ESTIMATIVA DE MODELO DE ELEVAÇÃO DIGITAL DE TERRENO UTILIZANDO SE GPS TOPOGRÁFICO PEREIRA, E. S. 1 ; FRANCA-ROCHA, W. 2 ; NOLASCO, M. C. 2 ;. SILVA, A. B 2 ; LOBÃO, J. S. B. 3 1 Graduando em Engenharia Civil, Grupo de Pesquisa em Sistemas de Informações Georeferrenciadas, Área de Geociências, Departamento de Ciências Exatas, Universidade Estadual de Feira de Santana - UEFS, BR 116, KM 03, Modulo V, LABEXA, sala 13 - Campus Universitário - Feira de Santana Bahia CEP 44031-460 fone: + 55 75 3224-8294 fax+ 55 75 3224-8086 email: Edu_engenheiro@yahoo.com.br 2 Doutor (a) em Geociências, Professor (a) da Universidade Estadual de Feira de Santana UEFS 3 Mestre em Geografia Professor a da Universidade Estadual de Feira de Santana UEFS RESUMO: O Modelo de Elevação Digital de Terreno (MDT) é uma imagem matricial que possibilita a geração de diversos produtos que caracterizam o relevo terrestre, podendo ser utilizado em várias ciências como a Geodésia e a própria Engenharia Cartográfica. Objetivando a avaliação dos dados de altitude do MDT/SRTM coletou-se dados em campo GPS do tipo topográfico, para verificar a acurácia de sua escala vertical e assim demonstrar sua potencialidade de aplicações em maiores escalas que 1:250.000. Analisando o conjunto dos dados confirmou-se a alta correlação dos dados, indicando que o MDT/SRTM, pode ser aplicado para escalas maiores que 1:250.000, confirmando-se assim que o produto com pixel de 90m distribuído pela NASA possui qualidade suficiente para a realização de reamostragens que potencializem o uso dos seus produtos com redução do tamanho de seu pixel. PALAVRAS-CHAVE: MDT, GPS, SENSORIAMENTO REMOTO ESTIMATE OF MODEL OF DIGITAL ELEVATION USING GPS TOPOGRAPHICAL ABSTRACT: The Model of Digital Elevation (DEM) is a matrical image that makes possible the generation of diverse products that characterize the terrestrial relief, being able to be used in some sciences as Geodesy and proper Cartographic Engineering. Objectifying the evaluation of the data of altitude of the DEM/SRTM it was collected given in field GPS of the topographical type, to verify the acurácia of its vertical scale and thus to demonstrate its potentiality of applications in bigger scales that 1:250.000. Analyzing the set of the data it was confirmed high correlation of the data, indicating that the MDT/SRTM, can be applied for bigger scales that 1:250.000, confirming itself as soon as the product with pixel of 90m distributed by NASA possesss enough quality for the accomplishment of reamostragens that potencializem the use of its products with reduction of the size of its pixel. KEYWORDS: MDT, GPS, REMOTE SENSING
INTRODUÇÃO : O Modelo de Elevação Digital de Terreno (MDT) é uma imagem matricial que possibilita a geração de diversos produtos que caracterizam o relevo terrestre, podendo ser utilizado em várias ciências como a Geodésia e a própria Engenharia Cartográfica. A acurácia de um MDT depende do seu tipo de aplicação e as exigências da mesma. Além dos métodos convencionais de produção de MDTs, tal como a restituição fotogramétrica e levantamento topográfico, existe a interferometria, um método à base de imageamento por radar, que pode produzir MDTs com alto nível de precisão. Tal tecnologia foi utilizada pela Agência Espacial Norte Americana NASA para a produção do Shuttle Radar Topographic Mission SRTM distribuído para todo o mundo com resolução espacial de 3 arco-segundos (0.000833... graus), aproximadamente 90m. Souza Filho (2003), descrevendo as características desse produto afirma que os mesmo se encontram ajustados para aplicações na escala de 1:100.000. Entretanto imagens com resolução espacial de 90m normalmente podem gerar produtos com escalas menores que 1:250.000. O presente trabalho objetiva comparar dados de altitude de um MDT/SRTM, com dados coletados em campo por GPS do tipo topográfico, para verificar a acurácia de sua escala vertical e assim demonstrar sua potencialidade de aplicações em maiores escalas que 1:250.000. Para tanto, utilizou-se o recorte da cena correspondente à região de Feira de Santana (Figura 01). MATERIAL E MÉTODOS: O método empregado baseou-se na elaboração de quatro transectos para coleta de pontos de altitude georreferenciados em locais selecionados de acordo com a maior amplitude de variação de relevo, como pode se observar na Figura 01. Os transectos visaram representar diferentes feições geomorfológicas distintas de acordo com a Tabela 01: As etapas do trabalho estão descritas no fluxograma da figura 2. Tabela 01 Transectos e feições geomorfológicas representadas
