Representação e visualização volumétrica de dados espaciais para avaliação de solos /

Orientadora : Claudia Robbi SluterCo-orientador : Renato Antonio DedecekTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciencias Geodésicas. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografi

Metodologia para a correção e organização de bases cartográficas digitais

Orientador: Milton de Azevedo CamposCo-orientador: Francisco Humberto MagroDissertação (Mestrado) - Universidade Federal do ParanáInclui bibliografiaInclui bibliografiaResumo: O presente trabalho propõe uma metodologia para a correção e organização de bases cartográficas digitais. Após submetida às etapas do processo, a carta digital resultante apresenta seus elementos estruturados no formato padrão estabelecido para os arquivos gráficos, e armazenados em níveis e arquivos definidos de acordo com a natureza e características da informação. Com base nos tipos de problemas detectados, evidencia-se a necessidade de elaboração de um projeto de digitalização como garantia de obtenção de produtos que atendam às necessidades do usuário. É apresentado um modelo de projeto de digitalização, desenvolvido a partir das etapas constantes em projetos cartográficos. Os resultados apresentados comprovam a eficiência do método, possibilitando a utilização dos arquivos digitais em programas aplicativos e otimizando a recuperação e manipulação dos dados.Abstract: This work proposes and discusses a methodology to correct and organize digital maps. Design files submitted to the procedures of the method present graphic elements structured in accordance with the standard file formats, and stored on levels and files which were previously defined according to the nature and attributes of the information. Based upon the problems detected on the digital maps, the need of a digitizing project to vouch for products that meet users necessities becomes evident. A digitizing project model developed on the basis of cartographic projects is also presented. The results attest the efficiency of the method, allowing digital maps to be used on aplicative programs and optimizing data retrievel and manipulation

VISUALIZAÇÃO DE VOLUMES NA AVALIAÇÃO DE SOLOS

This work deals with volumes representation and visualization of spatial data. It presents new possibilities to visualize soil’s properties on 3D. Three-dimensional data of soil’s properties were obtained from sampling points, and they were interpolated in order to be continuously represented in 3D space. The use of volumes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in the space, thus incorporating the third dimension in the cartography of soils. Volume representation and visualization improve the understanding of many scientific fields. To conclude with the outcome of volume representations of physical, chemical and morphological properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon.O presente trabalho trata da representação e da visualização de volumes apartir de dados espaciais, e apresenta novas possibilidades para análise das propriedades dos solos. As representações das propriedades do solo foram geradas com interpolações tridimensionais a partir de amostras pontuais coletadas em campo. A manipulação dos volumes gerados, com programas computacionais, permite ver e explorar o fenômeno como um corpo contínuo, incorporando dessa forma, a terceira dimensão na cartografia de solos. As representações dos volumes por interpolação foram geradas com um SIG-3D denominado GRASS GIS; e para as visualizações e manipulações dos volumes gerados foi utilizado o programa Vis-5D, ambos de domínio público e desenvolvidos para plataforma LINUX.  Os resultados obtidos são uma forma de visualizar as propriedades físicas, químicas e morfológicas dos solos que se constituem em uma fonte de novos conhecimentos para o seu estudo.

ANÁLISE DA APLICABILIDADE DA INFRAESTRUTURA NACIONAL DE DADOS ESPACIAIS (INDE) PARA DADOS VETORIAIS EM ESCALAS GRANDES

Este trabalho é parte de uma pesquisa sobre Infraestrutura de Dados Espaciais(IDE). Com o objetivo de evitar a duplicidade de ações e o desperdício de recursosna obtenção de dados geoespaciais, o Governo Brasileiro iniciou, em 2003, estudossistemáticos com o objetivo de integrar e padronizar os dados espaciais produzidospor diferentes instituições federais. O Decreto 6.666, aprovado em 27 de novembrode 2008, estabeleceu a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE). Apadronização da estrutura de dados espaciais e de metadados proposta pela INDEatende as escalas padrão de 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000, 1:250.000 e 1:100.0000da Cartografia Sistemática Brasileira. O mapeamento topográfico em escalasmaiores que 1:25.000, no entanto, ainda carece de uma legislação em âmbito federalpara sua normatização. A adoção das normas e padrões propostos pela INDE paraprojetos cartográficos em escalas grandes significa um avanço nesse sentido eatende à recomendação do Plano de Ação da INDE. Ao considerar a importância dos dados espaciais em escalas grandes para os diferentes setores da sociedadebrasileira que utilizam informação espacial, o principal objetivo dessa pesquisa éanalisar a aplicabilidade das normas e padrões de dados e de metadados propostospela INDE, para o mapeamento topográfico em escalas grandes. A metodologia detrabalho adotada compreende o levantamento e a análise das feições mapeadas, adefinição da relação destas feições com as categorias, classes, subclasses e atributosde objetos, de acordo com os padrões da INDE, a implementação da base de dadosespaciais e a associação dos metadados, para uma área piloto na escala 1:2.000. Osdados utilizados no desenvolvimento deste trabalho referem-se a 123 cartastopográficas na escala 1:2.000. Com os resultados obtidos, verifica-se que as feiçõesrepresentadas em cartas de escalas grandes, como no caso desta pesquisa, podem serestruturadas de acordo com o modelo de dados e o padrão de metadados propostosna INDE, o que confirma sua aplicabilidade para escalas grandes. Pelo maior graude detalhamento, inerente à representação de feições na escala 1:2.000, novasclasses, novos atributos e novos domínios de atributo foram criados

