Fundamentos de Geoprocessamento INPE - Divisão de Processamento de Imagens Cartografia Integração de Dados Integração de Dados

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INPE - Divisão de Processamento de INPE - Divisão de Processamento de ImagensImagens

CartografiaCartografia

Integração de DadosIntegração de Dados

GEOPROCESSAMENTO - CARTOGRAFIA & INTEGRAÇÃO DE DADOSGEOPROCESSAMENTO - CARTOGRAFIA & INTEGRAÇÃO DE DADOS 22

Vínculo com CartografiaVínculo com Cartografia

• Natureza dos dados espaciais• Aspectos funcionais e de

apresentação

(fonte: Maguire, Goodchild, Rhind, 1991)


Cartografia para Cartografia para GeoprocessamentoGeoprocessamento

• Natureza dos dados espaciais

– sistemas de coordenadas

– sistemas de projeção cartográfica

– transformações geométricas

– componentes de erro



• Aspectos funcionais e de apresentação

– modelagem cartográfica

– integração de dados

– integração com Sensoriamento Remoto

– visualização

– generalização cartográfica



• Terra: como tratar matematicamente o

objeto de nosso estudo?– Geodésia, forma e dimensões da Terra

– geóide, esferóides, datum planimétrico

– coordenadas geográficas ou geodésicas?

– Sistema Geodésico Brasileiro

– mudanças de datum



• Datum planimétrico ou horizontal– conceito importante, normalmente mal

interpretado e mal usado pela comunidade de

usuários

– afeta diretamente a exatidão geodésica da

base de dados digitais

– impõe a questão da variabilidade das

coordenadas geodésicas


Sistemas de CoordenadasSistemas de Coordenadas




• Coordenadas geodésicas (geográficas?)– figura de referência: esfera ou elipsóide

• Coordenadas geocêntricas terrestres X = R.cos cos = arcsen (Z/R)Y = R.cos .sen = arctan (Y/X)Z = R.sen

(assumindo o modelo esférico)



• Coordenadas polares– desenvolvimento de projeções cônicas

• Coordenadas cartesianas– coordenadas de projeção

x = cos = arctg (y/x)y = sen = (x2 + y2) 0.5


Projeções CartográficasProjeções Cartográficas

• Sistemas de projeção x = f1()y = f2 ()

= g1(x,y) = g2(x,y)

• Propriedades– conformidade, equivalência, equidistância

• Escolha da projeção– localização, tamanho, forma


Projeções CartográficasProjeções Cartográficas

• Superfície ou figura de referência– esfera, elipsóide

• Superfície de projeção– plano, cone, cilindro, poliedro

• Posição da superfície de projeção– normal ou equatorial, oblíqua, transversa

• Método de construção– projetivo, analítico, convencional


Transformações geométricasTransformações geométricas

• Similaridade - 4 parâmetros

• Afim ortogonal - 5 parâmetros

• Afinidade - 6 parâmetros

• Polinomiais - 6 parâmetros

• Requerimentos– pontos de controle

• Aplicações– digitalização, geo-referenciamento


Transformações geométricasTransformações geométricas

identidade escala

rotação

rotação residual

quebra do paralelismo


Conhecimento da IncertezaConhecimento da Incerteza

• Exatidão de posicionamento– erro na posição de pontos bem definidos

• Exatidão de atributos– campos (relevo) … valor numérico

– categorias (solo) … certo ou errado

• Consistência lógica e completeza– linhas omitidas ou polígonos não rotulados

– base de dados contém o que deve?


Modelagem CartográficaModelagem Cartográfica

(fonte: Tomlin, 1990)

Operação por vizinhança (dinâmica) valor novo = f (valores vizinhos)

Operação por regiões (estática)valor novo = f (valores de uma região)


Operação por vizinhançaOperação por vizinhança



Operação por regiõesOperação por regiões







• Sistemas de referência– fusos ou zonas da projeção UTM

• Cobertura dos dados– divisão por folhas do mapeamento

– divisão por distrito, município ou estado

– divisão por imagem de satélite

• Erros nos dados– polígonos espúrios

– ajuste de linhas


Integração com Sensoriamento Integração com Sensoriamento RemotoRemoto

• Sensoriamento Remoto representa uma fonte única de informação atualizada para um SIG.

