Scielo RSS <![CDATA[Boletim de Ciências Geodésicas]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=1982-217020120003&lang=en vol. 18 num. 3 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[<b>Elimination of some unknown parameters and its effect on outlier detection</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300001&lng=en&nrm=iso&tlng=en Outliers in observation set badly affect all the estimated unknown parameters and residuals, that is because outlier detection has a great importance for reliable estimation results. Tests for outliers (e.g. Baarda's and Pope's tests) are frequently used to detect outliers in geodetic applications. In order to reduce the computational time, sometimes elimination of some unknown parameters, which are not of interest, is performed. In this case, although the estimated unknown parameters and residuals do not change, the cofactor matrix of the residuals and the redundancies of the observations change. In this study, the effects of the elimination of the unknown parameters on tests for outliers have been investigated. We have proved that the redundancies in initial functional model (IFM) are smaller than the ones in reduced functional model (RFM) where elimination is performed. To show this situation, a horizontal control network was simulated and then many experiences were performed. According to simulation results, tests for outlier in IFM are more reliable than the ones in RFM.<hr/>Erros grosseiros nas observações afetam de forma negativa todos os parâmetros estimados e os resíduos, razão pela qual a detecção de erros grosseiros tem grande importância na estimativa confiável dos resultados. Diversos testes (por exemplo testes de Baarda e Pope) são utilizados frequentemente na detecção de erros grosseiros em aplicações geodésicas. Muitas vezes, visando reduzir o tempo computacional, é realizada a eliminação de alguns parâmetros que não são de interesse. Nesse caso, embora a estimativa dos parâmetros e resíduos não sofra modificações, a matriz cofatora dos resíduos e a redundância das observações mudam. Nesse estudo, são realizados testes para erros grosseiros e investigados os efeitos da eliminação dos parâmetros desconhecidos. Foi provado que quando a eliminação é realizada, as redundâncias no modelo funcional inicial (IFM - Initial Functional Model) são menores que no modelo funcional reduzido (RFM - Reduced Functional Model). Para ilustrar essa situação, uma rede de controle horizontal foi simulada e muitos experimentos foram realizados. De acordo com os resultados da simulação, testes para erros grosseiros com IFM são mais confiáveis que com RFM. <![CDATA[<b>An attempt to link the Brazilian Height System to a World Height System</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300002&lng=en&nrm=iso&tlng=en This paper deals with the geopotential approach to investigate the present Brazilian Height System (BHS). Geopotential numbers are derived from Global Positioning System (GPS) satellite surveying and disturbing potential on selected benchmarks. A model for the disturbing potential can be obtained by an existing set of spherical harmonic coefficients such as the Earth Gravity Model 2008 (EGM08). The approach provides absolute evaluation of local normal geopotential numbers (aka spheropotential numbers) related to a so-called World Height System (WHS). To test the validity of the proposed methodology, a numerical experiment was carried out related to a test region in Southern Brazil. The accuracy of the derived geopotential numbers was tested versus local normal geopotential numbers based on 262 GPS/leveling points. The root mean square error (RMSE) value for metric offset of BHS derived from geopotential numbers and the disturbing potential modeling in the test area was estimated to be near 0.224 meters in the absolute view. Therefore, since these spheropotential numbers are referred to a local datum, these results of comparisons may be an indicator of the mean bias of local network due to the effect of local Sea Surface Topography (SSTop) and possible offset between the unknown reference for the BHS and the quasigeoid model in the region.<hr/>Este trabalho apresenta uma investigação realizada a respeito da Rede Altimétrica Fundamental do Brasil (RAFB) com base em posicionamento GPS (Global Positioning System) e determinação do distúrbio do potencial sobre referências de nível. Um modelo para o distúrbio do potencial pode ser obtido com base nos coeficientes do desenvolvimento em séries de funções harmônicas esféricas do potencial gravitacional como os do Earth Gravity Model 2008 (EGM08) por exemplo. A abordagem provê a base para avaliação absoluta de números geopotenciais normais (ou números esferopotencias) locais relativamente a um Sistema Global de Altitudes (SGA). Para verificar a validade desta metodologia proposta um experimento numérico foi desenvolvido em relação a uma área teste no sul do Brasil. As acurácias dos números geopotenciais obtidos foram testadas em relação