Metodologia de mapeamento aéreo com fotografias de pequeno formato aplicadas no planejamento e gerenciamento de unidades de consevação

Esta dissertação propõe o desenvolvimento de uma metodologia de obtenção de fotografias aéreas, com a finalidade de mapear áreas selvagens amparadas legalmente e administradas pelo governo federal do Brasil. O objetivo final foi o de vir a ser uma ferramenta de mapeamento dessas áreas para o seu planejamento e gerenciamento, com uma metodologia simples e de baixo custo. O sistema para a obtenção das aerofotos emprega as fotografias obtidas com máquinas de 35 mm e aeronaves de asa alta e ampla visibilidade, próprias para reconhecimento aéreo. Emprega ainda um aparelho, com alguns acessórios, construído especialmente para proporcionar o máximo de verticalidade possível das aerofotos em relação ao solo, além de navegação por GPS, procurando eliminar assim distorções ocasionadas por giros e desvios da aeronave leve e melhorando o desempenho da montagem das aerofotos em um mosaico digital. O produto final a ser obtido é um mosaico de fotografias aéreas, georreferenciado, e que serve de base para a elaboração de diversos tipos de mapas temáticos da área protegida, contendo elementos que possam satisfazer as exigências técnicas requeridas pelo levantamento. Além disso, ficam disponibilizadas as aerofotos em pares estereoscópicos de altíssima resolução, para observações mais detalhadas dos diversos elementos no solo. Embora as imprecisões, procurou-se proporcionar uma base de mapeamento georreferenciado através do uso de GPS em pontos de controle no campo, correção destas informações através de técnicas expeditas de DGPS e correção geométrica do mosaico de aerofotos. O resultado final pode ser considerado bastante satisfatório e a metodologia passível de utilização no cumprimento dos objetivos a que se propõe, para o gerenciamento, planejamento e monitoramento de unidades de conservação de uso indireto federais, estaduais e municipais .

Sistema de gerência de estradas municipais com uso de geoprocessamento

Este trabalho tem a finalidade de fornecer os elementos necessários à montagem de um SIG para gerenciamento e controle de obras públicas, tendo como ponto de partida as relacionadas às estradas de terra, portanto na área rural do município, podendo, ser estendido as outras áreas da gestão pública. A preferência pela questão viária dá-se pelo fato dela ter grande apelo econômico e relativa facilidade de aquisição dos planos de informação, quais sejam: malha viária, pontos notáveis, obras de arte, drenagem, relevo e solo. Planos de informação pertinentes à malha viária, aos pontos notáveis e às obras de arte, adquiridos em levantamento de campo com GPS, e drenagem, relevo e solo adquiridos via vetorização de plantas existentes. Através de um programa de apoio à gerência denominado SISGEM - Sistema de Gerência de Estradas Municipais - pode-se obter dados a respeito da produção, produtividade, custos, etc, gerando atributos aos geo objetos dos planos de informação descritos acima, e, desta forma, permitindo o cruzamento de planos de informações vetoriais com os relatórios gerados a partir dos trabalhos realizados.

Análise do potencial hidrogeológico do aqüífero cenozóico da bacia hidrográfica do rio Gravataí - RS

Este trabalho apresenta um estudo hidrogeológico realizado em um setor denominado aqüífero Cenozóico da bacia hidrográfica do rio Gravataí localizado na região nordeste do estado do Rio Grande do Sul. O aqüífero Cenozóico, dentro da área da bacia, tem uma abrangência de 88,2 km2 em uma extensão longitudinal de aproximadamente 17,0 km no sentido sudoeste-nordeste. Fundamentou-se este estudo na necessidade de se obter o diagnóstico do potencial hidrogeológico desta região visando estimar a capacidade do aqüífero. Tendo por objetivo definir um critério de prospecção de áreas potencialmente favoráveis para exploração de águas subterrâneas na região de ocorrência do aqüífero Cenozóico. Os elementos necessários para alimentar o modelo hidrogeológico conceitual foram obtidos através da integração de técnicas de sensoriamento remoto para a identificação de zonas de recarga, confinamento e descarga, geofísica para a obtenção das cotas de topo e base do aqüífero e geoprocessamento. Quanto a modelagem aplicada, considerando as simplificações adotadas, verificou-se que o aqüífero apresenta potencialidade razoável, mostrando ser possível prover municípios que hoje tem seu abastecimento feito por captações no rio Gravataí. O estudo mostrou também que tal aqüífero comporta-se como uma área de passagem da água advinda da recarga da Coxilha das Lombas para o Banhado Grande. Para toda área modelada os valores de drenança apresentaram-se negativos demonstrando que o aqüífero está cedendo água ao aqüífero freático. Este fato sugere ser possível a exploração do aqüífero livre ajustado ao confinado. A aplicação da metodologia proposta para o conhecimento técnico específico da área de estudo, apesar das limitações devidas à escassez de dados, oferece subsídios a uma melhor gestão da bacia e propicia o uso sustentável do seu manancial subterrâneo.

