Abstract: Due to waterway transport efficiency, mainly for commercial trades, the use of sea/river routes has grown recently. So, the importance of producing high quality nautical charts stands out. A nautical chart is the hydrographic survey final product and its accuracy depends on data quality collected, primarily of the vertical quality (depth). In this sense, despite the theoretical and practical difficulty in obtaining homologous points in hydrographic surveys, even when performing check lines, bathymetric data must always be delivered with a statistically proven confidence level. Thus, this study has two main objectives: i) to propose a method, called Point to Point (P2P), for obtaining “homologous points” for hydrographic surveys carried out with multibeam systems, without resorting to mathematical and/or statistical interpolations, called Point to Point (P2P); ii) to quantify the magnitude of the difference between the statistical evaluation using check lines (CL) and by overlapping successive sounding lines (SL), applying the P2P method. The results showed that P2P is easy to application, provide low computation effort, is robust and consistent. Besides that, was possible to applied successive regular lines to get a validation of the hydrographic survey.

Abstract: This work presents a new methodology for extracting 3D homologous points from a DEM/DSM for relative evaluation of positional accuracies, from terrain features such as ridgelines and hydrography. Firstly, it extracts 3D intersection points between the linear features and then it performs a selection of these homologous points. A discussion regarding the spatial resolution effect of the DEM/DSM on the proposed methodology is carried out. As case study, the planimetric and altimetric positional accuracies evaluation of SRTM (X-band) and Aster GDEM (version 2) DSMs was conducted using, as reference, a DSM obtained via photogrammetry. The SRTM and Aster GDEM (version 2) DSMs showed similar classifications, that is, Class A for the altimetry and Class B for the planimetry at the 1:100,000 scale, according to the Brazilian technical standard of positional accuracy.

Abstract Currently, during the operation in shallow waters, scanning systems, such as multibeam systems, are capable of collecting thousands of points in a short time, promoting a greater coverage of the submerged bottom, with consequent increase in the detection capacity of objects. Although there has been an improvement in the accuracy of the depths collected, traditional processing, that is, manual, is still required. However, mainly due to the increased mass of data collected, manual processing has become extremely time-consuming and subjective, especially in the detection and elimination of spikes. Several algorithms are used to perform this task, but most of them are based on statistical assumptions hardly met and/or verified, such as spatial independence and normality. In this sense, the goal of this study is to present the SODA (Spatial Outlier Detection Algorithm) methodology, a new method for detection of spikes designed to treat bathymetric data collected through swath bathymetry systems. From computational simulation, promising results were obtained. SODA, in some cases, was capable to identify even 90% of spikes inserted on simulation, showing that the methodology is efficient and substantial to the bathymetric data treatment.

Abstract: The amount of data produced in an echosounder has increased dramatically with scanning systems such as multibeam echo sounders and interferometric sonars, providing a considerable improvement in the submerged terrain representation, especially when it comes to detecting hazardous objects to the navigator. However, the available processing algorithms did not come along with this evolution; manual processing or, at least, constant intervention is usually necessary, which makes this task arduous with a high degree of subjectivity. In addition, statistical inconsistencies do not appear to be uncommon in most of the algorithms and filters available. Thus, SODA (Spatial Outliers Detection Algorithm) was recently presented, being a methodology directed, at first, to echosounder data treatment. Considering this, this article aims to evaluate the SODA efficiency for real data treatment from a multibeam sonar. SODA, in some cases, was capable to identify up to 74% of spikes with the δ-Method, which means that this technique detected 28 out of the 38 confirmed spikes in the data set, reassuming the methodology strength regarding the search for spikes in echosounder data.

