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	<metadata ReferenceType="Thesis">
		<site>mtc-m21c.sid.inpe.br 806</site>
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		<secondarykey>INPE-18396-TDI/3051</secondarykey>
		<citationkey>Coldibeli:2021:EsCaPa</citationkey>
		<title>Estimativas geoestatísticas para a construção de modelos digitais do terreno de grandes áreas: estudo de caso a partir do adensamento de amostragens provenientes de mapeamentos com VANT de baixo custo</title>
		<alternatetitle>Geostatistic estimates for the construction of digital terrain models of large areas: case study from the densification of samples by low-cost UAV mapping</alternatetitle>
		<course>SER-SRE-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR</course>
		<year>2021</year>
		<date>2020-12-15</date>
		<thesistype>Dissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto)</thesistype>
		<secondarytype>TDI</secondarytype>
		<numberofpages>189</numberofpages>
		<numberoffiles>1</numberoffiles>
		<size>5268 KiB</size>
		<author>Coldibeli, Matheus Costa,</author>
		<committee>Rennó, Camilo Daleles (presidente),</committee>
		<committee>Sant’Anna, Sidnei João Siqueira (orientador),</committee>
		<committee>Felgueiras, Carlos Alberto (orientador),</committee>
		<committee>Ortiz, Jussara de Oliveira,</committee>
		<committee>Oliveira, Cleber Gonzales de,</committee>
		<e-mailaddress>matheus_cold@hotmail.com</e-mailaddress>
		<university>Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)</university>
		<city>São José dos Campos</city>
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		<keywords>MDT, VANT, krigagem ordinária, PEC-PCD, validação cruzada, DTM, UAV, ordinary kriging, cross validation.</keywords>
		<abstract>A representação altimétrica da superfície terrestre é essencial para a compreensão de diversos processos naturais que ocorrem sobre a paisagem, além de fornecer informações para estudos relacionados a fatores ambientais, projetos de engenharia, planejamento e gestão urbana, entre outros. Uma das formas tradicionais para o reconhecimento do terreno é baseada em amostras pontuais obtidas por levantamentos topográficos convencionais para a elaboração de produtos cartográficos, tais como os Modelos Digitais do Terreno (MDTs). Alguns estudos sobre a superfície terrestre exigem MDTs representativos em grandes escalas e, no caso de regiões de grandes dimensões, é necessária uma quantidade satisfatória de amostras sobre o terreno. No entanto, dependendo das características do terreno, métodos convencionais de medição podem tornar o processo custoso, demorado e perigoso. A partir de técnicas recentes de fotogrametria e sensoriamento remoto, mapeamentos da superfície terrestre podem ser obtidos através de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) de baixo custo e que apesar de uma baixa autonomia de voo, possibilitam a geração de modelos tridimensionais do terreno de forma detalhada. Desta forma, esse tipo de mapeamento pode, a princípio, ser utilizado conjuntamente com amostras de levantamentos topográficos convencionais para a elaboração de MDTs de grandes áreas, mantendo um certo grau de representatividade do terreno. Este trabalho propõe uma metodologia para a construção e avaliação de MDTs de grandes áreas a partir de amostras pontuais, derivadas de levantamentos topográficos, e de amostras extraídas de representações do terreno oriundas de mapeamentos com VANT de baixo custo (MDT-VANT). A construção dos MDTs de grandes áreas é realizada a partir de estimativas por krigagem ordinária e a acurácia posicional destes MDTs é avaliada de acordo com o Padrão de Exatidão Cartográfica para Produtos Cartográficos Digitais (PEC-PCD) na escala 1:10.000. A área de estudo localiza-se na zona rural do município de Jacareí, estado de São Paulo, Brasil, constituindo uma área de aproximadamente 47,7km². O local de estudo foi dividido em quatro regiões, com base nas suas características topográficas, nas quais foram realizados oito mapeamentos aerofotogramétricos com um VANT Phantom 3 Advanced para a construção dos MDTs-VANT. As acurácias posicional planimétrica e altimétrica dos MDTs-VANT foram avaliadas através de validações cruzadas e classificadas de acordo com o PEC-PCD na escala 1:1.000. Os MDTs das quatro regiões foram construídos com resolução espacial de 4m em dois cenários distintos, o primeiro considerando somente o conjunto inicial de amostras topográficas de cada região (MDTs Iniciais) e o segundo utilizando, além do conjunto inicial, novas amostragens extraídas de cada MDT-VANT (MDTs Finais). Os modelos finais apresentaram uma melhora significativa na qualidade posicional altimétrica, enquadrando-os nas classes do PEC-PCD na escala 1:10.000, além de uma representação mais detalhada das características do terreno nos locais mapeados com VANT. Um estudo hipotético de corte e aterro para o planejamento de estradas foi realizado usando os modelos finais e um modelo digital de superfície (MDS) do programa espacial SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), com resolução espacial de 30m, com o intuito de avaliar o impacto de MDTs com diferentes resoluções espaciais nas estimativas realizadas. Os resultados indicaram diferenças nas estimativas de corte e aterro utilizando modelos com diferentes configurações, nos quais os MDTs resultantes tendem a indicar um melhor planejamento e gestão para o estudo. ABSTRACT: The altimetric representation of the earth's surface is essential for understanding several natural processes that occur on the landscape, besides providing information for studies related to environmental factors, engineering projects, planning and urban management, among others. Digital Terrain Models (DTMs) are traditional cartographic products used in earth's surface recognition. Generally, they are derived from point samples obtained by conventional topographic surveys. Some terrain studies require representative DTMs on large scales and huge amounts of ground samples. However, depending on the characteristics of the terrain, conventional measurement methods can make the process expensive, time-consuming and dangerous. On the other hand, based on photogrammetry and remote sensing techniques detailed three-dimensional surface models can be obtained using a low cost Unmanned Aerial Vehicle (UAVs). Therefore, in this context, This work proposes a methodology for the construction and evaluation of MDTs of large areas from point samples, derived from topographic surveys and samples extracted from representations of the land from mapping with low-cost UAV (UAV-DTM). The construction of large area MDTs is performed based on estimates by ordinary kriging and the positional accuracy of these MDTs is evaluated according to the Cartographic Accuracy Standard for Digital Cartographic Products (PEC-PCD) on the 1:10.000 scale. The study area has 47.7 km² and it is located at Jacareí City, São Paulo state, Brazil. The study area was divided in four regions, based on their topographic characteristics, in which eight aerophotogrammetric mappings were performed with a UAV Phantom 3 Advanced for the construction of the UAV-MDTs. In addition, the planimetric and altimetric positional accuracies of each UAV-DTM were evaluated through a cross validation process and according to the PEC-PCD on the 1:1000 scale. The study area was divided in four major regions and for each region was built a DTM having 4m of spatial resolution. It was considered two scenarios in the generation of the DTMs: (a) using only the initial set of topographic ground samples (called by Initial DTM) and (b) using the initial set of topographic ground samples added to new samples extracted from DTMUAV (called by Final DTM). The altimetric quality of final models showed a significant improvement and according to PEC-PCD's classification they could be placed in the scale 1:10000. It was also observed a more detailed representation of the terrain characteristics in the locations mapped with UAV. The generated DTM was compared with a Digital Surface Model (DSM) of the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), having 30m of spatial resolution in a hypothetical study involving land movement and topographic profiles for road planning. This comparison was carried out in order to assess the impact in the road planning of height estimates provided by DTMs having different spatial resolutions. The results indicated significant differences in the cut and filled estimates, using models presenting different configurations and besides that the generated DTMs should allow better planning and management on the land movement and topographic profiles study.</abstract>
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