Analysis of Point Cloud Registration Obtained by TLS and UAV for Multifunctional Technical Cadaster
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Abstract
In the national scenario, there are few city halls that have a Multipurpose Technical Register (MTR) in fact, for several reasons, among them the lack of specialized professionals and, the main one, the lack of investment. However, some city halls have chosen to invest in the MTR as a way to improve their collection and also their territorial management, and found in the three-dimensional survey, associated with a database, as a way of accurately mapping their territory. The adoption of 3D mapping with embedded LiDAR (Light Detection And Ranging) technology has increased in recent years. This study presents a methodology that combines LiDAR technology (on a terrestrial platform) with aerial mapping by UAV (Unmanned Aerial Vehicle). The objective of this study is to generate a single cloud of points using these two technologies combined and to evaluate the accuracy of this cloud of points. To evaluate the results, numerical tests were carried out to verify the precision of the point cloud and the virtual tour in comparison with the measurements taken by topographic equipment. The results indicate that the maximum discrepancy between the mapping via LiDAR and UAV cloud recording and the reference is 11 mm, which indicates that the applied methodology is accurate for use within the scope of the MTR and, therefore, can contribute to the administration municipal. With this same point cloud, it is possible to create a virtual tour to go through the mapped area, and if associated with a database, it becomes a powerful cadastral documentation tool.
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References
ABDELAZEEM, M., ELAMIN. A.; AFIFI A. A.; El-RABBANY. 2021. Multisensor point cloud data fusion for precise 3D mapping. Egypt. J. Remote. Sens. Space Sci., 24(3), 835–844. DOI: 10.1016/j.ejrs.2021.06.002.
ABNT. NBR 17047/22: Levantamento cadastral territorial para registro público – Procedimento. Rio de Janeiro, 2022.
AFONSO, J. R. R.; ARAUJO, E. A.; NÓBREGA, M. A. R. IPTU no Brasil: um diagnóstico abrangente. FGV Projetos, 2013. 79 p. Disponível em: <http://fgvprojetos.fgv.br/sites/fgvprojetos.fgv.br/files/iptu_no_brasil_um_diagnostico_abrangente_0.pdf>. Acesso em: 17 jun. 2023.
AIEN, A.; RAJABIFARD, A.; KALANTARI, M.; WILIAMSON, I. P. Aspects of 3D Cadastre- A Case Study in Victoria. FIG Working Week. 2011, Marrakech, Morocco.
AMORIM, A; PELEGRINA, M. A.; JULIÃO, R P. Cadastro e gestão territorial: uma visão luso-brasileira para a implementação de sistemas de informação cadastral nos municípios. 2018. ISBN: 978-85-9546-282-3 (eBook).
ARAÚJO, A. L. Cadastro 3D no Brasil a partir de varredura a laser (laser scanning). 2015. 178p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis/SC, 2015.
BECKER, J. H.; CENTENO, J. A. S. Pré-alinhamento e registro de nuvens de pontos obtidas com uma câmera de distância pmd camcube 3. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 68, n. 7, 2016. DOI: 10.14393/rbcv68n7-44362. Disponível em: https://seer.ufu.br/index.php/revistabrasileiracartografia/article/view/44362. Acesso em: 10 mar. 2023.
BESL, P. J.; MCKAY, N. D. A method for registration of 3D shapes. IEEE Transactions On Pattern Analysis And Machine Intelligence, v. 14, n. 2, p. 239- 256, fev. 1992. http://dx.doi.org/10.1109/34.121791.
BRASIL. Comando da Aeronáutica. Departamento de Controle do Espaço Aéreo. Aeronaves Não Tripuladas e o Acesso ao Espaço Aéreo Brasileiro. ICA 100-40. Rio de Janeiro, 2023.
BRASIL. Ministério do Estado das Cidades. Portaria Ministerial 511/2009. Disponível em: https://www.normasbrasil.com.br/norma/portaria-511-2009_217279.html. Acesso em: 7 nov. 2023.
BRASIL. Ministério da Justiça e Segurança Pública. Portaria nº 3.242, de 9 de novembro de 2022. Diário Oficial da União, https://www.in.gov.br/en/web/dou/-/portaria-n-3.242-de-9-de-novembro-de-2022-443240087, publicado em 9 de novembro de 2022. Acesso em: 29 out. 2023.
BRASIL. Ministério do Desenvolvimento Regional. Portaria MDR nº 3.242, de 9 de novembro de 2022. Diretrizes para a criação, a instituição e a atualização do Cadastro Territorial Multifinalitário (CTM) nos municípios brasileiros. Diário Oficial da União, Brasília, DF, nov. 2022. Seção 1.
