Anais XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE

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1 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE Fts digitais btidas cm us de VANT para mapeament de áreas verdes d Campus da Unisins em Sã Lepld: análise da exatidã psicinal, utilizand sftware GEOPEC Reginald Macedôni da Silva 1 Lenard Camps Incenci 1 Bet Saraiva ds Reis 1 Gabriel Sares 1 Evandr Kirsten 1 1 Universidade d Vale d Ri ds Sins Unisins Labratóri de Sensriament Remt e Cartgrafia Digital - LASERCA Curs de Engenharia Cartgráfica e de Agrimensura Av. Unisins, CEP Sã Lepld - RS, Brasil macednis@unisins.br; lcincenci@unisins.br; betsr@unisins.br; gabrielsare@unisins.br; ekirsten@unisins.br Abstract. The use f new technlgies fr envirnmental mapping is increasing cnsiderably, a technlgy that has emerged is the unmanned aerial vehicles (UAVs), but it shuld be understd what extent such infrmatin may be used and what level f quality data. Therefre, this study aimed t describe the pattern analysis f psitinal accuracy f digital phts taken by unmanned aerial vehicle (UAV), t analyze the level f psitinal quality, enabling the cnstructin f a digital cartgraphic database fr mapping green areas. Digital phts f the UAV were rthrectified using 13 cntrl pints btained in the field n strategic and well-defined pints. The rthrectified image was analyzed frm the crdinates cming frm the field, and these are cnfigured in UTM prjectin and reference system SIRGAS2000. All pints were tracked GNSS / RTK gedetic equipment tied t the gedetic netwrk Campus Unisins in Sã Lepld. Fr the study were cllected in the field 31 pints, such cnsidered withut errrs. The result was within the specificatins f the standard cartgraphic accuracy, which will allw the use f cartgraphic basis fr mapping the green areas in the Unisins Campus, lcated in Sã Lepld / RS. Palavras-chave: unmanned aerial vehicle, glbal navigatin satellite system, digital phts, veícul aéri nã tripulad, sistema glbal de navegaçã pr satélite, fts digitais 1. Intrduçã O avanç de nvas getecnlgias vem aumentand a cada an, pssibilitand as usuáris a btençã de infrmações que nã seriam pssíveis há alguns ans atrás. Dentr desse cntext pde-se bservar crescente aument de usuáris de VANT (Veícul Aére Nã Tripulad) para diversas aplicações, cm levantament de patrimôni históric (Palerm et al.,2013), mnitrament de frnteiras (utilizad pela Plícia Federal), partidas de futebl (cm crreu na cpa d mund n Brasil esse an), entre utras. O us de VANT permite hje bter uma grande quantidade de dads, cm mair qualidade, atualizações mais frequentes, maires resluções, que pssibilita atender a necessidade ds usuáris pr infrmações mais atualizadas. Essa infrmaçã pde, ainda, ser gerreferenciada, cm pnts de api n camp, pr mei d us de GNSS (Glbal Navigatin Satellite System Sistema Glbal de Navegaçã pr Satélite). A pssibilidade da btençã de imagens gerreferenciadas cm us de VANT, vei atender a necessidade da Universidade d Vale d Ri ds Sins (Unisins), de mapear as áreas verdes d Campus de Sã Lepld, para assim, manter sua base de dads atualizada, que permitirá a setr de Sistema de Gestã Ambiental (SGA) seu gerenciament. Esse setr é respnsável pela manutençã da certificaçã ambiental ISO14001, certificad esse, que a instituiçã pssui desde dezembr de Apesar d VANT ser equipad cm receptres GNSS, eles nã sã capazes de realizarem um v em trajetória retilínea, e até mesm, manter a altitude de v. Essa instabilidade pde 6281

