Análise de modelos digitais de superfície gerados a partir de imagens do sensor PRISM/ALOS

Abstract

O objetivo deste trabalho é a análise da qualidade de Modelos Digitais de Superfície (MDSs) gerados a partir de pares estereoscópicos de imagens do sensor PRISM/ALOS, considerando-se aspectos quanto a diferentes abordagens de correção geométrica, estratégias de correlação de imagens, espaçamento da grade e acurácia posicional. O padrão de acurácia esperado para os produtos avaliados considera as Normas Técnicas da Cartografia Nacional, através do Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC) para a escala 1:25.000, classe A, do mapeamento sistemático brasileiro. Na etapa de correção geométrica são consideradas as abordagens do modelo rigoroso do sensor e do modelo generalizado com uso de Rational Polynomial Coefficients (RPCs). Os pontos de controle usados na correção geométrica, bem como para avaliação global da acurácia posicional de ortoimagens e MDSs, foram determinados por posicionamento GPS relativo estático. As avaliações locais, visando análise do comportamento dos MDSs segundo diferentes morfologias, são realizadas a partir de pontos de controle determinados por posicionamento GPS relativo cinemático, em superfícies de baixa declividade e em encostas de anfiteatros. Os resultados alcançados em nível global sinalizam que a modelagem geométrica utilizada, o número de pontos de controle considerados, assim como estratégias de correlação e espaçamento da grade influenciam a acurácia altimétrica dos MDSs, relativamente ao padrão de acurácia esperado. Os experimentos realizados para ortorretificar as imagens nadir com emprego de MDSs previamente selecionados, demonstram que variações quanto a esses fatores, além de acurácias altimétricas diferentes, não influenciam a qualidade planimétrica esperada para as ortoimagens, retratando, portanto, o mesmo padrão de qualidade planimétrica para os MDSs empregados na ortorretificação. Os testes estatísticos quanto à tendência e precisão confirmam a consistência relativa das ortoimagens e MDSs gerados, porém, a maioria desses produtos apresenta tendência, com exceção de alguns casos isolados. Quanto à avaliação local, os resultados indicam que diferentes morfologias influenciam a acurácia dos MDSs relativamente à análise global. De forma geral, áreas com menor declividade apresentam resultados com maior acurácia. As análises locais indicam ainda que a variável declividade, associada a fatores como a falha na correlação e procedimentos de interpolação, proporciona degradação da acurácia altimétrica dos MDSs.

The purpose of this study is the quality assessment of Digital Surface Models (DSMs) generated from stereo pairs of PRISM/ALOS images, considering aspects regarding different approaches of geometric correction, image matching strategies, grid distance and positional accuracy. The standard of accuracy expected for the products evaluated considers the Technical Standards of the National Cartography, defined by the Cartographic Accuracy Standard of the brazilian systematic mapping for 1:25,000 scale, class A. In the geometric correction step are considered the approaches of rigorous sensor model and generalized model using Rational Polynomial Coefficients (RPCs). The ground control points used in geometric correction and in global assessment of the positional accuracy of orthoimages and DSMs, were determined by GPS relative static positioning. The local assessments, aiming the analysis of DSMs as to different morphologies, are performed from control points determined by relative kinematic GPS positioning in low-slope surfaces and on inclined surfaces. The global results achieved indicate that the geometric modeling, the number of control points considered, as well as the strategies for image matching and grid distance influence the vertical accuracy of the DSM, in relation to the expected accuracy standard. The experiments performed to orthorectify the nadir images using the DSMs previously selected, show that variations as to these factors, beyond different vertical accuracies, not affect the expected horizontal accuracy of the orthoimage, portraying, therefore, the same horizontal quality standard for the MDSs used in the orthorectification. The statistical tests for trend and precision detection, confirm the relative consistency on all orthoimages and MDSs generated. However, most of these products presents trend, except for some isolated cases. As to the local assessment, the results indicate that different morphologies influence the accuracy of the DSM, in relation to global assessment. In general, the results in low-slope areas present greater accuracy. The local analyses also indicate that the slope, associated with factors such as failure image matching and interpolation procedures, provides degradation of DSM vertical accuracy.