a números geopotenciais normais com base em 262 pontos GPS sobre a rede de nivelamento. O valor do erro médio quadrático (EMQ) em termos de um desvio métrico absoluto do Sistema Altimétrico Brasileiro (SAB) obtido a partir dos números geopotenciais e do distúrbio do potencial na área teste foi estimado em cerca de 0,224 metros. Uma vez que os números esferopotenciais são referidos ao datum local, os resultados das comparações efetivadas podem ser um indicador do desvio da rede local em vista da topografia do nível médio do mar (TNMM) e a possível inconsistência entre a origem do SAB e o modelo do quase-geóide para a região. <![CDATA[<b>Applications of Voronoi and Delaunay Diagrams in the solution of the geodetic boundary value problem</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300003&lng=en&nrm=iso&tlng=en Voronoi and Delaunay structures are presented as discretization tools to be used in numerical surface integration aiming the computation of geodetic problems solutions, when under the integral there is a non-analytical function (e. g., gravity anomaly and height). In the Voronoi approach, the target area is partitioned into polygons which contain the observed point and no interpolation is necessary, only the original data is used. In the Delaunay approach, the observed points are vertices of triangular cells and the value for a cell is interpolated for its barycenter. If the amount and distribution of the observed points are adequate, gridding operation is not required and the numerical surface integration is carried out by point-wise. Even when the amount and distribution of the observed points are not enough, the structures of Voronoi and Delaunay can combine grid with observed points in order to preserve the integrity of the original information. Both schemes are applied to the computation of the Stokes' integral, the terrain correction, the indirect effect and the gradient of the gravity anomaly, in the State of Rio de Janeiro, Brazil area.<hr/>Este trabalho apresenta as estruturas de Voronoi e Delaunay como ferramentas de discretização a serem usadas na integração numérica de superfícies com o objetivo de resolver problemas computacionais geodésicos, quando no integrando a função não é analítica. No enfoque de Voronoi, a região de trabalho é particionada em polígonos, os quais contêm um ponto por polígono o que faz desnecessária a interpolação. No enfoque de Delaunay, os pontos observados são os vértices de um triangulo, e o valor da célula é o resultado da interpolação sobre o triangulo pelo seu baricentro. Se a quantidade de pontos observados e a sua distribuição são adequadas, a interpolação em grade não é necessária, e a integração é levada a cabo ponto a ponto. Mesmo quando a quantidade e distribuição dos pontos observados não são suficientes, as estruturas de Voronoi e Delaunay podem combinar grade com pontos observados a fim de preservar a integridade da informação original. Ambos os enfoques são aplicados ao cálculo da integral de Stokes, da correção de terreno, do efeito indireto, e do gradiente da anomalia da gravidade na região do estado de Rio de Janeiro, no Brasil. <![CDATA[<b>Hybrid classification</b>: <b>pixel by pixel and object based to monitor the surface conditions of road pavements</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300004&lng=en&nrm=iso&tlng=en Monitorar a condição de uso de toda a extensão das rodovias brasileiras é tarefa dispendiosa e demorada. Este trabalho trata de novas técnicas que permitem o levantamento da condição da superfície dos pavimentos rodoviários de forma ágil utilizando imagens hiperespectrais de sensor digital aeroembarcado. Nos últimos anos, um número crescente de imagens de alta resolução espacial tem surgido no mercado mundial com o aparecimento dos novos satélites e sensores aeroembarcados de sensoriamento remoto. Propõe-se uma metodologia para identificação dos pavimentos asfálticos e classificação das principais ocorrências dos defeitos na superfície do pavimento. A primeira etapa da metodologia é a identificação da superfície asfáltica na imagem, utilizando uma classificação híbrida baseada inicialmente em pixel e depois refinada por objetos. A segunda etapa da metodologia é a identificação e classificação das ocorrências dos principais defeitos nos pavimentos flexíveis que são observáveis nas imagens de alta resolução espacial. Esta última etapa faz uso intensivo das novas técnicas de classificação de imagens baseadas em objetos. O resultado final é a geração de índices da condição da superfície do pavimento a partir das imagens que possam ser comparados com os indicadores vigentes da condição da superfície do pavimento já normatizados pelos órgãos competentes no país.