Scielo RSS <![CDATA[Boletim de Ciências Geodésicas]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=1982-217020180003&lang=en vol. 24 num. 3 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[MODELING <em>PINUS ELLIOTTII</em> GROWTH WITH MULTITEMPORAL LANDSAT DATA: A STUDY CASE IN SOUTHERN BRAZIL]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300286&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Remote sensing data are a key proxy to forest monitoring and management at local, regional and global scales. Considering the hypothesis that NDVI and EVI can be used at least during one decade to monitor Pinus elliottii in Southern Brazil, the objective of this study was to identify saturation time after planting of these vegetation indices in a Pinus elliottii plantation and the most suitable index by adjusting theoretical functions to each one of them. Based on Landsat Surface Reflectance Higher-Level Data Products, 32 scenes were selected between 1984 to 2015. A set of theoretical polynomial, gaussian and logistic mathematical functions were applied to fit the experimental data on vegetation indices. The determination coefficient (R²) and RMSE at 95% probability were also used. Finally, EVI efficiency was tested by changing the L parameter. The logistic model was the one that best explained the data resulting from NDVI and EVI over time. NDVI was more effective than EVI for this forest monitoring, identifying the forest growth pattern until its 18 years of age. EVI may have been saturated after 14 years and the L factor may be set to near to zero to achieve a higher coefficient of determination.<hr/>Resumo Dados de sensoriamento remoto são fundamentais para o monitoramento e planejamento florestal em escala local, regional e global. Considerando a hipótese de que o NDVI e o EVI podem ser usados por pelo menos uma década para monitorar o crescimento do Pinus elliottii no sul do Brasil, o objetivo deste estudo foi identificar o tempo de saturação desses índices de vegetação, após o plantio, em uma floresta comercial de Pinus elliottii, e indicar o índice mais adequado por meio do ajuste de funções teóricas. Para isso, 32 cenas Landsat de reflectância de superfície de nível superior foram selecionadas entre 1984 e 2015. Um conjunto de funções matemáticas teóricas polinomiais, gaussianas e logísticas foi aplicado para ajustar os dados experimentais. Também foram utilizados o coeficiente de determinação (R²) e o RMSE com 95% de probabilidade. Finalmente, foi testada a eficiência do EVI alterando o parâmetro L de sua equação. O modelo logístico foi o que melhor explicou os dados resultantes de NDVI e EVI temporalmente. O NDVI foi mais eficaz que o EVI para este monitoramento, levando mais tempo para saturar, identificando o padrão de crescimento da floresta até os 18 anos de idade. O EVI pode ter saturado após 14 anos e, o fator L, pode ser ajustado para próximo de zero para alcançar um maior coeficiente de determinação. <![CDATA[COMPARISON BETWEEN THE DOUBLE BUFFER METHOD AND THE EQUIVALENT RECTANGLE METHOD FOR THE QUANTIFICATION OF DISCREPANCIES BETWEEN LINEAR FEATURES]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300300&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Currently, in Brazil, for the assessment of the Positional Accuracy of non-point features (lines and polygons), there is no standard norm of execution. This work aims to compare the results of two methodologies that allow determining the average value of the discrepancies between linear features. The first, Equivalent Rectangle Method, aims to determine the discrepancy by considering an equivalent rectangle for the polygon obtained from the two homologous lines. The second, Double Buffer Method applies a buffer on both lines and obtains the average discrepancy value based on the relation of the areas of the generated polygons. These methods were compared in two steps. Initially, an experiment was performed with features of known measurements, where the displacement of the homologous lines was controlled in azimuth and distance. In this step, it was verified that the shape of the feature and the direction of the displacement interfere in the results of both methods when compared to the traditional procedure of measurement of discrepancies by homologous points. In the second stage, we evaluated the vector data of the OpenStreetMap (class of roads), with reference to a more accurate vector dataset produced for the Mapping of the State of Bahia. As a result, for the 1:25,000, 1:50,000, 1:100,000 and 1:250,000 scales, it was obtained, respectively, the PEC-PCD for the Equivalent Rectangle Method "C", "B", "A" and "A" and the PEC-PCD for the Double Buffer Method "R", "C", "B" and "A", where "R" means that it has not achieved the minimum PEC-PCD classification.