Resumo: As demandas por dados geoespaciais referentes à malha viária são constantes, visto a gama de aplicações que necessitam desse tipo de dado. Destaca-se a importância destes dados nos ciclos de atualização de bases cartográficas, pois podem ser obtidos utilizando processos automatizados de extração de feições em imagens digitais, de forma mais precisa, rápida e menos onerosa, comparados aos métodos tradicionais. Nesse sentindo, este trabalho teve como objetivo a extração da malha viária em imagens RapidEye por meio do desenvolvimento de uma metodologia semiautomática híbrida, utilizando técnicas de classificação de imagem baseada em objetos e operadores morfológicos. A metodologia foi testada em três áreas distintas, com imagens adquiridas em épocas diferentes e o processo de extração avaliado por meio de métricas obtidas da correspondência linear. Foram alcançados em termos de corretude e completude os valores de 92,23% e 85,15% para a área 1, os valores de 79,16% e 81,06% na área 2, e os valores de 82,05% e 92,22% para a área 3, respectivamente. Os resultados demonstraram que o método proposto apresentou bom desempenho para a extração semiautomática de vias em imagens RapidEye, sendo uma alternativa para auxiliar na aquisição e atualização de base de dados da malha viária.

Abstract: The demand for geospatial data concerning road network is constant, due to the wide variety of application which needs this type of data. It stands out the importance of this data in cartography update cycles, that can be obtained using automated processes of feature extraction in digital images, which are more accurate, fast and less costly than the traditional methods. In this sense, this work aimed the road network extraction from RapidEye satellite imagery, by developing a hybrid methodology using techniques of object-based image classification and morphological operators. The methodology was tested in three different sites, with images acquired in distinct dates, and the extraction process was evaluated through metrics obtained from the linear matching procedure. By the proposed extraction process, were achieved in terms of correctness and completeness the values of 92.23% and 85.15% for test site 1, the values of 79.16% and 81.06% for test site 2, and the values of 82.05% and 92.22% for test site 3, respectively. The results shown that the proposed methodology presented a good performance for semi-automatic road network extraction from Rapideye images, representing an alternative to auxiliary road network database acquisition and updating.

Resumo: Na área de Geociências é intuitivo pensar na correlação espacial de um fenômeno em estudo, e a Geoestatística dispõe de ferramentas para identificar e representar o comportamento desta dependência. A análise espacial dos resultados de uma inspeção de qualidade de um produto cartográfico, geralmente, não é abordada nas normas, restrita apenas à conclusões descritivas e tabulares, baseadas no pressuposto da Estatística Clássica de independência dos dados observados. Na Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais do Brasil (INDE), diversos produtos cartográficos devem ser disponibilizados à sociedade, junto com seus metadados. A presente pesquisa propõe uma metodologia de inspeção da qualidade, baseada em normas internacionais e no Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC), usando métodos geoestatísticos e a representação espacial desta aferição, por meio de mapas de qualidade posicional. O método de avaliação da qualidade de dados foi aplicado sobre a Base Cartográfica Contínua do Brasil, na escala 1:250000 - BC250, com foco na acurácia posicional absoluta. O mapa de qualidade gerado apresentou regionalizações do erro planimétrico, confirmadas pela equipe produtora da referida base cartográfica do IBGE. Tais informações podem subsidiar usuários e os próprios produtores no entendimento do comportamento espacial da qualidade do produto cartográfico em estudo.

Abstract: In the area of Geosciences it is intuitive to think of spatial correlation as a phenomenon under study, and Geostatistics has tools to identify and represent the behavior of such dependency. The spatial analysis of the results of an inspection of the quality of a cartographic product is generally not addressed in the standards, which are restricted to descriptive and tabular findings, based on the assumption of the Classical Statistics of independence of observed data. At the Brazilian National Infrastructure of Spatial Data (INDE), various cartographic products should be made available to society, along with their metadata. This paper proposes a methodology for quality inspection based on international standards and on the Cartographic Accuracy Standard (PEC), using geostatistical methods and spatial representation of this benchmarking, through positional quality maps. The method of evaluating the quality of data was applied to Brazil's Continual Cartographic Base, at the scale of 1:250000 - BC250, with a focus on absolute positional accuracy. The quality map generated presented regionalizations of the planimetric error confirmed by the producer team of the referred cartographic base of IBGE. Such information can help users and producers to understand the spatial behavior of cartographic product quality in study

