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

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

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

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

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

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

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

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)

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

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

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

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

Transformações geométricas identidade escala rotação rotação residual quebra do paralelismo

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?

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)

Operação por vizinhança (fonte: Tomlin, 1990)

Operação por regiões (fonte: Tomlin, 1990)

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

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

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.

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

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

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

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

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.

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

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

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

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?

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

Generalização Cartográfica (fonte: McMaster, Shea, 1992)

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

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

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

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