ÇAGDAS, V.; STUBKJÆR, E. Design research for cadastral systems. Computers, Environment and Urban Systems, Maryland Heights, 2010. 77-87. DOI:10.1016/j.compenvurbsys.2010.07.003
CARNEIRO, A. F. T. Cadastro Imobiliário e Registro de Imóveis. IRIB, Instituto de Registro Imobiliário no Brasil. Ed. safE. Porto Alegre – RS. 2003.272 p.
CARNEIRO, A. F. T.; ERBA, D. A.; AUGUSTO, E. A. A. Cadastro multifinalitário 3D: conceitos e perspectivas de implantação no Brasil. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 64, n. 2, 2012. DOI: 10.14393/rbcv64n2-43791. Disponível em: https://seer.ufu.br/index.php/revistabrasileiracartografia/article/view/43791. Acesso em: 6 nov. 2023.
CHETVERIKOV, D.; STEPANOV, D.; KRSEK, P. Robust Euclidean alignment of 3D point sets: the trimmed iterative closest point algorithm. Image and vision computing, v. 23, n. 3, p. 299-309, 2005.
COELHO, L.; BRITO, J. N. Fotogrametria digital. Vol. 181. Rio de Janeiro: EdUERJ, 2007, 196 p.
COSTA, D. C. Diretrizes para elaboração e uso de bases cartográficas no planejamento municipal: urbano, rural e transportes. 2001. 126 p. Tese (Doutorado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Transportes. São Paulo, 2001.
SOUZA, G. H. B.; AMORIM, A. Parcelas espaciais e nuvem de pontos: viabilidade e possibilidades de integração de dados para o cadastro 3D. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 67, n. 2, 2015. DOI: 10.14393/rbcv67n2-44665. Disponível em: https://seer.ufu.br/index.php/revistabrasileiracartografia/article/view/44665. Acesso em: 6 nov. 2023.
DJI. Phantom 4. Disponível em: <https://www.dji.com/br/phantom-4>. Acesso em: 18 jun. 2023.
DONG, Z.; LIANG, F.; YANG, B.; XU, Y.; ZHANG, Y.; LI, J.; WANG, Y.; DAI, W.; FAN, H.; HYYPPA, J.; STILLA, U. Registration of Large-scale Terrestrial Laser Scanner Point Clouds: A Review and Benchmark. Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. v. 163, p.327–342, 2020. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2020.03.013.
DRONE HARMONY. Disponível em: <https://droneharmony.com/>. Acesso em: 28 jul. 2023.
ELBERINK, S. O. Acquisition of 3D topography. Automated 3D road and building reconstruction using airborne laser scanner data and topographic maps. Delft, 2010. 194 p. ISBN: 978 90 6132 318 1.
ENGMAN, H. Web-based 3D in Urban Planning. GIM International, 2016.
ESTEIO. Mapeamento para SIG para PM de Uberlândia-MG. Disponível em: <https://www.esteio.com.br/executados/sig/uberlandia/>. Acesso em: 07 mar. 2023.
FONSECA, B. M; MOURA, A. C. M; RIBAS, R. P; CARVALHO, G. A; CASAGRANDE, P. B; Modelagem paramétrica da paisagem urbana e cadastro 3D utilizando dados lidar: Uma proposta metodológica. UFMG & UFSC, 2016.
GARCIA, R. C. O que é preciso saber sobre CADASTRO TERRITORIAL MULTIFINALITÁRIO. 1. ed. Brasília-DF e Rio de Janeiro-R: Caixa Econômica Federal e IBAM, 2007. v. 01. 48p.
GUADALUPE D. C., CASAGRANDE P. B., OLIVEIRA D. S. C., URBANO C., VON SPERLING F. C., MOREIRA C. T., BRENCK G. F. Anais. XXVII Congresso Brasileiro de Cartografia e XXVI Exposicarta 6 a 9 de novembro de 2017, SBC, Rio de Janeiro - RJ, p. 1001-1005. GUANDALINI BR. Matterport Pro3. Disponível em: <https://www.guandalinibr.com/matterport-pro3/>. Acesso em: 1 jun. 2023. GROETELAARS, N. J.; DE AMORIM, A. L. Tecnologia 3D Laser Scanning: características, processos e ferramentas para manipulação de nuvens de pontos. In: XV Congresso de la Sociedad Iberoamericana de Gráfica Digital-SIGRADI. Santa Fé: Facultad de Arqitectura, Diseño y Urbanismo da Universidad Nacional del Litoral. 2011. p. 1-5.
INSTITUTO DE TERRAS E CARTOGRAFIA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO (ITERJ). Sistema de Informações Geográficas do ITERJ. Disponível em: http://www.iterj.rj.gov.br/iterj_site/sig-iterj. Acesso em: 31 out. 2023.
