MDT

É crescente a demanda por dados que representem as formas dos terrenos. Como reflexo disso, as alternativas para aquisição de dados de elevação têm aumentado constantemente, principalmente a partir do avanço tecnológico de satélites e pelo investimento em inovação realizado por empresas dedicadas a dados geográficos.

Ao colocar na balança, de um lado encontram-se os dados de baixa resolução, como os tradicionais Modelos Digitais de Elevação (MDE) advindos da missão Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) e produtos derivados, que atendem a demandas de projetos que não necessitam de alto detalhamento, acurácia altimétrica e posicional. De outro lado encontram-se os Modelos Digitais de Terreno (MDT) com alto grau de detalhe, gerados principalmente a partir de aerofotogrametria ou pares estereoscópicos de imagens de satélite de alta resolução espacial.

Baixa resolução

Para estudos de engenharia, os dados do SRTM podem apresentar algumas limitações, como a deficiência para a identificação visual de alvos, devido ao pixel de 90 metros, porém são indicados para diversos fins como o planejamento de grandes obras, que não exijam detalhamento, ortorretificação de imagens de satélite, entre outras aplicações.

Como saída para atender aos projetos que necessitem de dados de elevação de baixo custo e maior detalhamento que os disponibilizados pelo SRTM, empresas como a Surface têm investido no desenvolvimento de metodologias avançadas de processamento, interpolação e validação, gerando modelos aderentes para tais demandas, como a ilustração no rodapé.

Este modelo criado pela Surface possui resolução espacial de 10 metros, apresentando maior detalhamento que o SRTM. Após realizar testes de precisão, comparando o SRTM e o novo modelo, e considerando um MDT de alta precisão como gabarito, os resultados provam que, além de possuir maior detalhamento, o novo modelo apresenta melhor precisão e acurácia.

O cálculo do erro médio quadrático serviu para ratificar o que a análise gráfica já mostrava, pois o erro médio quadrático do SRTM foi de 6,73 metros e o do novo modelo foi de 3,43 metros. Portanto, é possível concluir que as curvas de nível obtidas do Surface DEM são mais aderentes com a realidade, se comparadas aos dados do SRTM da Nasa.

Alta resolução

Já para estudos que necessitam de alta precisão altimétrica, atingindo até 1 metro de precisão em suas curvas de nível, tradicionalmente sempre foram utilizados os modelos gerados por aerofotogrametria, porém com os avanços tecnológicos, já há algum tempo, outra modalidade de dado altimétrico de alta resolução tem sido utilizada: modelos gerados a partir de pares estereoscópicos de imagens de satélite de alta resolução espacial.

Trabalhos desenvolvidos pela Surface mostram que a extração de curvas de nível utilizando pares estereoscópicos de imagens de satélite de alta resolução espacial podem apresentar resultados compatíveis com curvas de nível restituídas através de aerolevantamento na escala de voo de 1:20.000.

Para a extração das curvas de nível realizada no município de São José dos Campos (SP) foram coletados 30 pontos de campo utilizando receptores GNSS de dupla frequência. A orientação das imagens foi realizada utilizando parte dos pontos coletados, sendo o restante empregado, posteriormente, como pontos de controle. Após orientar o par estereoscópico, foi restituída uma densa malha de pontos cotados que originou as curvas de nível e o MDT.

Para validar a precisão do dado altimétrico foram utilizados 10 pontos de controle e comparadas as suas altitudes com as suas respectivas cotas no MDT gerado.

Como indicador de qualidade das informações altimétricas, foram calculados o erro médio quadrático e o desvio padrão das observações dos pontos de controle em relação ao MDT. De acordo com o decreto 89.817, de 20 de junho de 1984, que define as instruções reguladoras das Normas Técnicas para a cartografia nacional, uma carta pode ser classificada quanto à sua exatidão de acordo com o PEC, que é dividido em três classes: A, B e C. A validação do dado gerado foi realizada seguindo as normas para o PEC classe A:

• Padrão de Exatidão Cartográfica – Planimétrico: 0,5 milímetro na escala da carta, sendo de 0,3 milímetro na escala da carta o Erro-Padrão correspondente;

• Padrão de Exatidão Cartográfica – Altimétrico: metade da equidistância entre as curvas-de-nível, sendo de um terço desta equidistância o Erro-Padrão correspondente.

Os resultados das análises mostraram que o erro médio quadrático foi de 0,57 metro e o desvio padrão de 0,59 metro. Através desses resultados é possível afirmar que o MDT e as curvas de nível geradas, com equidistância de 2 metros, são compatíveis com a escala de 1:5.000 atendendo o PEC A.

Com o resultado obtido é possível comparar a precisão dos dados extraídos de par estereoscópico de imagens de satélite de alta resolução espacial com os dados de um aerolevantamento realizado na escala de voo de 1:20.000.

Além da precisão compatível, a utilização desse tipo de tecnologia apresenta custo inferior ao de um aerolevantamento, pois não é necessário realizar a orientação de uma gama de fotografias aéreas, criar o planejamento e controlar as faixas de voo, não necessita de controle de sobreposição das fotografias e não é necessário mobilizar uma grande equipe em campo. A remoção de todos esses custos faz com que a utilização de pares estereoscópicos de imagens de satélite de alta resolução espacial seja mais barata do que os tradicionais aerolevantamentos.

As curvas de nível e os modelos digitais de elevação provenientes de imagens de satélites de alta resolução espacial são aplicados principalmente em projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) e de linha de transmissão, rotas para dutos, mapas de declividade, cálculo de corte e aterro, fluxo de escoamento e monitoramento geográfico, além de geração de cartografia sistemática na escala 1:25.000 no padrão da Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE).

Os produtos oriundos de imagens de satélite de alta resolução atendem as resoluções da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) 393 a 395, que definem as diretrizes para elaboração de produtos e serviços de cartografia e topografia, relativas a estudos e projetos de aproveitamento hidrelétrico.

Este estudo é apenas uma amostra do que é possível ser realizado utilizando pares estereoscópicos de imagens de satélite de alta resolução, sendo uma alternativa para empresas de engenharia, ambientais, de energia e de outros setores que necessitem de dados altimétricos de alta precisão para realizar seus projetos.
 

Diego Bogado Tomasiello
Engenheiro cartógrafo
diego.tomasiello@surfacerwm.com.br