Revista Brasileira de Cartografia

Semantic Alignment of Official and Collaborative Geospatial Data: A Case Study in Brazil

Adriana Alexandria Machado — 2024-05-15

Geospatial data is crucial for sustainable development, but obtaining up-to-date and high-quality data is challenging in many regions, including Brazil. Collaborative mapping on platforms such as OpenStreetMap (OSM) has produced updated and open geospatial data, especially in urban areas, but its quality is heterogeneous. In addition, semantic interoperability is challenging when integrating OSM data with authoritative geospatial data. This article presents a procedure for semantic alignment between two conceptual models within a conflation process to elicit background knowledge for geospatial data integration. The first model is the Technical Specification for Structuring Vector Geospatial Data (ET-EDGV 3.0) in Brazilian Portuguese, and the second is the OSM model with tags mainly in English. The alignment produced a table combining the ET-EDGV classes, attributes, domains, and geometries with the OSM tags and elements. The semantic alignment was tested in two study areas to check the thematic accuracy of transportation data imported from OSM compared to the data in the reference database. The study found that the best percentage of segments correctly classified by alignment was for "highway=trunk" tags (98.27%) and "highway=primary" (98.20%), corresponding to road and highway segments, and for the "highway=residential" tag (76.20%), corresponding to sections of residential streets. The study also identified factors that may contribute to low accuracy rates, including ambiguous semantic descriptions and the need for local context analysis. This research contributes to adding collaborative data to the official mapping, a relevant alternative for updating and supplementing reference mapping that can be applied in other geographical contexts.

Padrão Espacial de Ocorrência de Plantação de Mandioca na Amazônia Brasileira: a Região Oeste do Estado do Pará

Flávia Domingos Pacheco — 2024-04-21

Os principais sistemas de monitoramento do uso e cobertura da terra no Brasil não distinguem a agricultura de pequena escala, categoria que inclui áreas de plantação de mandioca na Amazônia. Gerar informações sobre a distribuição espacial desses sistemas historicamente invisibilizados é fundamental para o desenvolvimento de políticas que visem fortalecer essa economia. O objetivo deste trabalho é identificar áreas potenciais de ocorrência de plantação de mandioca em municípios do Oeste do Pará, com o uso de técnica de inferência geográfica fuzzy. A área de estudo corresponde aos municípios de Aveiro, Belterra, Santarém e Mojuí dos Campos. Foram utilizadas variáveis associadas a áreas de plantação de mandioca: proporção de área de vegetação secundária e de mosaicos de ocupação, proximidade de vilas e corpos d’água, presença de unidades de conservação de uso sustentável (UCUS) e de projetos de assentamento (PA). As variáveis foram inseridas em uma grade regular de células de 2 x 2 km e combinadas por meio do operador espacial fuzzy gamma. Os resultados indicaram um acerto de 70% na classificação de áreas de médio e alto potencial de ocorrência de plantação de mandioca. Essas áreas estão mais presentes no município de Santarém (58 – 81%), seguido por Mojuí dos Campos (11 – 14%), Aveiro (9 – 14%) e Belterra (9 – 10%). As áreas de plantação de mandioca concentram-se em áreas ribeirinhas. Nessas áreas também se localiza a maior parte das UCUS e dos PA. Esse método se mostrou robusto e pode ser replicado em períodos intracensitarios, apoiando a compreensão sobre a dinâmica e a distribuição espacial, importantes para políticas públicas.

Comparação entre Métodos de Mapeamento Topográfico de Cavernas Ferríferas: Estudo de Caso na Amazônia Brasileira

