Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-05-04T17:23:13Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO João Alberto Batista de Carvalho.pdf: 5423768 bytes, checksum: 52939bf6ee051675373488673f528ad8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-04T17:23:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO João Alberto Batista de Carvalho.pdf: 5423768 bytes, checksum: 52939bf6ee051675373488673f528ad8 (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Os Modelos Digitais de Elevação (MDE) podem ser definidos como uma superfície matemática que representa de forma contínua a superfície terrestre. Estes possuem diversas aplicações em várias áreas das Geociências. Devida a sua importância, o MDE necessita ter um rigoroso processo de avaliação de qualidade, de forma a garantir o seu grau de aderência a superfície topográfica. No Brasil, o estimador de qualidade utilizado consiste no Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC), atualizado posteriormente para Padrão de Exatidão Cartográfica dos Produtos Cartográficos Digitais (PEC-PCD). De forma complementar, também são utilizados para avaliação da acurácia testes de precisão e tendência. Diversas normas internacionais abordam a avaliação da qualidade altimétrica do MDE. Em especial, percebe-se nestas normas que a distribuição dos erros altimétricos é considerada não necessariamente como normal, o que gera padrões baseados em medidas como o percentil. Alguns autores consideram que a presença de valores outliers afetam a distribuição dos erros altimétricos, tornando-as não normal, além de influenciar em medidas como média e desvio-padrão. Este trabalho tem como objetivo verificar a hipótese de que a distribuição dos erros altimétricos de MDE não segue necessariamente a distribuição normal, bem como analisar a influência dos valores outliers em medidas estatísticas de dispersão e tendência central, nos valores dos testes de tendência e precisão e no processo de classificação do PEC-PCD. / Digital Elevation Models (DEM) can be defined as a mathematical surface that represents the Earth's surface continuously. These have diverse applications in various areas of Geosciences. Due to its importance, the DEM needs to have a rigorous process of quality evaluation, in order to guarantee its degree of adherence to the topographic surface. In Brazil, the quality estimator used consists of the Cartographic Accuracy Standard (PEC), later updated to Cartographic Accuracy Standard of Digital Cartographic Products (PEC-PCD). In addition, accuracy and trend tests are also used to evaluate the accuracy. Several international standards cover the assessment of the altimetric quality of the DEM. In particular, it can be seen in these rules that the distribution of altimetric errors is considered not necessarily normal, which generates patterns based on measures such as the percentile. Some authors consider that the presence of outliers affects the distribution of altimetric errors, making them non-normal, in addition to influencing measures such as mean and standard deviation. The aim of this work is to verify the hypothesis that the distribution of the MDE altimetric errors does not necessarily follow the normal distribution, as well as to analyze the influence of the outliers values on statistical measures of dispersion and central tendency, on the values of the trend and precision tests and In the PEC-PCD classification process.

Submitted by Rafaela Soares Niemann (rafaelaniemann@gmail.com) on 2018-01-30T19:22:21Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_rafaela_soares_niemann.pdf: 20839099 bytes, checksum: 3e520cbdddb994f623e86eb596a2eeae (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-01-31T11:10:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 niemann_rs_me_rcla.pdf: 19917697 bytes, checksum: f24581bad9ffd4cf3c683c92a81563b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T11:10:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 niemann_rs_me_rcla.pdf: 19917697 bytes, checksum: f24581bad9ffd4cf3c683c92a81563b2 (MD5) Previous issue date: 2017-12-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os modelos digitais de elevação são importantes para a geração de informações sobre variáveis ambientais correlacionadas à topografia, principalmente como subsídio à análises geomorfométricas. O sensoriamento remoto pode contribuir com a geração de modelos digitais de elevação, principalmente através do uso de sensores de alta resolução