Resumo em Português:

Este artigo apresenta uma abordagem para a extração automática de edificações usando dados LiDAR e fotografias aéreas de um sistema com múltiplos sensores posicionados na mesma plataforma. A abordagem de extração automática de edificações é composta por etapas de segmentação, análise e classificação, baseadas em análise de imagens com base em objetos. Na etapa de segmentação foram usados os métodos Chessboard, fatiamento do constraste e multirresolução. As primitivas de segmentação, como escala, forma, integridade, brilho e parâmetros estatísticos, foram usadas para determinar os valores-limite para a classificação na etapa de análise. A classificação baseada em regras foi realizada com regras de decisão definidos com base nas primitivas de determinado objeto e regras fuzzy. Neste estudo, preferiu-se a classificação hierárquica. Primeiramente, foram geradas as classes de vegetação e solo e então foi extraída a classe de edifícações. O NDVI, declividade, e as imagens Hough foram gerados e usados para evitar confundir a classe edificações com outras classes. As imagens de intensidade geradas a partir dos dados LiDAR e operações morfológicas foram utilizados para melhorar a precisão da classe de edifícações. A abordagem proposta alcançou uma exatidão de aproximadamente 93% para a classe alvo em um bairro suburbano, que era a área de estudo. Além disso, as análises de integralidade (96,73%) e correção (95,02%) foram realizadas através da comparação dos edifícios automaticamente extraídos e dados de referência.

Resumo em Inglês:

This paper presents an automatic building extraction approach using LiDAR data and aerial photographs from a multi-sensor system positioned at the same platform. The automatic building extraction approach consists of segmentation, analysis and classification steps based on object-based image analysis. The chessboard, contrast split and multi-resolution segmentation methods were used in the segmentation step. The determined object primitives in segmentation, such as scale parameter, shape, completeness, brightness, and statistical parameters, were used to determine threshold values for classification in the analysis step. The rule-based classification was carried out with defined decision rules based on determined object primitives and fuzzy rules. In this study, hierarchical classification was preferred. First, the vegetation and ground classes were generated; the building class was then extracted. The NDVI, slope and Hough images were generated and used to avoid confusing the building class with other classes. The intensity images generated from the LiDAR data and morphological operations were utilized to improve the accuracy of the building class. The proposed approach achieved an overall accuracy of approximately 93% for the target class in a suburban neighborhood, which was the study area. Moreover, completeness (96.73%) and correctness (95.02%) analyses were performed by comparing the automatically extracted buildings and reference data.

Resumo em Português:

Há uma tendência em direção à criação dos mapas temáticos na Web. Entretanto, a geração automática de mapas e a geração de web maps interativos são dois desafios associados com este campo de pesquisa. Para resolver estes problemas, apresenta-se mapas tematicos na web criados por uma cadeia de serviços. A cartografia automatizada é realizada por meio de um serviços cartoraficos baseados em conhecimento, que interagem com os serviços quando possivel. O método foi implementado na construção de um atlas urbano de Shenzhen - China, dedicado a dar suporte à tomada de decisão para o planejamento urbano participação popular na geração de mapas temáticos na Web.

Resumo em Inglês:

There is a tendency toward the creation of thematic maps on the web in the ongoing development of cartographic technology. However, automatically creating maps through the web and creating interactive web maps are two challenges associated with this field. To solve these problems, a web thematic cartography method based on a web service chain is presented here. Automated cartography is performed through knowledge-based web cartographic services, and interacting with the services is possible. The method is implemented in the construction of a urban thematic atlas in Shenzhen, China that is dedicated to supporting decision making for urban planning and public participatory thematic map making on the web.

Resumo em Português:

Hoje em dia o Sistema de Posicionamento Global (GPS) tem sido efetivamente utilizado em várias aplicações de engenharia para propósitos de levantamento em diversas áreas. Serviços online de posicionamento disponíveis por diversas organizações na WEB, tem se tornado uma alternativa importante ao invés do uso de softwares científicos e comerciais de alto custo no pós-processamento e análise de dados GPS. Com o uso desses serviços, é possível obter facilmente acurácia centimétrica (cm) ou decimétrica (dm). Neste artigo, um estudo foi conduzido na rede ISKI-CORS, Istambul - Turquia, com o objetivo de analisar a acurácia obtida com os serviços mais utilizados disponíveis online ao redor do mundo (denominados OPUS, AUSPOS, SCOUT, CSRS-PPP, GAPS, APPS, magicGNSS). Esses serviços usam posicionamento relativo e posicionamento por ponto preciso (PPP) em suas soluções. Nesse estudo, as coordenadas de oito estações foram estimadas usando os serviços online e o software científico Bernese 5.0. Foram processadas 24h de dados GPS e então as diferenças nas coordenadas obtidas entre os serviços online e o Bernese foram calculadas. Nas avaliações, foi verificado que cada diferença individual foi menor que 10 mm quando empregado o serviço online de posicionamento relativo, e menor que 20 mm quando o serviço de posicionamento por ponto preciso foi usado. A análise de acurácia foi realizada a partir dessas diferenças de coordenadas e dos desvios-padrão das coordenadas obtidos pelas diferentes técnicas e então os serviços online foram comparados entre si. Os resultados mostraram que a acurácia na posição obtida pelos serviços online é alta e que estes serviços podem ser empregados em muitas aplicações de engenharia e análises geodésicas.

Resumo em Inglês:

Nowadays, Global Positioning System (GPS) has been used effectively in several engineering applications for the survey purposes by multiple disciplines. Web-based online services developed by several organizations; which are user friendly, unlimited and most of them are free; have become a significant alternative against the high-cost scientific and commercial software on achievement of post processing and analyzing the GPS data. When centimeter (cm) or decimeter (dm) level accuracies are desired, that can be obtained easily regarding different quality engineering applications through these services. In this paper, a test study was conducted at ISKI-CORS network; Istanbul-Turkey in order to figure out the accuracy analysis of the most used web based online services around the world (namely OPUS, AUSPOS, SCOUT, CSRS-PPP, GAPS, APPS, magicGNSS). These services use relative and precise point positioning (PPP) solution approaches. In this test study, the coordinates of eight stations were estimated by using of both online services and Bernese 5.0 scientific GPS processing software from 24-hour GPS data set and then the coordinate differences between the online services and Bernese processing software were computed. From the evaluations, it was seen that the results for each individual differences were less than 10 mm regarding relative online service, and less than 20 mm regarding precise point positioning service. The accuracy analysis was gathered from these coordinate differences and standard deviations of the obtained coordinates from different techniques and then online services were compared to each other. The results show that the position accuracies obtained by associated online services provide high accurate solutions that may be used in many engineering applications and geodetic analysis.

Resumo em Português:

Este artigo propõe um algoritmo paralelo de segmentação de imagens por crescimento de região voltado a Unidades de Processamento Gráfico (GPU). O algoritmo proposto deriva de um algoritmo sequencial largamente utilizado pela comunidade de Análise de Imagens de sensoriamento remoto Baseada em Objeto Geográfico (GEOBIA). Relativamente à versão sequencial propõem-se neste trabalho novos atributos para caracterização de heterogeneidade morfológica de segmentos, cujo cálculo pode ser realizado de modo mais eficiente em GPUs. Duas variantes do algoritmo paralelo com diferentes heurísticas para seleção dos segmentos adjacentes a serem fundidos a cada iteração são descritas. Visando explorar o potencial de GPUs para execução paralela de threads de baixa granularidade, o algoritmo proposto atribui uma thread para cada pixel da imagem, o que contribui ao mesmo tempo para uma distribuição mais uniforme da carga computacional entre os processadores da GPU. Uma detalhada análise experimental utilizando uma GPU convencional sobre quatro imagens de teste indicou acelerações superiores a 8 em relação ao algoritmo sequencial.

Resumo em Inglês:

This paper proposes a parallel image segmentation algorithm for Graphical Processing Units (GPU) that follows the region-growing paradigm. The proposal can be regarded as a parallel version of a sequential algorithm widely used by the Geographic Object Based Image Analysis community (GEOBIA). In relation to the sequential version this, work presents new attributes to characterize segments' morphological heterogeneity, whose computation can be performed by GPUs more efficiently than the original ones. Two variants of the parallel algorithm with distinct heuristics for the selection of adjacent segments to be merged in each iteration are described. Aiming at exploring the potential of GPUs for the parallel execution of fine grained threads, the new parallel method assigns a thread to each image pixel. This also contributes to better load balance among the GPU processors. A detailed experimental analysis using a simple GPU upon four different test images has shown that the parallel algorithm may run 8 times faster than its sequential counterpart or even more than that.

