METODOLOGIA DE ATUALIZAÇÃO DE CARTAS TOPOGRÁFICAS UTILIZANDO-SE IMAGENS DE SATÉLITE DE MÉDIA RESOLUÇÃO ESPACIAL

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1 EXÉRCITO BRASILEIRO DIRETORIA DE SERVIÇO GEOGRÁFICO METODOLOGIA DE ATUALIZAÇÃO DE CARTAS TOPOGRÁFICAS UTILIZANDO-SE IMAGENS DE SATÉLITE DE MÉDIA RESOLUÇÃO ESPACIAL CAP QEM/CART ANTONIO HENRIQUE CORREIA

2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 2 FASES DA ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA 3 CONVERSÃO DIGITAL 4 VETORIZAÇÃO 5 ATUALIZAÇÃO POR IMAGENS 6 PREPARAÇÃO DE ARQUIVOS PARA SIG 7 EDIÇÃO VETORIAL 8 CONCLUSÕES

3 1. INTRODUÇÃO Î O espaço geográfico encontra-se em constante modificação Î As imagens geradas a partir de sensores orbitais, face as suas características técnicas, temporalidade e a suas potencialidades, são empregadas como ferramentas de apoio à cartografia Î OBJETIVO DO TRABALHO Apresentar uma metodologia de extração de informações utilizando-se imagens de satélite de média resolução espacial, no contexto da atualização sistemática de cartas topográficas na escala 1: , que envolve desde a conversão da base analógica até a obtenção de arquivos vetoriais atualizados e prontos para serem carregados em Sistemas de Informações Geográficas

5 2. FASES DA ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DIGITALIZAÇÃO MATRICIAL DOS ORIGINAIS CARTOGRÁFICOS GEORREFERENCIAMENTO DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS DIGITALIZAÇÃO VETORIAL DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS ATUALIZAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS COM BASE NAS IMAGENS DE SATÉLITE PREPARAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS ATUALIZADOS PARA SIG EDIÇÃO VETORIAL

7 3. CONVERSÃO DIGITAL DIGITALIZAÇÃO MATRICIAL DOS ORIGINAIS CARTOGRÁFICOS Scanner para Originais Cartográficos GEORREFERENCIAMENTO DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS DIGITALIZAÇÃO VETORIAL DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS ATUALIZAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS COM BASE NAS IMAGENS DE SATÉLITE PREPARAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS ATUALIZADOS PARA SIG EDIÇÃO VETORIAL ATRAVÉS DA TECNOLOGIA ORIENTADA A OBJETO Original Digitalizado

9 4. VETORIZAÇÃO É a fase da cartografia automatizada que se destina a transformar os originais cartográficos, obtidos pelo processo da cartografia convencional, em arquivos digitais que serão matéria prima para as outras fases da cartografia automatizada. Original Digitalizado Original Vetorizado

11 5. ATUALIZAÇÃO POR IMAGENS Hidrografia DIGITALIZAÇÃO MATRICIAL DOS ORIGINAIS CARTOGRÁFICOS Planimetria GEORREFERENCIAMENTO DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS IMAGENS DE SATÉLITE TRABALHO DE CAMPO Altimetria DIGITALIZAÇÃO VETORIAL DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS ATUALIZAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS COM BASE NAS IMAGENS DE SATÉLITE

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 2 FASES DA ATUALIZAÇÃO CARTOGRÁFICA 3 CONVERSÃO DIGITAL 4 VETORIZAÇÃO 5 ATUALIZAÇÃO POR IMAGENS 5.1 PREPARO PARA A ATUALIZAÇÃO 5.2 ATUALIZAÇÃO DE LINHAS 5.3 ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS 5.4 TRABALHO DE CAMPO 6 PREPARAÇÃO DE ARQUIVOS PARA SIG 7 EDIÇÃO VETORIAL 8 CONCLUSÕES