espacial e tecnologias avançadas. Os VANTs – Veículos Aéreos Não Tripulados – tem sido cada vez mais explorados no âmbito da cartografia e topografia, com atuação cada vez mais importante dentro da ciência, devido à capacidade de transportarem diferentes sensores e ao seu baixo custo de operação. Câmeras fotográficas simples acopladas aos VANTs podem ser combinadas com tecnologias de visão computacional, trazendo novas oportunidades para explorar a geração de modelos digitais de elevação. Algoritmos de visão computacional, como o Structure-from-Motion (SfM), permitem a extração de pontos tridimensionais a partir de imagens sobrepostas obtidas por VANTs. Esses pontos compõem nuvens de pontos capazes de subsidiar a geração de modelos digitais de superfície (MDS), quando combinadas com algoritmos de interpolação de dados. Contudo, os modelos gerados desta maneira nos retornam informações relacionadas à superfície dos objetos presentes sobre o terreno, incluindo por exemplo construções e dosséis vegetais. A filtragem e classificação das nuvens de pontos se faz assim necessária para geração de modelos digitais que descrevam mais fielmente a superfície do terreno, sem estes elementos. Nesta dissertação, avaliamos dois métodos para a filtragem e interpolação de modelos digitais de terreno (MDT) a partir de nuvens de pontos geradas por imageamento ótico baseado em VANTs. A área de estudo escolhida foi a região da Serra do Cipó-MG, caracterizada por relevo acidentado e cobertura vegetal variada. O primeiro método consistiu na filtragem (classificação) direta da nuvem de pontos, e o segundo na filtragem do modelo digital de superfície em formato raster, ambos seguidos de interpolação. Os métodos avaliados se mostraram adequados, com coeficientes de determinação da ordem de R² = 0,98 em relação a dados de referência tomados por DGPS. A filtragem foi bastante eficiente para áreas íngremes e com vegetação baixa, e menos eficiente em áreas de vegetação arbórea densa. Os métodos avaliados no presente trabalho contribuirão para a melhoria da geração de MDTs com base na tecnologia emergente oferecida pelos VANTs, que poderão ser utilizados como subsídios a estudos ambientais diversos. / Digital elevation models are important for producing information on different environmental variables correlated to topography, especially for geomorphometric analyses. Remote sensing can contribute to the generation of digital elevation models, mainly through high spatial resolution sensors and advanced technologies. UAVs - Unmanned Aerial Vehicles - have been increasingly employed in the fields of cartography and topography, and have had an increasingly prominent role in science, as they can carry different sensors and have low-cost operation. Simple cameras attached to UAVs can be combined with computer vision technologies, bringing new opportunities to explore the production of digital elevation models. Computer vision algorithms such as Structure-from-Motion (SfM) allow the extraction of threedimensional points from superimposed images obtained by UAVs. These points make up points clouds capable of supporting the production of digital surface models (DSM) when combined with interpolation algorithms. However, models generated this way give us information related to the surface of objects present on the ground, including buildings and plant canopies. Point cloud filtering and classification is thus necessary for producing digital models that more accurately describe the bare terrain surface. In this dissertation, we evaluated two methods for filtering and interpolating digital terrain models (DTM) from point clouds generated by UAVbased optical imaging. The chosen study area was the Serra do Cipó region (Minas Gerais, Brazil), characterized by rugged relief and heterogeneous vegetation cover. The first method consisted of direct filtering (classification) of the point cloud, and the second method was based on filtering the digital surface model in raster format, both followed by interpolation. The evaluated methods were adequate, with determination coefficients of the order of R² = 0.98 in relation to reference data taken by DGPS. Filtering was quite efficient for steep areas with low vegetation, and less efficient in areas of dense arboreal vegetation. The methods evaluated in the present work will contribute to the improvement and generation of DTMs based on the emerging technology offered by UAVs, which can be used as subsidies to diverse environmental studies.

