R - 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal - Embrapa
R - 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal - Embrapa
R - 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal - Embrapa
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 750 -762<br />
Avaliação geométrica <strong>de</strong> uma cena CBERS-2B/HRC da região <strong>de</strong> Goiânia-GO<br />
Amarildo Rosa <strong>de</strong> Oliveira Junior 1<br />
Hugo José Ribeiro 1<br />
Elaine Reis Costa Lima 1<br />
1 Instituto Fe<strong>de</strong>ral <strong>de</strong> Educação, Ciência e Tec<strong>no</strong>logia <strong>de</strong> Goiás – IFG<br />
Rua 75, nº 46, Centro.<br />
CEP: 74055-110 - Goiânia – GO, Brasil<br />
aro_junior@hotmail.com<br />
hgribeirogeo@gmail.com<br />
elainercosta@gmail.com<br />
Resumo. Com a evolução dos sensores <strong>de</strong> Sensoriamento Remoto, as imagens orbitais estão sendo cada vez<br />
mais utilizadas como fonte <strong>de</strong> dados para diversos estudos e levantamentos <strong>de</strong>vido à facilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> aquisição<br />
e o seu gran<strong>de</strong> alcance. O programa espacial brasileiro acompanha este <strong>de</strong>senvolvimento e disponibiliza<br />
gratuitamente aos usuários imagens dos satélites CBERS. O presente trabalho tem como objetivo avaliar<br />
uma imagem CBERS-2B/HRC, com correção geométrica <strong>de</strong> sistema (nível 2), da região <strong>de</strong> Goiânia/GO,<br />
<strong>de</strong>tectando os potenciais problemas geométricos <strong>de</strong>sta imagem. Após a avaliação da cena nível 2, será<br />
realizada a correção geométrica da imagem com pontos <strong>de</strong> controle GPS, o que possibilitará uma <strong>no</strong>va<br />
avaliação do produto, indicando seu potencial após a correção. Por fim, o produto corrigido será classificado<br />
<strong>de</strong> acordo com o Padrão <strong>de</strong> Exatidão Cartográfica (PEC) brasileiro.<br />
Palavras-chave: CBERS, distorções geométricas, avaliação, qualida<strong>de</strong>, padrão <strong>de</strong> exatidão cartográfica.<br />
750
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 751 -762<br />
Abstract.The evolution of remotely sensed data and digital image processing techniques allows a great<br />
variety of uses for orbital images. This kind of information is wi<strong>de</strong>ly used in a large amount of studies and<br />
researches, since its free obtainment is guaranteed by the Brazilian spatial program. The aim of this paper is<br />
the evaluation of a CBERS-2B/HRC scene acquired over Goiânia/GO. This product, obtained from INPE´s<br />
catalogue, is geometrically corrected from the acquisition system and the movements of the platform.<br />
This evaluation allows the <strong>de</strong>tection of potential geometric problems. The product will be geometrically<br />
corrected with the use of GPS control points and a new evaluation will be performed. Finally, the corrected<br />
product will be tested according the Brazilian cartographic accuracy standard.<br />
Key-words: CBERS, geometric distortions, evaluation, quality, cartographic accuracy standard.<br />
1. Introdução<br />
Com a gran<strong>de</strong> evolução da tec<strong>no</strong>logia e surgimento <strong>de</strong> diversas técnicas, o Sensoriamento<br />
Remoto passa a ser uma das principais ferramentas aplicadas diante da necessida<strong>de</strong> cada<br />
vez maior <strong>de</strong> monitorar e buscar respostas aos fenôme<strong>no</strong>s que ocorrem na superfície<br />
terrestre. Cada vez mais os sensores orbitais evoluem, ficando mais sofisticados,<br />
melhorando sua resolução espectral, espacial e temporal.<br />
Na medida em que a tec<strong>no</strong>logia utilizada <strong>no</strong>s procedimentos <strong>de</strong> mapeamento se<br />
<strong>de</strong>senvolve com espantosa velocida<strong>de</strong>, um número cada vez maior <strong>de</strong> usuários não<br />