13 5.1. PREPARO PARA A ATUALIZAÇÃO EM DISCO Arquivo Digitais da Vetorização NO ENVI PAN + MULTI Exportar TIFF ARMAZENAMENTO FUSÃO IHS GEORREFERENCIAMENTO NO I/RAS C Fusão Georreferenciada EM DISCO Cenas - bandas 10,20,30,40,50,70,80 PREPARO NO I/RAS C Fusão (TIFF) Salva Pontos Controle MOSAICO CRIAÇÃO DAS MOLDURAS NO MICROSTATION Fuso da cena NO MSPM Conversão de Fuso CORTE DAS FOLHAS REAMOSTRAGEM Reamostrar o corte da imagem fusionada para a resolução da imagem multiespectral ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS ATUALIZAÇÃO DE LINHAS SELEÇÃO DAS IMAGENS

15 5.2. ATUALIZAÇÃO DE LINHAS Î Atualização das feições lineares, através da interpretação visual da imagem fusionada pelo método IHS: Eliminação das feições que existiam na carta topográfica desatualizada e não estão mais presentes nas imagens de satélites, por exemplo, caminhos; Manutenção de feições que são relevantes para a área que está sendo atualizada, apesar de não ser identificada na imagem, por exemplo, estradas não asfaltadas; Alteração das feições que mudaram de categoria, conforme o que prescreve a TBCD, por exemplo, estrada não asfaltada que passou para asfaltada; Inserção das feições que não existiam na carta topográfica desatualizada e foram construídas posteriormente, por exemplo, uma estrada, aumento da zona urbana, etc; e Verificação e adequação da topologia das feições lineares atualizadas com as feições existentes nos arquivos digitais oriundos da vetorização (Sépia, Azul e Vermelho).

16 5.2. ATUALIZAÇÃO DE LINHAS (Eliminação) Caminhos antigos em cima de uma nova estrutura agrícola ANTES DEPOIS Curvas de nível que estão localizadas dentro de massas d água ANTES DEPOIS

17 5.2. ATUALIZAÇÃO DE LINHAS (Alteração) Estrada não pavimentada que passou para pavimentada ANTES DEPOIS Expansão de área urbana ANTES DEPOIS

18 5.2. ATUALIZAÇÃO DE LINHAS (Inserção) Arruamentos que são de fácil identificação na imagem ANTES DEPOIS Novas estradas construídas ANTES DEPOIS

20 5.3. ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS Î Atualização de áreas, através de técnicas de classificação digital supervisionada e interpretação visual de imagens: Discriminação de feições vegetais e massas d água, que podem ser identificadas na imagem, por exemplo, cultura e lagoa, respectivamente; Delimitação, manualmente, áreas que são de difícil discriminação por parte dos classificadores digitais de imagens, com por exemplo, área urbana; Eliminação de áreas que não possuam representativa cartográfica, de acordo com a escala de trabalho; Georreferenciamento das classificações; Mosaico das classificações; e Vetorização das áreas atualizadas para o formato vetorial, com as respectivas camadas, a fim de facilitar o trabalho de estruturação e validação desses arquivos.

21 5.3. ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS (SELEÇÃO DE AMOSTRAS) Î Seleção criteriosa das amostras (necessidade de experiência do operador) Î Padronização nas cores das classes (coerência no trabalho de revisão e ligação das feições) Î Classes de interesse (de acordo com Manual T da DSG): Massas d água (lagoas, represas, açudes, etc.); Terrenos sujeitos a inundação; Terreno exposto; Vegetação natural rasteira (campo, pastagem, etc.); Vegetação arbustiva (cerrado, caatinga, etc.); Vegetação arbórea (mata, bosque, etc.); Brejo ou pântano; Reflorestamento (pinus, eucalipto, etc.); Cultura permanente (café, laranja, etc.); e Cultura temporária (milho, trigo, etc).