Adam Barros Fernandes — 2024-03-19

O cálculo dos parâmetros espeleométricos (projeção horizontal, desnível, área e volume) em meio ao mapeamento topográfico de cavernas é um requisito amparado por lei para a definição do grau da relevância de cavidades no Brasil. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é a comparação do método expedito convencional (utilizando bússola, clinômetro, trena e GNSS) com a tecnologia de varredura a laser no que tange ao levantamento topográfico em uma população amostral de cavernas situadas na Província Espeleológica da Serra dos Carajás, Pará, Brasil. Assim, foi realizada inicialmente a análise estatística descritiva dos dados espeleométricos obtidos matematicamente pelo método de levantamento topográfico convencional de 1758 cavidades para definição do parâmetro espeleométrico mais relevante do ponto de vista de enquadramento de cavernas como de máxima relevância. A partir disso, foi calculado o parâmetro espeleométrico volume levantado via varredura a laser e comparado com o resultado obtido utilizando o método convencional. A varredura a laser trouxe maior rapidez e redução da exposição ao risco em campo na coleta de dados. Além disso, o levantamento topográfico com a varredura a laser é mais preciso e em 80% dos resultados apresentou o valor da variável volume inferior ao obtido por meio do levantamento convencional.

As Geometrias do Cadastro Ambiental Rural (CAR): Uma Proposta Metodológica para Análise e Remoção da Sobreposição de Imóveis Rurais Declarados na Base de Dados do CAR

Maíra Ramalho Matias — 2024-06-29

A base de dados do Cadastro Ambiental Rural (CAR), de cadastro autodeclarado, tem sido utilizada para diversas finalidades, entre elas, estudos científicos. Entretanto, como a maior parte dos cadastros ainda não foi validada pelos órgãos ambientais competentes, esses dados podem apresentar inconsistências, tais como a sobreposição geométrica entre os imóveis rurais, o que dificulta sua utilização em Sistemas de Informação Geográfica (SIGs), principalmente em operações com maior exigência de ajustes topológicos. Com isso, o artigo apresenta uma proposta metodológica para analisar e remover os diferentes tipos de sobreposições existentes a partir dos dados brutos do Sistema Nacional de Cadastro Ambiental (SICAR). O ponto de partida é a classificação dos imóveis por tamanho, conforme o módulo fiscal do município. Após a remoção dos imóveis cancelados e das geometrias duplicadas, propõese a remoção de sobreposição de imóveis de classes distintas adotando a estratégia de se atribuir a área sobreposta a apenas uma das classes de imóveis, com base em uma hierarquia de classes. O artigo demonstra uma das possibilidades de atribuição de áreas, que prioriza a manutenção dos imóveis de assentamentos rurais, de povos e comunidades tradicionais e imóveis de menor área em detrimento dos de maiores áreas, como alternativa metodológica às estratégias de remoção de sobreposição que levam em consideração a segurança jurídica dos imóveis. Entretanto, a proposta metodológica é adaptável para diferentes contextos e finalidades acadêmicas. Ao final é apresentado um breve estudo de caso utilizando-se a metodologia para os imóveis declarados no município de São José dos Campos, SP.

Tecnologia de Geoinformação na Identificação de Lugares Ótimos para Lazer e Cultura em Divinópolis, MG: Uma Abordagem Didática

Ana Clara Mourão Moura — 2024-01-30

O trabalho utiliza a tecnologia de geoinformação como ferramenta para a análise das dinâmicas urbanas e suas particularidades na cidade de Divinópolis, localizada no centro-oeste do estado de Minas Gerais, de forma a compreender as potencialidades existentes no município para o estímulo ao desenvolvimento dos setores de lazer e cultura. Para tanto, parte da caracterização espacial na área municipal, seguida do detalhamento no recorte da mancha urbana, mapeando condições ambientais, culturais, históricas, econômicas e sociais, a fim de identificar possíveis carências e pontos de interesse para o desenvolvimento de propostas de requalificação urbana e revitalização dos espaços de uso público para a população. Inova no método de trabalho, pois aplica o roteiro: 1) caracterização segundo variáveis principais por geoprocessamento; 2) coleta de opinião cidadã por mapeamento voluntariado por VGI – Volunteered Geographic Information; 3) integração de variáveis por Análise de Multicritérios para análise técnica das áreas com potencialidade (indicação) e vulnerabilidade social (necessidade); 4) comparação do resultado da escuta cidadã com abordagem técnica de indicação de lugares ótimos; 5) escolha da área de projeto e desenvolvimento de proposta de desenho urbano. É, desta forma, uma contribuição metodológica para o ensino do papel do arquiteto urbanista ou geógrafo como um decodificador da vontade cidadã e orquestrador de análise técnica, seguido de atuação autoral no desenho de propostas. Desenvolvido no âmbito de atividades didáticas na EA-UFMG, é uma contribuição à formação do arquiteto-urbanista ou geógrafo.

