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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Dalva Maria de Castro Vitti
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Mauad, Frederico Fábio (Presidente)
Augusto Filho, Oswaldo
Lollo, José Augusto de
Rodrigues, Valéria Lopes
Veronez, Mauricio Roberto
Título em português
Exatidão posicional de produtos cartográficos digitais obtidos com RPAS (Remotely Piloted Aerial System) para mapeamento da área seca de reservatório 
Palavras-chave em português
Precisão
Reservatório
Sensoriamento Remoto
SfM
VANT
Resumo em português
Neste trabalho foi realizada a coleta de imagens de um trecho da área seca da UHE Álvaro de Souza Lima (Bariri – SP) e do lago da UNISINOS (São Leopoldo – RS), com câmeras e sensores, embarcados em RPAS (sistemas aéreos remotamente pilotados). As imagens resultantes foram processadas através da técnica estrutura do movimento (SfM), gerando ortomosaicos e modelos digitais de terrenos (MDTs). Pontos de checagem observados nestas imagens foram comparados com seus homólogos, obtidos por meio de posicionamento global diferencial no modo RTK. Testes estatísticos para verificação de hipóteses prévias de independência, aleatoriedade e normalidade, bem como, cálculos estatísticos e testes de inferência estatística foram realizados nas discrepâncias horizontais e verticais de ambos os produtos cartográficos. A verificação da exatidão vertical foi realizada somente nos produtos MDTs, a partir de feições de controle. O objetivo principal foi avaliar produtos cartográficos digitais gerados a partir de imagens coletadas por RPAS, quanto aos requisitos mínimos de exatidão geométrica para atendimento às leis estabelecidas pelos órgãos reguladores de energia elétrica. As discrepâncias horizontais observadas no ortomosaico da Unidade Hidroelétrica de Bariri apresentaram independência, não aleatoriedade e distribuição normal. Já para as discrepâncias verticais, foram independentes, aleatórias e normais. O teste t Student revelou tendência na posição horizontal e não tendência na vertical. O desvio padrão e o RMSE horizontais foram confrontados com o Padrão de Exatidão Cartográfica brasileiro através do teste Qui quadrado, indicando que os produtos têm precisão horizontal na escala 1:2000 (classe C) e, o MDT, na escala 1:10.000 (classe C), ambos com 95% de confiança e 22 e 19 graus de liberdade, respectivamente. A comparação entre MDTs conduziu a resultados semelhantes, porém demostrou que maiores discrepâncias ocorreram devido a fraca sobreposição de imagens. Para os produtos do lago UNISINOS, as discrepâncias cumpriram as hipóteses de independência e aleatoriedade. Porém, a normalidade não foi constatada pelo teste de Shapiro-Wilk. No entanto, através do teste U de Mann-Whitney, os produtos obtidos via sensor apresentaram semelhanças entre os pontos amostrados e seus homólogos. Através do teste direcional, os ângulos de direção foram medidos e caracterizaram a tendência horizontal para os ortomosaicos da UHE e do lago UNISINOS. Os resultados demonstraram que o mapeamento através de imagens via sensores embarcados em RPAS e processadas por SfM apresentaram exatidão posicional para integração com cartas de outras fontes, nas mesmas escalas. Portanto, estes produtos possibilitam a atualização de dados cartográficos para atender as demandas legais imputadas aos operadores de reservatórios.
Título em inglês
Positional accuracy of digital cartographics produts from RPAS (Remotely Piloted Aerial System) to mapping of dry area of reservoir
Palavras-chave em inglês
Precision
Remote sensing
Reservoir
SfM
UAV
Resumo em inglês
In this work, the image collection was carried out on a stretch of dry area of the Alvaro de Souza Lima UHE (Bariri - SP) and of the UNISINOS lake (São Leopoldo) by cameras and sensors embedded in RPAS (Remotely Piloted Aerial System). The resulting images were processed using the Struture from Motion (SfM) technique in order to generate ortomosaicos and Digital Terrain Models (MDTs). Checkpoints observed in these images were compared with their counterparts obtained through differential global positioning in the RTK mode. Statistical tests for checking previous hypotheses of independence, randomness and normality, as well as statistical calculations and inference tests were conducted in the EN and h discrepancies of both cartographic products. The vertical accuracy verification was performed only in the MDTs products, from control features. The main objective of this work was to evaluate of digital cartographic products generated from photogrammetry collected by RPAS, with regard to the minimum requirements of geometric accuracy for fulfillment of the laws established by electric power regulatory agencies. The discrepancies observed in the orthomosaic of the Bariri Hydropower Plant exhibited independence, non randomness and normal distribution. However, for the MDT, these were independent, random, and normal. Students t-test showed a trend in the horizontal position and a non-trend in the vertical position. The horizontal standard deviation and RMSE (root mean square error) were analyzed according to the PEC-PCD Standard by the Chi-squared test, indicating that the orthomosaic fits at the 1:2,000 scale (class C), and the MDT, fits at the 1:10,000 scale (class C), both with a 95% confidence level and with degrees of freedom of 22 and 19, respectively. The comparison between MDTs leads to similar results, but showed that the largest discrepancies occur due to the weak overlap of the images. For the UNISINOS lake products, the discrepancies fulfilled the previous hypotheses of independence and randomness. But, the normality was not verified by the Shapiro-Wilk test. However, using the Mann-Whitney U test, the cartographic products obtained from a sensor showed similarities between the sampling points and their counterparts. By the directional test, it was measured the azimuth angles which characterizes the horizontal trend for the UHE and UNISINOS lake orthomosaics. The results demonstrated that the mapping by using images collected from sensors embedded in RPAS and processed through SfM presents positional accuracy for integration with maps from other sources, on the same scales. And therefore allows the updating of cartographic data map to meet the legal demands attributed to the reservoir operators.
 
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Data de Publicação
2017-10-27
 
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