• A união da tecnologia e dos conceitos e teorias de Sensoriamento Remoto e SIG possibilita a criação de sistemas de informação mais ricos e sofisticados.


Correção geométrica de imagensCorreção geométrica de imagens

• Importância– eliminação de distorções sistemáticas

– estudos multi-temporais

– integração de dados em SIG

• Requerimentos– conhecimento das distorções existentes

– escolha do modelo matemático adequado

– avaliação e validação de resultados


Correção geométrica de imagensCorreção geométrica de imagens

• Fontes de distorções geométricas (MSS, TM, HRV, AVHRR)– rotação da Terra (skew)

– distorções panorâmicas (compressão)

– curvatura da Terra (compressão)

– arrastamento da imagem durante uma varredura

– variações de altitude, atitude e velocidade do satélite


Correção geométrica de Correção geométrica de imagensimagens

• Transformação geométrica– modelo de correções independentes

– modelo fotogramétrico

– modelo polinomial (registro de imagens)

• Mapeamento inverso

• Reamostragem (interpolação)– vizinho mais próximo

– bilinear

– convolução cúbica


Transformação Geométrica (T)Transformação Geométrica (T)

• Modelo de correções independentes– distorções sistemáticas são corrigidas de forma independente

– cálculo (l,p) (,) não é factível

• Modelo fotogramétrico– usa o princípio das equações de colinearidade

– considera a interdependência das distorções

– cálculo (l,p) (,) é factível

• Modelo polinomial (registro de imagens)– cálculo (l,p) (,) através de pontos de controle


Mapeamento Inverso (TMapeamento Inverso (T-1-1))

l

p

T

T-1

?

X

Y

I

J

pixel


Reamostragem (interpolação)Reamostragem (interpolação)

• Vizinho mais próximo– pega o NC mais próximo ao resultado do mapeamento inverso.

• Bilinear– usa três interpolações lineares sobre os quatro pixels que

cercam o resultado do mapeamento inverso, duas ao longo das linhas e uma na direção das colunas.

• Convolução cúbica– usa cinco interpolações polinomiais do terceiro grau sobre os

dezesseis pixels que cercam o resultado do mapeamento inverso, quatro ao longo das linhas e a quinta na direção das colunas.


VisualizaçãoVisualização




• Codificação e medição

• Extração - visão de baixo nível

• Abstração e síntese

• Organização

• Visão artificial

• Leitura, análise e interpretação

• Representação gráfica



• Codificação e medição– representação discreta da realidade

• Extração– análise de feições

– segmentação

• Abstração e síntese– análise de forma

– reconhecimento e localização de objetos

– rotulação



• Visão artificial– correlação de imagens

– transformação matriz-vetor

– reconhecimento de padrões

• Leitura, análise e interpretação– extração, modelagem e inferência

• Representação gráfica– encapsular a arte e a técnica cartográfica?

– modelar a partir da representação gráfica?


Generalização CartográficaGeneralização Cartográfica

• Universalização do conteúdo de uma base de dados espaciais com uma certa finalidade– redução da complexidade

– retenção da exatidão espacial e de atributos

– função da escala ou da resolução espacial?

– modelagem em níveis de abstração diferentes

– comunicação mais eficiente


Generalização CartográficaGeneralização Cartográfica

(fonte: McMaster, Shea, 1992)


Motivações da generalizaçãoMotivações da generalização

• Seleção e representação simplificada de objetos através de transformações espaciais e de atributos– construção de bases de dados

– otimização computacional

– aumento de robustez

– derivação de bases de dados

– otimização da comunicação visual


Tipos de generalizaçãoTipos de generalização

• Sequência de operações de modelagem– generalização de objetos

• seleção de objetos

• conteúdo da base de dados

– generalização orientada à modelagem

• simplificação da base de dados

– generalização cartográfica

• representação gráfica da base de dados simplificada


Estratégias de generalizaçãoEstratégias de generalização

• Orientação por processos– deduções a partir de uma base de dados

detalhada

– explicitação de semântica e contexto

• Orientação por representações– representações múltiplas, multi-escala

– ênfase na eficiência de extração de informação


GeneralizaçãoGeneralização

• Visualização ou modelagem?• Emulação do processo analógico?• Análise espacial?

(fonte: Muehrcke, Muehrcke, 1992)

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