22 5.3. ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS SELEÇÃO DAS AMOSTRAS BASEADO EM TÉCNICAS DE CLASSIFICAÇÃO SUPERVISIONADA CLASSIFICAÇÃO FILTRAGEM BASEADO NOS PONTOS DE CONTROLE OBTIDOS SOBRE A IMAGEM FUSÃO SUAVIZAÇÃO DO RESULTADO DE CLASSIFICAÇÃO GEORREFERENCIAMENTO CORTE DA CLASSIFICAÇÃO COMPROVAÇÃO DE CAMPO EDIÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO VETORIZAÇÃO DAS CLASSES BASEADO NAS MOLDURAS CRIADAS NA FASE DE PREPARO

23 5.3. ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS (EDIÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO) Î Essa edição tem por objetivo acertar eventuais erros cometidos pelo classificador, contemplando as seguintes etapas: Aplicação de máscaras geradas a partir de dados vetoriais ou matriciais (contorno de mancha urbana e feições geométricas, como é o caso dos pivôs irrigados); Eliminação de áreas que não são representadas na escala de trabalho (de acordo com o Manual T da DSG); Inserção de pequenas áreas que não foram discriminadas pelo classificador; e Redefinição de pixels que não foram atribuídos a sua verdadeira classe. Classificação sem área urbana Máscara da área urbana Classificação com área urbana

24 5.3 ATUALIZAÇÃO DE ÁREAS (VETORIZAÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO) ÎAo final da fase de edição da classificação, será realizada a vetorização das classes de interesse, que consiste na conversão das classes do formato matricial para o vetorial ÎO processo de atualização de áreas é finalizado com a conversão dos arquivos vetoriais do formato DXF para o formato DGN, alterando-se os atributos das feições existentes, conforme as categorias e os padrões gráficos do Manual Técnico T Classificação sem edição Classificação Editada Classe Vetorizada

26 5.4. TRABALHO DE CAMPO Î Após a atualização de linhas e de áreas, o operador deve preparar os arquivos atualizados em gabinete para esclarecer, em campo, as dúvidas de interpretação, com relação à representação de certas texturas, formas e resposta espectral Î A confirmação de campo na atualização das cartas deve ser considerada tão importante quanto o trabalho de campo e a reambulação na cartografia convencional. Sendo suprimida, deve-se ter ciência de que o produto final gerado poderá conter incorreções de classificação e interpretação Î Concluída a fase de campo, com as dúvidas de interpretação sanadas, deve-se implementar as alterações nos arquivos vetoriais. Terminada esta etapa, os arquivos estão prontos para serem preparados para SIG

28 6. PREPARAÇÃO DE ARQUIVOS PARA SIG DIGITALIZAÇÃO MATRICIAL DOS ORIGINAIS CARTOGRÁFICOS GEORREFERENCIAMENTO DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS DIGITALIZAÇÃO VETORIAL DOS ORIGINAIS DIGITALIZADOS Planimetria Hidrografia ATUALIZAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS COM BASE NAS IMAGENS DE SATÉLITE PREPARAÇÃO DOS ARQUIVOS VETORIAIS ATUALIZADOS PARA SIG EDIÇÃO VETORIAL Altimetria Vegetação

29 6. PREPARAÇÃO DE ARQUIVOS PARA SIG 1) Suavização de linhas 2) Separação em 09 categorias original original 3) Simplificação da representação gráfica dos elementos espaciais 4) Definição da quebra de elementos gráficos em pontos de interseção 5) Eliminação de pontos e segmentos livres 6) Eliminação de pontos redundantes 7) Remoção de linhas duplicadas 8) Revisão e correção da toponímia preliminar 9) Geração dos contornos fechados (Shapes) corrigido corrigido corrigido

31 7. EDIÇÃO VETORIAL É a fase da cartografia automatizada que se destina a preparar os arquivos vetoriais atualizados para a impressão do produto final, por meio da padronização de símbolos e convenções cartográficas regulados pelo Manual T da DSG CARTA EDITADA

33 8. CONCLUSÕES Î Fase de Atualização de Linhas Fase mais crítica Necessita de Reambulação Î Fase de Atualização de Áreas Melhora significativa nos últimos anos, com a introdução de novas ferramentas, além do trabalho de campo Produz resultados mais confiáveis que a atualização de linhas Î As imagens Landsat 7 fusionadas, com 12,5 metros de resolução espacial, apresentam boas características para a extração de informações lineares, se adequando perfeitamente ao mapeamento na escala 1: Î A metodologia em questão vem sendo empregada no âmbito da DSG, produzindo bons resultados quando comparado com dados de campo