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@MastersThesis{Freitas:2014:DrNeWa,
               author = "Freitas, Henrique Renn{\'o} de Azeredo",
                title = "Drainage networks and watersheds delineation derived from 
                         TIN-based digital elevation models",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2014",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2014-10-02",
             keywords = "digital elevation models, triangulated irregular networks (TIN), 
                         flats (landforms), pits, drainage, modelos digitais de 
                         eleva{\c{c}}{\~a}o, redes irregulares trianguladas, {\'a}reas 
                         planas, fossos, drenagem.",
             abstract = "Digital Elevation Models (DEMs) are objects of great importance in 
                         many studies of natural sciences and one relevant area of their 
                         application is hydrology, as from a DEM it is possible to generate 
                         drainage networks and watersheds, which are essential elements in 
                         the understanding of hydrological processes. All the methods 
                         developed to generate drainage networks from a DEM depend on its 
                         representation and the most common representation is given by 
                         regular grids, where elevation values are assigned to cells 
                         uniformly distributed over space. However, this representation 
                         presents limitations in the flow directions, which are defined in 
                         only eight distinct directions. This work considers the terrain 
                         model given by a Triangulated Irregular Network (TIN) generated 
                         from contour lines and sampled points, where the terrain surface 
                         is modeled by several triangles defined from a set of points 
                         adequately distributed over space, so that the TIN can efficiently 
                         adapt to its irregularities. In addition, flow directions on TINs 
                         encompass a11 the possible directions and depend on the slope of 
                         the triangles, so this structure is more flexible regarding the 
                         calculation of water flows. The triangulation used in this work is 
                         the constrained Delaunay triangulation and the method that 
                         generates drainage networks considers flow directions given by the 
                         gradient of the plane defined from each triangle. Problems that 
                         commonly occur in DEMs such as flat areas and pits, which create 
                         inconsistencies in the terrain model and discontinuities in flows, 
                         also deserve special attention. In the present work, flat areas 
                         are removed by the insertion of new points into the triangulation 
                         with interpolated elevation values and pits by the definition of 
                         paths of points starting from the pit until reaching another point 
                         of lower elevation, where all these points have their elevation 
                         values re-interpolated. Most importantly, this work describes a 
                         methodology for calculating drainage paths from a TIN traced by 
                         processing the triangles with an associated priority and then 
                         connected defining a drainage graph structure, which is proposed 
                         in this work for the calculation of accumulated flows. Afterwards, 
                         drainage networks are generated according to given threshold 
                         values and watersheds are then delineated from the drainage 
                         networks. A11 the results from the TIN are qualitatively compared 
                         to regular grid results generated with the TerraHidro 
                         computational platform developed at INPE and also to an available 
                         drainage network produced by specialists and considered here as a 
                         reference of the main courses of water over the terrain. Results 
                         are very promising showing that TIN terrain models can be used to 
                         generate drainage networks from accumulated flows consistent with 
                         real-world hydrological patterns. RESUMO: Modelos Digitais de 
                         Eleva{\c{c}}{\~a}o (MDEs) s{\~a}o objetos de grande 
                         import{\^a}ncia em muitos estudos das ci{\^e}ncias naturais e 
                         uma {\'a}rea relevante de sua aplica{\c{c}}{\~a}o {\'e} a 
                         hidrologia, pois a partir de um MDE {\'e} poss{\'{\i}}vel gerar 
                         redes de drenagem e bacias hidrogr{\'a}ficas, as quais s{\~a}o 
                         elementos essenciais no entendimento de processos 
                         hidrol{\'o}gicos. Todos os m{\'e}todos desenvolvidos para gerar 