Provavelmente todo pesquisador já se deparou com observações que se "afastam" das demais, sugerindo a existência de inconsistências. O objetivo desse trabalho é propor um novo método de detecção de dados inconsistentes para dados geoespaciais contínuos baseando-se na Geoestatística, independentemente da causa geradora (erros de medição, execução e variabilidade inerente aos dados). A escolha pela Geoestatística está baseada em suas características ideais, como evitar erros sistemáticos, por exemplo. A importância da proposta de um método de detecção de dados inconsistentes está no fato de que alguns métodos existentes utilizados em dados geoespaciais consideram pressuposições teóricas dificilmente atendidas. De igual forma, a escolha do conjunto de dados está relacionada com a importância da tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) na produção de Modelos Digitais de Elevação (MDE). Assim, com a nova metodologia foi possível detectar e mapear dados discrepantes. Comparando-a com um método muito utilizado de detecção, BoxPlot, verificou-se a importância e funcionalidade do novo método, já que o BoxPlot não detectou nenhum dado como discrepante. O método proposto apontou, em média, 1,2 % dos dados de possíveis outliers inferiores regionalizados e, em média, 1,4 % de possíveis outliers superiores regionalizados em relação ao conjunto de dados estudados.

Almost every researcher has come through observations that “drift” from the rest of the sample, suggesting some inconsistency. The aim of this paper is to propose a new inconsistent data detection method for continuous geospatial data based in Geostatistics, independently from the generative cause (measuring and execution errors and inherent variability data). The choice of Geostatistics is based in its ideal characteristics, as avoiding systematic errors, for example. The importance of a new inconsistent detection method proposal is in the fact that some existing methods used in geospatial data consider theoretical assumptions hardly attended. Equally, the choice of the data set is related to the importance of the LiDAR technology (Light Detection and Ranging) in the production of Digital Elevation Models (DEM). Thus, with the new methodology it was possible to detect and map discrepant data. Comparing it to a much utilized detections method, BoxPlot, the importance and functionality of the new method was verified, since the BoxPlot did not detect any data classified as discrepant. The proposed method pointed that, in average, 1,2% of the data of possible regionalized inferior outliers and, in average, 1,4% of possible regionalized superior outliers, in relation to the set of data used in the study.

Este trabalho tem como objetivos avaliar o desempenho do GPR (Ground Penetrating RADAR) para aplicações batimétricas e o desenvolvimento de um classificador para análises de radargramas. O estudo foi realizado em uma represa situada no campus da Universidade Federal de Viçosa (UFV), na qual foi, previamente, realizado levantamento batimétrico empregando o ecobatímetro monofeixe. Foram gerados Modelos Digitais de Elevação (MDE), empregando três interpoladores diferentes e observações do ecobatímetro e GPR. Estes MDEs foram comparados aos pares, para cada interpolador, aplicando o teste t pareado. Também foram realizadas comparações com base nos volumes gerados a partir destes MDEs. Os resultados do teste t para os três MDEs mostraram que não há diferenças estatísticas, a um nível de significância de 5%, entre os modelos gerados com dados do ecobatímetro e do GPR. A maior diferença volumétrica encontrada foi de 98m³ em 75.000m³, para a função Griddata com o interpolador v4. Considerando todos os MDEs gerados, a maior diferença entre os volumes foi de 2%, cerca de 1900m³. Verificou-se que o GPR, utilizando uma antena de 100MHz, pode ser empregado em levantamentos batimétricos de represas de até 4,5m e o classificador fclass2 propiciou uma boa separação entre as camadas de água e sedimentos

This study aims to evaluate the performance of the GPR (Ground Penetrating RADAR) for bathymetric applications and the development of a classifier for radargrams analysis. The study was conducted in a dam, located on the Federal University of Viçosa (UFV), where we conducted, previously, a bathymetric survey using single beam echo sounder. Digital Elevation Models (DEM) were generated employing three different interpolations using echo sounder and GPR observations. These DEMs were compared in pairs, for each interpolator, applying the paired t test. Comparisons were performed based in the volumes generated from these DEMs. The results for the t test for the three DEMs revealed no statistical differences, at 5% significance level, between models generated from the echo sounder and GPR. The biggest volumetric difference found was 98 m³ in 75000 m³, for Griddata function with interpolator v4. Considering all DEMs, the biggest difference between volumes was 2%, about 1900m³. We verified that the GPR, using 100MHz antenna, can be employed in bathymetric surveys dams of up to 4.5m and the classifier fclass2 provided a good separation between water and sediments layers.