Figura 01 MDT da região de Feira de Santana com a localização dos pontos de coleta MDT/SRTM/NASA Seleção de áreas Coleta de pontos MDT Auditoria de dados RMS, KENDALL e PEARSON GPS/topográfico Transectos Correções/Estação Total Análise de Acurácia e Similaridade Figura 02 Fluxograma das etapas de trabalho Com o auxilio do Software GPS Phantfider, tranferiu-se os dados do coletor GPS PRO XR (erro médio de 1m) para uma estação de trabalho no formato ASCII. Estes dados foram corrigidos a partir dos arquivos disponibilizados na Internet por Santiago & Cintra, (2004), que são oriundos de estações totais que
existem fixas e distribuídas pelo estado da Bahia. Os pontos de amostragem foram coletados com precisão vertical média de 0,744 m, precisão horizontal de 0,322 m, correção dos dados em tempo real e PDOP 3,27. Realizou-se a auditória dos dados obtidos com o GPS e com o MDT, com a finalidade de verificar a existência de valores extremos que comprometessem as análises estatísticas. Visando analisar o grau de similaridade entre os dados e consequentemente sua acurácia calculou-se o RMS (Root Mean Square Error) e aplicou-se os Índices de Pearson e Kendall, para assim poder comparar os resultados. RESULTADOS E DISCUSSÕES: O GPS utilizado foi de alta precisão possuindo antena de receptor externo onde a correção dos dados ocorreu em tempo real, o que aumenta a confiabilidade dos resultados. O PDOP é um índice que determina o erro do aparelho GPS, o mesmo varia de 1 a 10, sendo que as condições aceitáveis são entre 3 e 7 (Santiago & Cintra; 2004). A precisão vertical média manteve-se constantemente abaixo de 0,80m e a horizontal abaixo de 0,40m, consequentemente menor que a precisão média do GPS (1m). Na auditoria dos dados realizada não foram identificados outliers, podendo-se então aplicar os índices. O RMS, usado para medir a acurácia vertical entre os dados, demonstrou maior acurácia para os transectos 2, 3 e 4, apresentando maior erro no transecto da depressão da lagoa do Subaé. O coeficiente de Pearson que varia de -1 (correlação negativa), 0 (ausência de correlação) e +1 indicando correlação perfeita. Nos dados analisados a correlação foi perfeita na Serra de São José e quase perfeita para os demais transectos. Com o coeficente de Kendall variando de +1 perfeita autocorrelação e -1 sem autocorrelação, os resultados foram semelhantes ao Peason, ficando perfeita para a lagoa Subaé e Tiquaruçu e quase perfeita para o vale do Rio Pojuca e Serra de São José (Tabela 02). Tabela 02 Tratamento estatístico dos dados de altimetria Com os pontos coletados com receptor GPS e MDT gerou-se os seguintes perfis topográficos (Figuras de 02 a 05), onde visualmente se verifica a similaridade dos dados, quanto à distância e forma, com destaque para o perfil da Serra de São José. Essa correlação condiz com os resultados dos índices aplicado apresentados na Tabela 02. Os espaçamentos entre as duas curvas, em cada perfil, demonstram a variação do RMS dos dados coletados.
CONCLUSÕES :Verifica-se pelos resultados da Tabela 02 um alto grau de correlação entre os dados de altitude do GPS, de erro de 1m, com os dados de altitude do MDT da NASA de resolução espacial de 90m. Os perfis revelam uma maior similaridade, entre os dados de maior altitude, (Serra de São José) e de depressão (Vale do Rio Pojuca), e uma maior discordância nas áreas planas (Subaé e Tiquaruçu). Isso significa que os dados do MDT são mais precisos para áreas com maior variação de declividade do terreno. Analisando o conjunto dos quatro transectos confirma-se a alta correlação dos dados, indicando que o MDT/SRTM, pode ser aplicado para escalas maiores que 1:250.000, confirmando-se assim que o produto com pixel de 90m distribuído pela NASA possui qualidade suficiente para a realização de reamostragens que potencializem o uso dos seus produtos com redução do tamanho de seu pixel. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS :
SOUZA FILHO, C. R. 2003 O relevo das Américas como nunca antes visto in: InfoGEO. Edição 30 páginas 54-58. SANTIAGO & CINTRA 2004, Arquivos de correção diferencial de pontos GPS, in http://www.santiagoecintra.com.br em 07 de Março de 2003.