especialistas em mapeamento também surge. Muitas vezes este <strong>no</strong>vo público usuário<br />
<strong>de</strong> imagens não tem o preparo e qualificação a<strong>de</strong>quados. Assim, a questão da qualida<strong>de</strong><br />
geométrica do dado utilizado é muitas vezes esquecida, consi<strong>de</strong>rando-se que o produto<br />
utilizado é "geometricamente a<strong>de</strong>quado". É evi<strong>de</strong>nte que cada aplicação tem sua<br />
especificação e tolerância e, na medida em que a tolerância aumenta, esta preocupação<br />
po<strong>de</strong> se tornar <strong>de</strong>sprezível, mas mesmo assim é importante conhecer a qualida<strong>de</strong> do<br />
produto utilizado (Galo, 1994).<br />
Imagens orbitais estão sendo utilizadas como fonte <strong>de</strong> dados para diversos estudos<br />
e levantamentos <strong>de</strong>vido à facilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> aquisição e o seu respectivo alcance. O Instituto<br />
Nacional <strong>de</strong> Pesquisa (Inpe) tem gran<strong>de</strong> importância nesta evolução, sendo o pioneiro junto<br />
com a Aca<strong>de</strong>mia Chinesa <strong>de</strong> Tec<strong>no</strong>logia Espacial (Cast) a disponibilizar gratuitamente<br />
imagens orbitais <strong>de</strong> vários países.<br />
O catálogo <strong>de</strong> imagens <strong>no</strong> site do INPE disponibiliza<br />
aos usuários imagens do sensor HRC – (High Resolution Camera) em nível dois <strong>de</strong><br />
processamento (L2) com 2,5 m <strong>de</strong> resolução espacial, ou seja, produto resultante da<br />
correção geométrica <strong>de</strong> sistema aplicada recuperando a geometria do imageamento<br />
através dos parâmetros do satélite. Segundo o próprio INPE, <strong>de</strong>vido à baixa qualida<strong>de</strong><br />
dos dados <strong>de</strong> efeméri<strong>de</strong>s os produtos po<strong>de</strong>m ter um erro posicional <strong>de</strong> até 10 km.<br />
Vários pesquisadores realizaram testes para avaliar a qualida<strong>de</strong> geométrica dos<br />
dados CBERS. Segundo Chaves (1998), a análise da qualida<strong>de</strong> geométrica <strong>de</strong> dados<br />
georreferenciados po<strong>de</strong> ser realizada a partir do cálculo das discrepâncias entre as<br />
coor<strong>de</strong>nadas <strong>de</strong> um ponto <strong>no</strong> terre<strong>no</strong> e sua representação <strong>no</strong> dado, verificando a existência<br />
<strong>de</strong> erros sistemáticos e assim analisando a precisão dos mesmos em relação aos padrões<br />
adotados, obtendo assim, um perfil que permite a avaliação qualitativa e quantitativa dos<br />
mesmos.<br />
Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar uma imagem nível dois<br />
CBERS-2B/HRC da região <strong>de</strong> Goiânia <strong>de</strong>tectando os potenciais problemas geométricos<br />
<strong>de</strong>sta imagem. Esta análise fica restrita às componentes planimétricas, suficientes para a<br />
751
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 752 -762<br />
análise <strong>de</strong> erros geométricos inter<strong>no</strong>s <strong>de</strong> uma imagem. Após a avaliação da cena nível<br />
2, será realizada a correção geométrica da imagem com pontos <strong>de</strong> controle GPS, o que<br />
possibilitará uma <strong>no</strong>va avaliação do produto indicando seu potencial após a correção.<br />
Por fim, o produto corrigido será classificado <strong>de</strong> acordo com o Padrão <strong>de</strong> Exatidão<br />
Cartográfica (PEC) brasileiro. Ressalta-se <strong>no</strong>vamente que a componente vertical não foi<br />
analisada neste trabalho.<br />
A metodologia aplicada neste trabalho po<strong>de</strong> ser empregada para análise <strong>de</strong> imagens<br />
<strong>de</strong> qualquer região, po<strong>de</strong>ndo ser útil na avaliação <strong>de</strong> imagens do <strong>Pantanal</strong> e sua bacia<br />