Visualização Volumétrica Aplicada às Geociências

This paper is on volume visualization of spatial data. It aims at showing new possibilities to visualize three-dimensional phenomena such as geology, soils, geophysics, seismic and the like. The use of volumes in the evaluation processes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in space, thus incorporating the third dimension in cartography. The volumetric visualization is a branch of scientific visualization that has shown a fast growth and its goal is to comprehend the internal structure and the behavior of three-dimensional volumetric objects. Volumetric visualization depends on the interaction. We must, therefore, interact with the volume trough rotations, cuts and other forms of graphic manipulation, seeking the complete information. The methodology of this research entails the acquisition of three-dimensional data, three-dimensional interpolation, as well as volume formation and visualization by means of three-dimensional Geographic Information System and volumetric visualization software. Soil’s data were interpolated in order to be continuously represented in three-dimensional space. The outcome of volume representations of physical and chemical properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon.This paper is on volume visualization of spatial data. It aims at showing new possibilities to visualize three-dimensional phenomena such as geology, soils, geophysics, seismic and the like. The use of volumes in the evaluation processes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in space, thus incorporating the third dimension in cartography. The volumetric visualization is a branch of scientific visualization that has shown a fast growth and its goal is to comprehend the internal structure and the behavior of three-dimensional volumetric objects. Volumetric visualization depends on the interaction. We must, therefore, interact with the volume trough rotations, cuts and other forms of graphic manipulation, seeking the complete information. The methodology of this research entails the acquisition of three-dimensional data, three-dimensional interpolation, as well as volume formation and visualization by means of three-dimensional Geographic Information System and volumetric visualization software. Soil’s data were interpolated in order to be continuously represented in three-dimensional space. The outcome of volume representations of physical and chemical properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon

3D MODELING TO IDENTIFY AND QUANTIFY OBSTACLES IN AERODROME PROTECTION ZONE

Aerodromes protection zones are defined by plans that are determined by three-dimensional (3D) limiting surfaces, which establish the airspace that must remain clear of obstacles, imposing some restrictions on land use. The objective of this paper is to generate 3D models of the surrounding area of Salgado Filho International Airport, considering the constructive altimetric limit established in the Aerodrome Protection Zone Basic Plan (PBZPA), to identify and quantify obstacles related to plots (urban land parcels) and buildings. The adopted methodology includes the analysis and selection of geospatial data, data modeling and performing spatial analysis on the generated 3D models. The results showed that out of a total of 106,838 plots, covering an area of 69.68 km², 4,826 plots (4.52%) exceeded the limiting surface and 1,054 plots (0.99%) represent critical areas where constructions may not be allowed. And, out of a total of 200,573 buildings, 26,418 of them (13.17%) exceeded the limit imposed by PBZPA’s. Also, the methodology is valid for detecting and quantifying critical areas concerning the constructive viability of the plots, affected areas regarding the height of the plots and buildings, and for identifying obstacles to aerodromes according to their respective airspace laws

An open‑source low‑cost sensor for SNR‑based GNSS reflectometry : design and long‑term validation towards sea‑level altimetry

Monitoring sea level is critical due to climate change observed over the years. Global Navigation Satellite System Reflectometry (GNSS-R) has been widely demonstrated for coastal sea-level monitoring. The use of signal-to-noise ratio (SNR) observations from ground-based stations has been especially productive for altimetry applications. SNR records an interference pattern whose oscillation frequency allows retrieving the unknown reflector height. Here we report the development and validation of a complete hardware and software system for SNR-based GNSS-R. We make it available as open source based on the Arduino platform. It costs about US$200 (including solar power supply) and requires minimal assembly of commercial off-the-shelf components. As an initial validation towards applications in coastal regions, we have evaluated the system over approximately 1 year by the Guaíba Lake in Brazil. We have compared water-level altimetry retrievals with independent measurements from a co-located radar tide gauge (within 10 m). The GNSS-R device ran practically uninterruptedly, while the reference radar gauge suffered two malfunctioning periods, resulting in gaps lasting for 44 and 38 days. The stability of GNSS-R altimetry results enabled the detection of miscalibration steps (10 cm and 15 cm) inadvertently introduced in the radar gauge after it underwent maintenance. Excluding the radar gaps and its malfunctioning periods (reducing the time series duration from 317 to 147 days), we have found a correlation of 0.989 and RMSE of 2.9 cm in daily means. To foster open science and lower the barriers for entry in SNR-based GNSS-R research and applications, we make a complete bill of materials and build tutorials freely available on the Internet so that interested researchers can replicate the system