Aplicação de um modelo de dispersão atmosférico na região de Candiota-RS e sua relação com as condições meteorológicas

Este trabalho tem por objetivo, estudar a dispersão de poluentes na região da Usina Termelétrica Presidente Médici (UTPM), localizada no município de Candiota-RS, utilizando a modelagem numérica (mais especificamente o modelo ISCST - Industrial Surce Complex Term Short Term) e relacionar o seu comportamento com as condições meteorológicas. Esse modelo de dispersão utilizado é recomendado pela EPA (Environmental Protection Agency) para tratamento de dispersão de poluentes emitidos por fontes industriais como refinarias, termelétricas, siderúrgicas, etc. O período de estudo foi de 19/01/03 à 28/01/03, quando se realizou a primeira campanha experimental, pertencente ao projeto "Estudo Ambiental Aplicando a Modelagem Numérica na Região de Candiota-RS". Os resultados simulados pelo modelo foram comparados com os dados das concentrações de Material Particulado (MP) e Dióxido de Enxofre (SO 2 ), medidos através dos pontos receptores em duas estações de qualidade do ar próximas à Usina Termoelétrica. Uma correlação entre as concentrações de poluentes modelados e os dados coletados foi realizada, assim como, uma comparação com os padrões de qualidade do ar estipulados CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente). Os resultados denotam que o modelo ISCST subestima as concentrações de MP e SO 2 observadas nas estações de qualidade do ar, o que provavelmente ocorre, devido à presença de outras fontes de emissão (como indústrias de cimento e calcário) nas proximidades das estações. A situação com a melhor correlação nos dez dias, entre modelo e amostrador, apresentou-se com 90%. Em apenas um dos dez dias, foi excedido o padrão secundário (100 m g/m 3 ) com o poluente SO 2 , caracterizado a qualidade do ar da região como boa para esse período.

Extração de feições em dados imagem com alta dimensão por otimização da distância de Bhattacharyya em um classificador de decisão em árvore

Neste trabalho é investigada uma abordagem para extração de feições baseada na otimização da distância de Bhattacharyya em um classificador hierárquico de estrutura binária. O objetivo é mitigar os efeitos do fenômeno de Hughes na classificação de dados imagem hiper-espectrais. A utilização de um classificador em múltiplo-estágio, analisando um sub-conjunto de classes em cada etapa ao invés do conjunto total, permite modos mais eficientes para extrair as feições mais adequadas em cada etapa do procedimento de classificação. Em uma abordagem de árvore binária, somente duas classes são consideradas em cada etapa, permitindo a implementação da distância de Bhattacharyya como um critério para extração de feições em cada nó da árvore. Experimentos foram realizados utilizando dados imagem do sensor AVIRIS. A performance da metodologia proposta é comparada com métodos tradicionais para extração e seleção de feições.

Comparação da discriminação logística com o método da máxima verossimilhança gaussiana na classificação de imagens digitais

A tradicional técnica de regressão logística, muito conhecida e utilizada em estudos médicos, permitia apenas a modelagem de variáveis-resposta binárias. A extensão do modelo logístico para variáveis-resposta multinominais ampliou em muito as áreas de aplicação de regressão logística. Na área de reconhecimento de padrões o modelo logístico multinominal recebeu a denominação de discriminação logística apresenta aparentes vantagens em relação a métodos convencionais de classificação. O método da máxima verossimilhança gaussiana, amplamente difundido e utilizado, necessita da estimação de um número muito grande de parâmetros, pois supõe que as distribuições subjacentes de cada classe sejam normais multivariadas. A discriminação logística por sua vez, não faz restrições quanto a forma funcional das variáveis, e o número de parâmetros do modelo é relativamente pequeno. Nesse estudo, os princípios da técnica de discriminação logística são apresentados detalhadamente, bem como aplicações práticas de classificação de imagens Landsat-TM e AVIRIS. Os procedimentos de discriminação logística e da máxima verossimilhança gaussiana foram comparados a partir de dados reais e simulados. Os resultados sugerem que a discriminação logística seja considerada como uma alternativa ao método da máximaverossimilhança gaussiana, principalmente quando os dados apresentarem desvios da normalidade.