principalmente com o lançamento próximo do satélite CBERS-3, que disponibilizará<br />
imagens <strong>de</strong> variadas resoluções espaciais.<br />
3.1. Materiais<br />
Figura 1. Localização da Área <strong>de</strong> Estudo<br />
A área <strong>de</strong> estudo (Figura 1) correspon<strong>de</strong> à<br />
cena do satélite CBERS-2B/Sensor HRC<br />
órbita 158_A e ponto 119_1 que se encontra<br />
entre as latitu<strong>de</strong>s -16.50410 e -16.80810 e<br />
entre as longitu<strong>de</strong>s -49.39860 e -49.19800,<br />
localizada <strong>no</strong> Estado <strong>de</strong> Goiás. A cena<br />
representa Goiânia, capital do estado, que<br />
confronta com os municípios <strong>de</strong> Senador<br />
Canedo, Goianápolis, Bela Vista <strong>de</strong> Goiás,<br />
Hidrolândia, Guapó, Goianira, Nerópolis,<br />
Aparecida <strong>de</strong> Goiânia e Trinda<strong>de</strong>. Os<br />
procedimentos metodológicos constituíramse<br />
na aplicação <strong>de</strong> diferentes rotinas <strong>de</strong><br />
tratamento digital <strong>de</strong> imagens e análises<br />
estatísticas, que po<strong>de</strong>m ser sintetizadas nas<br />
seguintes etapas: 1) avaliação geométrica<br />
da imagem, 2) correção geométrica da cena,<br />
3) reavaliação do produto geometricamente<br />
corrigido e, 4) análise <strong>de</strong> precisão cartográfica<br />
do produto corrigido.<br />
O programa Marlin disponibilizado pelo INPE foi utilizado para visualizar e analisar<br />
a geometria das imagens, obter os pontos <strong>de</strong> controle e mo<strong>de</strong>lar as transformações<br />
geométricas. O registro da imagem foi realizado <strong>no</strong> software ENVI 4.5 e o algoritmo<br />
para avaliação do produto cartográfico foi <strong>de</strong>senvolvido <strong>no</strong> software Matlab 2007b.<br />
Os pontos utilizados nas análises foram obtidos por Nazare<strong>no</strong>, Ferreira, Macedo<br />
(2007). O método utilizado foi o “posicionamento relativo estático rápido”, com precisão<br />
<strong>de</strong> 20 centímetros.<br />
752
3.2. Métodos<br />
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 753 -762<br />
3.2.1. Avaliação geométrica da cena HRC<br />
A avaliação geométrica da imagem foi realizada <strong>no</strong> programa Marlin. Esta análise<br />
foi realizada <strong>no</strong> produto original sem nenhum tipo <strong>de</strong> correção geométrica posterior à<br />
aquisição da imagem a partir do catálogo do INPE. A coleta dos pontos <strong>de</strong> controle para<br />
avaliação foi realizada observando a necessida<strong>de</strong> <strong>de</strong> cobrir toda a área <strong>de</strong> imagem da<br />
cena. Uma boa metodologia é fazer a divisão da imagem em <strong>no</strong>ve setores (Figura 2)<br />
e medir pelo me<strong>no</strong>s um ponto <strong>de</strong> controle em cada setor, preenchendo assim todos os<br />
setores da imagem.<br />
Figura 2. Divisão da imagem em 9 setores<br />
O Marlin é um software que, uma vez medidos os pontos <strong>de</strong> controle, faz a<br />
mo<strong>de</strong>lagem dos parâmetros <strong>de</strong> várias transformações geométricas lineares, não lineares<br />
e até racionais. A transformação geométrica utilizada na avaliação foi a transformação<br />
afim que tem como parâmetros a rotação, fator <strong>de</strong> não-ortogonalida<strong>de</strong>, fator <strong>de</strong> escala e<br />
translação, esses dois últimos calculados individualmente para as componentes E e N.<br />
Foi escolhida a transformação afim pelo fato <strong>de</strong> ser um mo<strong>de</strong>lo matemático linear cujos<br />
parâmetros mo<strong>de</strong>lam os principais problemas geométricos que po<strong>de</strong>m ocorrer em uma<br />
imagem. Após o cálculo dos parâmetros da transformação, tem-se o erro médio quadrático<br />
do ajustamento, calculado em função dos resíduos <strong>de</strong> cada ponto e que é indicativo da<br />
