Instituto Superior de Agronomia Exame da 2ª chamada de Geomática (ciclo 1) 26 de Junho de Uma possível resolução. Parte I (3 val.
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1 Instituto Superior de Agronomia Exame da 2ª chamada de Geomática (ciclo 1) 26 de Junho de 2013 Uma possível resolução Parte I (3 val.) 1. Considere o conjuntos de dados geográficos (cdg) de polígonos A e B e as suas respectivas tabelas de atributos (a tracejado estão indicados os objectos vectoriais de A). A: B: O cdg E é obtido pela execução do diagrama de operações seguinte. Represente os cdg C, D e E e as respectivas tabelas de atributos. C: D: E: 2. Dispõe-se de dois cdg matriciais U e T de uma dada área de estudo. Ambos os cdg utilizam o mesmo Sistema de Referência e têm resolução espacial de 90m. O cdg U representa o uso do solo; as suas células só podem conter valores inteiros com a seguinte codificação: Áreas agrícolas [1,4] ; Florestas e meios naturais [5;7]; Áreas urbanas [8;12]; Corpos de água [13; 14]. O cdg T representa as temperaturas médias anuais em graus Celsius; as suas células contêm valores numéricos com casas decimais. Pretende-se obter um cdg matricial em que cada célula tenha valor 1 nos locais classificados como Floresta e meios naturais onde a temperatura média anual é superior a 13 o C e tenha o valor 2 nos locais classificados como Áreas agrícolas onde a temperatura média anual é inferior ou igual a 15 o C. As temperaturas médias anuais variam entre 11ºC e 17ºC. a) Apresente um diagrama de operações, contendo unicamente operações de sobreposição matricial e de reclassificação, para obter o cdg pretendido. O diagrama deve representar as operações, os seus parâmetros, os domínios de valores dos cdg, e o nome e o tipo de cada cdg. Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
2 b) Escreva o resultado final correspondente às células de U e T representadas abaixo e determine nesse extracto a área aproximada de Floresta e meios naturais onde a temperatura média anual é superior a 13 o C. a) b) Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
3 Nesse extracto a área aproximada de Floresta e meios naturais onde a temperatura média anual é superior a 13 o C é a área no terreno correspondente a 4 pixels. Dada a resolução espacial dos cdg ser 90m, a área da parcela no terreno correspondente a um pixel é 90*90=8100m 2 e portanto a área de 4 pixels é 4*8100=32400m 2 =3.24 ha. Parte II (3 val.) 1. Pretende criar-se conjuntos de dados geográficos (cdg) num sistema de informação geográfica (SIG) para representar informação referente a diversas explorações agrícolas. Para cada exploração pretende registar-se as parcelas de terreno que a constituem, assim como o código e a designação da ocupação do solo de cada parcela, o número fiscal de cada exploração e a sua respectiva designação. Considere que cada exploração pode ser constituida por muitas parcelas de terreno com ocupações de solo diversas. a) Como estruturaria a informação no SIG quanto ao tipo de cdg e quanto às tabelas de atributos, evitando redundâncias? Descreva cada tabela na forma NomeTabela(NomeAtributo1,NomeAtributo2,...) indicando, quando se aplique, a chave primária por um sublinhado a cheio, e a chave estrangeira por um sublinhado a tracejado. b) Proponha uma solução -- descrita por um diagrama de operações representando as operações, os seus parâmetros, os atributos dos cdg, o tipo de cdg e as prioridades dos inputs quando se aplique, e usando unicamente operações de cruzamento de tabelas, cálculo de área e de dissolução -- para o problema que consiste em determinar a designação e a área total para cada exploração. a) Parcelas(ID, NFexploracao, codocupacao) é a tabela de atributos de um cdg de polígonos, em que cada polígono representa uma parcela de alguma exploração, o atributo NFexploracao contém o número fiscal da exploração a que pertence a parcela, e o atributo codocupacao é o código da ocupação do solo da parcela; Exploracoes(NF,designacao) é a tabela de dados não espaciais que associa cada número fiscal de exploração à designação da exploração respectiva; Ocupacoes(codigo,designacao) é a tabela de dados não espaciais que associa a cada código de ocupação do solo a respectiva designação. b) 2. Proponha uma solução representada por um diagrama de operações descrevendo as operações, os seus parâmetros, os atributos dos conjuntos de dados geográficos (cdg), o tipo de cdg e as prioridades dos inputs quando se aplique, para o seguinte problema. Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
