Fechar
Metadados

@PhDThesis{Jardim:2017:MéFoQu,
               author = "Jardim, Alexandre Copertino",
                title = "Dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo em modelos digitais de 
                         eleva{\c{c}}{\~a}o: um m{\'e}todo com foco na qualidade da 
                         estimativa e processamento de grande volume de dados",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2017-04-07",
             keywords = "algoritmo, dire{\c{c}}{\~o}es de Fluxo, modelo digital de 
                         eleva{\c{c}}{\~a}o, redes de drenagem, fossos, algorithm, flow 
                         direction, digital elevation model, drainage networks, pits.",
             abstract = "As dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo s{\~a}o dados essenciais para 
                         modelagem hidrol{\'o}gica. Estas dire{\c{c}}{\~o}es permitem 
                         simular o caminho que a {\'a}gua e materiais transportados como 
                         sedimentos, contaminantes, nutrientes, etc., podem percorrer. Das 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo s{\~a}o derivadas as 
                         delimita{\c{c}}{\~o}es de bacias hidrogr{\'a}ficas, as 
                         {\'a}reas de contribui{\c{c}}{\~a}o dos rios, a rede de 
                         drenagem, o comprimento e declividade de trechos de drenagem, os 
                         descritores de terreno, o {\'{\i}}ndice topogr{\'a}fico, entre 
                         outros. A qualidade destes produtos depende da qualidade das 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo. As dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo 
                         s{\~a}o extra{\'{\i}}das de modelos computacionais de 
                         representa{\c{c}}{\~a}o do relevo do terreno conhecidos como 
                         Modelo Digital de Eleva{\c{c}}{\~a}o (MDE). A 
                         representa{\c{c}}{\~a}o para MDE mais comum e utilizada {\'e} a 
                         grade regular retangular. Entretanto, os MDE quase sempre possuem 
                         c{\'e}lulas da sua grade onde n{\~a}o {\'e} poss{\'{\i}}vel 
                         definir uma dire{\c{c}}{\~a}o de fluxo. Essas c{\'e}lulas 
                         s{\~a}o chamadas de fossos. A remo{\c{c}}{\~a}o dos fossos 
                         {\'e} necess{\'a}ria para a gera{\c{c}}{\~a}o de MDE 
                         hidrologicamente consistente. Mas o processo de 
                         remo{\c{c}}{\~a}o altera os valores originais de altimetria do 
                         MDE. Essas altera{\c{c}}{\~o}es podem introduzir erros e 
                         influenciam diretamente na qualidade das dire{\c{c}}{\~o}es de 
                         fluxo obtidas e, consequentemente, em todos os produtos derivados 
                         da grade de dire{\c{c}}{\~a}o de fluxos. Esta Tese trata dos 
                         aspectos relevantes aos m{\'e}todos de extra{\c{c}}{\~a}o de 
                         dire{\c{c}}{\~a}o de fluxos. S{\~a}o duas as principais 
                         contribui{\c{c}}{\~o}es deste trabalho: (1) apresenta 
                         inova{\c{c}}{\~o}es no m{\'e}todo para definir 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo de MDE representado por grade 
                         regular, com melhora na qualidade da estimativa para as 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo e, consequentemente, uma melhora nos 
                         produtos derivados destas dire{\c{c}}{\~o}es e, (2) projeta, 
                         implementa e testa um conjunto de fun{\c{c}}{\~o}es que permite 
                         a computa{\c{c}}{\~a}o destas inova{\c{c}}{\~o}es 
                         metodol{\'o}gicas e seu uso para trabalhar com bases de dados de 
                         MDE em escala global. Uma nova abordagem h{\'{\i}}brida {\'e} 
                         proposta para a corre{\c{c}}{\~a}o de fossos, que procura 
                         estabelecer a menor modifica{\c{c}}{\~a}o do MDE original e, ao 
                         mesmo tempo, n{\~a}o prejudicar a qualidade das 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxos e dos produtos derivados. Uma prova 
                         de conceito foi estabelecida com base em estudo comparado, para os 
                         resultados do m{\'e}todo proposto nesta Tese. O m{\'e}todo 
                         proposto foi avaliado contra cinco m{\'e}todos presentes em 
                         diferentes ambientes computacionais de processamento para 
                         defini{\c{c}}{\~a}o de dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo. Foram 
                         comparadas as diferen{\c{c}}as entre o MDE original e o 
                         corrigido, gerado por cada m{\'e}todo testada. As 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo foram comparadas indiretamente 
                         atrav{\'e}s da qualidade das redes de drenagem obtidas quando se 
                         utiliza cada um dos m{\'e}todos. Foram utilizadas duas 
                         {\'a}reas-teste. A primeira {\'a}rea compreende um trecho do rio 
                         Crepori, um afluente do rio Tapaj{\'o}s localizado na cidade 
                         Jacareacanga do estado do Par{\'a}. A segunda {\'a}rea 
                         compreende toda bacia hidrogr{\'a}fica do Rio Purus. Esta bacia 
                         abrange os estados brasileiros do Acre e do Amazonas e parte do 
                         Peru. Em uma classifica{\c{c}}{\~a}o final, utilizando 