qualida<strong>de</strong> geométrica interna do produto.<br />
3.2.2. Correção geométrica da cena<br />
Utilizando o software ENVI 4.5 foi realizada a correção geométrica da cena. Para este<br />
procedimento foram medidos 12 pontos <strong>de</strong> controle. O mo<strong>de</strong>lo matemático utilizado <strong>no</strong><br />
registro foi uma transformação poli<strong>no</strong>mial <strong>de</strong> 1ª or<strong>de</strong>m (mo<strong>de</strong>lo similar à transformação<br />
afim do Marlin). Foi utilizado o método <strong>de</strong> reamostragem por convolução cúbica, similar<br />
ao método que o INPE utiliza nas imagens por ele distribuídas.<br />
753
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 754 -762<br />
3.2.3. Reavaliação do produto geometricamente corrigido<br />
A reavaliação do produto geometricamente corrigido utiliza a mesma metodologia<br />
utilizada <strong>no</strong> item 3.2.1 aplicando o software Marlin.<br />
Para análises estatísticas, é indicado por Merchant (1982) apud Galo (1994, p. 2)<br />
que se utilize <strong>no</strong> mínimo 20 pontos bem distribuídos por todos os quadrantes da carta.<br />
Como o objetivo final é, além <strong>de</strong> reavaliar o produto geometricamente corrigido, fazer a<br />
avaliação estatística segundo o PEC brasileiro, foram utilizados os 20 pontos indicados<br />
na bibliografia. É válido <strong>de</strong>stacar que estes 20 pontos <strong>de</strong> controle são diferentes dos 12<br />
pontos iniciais utilizados <strong>no</strong> registro.<br />
3.2.4. Análise <strong>de</strong> precisão cartográfica do produto corrigido<br />
Para <strong>de</strong>finir a qualida<strong>de</strong> do produto avaliado utilizou-se o parâmetro do Decreto 89.817<br />
<strong>de</strong> 20 <strong>de</strong> Junho <strong>de</strong> 1984 (Tabela 1). No Decreto são fornecidos os parâmetros para<br />
a avaliação dos produtos. Entretanto, não é recomendado nenhum método <strong>de</strong> análise.<br />
Assim, po<strong>de</strong>-se assumir os testes <strong>de</strong> hipótese como uma metodologia válida para a tarefa<br />
<strong>de</strong> verificação dos parâmetros indicados na legislação.<br />
Tabela 1. Valor do Padrão <strong>de</strong> Exatidão Cartográfica (PEC) e o Erro Padrão (EP)<br />
planimétricos para cada classe, referentes à escala da carta.<br />
Classe PEC EP<br />
3.2.4.1. Análise <strong>de</strong> tendências do produto<br />
A 0,5 mm × escala 0,3 mm × escala<br />
B 0,8 mm × escala 0,5 mm × escala<br />
C 1,0 mm × escala 0,6 mm × escala<br />
Segundo Galo e Camargo (1994) a análise da exatidão da carta é baseada na análise<br />
estatística das discrepâncias entre as coor<strong>de</strong>nadas observadas na carta e as coor<strong>de</strong>nadas<br />
<strong>de</strong> referência, calculada para cada ponto i por:<br />
∆ Ei = Ei − Eiref<br />
∆ Ni = Ni − Niref<br />
On<strong>de</strong>:<br />
∆E i , ∆N i = Diferença entre as coor<strong>de</strong>nadas na carta e as coor<strong>de</strong>nadas <strong>de</strong> referência<br />
E i = Coor<strong>de</strong>nadas E observadas na carta<br />
N i = Coor<strong>de</strong>nadas N observadas na carta<br />
E iref = Coor<strong>de</strong>nadas E <strong>de</strong> referência<br />
N iref = Coor<strong>de</strong>nadas N <strong>de</strong> referência<br />
754
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 755 -762<br />
A média e o <strong>de</strong>svio padrão das discrepâncias amostrais <strong>de</strong>vem ser calculados por:<br />
On<strong>de</strong>:<br />
1<br />
∆ E = − ∆ E<br />
n<br />
∑<br />
n<br />
i = 1<br />
1<br />
∆ N = − ∆ N<br />
n<br />
∑<br />
n<br />
i=<br />
1<br />
i<br />
i<br />
∆ E , N ∆ = Média das discrepâncias em E e N, respectivamente.<br />
∆ Ei<br />
e<br />
755<br />
s ∆<br />
s ∆<br />
E<br />
N<br />
n 1<br />
= ( ∆ Ei − ∆ E)²<br />
n − 1 ∑<br />
i=<br />
1<br />
n 1<br />
= ( ∆ Ni − ∆ N)²<br />
n − 1 ∑<br />
, i N ∆<br />
