Fundamentos de Geoprocessamento

Apresentação em tema: "Fundamentos de Geoprocessamento"— Transcrição da apresentação:

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

2 Vínculo com Cartografia
Natureza dos dados espaciais Aspectos funcionais e de apresentação (fonte: Maguire, Goodchild, Rhind, 1991)

3 Cartografia para Geoprocessamento
Natureza dos dados espaciais sistemas de coordenadas sistemas de projeção cartográfica transformações geométricas componentes de erro

4 Cartografia para Geoprocessamento
Aspectos funcionais e de apresentação modelagem cartográfica integração de dados integração com Sensoriamento Remoto visualização generalização cartográfica

5 Cartografia para Geoprocessamento
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

6 Cartografia para Geoprocessamento
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

7 Sistemas de Coordenadas
(fonte: Maguire, Goodchild, Rhind, 1991)

8 Sistemas 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)

9 Sistemas de Coordenadas
Coordenadas polares desenvolvimento de projeções cônicas Coordenadas cartesianas coordenadas de projeção x = cos  = arctg (y/x) y = sen  = (x2 + y2) 0.5

10 Projeções Cartográficas
Sistemas de projeção x = f1() y = f2 ()  = g1(x,y)  = g2(x,y) Propriedades conformidade, equivalência, equidistância Escolha da projeção localização, tamanho, forma

11 Projeções 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

12 Transformações geométricas
Similaridade - 4 parâmetros Afim ortogonal - 5 parâmetros Afinidade - 6 parâmetros Polinomiais -  6 parâmetros Requerimentos pontos de controle Aplicações digitalização, geo-referenciamento

13 Transformações geométricas
identidade escala rotação rotação residual quebra do paralelismo

14 Conhecimento 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?

15 Modelagem Cartográfica
Operação por vizinhança (dinâmica) valor novo = f (valores vizinhos) Operação por regiões (estática) valor novo = f (valores de uma região) (fonte: Tomlin, 1990)

16 Operação por vizinhança
(fonte: Tomlin, 1990)

17 Operação por regiões (fonte: Tomlin, 1990)

18 Integração de Dados (fonte: Maguire, Goodchild, Rhind, 1991)

19 Integração de Dados Sistemas de referência Cobertura dos dados
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

20 Integração com Sensoriamento Remoto
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.

21 Correção 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

22 Correção 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

23 Correção geométrica de imagens
Transformação geométrica modelo de correções independentes modelo fotogramétrico modelo polinomial (registro de imagens) Mapeamento inverso Reamostragem (interpolação) vizinho mais próximo bilinear convolução cúbica

24 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

25 Mapeamento Inverso (T-1)
l p T T-1 ? X Y I J pixel

26 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.

27 Visualização (fonte: Maguire, Goodchild, Rhind, 1991)

28 Visualização Codificação e medição Extração - visão de baixo nível
Abstração e síntese Organização Visão artificial Leitura, análise e interpretação Representação gráfica

29 Visualização Codificação e medição Extração Abstração e síntese
representação discreta da realidade Extração análise de feições segmentação Abstração e síntese análise de forma reconhecimento e localização de objetos rotulação

30 Visualização Visão artificial Leitura, análise e interpretação
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?

31 Generalização 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

32 Generalização Cartográfica
(fonte: McMaster, Shea, 1992)

33 Motivações 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

34 Tipos 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

35 Estratégias 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

36 Generalização Visualização ou modelagem?
Emulação do processo analógico? Análise espacial? (fonte: Muehrcke, Muehrcke, 1992)