<hr/>Resumo Atualmente, no Brasil, para a avaliação da Acurácia Posicional de feições não pontuais (linhas e polígonos), não existe uma norma padrão de execução. Este trabalho tem como objetivo comparar os resultados de dois métodos que permitem determinar o valor médio das discrepâncias entre as feições lineares. O primeiro, Método do Retângulo Equivalente, visa determinar a discrepância considerando um retângulo equivalente para o polígono obtido a partir de duas linhas homólogas. O segundo, Método do Buffer Duplo, aplica um buffer nas duas linhas e obtém o valor de discrepância média baseado na relação das áreas dos polígonos gerados. A comparação dos métodos foi realizada em duas etapas. Inicialmente, foi realizada uma experimentação com feições de medidas conhecidas, onde o deslocamento das linhas homólogas foi controlado em azimute e distância. Nessa etapa verificou-se que a forma da feição e a direção do deslocamento interferem nos resultados de ambos os métodos se comparado ao procedimento tradicional de medição de discrepâncias por pontos homólogos. Na segunda etapa, foram avaliados os dados vetoriais do OpenStreetMap (classe de rodovias), tendo por referência um conjunto de dados vetoriais (classe trecho rodoviário e arruamento) produzido para o Mapeamento do Estado da Bahia. Como resultado, para as escalas 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000 e 1:250.000, foram obtidos, respectivamente, pelo Método do Retângulo Equivalente PEC-PCD “C”, “B”, “A” e “A” e pelo Método do Buffer Duplo PEC-PCD “R”, “C”, “B” e “A”, onde “R” significa que não obteve a classificação mínima do PEC-PCD. <![CDATA[A LIGHTWEIGHT UAV-BASED LASER SCANNING SYSTEM FOR FOREST APPLICATION]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300318&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Lightweight Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have become a cost effective alternative for studies which use aerial Remote Sensing with high temporal frequency requirements for small areas. Laser scanner devices are widely used for rapid tridimensional data acquisition, mainly as a complementary data source to photogrammetric surveying. Recent studies using laser scanner systems onboard UAVs for forestry inventory and mapping applications have presented encouraging results. This work describes the development and accuracy assessment of a low cost mapping platform composed by an Ibeo Lux scanner, a GNSS (Global Navigation Satellite System) antenna, an Inertial Navigation System Novatel Span-IGM-S1, integrating a GNSS receiver and an IMU (Inertial Measurement Unit), a Raspberry PI portable computer and an octopter UAV. The system was assessed in aerial mode using an UAV octopter developed by SensorMap Company. The resulting point density in a plot with trees concentration was also evaluated. The point density of this device is lower than conventional Airborne Laser Systems but the results showed that altimetric accuracy with this system is around 30 cm, which is acceptable for forest applications. The main advantages of this system are their low weight and low cost, which make it attractive for several applications.<hr/>Resumo Veículos aéreos não tripulados (VANT) leves tornaram-se uma alternativa de baixo custo para estudos que dependem de Sensoriamento Remoto aéreo com alta frequência temporal em pequenas áreas. Dispositivos de varredura a LASER são amplamente utilizados para aquisição rápida de dados tridimensionais, principalmente como uma fonte de dados complementar ao levantamento fotogramétrico. Estudos recentes utilizando sistemas de varredura a LASER embarcados em VANT para aplicações de inventário florestal e mapeamento apresentaram resultados positivos. Este trabalho descreve o desenvolvimento e avaliação de uma plataforma de mapeamento de baixo custo composto por um scanner Ibeo LUX, uma antena GNSS, um Sistema de Navegação Inercial Novatel SPAN-IGM-S1, que integra um receptor GNSS e uma Unidade de Medida Inercial, um computador portátil Raspberry Pi e um octóptero. O sistema foi avaliado para o modo aéreo usando um octocóptero desenvolvido pela empresa Sensormap. A densidade de pontos resultante em área com concentração de árvores também foi avaliada. A densidade de pontos obtida com este sistema é menor que a coletada por um sistema de varredura aérea LASER convencional, mas os resultados mostram que a