Scielo RSS <![CDATA[Boletim de Ciências Geodésicas]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=1982-217020180004&lang=en vol. 24 num. 4 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[EVALUATION OF THE CLUSTERING PERFORMANCE OF AFFINITY PROPAGATION ALGORITHM CONSIDERING THE INFLUENCE OF PREFERENCE PARAMETER AND DAMPING FACTOR]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400426&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract: The identification of significant underlying data patterns such as image composition and spatial arrangements is fundamental in remote sensing tasks. Therefore, the development of an effective approach for information extraction is crucial to achieve this goal. Affinity propagation (AP) algorithm is a novel powerful technique with the ability of handling with unusual data, containing both categorical and numerical attributes. However, AP has some limitations related to the choice of initial preference parameter, occurrence of oscillations and processing of large data sets. This paper evaluates the clustering performance of AP algorithm taking into account the influence of preference parameter and damping factor. The study was conducted considering the AP algorithm, the adaptive AP and partition AP. According to the experiments, the choice of preference and damping greatly influences on the quality and the final number of clusters.<hr/>Resumo: A identificação de padrões de dados subjacentes significativos tais como composição de imagem e arranjos espaciais é crucial em tarefas de sensoriamento remoto. Porém, o desenvolvimento de uma abordagem eficaz para extração de informações é crucial para alcançar esse objetivo. O algoritmo propagação de afinidade (PA) é uma técnica nova e poderosa capaz de lidar com dados incomuns, contendo atributos numéricos e/ou categóricos. No entanto, PA tem algumas limitações relacionadas com a escolha do parâmetro preferência inicial, ocorrência de oscilações e processamento de grandes conjuntos de dados. Este artigo avalia o desempenho da clusterização do algoritmo PA levando em consideração a influência do parâmetro preferência e o fator de amortecimento. O estudo foi realizado considerando o algoritmo PA, PA adaptativa e PA por partição. De acordo com os experimentos, a escolha da preferência e do fator de amortecimento influenciam grandemente no número de clusters final e na qualidade da clusterização. <![CDATA[EARTHQUAKE-INDUCED BUILDING DETECTION BASED ON OBJECT-LEVEL TEXTURE FEATURE CHANGE DETECTION OF MULTI-TEMPORAL SAR IMAGES]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400442&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract The damage of buildings is the major cause of casualties of from earthquakes. The traditional pixel-based earthquake damaged building detection method is prone to be affected by speckle noise. In this paper, an object-based change detection method is presented for the detection of earthquake damage using the synthetic aperture radar (SAR) data. The method is based on object-level texture features of SAR data. Firstly, the principal component analysis is used to transform the optimal texture features into a suitable feature space for extracting the key change. And then, the feature space is clustered by the watershed segmentation algorithm, which introduces the concept of object orientation and carries out the calculation of the difference map at the object level. Having training samples, the classification threshold values for different grade of earthquake damage can be trained, and the detection of damaged building is achieved. The proposed method could visualize the earthquake damage efficiently using the Advanced Land Observing Satellite-1 (ALOS-1) images. Its performance is evaluated in the town of jiegu, which was hit severely by the Yushu Earthquake. The cross-validation results shows that the overall accuracy is significantly higher than TDCD and IDCD.<hr/>Resumo Danos a edifícios são a principal causa de mortalidade nos terremotos. O método tradicional de detecção de construções danificadas por terremotos baseado em pixels pode ser afetado pelo ruído speckle. Neste artigo, apresenta-se um método de detecção de mudanças baseado em objetos para a detecção dos dano de terremotos usando dados de radar de abertura sintética (SAR). O método baseia-se em feições de textura em nível de objeto dos dados SAR. Em primeiro lugar, a análise da componente principal é usada para transformar as feições de textura ótimos em feições espaciais adequadas para extrair a mudança central. Posteriormente, as feições espaciais são agrupadas pelo algoritmo Watershed de segmentação, o qual introduz o conceito de orientação do objeto e desenvolve o cálculo do mapa de diferenças no nível do objeto. Tendo amostras de treinamento, é possível treinar os valores de limiar de classificação para diferentes graus de danos por