Orientadores : Claudia Pereira Krueger, Luiz Danilo Damasceno Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: O objetivo proposto para este trabalho é mostrar, descrever e aplicar as técnicas de posicionamento por GPS explorando um software comercial (PRISM II). Foi utilizado neste, a técnica de posicionamento relativo estático clássico e seus resultados foram comparados com os obtidos pelas técnicas estático rápido com uma ocupação e com reocupação; Stop and Go\ pseudocinemático e cinemático contínuo com diferentes técnicas de inicialização. Estes resultados também foram comparados com os obtidos em levantamentos GPS anteriores, onde utilizou-se apenas a freqüência Li, e com os levantamentos terrestres convencionais. Foram utilizados equipamentos de dupla freqüência; os testes foram realizados em 2 áreas distintas: Centro Politécnico (Curitiba) e Fazenda Cangüiri (Quatro Barras) e em bases curtas. Através da análise dos resultados verificou-se que se pode obter precisão ao nível do milímetro. / Abstract: The objetive of the work developed in this dissertation is to show, describe and apply some GPS positioning techniques, exploring a commercial processing software (PRISM D). The technique of static relative positioning was used first, and its results were compared with the fast static technique, with occupation and with re-ocupation, the Stop and Go technique, with kinematic and kinematic continuous techniques, with different initialization procedures. The results were also compared with previous GPS surveys in which only the Li frequency was used, and with a conventional terrestrial survey. Double frequency receivers were used. The tests were carried out in 2 differente areas: at the Centro Politécnico Campus, in Curitiba, and at Cangüiri Farm, in Quatro Barras. In these two areas only short baselines were used. The analysis of the results shows that an agreement at the millimeter, level is encountered with the static relative positioning.

Orientador : Edson Aparecido Mitishita / Co-orientador : Claudia Robbi Sluter / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Este trabalho trata da calibração geométrica de desktop scanners e sua aplicação em fotogrametria. Foram testadas metodologias no intuito de parametrizar as distorções geométricas causadas pelo sistema optico-mecânico do equipamento no processo de conversão de imagens analógicas em digitais. Verificou-se a influencia de tais distorções na orientação interior e exterior de aerofotos. O estudo apresenta dois métodos de correção de todas as foto-coordenadas das imagens digitalizadas e um método para geração de imagens geometricamente corrigidas. O equipamento estudado e um EPSON 1640XL, com resolução de hardware de 1600 dpi, utilizando uma placa de calibração de um estéreo - restituidor WILD AIO. / Abstract: This work presents some results about desktop scanner geometric calibration and its application to photogrammetry. Some methodologies were tested in order to set parameters for geometric distortions caused by analogue to digital image conversion process. The influence of this distortions in the interior and exterior orientation of aerial photographs was verified. This study presents two methods for correcting every photo-coordinates of the scanned imagery and one method for generating geometrically corrected image. The device studied is an EPSON 1640XL, with 1600 dpi hardware resolution, using a WILD A-10 stereo-plotter calibration glass plate.

Orientador: Quintino Dalmolin / Co-orientador: Hideo Araki / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Parana / Resumo: Uma das grandes preocupações no processo de automação em Fotogramentria esta relacionado com os algoritmos de reconhecimento de padrões. Apesar da metodologia ter avançado significativamente nos últimos anos, principalmente no que se refere ao tom de cinza, o reconhecimento de padrões de cores reais em imagens coloridas ainda se encontra em fase de desenvolvimento. Neste sentido objetiva-se realizar uma serie de ensaios com dados (cores) controlados e também com dados reais para comparar a performance dos métodos estatísticos de Máxima Verossimilhança, Distancia Mínima e de Fisher para reconhecimento das cores reais. A comparação entre os métodos estatísticos foi feita controlando o processo de classificação, ou seja, utilizando amostras determinísticas para treinamento das funções discriminantes e criando imagens para classificação no software (MATLAB). Com o intuito de que a comparação pudesse ser feita sem controle da imagem a ser classificada e das amostras, utilizou-se uma imagem retirada de uma foto digitalizada, para verificar a performance dos métodos frente a um caso real. A analise de desempenho dos métodos foi observada pela estatística kappa e a comparação pelo teste Z apropriado. Os resultados indicam que o Método de Distancia Mínima foi o melhor para classificação de cores reais sob todos os aspectos estudados. / Abstract: One o f the main issues in the photogrametry automation process is related to pattern recognition algorithms. Although there were significant advances in the last years, mainly in regard to the gray tones, color pattern recognition in colored images is still in a developmental stage. In this sense, a series o f tests with controlled data (colors) and also with real data is made to compare the performance o f the statistical methods: Maximum Likelihood, Minimum Distance, and Fisher's method in their ability to recognize real colors. The comparison among the statistical methods was performed by controlling the classification process, that is, using deterministic samples for the training o f discriminant functions and test images created by a software (MATLAB). For the case o f real images, the statistical methods were compared without controlling both the sample and the image by the utilization o f an image extracted from a digitized picture. The methods performance was analyzed using the kappa statistic and the Z test. The results indicated that the Minimum Distance Method was the best method to classify real colors under all assumptions.