2 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE ser causada pela velcidade d vent, que pde prvcar prblemas de escala e ns recbriments lngitudinal e lateral (Júnir et al., 2014), send assim, prdut final pde ter distrções na gemetria das imagens, pdend prejudicar a qualidade d gerreferenciament ds bjets presentes na imagem. Assim, cm a precupaçã de analisar a qualidade d gerreferenciament btid cm VANT, teve-se cm bjetiv principal desse trabalh a análise psicinal, bedecend a Padrã de Exatidã Cartgráfica (PEC), cujs critéris estã estabelecids n Decret-lei n /1984, em seu artig 8 0, nde tem-se classificaçã das cartas quant à sua exatidã. O PEC é um indicadr estatístic de dispersã, relativ a 90% de prbabilidade que define a exatidã de trabalhs cartgráfics, send essa prbabilidade crrespndente a 1,6449 vezes Err-Padrã (equaçã 1). PEC = 1,6449.EP (1) Onde: PEC crrespnde a Padrã de Exatidã Cartgráfica; EP crrespnde a Err Padrã, pdend ser equivalente às expressões d Desvi Padrã e Err Médi Quadrátic. 2. Metdlgia de Trabalh 2.1. Área de estud A área de estud utilizada n trabalh fi Campus da UNISINOS (Universidade d Vale d Ri ds Sins), lcalizada n bairr Crist Rei n municípi de Sã Lepld RS (Figura 1). O campus da Unisins em Sã Lepld lcaliza-se na Latitude 29º47 40 S e Lngitude 51º09 19 W, SIRGAS2000. Figura 1 Lcalizaçã d Campus Unisins em Sã Lepld 6282

3 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE 2.2. Obtençã das fts aéreas cm VANT Para btençã das fts aéreas fi necessári fazer um planejament de v, de frma a abranger tda a área d Campus da Unisins (Figuras 2 e 3), perfazend um ttal de aprximadamente 2 km 2. Figura 2 Plan de v abrangend Campus da Unisins Figura 3 Psições d VANT na aquisiçã das fts aéreas 6283

4 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE Durante a btençã das fts aéreas teve-se uma precupaçã cm a velcidade d vent n lcal, pis dentr das características técnicas d VANT só é permitid à tmada das fts quand essa velcidade nã fr mair d que 45 km/h. O VANT utilizad na aquisiçã das fts fi ebee, fabricad pela empresa SenseFly (Figura 4). O equipament tem as seguintes especificações técnicas: Envergadura de 96 centímetrs; Mens de 700g de pes de declagem; Câmera de 16MP, integrad e cntrlad eletrnicamente; Bateria de líti plímer; 45 minuts de temp de v; km/h a velcidade de cruzeir; Até 45 km/h a resistência a vent; Link de rádi de até três quilômetrs; Cbre até 10km quadrads; Patamar Linear; Resluçã de imagem de 3-30 cm/pixel (dependend da altitude de vô). Figura 4 VANT ebee Fnte: SenseFly, 2014 Durante v bteve-se um ttal de 198 fts digitais, utilizad na geraçã d msaic rtrretificad. Esse msaic fi gerreferenciad cm base em 13 pnts de cntrle, btend-se cm resultad d prcessament um err médi residual de 0, 076 m, cm um err máxim de 0,190 m Planejament para rastreament ds pnts de validaçã N planejament para definiçã ds pnts de validaçã, medids n camp, utilizu-se cm parâmetr as fts aéreas gerreferenciadas (prcessadas), btidas pel VANT. A partir dessas fts digitais definiu-se 31 pnts, utilizand-se para iss sftware Autcad. Esses 6284

5 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE pnts fram esclhids pela melhr definiçã na imagem e pel fácil acess e identificaçã n camp (Figura 5), send a mairia deles cants de calçada. Figura 5 Lcalizaçã ds pnts de validaçã na imagem 2.4. Rastreament ds pnts de validaçã Para btençã das crdenadas ds pnts n camp, executu-se um psicinament diferencial (RTK - Real Time Kinematic), cm us de dis receptres GNSS gedésic da marca Leica mdel 900. Para transprte de crdenadas utilizu-se cm pnt base marc 002 da Rede Gedésica UNISINOS (Figura 6A), gerrefereciad n Datum SIRGAS2000. Os pnts utilizads para a análise de psicinament fram cants bem definids n camp (Figura 6B) Figura 6A e B (6A) Marc gedésic 002 da rede gedésica Unisins (6B) Pnt rastread n camp 6285

