Avaliação posicional de dados altimétricos gerados por diferentes sistemas de varredura a laser terrestre: estudo de caso

Abstract

As utilizações de dados altimétricos, nesse estudo analisados a partir de modelos digitais de terreno (MDT), são as mais variadas assim como as técnicas de obtenção desse tipo de dado. Pode-se obter MDT por radar de abertura sintética que é utilizado para o levantamento de grandes áreas e de difícil acesso. Também pode-se gerar esse tipo de dado por Fotogrametria, por Topografia utilizando estação total com apoio GNSS (Global Navigation Satellite System). Uma tecnologia mais atual para a obtenção de dados altimétricos é a utilização de tecnologia Lidar (light detection and ranging) que consiste na medição de distância e coordenadas através de um pulso eletromagnético que interage com os alvos. O produto básico dos sistemas que utilizam a tecnologia Lidar, seja em plataformas aéreas ou terrestres, é denominado de nuvem de pontos. Essas nuvens de pontos possuem coordenadas tridimensionais (X, Y e Z) referenciadas ao centro de fase do sensor. Nesse estudo foram realizados experimentos com dois sistemas de varredura a laser terrestre. O primeiro é um sistema de varredura modelo Optech Ilris 3D e outro Faro Focus 3D, nesse estudo denominados de SVLT Optech e SVLT Faro. Assim, o objetivo desse trabalho é estimar a qualidade posicional dos dados altimétricos gerados por dois SVLT. Os estudos foram executados em dois experimentos. No primeiro experimento foram realizados escaneamentos num campo de calibração. Nessa etapa foi gerada uma nuvem de pontos de cada sistema de varredura, e esses dados foram georreferenciados e a partir de pontos de checagem medidos no mesmo e assim foi estimada o controle de qualidade posicional. No segundo experimento, os dois SVLT foram utilizados para efetuar um levantamento topográfico planialtimétrico em um percurso de aproximadamente um quilômetro. Os dados gerados pelos SVLT passaram por um processo de registro, que consiste na junção de pares de nuvens de pontos, e foram georreferenciados a partir de pontos de controle medidos no terreno. Nesse percurso foram realizados circuitos de nivelamento cujos vértices foram utilizados para se estimar o controle de qualidade posicional, planimétrico e altimétrico, das nuvens de pontos oriundas dos dois sistemas de varredura. Assim, após a realização de testes estatísticos, no primeiro experimento, obteve-se valores de acurácia altimétrica de 1,5 cm para o SVLT Faro e de 1,3cm para o SVLT Optech e no segundo experimento acurácia altimétrica de 1,9 cm para o SVLT Faro e de 5,9 cm para o SVLT Optech.

The uses of altimetric data, in this study approached from digital terrain models (TDM) are the most varied as well as the techniques for getting this type of data. It can be get DTM by synthetic aperture radar that is used for surveying wide areas and with difficult access. As well it can be this type of data by Photogrammetry, by conventional Topography using total station with GNSS (Global Navigation Satellite System) support. A more actual technology for obtaining altimetric data is the use of light detection and ranging technology, which consists of measuring distance and coordinates through an electromagnetic pulse that interacts with the targets. The basic product of the systems that use the technology lidar, be it in aerial or terrestrial platforms, is denominated a point cloud. These point clouds have three-dimensional coordinates (X, Y, and Z) referenced to phase center of the sensor. In this study, will be performed experiments with two systems of terrestrial laser scanning (STLS). One STLS of the brand Optech Ilris 3D and another of the brand Faro Focus 3D, in this study called of STLS Faro and STLS Optech. Therefore, the aim of this work is to estimate the positional quality of digital terrain models generated by these two STLS. The studies were executed in two experiments. In the first experiment, scans has been made on a calibration wall. The generated point clouds were georeferenced and from the checkpoints measured in this calibration wall, the positional quality of these data was estimated. In the second experiment, the two STLS were has been made a planialtimetric topographic survey of a course of approximately one kilometer. In this course a leveling network was created and the vertices of this network were used to estimate the positional quality control of the points clouds from the two STLS. Therefore, after realization statistical tests, in the first experiment, it was obtained altimetric accuracy values of 1.5 cm for the STLS Faro and 1.3 cm for the STLS Optech were obtained and in the second experiment, the altimeter accuracy of 1.9 cm for the STLS Faro and 5.9 cm for the Optech STLS.