4 Seja Parcelas(ID,tipo) a tabela de atributos do cdg de polígonos em que cada polígono representa uma parcela com uma única cultura, e tipo pode tomar os valores sequeiro ou regadio em função do tipo de cultura na parcela. Seja Reservatorios(ID) a tabela de atributos do cdg de polígonos em que cada polígono representa um reservatório para rega. Suponha que apenas localizações a uma distância inferior a 1000m de um reservatório podem ser regadas com água desse reservatório. Usando unicamente operações de selecção, geração de buffers, recorte ( clip ), dissolução e de cálculo de área, determine a área total de culturas de regadio que pode ser regada a partir dos reservatórios existentes (observação: apenas se deve considerar a porção que pode ser regada em cada parcela). Parte III (3 val.) 1. A Figura representa um extracto de uma carta à escala 1/10 000, georreferenciada no sistema PT TM6 (ETRS89). A equidistância gráfica das curvas de nível é de 1.0 mm. O quadro apresenta os comprimentos das normais medidas na carta respectivamente à meridiana e à paralela representadas na figura. Distância a: M = + 80 km P = -63 km A 52.0 mm 30.0 mm B 62.0 mm 47.0 mm a) Calcule as coordenadas rectangulares dos pontos A e B. b) Calcule com a precisão possível o declive entre A e B. c) Caracterize a linha a traço interrompido que une os pontos A, B e C representada na carta. d) Qual é a orientação da linha AB? (Apresente o valor do azimute cartográfico e o respectivo octante). a) M A = = m M B = = m Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
5 P A = = m P B = = m b) D AB =( ) 2 +( ) 2 =197,23 m H A = 545 m H B = 505 m DN AB = = -40 m = = 20,3% c) A linha a traço interrompido é uma linha de festo, que representa o lugar geométrico de máximos locais da superfície do terreno (quando nos aproximamos da linha de festo segundo uma direcção que lhe é perpendicular, o declive do terreno é positivo). d) A orientação da linha AB é aproximada pelo azimute do sentido AB: = = ) ( 62700) = = O octante da orientação é NW, pois o azimute está compreendido entre o e o. (Nota: o azimute é um ângulo do 4º quadrante, sendo necessário somar 360 o ao resultado da máquina de calcular.) 2. A figura representa o extracto de uma TIN e duas curvas de nível, respectivamente de 210 m e de 220 m. a) Diga, justificando, qual é a orientação do triângulo sinalizado pelos vértices A, B e C? b) Diga, justificando, se considera que a TIN representa satisfatoriamente a superfície do terreno. Resolução a) O triângulo sinalizado pelos vértices A, B e C é um triângulo plano horizontal à cota de 210 m, pois tem os três vértices apoiados na curva de nível de cota igual a 210 m. A normal ao plano está orientada para o zénite. b) Esta TIN não representa a convexidade do terreno existente entre a curva de nível dos 210 m na região entre A e B. Para se conseguir essa representação seria necessário incluir na construção da TIN a linha de festo desta região, apoiada nas curvas de nível dos 220 m e 210 m. No processo de triangulação a linha de festo seria uma linha de ruptura, ao longo da qual se apoiam novos vértices da triangulação e não sendo intersectada por nenhum lado da triangulação. As cotas dos novos vértices da triangulação seriam obtidas por interpolação linear, entre as cotas da linha de festo nas intersecções com as curvas de nível. A convexidade do terreno poderia ser também representada pela inclusão de pontos cotados na construção da TIN, mas para tal teria que se dispor dessa informação. Parte IV (5 val.) O seguinte quadro, obtido em descreve algumas características do sensor AATSR, um dos sensores a bordo do satélite geossíncrono ENVISAT (da Agência Espacial Europeia) que esteve em serviço entre 2002 e A altitude do satélite é 783km, a largura da imagem é 512km, e a duração do seu ciclo orbitral é de 35 dias. As amplitudes das bandas ( bandwidth ), em torno do seu valor médio de comprimento de onda ( wavelength ) são 0.3 µm (banda 1 e 7) 1 µm (bandas 2 e 3), e 0.02 µm (bandas 4 a 6). A resolução temporal é de 3 dias na linha do equador. Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