= Diferenças em E e N para cada ponto, respectivamente.<br />
s ∆ = Desvio padrão das discrepâncias em E e N, respectivamente.<br />
s ∆ E,<br />
N<br />
No teste <strong>de</strong> tendência po<strong>de</strong>m ser escritas as seguintes hipóteses:<br />
H 0 : ∆ E = 0, contra<br />
H 0 : ∆ N = 0, contra<br />
H1 : E 0 ∆ ≠ H1 : ∆ N ≠ 0<br />
Para este teste <strong>de</strong>ve-se calcular a estatística amostral "t", e verificar se o valor <strong>de</strong> t<br />
amostral está <strong>no</strong> intervalo <strong>de</strong> aceitação ou rejeição da hipótese nula.<br />
O valor <strong>de</strong> t amostral <strong>de</strong>ve ser calculado através <strong>de</strong>:<br />
∆ E<br />
t = n<br />
∆ E<br />
s<br />
∆ E<br />
∆ N<br />
t = n<br />
On<strong>de</strong>:<br />
t∆ E ,<br />
t∆ N = t amostral das componentes E e N, respectivamente.<br />
n = número <strong>de</strong> pontos.<br />
e o intervalo <strong>de</strong> confiança por:<br />
| t | t α<br />
∆ N<br />
s<br />
∆ N<br />
∆ E < ( n−<br />
1, /2)<br />
| t∆ N | < t( n−<br />
1, α /2)<br />
Uma vez que a estatística amostral t esteja fora do intervalo <strong>de</strong> confiança, rejeitase<br />
a hipótese nula, ou seja, a carta não po<strong>de</strong> ser consi<strong>de</strong>rada como livre <strong>de</strong> tendências<br />
significativas na coor<strong>de</strong>nada testada, para um <strong>de</strong>terminado nível <strong>de</strong> confiança.<br />
3.2.4.2. Análise <strong>de</strong> precisão do produto<br />
A análise da precisão po<strong>de</strong> ser feita comparando-se o <strong>de</strong>svio-padrão das discrepâncias<br />
com o erro padrão (EP) esperado, para a classe na qual se <strong>de</strong>seja testar.<br />
Portanto o teste <strong>de</strong> hipóteses a ser formulado é o seguinte:<br />
i = 1
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 756 -762<br />
H 0 : S² ∆ E = σ ² ∆ E , contra H 0 : S² ∆ N = σ ² ∆ N , contra<br />
e<br />
H1 : S² ∆ E > σ ² ∆ E<br />
H1 : S² ∆ N > σ ² ∆ N<br />
Os termo S² ∆ E,<br />
S² ∆ N correspon<strong>de</strong>m aos <strong>de</strong>svios-padrão esperados para as coor<strong>de</strong>nadas<br />
E e N. Os termos σ ² ∆ E,<br />
σ ² ∆ N indicam os erros padrão esperados para a classe que se <strong>de</strong>seja<br />
testar o produto. Consi<strong>de</strong>rando que o erro padrão é fixado não para uma coor<strong>de</strong>nada, mas<br />
para a resultante, consi<strong>de</strong>ra-se para os testes planimétricos <strong>de</strong>compostos em E e N que o<br />
erro padrão <strong>de</strong>ve ser reescrito como:<br />
σ ∆ E<br />
=<br />
EP<br />
2<br />
Uma vez calculada a variância esperada po<strong>de</strong>-se calcular a seguinte estatística:<br />
χ<br />
2<br />
∆ E<br />
S²<br />
= ( n − 1)<br />
σ ²<br />
∆ E<br />
∆ E<br />
756<br />
χ<br />
2<br />
∆ N<br />
S²<br />
= ( n − 1)<br />
σ ²<br />
On<strong>de</strong>:<br />
2 2<br />
χ ∆ E,<br />
χ ∆ N = Qui-Quadrado amostral das componentes E e N, respectivamente.<br />
e verificar se o valor acima calculado está <strong>no</strong> intervalo <strong>de</strong> aceitação, ou seja:<br />
χ < χ<br />
2 2<br />
∆ E ( n − 1, α )<br />
χ < χ<br />
2 2<br />
∆ N ( n − 1, α )<br />
Se as expressões anteriores não forem verificadas, rejeita-se a hipótese ( H 0) <strong>de</strong> que<br />
a carta atenda à precisão pré-estabelecida da classe em questão (Galo e Camargo, 1994).<br />
4. Resultados e Discussões<br />
4.1. Avaliação da cena<br />
Após inserir sobre a cena <strong>no</strong> Marlin os pontos <strong>de</strong> controle utilizados para a avaliação, foi<br />
utilizada uma transformação afim que relaciona os dados <strong>de</strong> trabalho com os <strong>de</strong> referência<br />
para avaliar os problemas geométricos da imagem. Os resultados <strong>de</strong>sta análise po<strong>de</strong>m ser<br />
visualizados na tabela 2.<br />
Tabela 2 – Parâmetros da transformação afim calculados pelo Marlin<br />