terremoto, e consegue-se realizar a detecção dos edifícios danificados. O método proposto pode visualizar os danos por terremoto de forma eficiente usando imagens do satélite ALOS-1 (Advanced Land Observing Satellite-1). Seu desempenho foi avaliado na cidade de Jiegu, gravemente afetada pelo terremoto Yushu. Os resultados de validação cruzada mostram que a precisão geral é significativamente maior do que aquelas do TDCD e IDCD. <![CDATA[VISUAL ANALYSIS OF RECURRENCE OF TIME SERIES OF THE COORDINATES ENU IN THE GPS STATIONS]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400470&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract The time series content information about the dynamic behavior of the system under study. This behavior could be complex, irregular and no lineal. For this reason, it is necessary to study new models that can solve this dynamic more satisfactorily. In this work a visual analysis of recurrence from time series of the coordinate’s variation ENU (East, North, Up) will be made. This analysis was obtained from nine continuous monitoring stations GPS (Global Navigation Satellite System); the intention is to study their behavior, they belong to the Equatorian GPS Network that materializes the reference system SIRGAS - ECUADOR. The presence of noise in the observations was reduced using digital low pass filters with Finite Impulse Response (FIR). For these series, the time delay was determined using the average mutual information, and for the minimum embedding dimension the False Nearest Neighbours (FNN) method was used; the purpose is to obtain the recurrent maps of each coordinates. The results of visual analysis show a strong tendency, especially in the East and North coordinates, while the Up coordinates indicate discontinued, symmetric and periodic behavior.<hr/>Resumen Las series temporales contienen información acerca del comportamiento dinámico de un determinado sistema. Este comportamiento puede presentarse como complejo, irregular y no lineal. Por esta razón es necesario que se realicen estudios con nuevos modelos que satisfagan de mejor manera sus resultados. En este trabajo se hace un análisis en forma visual sobre la recurrencia de la variación de las coordenadas ENU (Este, Norte, Up-arriba) a partir de las series temporales obtenidas de las estaciones de monitoreo continuo GPS con la intención de ver que estructura dinámica presentan esta series. Para lo cual, fue reducido el ruido existente en las series usando filtros pasa-bajo con FIR (Finite Impulse Response). Con la finalidad de construir los mapas recurrentes de las coordenadas ENU fueron calculados el tiempo de retardo mediante el uso de la técnica ami (average mutual information), y la dimensión embebida usando el método de los falsos vecinos más cercanos (False Nearest Neighbours-FNN). Los resultados del análisis visual muestran que las coordenadas Este y Norte tienen una fuerte tendencia, mientras que la coordenada Up (arriba) indica la presencia de discontinuidades, además de un comportamiento simétrico y periódico. <![CDATA[SEMI-AUTOMATIC ROAD NETWORK EXTRACTION FROM DIGITAL IMAGES USING OBJECT-BASED CLASSIFICATION AND MORPHOLOGICAL OPERATORS]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400485&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>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. <![CDATA[OFFSET EVALUATION OF THE ECUADORIAN VERTICAL DATUM RELATED TO THE IHRS]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400503&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Considering the definition of the International Height Reference System (IHRS) in the geopotential space (Resolution 1/2015, International Association of Geodesy - IAG), among the present main objectives of the international geodetic community is the materialization of IHRS around the world. One fundamental task for this is the offset determination of each national vertical datum related to the IHRS. In this manuscript we establish the relationship between the Ecuadorian Vertical Datum (EVD) and the IHRS in the geopotential space following the foundations of the Resolution 1/2015 IAG. Gravity data, heights from the Ecuadorian Fundamental Vertical Network, Global Geopotential Models and Digital Elevation Models were used in the computations. Based on the Least Squares Collocation method, empirical covariance functions and spectral decomposition techniques, we realized the modelling of the geopotential in the study region (4° x 4° centered in the La Libertad tide gauge, Ecuador). Based on the referred approaches, we solved the free Geodetic Boundary Value Problem for determining the discrepancy of the EVD related to the IHRS. An offset of approximately 29 cm ± 3 cm was estimated for the W 0 - W 0 i relation when the GO_CONS_GCF_2_DIR_R5 model was used in the modeling of the medium and long wavelengths of the terrestrial gravity field, and approximately 43 cm ± 3 cm when the EIGEN6C4 model was used.