Este trabalho tem como objetivos avaliar o desempenho do GPR (Ground Penetrating RADAR) para aplicações batimétricas em ambiente controlado e do aplicativo “GPR Bathymetry”, desenvolvido para análise de radargramas batimétricos. O estudo foi realizado em uma caixa de decantação da estação de tratamento de água da qual se tem o “as-built”, obtido com estação total, que será empregado nos testes de validação. Realizaram-se três testes de comparação: comparações pontuais; entre Modelos Digitais de Elevação (MDE) gerados a partir do interpolador Topo to Raster; e entre os volumes calculados a partir dos MDE’s. Na comparação pontual a maior amplitude de discrepância entre as médias foi de 8cm. Para a amostra de discrepâncias entre os MDE’s, a amplitude foi de 9cm, média de 2cm, acurácia estimada de 4cm e o RMS de 3cm. Na comparação volumétrica obteve-se o valor de 800,6m³ com dados de referência e 806,4m³ com dados do GPR, resultando numa diferença de 1% entre os modelos. Conclui-se que para um reservatório construído em concreto armado, profundidades variando de 3 a 3,5 metros, o levantamento do relevo submerso empregando um GPR apresentou resultados promissores e um MDE com acurácia estimada de 4cm e discrepâncias de até 9cm

This paper aims to evaluate the performance of the GPR (Ground Penetrating Radar) for bathymetric applications in a controlled environment, as well as evaluate the “GPR Bathymetry” software designed to bathymetric radargrams analysis. The study was realized in a decanting water treatment plant (WTP), where has the as-built obtained with total station, it will be used in validation tests. Was realized three comparison tests: from points comparisons; from Digital Elevation Models (DEM) generated from interpolating Top to Raster; and between volumes calculated from DEMs. In the point comparison, the greatest difference between averages was 8 cm. For the discrepancies sample between DEMs, the amplitude was 9 cm, average of 2 cm, estimate accuracy of 4 cm and RMS equal to 3 cm. In the volumetric comparison, we obtained the amount of 800.6 m³ with reference data and 806.4 m³ with the GPR data, resulting in a 1% difference between models. We conclude that for a reservoir built in reinforced concrete, depths ranging from 3 to 3.5 meters, the survey of the bottom relief employing a GPR showed promising results and a DEM with an estimate accuracy of 4 cm and discrepancies that may reach 9 cm

Atualmente, tem-se aumentado a preocupação com a avaliação da acurácia posicional em dados espaciais, principalmente em dados com informações altimétricas. Contudo, vários trabalhos avaliam apenas a componente altimétrica, desconsiderando a acurácia posicional planimétrica. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar a acurácia posicional planimétrica dos principais MDSs disponíveis gratuitamente para o Brasil, como os modelos SRTM (banda C e X), Aster GDEM versão 2 e TOPODATA. Para a avaliação da acurácia posicional planimétrica dos MDSs, fez-se a extração de feições características do terreno como linhas de cumeadas e linhas de hidrografia numérica. Em seguida, de posse destas feições lineares, aplicou-se o método do Buffer Duplo para avaliar a acurácia posicional planimétrica de acordo com o padrão definido no Decreto-lei n° 89.817/ET-ADGV. Para a comparação destes modelos, utilizou-se como referência um MDS, na escala de 1:25.000, obtido do sensor ALOS/PRISM. Os resultados da avaliação posicional planimétrica apresentaram Classe C na escala 1:100.000 para os MDS SRTM-X e Aster GDEM; para os MDS TOPODATA e SRTM-C, as classificações obtidas foram Classe B e Classe C na escala de 1:250.000, respectivamente

Currently, the concern over positional accuracy assessment in spatial data has grown, primarily in data with altimetric data information. However, several studies only assess the altimetric component, disregarding the planimetric positional accuracy. Thus, this work aims to evaluate the planimetric positional accuracy of the main MDSs available for free in Brazil, such as SRTM (band C and X), Aster GDEM version 2 and TOPODATA models. To evaluate the planimetric positional accuracy ridge lines and numerical hydrography lines were extracted as terrain characteristics. Then, in possession of these linear features, the Double Buffer method was applied to evaluate the horizontal accuracy according to the standards defined in Decree-Law n° 89,817/ET-ADGV. To compare these models an MDS obtained from ALOS/PRISM sensors, on a scale of 1:25,000, was used as a reference . The results of the planimetric positional evaluation were class C at 1:100,000 scale for the MDS SRTM-X and Aster GDEM; for the MDS TOPODATA and SRTM-C, the obtained classifications were class B and class C on a scale of 1:250,000, respectively.

