O independent vortices search no controle de qualidade em redes Geodésicas: uma avaliação de estimadores robustos otimizados por meta-heurística para o ajustamento de redes geodésicas

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Koch, Ismael Érique
• Orientador(a): Silveira Junior, Luiz Gonzaga da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Vale do Rio dos Sinos
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada
• Departamento: Escola Politécnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Redes geodésicas; Controle de qualidade; Estimação robusta; Meta-heurística; Otimização numérica
• Palavras-chave em Inglês: Geodetic networks; Quality control; Robust estimation; Metaheuristics; Numeric optimization
• Área do conhecimento CNPq: ACCNPQ::Ciências Exatas e da Terra::Ciência da Computação
• Link de acesso: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/8143

As redes geodésicas são a base para atividades de mapeamento, geoinformação, registro de terras e outros serviços baseados em localização, além de também apresentarem um papel importante na sociedade em obras de infraestrutura (estradas, pontes, túneis, abastecimento de água, esgoto, redes de eletricidade, telecomunicações, etc.) que são diretamente dependentes de pontos de controle tridimensionais altamente precisos. Dada a importância destes pontos de referência, é necessário um cálculo e ajustamento preciso no estabelecimento destas redes. A maioria delas é estabelecida usando os sinais GNSS (Global Navigation Satellite System - Sistema Global de Navegação por Satélite) que estão disponíveis em toda superfície terrestre. As redes geodésicas baseadas em técnicas GNSS têm as coordenadas de seus pontos estimadas a partir das distâncias relativas entre elas, chamadas observações, através de processos de ajustamento. Um ajustamento de rede leva em consideração todas as observações que formam a rede de modo a reduzir os resíduos resultantes do processo. Para tal, o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ) é frequentemente aplicado por se tratar do melhor estimador linear imparcial, assumindo que não existam erros grosseiros (outliers) e/ou erros sistemáticos. No entanto, estes erros podem ocorrer na prática e fazer com que essa estimativa falhe, levando a erros sem precedentes em muitos pontos da rede. Como alternativa, Estimadores Robustos (ERs) podem ser aplicados, pois tendem a ser insensíveis a presença de outliers. Tais ERs podem ser implementados através de algoritmos meta-heurísticos (MHs) para buscar resolver a função do estimador, muitas vezes complexa e não solucionável por equações. Esta abordagem já foi trazida por outros trabalhos, porém, pouco explorada e em cenários muito específicos e limitados. Este trabalho traz uma pesquisa mais ampla desta estratégia, analisando o comportamento de diversos ERs conhecidos na literatura, através da aplicação de uma meta-heurística nova denominada Independent Vortices Search (Pesquisa de Vórtices Independentes), além de uma definição inédita para o espaço de busca. Para isso, gerou-se um grande número de cenários de erros para que os ERs fossem testados, junto a um método clássico iterativo e robusto, que não necessita de MH. Além disso, também testou-se a posição da mediana e de corte de alguns estimadores para verificar o impacto desse ajuste nos resultados. Os resultados apontam que a nova MH—IVS— é superior ao algoritmo original e todas as outras propostas de modificação. No ajustamento de redes, os ERs testados apresentam resultados melhores que o MMQ na presença de outliers de grande magnitude, porém, demonstram uma solução inferior nos cenários com nenhum outlier ou de pequena magnitude. Já para a detecção de outliers, o MMQ tem grandes dificuldades em cenários com erros grosseiros de pequena magnitude, enquanto que para situações com outliers de grande magnitude, tanto o LS quanto os demais ERs apresentam bons resultados.