Orientadores: Germano B. Afonso, Luiz Danilo D. Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Neste trabalho, as forças, noite-dia e invemo-verão, componentes da força de reemissão térmica total, são modeladas e analisadas para os satélites LAGEOS e GPS. É realizada uma análise das componentes radial, transversal e normal da aceleração de re-emissão térmica em função das dimensões do satélite e de sua altitude, para um satélite-teste com dados do LAGEOS. Encontra-se uma lei de seleção que associa as dimensões do satélite e a sua altitude à força atuando no satélite e que determina quando o efeito de re-emissão térmica é máximo. Além disso, a modelagem térmica aplicada ao LAGEOS resulta em um comportamento intricado da componente transversal da aceleração, ao longo dos anos, que depende de forma fundamental da inclinação do eixo de rotação em relação às fontes de calor, neste caso, a Terra e o Sol. Este comportamento pode ser previsto a partir das equações obtidas e, portanto, comportamentos anômalos da aceleração de re-emissão térmica podem ser explicados sem que novas forças não-gravitacionais sejam introduzidas ou, forças de perturbação já conhecidas sejam remodeladas. O comportamento intrincado da aceleração transversal para o satélite LAGEOS está associado à falta de controle de atitude, que estabelece uma geometria spin-órbità complexa, resultante da combinação de diversas variações cíclicas à medida que o satélite sofre translação e rotação. Por outro lado, um satélite como o GPS, que é estabilizado em três eixos, irá apresentar configurações spin-órbità simples se comparado ao satélite LAGEOS. Os painéis e o corpo são tratados separadamente e a contribuição de cada um é analisada levando-se em consideração as duas fontes principais de calor, a Terra e o Sol. Como resultado observa-se que os desvios orbitais estão na ordem do metro após quatro dias de integração, podendo chegar a magnitude do Y-bias conforme o valor da condutividade térmica na superfície do satélite. Para finalizar, um efeito do tipo Poynting-Robertson, associado ao efeito de re-emissão térmica, é modelado e aplicado para ambos os satélites, LAGEOS e GPS, com o objetivo de se obter uma estimativa de sua ordem de grandeza e de sua importância dentro do contexto das forças não-gravitacionais. / Abstract: In this work, we model we model and analyze the day-night and summer-winter forces, which are the components of the total thermal reemission force, for the LAGEOS and GPS satellites. We analyze the radial, along-track and normal components of the thermal reemission acceleration as a function of the satellite dimensions and its altitude, for a test-satellite with the data of LAGEOS. We find a selection law that associates the satellite's dimension and its altitude to force acting upon it, and which determinates when the thermal reemission effect has a maximum. Moreover, the thermal model applied to the LAGEOS results in a intricate behavior of the along-track acceleration component, along the years, which depends fundamentally on the spin axis inclination regarding to the heat sources, in this case, the Earth and the Sun. This behavior can be predicted from the equations presented here, and so, anomalous behavior of the thermal reemission acceleration can be explained without the new non-gravitational forces being introduced, or without the well-known perturbation forces being remodeled. The intricate behavior of the along-track acceleration for the LAGEOS satellite is associated to the lack of attitude control, which leads to a complex spin-orbit geometry, that results from the combination of several cyclic changes as the satellites goes through translation and rotation. On the other hand, a satellite like GPS, that is three axis stabilized will present plain spin-orbit configurations if compared to the LAGEOS. The panels and the body of the satellite are treated separately and the contribution of each one is analyzed taking into account the two main heat sources, Earth and Sun. The outcome being that the orbital deviations are meter sized after four days of integration, and can get to the magnitude of the Y-bias according to the thermal conductivity value on satellite surface. To conclude, an Poynting-Robertson like effect, associated to the thermal reemission effect, is modeled and applied to both satellites, LAGEOS and GPS, with the purpose to obtain an estimate of its magnitude and its role in the context of non-gravitational forces.