JUNIOR, M. K.; LIMA, E. M.; STANGANINI, F. N. Utilização de Aeronaves Remotamente Pilotadas no Processo de Mapeamento e de Regularização Fundiária no Interior de São Paulo: Loteamento Vila Nova Trieste. Simpósio nacional de gestão e engenharia urbana, v. 3, p. 547-557, 2021.
KLAPA, P., MITKA B. 2017. Application of terrestrial laser scanning to the development and updating of the base map. Geod. Cartogr., 66 (1), 59–71. DOI: 10.1515/geocart-2017-0002.
KLAPA, P.; MITKA, B.; ZYGMUNT, M.. Integration of TLS and UAV data for the generation of a three-dimensional basemap. Advances in Geodesy and Geoinformation, p. e27-e27, 2022.
LAZZAROTO, D. R. Avaliação da qualidade de base cartográfica por meio de indicadores e sistema de interferência fuzzy. 2005. Tese (Doutorado) - Curso de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas, Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005.
LESLAR, M. Integrating Terrestrial LiDAR with Point Clouds Created from Unmanned Aerial Vehicle Imagery. ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, v. 40, n. 1, p. 97–101. DOI: 10.5194/isprsarchives-XL-1-W4-97-2015.
LILLESAND, T.; KIEFER, R. Remote sensing and image interpretation. 4 ed. Estados Unidos: John Wiley & Sons, 2000.
MARTINS, M. A. R.; MITISHITA, E. A.; ANTONIO, N. D. Estudo da Integração de Nuvens de Pontos entre Conjunto de Dados baseado em VANT e Levantamento Aéreo LiDAR. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 74, n. 4, p. 789–804, 2022. DOI: 10.14393/rbcv74n4-64225. Disponível em: https://seer.ufu.br/index.php/revistabrasileiracartografia/article/view/64225. Acesso em: 8 mar. 2023.
MATTERPORT. About Us. Disponível em: https://matterport.com/about-us. Acesso em: 10 mar. 2023.
MATTERPORT. Matterport Pro3 Technical Specifications. Disponível em: <https://support.matterport.com/s/article/Pro3TechnicalSpecifications?language=en_US >. Acesso em: 8 mar. 2023.
MATTERPORT. Pro3. Disponível em: https://matterport.com/pro3. Acesso em: 11 mar. 2023.
METASHAPE. Agisoft Metashape. Disponível em: <https://www.metashape-la.com/pt/comeco/?utm_source=Google&gclid=CjwKCAjwzo2mBhAUEiwAf7wjkkFzCNrMe5mY1cUZDv9rePNvFsUhLwx0vZx1Ifc_p1PtwGrHqbw64RoC-ywQAvD_BwE>. Acesso em: 28 jul. 2023.
OLIVEIRA, F. H.; FERREIRA, B.; DE FARIAS, J. L. P. O estado da arte do cadastro 3D no Brasil e no mundo. In: COBRAC 2018. 2018.
OLIVEIRA, H. C. Detecção de áreas de oclusão para geração de ortoimagem verdadeira utilizando dados LASER. 2013. 96 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Cartográficas) - Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente, 2013.
PAIXÃO, S. K. S.; NICHOLS, S.; CARNEIRO, A. F.T. Cadastro Territorial Multifinalitário: dados e problemas de implementação do convencional ao 3D e 4D. Boletim de Ciências Geodésicas, [S.L.], v. 18, n. 1, p. 3-21, mar. 2012. FapUNIFESP (SciELO). http://dx.doi.org/10.1590/s1982-21702012000100001
PAMBOUKIAN, S. V. D.; Topografia com Drones e GNSS. In: MOSTRA DOCENTES DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO DA ESCOLA DE ENGENHARIA, UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE, 2019. Disponível em: <https://www.mackenzie.br/fileadmin/ARQUIVOS/Public/1mackenzie/universidade/laboratorios/labgeo/2019/Trabalhos/TOPOGRAFIA_COM_DRONES_E_GNSS.pdf> Acesso em: 10 ago. 2023.
PAVAN, N. L.; SANTOS, D. R. Um Método Automático para Registro de Dados Laser Scanning Terrestre usando Superfícies Planas. Boletim de Ciências Geodésicas, Curitiba/PR, v. 21, n. 3, p. 572-589, 2015/set . https://doi.org/10.1590/S1982-21702015000300032
PEREIRA, C. C. A importância do Cadastro Territorial Multifinalitário para elaboração de planos diretores. 2009. 207 p. Dissertação (Mestrado em engenharia civil) - Programa de pós-graduação em engenharia civil (PPGEC), Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis - SC, 2009.
PEREIRA, N. S. Cloud Partitioning Iterative Closest Point (CP-ICP): um estudo comparativo para registro de nuvens de pontos 3D. 2016. 35f. Dissertação (mestrado em engenharia de teleinformática) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de PósGraduação em Engenharia de Teleinformática, Fortaleza, 2016.