                         m{\'e}tricas de qualidade que consideram dois quesitos em 
                         conjunto: (a) a menor altera{\c{c}}{\~a}o no MDE original e, (b) 
                         a qualidade das estimativas de dire{\c{c}}{\~a}o dos fluxos 
                         observada indiretamente pela qualidade da rede de drenagem 
                         derivada, o m{\'e}todo proposto desta Tese obteve o melhor 
                         desempenho. ABSTRACT: The flow directions are essential data in 
                         hydrological modeling. These directions allow simulating the 
                         stream path of water and transported materials such as sediments, 
                         contaminants, nutrients, etc. River basin delimitations, river 
                         contribution areas, drainage network, length and slope of drainage 
                         stretches, terrain descriptors, topographic index, among others, 
                         are derived from flow directions. The quality of these products 
                         depends on the quality of the flow directions. The flow directions 
                         are extracted from computational terrain relief models known as 
                         the Digital Elevation Model (DEM). The most common and used DEM 
                         representation is the regular rectangular grid. However, DEMs 
                         almost always have cells in their grid where it is not possible to 
                         define a flow direction. These cells are called pits. The pits 
                         removal is necessary to generate MDE hydrologically consistent. 
                         However, the removal process alters the original EDM altimetry 
                         values. These changes can introduce errors and directly influence 
                         the quality of the flow directions obtained and, consequently, all 
                         products derived from the flow direction grid. This Thesis deals 
                         with aspects relevant to methods of extracting flow directions. 
                         There are two main contributions of this work: (1) presents 
                         innovations in the methodology to define flow directions from DEMs 
                         represented by regular rectangular grids, with improvement in the 
                         quality of the estimation of the flow directions and, 
                         consequently, an improvement in the products derived from these 
                         directions and, (2) designs, implements and tests a set of 
                         functions that allows the computation of these methodological 
                         innovations and their use to work with DEMs databases on global 
                         scale. A new hybrid approach is proposed for pits correction, 
                         which seeks to establish the least modification of the original 
                         DEM and, at the same time, not to impair the quality of the flow 
                         directions and derived products. A proof of concept was 
                         established based on a comparative study, for the results of the 
                         methodology proposed in this Thesis. The proposed methodology was 
                         evaluated against five methodologies present in different 
                         computational processing environments for the definition of flow 
                         directions. The differences between the original and the corrected 
                         DEM generated by each methodology were compared. The flow 
                         directions were compared indirectly through the quality of the 
                         drainage networks obtained when using each of the methodologies. 
                         Two test areas were used. The first area comprises a stretch of 
                         the Crepori River, a tributary of the Tapaj{\'o}s River located 
                         in the city of Jacareacanga in the state of Par{\'a}. The second 
                         area comprises the entire catchment area of the Purus River. This 
                         basin covers the Brazilian states of Acre and of Amazon and, part 
                         of Peru. In a final classification, using quality metrics that 
                         consider two questions together: (a) the lowest change in the 
                         original DEM and, (b) the quality of the flow direction estimates 
                         observed indirectly by the quality of the drainage network. The 
                         methodology of this thesis obtained the best performance.",
            committee = "Vijaykumar, Nandamudi Lankalapalli (presidente) and Monteiro, 
                         Ant{\^o}nio Miguel Vieira (orientador) and Oliveira, Jo{\~a}o 
                         Ricardo de Freitas (orientador) and Sant'Anna, Sidnei Jo{\~a}o 
                         Siqueira and Renn{\'o}, Camilo Daleles and Rudorff, Conrado de 
                         Moraes and Pellegrino, Sergio Roberto Matiello",
         englishtitle = "Flow directions from digital elevation models: a methodology 
                         focused on the quality of estimation and processing of large 
                         data",
             language = "pt",
                pages = "133",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3NT7EN5",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3NT7EN5",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "29 nov. 2020"
}


Fechar