Orientador: Gunter Seeber / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Parana / Resumo: Com a evolução tecnológica, o franco desenvolvimento da Geodésia Satelital, a redução dos custos de equipamentos, de custos operacionais, da rapidez no fornecimento dos resultados e precisão compatível, o GPS ganhou definitivamente seu espaço na área de levantamentos geodésicos e topográficos tradicionais. Dentro desta ótica, o nosso trabalho procura contribuir com informações relativas ao reconhecimento, rastreamento, cálculo e ajustamento de observações GPS sobre Referências de Nível (RN’s), objetivando a determinação do modelo geoidal local, cuja utilização propõe técnicas de determinação de altitudes ortométricas ou diferenças de alturas por GPS e que possam ser aplicadas na engenharia. / Abstract: With the technological evolution, the development of Satellite Geodesy, the reduction of equipment and operational cost, as well as the rapidness of results and an accuracy comparable to classical techniques, the GPS defmitely will take its space in geodetic work and in classical topography. From this point of view the presented thesis gives information on reconnaissance, observation techniques, processing and adjustment of GPS observation on levelling marks (RN) from the National Levelling Network in Pernambuco. The objective of this investigation is to determine a local geoidal model to be utilized in the technical determination of orthometric heights or height differences by GPS for the use in Engineering projects.

Orientador: Quintino Dalmolin / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Parana / Resumo: O objetivo deste trabalho é desenvolver e testar uma técnica para aproveitar o Ortoprojetor Wild Avioplan OR 1, adaptando nele uma câmera CCD para digitalizar diapositivos de fotografias aéreas 230 mm x 230 mm. A câmera CCD é adaptada sobre o porta-placa do OR 1 e uma iluminação por baixo dessa placa se faz necessária. Os quadros capturados, justapostos, são posteriormente juntados para se obter a imagem da área total varrida pelo aparelho. Para tanto, desenvolveu-se: um suporte para a conexão da câmera CCD; um procedimento para a orientação do sistema; um software para controlar o OR 1; e um software para a captura automatizada e junção das imagens. Testes foram realizados e os resultados apresentados indicam a viabilidade do processo. / Abstract: The objective of this work is to develop and to test a technology in order to improve the Ortoprojetor Wild Avioplan OR 1, adapting to it a CCD camera to digitalize the diapositive of aereal photography of 230 mm x 230 mm. The CCD camera is adapted on the OR 1 plate support and an ilumination from below the plate support is necessary. The frames captured, justaposed, are later joined to get the image of the total area covered by the OR 1. The main points of the work are: support for the CCD camera; system orientation; OR 1 control; and automated capture and junction of images. Tests were performed and the results show that this procedure is viable.

Orientadores: Gunther Seeber e Milton de Azevedo Campos / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Parana / Resumo: No âmbito marinho, muitas tem sido as técnicas utilizadas para o posicionamento de uma embarcação. Inicialmente, o homem recorreu a navegação astronômica ou a método expeditos. Com o avanço das ciências e da tecnologia , novos equipamentos e métodos foram sendo desenvolvidos, possibilitando melhorar a precisão para esses posicionamentos. Desde 1985, o sistema de navegação por satélites GPS (Global Positioning System) vem sendo utilizado nessa área e se tomou muito atraente, em função das suas propriedades predominantes: disponibilidade continua, fácil aplicação e independência em relação as condições meteorológicas. O presente trabalho verifica as soluções de alta precisão com a entrada do uso do GPS no ambiente marinho. Isso e realizado em duas áreas distintas: Mar do Norte (Alemanha) e Ponta do Poço (Brasil). Busca-se, também, desenvolver um estudo geodésico na área compreendida entre a Ponta de Embarque para a Ilha do Mel e a Ponta do Poço, obtendo informações que servirão de referencia para todos os demais projetos a serem lá desenvolvidos. Os dados coletados no levantamento do Mar do Norte, com a embarcação oceanográfica WEGA e os receptores Ashtech