Parâmetros<br />
Rotação -0.03 graus<br />
Fator <strong>de</strong> Não-Ortogonalida<strong>de</strong> -0.18<br />
Fator <strong>de</strong> Escala E 1.00<br />
Fator <strong>de</strong> Escala N 1.00<br />
∆ N<br />
∆ N<br />
Translação E 1942.30 metros<br />
Translação N 841.57 metros
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 757 -762<br />
Po<strong>de</strong>mos <strong>no</strong>tar que, para esta cena, os fatores <strong>de</strong> escala nas direções leste-oeste e<br />
<strong>no</strong>rte-sul tiveram valores iguais a um, indicando que não houve distorções <strong>de</strong> escala na<br />
imagem. Uma leve rotação foi verificada. Já os parâmetros <strong>de</strong> translação indicam um<br />
<strong>de</strong>slocamento da imagem em tor<strong>no</strong> <strong>de</strong> 1942 m na direção leste-oeste e 841 m na direção<br />
<strong>no</strong>rte-sul. Levando em consi<strong>de</strong>ração que a imagem HRC tem um pixel <strong>de</strong> 2,5 m, temos<br />
um <strong>de</strong>slocamento <strong>de</strong> aproximadamente 719 e 311 pixels, respectivamente.<br />
O erro médio quadrático (EMQ) obtido ficou em 16,16 m ou aproximadamente 6<br />
pixels. Os maiores resíduos (Tabela 3) indicam na cena os locais on<strong>de</strong> há maior distorção<br />
interna, o que po<strong>de</strong> ser comprovado na Figura 5 do gráfico <strong>de</strong> resíduos dos pontos.<br />
Tabela 3 – Resíduos dos pontos <strong>de</strong> controle calculados pelo Marlin após a aplicação <strong>de</strong><br />
uma transformação afim<br />
Resíduos E Resíduos N Resíduos E Resíduos N<br />
ID (m)<br />
(m) ID (m)<br />
(m)<br />
1 -4.86 -16.51 7 -4.38 -2.76<br />
2 -1.03 -29.11 8 -10.51 9.63<br />
3 -0.68 -5.30 9<br />
1<br />
19.04 11.35<br />
4 -0.14 -1.08 0 2.49 -9.20<br />
5 6.36 23.83 11<br />
1<br />
1.90 13.34<br />
6 -10.61 -7.65 2 2.42 13.47<br />
4.2. Correção <strong>no</strong> ENVI<br />
Na intenção <strong>de</strong> reavaliar a imagem, a mesma foi submetida a uma correção geométrica<br />
feita <strong>no</strong> software Envi. Foram utilizados doze pontos <strong>de</strong> controle, conforme ilustra a<br />
Figura 3, e o erro médio quadrático (EMQ) obtido foi <strong>de</strong> aproximadamente 5 pixels.<br />
O polinômio utilizado foi o <strong>de</strong> 1ª or<strong>de</strong>m, ou seja, a mesma transformação geométrica<br />
utilizada na análise anterior realizada <strong>no</strong> Marlin. O método <strong>de</strong> reamostragem utilizado foi<br />
a convolução cúbica, conforme ilustra a Figura 4.<br />
Figura 3 – Pontos <strong>de</strong> controle para registro obtidos <strong>no</strong> Envi.<br />
757
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 758 -762<br />
Figura 4 – Parâmetros <strong>de</strong> registro utilizados <strong>no</strong> Envi.<br />
4.3. Reavaliação da imagem corrigida<br />
Após a correção geométrica da cena, uma <strong>no</strong>va avaliação da imagem corrigida foi feita <strong>no</strong><br />
Marlin (Tabela 4). Os parâmetros foram comparados e po<strong>de</strong>-se <strong>no</strong>tar que as translações<br />
se reduziram a pouco mais <strong>de</strong> um pixel. O parâmetro referente à rotação foi corrigido<br />
e o fator <strong>de</strong> não ortogonalida<strong>de</strong> tor<strong>no</strong>u-se nulo. A acurácia <strong>de</strong>sta transformação (EMQ)<br />
foi <strong>de</strong> 13,91 m ou pouco mais <strong>de</strong> 5 pixels, uma redução <strong>de</strong> 2,25 m em relação à primeira<br />
transformação on<strong>de</strong> a imagem não estava corrigida com pontos <strong>de</strong> controle.<br />
Tabela 4 – Parâmetros da transformação afim calculados pelo Marlin para a imagem corrigida<br />
Parâmetros<br />
Rotação 0.00 graus<br />
Fator <strong>de</strong> Não-Ortogonalida<strong>de</strong> 0.01<br />
Fator <strong>de</strong> Escala E 1.00<br />
Fator <strong>de</strong> Escala N 1.00<br />
Translação E 2.94 metros<br />