Análise da alteração do uso do solo em bacias hidrográficas

O planejamento dos recursos hídricos é uma tarefa complexa pois trata diretamente dos interesses de diversos setores da sociedade e gera freqüentemente conflitos pelo uso. Em se tratando de bacias hidrográficas esta relação de interesses se mostra bastante latente pois verifica-se toda a sorte de atividades humanas que se distribuem no espaço, ao mesmo tempo em que se observa o declínio dos recursos ambientais. Assim sendo torna-se evidente a necessidade de se compreender as inter-relações entre as forças que estimulam o processo produtivo na bacia hidrográfica. A tarefa exige um estudo mais amplo da bacia, no qual se considere as relações entre as diversas ações empreendidas pelo homem nesta unidade do espaço geográfico. Neste sentido a alteração do uso do solo se apresenta como um indicador das principais forças que promovem o desenvolvimento de uma região. Compreender como se dá este processo e capturar o padrão de evolução destas atividades no espaço da bacia significa, dentro do contexto dos recursos hídricos, possibilitar um melhor planejamento e gerenciamento das águas, tanto no aspecto qualitativo quanto quantitativo. Esta dissertação discute uma metodologia para simular o padrão de alteração de classes de uso do solo em uma bacia hidrográfica de médio porte. Para isso foram utilizadas técnicas de geoprocessamento, sensoriamento remoto e modelagem matemática. Foram considerados agentes motivadores da alteração do uso do solo a declividade do terreno e as distâncias das rodovias, dos centros urbanos e dos cursos d’água. Os resultados obtidos mostraram que a bacia de estudo avança no sentido de uma ação de degradação cada vez mais intensa em algumas regiões, caracterizada pela ocupação de áreas nativas e pela provável remoção da mata ciliar ao longo dos cursos d’água. Observou-se também que existe uma inércia maior com relação às alterações justamente nas regiões mais afastadas do centro urbano e das rodovias federais.

Desenvolvimento de algoritmo de ajuste de 'waveforms' altimétricas refletidas por lagos e rios

O uso de dados altimétricos para a avaliação e monitoramento da variação dos níveis dos oceanos, teve início com o satélite Seasat e vem desenvolvendo-se com êxito em outros sistemas como o Geosat e o ERS-l. Esta técnica tem se mostrado única em termos de oceanografia e abre caminho para a sua utilização em outros campos como a hidrologia. A possibilidade de avaliar-se os niveis das águas continentais por meio da altimetria, trata-se de uma proposta promissora termos de recursos hidricos em países de dimensões como o Brasil.O desenvolvimento de um algoritmo capaz de. a partir dos dados do satélite altimétrico Geosat processá-los de forma mais rápida e econômica, fornecendo informações prévias com as quais se possa efetivamente obter a variação do nível das águas de rios e Lagoas, constitue-se no desafio desta dissertação.O ajuste matemático proposto, que se utilizaria de um número menor de variáveis, se comparado ao método aplicado pela NASA, não trouxe os resultados esperados , mostrando-se ineficiente. Esta dissertação sugere que, embora este modelo proposto tenha se mostrado inadequado, abre-se um vasto campo de pesquisas para que a altimetria de satélites torne-se uma técnica operacional e viável em termos de recursos hidricos em águas continentais.

Utilização de semivariogramas como redutor de dimensionalidade no reconhecimento de padrões em imagens digitais hiperespectrais