Nas últimas duas décadas, o uso de feições lineares tem sido frequentemente investigado no controle de qualidade cartográfica, sendo que diversos métodos foram propostos para tal finalidade. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo descrever os métodos da Banda Épsilon (Método das Áreas), do Buffer Simples, do Buffer Duplo, da Distância de Hausdorff e da Influência do Vértice na avaliação da acurácia planimétrica através de feições lineares, utilizando como padrão o Decreto-lei nº 89.817 aliada à ET-ADGV, e ao final, compará-los com o método tradicional por pontos. Para tanto, foi avaliada a acurácia posicional planimétrica de uma ortoimagem Ikonos, onde os resultados obtidos mostraram que os métodos da Banda Épsilon, Distância de Hausdorff e Influência do Vértice apresentaram resultados similares, obtendo-se classificação Classe B na escala 1:10.000. Já os métodos Buffer Simples e Buffer Duplo apresentaram resultados semelhantes ao método tradicional por pontos, que por sua vez, foram mais restritivos que os métodos anteriormente citados, classificando a ortoimagem como Classe C na escala 1:10.000.

In the past two decades, the use of linear features has often been investigated in cartographic quality control, and various methods have been proposed for such a purpose. In this sense, this paper aims at describing the methods of the Epsilon Band (areas' method), Simple Buffer, Double Buffer, Hausdorff's Distance and Vertex's Influence in the assessment of planimetric positional accuracy by means of linear features, using as standard the Decree-Law number 89,817 / ET-ADGV, and after this, compare them with the traditional method by points. On the one hand, planimetric positional accuracy was evaluated in a orthoimage Ikonos, where results showed that the methods of the Epsilon Band, Hausdorff's Distance and Vertex's Influence presented similar results, obtaining "class B" rating on the scale 1: 10,000. On the other hand the methods Simple Buffer and Double Buffer presented similar results to traditional method by points, which in turn were more restrictive than the previously mentioned methods, classifying the orthoimage as "Class C" in 1: 10,000 scale.

Atualmente, o imageamento orbital é uma das principais técnicas de coleta de informações geoespaciais. Embora os sistemas orbitais sejam equipados com sensores de orientação direta (GNSS, giroscópios, sensores de estrelas, dentre outros), nem sempre as imagens corrigidas a partir dos dados (efemérides e atitude) provenientes destes sensores apresentam a acurácia requerida para certas aplicações. Uma das alternativas para solucionar este problema é a orientação dessas imagens considerando as informações de órbita (efemérides e atitude) com o uso adicional de pontos de apoio. O objetivo principal deste trabalho consiste em avaliar experimentalmente o modelo de colinearidade com dados orbitais no processo de orientação de imagens CBERS-2B. Este modelo foi implementado no programa TMS (Triangulação MultiSsensor), seguindo a abordagem de triangulação multissensor. Foram realizados experimentos com imagens do nível 1 (com apenas correção radiométrica) coletadas pelos sensores CCD e HRC. Nos casos estudados verificou-se que a utilização das informações de órbita possibilita a orientação de imagens CBERS-2B com um número reduzido de pontos de apoio.

Nowadays, orbital imaging is one of the main techniques for collecting geospatial information. Orbital imaging systems are equipped with direct orientation sensors. However, the images corrected using the orientation data (ephemeris and attitude) provided by these sensors are not always suitable for applications that require high metric accuracy. An alternative to this problem is the orientation of these images using orbital information (ephemeris and attitude) with ground control points. The aim of this work is to experimentally assess the collinearity model with orbital data in the CBERS-2B images orientation process. The model was implemented in the in-house developed software TMS (Triangulation with Multiple Sensors), considering the multissensor triangulation approach. Experiments with CCD and HRC level 1 images (with only radiometric correction) were accomplished. The results showed the importance of using orbital data in the orientation process, providing solution with few ground control points.