<hr/>Monitoring every Brazilian road use condition is an expensive and time consuming task. This research deals with new techniques which will yield a quick survey of road surface pavement condition by using hyperspectral images from airborne remote sensing. Recently, an increasing number of images with high spatial resolution has emerged on the world market with the advent of new remote sensing satellites and airborne sensors. Hyperspectral images from digital airborne sensor have been used in this work. A new identification methodology for a pavement surface and also for classification of the main defects of the surface has been devised. The first step of the methodology is the identification of the asphalt surface in the image, by using hybrid classification based on pixel initially and then improved by objects. The second step of the methodology is the identification and classification of the main defects of pavement surface that are observable in high spatial resolution imagery. This step makes intensive use of new techniques for classification of images based on objects. The goal is the generation of pavement surface condition index from the images which can be compared to quality index of pavement surface already managed by the regulatory agency in the country. <![CDATA[<b>The map of the courts and the Brazilian Borders</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300005&lng=en&nrm=iso&tlng=en Analisa-se a formação de nossas fronteiras apresentando inicialmente a questão da demarcação da linha de Tordesilhas e os problemas que levaram ao abandono desse traçado para adotar uma configuração que respeitasse tanto a posse efetiva do território (uti possidetis) como as divisas naturais: rios e divisores de água. A seguir examina-se o Mapa das Cortes que, tendo servido como base para o Tratado de Madri, determinou na prática a configuração atual de nosso país. É feita uma análise desse documento cartográfico, com o auxílio da Cartografia digital, que permitiu quantificar as distorções existentes, afirmar seu caráter propositado e descobrir a forma como foi construído.<hr/>The formation of our borders are analyzed, at first presenting the question of the demarcation line of Tordesillas and the problems that led to the abandonment of this trace to adopt a configuration thatwould deal with both the actual possession of the territory (uti possidetis) as the natural borders formed by rivers and water borders. Next, the Map of the Courts is examined, having served as the basis for the Treaty of Madrid, and it determines, actually, the current configuration of our country. An analysis is made of this cartographic document, with the aid of digital cartography, which yieldeds in the quantity of existing distortions, to modeled its trait and found out how it was built. <![CDATA[<b>Semiautomatic road extraction in the object-space</b>: <b>integrated use of a stereopair of aerial images and a DTM</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300006&lng=en&nrm=iso&tlng=en Neste artigo é proposto um método semiautomático para extração de rodovias combinando um estereopar de imagens aéreas de baixa resolução com um poliedro gerado a partir de um modelo digital do terreno (MDT). O problema é formulado no espaço-objeto através de uma função objetivo que modela o objeto 'rodovia' como uma curva suave e pertencente a uma superfície poliédrica. A função objetivo proposta depende também de informações radiométricas, que são acessadas no espaço-imagem via relação de colinearidade entre pontos da rodovia no espaço-objeto e os correspondentes nos espaços imagem do estereopar. A linha poligonal que melhor modela a rodovia selecionada é obtida por otimização no espaço-objeto da função objetivo, tendo por base o algoritmo de programação dinâmica. O processo de otimização é iterativo e dependente do fornecimento por um operador de uma aproximação inicial para a rodovia selecionada. Os resultados obtidos mostraram que o método é robusto frente a anomalias existentes ao longo das rodovias, tais como obstruções causadas por sombras e árvores.<hr/>In this paper a semiautomatic method is proposed for road extraction by combining a stereoscopic pair of low-resolution aerial images and a polyhedron generated by using a digital terrain model (DTM). The problem is formulated in the object space by means of an objective function which models the object 'road' as a smooth curve that belongs to a polyhedral surface. The proposed objective function also depends on the radiometric information, which is accessed in the image space via collinearity relation between road points, in the object space and corresponding points in the image spaces of stereoscopic images. The polyline providing the best representation for a selected road is obtained in the object space via optimization of the objective function by using the dynamic programming algorithm. The optimization process is iterative and an operator needs to supply an initial polyline approximating the selected road. The obtained results showed that the method is robust against anomalies existing along roads, such as obstruction caused by shadows and trees. <![CDATA[<b>Ionospheric Grid and GIVE spatial resolutions</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300007&lng=en&nrm=iso&tlng=en O estado