resíduos, sendo que a magnitude dos erros reduzidas à medida que mais pontos eram utilizados, como esperado. Adicionalmente, ressalta-se que o uso de mais de 3 pontos de controle não melhorou a precisão das componentes planialtimétricas de forma significativa. Os experimentos realizados foram submetidos aos testes estatísticos T-Student e Qui-Quadrado, em que o resultado são métricas sobre a ocorrência de tendência e sobre a precisão da amostra. Considerando os valores definidos para o Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC-PCD), foi verificado que a partir de 3 pontos de apoio o MDS produzido atendeu a precisão requerida, para a escala de 1:1000. Assim destaca-se que, pelo fato de os sensores embarcados neste tipo de plataforma normalmente serem de sensores de baixa precisão, faz-se necessário a utilização de pontos de controle como injunções, a fim de garantir a precisão do processo de fototriangulação. Tal fato vem de encontro com os resultados apresentados nos experimentos de análise de qualidade do MDS variando o número de pontos de controle, onde foi verificada a melhoria da qualidade posicional em função do aumento do número de pontos de controle utilizados.

Keywords

Controle de qualidade; MDS; VARP

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