precisão altimétrica com este sistema é de cerca de 30 cm, que é aceitável para aplicações florestais. As maiores vantagens deste sistema são o baixo peso e baixo custo que o torna atraente para várias aplicações. <![CDATA[A NEW ESTIMATE FOR BRAZILIAN VERTICAL DATA OFFSET BASED ON GLOBAL GEOPOTENTIAL MODELS AND HEIGHT DETERMINATIONS THROUGH RELATIVE APPROACH]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300335&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This paper aims to present a new estimate for the vertical offset between both Brazilian vertical data: DVB-I, in Imbituba-SC, and DVB-S, in Santana-AP. Brazilian Fundamental Altimetric Network (BFAN) currently has over 69000 stations with known normal-orthometric heights; 472 of these stations are connected to a tide gauge located in Santana-AP, at the North portion of Brazil, and the other ones are connected to a tide gauge located in Imbituba-SC, at the South portion of Brazil and considered Brazilian's main vertical reference. The vertical offset estimate is based on comparisons between reference and calculated normal-orthometric heights from values obtained arising of discrete GNSS observations on BFAN benchmarks, normal-geoid heights calculated from GGM XGM2016, which has proven to better model this variable in the region, and through a relative approach for heights determination, which has also proven to be the best way to handling the appropriate variables. As a result, a vertical offset of 1.32 m ± 0.07 m was obtained, which is coherent to previous studies performed in the same intent. This study up-comes as a new validation of the employed methodology itself, by achieving satisfactory results through independent manipulation even with low quality of input data for the region.<hr/>Resumo O propósito deste trabalho é apresentar uma nova estimativa para o afastamento vertical entre ambos os data verticais brasileiros: DVB-I, em Imbituba-SC, e DVB-S, em Santana-AP. A Rede Altimétrica Fundamental Brasileira (RAFB) atualmente conta com mais de 69000 estações com altitudes normais-ortométricas conhecidas; 472 destas estações estão conectadas ao marégrafo localizado em Santana-AP, na porção Norte do Brasil, e as demais estão conectadas ao marégrafo localizado em Imbituba-SC, na região Sul do Brasil e principal referência vertical brasileira. A estimativa do afastamento é baseada em comparações entre altitudes normais-ortométricas de referência e calculadas por valores obtidos através de observações GNSS discretas em referências de nível da RAFB, altitudes normais-geoidais calculadas do MGG XGM2016, o qual comprovadamente melhor modela esta variável na região, e através de uma abordagem relativa para determinações altimétricas, a qual também é, comprovadamente, a melhor forma para manipular as variáveis cabíveis. Como resultado, um afastamento vertical de 1.32 m ± 0.07 m foi obtido, o qual é coerente com estudos anteriores realizados com mesmo intuito. Este estudo surge como uma nova validação da metodologia empregada em si, alcançando resultados satisfatórios através de manipulação independente mesmo com a baixa qualidade dos dados de entrada na região. <![CDATA[A JOINT EFFORT OF SPEEDED-UP ROBUST FEATURES ALGORITHM AND A DISPARITY-BASED MODEL FOR 3D INDOOR MAPPING USING RGB-D DATA]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300351&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract In this paper, we present a method for 3D mapping of indoor environments using RGB-D data. The contribution of our proposed method is two-fold. First, our method exploits a joint effort of the speed-up robust features (SURF) algorithm and a disparity-to-plane model for a coarse-to-fine registration procedure. Once the coarse-to-fine registration task accumulates errors, the same features can appear in two different locations of the map. This is known as the loop closure problem. Then, the variance-covariance matrix that describes the uncertainty of transformation parameters (3D rotation and 3D translation) for view-based loop closure detection followed by a graph-based optimization are proposed to achieve a 3D consistent indoor map. To demonstrate and evaluate the effectiveness of the proposed method, experimental datasets obtained in three indoor environments with different levels of details are used. The experimental results shown that the proposed framework can create 3D indoor maps with an error of 11,97 cm into object space that corresponds to a positional imprecision around 1,5% at the distance of 9 m travelled by sensor.