da arte na modelagem da ionosfera está em desenvolver e/ou aprimorar métodos capazes de fornecer aos usuários do GNSS correções ionosféricas confiáveis, em tempo real e utilizando estruturas simples de transmissão de dados. Dentro desta necessidade e com o surgimento dos sistemas de apoio à navegação, tal como os SBASs (Satellite Based Augmentation Systems), esforços estão voltados em fornecer informações de correções do erro sistemático da ionosfera utilizando uma estrutura de grade regular de pontos. Além disto, esforços também vêm sendo direcionados para corrigir a limitação na performance dos atuais métodos de geração de grade ionosférica em regiões equatoriais. Neste contexto, num trabalho pioneiro no Brasil, foi proposto um método para a geração da Grade Ionosférica (GI) e seu nível de confiança (GIVE - Grid Ionospheric Vertical Error) a fim de melhorar a acurácia de posicionamento e navegação pelo GNSS, além de fornecer uma ferramenta que possa ser utilizada na área de estudos da ionosfera. Este trabalho apresenta uma análise para definir a resolução espacial mais viável para a GI e para o GIVE, bem como o impacto da distribuição das estações de referência na definição de tal resolução.<hr/>The state-of-the-art of ionosphere modeling is to develop and to improve methods to provide reliable ionospheric corrections in real time to GNSS users using simple structures for data broadcast. Considering this requirement and support systems for navigation, such as SBAS (Satellite Based Augmentation Systems), efforts are made to provide information to the corrections of the ionospheric systematic error using a regular grid of points. In addition, efforts are also being directed to improve the performance of current methods used to generate ionosphere grid in equatorial regions. In this context, a pioneering work in Brazil was proposed a method for the generation of Ionospheric Grid (GI) and the level of confidence (GIVE - Grid Ionospheric Vertical Error) to improve the accuracy of GNSS positioning and navigation, as well as provide a tool can be used in the research on the ionosphere. This paper presents an analysis for setting the spatial resolution most viable for GI and GIVE, as well as the impact of the distribution of reference stations. <![CDATA[<b>Design of geodetic networks reliable against multiple outliers</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702012000300008&lng=en&nrm=iso&tlng=en Ao se planejar o levantamento de uma rede geodésica, deseja-se que as observações a serem realizadas e as coordenadas dos pontos a serem estimadas atendam critérios de precisão e confiabilidade pré-estabelecidos de acordo com os objetivos do projeto. Na etapa de pré-análise, antes mesmo da coleta das observações, é possível estimar a precisão e confiabilidade da rede, estipulando uma geometria/configuração para a mesma e a precisão esperada para as observações. O objetivo deste artigo é apresentar o planejamento de uma rede geodésica que atenda critérios de precisão e confiabilidade, considerando a possível existência de dois ou mais erros não detectados nas observações, bem como a influência (simultânea) destes erros sobre os parâmetros (coordenadas ajustadas dos vértices). Além da revisão teórica, experimentos foram realizados em uma rede GNSS, onde foram estipulados critérios de precisão e confiabilidade considerando a existência de até duas observações contaminadas por erros (outliers), de maneira simultânea. O planejamento da rede foi feito por meio do método da tentativa e erro. Depois do processamento dos dados e do ajustamento da rede, se verificou que os critérios de precisão e confiabilidade que foram estipulados na etapa de pré-análise foram devidamente obtidos.<hr/>When planning a survey of a geodetic network, it is desirable that the observations to be measured and the points coordinates to be estimated follow criteria of precision and reliability preestablished according to the project objectives. In the pre-analysis step, even before the measurement of observations, it is possible to estimate the precision and reliability of the network, by setting a geometry / configuration for it and the expected precision of the observations. The goal of this paper is to present the design of a geodetic network following criteria of precision and reliability, taking into account the possible existence of two or more undetected errors in the observations, as well as their influence (simultaneous) on the parameters (adjusted coordinates of the points). Besides the theoretical review, experiments were performed in a GNSS network, that were established criteria of precision and reliability considering the existence of up to two observations contaminated by errors (outliers), simultaneously. The network design was done by the method of trial and error. After the data processing and the adjustment of the network, it was found that the criteria of accuracy and reliability that have been stipulated in the pre-analysis step were properly obtained.