6 1. Defina resolução temporal. A resolução temporal deste sensor é inferior ou superior a 3 dias para regiões afastadas da linha do equador? 2. Determine o campo de visão (FOV) do sensor. Sabendo que o campo de visão instântaneo (IFOV) é de graus, mostre que o número de pixels que correspondem à largura da imagem é Uma das principais finalidades do sensor AATRS é a determinação da temperatura à superfície pois fornece estimativas dessa grandeza com erros da ordem de 1ºC. Quais são as bandas do sensor em que se baseiam essas estimativas? Pensa que outra finalidade do sensor é a obtenção de imagens pancromáticas da superfície? Justifique. 4. Considere que a irradiância espectral à superfície numa parcela de terreno é de 1300 Wm -2 µm -1 para a banda 5. Suponha que a reflectância da parcela é 0.22, que a transmitância atmosférica na direcção do sensor é de 0.85 e que a radiância de percurso nessa banda é 12 Wm -2 µm -1 sr -1. Estime o valor da radiância espectral no sensor se a parcela for lambertiana. Apresente os cálculos e indique as unidades. 5. Numa composição colorida RGB=654 das bandas do sensor, qual coloração deverá corresponder a uma zona de vegetação em bom estado vegetativo? Justifique. 1. Resolução espacial é o período de tempo entre duas observações sucessivas do mesmo local pelo sensor. Dado que o perímetro das paralelas diminui à medida que as observações se afastam da linha do equador e que a largura da imagem se mantem constante, há um acréscimo da sobreposição das imagens com o aumento da latitude. Em consequência, verifica-se uma redução da resolução temporal quando as imagens correspondem a localizações mais afastadas do Equador. Assim, a resolução temporal é inferior a 3 dias para regiões afastadas do Equador. 2. O campo de visão é obtido pela expressão FOV=2*arctan((512/2)/783)= graus. Sendo o campo de visão instantâneo IFOV= graus, então o número de observações distintas é de FOV/IFOV= / que é aproximadamente 495. [Nota: estes cálculos mostram que apesar da largura da imagem ser 512 km e a resolução espacial ser de 1km, o número de pixels correspondentes à largura da imagem é inferior a 512. Isto deve-se ao facto de a resolução espacial ser definida para a situação óptima em que a observação é feita na vertical (nadir).] 3. As bandas em que se baseia a estimativa da temperatura à superfície são as bandas do infravermelho térmico (bandas 2 e 3, de elevado comprimento de onda). Não faz sentido produzir uma imagem pancromática da superfície a partir das bandas do sensor pois não existe nenhuma banda associada a uma larga gama de comprimentos de onda na região do visível/infravermelho próximo. Todas as bandas do sensor têm uma resolução espacial idêntica e grosseira (1km), não havendo por isso nenhuma banda com melhor resolução para produzir uma imagem pancromática de boa resolução espacial. Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
7 4. Para superfícies lambertianas, a emitância espectral é igual a π*l, em que L é a radiância espectral. Como é conhecida a irradiância (1300 Wm -2 µm -1 ) e a reflectância (0.22), a emitância espectral é 1300*0.22=286 Wm -2 µm -1. A radiância à superfície é, consequentemente 286/π= Wm -2 µm -1 sr -1. Desse fluxo de radiação, apenas 85%, i.e Wm -2 µm -1 sr -1 atravessa a atmosfera na direcção do sensor segundo o enunciado do problema. A esse valor é necessário adicionar a radiância de percurso (12 Wm -2 µm -1 sr -1 ) para obter a radiância no sensor que é portanto Wm -2 µm -1 sr A vegetação verde em bom estado vegetativo caracteriza-se por uma reflectância moderada na região espectral do verde ( µm, correspondente à banda 4 do sensor), um reflectância baixa na região do vermelho ( µm, correspondente à banda 5 do sensor) e uma elevada reflectância na região do infravermelho próximo ( µm, correspondente à banda 6 do sensor). Assim, espera-se que na composição colorida RGB=654, o sinal no canal R ( red ) domine a composição colorida, originando uma cor avermelhada para a vegetação em bom estado vegetativo. Exame de Geomática, ISA: uma possível resolução para a 2ª chamada, 26 de Junho de
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