<hr/>Resumo A partir da definição do International Height Reference System (IHRS) no espaço do geopotencial (Resolução 1/2015 - International Association of Geodesy - IAG), a comunidade geodésica internacional tem entre seus principais objetivos a materialização do IHRS em todo o globo. Para tanto, um dos aspectos fundamentais é a determinação da discrepância de cada datum vertical nacional em relação ao IHRS. No presente trabalho estabelecemos a relação entre o Datum Vertical Equatoriano (DVE) e o IHRS, no espaço do geopotencial, seguindo aos pressupostos da Resolução 1/2015 da IAG. Dados gravimétricos, altitudes oriundas da Rede de Nivelamento Fundamental de Equador, Modelos Globais de Geopotencial e Modelos Digitais de Altitude foram utilizados nos cálculos. A modelagem do geopotencial na região de estudo (4° x 4° com centro no marégrafo La Libertad - Equador) foi realizada mediante o método de Colocação por Mínimos Quadrados, funções de covariância empíricas e técnicas de decomposição espectral. Assim, foi efetivada a solução livre do Problema de Valor de Contorno da Geodesia no DVE de forma a determinar a sua discrepância com o IHRS. Um offset de aproximadamente 29 cm ±3 cm foi estimado para a relação W 0 - W 0 i quando utilizado o modelo GO_CONS_GCF_2_DIR_R5 na modelagem dos médios e longos comprimentos de onda do campo de gravidade terrestre, e de aproximadamente 43 cm ±3 cm quando utilizado o EIGEN6C4. <![CDATA[A PROPOSAL FOR INTEGRATING DATA OF LAND REGISTRY AND URBAN CADASTRE]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400525&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract It is noted a lack of integration between information of the Land Registration (LR) and of the Urban Cadastre in various Brazilian municipalities. Due to the lack of regulations at national level that define a conceptual model to organize the data from different entities, the design of integration systems geared to such a purpose is made difficult. Therefore, this study aims at developing an exchange prototype of the mentioned data from a previous research conducted by Paiva et al. (2016), concerning the modeling of the data resultant from LR and Urban Cadastre. To this end, we used the existing situation in the municipality of São José dos Pinhais, Curitiba metropolitan region, as a case study. There, the exchange of information between both entities is similar to that of many Brazilian municipalities. A conceptual model was generated and used to create an object-relational database, which then was used to develop an administrative and geospatial data consultation and editing prototype, based on technologies known as open-source. The use of such programs allowed us to verify the reproducibility possibility of the computational solutions referred herein to other cities with different economic situations.<hr/>Resumo A falta de integração entre as informações dos Registros de Imóveis (RI) e dos Cadastros Imobiliários Urbanos (CIU) é uma constante percebida em diversos municípios brasileiros. Sabe-se que devido à falta de normativas em âmbito nacional, com respectiva definição de um modelo conceitual que permita organizar os dados de diferentes entidades, a concepção de sistemas de integração voltados a tal finalidade é dificultado. Diante disso, o presente estudo visa o desenvolvimento de um protótipo de intercâmbio dos mencionados dados, a partir de um estudo prévio realizado por Paiva et al. (2016), referente a modelagem dos dados do RI e do CIU. Para alcançar esse objetivo, utilizou-se como estudo de caso a situação existente no município de São José dos Pinhais, região metropolitana de Curitiba, em que a troca de informação entre os dois órgãos é semelhante à de diversos municípios brasileiros. Um modelo conceitual foi gerado e utilisado na concepção de um banco de dados objeto-relacional, que posteriormente deu origem a um protótipo de consulta e edição de dados administrativos e geoespaciais, a partir de tecnologias de código aberto, os chamados programas open source. A utilização desse tipo de programa permitiu verificar a possibilidade da reprodutibilidade das soluções computacionais aqui tratadas a demais municípios com situações econômicas variadas. <![CDATA[STOCHASTIC MODEL OF THE BRAZILIAN GPS NETWORK COORDINATES TIME SERIES]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400545&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract It is well known that daily estimates of GPS coordinates are highly temporally correlated and that the knowledge and understanding of this correlation allows to establish more realistic uncertainties of the parameters estimated from the data. Despite this, there are currently no studies related to the analysis and calculation of the noise sources in geodetic time series in Brazil. In this context, this paper focuses