Translação N 3.54 metros<br />
Apesar <strong>de</strong> o EMQ ter sofrido uma redução em relação à primeira avaliação, ele<br />
ainda continua alto e isto revela que a transformação afim não conseguiu mo<strong>de</strong>lar<br />
satisfatoriamente as distorções internas da cena, pois este indicador <strong>de</strong>veria estar na or<strong>de</strong>m<br />
<strong>de</strong> um pixel ou me<strong>no</strong>s. Foram testados outros polinômios e o polinômio <strong>de</strong> <strong>2º</strong> grau foi<br />
o que apresentou melhores resultados reduzindo pela meta<strong>de</strong> o EMQ da transformação,<br />
ou seja, reduzindo o valor para 7,68 m. A Figura 5 apresenta os resíduos dos pontos<br />
<strong>de</strong> controle nas três situações diferentes: obtidos como resultado da avaliação inicial da<br />
cena com a transformação afim (A), obtidos como resultado da reavaliação da cena com<br />
a transformação afim (B) e por fim como resultado da reavaliação da cena através <strong>de</strong> um<br />
polinômio <strong>de</strong> segunda or<strong>de</strong>m (C).<br />
758
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 759 -762<br />
Figura 5 – [A] Resíduos dos pontos para avaliação inicial do Marlin – transf. afim, [B]<br />
Resíduos dos pontos após a correção geométrica – transf. afim, [C] Resíduos dos pontos<br />
após a correção geométrica – transf. poli<strong>no</strong>mial <strong>de</strong> <strong>2º</strong> grau.<br />
Po<strong>de</strong>-se observar que um polinômio <strong>de</strong> primeira or<strong>de</strong>m não foi suficiente para mo<strong>de</strong>lar<br />
as distorções internas da cena.<br />
4.4. Análise da Precisão Cartográfica<br />
Foi utilizada a metodologia proposta <strong>no</strong> item 3.2.4.2. para avaliar a cena geometricamente<br />
corrigida segundo o padrão <strong>de</strong> exatidão cartográfica brasileiro. A análise foi realizada<br />
individualmente para cada componente planimétrica E e N.<br />
4.4.1. Tendência<br />
Após a aplicação da metodologia <strong>de</strong>scrita em 3.2.4.1., obtivemos os seguintes resultados<br />
apresentados na Tabela 5:<br />
Tabela 5 – Valores estatísticos calculados pelo Matlab<br />
Delta E Delta N<br />
Média (m) 3,8405 -3,742<br />
Desvio Padrão (m) 9.4416 13.5674<br />
T amostral 1.8191 -1.2335<br />
T tabelado 1.7290<br />
Através <strong>de</strong>stes valores foi possível <strong>de</strong>tectar uma tendência na direção leste-oeste.<br />
4.4.2. Precisão<br />
Para dados <strong>de</strong> Sensoriamento Remoto, a escala i<strong>de</strong>al para uso é uma razão da resolução<br />
espacial do produto analisado pela acuida<strong>de</strong> visual, consi<strong>de</strong>rada 0,2 mm. Seguindo este<br />
raciocínio foi calculada a escala i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> uso para a cena analisada neste artigo. Por se<br />
tratar <strong>de</strong> uma imagem cuja resolução espacial é <strong>de</strong> 2,5 m, o resultado obtido foi uma<br />
escala <strong>de</strong> 1:12500.<br />
759
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 760 -762<br />
Após realizar os testes estatísticos usando a escala i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> 1:12500 <strong>no</strong> algoritmo<br />
<strong>de</strong>senvolvido <strong>no</strong> Matlab, verificou-se que a mesma não se encaixou em nenhuma classe<br />
do PEC Brasileiro. (Tabela 6)<br />
Tabela 6 – Resultados obtidos do algoritmo <strong>no</strong> software Matlab para escala i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> uso<br />
Classe A Classe B Classe C<br />
Erro Padrão (m) 2,6517 4,4194 5,3033<br />
Desvio Padrão Amostral (E | N) (m) 9,442 | 13,567 9,442 | 13,567 9,442 | 13,567<br />
Qui-quadrado amostral (E | N) (m) 240,885 | 497.407 86.719 | 179,067 60,221 | 124,352<br />
Qui-quadrado tabelado 30,14<br />
Escala 1:12.500<br />
Conforme visto <strong>no</strong> item 3.2.4.2. a condição para que a hipótese ( H 0) seja aceita é<br />