<hr/>Resumo Neste trabalho é apresentado um método para mapeamento 3D de ambientes internos usando dados RGB-D. Há basicamente dois aspectos importantes a serem discutidos neste trabalho: 1) o método explora um esforço conjunto entre o algoritmo SURF e um modelo matemático baseado em uma abordagem disparidade-a-plano para registo de nuvens de pontos. Uma vez que a tarefa de registro das nuvens de pontos acumula erros, ocorrem erros de fechamento; 2) A matriz de variância-covariância que descreve a incerteza dos parâmetros de transformação (rotação 3D e translação 3D) é usada para a deteção de erro de fechamento na tarefa de otimização baseada em grafos. Para demonstrar e avaliar a eficácia do método proposto foram usados conjuntos de dados experimentais obtidos em três ambientes internos com diferentes níveis de detalhes. Os resultados experimentais mostram que o método proposto pode criar mapas 3D com um erro de 11,97 cm que corresponde a uma acurácia posicional em torno de 1,5% da distância de 9 m percorrida pelo sensor. <![CDATA[THE USE OF FUZZY RULE-BASED SYSTEMS IN DETERMINING HORIZONTAL PCO PARAMETERS OF GNSS ANTENNAS]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300367&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Knowledge concerning Phase Center Offset (PCO) is an important aspect in the calibration of GNSS antennas and has a direct influence on the quality of high precision positioning. Studies show that there is a correlation between meteorological variables when determining the north (N), east (E) and vertical Up (H) components of PCO. This article presents results for the application of Fuzzy Rule-Based Systems (FRBS) for determining the position of these components. The function Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS) was used to generate FRBS, with the PCO components as output variables. As input data, the environmental variables such as temperature, relative humidity and precipitation were used; along with variables obtained from the antenna calibration process such as Positional Dilution of Precision and the multipath effect. An FRBS was constructed for each planimetric N and E components from the carriers L1 and L2, using a training data set by means of ANFIS. Once the FRBS were defined, the verification data set was applied, the components obtained by the FRBS and Antenna Calibration Base at the Federal University of Paraná were compared. For planimetric components, the difference was less than 1.00 mm, which shows the applicability of the method for horizontal components.<hr/>Resumo O conhecimento do deslocamento do centro de fase (PCO) é um importante aspecto da calibração de antenas GNSS e tem influência direta na qualidade do posicionamento de alta precisão. Estudos mostram que existe correlação entre variáveis meteorológicas na determinação das componentes: norte (N), leste (E) e vertical (H) do PCO. Este artigo apresenta resultados da aplicação de Sistemas Baseados em Regras Fuzzy (SBRF) na determinação das componentes horizontais N e E. Utilizou-se a função Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS) para gerar os SBRF tendo as componentes do PCO como variáveis de saída. Como dados de entrada utilizaram-se as variáveis ambientais temperatura, umidade relativa do ar e precipitação, variáveis do processamento de calibração de antenas como Positional Dilution of Precision e efeito multicaminho. Construiu-se um SBRF para cada componente horizontal das portadoras L1 e L2 utilizando-se um conjunto de dados de treinamento por meio da ANFIS. Definidos os SBRF, aplicou-se o conjunto de dados de verificação, comparou-se as componentes obtidas pelo SBRF e pela Base de Calibração de Antenas da Universidade Federal do Paraná. Para componentes planimétricas as diferenças foram menores que 1,00 mm, o que mostra a aplicabilidade do método para as componentes horizontais. <![CDATA[EVALUATION OF USABILITY OF MAPS OF DIFFERENT SCALES PRESENTED IN AN IN-CAR ROUTE GUIDANCE AND NAVIGATION SYSTEM]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300383&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Noise from the information communication process produced by the interfaces of navigation systems has overloaded drivers' cognitive processing systems and increased the probability of traffic accidents. This work evaluates the usability of maps of different scales in a prototype route guidance and navigation system. The maps were designed on basic cartographic communication principles, such as perceptive grouping and figure-ground segregation, as well drivers’ requirements for performing a tactical task. Two different scales were adopted, 1:3,000 and 1:6,000, and the maps implemented in the prototype. A total of 52 subjects (26 males and 26 females) participated in an experiment performed in a driving simulator. The maps describe an urban route composed of 13 simple and complex maneuvers. The drivers’ mental workload was measured in terms of visual demand, navigational error and subjective preference. Results reveal that the usability of maps is influenced by map scale variation, and this is related to maneuver complexity. Also, an association between drivers’ visual demand and gender was found, and this was related to drivers’ spatial ability. More implications are presented and discussed.