Structuring and publication of geospatial data in accordance with the Brazilian Spatial Data Infrastructure (INDE) and the Interoperability Standards for Electronic Government (e-PING)

Os primeiros passos do govemo brasileiro para melhorar a integração entre as instituições federais e a sociedade foram dados com a criação dos Padrões de Interoperabilidade de Governo Eletrônico ( e-PING). A falta de interoperabilidade entre sistemas que armazenam informações geoespaciais também é um problema frequente. A Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE) foi criada para viabilizar e aumentar o uso da informação geoespacial e seu propósito é catalogar, integrar e harmonizar os dados geoespaciais, produzidos e mantidos pelas diversas instituições govemamentais, visando facilitar sua localização, exploração e acesso por qualquer usuário com acesso à internet. Este trabalho propõe procedimentos para geração de bases de dados geoespaciais de acordo com os padrões da INDE e que atenda as exigências do e-PING quanto à interoperabilidade entre sistemas a partir dos serviços web definidos como padrão de disseminação de informações geoespaciais. A metodologia deste trabalho envolve a implementação de um servidor de dados conforme padrões estabelecidos pela INDE, a acessibilidade aos geosserviços por meio de sistemas de informações geográficas (SIGs) desktop, a acessibilidade através de aplicação web, a visualização dos dados publicados e a integração dos geosserviços de diferentes fontes. Com a utilização dos geosserviços estabelecidos pelo Open Geo-spatial Consortium (OGC), como o web map service (WMS) e o web feature service (WFS), o usuário pode acessar as informações a partir de aplicações remotas em softwares desktop-SIG ou por meio de um navegador de internet, o que elimina a necessidade de conversão de dados e facilita o intercâmbio dos dados na web. Também, permite ao usuário realizar análises e gerar mapas e relatórios de forma dinâmica e em tempo real.The first steps of the Brazilian Government to improve the integration between the federal institutions and the society were taken through the establishment of the Brazilian Interoperability Standards for Electronic Govetnment (e-PIN G). The lack of interoperability between systems that store geographic information is also a problem faced very often. The Brazilian Spatial Data Infrastructure (INDE) was established to facilitate and increase the use of geospatial information and its purpose is to catalog, to integrate and to harmonize geospatial data, in order to facilitate their location, use and access by any user with internet access. This paper proposes some procedures for geospatial database production in accordance with INDE standards and with e-PING requirements for interoperability between different systems using web services defined as standard for data dissemination. The methodology of this work entails the implementation of a data server, according to INDE standards, the accessibility to geoservices through desktop geographic information systems (GIS) and through web application, the data visualization and the integration of geoservices from different sources. Using geoservices established by the Open Geospatial Consortium (OGC), like web map service (WMS) and web feature service (WFS), one can access the infotmation through remote applications in desktop-GIS software or through a web browser. This eliminates data translation and facilitates data exchange over the web. Also, it allows users to perform analysis and to generate maps and reports in a dynamic way and in real time

INTERPOLAÇÃO QUALITATIVA DE DADOS ESPACIAIS

This paper is on qualitative interpolation of spatial data. By considering the nature and magnitude of such data, they are very important in the spatial analysis process of natural phenomena. Qualitative data used in this research is related to soil color defined from morphological description of field-collected samples. The methodology was established through the followed steps: data acquisition; qualitative interpolation; phenomenon representation and visualization. The outcomes got from such procedure concerning the qualitative interpolation of the attribute color allow visualizing and representing the spatial variation of this morphological property.O presente trabalho trata da interpolação qualitativa de dados espaciais, os quais, por sua natureza e importância, são parte fundamental no processo de análise espacial de fenômenos naturais. Os dados qualitativos utilizados nesta pesquisa são referentes à cor dos solos, que foram definidas a partir da descrição morfológica das amostras coletadas em campo. A metodologia adotada compreende as seguintes etapas: aquisição dos dados; interpolação qualitativa dos dados; representação e visualização do fenômeno. Os resultados obtidos com o procedimento proposto para interpolação qualitativa do atributo cor permitem a visualização e a representação da variação dessa propriedade morfológica no domínio espacial da região de estudo