Avaliação da qualidade da informação altimétrica derivada da varredura a laser em uma região coberta por vegetação : um estudo de caso

Abstract

Resumo: O sistema laser scanner aerotransportado é uma técnica inovadora na determinação de modelos digitais de terreno, sendo objeto de estudos recentes em diversos locais do planeta. Apresenta-se como uma opção de coleta de dados de forma rápida e abrangente, especialmente em áreas cobertas por vegetação, onde técnicas convencionais, como a fotogrametria, encontram dificuldades. Para isto, algoritmos de remoção virtual de vegetação são utilizados, gerando um modelo digital do terreno em áreas com densa cobertura vegetal. O software usado na filtragem dos dados apresenta constante evolução, sendo que seu princípio de funcionamento ainda não alcançou um estágio definitivo, sendo o sucesso de cada um deles dependente da região estudada. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a informação altimétrica derivada de laser scanner aerotransportado, através da análise de uma região coberta por remanescente de mata nativa no Paraná, Brasil. Os resultados vêm a elucidar algumas indagações relativas à precisão, efeitos dos múltiplos retornos de pulso e influência da camada vegetal na coleta de dados e no produto final. Utiliza como parâmetro dados topográficos, os quais fornecem uma base precisa para a determinação de possíveis erros. Foi verificado que a presença de vegetação densa reduz a taxa de penetração. Ainda, foi verificado que a densidade de pontos que incidem no terreno é alta e que em locais com baixa densidade, a distribuição irregular dos pontos pode introduzir erros significativos no modelo digital. O estudo comprovou que, na região estudada, os dados do último pulso do laser scanner e o modelo digital obtido após a filtragem da vegetação apresentam boa precisão, sendo verificada uma diferença média de 2 cm.

Abstract: Airborne laser scanner system is an recent development for the determination of digital surface models and is being object of study in the several places arround the world. It proved to be a fast and efficient option for data collecting, especially in closed areas, like forests or other regions covered by dense vegetation, where conventional techniques, like photogrammetry, are difficult to be applied. In such areas, an algorithm to virtual vegetation removal is applied to the laser scanner dataset, filtering vegetation and other objects and obtaining a digital model of the terrain. The filtering software bring out constant evolution. Nevertheless a definitive solution has not been found yet. The success depend of the characteristics of the region under study. The subject of this work is to evaluate the digital terrain model obtained after filtering airborne laser scanner data of a region covered by native Forest in Paraná, Brazil. The results come out to elucidate questions about precision, the effect of the multiples returns and influence of the vegetable stratum in the assessment of data and the final product. For this purpose, an accurate topographic survey was performed in the study area, in order to be used as reference, which enables to detect possible errors. It was verified that the presence of dense vegetation reduces the penetration rate. The density of incident points in the terrain was also computed. The experiments also show that, at locals with low density of points, the irregular distribution of the points might introduce significant errors in the digital model. The study proves that, for the study region, data of the last pulse and the digital model obtained after the filtering vegetation provide good precision, and that a mean discrepancy of 2 centimeters can be expected for such areas.