Resumo em Português:

Uma forma de se prever o conteúdo total de elétrons na direção vertical (VTEC - Vertical Total Electron Content) usando a arquitetura de redes neurais artificiais (RNA) denominada de perceptrons de múltiplas camadas (MLP - MultipLayer Percetrons) é apresentada e avaliada nesta pesquisa. As entradas do modelo foram definidas como sendo a posição dos pontos ionosféricos (IPP - Ionospheric Pierce Point) e o tempo universal (TU), enquanto que a saída é o VTEC. As variações sazonais e de períodos mais longos são levadas em conta através da atualização do treinamento diariamente. Testes foram conduzidos sobre uma área que abrange o Brasil e sua vizinhança considerando períodos de alta e baixa atividade solar. As RNA foram treinadas utilizando informações dos mapas globais da ionosfera (GIM - Global Ionospheric Maps) produzidos pelo serviço internacional do GNSS (IGS - International GNSS Service) das 72 horas anteriores à época de início da previsão. As RNA treinadas foram utilizadas para prever o VTEC por 72 horas (VTEC RNA). Os VTEC RNA foram comparados com os VTEC contidos nos GIM (VTEC GIM). A raiz do erro médio quadrático (RMS) da diferença entre o VTEC GIM e o VTEC RNA variou de 1,4 a 10,7 unidades de TEC (TECU). O erro relativo mostra que a RNA proposta foi capaz de prever o VTEC com 70 a 85% de acerto.

Resumo em Inglês:

An approach to predict vertical total electron content (VTEC) using multiplayer percetrons (MLP) artificial neural network (ANN) is presented. The models inputs were defined as being the ionospheric pierce point (IPP) positioning and the universal time (UT), while the output is the VTEC. The seasonal and longer period variations of the ionosphere were taken into account by daily training the ANN. Tests were conducted over an area covering Brazil and its vicinity in both high and low solar activity. The ANNs were trained using the previous 72 hours of data from the Global Ionospheric Maps (GIM) produced by the International GNSS Service (IGS). The trained ANNs were used to predict the VTEC to 72 hours (VTEC RNA). Comparisons between VTEC RNA and the VTEC contained into GIM (VTEC GIM) were made. The root mean square (RMS) of the differences between them varied from 1.4 to 10.7 TEC units (TECU). The relative error shows the ANN can correctly predict the VTEC GIM from 70 to 85%.

Resumo em Português:

Neste artigo apresenta-se um projeto cartográfico para representação tridimensional de redes de energia elétrica. Até o momento existem poucas pesquisas relacionadas ao projeto de mapas tridimensionais, considerando principalmente a adequação da simbologia ao propósito do mapa. Grande parte dos mapas tridimensionais é produzida considerando os mesmos aspectos utilizados para os mapas bidimensionais, o que muitas vezes, pode ocasionar problemas no resultado final, e consequentemente, na forma de uso. Deste modo, a partir das etapas descritas por Sluter (2008) e por Haeberling (2008) para projetos cartográficos bi e tridimensionais, respectivamente, foi realizada uma análise das diferenças entre ambos. A partir desta análise, verificou-se que a principal mudança está relacionada à proposição da simbologia. Considerando este aspecto, neste trabalho apresenta-se o projeto cartográfico realizado para geração de uma representação tridimensional para redes de energia elétrica. Foram propostas duas simbologias distintas - realística e geométrica - que foram aplicadas ao modelo tridimensional da área de estudo e como resultado obteve-se a melhor adequação dos símbolos geométricos na diferenciação dos elementos das redes.

Resumo em Inglês:

This paper presents a cartographic design for 3D representation of electric power networks. So far, there are few research works related to 3D cartographic design, mainly considering the suitability of symbology to map use. Most 3D maps are produced considering the same aspects used to design 2D maps and this can lead to problems in the final product and, consequently, in the way maps are used. Hence, using as reference the cartographic design for 2D and 3D maps proposed by Sluter (2008) and Haeberling (2008), respectively, the existent differences between them were analyzed. As a result of this analysis it was noticed that the main change is related to symbology desing. Afterward, this paper presents two different proposals of symbology: one realistic and other geometric. These two symbologies were applied to the study area and the results point out to better differentiation of network elements when geometric symbols were used.