Z-XII, foram processados com o programa GEONAP. As diferenças entre as trajetórias obtidas, utilizando estações de referencia situadas a aproximadamente 27 km e outra, a aproximadamente 200 km, foram inferiores a 7 cm para as coordenadas R; para as coordenadas H, inferiores a 18 cm e, inferiores a 20 cm, para as altitudes. Na área da Ponta do Poço, utilizou-se a embarcação GEO, diferentes estações de referencia e receptores Ashtech Z-XII para coleta de dados, visando analisar a solução precisa DGPS. Esses dados também foram processados com o programa GEONAP. Constatou-se uma precisão relativa satisfatória para a estação de referencia situada próxima a embarcação (16km), porem, para a estação, distante aproximadamente 90km da embarcação e apresentando uma diferença de nível em tomo de 920m, essa não foi satisfatória. Realizou-se, para ambos os levantamentos, investigações sobre aplicações de alta precisão do GPS nesses ambientes marinhos. Verificou-se, as consequências da introdução de certos parâmetros; a remoção de satélites; a resolução das ambiguidades utilizando a portadora L I; e outros. Essas analises são importantes para se alcançar a precisão almejada pelo PDGPS com segurança. A utilização do GPS para a detecção das variações da linha de costa na área erosiva da Ponta do Poço e descrita neste trabalho. Pode-se verificar a sua praticabilidade, alem da viabilidade em função da precisão relativa alcançada. Mediante a conexão entre os sistemas GPS e ecobatimetrico, efetou-se perfis batimetricos na área compreendida entre a Ponta de Embarque para a Ilha do Mel e a Ponta do Poço, obtendo-se resultados com precisões melhores as preconizadas pela Organização Internacional de Hidrografia. / Abstract: Several techniques have been used for vessel positioning within marine environment. In the beginning, men took advantage of astronomical navigation or other expeditious methods. With science and technology progress, new methods and equipment were developed, making positioning precision improvement possible. Since 1985, GPS has been used in this area, for its predominant properties: continuous availability, easy application and independence in relation to the meteorological conditions. This thesis checks highly accurate solutions with application o f GPS in marine environment. The work was carried out in two different places: the Northern Sea (Europe) and in "Ponta do Poco" (Brazil). We also developed geodesic work in the area stretching from "Ilha do Mel" to "Ponta do Poco". The obtained information will serve as reference to other projects to be developed in this area. The Northern Sea survey was carried out when sailing the WEGA oceanographic vessel and using Ashtech Z-XII receivers. After that the collected data were processed in the GEONAP software. Discrepancies between the two achieved courses were found when using two different reference stations (one at about 27 km and another one at about 200 km). The difference was less than 7 cm, 18 cm and 20 cm in the R, H and height components respectively. The "Ponta do Poco" survey was carried out by sailing the GEO vessel and using different reference stations and Ashtech Z-XII receivers so as to collect data, in the accurate DGPS solution. These data were also processed in the GEONAP software. Relatively satisfactory accuracy for the reference station located close to the vessel (16 km) was observed. On the other hand, the station (90 km) which was farther than the first one showed a height difference next to 920 meters, which was not good enough. Investigations about high GPS precision applications were made. The consequence of the introduction of some parameters, satellite removal, ambiguity resolution with Lt and others was noticed. These analyses were very important for someone to obtain PDGPS precision. In this thesis we also describe the use of GPS for the detection of coastline variation in the erosive area of "Ponta do Poco". This use proved to be practical and feasible due to the relative precision which can be obtained when using GPS. Having found a connection between GPS and echosounder systems, bathymetric profiles were done in the area stretching from the headland for vessels to the "Ilha do Mel" and "Ponta do Poco". Higher precision than the ones recommended by the International Hydrographic Organization were achieved.