<hr/>Resumo Ruídos nos processos de comunicação da informação em interfaces de sistemas de navegação têm sobrecarregado o sistema de processamento cognitivo dos motoristas e aumentado as chances de acidentes de trânsito. Esse trabalho avalia a usabilidade de mapas em diferentes escalas para um protótipo de sistema de navegação e guia de rota em automóvel. Projetou-se mapas de acordo com os princípios da comunicação cartográfica, tal como segregação de figura-fundo e agrupamento perceptivo, bem como na demanda do usuário ao realizar a tarefa tática. Duas escalas foram adotadas, 1:3.000 a 1:6.000, e os mapas implementados no protótipo. Um total de 52 motoristas (26 homens e 26 mulheres) participaram de um experimento em simulador de direção. Os mapas representaram uma rota em área urbana composta por 13 manobras simples e 13 complexas. A carga mental de trabalho dos motoristas foi quantificada em termos de demanda visual, erro navegacional e preferência subjetiva. Os resultados mostram que a usabilidade dos mapas é influenciada pela variação da escala cartográfica, e isto está relacionado a complexidade da manobra. Além disso, a demanda visual está associada ao gênero do motorista, e isto tem relação com a habilidade espacial. Mais implicações são apresentadas e discutidas. <![CDATA[VALIDATION OF THE DIGITAL ELEVATION MODEL (SRTM) WITH GNSS SURVEYING APPLIED TO THE MIRIM LAGOON HYDROGRAPHIC BASIN]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000300407&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Between 2013 and 2014, a kinematic positioning based on the Global Navigation Satellite System (GNSS) was carried out for this research work. This GNSS survey resulted in 275916 points with tridimensional coordinates in the cross-border basin area of 58205 km2 called Mirim Lagoon Hydrographic Basin, located in south of Rio Grande do Sul (Brazil) and west of Uruguay. This study aims at showing the methodology firstly and, furthermore, results regarding the validation of the vertical accuracy of the DEM SRTM through kinematic positioning by GNSS, in the Mirim Lagoon Hydrographic Basin region. Also, the GNSS surveying data was post-processed with the Precise Point Positioning (PPP) method, and the ellipsoidal height was converted into orthometric height through the software INTPT geoid. During this study, the geopotential model (EGM96) was used to transform altitude differences between two countries, Brazil and Uruguay. Results showed that the vertical mean absolute error of the DEM SRTM vary from 0.07 m to ± 9.9m with average of -0.28m. This vertical accuracy is better than the absolute vertical accuracy value of ±16m published in the SRTM data specification and validates the DEM SRTM.<hr/>Resumo Em 2013 e 2014, um levantamento cinemático baseado em Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS) foi realizado no sul do Rio Grande de Sul (Brasil) e oeste do Uruguai, na região da Bacia Hidrográfica da Lagoa Mirim, uma bacia transfronteiriça com 58205 Km2 de área, durante o qual foram coletados 275916 pontos com coordenadas tridimensionais. O objetivo deste trabalho é primeiramente apresentar a metodologia e, em seguida, os resultados das análises realizadas para validação da acurácia vertical do MDE SRTM através de levantamento cinemático GNSS na região da Bacia Hidrográfica da Lagoa Mirim. O conjunto de dados do levantamento cinemático GNSS foi pós-processado com o método de posicionamento por ponto preciso (PPP) e a altitude elipsoidal foi convertida para altitude ortométrica através do programa INTPT geoid. Como o estudo envolve dois países, houve a necessidade do uso de um modelo global para a conversão da altitude, o EGM96. Os resultados demonstram que os erros verticais médios absolutos do MDE SRTM variam de 0,07m a ± 9,9m, com média igual a -0,28m, o que é melhor que o valor da precisão padrão indicada em sua especificação técnica, que é ±16m, e valida o MDE SRTM.