Resumo em Português:

A aplicação dos Scanners Laser Terrestres/Digitalização (SLT) para a medição de deformações em barragens representa uma área ativa de estudo. Com o avanço das tecnologias modernas, a exatidão da medição melhorou muito graças aos desenvolvimentos na conceção dos scanners laser terrestres. Atualmente, esta tecnologia é utilizada em grandes e complexas estruturas de engenharia tais como as barragens. Embora, os SLT sejam uma tecnologia de custo elevado, são particularmente utilizados na monitorização de deformações de barragens, devido à velocidade na obtenção de centenas de pontos de dados, à capacidade para visualizar o objeto digitalizado e o seu ambiente com elevada exatidão e capacidade para medições de longo alcance. Com a finalidade de determinar o efeito das alterações dos níveis de um reservatório de água no corpo de uma barragem, os SLT são utilizados para tirar as medições das deformações em diferentes intervalos de tempo, quando o nível da água se encontra em níveis máximos, mínimos ou médios. Este documento apresenta uma visão geral da tecnologia de digitalização laser terrestre para a medição de deformações. A barragem situada em Antalya Oymapinar, na Turquia, foi utilizada para o estudo de caso. Foram realizadas quatro digitalizações diferentes nessa barragem, a fim de verificar a reprodutibilidade dos resultados dos SLT nos mesmos níveis de água e em condições idênticas. Os Modelos Digitais de Superfície que refletiram a superfície da barragem foram criados. Os resultados obtidos a partir das diferenças do modelo de superfície foram examinados utilizando o método de correspondência de superfície.

Resumo em Inglês:

Applicability of Terrestrial Laser Scanners/Scanning (TLS) in deformation measurement in dams is an active area of study. With the advance of modern technology, accuracy of measurements is much improved by developments in design of terrestrial laser scanners. Currently, this technology is used in large and complex engineering structures such as dams. Although TLS is a high cost technology, it is particularly used in monitoring of dam deformations, due to its speed in obtaining thousands of data points, ability to visualize the scanned object and its environment with high accuracy and ability to take long-range measurements. In order to determine the effect of change in water reservoir levels on body of the dam, TLS are used to take deformation measurements in different time intervals, where the water level was at maximum, minimum and medium levels. This paper provides an overview of terrestrial laser scanning technology for deformation monitoring. The concrete arch dam in Antalya Oymapinar, Turkey was used for case study. Four different scannings were performed in this dam in order to verify the replicability of TLS results on same water levels and equivalent conditions. Digital Surface Models reflecting dam surface have been created. Results obtained from surface model differences were examined using surface matching method.

Resumo em Português:

O problema de extração automática da malha viária urbana é extremamente complexo, uma vez que em cenas urbanas as vias apresentam forte interação com os outros objetos da cena (vegetação, edificações, veículos etc.). Esse problema pode ser simplificado se regiões correspondente às vias forem previamente isoladas. Na sequência, a malha viária urbana pode ser extraída baseando-se apenas nessas regiões, reduzindo a área de busca e o esforço computacional. A classificação de imagens pode ser usada no intuito de isolar as regiões de via, mas em cenas urbanas complexas a utilização de somente dados espectrais pode não ser suficiente para separar com confiabilidade classes com comportamento espectral similar. Para contornar esse problema, é proposta a integração dos dados geométricos e radiométricos de varredura a laser com imagem aérea RGB de alta resolução numa classificação por Redes Neurais Artificiais, tendo por foco principal o isolamento de regiões de via. O benefício desta integração foi verificado usando diferentes combinações de dados de entrada na rede. Os experimentos mostraram que a combinação que integra diferentes fontes de dados permitiu separar a classe via com melhor acurácia e que problemas relacionados com as respostas espectrais similares foram minimizados.

Resumo em Inglês:

The problem of automated urban road network extraction is extremely complex, as roads in urban scenes interact strongly with other scene objects (vegetation, buildings and vehicles). This problem can be simplified if regions corresponding to roads were previously isolated using a classification procedure. Next, the urban road network can be extracted from these regions previously detected, leading to a geometric and semantic description. The image classification procedure can be used in order to isolate regions of road, but in complex urban scenes, the use of only spectral data may not be sufficient for a reliable separation of classes with similar spectral characteristics. To overcome the problem, it is proposed the integration of laser scanner geometric and radiometric data with high-resolution RGB aerial images in the classification using Artificial Neural Network, with main focus to isolate regions of road. The benefit of this integration was cheked using different combinations of input data. The experiments showed that the combination that integrates different sources of data allows the separations of the road class with better accuracy and the problems related to spectral similar responses were minimized.