O uso de geotecnologias pode contribuir de forma muito significativa para os estudos em geomorfologia. Considerando os principais componentes desta ciência, morfografia, morfometria, morfogênese e morfocronologia, os modelos digitais para a representação da superfície da Terra podem ser amplamente utilizados na aquisição de muitas destas informações. O uso de Modelos Digitais de Elevação (MDE) há alguns anos, já é uma realidade em estudos envolvendo geomorfologia. A sua utilização permite a aquisição de variáveis e parâmetros objetivos que podem servir à definição de critérios para o agrupamento de unidades geomorfológicas. Podendo, portanto, ser um instrumento valioso para mapeamento de áreas amplas em escalas de 1:50.000 e 1:100.000. Para tanto, é necessário definir os critérios coerentes e os algoritmos de segmentação que oferecem os melhores resultados para as diversas áreas de estudo. Os MDE gerados pela missão Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) são de vasta abrangência e contemplam todo o território nacional brasileiro. Portanto, os dados gerados pela missão podem ser uma importante fonte de informação para mapeamentos com metodologia única. O alcance deste objetivo não garante avanços metodológicos na cartografia geomorfológica, tendo em vista que a possibilidade de comparação entre diferentes cartas geomorfológicas de detalhe ainda é restrita. / Geotechnologies can contribute significantly to geomorphology studies. Whereas the main principles of this science, mophography, morphometry, morphogenesis and morphochronology, the digital models used to represent the Earth surface can be widely utilized in a bunch of these data. Lately, the use of Digital Elevation Model (DEM) can be considered a reality in geomorphology studies. The utilization allows the acquisition of objective variables and parameters that can be suitable for definition of geomorphological units. Hence, can be a valuable tool for wide area mapping using 1:50.000 and 1:100.000 scales. For that reason, it is necessary to define coherent criteria and the proper segmentation algorithm in order to reach better results for different study cases. DEM provided by Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) are wide range and cover the whole national territory. Therefore, data provided by this mission can be an important information for a single methodology mapping project.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The requirement for quantitative soil information has increased as a consequence of the global scenarios. The digital soil mapping (DSM) seeks to produce consistent data with the current needs through the generation of functional soil maps in multi-scales. The aim of this study was to evaluate the altimetry quality and limitations of digital elevation model (DEM) in order to assist in choosing the most suitable DEM to derive terrain attributes (TA) to develop spatial prediction functions to be applied to digital mapping of soil organic carbon (SOC) of farm scale in the Plateau of the state of Rio Grande do Sul (RS). The study was conducted on a 937 ha area located in the municipality of Giruá, RS, Brazil. They collected 243 sampling points in the 0-5 cm layer and an accomplished planialtimetric survey (PS) considered in this study the truth of the ground of altitude values. DEM evaluated were: DEM-PS (generated from the PS), DEM-LETTER (generated by interpolating the level of topographic map curves), DEM-ASTER, DEM- SRTM and DEM-TOPODATA. The DEM were evaluated for precision altimetry through statistical test value of the square root of the mean square error (RMSE) and application of the Brazilian Cartographic Standard for defining the scale of each DEM based on the accuracy of the altitude. TA derived from each DEM were faced with the AT derived from the DEM-PS. The results showed that the DEM-PS presented the best quality of elevation data (RMSE = 1.93 m), followed by DEM-SRTM (RMSE = 5.95 m), DEM- (RMSE = 8.28 m), DEM-TOPODATA (RMSE = 9.78 m) and DEM-ASTER (RMSE = 15.57 m). The size of the area and gently rolling relief were the main factors that influenced the results. The DEM-PS is suited in scale 1: 10,000 Class D, while DEM-LETTER and DEM-SRTM are suited in scale 1: 50,000 class B, the DEM-TOPODATA the scale 1: 50,000 class D and the DEM-ASTER scale 1: 100,000 Class B. With regard to TA, the DEM-SRTM and DEM-TOPODATA present results closer to the DEM-PS and smaller RMSE values for each TA assessed. The prediction function constructed from the DEM-PS derived from the TA and vegetation index Landasat-7 obtained images explained only 16% of the variance in SOC area. The small spatial resolution of DEM-PS and images associated with the use only of these predictors were the main factors that influenced the results. Based on these results, the DEM-SRTM and DEM-TOPODATA can be used in DSM semi-detailed soil classes. In the case of the SOC DSM suggest the use of these DEM associated with field control points to verify the precision altimetry and the inclusion of variables related to soil management practices. / A demanda por informações quantitativas de