Com o advento dos sensores hiperespectrais se tornou possível em sensoriamento remoto, uma serie de diferentes aplicações. Uma delas, é a possibilidade de se discriminar classes com comportamentos espectrais quase idênticas. Porém um dos principais problemas encontrados quando se trabalha com dados de alta dimensionalidade, é a dificuldade em estimar os inúmeros parâmetros que se fazem necessários. Em situações reais é comum não se ter disponibilidade de tamanho de amostra suficiente, por exemplo, para se estimar a matriz de covariâncias de forma confiável. O sensor AVIRIS fornece uma riqueza de informações sobre os alvos, são 224 bandas cobrindo o espectro eletromagnético, o que permite a observação do comportamento espectral dos alvos de forma muito detalhada. No entanto surge a dificuldade de se contar com uma amostra suficiente para se estimar a matriz de covariâncias de uma determinada classe quando trabalhamos com dados do sensor AVIRIS, para se ter uma idéia é preciso estimar 25.200 parâmetros somente na matriz de covariâncias, o que necessitaria de uma amostra praticamente impraticável na realidade. Surge então a necessidade de se buscar formas de redução da dimensionalidade, sem que haja perda significativa de informação. Esse tipo de problema vem sendo alvo de inúmeros estudos na comunidade acadêmica internacional. Em nosso trabalho pretendemos sugerir a redução da dimensionalidade através do uso de uma ferramenta da geoestatística denominada semivariograma. Investigaremos se os parâmetros calculados para determinadas partições do transecto de bandas do sensor AVIRIS são capazes de gerar valores médios distintos para classes com comportamentos espectrais muito semelhantes, o que por sua vez, facilitaria a classificação/discriminação destas classes.

Calibração de câmera digital não métrica-kodak DCS-460

Os equipamentos fotográficos digitais têm inovado a aerofotogrametria no que diz respeito à rapidez na coleta de informações geográficas referenciadas bem como o baixo custo da operação em comparação com os sistemas aerofotogramétricos convencionais. Na geração de produtos cartográficos, utilizando sistemas fotográficos digitais ou convencionais, o conhecimento dos parâmetros que definem a geometria interna da câmara é de fundamental importância. Este trabalho descreve uma das principais metodologias utilizadas atualmente para calibração analítica de câmaras. A câmara utilizada nesse trabalho é uma Kodak DCS460, e pertence à Fundação Universidade Federal do Rio Grande. O processo de calibração foi realizado na Universidade Federal do Paraná, com apoio do Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas, e o método utilizado foi o Método das Câmaras Convergentes Através do método paramétrico com injunções, o modelo final utilizado computacionalmente recupera os parâmetros intrínsecos como distância focal calibrada, posição do ponto principal, constantes da distorção radial simétrica e descentrada, bem como a matriz variância-covariância dos resultados obtidos no ajustamento. Os resultados da calibração foram analisados na matriz variância-covariância e foram satisfatórios. Para aplicação dos parâmetros em dados reais, uma imagem da região de Porto Alegre foi utilizada como objeto de estudo para geração de uma ortofoto, que é uma imagem corrigida geometricamente das distorções causadas pela variação de posição e altitude da plataforma. O Modelo Digital do Terreno é uma peça fundamental na geração de uma ortofoto e foi gerado a partir das curvas de nível fornecidas pela Prefeitura Municipal de Porto Alegre. Duas ortofotos foram geradas, a primeira levando em conta apenas o valor nominal da distância focal, e a segunda os parâmetros gerados no processo de calibração. Os resultados obtidos para a focal nominal apresentam resíduos maiores que os determinados com a distância focal calibrada, mostrando a necessidade de aplicação do método de calibração, como queria demonstrar.

Texturas de imagens utilizando conceitos de morfologia matemática

A textura é um atributo ainda pouco utilizado no reconhecimento automático de cenas naturais em sensoriamento remoto, já que ela advém da sensação visual causada pelas variações tonais existentes em uma determinada região da imagem, tornando difícil a sua quantificação. A morfologia matemática, através de operações como erosão, dilatação e abertura, permite decompor uma imagem em elementos fundamentais, as primitivas texturais. As primitivas texturais apresentam diversas dimensões, sendo possível associar um conjunto de primitivas com dimensões semelhantes, em uma determinada classe textural. O processo de classificação textural quantifica as primitivas texturais, extrai as distribuições das dimensões das mesmas e separa as diferentes distribuições por meio de um classificador de máxima-verossimilhança gaussiana. O resultado final é uma imagem temática na qual cada tema representa uma das texturas existentes na imagem original.