Resumo em Português:

A avaliação das mudanças na paisagem é fundamental para a eficiência na gestão territorial. O objetivo deste trabalho é parametrizar e calibrar um modelo de mudança de cobertura e uso, além de validar as simulações associadas à expansão canavieira em Arealva-SP, no período compreendido entre 2005 e 2010. Os mapas inicial e final foram corregistrados e, após a rasterização, foi realizada uma tabulação cruzada, gerando-se um mapa de mudanças e a respectiva matriz de transição. O modelo adotado foi o Dinamica EGO, e seu desempenho foi avaliado por meio de um método baseado no conceito de incerteza de localização (fuzziness of location), no qual a representação de uma célula é influenciada por ela mesma, e, em menor magnitude, pela sua vizinhança. Há predominância de pastagens e baixo índice de área de vegetação nativa. As mudanças mais relevantes estão relacionadas à expansão canavieira e à retração de pastagens. O valor da similaridade fuzzy entre o mapa simulado e o mapa-referência, para a janela de tamanho 11x11 e função de decaimento constante, foi de 0.52. Foi possível aprimorar o conhecimento dos fatores direcionadores das mudanças de cobertura e uso, propiciando a revelação das forçantes dessas mudanças.

Resumo em Inglês:

The assessment of changes in the landscape is the efficiency key in land management. The goal of this work is to parameterize and calibrate a model of land cover and land use change, and validate the predictive scenarios associated with sugarcane expansion in Arealva-SP, from 2005 to 2010. The initial and final maps were co-registered and, after rasterization, we conducted a cross-tabulation, generating a map of changes and the respective transition matrix. The model adopted was Dinamica EGO and its performance was evaluated by means of a method based on the concept of fuzziness of location, in which the representation of a cell is influenced by itself, and to a lesser extent, by its neighborhood. There is a predominance of pastures and a reduced presence of native vegetation. The most relevant changes are related to sugarcane expansion and reduction of pastures. The value of the fuzzy similarity index extracted for the comparison between the simulated map and the reference-map for a window size of 11x11 pixels and using a constant decay function was 0.52. This simulation experiment enabled us to acquire a deeper knowledge on the drivers of land cover and land use change.

Resumo em Português:

O presente documento apresenta e discute tecnologias de visualização por meio de simuladores de direção e sua aplicação na engenharia de transportes, no que tange o projeto rodoviário e seu auxílio na melhoria da segurança das rodovias. O artigo foi elaborada com vistas a contribuir para o desenvolvimento e modernização tecnológica de parte dos estudos desenvolvidos no Brasil, relacionados com a segurança em rodovias, que se apresentam desatualizados em quase 15 anos em relação ao estado-da-arte desta linha de pesquisa em países pioneiros, como é o caso dos EUA, França, Itália, Alemanha. Esta desatualização culmina por contribuir para um cenário nacional trágico, onde, nos últimos dois anos, morreram 42.844 pessoas decorrentes de acidentes em trânsito - número que colocou as rodovias brasileiras entre as mais perigosas do mundo e o Brasil como 5º país entre os recordistas em mortes no trânsito. Apresenta inicialmente uma descrição técnica e as potencialidades e limitações dos simuladores de direção na condução de experimentos que apresentam realismo natural, com a vantagem do controle das diversas variáveis do estudo, sem risco aos usuários. Adicionalmente, descreve os principais tipos de simuladores de direção existentes no mercado, com a caracterização dos três níveis de sofisticação - simuladores de nível básico, nível intermediário e alta fidelidade.

Resumo em Inglês:

This document presents and discusses visualization technologies through driving simulators and its application in transportation engineering, regarding the road project and their help in improving road safety. The article was prepared aiming at contributing to the development and technological modernization of part of the studies carried out in Brazil, related to safety on highways, which is nearly 15 years outdated compared to state-of-art in this research line by pioneer countries such as the U.S., France, Italy, and Germany. This fact contributed to a national tragic scenario, where, for the past two years, 42,844 people died due to traffic crashes, a number that places the Brazilian roads as the top dangerous in the world and the Brazil as the 5th country among the record holders in traffic deaths. This paper presents a technical description and the potentialities and limitations of driving simulators to conduct experiments that show natural realism, with the advantage of controlling the many study variables, without risk to users. Additionally, it describes the main types of driving simulators in the market, with the characterization of the three levels of sophistication - basic level, intermediate level and high fidelity simulators.