solos em nível detalhado de bacias hidrográficas vêm aumentado em decorrência dos cenários globais. O mapeamento digital de solos (MDS) visa gerar dados compatíveis com essas necessidades por meio da geração de mapas funcionais de solos em multi-escalas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade altimétrica e limitações de MDE com a finalidade de auxiliar na escolha do MDE mais adequados para derivar atributos do terreno (AT) para desenvolver funções de predição espacial para serem aplicadas ao mapeamento digital do carbono orgânico do solo em escala de propriedade rural no Planalto do Estado do Rio Grande do Sul (RS). O estudo foi realizado em uma área de 937 ha localizada no município de Giruá, RS, Brasil. Foram coletados 243 pontos amostrais na camada de 0-5 cm e realizado um levantamento planialtimétrico (LP) considerado neste estudo a verdade do terreno dos valores de altitude. Os MDE avaliados foram: MDE-LP (gerado a partir do LP), MDE-CARTA (gerado pela interpolação das curvas de nível da carta topográfica), MDE-ASTER, MDE-SRTM e MDE-TOPODATA. Os MDE foram avaliados quanto à precisão altimétrica por meio de teste estatísticos, valor da raiz quadrada do erro médio quadrático (RMSE) e aplicação da Norma Brasileira de Cartografia para definição da escala de cada MDE com base na precisão da altitude. Os AT derivados de cada MDE foram confrontados com os AT derivados do MDE-LP. Os resultados mostraram que o MDE-LP apresentou a melhor qualidade dos dados de altitude (RMSE = 1,93 m), seguido dos MDE-SRTM (RMSE = 5,95 m), MDE-CARTA (RMSE = 8,28 m), MDE-TOPODATA (RMSE = 9,78 m) e MDE-ASTER (RMSE = 15,57 m). O tamanho da área e relevo suave ondulado foram os principais fatores que influenciaram nos resultados. O MDE-LP se adequou na escala 1:10.000 classe D, enquanto os MDE-CARTA e MDE-SRTM se adequaram na escala 1:50.000 classe B, o MDE-TOPODATA a escala 1:50.000 classe D e o MDE-ASTER escala 1:100.000 classe B. Em relação aos AT, os MDE- SRTM e MDE-TOPODATA apresentam resultados mais próximos do MDE-LP e os menores valores de RMSE para cada AT avaliado. A função de predição construída a partir dos AT derivados do MDE-LP e índice de vegetação obtido de imagens Landasat-7 explicou apenas 16% da variância do COS na área. A resolução espacial pequena do MDE-LP e das imagens associado ao uso apenas dessas variáveis preditoras foram os principais fatores que influenciaram nos resultados. Com base nesses resultados, os MDE- SRTM e MDE-TOPODATA podem ser utilizados no MDS semidetalhado de classes de solos. No caso do MDS do COS sugere-se o uso desses MDE associado com pontos de controle de campo para verificação da precisão altimétrica e a inclusão de variáveis relacionadas a práticas de manejo do solo.

O uso de geotecnologias pode contribuir de forma muito significativa para os estudos em geomorfologia. Considerando os principais componentes desta ciência, morfografia, morfometria, morfogênese e morfocronologia, os modelos digitais para a representação da superfície da Terra podem ser amplamente utilizados na aquisição de muitas destas informações. O uso de Modelos Digitais de Elevação (MDE) há alguns anos, já é uma realidade em estudos envolvendo geomorfologia. A sua utilização permite a aquisição de variáveis e parâmetros objetivos que podem servir à definição de critérios para o agrupamento de unidades geomorfológicas. Podendo, portanto, ser um instrumento valioso para mapeamento de áreas amplas em escalas de 1:50.000 e 1:100.000. Para tanto, é necessário definir os critérios coerentes e os algoritmos de segmentação que oferecem os melhores resultados para as diversas áreas de estudo. Os MDE gerados pela missão Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) são de vasta abrangência e contemplam todo o território nacional brasileiro. Portanto, os dados gerados pela missão podem ser uma importante fonte de informação para mapeamentos com metodologia única. O alcance deste objetivo não garante avanços metodológicos na cartografia geomorfológica, tendo em vista que a possibilidade de comparação entre diferentes cartas geomorfológicas de detalhe ainda é restrita. / Geotechnologies can contribute significantly to geomorphology studies. Whereas the main principles of this science, mophography, morphometry, morphogenesis and morphochronology, the digital models used to represent the Earth surface can be widely utilized in a bunch of these data. Lately, the use of Digital Elevation Model (DEM) can be considered a reality in geomorphology studies. The utilization allows the acquisition of objective variables and parameters that can be suitable for definition of geomorphological units. Hence, can be a valuable tool for wide area mapping using 1:50.000 and 1:100.000 scales. For that reason, it is necessary to define coherent criteria and the proper segmentation algorithm in order to reach better results for different study cases. DEM provided by Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) are wide range and cover the whole national territory. Therefore, data provided by this mission can be an important information for a single methodology mapping project.