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Modelagem Numérica de Terreno - Princípios - Grades e Interpoladores - Produtos.

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Apresentação em tema: "Modelagem Numérica de Terreno - Princípios - Grades e Interpoladores - Produtos."— Transcrição da apresentação:

1 Modelagem Numérica de Terreno - Princípios - Grades e Interpoladores - Produtos

2 2 MNT ( DTM = Digital Terrain Model): representa matematicamente a distribuição espacial de uma determinada característica vinculada a uma superfície real Superficie - em geral contínua e o fenômeno que representa pode ser variado MNT z=f(x,y) caracteriza o parâmetro a ser modelado Modelagem Numérica de Terreno

3 3 Principais Aplicações: Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos. Análise de visibilidade a partir de pontos predefinidos. Análises de corte-aterro para projeto de estradas e barragens. Definição automática de drenagens e bacias. Elaboração de mapas de declividade e exposição para apoio a análise de geomorfologia e erodibilidade Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas. Orto-retificação de imagens de sensoriamento remoto. Apresentação tridimensional (em combinação com outras variáveis) Modelagem Numérica de Terreno

4 4 1. Aquisição dos dados 2. Geração de grades 3. Análises e elaboração de produtos. Fases no Processo de Modelagem Numérica

5 5 Aquisição dos Dados Amostragem de dados é uma das tarefas mais importantes de todo o processo. Compreende a aquisição de um conjunto de amostras que representam a variação de um fenômeno espacial de interesse. Não pode ser insuficiente - subamostragem, nem ser redundante - superamostragem.

6 6 Aquisição dos Dados - Amostragem A amostragem não é aleatória. – Deve ser representativa do comportamento do fenômeno. Superamostragem nem sempre significa uma amostragem representativa. Definição de amostragem - considerar quantidade e posicionamento das amostras em relação ao comportamento do fenômeno a ser modelado. Por exemplo: – Superamostragem de altimetria numa região plana significa redundância de informação – Subamostragem - poucos pontos em uma região de relevo movimentado - significa escassez de informações.

7 7 Amostragem por PONTOS: regular ou irregular Amostragem regular - posição espacial (x,y) mantém uma regularidade de distribuição nas direções x e y. Exemplos: – Levantamentos sistemáticos em trabalhos de campo, amostras obtidas automaticamente, imagens em par estéreo – Imagens de fase interferométrica.

8 8 Amostras por PONTOS: irregular Não existe regularidade na distribuição das amostras. – Mais usada na prática em um levantamento de campo - locais de acesso mais fácil - ao longo de drenagens ou de estradas - onde se pode fazer medições. – Na quase totalidade as amostras mais representativas de um fenômeno não estão regularmente distribuídas.

9 9 Amostragem por Isolinhas Representação de uma superfície por meio de curvas de isovalor. Exemplo: isolinhas altimétricas - mapas topográficos. – Nos mapas topográficos existem pontos amostrados irregularmente que foram obtidos por trabalhos de campo.

10 10 Aquisição dos Dados Mapa plano-altimétrico com isolinhas e pontos cotados

11 Representações de MNT no SPRING (a) pontos (c) grade triangular (b) isolinhas (d) grade retangular Isolinhas derivadas de grade retangular ou triangular

12 12 Contorno Edição de Linhas: Modo e Fator de Digitalização Valor de cota Sair Desfazer Salvar Mostrar Barras Auxiliares Recursos de Edição Vetorial de MNT Criar Editar Suprimir Ferramentas

13 Exercício 15 Criar mapa altimetrico – Importar isolinhas (DXF - Release 12) Entidade 3D Polyline do AutoCad. – Importar pontos cotados (DXF - Release 12) Entidade POINT do AutoCad – Gerar toponimia (texto) Mesmo PI no SPRING Importar como Amostras (MNT)

14 12 Modelo Numérico de Terreno Grade Retangular – Mais adequada p/ dados geofísica e vista 3D – Facilita manuseio e conversão Grade Triangular – Representa melhor relevos complexos – Capacidade de incorporar restrições (linha de quebra)

15 12 TIN ( Triangular Irregular Network ) Utiliza polígonos de faces triangulares com vértices sobre os próprios pontos amostrados. Amostras interligadas três a três, formando triângulos. Existem inúmeras maneiras de interligar esses pontos – mais usada é triangulação de Delaunay Modelagem por Grade Triangular

16 Exercício 16 Gerar grade triangular – Sem linha de quebra – Com linha de quebra Usar PI de drenagem

17 13 Modelagem por Grade Retangular (interpoladores) Vizinho mais próximo Média Simples Média Ponderada

18 14 Interpoladores Vizinho Mais Próximo Média Simples Média Ponderada

19 Exercício 17 Gerar grades retangulares de amostras e de outras grades – Grade retangular a partir das amostras – Grade retangular a partir de outra grade retangular – Grade retangular a partir de grade triangular

20 Onde obter dados de MNT - Modelos Numéricos de Terreno ? SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) Fontes disponíveis 1 – USGS 2 – EMBRAPA (Brasil em Revelo) 3 – Topodata (INPE) 20

21 SRTM - Topodata (INPE) 21

22 SRTM - Topodata (INPE) Quadrículas com articulação na escala 1: ( 1 o de latitude por 1,5 o de longitude) 22 prefixo de 6 letras LA_LON Escolha o FORMATO : -ASCII – XYZ -GRAD -GEOTIF -Idrisi 2 -BMP