6 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE 2.5. Prcessament das crdenadas n sftware GEOPEC Cm base nas crdenadas btidas n camp fi executada a análise de exatidã psicinal, através d us d sftware GEOPEC (Sants, 2008). Essa precisã d rtmsaic fi avaliada pelas discrepâncias calculadas entre as crdenadas planimétricas ds pnts de verificaçã cm as crdenadas ds mesms pnts lidas n rtmsaic. Nesse trabalh as crdenadas planimétricas btidas n levantament cm GNSS/RTK fram cnsideradas cm verdadeiras, ist é, isentas de err. Para análise ds resultads utilizu-se cm parâmetr n sftware GEOPEC uma escala de referência 1/2500, cm um nível de cnfiança de 95% (a = 0,050) N artig 9º decret-lei n /1984 estabelece que as cartas sejam classificadas, segund sua exatidã, nas classes A, B e C, cnsiderand s seguintes critéris cnfrme Tabela 1: Tabela 1. Padrã de Exatidã Cartgráfic em funçã da escala. Fnte: Adaptad de PEC Decret nº Escalas Classes PEC Planimétric Carta (mm) Terren (m) 1/2000 A B 0,8 1,6 C 2,0 1/10000 A B C 1/ A B C 0,8 0,8 5,0 8,0 10,0 7,5 12,0 15,0 Err Padrã Carta (mm) Terren (m) 0,3 0,6 0,6 1,2 0,3 0,6 0,3 0,6 3,0 5,0 6,0 4,5 7,5 9,0 3. Resultads Cm resultad das crdenadas btidas n camp tem-se as infrmações na Tabela 2: Tabela 2. Crdenadas da imagem e btidas n camp cm GNSS N ID Crdenadas UTM da Imagem Crdenadas UTM d Camp - GNSS E (metrs) N (metrs) E (metrs) N (metrs) Resídu E(m) Resídu N(m) Resídu Abslut , , , ,572 0,21-0,129 0, , , , ,283 0,64-0,274 0, , , , ,376 0, , , , , ,128 0,169-0,067 0, , , , ,137 0,275 0,702 0, , , , ,146 0,338 0,029 0, , , , ,525 0,206 0,306 0, , , , ,303 0,297-0,045 0, , , , ,096 0,254 0,29 0, , , , ,574-0,179 0,026 0, , , , ,522-0,267 0,071 0, , , , ,634-0,328 0,042 0,

7 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE , ,446 0,091 0,248 0, , , , ,284 0,418-1,435 0, , , , ,325 0,971 0,023 1, , , , ,197-0,277 0,301 0, , , , ,433-0,104 0,451 0, , , , ,819-0,048 0,074 0, , , , ,282-0,023 0,074 0, , , , ,707-0,207-0,241 0, , , , ,416 0,021-0,303 0, , , , ,395-0,184-0,12 0, , , , ,043 0,287-0,149 0, , , , ,069 0,002 0,168 0, , , , ,402-0,056 0,122 0, , , , ,376-0,116 0, , , , ,185 0,224-0,115 0, , , , ,025-0,129 0,027 0, , , , ,896 0,186 0,694 0, , , , ,014 0, , , , ,912 0,04-0,15 0,1552 Para teste de tendência, utilizu-se teste t de Student, bservand um nível de cnfiança (1 - a) igual a 95% (a = 0,050). A partir d númer de pnts cletads, chega-se um valr limite t n-1,a/2 que pde ser btid pr mei de tabelas. Dessa frma, se valr abslut d teste t calculad fr menr que teste t tabelad (equaçã 2) para as duas cmpnentes (Nrte (N) e Este (E)), a imagem estará livre de errs sistemátics nas suas crdenadas planimétricas. t calc < t n-1, a / 2 (2) O teste t de Student é calculad bedecend às seguintes hipóteses e fórmulas: Para a crdenada E: H0: se E=0, entã E nã é tendencis H1: se E 0, entã E é tendencis; t calc E = ( E x ) / S E (3) Para a crdenada N: H0: se N=0, entã N nã é tendencis; H1: se N_0, entã N é tendencis; t calc N = ( N x ) / S N (4) 6287