Análise do Registro de Nuvens de Pontos Obtidas por SVLT e por VANT para Aplicação no Cadastro Territorial Multifinalitário

Enrico Moreira Gonçalves — 2024-04-22

O Cadastro Territorial Multifinalitário (CTM) é um registro sistemático que abrange elementos físicos, jurídicos e econômicos das propriedades. Este registro serve como instrumento de gerenciamento para prefeituras, exigindo atualizações recorrentes. Historicamente, o cadastro tem sido documentado em planos bidimensionais, mas devido à complexidade dos centros urbanos, a adoção do cadastro tridimensional (3D), isto é, uma extensão do cadastro bidimensional que incorpora informações na dimensão vertical, torna-se crucial. Internacionalmente, países como Holanda, Bélgica, Reino unido, entre outros, são referências na adoção da tridimensionalidade para a gestão territorial. No Brasil, o sistema de cadastro carece de regulamentação relacionada a tridimensionalidade. Mas, a alta demanda pode impulsionar os municípios a se adaptarem ao uso desse registro. Neste estudo, propõe-se uma metodologia que combina a tecnologia LiDAR em plataforma terrestre com o levantamento por veículo aéreo não tripulado (VANT). O objetivo é criar uma única nuvem de pontos através do registro entre duas nuvens distintas, avaliando sua precisão para subsidiar o cadastro 3D. Para avaliar os dados, realizaram-se testes numéricos confrontando a precisão do mapeamento via nuvens LiDAR e VANT com medidas tomadas por equipamento topográfico. Os resultados indicam que a discrepância máxima entre o mapeamento e a referência é de 11 mm, indicando que a metodologia tem potencial contributivo no CTM e para realização do cadastro 3D. Adicionalmente, o sistema de varredura a laser gera um produto denominado neste trabalho de "documentação virtual", que pode ser integrado ao CTM para documentar o ambiente urbano e ser disponibilizado on-line para a população.

Registro Automático de Nuvens de Pontos 3D e Refinamento Global de Poses – Contribuições para o Mapeamento e Localização Simultâneo (SLAM)

Rubens Antonio Leite Benevides — 2024-03-05

O registro de nuvens de pontos 3D e o refinamento global de poses são dois problemas fundamentais ao realizar o Mapeamento e Localização Simultâneos (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) com sensores LIDAR. O registro de nuvens consiste em encontrar transformações de coordenadas que sobrepõem localmente pares de nuvens de pontos, chamadas poses relativas. Para referenciar várias nuvens em uma origem global, várias poses relativas precisam ser compostas multiplicativamente em poses absolutas ao longo da trajetória do sensor, como as poses relativas nunca estão isentas de erros, um problema ainda mais geral surge, a deriva (drift) da trajetória do sensor. Para tratar este problema se utilizam Modelos de Refinamento Global (MRG), que refinam simultaneamente todas as poses de uma trajetória. Neste contexto, propõe-se aqui duas contribuições, a primeira, é um método de registro de pares de nuvens de pontos que integra o Fast Global Registration (FGR) e o Generalized Iterative Closest Point (GICP) em uma abordagem multicaminho e em multiescala. Para isto, cada nuvem de um dataset é registrada nas 3 posteriores, criando um grafo de poses, e cada par é sucessivamente registrado em abordagem coarse-to-fine. A segunda contribuição, se trata de um MRG linear e fechado capaz de refinar todas as poses de um circuito, sem necessidade de iterações ou definição de parâmetros. Para isto, as rotações das poses são mapeadas em quatérnios e interpoladas por meio da técnica Spherical Linear Interpolation (SLERP). Em seguida outra otimização linear baseada no modelo LUM-3D é aplicada. A combinação dos modelos foi testada em dois datasets distintos, um com sete nuvens de pontos obtidas por Laser Scanner Terrestre (LST) e outro com 901 nuvens obtidas por Laser Scaner Móvel (LSM). Em ambos, os modelos foram capazes de reconstruir totalmente os datasets e reduzir significativamente os erros de registro e deriva.