on the investigation of the stochastic properties of a total of 486 coordinates time series from 159 GPS stations belonging to the Brazilian Network for Continuous Monitoring of GNSS (RBMC) using the maximum likelihood estimation approach. To reliably describe the GPS time series, we evaluate 4 possible stochastic models as models of each time series: 3 models with integer spectral indices (white noise, flicker plus white noise and random-walk plus white noise model) and 1 with fractional spectral index (fractional power-law plus white noise). By comparing the calculated noise content values for each model, it is possible to demonstrate a stepwise increase of the noise content, being the combination of a fractional power-law process and white noise process, the model with smaller values and the combination of random walk process with white noise process, the model with greater values. The analysis of the spatial distribution of the noise values of the processes allow demonstrate that the GPS sites with the highest accumulated noise values, coincide with sites located in coastal zones and river basins and that their stochastic properties can be aliased by the occurrence of different physical signals typical of this type of zones, as the case of the hydrological loading effect.<hr/>Resumo É bem conhecido que as estimativas diárias das coordenadas GPS se encontram fortemente correlacionadas temporalmente. O conhecimento e compreensão desta correlação, permite estabelecer em princípio, incertezas mais realistas dos parâmetros estimados a partir dos dados. Apesar disso, atualmente não existem estudos relacionados à análise e cálculo dos sinais de ruído em série temporal de coordenadas GPS no Brasil. Neste sentido, a presente pesquisa visa estudar as propriedades estocásticas de um total de 486 séries temporais compostas de 10 anos de observações de 159 estações GPS pertencentes à Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo de GNSS (RBMC) através da implementação do estimador de máxima verossimilhança. Para descrever de forma adequada as series temporais avaliadas, foram avaliados 4 possíveis modelos estocásticos como modelos de cada série temporal, sendo: 3 modelos com índices espectrais inteiros e 1 com índice espectral fracionário. A comparação das variâncias dos sinais de ruído dos modelos permitiu demonstrar um aumento gradual dos mesmos. Sendo que, a combinação de um processo de lei de potências fracionário e de um processo de ruído branco forneceu o modelo com as menores variâncias, e, a combinação de um processo de random-walk com um processo de ruído branco gerou o modelo com as maiores variâncias. A análise da distribuição espacial dos valores de ruído dos processos permitiu demonstrar que as localizações dos pontos GPS com maiores variâncias acumuladas de ruído, coincidem com os pontos localizados em zonas costeiras e bacias hidrográficas e que suas propriedades estocásticas podem ser afetadas pela ocorrência de diferentes sinais físicos típicos deste tipo de zonas, como no caso do efeito de carga hidrológica. <![CDATA[EVALUATION OF MOBILE DEVICE INDOOR MAPS FOR ORIENTATION TASKS]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702018000400564&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract This research investigates subjective user preference for using Floor Plans and Schematic Maps in an indoor environment, and how users locate and orient themselves when using these representations. We sought to verify the efficiency of these two kinds of digital maps and evaluate which elements found in physical environments and which elements found in the representations influence the user spatial orientation process. Users answered questions and performed orientation tasks which indicated their level of familiarity with the area being studied, their understanding of the symbology used, and their identification of Points of Interest (POI) in the environment. The initial results indicated a preference for the Schematic Map, because users thought that the symbology used on the map adopted was easy to understand.<hr/>Resumo A pesquisa investiga a preferência subjetiva do usuário no uso dos mapas Planta Baixa e Mapa Esquemático em um ambiente interno, e a forma como o usuário se localiza e se orienta ao se utilizar destas representações. Buscou-se verificar a eficiência destes dois mapas disponibilizados em meio digital e avaliar quais elementos encontrados no ambiente físico e na representação influenciam o processo de orientação espacial. Os usuários responderam perguntas e realizaram tarefas de orientação que relacionam seu nível de familiaridade com a área de estudo, a compreensão da simbologia proposta, e a identificação de Pontos de Interesse (POI) no ambiente. Os resultados iniciais indicam uma preferência pelo Mapa Esquemático, devido aos usuários acharem a simbologia adotada no mapa de fácil compreensão.