PROPOSTA METODOLÓGICA PARA PADRONIZAÇÃO E CONVERSÃO (ASCII PARA LAS) DE NUVEM DE PONTOS A PARTIR DO LASER ESCANER AEROTRANSPORTADO

Autores

¹Braghirolli, G.; ²Oliveira, F.H.; ³Ribas, R.P.; ⁴Alves, F.E.; ⁵Brum, E.V.P.

¹UDESC Email: gbraghirolli@gmail.com
²UDESC Email: chico.udesc@gmail.com
³UDESC Email: ribasgeo@gmail.com
⁴UDESC Email: felipechenique@hotmail.com
⁵UDESC Email: evpbrum@gmail.com

Resumo

O sistema de laser scanner aerotransportado é um dos métodos de levantamento mais desenvolvidos atualmente. A partir da sua utilização é possível obter uma superabundância de informação da área de estudo em um curto período de tempo, desta forma, em escritório é possível selecionar os dados que são interessantes e os que podem ser descartados de acordo com a finalidade do levantamento. O laser scanning é um método utilizado para a determinação de coordenadas tridimensionais de pontos na superfície terrestre. O princípio básico de funcionamento consiste na emissão de um ou mais pulsos de laser disparados em direção a superfície. Ao atingir a superfície, parte do sinal emitido é refletida na direção do sensor, desta forma o sensor mede tanto a intensidade do sinal de retorno, como também o tempo decorrido entre a emissão e a captação do retorno (resposta). Estes dados são utilizados para calcular a distância sensor-objeto, considerando que o pulso laser se propaga à velocidade da luz. Para o cálculo posicional de cada ponto, o instrumento registra, além do tempo, a orientação do sensor no instante da emissão do pulso e a posição exata da aeronave que carrega o sensor. Por este motivo, o laser scanner aerotransportado necessita de unidades auxiliares para obter estes dados complementares. O sistema de varredura laser pode ser então, dividido em três componentes principais: a unidade de medição a laser, encarregada de emitir e receber o sinal laser, um sistema de varredura, e uma unidade de registro de medições de apoio (IMU – Inertial Measurement Unit). O conjunto de medições dos dados IMU e do GPS são medidos e armazenados simultânea e paralelamente à medição da distância pelo sistema laser. Numa etapa posterior, as séries de dados coletados são sincronizadas e a posição exata de cada ponto calculada. Antes da execução do voo, é imprescindível que se defina qual será a finalidade do resultado obtido. Desta forma é possível definir quais parâmetros serão utilizados no levantamento para garantir que a precisão necessária seja alcançada. A partir desta definição é possível sugerir principalmente qual deve ser a densidade dos pontos resultantes, qual equipamento deve ser utilizado e também quais serão a altitude e velocidade do voo. Os dados utilizados para a realização da presente pesquisa foram levantados a partir do sistema Laser Scanner aerotransportado e fornecidos ao Laboratório de Geoprocessamento da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) pela SPU (Secretaria do Patrimônio da União). O levantamento abrange áreas urbanas e rurais das cidades de Torres/RS e Passo de Torres/SC ao longo de, aproximadamente, 15 km de extensão do Rio Mampituba, sendo este, a divisa entre os dois municípios. Os dados originais do levantamento laser foram disponibilizados em formato ASCII (American Standard Code for Information Interchange), separados por faixas de voo, sendo que este, não se caracteriza por ser o formato mais ideal de se manusear dados oriundos do sistema laser scanner, os formatos mais usuais para este tipo de informação são os LAS ou LAZ. De acordo com ASPRS (2010), o formato LAS é um formato público para o armazenamento e intercâmbio de nuvem de pontos tridimensionais. Apesar de ter sido primariamente desenvolvido para a utilização em nuvem de pontos, este formato suporta o armazenamento de qualquer tipo de dado tridimensional (XYZ). O formato de arquivo binário é uma alternativa aos formatos proprietários, que não podem ser facilmente transferidos de um sistema para outro, ou ao formato genérico ASCII. O formato ASCII possui dois grandes problemas que dificultam seu uso. Primeiramente destaca-se o efeito na performance, pois a leitura e a interpolação destes dados de elevação geralmente são extremamente lentas, devido ao tamanho dos arquivos gerados, até mesmo para poucos dados. O segundo problema é que todo o dado específico do sistema LiDAR é perdido. O formato LAS é um formato binário que consegue manter toda a informação natural do dado LiDAR e ainda manter-se pouco complexo. Frente ao exposto, houve a necessidade de realizar a padronização e posterior transformação dos dados ASCII para LAS para que fosse possível a sua manipulação através dos algoritmos e softwares mais modernos, que trabalham principalmente com dados no formato LAS. Diante da dificuldade em encontrar uma ferramenta que realizasse tal tarefa houve a necessidade do desenvolvimento de uma ferramenta específica para o caso. A partir do completo entendimento de todas as informações encontradas no formato ASCII foi possível sistematizar uma gama de tarefas para que tais dados pudessem ser padronizados de forma que fosse possível utilizá-los como input em um software de conversão ASCII para LAS. Com o auxílio do software ArcGIS, foi feita a padronização dos dados utilizando a ferramenta Model Builder, que por meio de interconexões, fluxos, codificação em Python, e uma interface inteligível, torna possível o desenvolvimento de rotinas de geoprocessamento para resolução de problemas. A ferramenta desenvolvida mostrou-se extremamente eficaz, considerando que, após a sua conclusão, foi possível padronizar uma grande extensão de dados – aproximadamente 17 milhões de retornos, em um curto período de tempo. É importante ressaltar que a aplicabilidade desta ferramenta não se resume apenas a este estudo. É possível, com algumas pequenas modificações, estender a usabilidade para qualquer formatação de dados existente, para fins de conversão de arquivos ASCII para LAS.

Keywords

laser scanner; ASCII e LAS; Model Builder

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