Toolbox Adaplin para QGIS: uma ferramenta de programação dinâmica para a extração semiautomática de estradas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Rotunno, Marcel Emanuelli
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Matemática e Estatística; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Ciências Computacionais
• Palavras-chave em Português: QGIS; Vectorial Databases; QGIS extensions; Road extraction; Programação dinâmica; Estradas; Sensoriamento remoto; Sistemas de Informações Geográficas; Base de dados vetorial; Extensões do QGIS; Extração de Estradas; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7713

A produção de dados geográficos e a sintetização deste conhecimento em mapas são importantíssimas nos dias de hoje. Em particular, a obtenção e a atualização da base cartográfica de estradas são essenciais e possuem aplicações como cadastro urbano e planejamento dos sistemas de transporte, além do apoio para o planejamento da localização de todos estabelecimentos comerciais e residenciais no espaço geográfico. Uma estrada normalmente ´e caracterizada no mapa pelo seu eixo central. O procedimento mais rápido e economicamente viável para sua obtenção é o traçado do vetor usando como base imagens aéreas ou orbitais. A vantagem desta abordagem reside no fato de praticamente prescindir de trabalho de campo. Procede-se seu delineamento, normalmente de forma manual, através das ferramentas de criação e edição de vetores em ambiente de Sistemas de Informações Geográficas SIG. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma ferramenta SIG semiautomática e interativa de criação de vetores que otimiza o trabalho do operador, possibilitando um menor esforço e consequentemente uma melhor produtividade em seu trabalho. Esta ferramenta foi implementada como uma extensão (toolbox) para o software livre QGIS. A ferramenta toolbox Adaplin, a cada segmento fornecido pelo usuário, agrega um par de pontos intermediários que transformam o segmento numa polilinha. Modela-se uma função objetivo a fim de maximizar o enquadramento da polilinha à estada presente na imagem. O procedimento de otimização modela os pontos a partir de um grafo e produz a solução por programação dinâmica. Para ajudar o operador na escolha do próximo ponto, a ferramenta gera uma previsão em tempo real do traçado da polilinha. Experimentos abrangeram a comparação da restituição manual com a realizada através da ferramenta. Foi constituída para os experimentos uma base de dados composta por 100 recortes com dimensões 4 × 4 km (800 × 800 px) obtidos de imagens orbitais Rapideye, de média resolução (distância entre pixels de 5 metros). Os recortes foram divididos em 5 classes, cada classe com 20 recortes, conforme o material de revestimento e o entorno da estrada. Para as classes de estradas pavimentadas e em leito natural cercadas por vegetação rasteira ou vegetação rasteira e floresta os experimentos mostraram uma redução do tempo de restituição que varia entre 10% e 21% e uma redução do número de cliques do mouse que varia entre 48% e 65%, sendo os erros posicionais mantidos em um nível aceitável para o mapeamento em escala 1:50.000. A ferramenta não apresentou bons resultados para a classe de estrada pavimentada cercada por solo exposto, apesar da redução do número de cliques necessários para a vetorização da estrada. A aplicação do mesmo algoritmo, porém usando a banda do infravermelho, ´e vislumbrada para a extração de trechos de drenagem correspondentes a fluxos de água de rios