                         redes de drenagem a partir de um MDE dependem da sua 
                         representa{\c{c}}{\~a}o e a representa{\c{c}}{\~a}o mais comum 
                         {\'e} dada por grades regulares, onde valores de 
                         eleva{\c{c}}{\~a}o s{\~a}o atribu{\'{\i}}dos em c{\'e}lulas 
                         uniformemente distribu{\'{\i}}das no espa{\c{c}}o. Entretanto, 
                         essa representa{\c{c}}{\~a}o apresenta limita{\c{c}}{\~o}es 
                         nas dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo, as quais s{\~a}o definidas em 
                         apenas oito dire{\c{c}}{\~o}es distintas. Este trabalho 
                         considera o modelo de terreno dado por uma Rede Triangular 
                         Irregular (Triangulated Irregular Network ou TIN) gerada de curvas 
                         de n{\'{\i}}vel e pontos amestrados, onde a superf{\'{\i}}cie 
                         do terreno {\'e} modelada por v{\'a}rios tri{\^a}ngulos 
                         definidos a partir de um conjunto de pontos adequadamente 
                         distribu{\'{\i}}dos no espa{\c{c}}o, de forma que o TIN pode 
                         eficientemente se adaptar as suas irregularidades. Al{\'e}m 
                         disso, dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo sobre TINs abrangem todas as 
                         dire{\c{c}}{\~o}es poss{\'{\i}}veis e dependem da declividade 
                         dos tri{\^a}ngulos, de modo que essa estrutura {\'e} mais 
                         flex{\'{\i}}vel ao se considerar o c{\'a}lculo dos fluxos de 
                         {\'a}gua. A triangula{\c{c}}{\~a}o utilizada neste trabalho 
                         {\'e} a triangula{\c{c}}{\~a}o de Delaunay restrita e o 
                         m{\'e}todo que gera redes de drenagem considera 
                         dire{\c{c}}{\~o}es de fluxo dadas pelo gradiente do plano 
                         definido por cada tri{\^a}ngulo. Problemas que comumente ocorrem 
                         em MDEs tais como {\'a}reas planas e fossos, os quais criam 
                         inconsist{\^e}ncias no modelo de terreno e descontinuidades nos 
                         fluxos, tamb{\'e}m merecem aten{\c{c}}{\~a}o especial. No 
                         presente trabalho, {\'a}reas planas s{\~a}o removidas pela 
                         inser{\c{c}}{\~a}o de novos pontos na triangula{\c{c}}{\~a}o 
                         com valores de eleva{\c{c}}{\~a}o interpolados e fossos pela 
                         defini{\c{c}}{\~a}o de caminhos de pontos iniciando do fosso 
                         at{\'e} alcan{\c{c}}ar um outro ponto de menor 
                         eleva{\c{c}}{\~a}o, onde todos esses pontos t{\^e}m seus 
                         valores de eleva{\c{c}}{\~a}o reinterpolados. Sobretudo, este 
                         trabalho descreve uma metodologia para calcular caminhos de 
                         drenagem a partir de um TIN tra{\c{c}}ados ao processar os 
                         tri{\^a}ngulos com uma prioridade associada e depois conectados 
                         definindo uma estrutura de grafo de drenagem, a qual {\'e} 
                         proposta neste trabalho para o c{\'a}lculo de fluxos acumulados. 
                         Posteriormente, redes de drenagem s{\~a}o geradas de acordo com 
                         determinado ti valores ele limiar e bacias hidrogr{\'a}ficas 
                         s{\~a}o ent{\~a}o delimitadas a partir das redes de drenagem. 
                         Todos os resultados do TIN s{\~a}o comparados qualitativamente a 
                         resultados de grade regular gerados com a plataforma computacional 
                         TerraHidro desenvolvida no INPE e tamb{\'e}m a uma rede de 
                         drenagem dispon{\'{\i}}vel, produzida por especialistas e 
                         considerada aqui como uma refer{\^e}ncia dos principais cursos 
                         d'{\'a}gua no terreno. Os resultados s{\~a}o bastante 
                         promissores mostrando que modelos de terreno TIN podem ser 
                         utilizados para gerar redes de drenagem a partir de fluxos 
                         acumulados consistentes com padr{\~o}es hidrol{\'o}gicos 
                         reais.",
            committee = "Vinhas, L{\'u}bia (Presidente) and Freitas, Corina da Costa 
                         (Orientador) and Rosim, Sergio (Orientador) and Oliveira, 
                         Jo{\~a}o Ricardo de Freitas (Orientador) and Santos, Rafael 
                         Duarte Coelho dos and Sousa J{\'u}nior, Wilson Cabral de",
         englishtitle = "Redes de drenagem e delimita{\c{c}}{\~a}o de bacias 
                         hidrogr{\'a}ficas derivadas de modelos digitais de 
                         eleva{\c{c}}{\~a}o baseados em TIN",
             language = "en",
                pages = "115",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W/3HDPRRS",
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           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "28 jan. 2021"
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