Generation of a Digital Terrain Model (DTM) Fusioning WV-2 Images and RTK-derived Topobathymetric Data

Elton Vicente Escobar Silva — 2024-02-20

Digital terrain models (DTMs) are digital elevation models (DEMs) that represent the bare ground surface. They are created by multiple sources, including satellite remote sensing, aerial photography, and ground-based surveys, and are often combined with other data sources to create highly detailed models. As the demand for accurate and detailed information about the Earth's surface continues to grow, DTMs have become an increasingly important tool for researchers in different fields. This study aims to create a DTM with a spatial resolution of 0.50 m for São Caetano do Sul, São Paulo, Brazil, integrated with a topobathymetric map of three water courses running along the borders of the study area. For the conventional DTM generation, a WV-2 stereo pair was used. A total of 55 ground control points (GCPs) were collected using the GNSS-RTK method, being 60% used for model building and 40% employed for validation. The topobathymetric survey was accomplished using a GNSS-RTK device placed along the analyzed open streams. For validation purposes, we used bias and MAE metrics. Overall, the methodology presented in this article provides a useful approach for generating high-resolution DTMs that can be used in a range of applications, especially in urban hydrodynamic studies.

Delimitação de Áreas de Preservação Permanente em Cursos D’água para Fins de Gestão no Estado do Rio Grande Do Sul: uma Abordagem Indireta com Técnicas de Hidrologia e Geoprocessamento

Fernando Comerlato Scottá — 2024-03-05

O objetivo do trabalho é propor um modelo de regressão para delimitar as Áreas de Preservação Permanente (APPs) das faixas marginais dos cursos de água para as bacias hidrográficas do Rio Grande do Sul a partir de técnicas de hidrologia e geoprocessamento. A metodologia consiste em determinar uma equação de regressão relacionando a largura média dos cursos d’água com a área de drenagem e, a partir da equação gerada, estimar uma aproximação para o tamanho das APPs dos cursos d’água com softwares de geoprocessamento. Foi possível ajustar e validar um modelo de regressão que delimitou a largura das APPs das faixas marginais de todos os cursos hídricos do RS. A avaliação indica que a metodologia possui rápido processamento e é válida para estudos em escala de âmbito regional, como, por exemplo, em estudos de planejamento de bacias hidrográficas. O cruzamento das APPs geradas pela equação em uma bacia hidrográfica com o mapa de uso e ocupação do solo permitiu quantificar a proporção das APPs com usos adequados e inadequados, sendo uma ferramenta válida para fins de diagnóstico da situação dos recursos hídricos. Limitações intrínsecas da acurácia posicional da Base Cartográfica do Rio Grande do Sul em escala de 1:25.000, do modelo de regressão e erros oriundos do processamento são os fatores limitantes da metodologia quanto à acurácia das APPs delimitadas. Dessa forma, o método apresentado deve ser utilizado com ressalvas em situações localizadas ou para estudos e processos que exijam valores precisos.

Revisitando o variograma e covariância

Rogers Ademir Drunn Pereira — 2024-01-17

Este trabalho revisa as funções covariância empírica (CE) e o variograma (VAR), associadas a Colocação por Mínimos Quadrados (CMQ) e a Krigagem, respectivamente. O texto almeja facilitar o aprendizado da técnica aos interessados e chamar a atenção para questões específicas relacionadas às projeções cartográficas. A CMQ e a krigagem são técnicas adotadas nas geociências para análise, predição e interpolação/extrapolação de dados. A sua aplicação adequada pode ser entendida em duas etapas principais: 1) a criação de mais de uma função, CE ou VAR, dependendo do modo como ela foi construída, e 2) o ajustamento dessa função, usualmente adotando o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ) para fazer a predição. Este trabalho está concentrado nas funções CE e VAR de modo a recuperar suas definições mais originais com exemplos confeccionados pelos autores. Como aplicação, apresenta diferenças construtivas das CE e VAR geradas partir de coordenadas curvilíneas dos Sistemas Geodésicos de Referência e coordenadas dos Sistemas Projetivos. A exposição dos coeficientes ajustados pelo MMQ torna evidente as diferentes respostas. Por último, sugere cuidados importantes na utilização destas funções a partir de sistemas projetivos.