23 SRTM - Topodata (INPE) 23

24 Exercício 18 - Mapa de Altimetria – SRTM 4 arquivos são necessários para recobrimento do DF Os arquivos estão no formato GeoTIFF (LatLong / WGS-84), 15_48_ZN.TIF 15_495ZN.TIF 16_48_ZN.TIF 16_495ZN.TIF

25 Exercício 18 - Mapa de Altimetria – SRTM Problemas de ajuste no contato entre as grades: Solução : Substituir os valores DUMMY (Nulos) pela média de seus vizinhos horizontais e verticais. Parte da gradezoom dado entrada zoom dado de saída mnt2 = mnt1 < 2000 ? mnt1 : (mnt1[0,-2] + mnt1[0,2]) / 2 ; zoom no dado entrada zoom no dado de corrigido

26 15 Produtos de MNT: Geração de Imagem Imagem MNT Nível de Cinza - Mapeamento linear dos valor de cota (Z) para nível de cinza Zmin -> 1 e Zmax->255 * Condição : uma categoria do modelo Imagem no banco

27 16 Produtos de MNT: Geração de Imagem Imagem MNT Sombreada - Valores dos níveis de cinza proporcionais à intensidade de iluminação que atinge o pixel. * Condição : uma categoria do modelo Imagem no banco

28 24 Produtos de MNT: Análise de Perfis Determinação das trajetórias

29 17 - representado por uma grade regular, é projetado no plano 2D juntamente com uma imagem de textura (imagem sombreada ou imagem de sensoriamento remoto) * Condição : uma grade retangular como PI ativo. Produtos de MNT: Projeção Geométrica Planar - 3D

30 20 Produtos de MNT: Fatiamento Classificação de um MNT através da definição de faixas de valores e associação desses valores com classes pré-definidas. * Condição : uma categ. do modelo Temático com classes para cada fatia

31 21 Grade Retangular de altimetria Imagem de Alturas Fatiada ( ) Aplicações: exemplo de Fatiamento

32 Exercício 19 a 22 Ex 19: Geração de Imagem de MNT – Criar uma nova categoria para armazenar os planos imagens. Ex 20: Fatiamento de grade de altimetria – mapa hipsométrico – Criar uma nova categoria com classes para armazenar os intervalos de corte da altimetria. Ex 21: Geração de Perfil a partir de grades – Edite trajetórias na tela. Encerrar a linha com botão direito do mouse antes de gerar o gráfico. Ex 22: Visualização de Imagem em 3D – Utilize a imagem de relevo sombreado como textura – Copie imagem Sintética de Satélite para projeto corrente e utilize esta imagem como textura.

33 22 Z i-1,j Z i,j Z i-1,j-1 Z i,j-1 Z i+1,j-1 Z i-1,j Z i+1,j+1 Z i,j+1 Z i-1,j+1 A declividade e a exposição são obtidas a partir da definição do vetor gradiente. D = arctg {[( Z/ X ) 2 +( Z/ Y ) 2 ] 1/2 } E = arctg [-( Z/ Y )/ ( Z/ X )] ( - < E < ) Uma metodologia para grade regular [ Z/ X] i,j = [( Z i+1,j+1 + 2*Z i+1,j + Z i+1,j-1 ) – ( Z i-1,j+1 + 2*Z i-1,j + Z i-1,j-1 )]/8* X [ Z/ Y] i,j = [( Z i+1,j+1 + 2*Z i,j+1 + Z i-1,j+1 ) – ( Z i+1,j+1 + 2*Z i,j-1 + Z i-1,j-1 )]/8* Y Produtos de MNT: Mapa de Declividade e Exposição

34 23 Grade regular de declividade Imagem de declividade fatiada (0-2, 2-5, 5-10 e >10) Produtos de MNT: Mapa de Declividade

35 Exercício 23 - Mapa de Declividade – Aplicativo 1 Geração de Grade Declividade e Fatiamento de Grade Numérica – Mapa de Declividade Ex 30

36 36 Edição Matricial Disponíveis 5 modos de operações: Editar Área - Utiliza edição de linhas fechadas (ilhas) digitalizadas sobre o PI ativo;ilhas Copiar área - Utiliza um plano de informação de referência (imagem classificada, rotulada, planos temáticos ou cadastrais) para associar ou trocar as classes no PI ativo; Classificar Área - permite pintar a imagem temática com classes temáticas sobre as áreas (polígonos), que estão representadas pelos próprios pixels da imagem Limpar Pixels – elimina áreas de pixels contíguos menores que o limiar informado Deslocar Imagem - desloca todo o plano matricial na direção informada

37 37 Edição Matricial – Barra de Ferramentas Selecionar operação: Editar, Classificar, Copiar, Limpar, Deslocar Selecionar classe Operações na fila Sair Remover item da fila Executar operações Remover todos os itens Deslocamento Cor da classe Visual da classe Permite editar -Mapas temáticos matriciais -Imagens classificadas -Imagens sintéticas

38 38 Edição Matricial - Editar Área Botão da direita fecha o polígono Executar para alterar os polígonos editados

39 39 Edição Matricial - Copiar Área Selecionar PI de referência Selecionar polígono vetor ou matricial na tela Auxiliar a área a ser pintada Executar para alterar

40 40 Edição Matricial - Classificar Área Selecione a cor da classe que deseja atribuir Selecione o polígono na tela do PI ativo. Executar para confirmar.

41 41 Edição Matricial - Limpar Pixels Digite o número de pixels contíguos que deseja substituir. Executar para confirmar.

42 42 Edição Matricial - Deslocar Imagem Digite o valor de deslocamento em X e Y. Executar para confirmar. O que ultrapassar o retângulo envolvente do PI será recortado.


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