PREFEITURA DE SÃO PAULO. Portal GeoSampa Mapa. Disponível em: <http://geosampa.prefeitura.sp.gov.br/PaginasPublicas/_SBC.aspx>. Acesso em: 07 mar. 2023
PRIBANIĆ, T.; DŽAPO, H.; SALVI, J. Efficient and Low-Cost 3D Structured Light System Based on a Modified Number-Theoretic Approach. Journal on Advances in Signal Processing, 2010. https://doi.org/10.1155/2010/474389.
PROCHAZKOVA, J.; MARTISEK, D. Notes on iterative closest point algorithm. In: CONFERENCE ON APPLIED MATHERMETICS APLIMAT. 2018. Bratislava. Anais [...]. Bratislava: 17th Conference on Applied Mathematics APLIMAT 2018.
PULCRANO, M.; SCANDURA, S.; MININ, G.; LUGGO, A. 3D cameras acquisitions for the documentation of cultural heritage. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Bergamo, Italia. v.42, 639-646, 2019. REMONDINO, F.; EL-HAKIM, S. Imagebased 3d Modeling: A Review. The Photogrammetric Record, V. 21, N. 115, P. 269-291, Set. 2006.
RUIZ, P. R. S.; ALMEIDA, C. M.; SCHIMALSKI, M. B.; RENNÓ, C. D.; MITISHITA, E. A.; LIESENBERG, V. Avaliação do Desempenho dos Métodos ICP, CPD e SVR para Registro Automático de Nuvens de Pontos Relativas a Telhados Extraídas de Dados LiDAR Aerotransportados. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 73, n. 3, p. 885–910, 2021. DOI: 10.14393/rbcv73n3-57838.
SHAN, J.; TOTH, C. Topographic LASER ranging and scanning: principles and processing. 1° ed. Boca Raton: CRC Press, 2009. https://doi.org/10.1201/9781420051438 SILVA, B. M. F. Registro global de nuvens de pontos RGB-D em tempo real usando fluxo óptico e marcadores. 2015. 108f.. Tese (Doutorado em Engenharia de Computação) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal/RN, 2015.
SOUZA, D. V.; COSTA, D. C.; ROCCO, J.; TRABANCO, J. L. A.; OLIVEIRA, H. C. Cadastro Urbano: uma Proposta para Codificação de Parcela Territorial Urbana com Abrangência Nacional. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 74, n. 4, p. 839–858, 2022. DOI: 10.14393/rbcv74n4-64008.
SOUZA, I. R. Avaliação de ortoimagens geradas por aeronaves remotamente pilotadas para uso no Cadastro Territorial Multifinalitário de pequenas cidades. 51 p., Monografia (Bacharelado em Engenharia de Agrimensura e Cartográfica) - Instituto de Geografia, Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia – MG, 2019.
STOTER, J. E. 2004. 3D cadastre. Delft: NCG, Netherlands Geodetic Commission.
TOMMASELLI, A. M. G.; SILVA, J. F. C.; HASEGAWA, J. K.; GALO, M.; DAL POZ, A. P. Fotogrametria: aplicações a curta distância. In: MENEGUETE Jr, M.; ALVES, N. (Organizadores), FCT 40 anos, Perfil Científico – Educacional, Presidente Prudente SP, p. 147-159, 1999.
VIEIRA, C. A. O.; OLIVEIRA, J. A.; SILVA, M. C. Sistema de Informação Cadastral para Cidades de Médio e Grande Porte. In: 5° COBRAC - Congresso Brasileiro de Cadastro Territorial Multifinalitário, 2002, Florianópolis - SC. Anais do 5° COBRAC - Congresso Brasileiro de Cadastro Territorial Multifinalitário. Florianópolis – SC: Univesidade Federal de Santa Catarina, 2002.
VICENTIN, R. C. Criação de nuvens de pontos a partir da fotogrametria: Análise de sensibilidade. 2021. 84 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção e Reabilitação) - Instituto Politécnico de Viseu, Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu, Viseu – Portugal, 2021. VOSSELMAN, G.; MAAS, H. Airborne and terrestrial laser scanning. 1ª ed. Boca Raton: CRC press, 2010. WEHR, A.; LOHR, U. Airborne laser scanning — an introduction and overview. ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, v. 54, n. 2-3, p. 68-82, 1999.
WOLF, P. R.; DEWITT, B. A.; WILKINSON, B. E. Elements of Fotogrammetry: with Application in GIS. 3ª Edição. Estados Unidos da América: McGraw-Hill, 2004.
WUTKE, J. D. Métodos para avaliação de um sistema LASER scanner terrestre. 2006. 98 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Geodésicas), Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brasil, 2006. https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/5958.