8 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE Nesse teste bteve-se resultad apresentad na tabela 3: Tabela 3. Resultad da análise de tendência para as crdenadas E e N Crd. t tab t calc Resultad E(m) 2,0452 1,8819 Sem Errs N(m) 2,0452 1,3383 Sem Errs Quant a teste de precisã, utilizu-se teste Qui-quadrad, que bedece as valres d Err Padrã (EP) estabelecid n Decret-Lei Para calcular err padrã ( ) de cada cmpnente utilizu-se as equações (5) e (6). EP / (5) Planimétric = EP (6) Para a imagem analisada atender à precisã (classe A, B u C) valr d teste Quiquadrad calculad (χ 2 N, n-1, χ 2 E, n-1 ) fr menr que teste Qui-quadrad tabelad (χ 2 n-1, a), equaçã (7), para as duas cmpnentes (Nrte e Este) na análise planimétrica. χ(j, n-1) calc < χ 2 (n-1, α) tabelad (7) As hipóteses e fórmulas utilizadas para teste Qui-quadrad fram as seguintes: Para a crdenada E (equaçã 8): H0: se S E ² = E; H1: se S E ² > E; χ 2 E, n-1 = ((n 1) x S E ²) / Para a crdenada N (equaçã 9): H0: se S N ² = N; H1: se S N ² > N; χ 2 N, n-1 = ((n 1) x S N ²) / Prtant, para a imagem analisada bteve-se resultad da tabela 4: Tabela 4. Resultad d teste de precisã para as crdenadas E e N Classe X² tab X² E(m) X² N(m) Resultad A 42,6 6,9818 8,7566 Aprvad B 2,5131 3,1519 Aprvad C 1,7451 2,1887 Aprvad 6288

9 Anais XVII Simpósi Brasileir de Sensriament Remt - SBSR, Jã Pessa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE 4. Cnclusões O trabalh mstru que, as análises ds resultads estã de acrd cm padrã de exatidã cartgráfica para as classes A, B e C, send assim, essas imagens btidas cm base nas fts digitais d VANT pdem ser utilizadas para a delimitaçã das áreas verdes d Campus da Unisins em Sã Lepld, dentr da escala analisada, que permitirá a setr de Sistema de Gestã Ambiental gerenciament dessas infrmações. A rede de api GNSS implantada n Campus da Unisins, além de apiar a atualizaçã dessas infrmações pssibilitará us em atividades acadêmicas, prpiciand as estudantes aprendizad cm dads gerreferenciads. Pels testes bservu-se que a imagem btida d Campus de Sã Lepld nã pssui tendência de errs nas cmpnentes Este e Nrte e que a mesma pde ser enquadrada, tant em exatidã quant em precisã. A imagem final permite uma qualidade visual muit ba que facilitará a interpretaçã das infrmações a ser mapead, cm base na identificaçã das áreas verdes d Campus, que pssibilitará a sua atualizaçã. Futuramente pderá ser executad um nv v cm VANT, para psterir cmparaçã d desenvlviment das áreas verdes mapeadas atualmente, que também, permitirá fazer uma análise espaç tempral, cm base na mensuraçã quantitativa. Referências Bibligráficas Ferreira, A. M. R.; Rig, H. L.; Martta, G. S.; Menezes, P. H. B. J. Utilizaçã de aernaves remtamente piltadas para extraçã de msaic gerreferenciad multiespectral e mdel digital de elevaçã de altíssima resluçã espacial. In: Simpósi Brasileir de Sensriament Remt (SBSR), 16., 2013, Natal. Anais... Sã Jsé ds Camps: INPE, Artigs, p On-line. Dispnível em: < Acess em: 06 ag Júnir, L. R. A.; Côrtes, J. B. R.; Ferreira, M. E. Validaçã de msaics aerftgramétrics utilizand ftgrafias btidas cm câmara digital nã métrica acplada a um VANT. In: Cngress Brasileir de Cartgrafia (CBC), 26., 2014, Gramad. Anais... Prt Alegre - UFRGS, Artigs, p On-line. Dispnível em: < Acess em: 15 set Oliveira, M. Z.; Vernez, M. R.; Turani, M.; Reinhardt, A. O. Imagens d Ggle Earth para fins de planejament ambiental: uma análise de exatidã para municípi de Sã Lepld/RS. In: Simpósi Brasileir de Sensriament Remt (SBSR), 14., 2009, Natal. Anais... Sã Jsé ds Camps: INPE, Artigs, p On-line. Dispnível em: < >. Acess em: 30 jul Sants, A. P. ds Avaliaçã ds Padrã de Exatidã Cartgráfica em Imagens Ikns e CBERS-2B na bacia d Ribeirã Sã Bartlmeu, em Viçsa-MG p. Mngrafia Universidade de Viçsa, Viçsa MG,