Orientador : Luiz Danilo Damasceno / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal analisar o desempenho do Sistema NAVSTAR-GPS na detecção de deslocamentos verticais. Para alcançar tal objetivo, utilizou-se o arcabouço de estações da Rede Geodésica GPS da COPEL (companhia Paranaense de Energia Elétrica), sobre a qual simulou-se deslocamentos verticais positivos e negativos. Para simulação destes deslocamentos utilizou-se o dispositivo "Base para Deformações", o qual foi projetado para esta finalidade. No entanto, decidiu-se pela não simulação de deslocamentos verticais em algumas estações, visando verificar a repetibilidade de medidas do GPS. As estações relativas da Rede Geodésica GPS da COPEL foram posicionadas em função das estações base, KM03 e PARA, sendo esta pertencente a Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC). Foram realizadas duas campanhas GPS em cada estação relativa, sendo que os deslocamentos verticais foram impostos na segunda campanha e, rigorosamente medidos com um paquímetro, para posterior análise e comparação com os resultados obtidos pelo GPS. As observações das duas campanhas foram processadas utilizando o programa PRISM da ASHTECH e, os respectivos ajustamentos foram realizados por meio de uma rotina desenvolvida no MATLAB, versão 5.2. Após os ajustamentos, realizou-se uma série de testes estatísticos, com o objetivo de detectar possíveis erros na observações. Na seqüência, verificou-se a significância dos deslocamentos impostos nas estações relativas, por meio do critério de sensibilidade e das estatísticas do processo de estimativas de deslocamentos, sendo esta baseada no método dos mínimos quadrados. Finalmente, analisou-se os deslocamentos verticais das estações relativas aprovadas nos testes estatísticos / Abstract: The aim of this work is to analyse NAVSTAR-GPS System performance for vertical displacement detection. To reach this purpose, one have used the GPS geodetic network of COPEL (Electricity Company of the State of Paraná) on which was simulated positive and negative vertical displacement. A device system called "Deformation Base" was manufactured specially for this purpose and utilysed over the simulations. However one have decided to the non-simulation of vertical displacement in some stations in order to check the repeatability of the GPS measurements. The GPS network relative stations were positioned in function of the base stations KM03 and PARA which belongs to the RBMC (Continuos Monitoring Brazilian Network). Two GPS campaigns were performed on each relative stations. On the second campaign vertical displacements were applyed and straight measured with a sliding caliper for further analysis and comparisons to obtained GPS results data. Both campaign have been computed by PRISM software (ASHTECH). The adjustment of theses computations were carried out using on MATLAB software, version 5.2.. After the adjustments, a set of statistical test were carried out, so that it is possible to detect possibles errors in the observations. Furthermore one have checked the significance of the imposed displacements on the relative stations by applying the sensivity criterion and the displacements estimatives statisticals process on which is based on the least square method. Finally, one have analysed the relative stations vertical displacements assented by the statistical tests.

Orientadora : Christel Lingnau / Co-orientador : Jorge Centeno / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: A classificação baseada em contexto é um importante campo de estudos no processamento digital de imagens. A inserção do conhecimento dentro do processo de classificação da vegetação é uma das formas atualmente utilizadas pela comunidade de sensoriamento remoto a fim de incrementar a qualidade da classificação. O presente estudo é baseado no algoritmo de segmentação multi-resolução, FNEA (fractal net evolution approach), que permite segmentar uma imagem de diferentes níveis hierárquicos, a inserção do contexto é realizada através de relações entre objetos. A área de estudo escolhida foi uma área rural no município de Nova Esperança-Pr, onde se pretendeu mapear tipologias vegetais no ambiente ciliar do Rio Paracatu. Com a execução deste trabalho foi possível apresentar uma proposta de classificação digital de imagem de alta resolução baseada em orientação a objeto do ambiente ciliar para a área de estudo adotada. Os objetos oriundos do processo de segmentação multi-resolução permitiram a criação de diferentes níveos de segmentos, o que pode sustentar uma hierarquia entre objetos e subobjetos. Esta hierarquia foi fundamento para a estruturação de uma rede semântica, baseada no conhecimento. A classificação foi realizada por lógica fuzzy através de descritores de forma, textura e relações entre objetos e subobjetos. Foram avaliadas as diferentes opções de classificação dos objetos, tais como rede hierárquica, o processo seletivo e a mudança de especialista. Analisou-se ainda o grau de detalhamento das classes e subclasses que os diferentes modelos de classificação apresentam (potencial de discriminação). A araucária da classificação foi baseada nas ambiguidades geradas a partir da classificação fuzzy. / Abstract: Context base classification plays an important role in digital image analysis. The insertion of the knowledge base in the digital classification process is one of currently forms used by the community of remote sensing for vegetation mapping, so as end to develop the quality of the classification. Advanced image segmentation techniques (FNEA: fractal net evolution approach), was used in this study to provide the context introduction. The tested site was an agricultural area in the city of Nova Esperança-Pr, wherein was mapped the riparian vegetation along the Paracatu River. This work tried to present a proposal for high resolution image classification of the riparian environment based on object oriented analysis. The objects are derived by means of multiresolution segmentation. 1t allows a creation of different levels of segments supporting a hierarchy structure, generating spatial relations between objects and sub-objects. This hierarchy was the bedding for the semantic network. The knowledge base was the basis of the semantics. The classification was based on fuzzy rules by the means of descriptors such as: form, texture and relations between objects and sub-objects. Different approaches of classification were assessed: semantic network, selective and context change classification. It was also evaluated the degree of detailing of the classes and subclasses in different levels of segmentation (thematic resolution). The analysis of classification accuracy is relied upon ambiguities generated by fuzzy rules.