Análise descritiva dos sistemas convectivos de escala meso-(alpha) através das imagens de satélite GOES-8

Na América do Sul há uma forte incidência de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), que na maioria das vezes, estão associados a desastres naturais. Estes causam impactos não só do ponto de vista meteorológico, mas também social e econômico. Neste trabalho analisa-se 49 Sistemas Convectivos de Meso-α, que atuam na América do Sul, durante os anos de 1999, 2000 e 2001. Com o auxílio de imagens do satélite GOES-8(canal IR, 10,4μm), identifica-se padrões comportamentais ao longo da vida dos SCM. Para a caracterização da evolução temporal e espacial, faz-se uma divisão da análise em duas partes: temporal e espacial. Na análise temporal, observam-se as variações rítmicas na intensificação da atividade convectiva. Na análise espacial, são observadas características como: tamanho e tempo de vida dos SCM e de seus respectivos núcleos distâncias entre os núcleos, trajetórias dos SCM entre outras características comportamentais dos núcleos convectivos que constituem o sistema. A análise dos dados mostra que mais da metade dos casos analisados sofrem dois tipos de variações na atividade convectiva, uma com período de 12 horas, e outra com menor periodicidade, 5,1 horas. Mostra-se que a evolução espacial dos SCM dá-se em média na direção das latitudes mais baixas, de forma discreta com o aparecimento de novos núcleos, na direção noroeste em relação ao núcleo antigo.

Investigação sobre métodos para redução de dimensionalidade dos dados em imagens hiperespectrais

Os recentes avanços na tecnologia de sensores tem disponibilizado imagens em alta dimensionalidade para fins de sensoriamento Remoto. Análise e interpretação dos dados provenientes desta nova geração de sensores apresenta novas possibilidades e também novos desafios. Neste contexto,um dos maiores desafios consiste na estimação dos parâmetros em um classificador estatístico utilizando-se um número limitado de amostras de treinamento.Neste estudo,propõe-se uma nova metodologia de extração de feições para a redução da dimensionalidadedos dados em imagens hiperespectrais. Essa metodologia proposta é de fácil implementação e também eficiente do ponto de vista computacional.A hipótese básica consiste em assumir que a curva de resposta espectral do pixel, definida no espaço espectral, pelos contadores digitais (CD's) das bandas espectrais disponíveis, pode ser substituída por um número menor de estatísticas, descrevendo as principais característicasda resposta espectral dos pixels. Espera-se que este procedimento possa ser realizado sem uma perda significativa de informação. Os CD's em cada banda espectral são utilizados para o cálculo de um número reduzido de estatísticas que os substituirão no classificador. Propõe-se que toda a curva seja particionada em segmentos, cada segmento sendo então representado pela respectiva média e variância dos CD's. Propõem-se três algoritmos para segmentação da curva de resposta espectral dos pixels. O primeiro utiliza um procedimento muito simples. Utilizam-se segmentos de comprimento constante, isto é, não se faz nenhuma tentativa para ajustar o comprimento de cada segmento às características da curva espectral considerada. Os outros dois implementam um método que permite comprimentos variáveis para cada segmento,onde o comprimentodos segmentos ao longo da curva de resposta espectral é ajustado seqüencialmente.Um inconveniente neste procedimento está ligado ao fato de que uma vez selecionadauma partição, esta não pode ser alterada, tornando os algoritmos sub-ótimos. Realizam-se experimentos com um classificador paramétrico utilizando-se uma imagem do sensor AVIRIS. Obtiveram-se resultados animadores em termos de acurácia da classificação,sugerindo a eficácia dos algoritmos propostos.

Feições de textura para classificação de imagens

Presentemente, os métodos utilizados no processo classificação de imagens, em sua grande maioria, fazem uso exclusivamente dos atributos espectrais. Nesta pesquisa,são introduzidos os atributos espaciais, em particular a textura, no processo de classificação de imagens digitais. As informações de textura são quantificadas pelo método das matrizes de co-ocorrência, proposto por Haralick, e organizadas em um formato similar ao utilizado nas bandas espectrais, gerando desta forma canais de textura. Com a implementação deste atributo em adição aos espectrais, obtêm-se um acréscimo na exatidão obtida no processo de classificação de imagens.

Análise de transformações geométricas para o georreferenciamento de imagens do satélite CBERS-1

Neste trabalho serão descritos métodos e técnicas na análise de transformações geométricas para o georreferenciamento de imagens do satélite CBERS I, utilizando o sensor CCD na região de Porto Alegre, com a utilização das transformações afim e equações projetivas e com o uso de pontos de apoio coletados com receptor GPS. Os resultados experimentais obtidos com as transformações afim e equações projetivas são animadores, recomendando-se então continuar os estudos para as imagens do CBERS-I que pode ser um atalho importante para atualizar a cartografia regional brasileira, pois neste caso do sensor CCD se vislumbra a possibilidade de se gerarem cartas imagens nas escalas de 1:100.000 e 1:50.000.