<strong>de</strong> que o Qui-quadrado amostral seja me<strong>no</strong>r que o Qui-quadrado teórico em ambas as<br />
componentes, <strong>no</strong>s resultados estatísticos obtidos do algoritimo para escala <strong>de</strong> 1:12500<br />
essa condição não se verificou para nenhuma classe do padrão cartográfico Brasileiro.<br />
No entanto, outras escalas foram testadas a fim <strong>de</strong> tentar encaixar este produto em<br />
alguma classe. A Tabela 7 mostra os resultados obtidos e as escalas máximas para o<br />
enquadramento do produto em cada classe.<br />
Tabela 7 – Resultados obtidos através do algoritmo <strong>no</strong> software Matlab<br />
Classe A Classe B Classe C<br />
Escala 1:51.000 1:31.000 1:26.000<br />
Erro Padrão (m) 10,818 10,960 11,030<br />
Desvio Padrão Amostral (E | N) (m) 9,441 | 13,567 9,441 | 13,567 9,441 | 13,567<br />
Qui-quadrado amostral (E | N) (m) 14,470 | 29,880 39,165 | 80,873 55,677 | 114,970<br />
Qui-quadrado tabelado 30,14<br />
5. Conclusão<br />
Foi observado que mesmo após a correção geométrica da cena usando o polinômio <strong>de</strong><br />
1º grau não foi possível mo<strong>de</strong>lar as distorções internas. No entanto houve uma melhora<br />
significativa ao se usar um polinômio <strong>de</strong> <strong>2º</strong> grau.<br />
Os resultados salientaram a importância <strong>de</strong> uma pré-análise para verificar se a escala<br />
i<strong>de</strong>al calculada para <strong>de</strong>terminado produto realmente se aplica. Verifica-se que para o<br />
sensor CBERS-2B/HRC a escala calculada <strong>de</strong> 1:12500 não se encaixa em nenhuma classe<br />
do PEC. Após os testes constatou-se que para o a classe A, a escala i<strong>de</strong>al é <strong>de</strong> 1:51000,<br />
bem me<strong>no</strong>r que a i<strong>de</strong>al.<br />
Está previsto para o final <strong>de</strong>ste a<strong>no</strong> o lançamento do satélite CBERS-3 que possibilitará<br />
um salto e<strong>no</strong>rme <strong>no</strong> uso <strong>de</strong> imagens orbitais. Com resolução espacial <strong>de</strong> 5 metros na<br />
banda pancromática e 10 metros nas bandas multiespectrais, o sensor PANMUX fornecerá<br />
imagens com alto potencial <strong>de</strong> uso em diversas aplicações e caberá à comunida<strong>de</strong> usuária<br />
avaliar se o produto fornecido é coerente com sua escala i<strong>de</strong>al e se é livre <strong>de</strong> maiores<br />
distorções geométrica.<br />
760
6. Referências<br />
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 761 -762<br />
Chaves, E. E. D. Análise da qualida<strong>de</strong> <strong>de</strong> dados georreferenciados utilizando a tec<strong>no</strong>logia GPS.<br />
1998. 179 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia <strong>de</strong> Transportes) – Universida<strong>de</strong> <strong>de</strong> São Paulo, São<br />
Carlos. 1998.<br />
GALO, M.; Camargo, P.O. Utilização do GPS <strong>no</strong> controle da qualida<strong>de</strong> <strong>de</strong> carta. In: Congresso<br />
Brasileiro <strong>de</strong> Cadastro Técnico Multifinalitário. Florianópolis, 1994, páginas 41- 48.<br />
Nazare<strong>no</strong>, N. R. X.; Ferreira, N.C.; Macedo, F. C. Avaliação da exatidão cartográfica da ortofoto<br />
digital do município <strong>de</strong> Goiânia –GO. In: <strong>Simpósio</strong> Brasileiro <strong>de</strong> Geomática, 24-27, 2009, Presi<strong>de</strong>nte<br />
Pru<strong>de</strong>nte - SP, p.889-896.<br />
MERCHANT, D. C. Spatial Accuracy Standards for Large Scale Line Maps. Technical Papers of the<br />
American Congress on Surveying and Mapping (1), 222- 231, 1982.<br />
761
Anais 4º <strong>Simpósio</strong> <strong>de</strong> <strong>Geotec<strong>no</strong>logias</strong> <strong>no</strong> <strong>Pantanal</strong>, Bonito, MS, 20-24 <strong>de</strong> outubro 2012<br />
<strong>Embrapa</strong> Informática Agropecuária/INPE, p. 762 -762<br />
762