Inferência populacional urbana baseada no volume de edificações residenciais usando imagens IKONOS-II e dados LiDAR

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Lívia Rodrigues Tomás
• Orientador(a): Leila Maria Garcia Fonseca, Claudia Maria de Almeida
• Banca de defesa: Antonio Miguel Vieira Monteiro, Luciano Vieira Dutra, Paolo Gamba, Raul Queiroz Feitosa
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
• País: BR
• Resumo em Inglês: This PhD thesis proposes a new method to estimate urban population in the central area of Uberlândia city, located in Minas Gerais State, southeast of Brazil, using the volume of single houses and high-rise residential buildings, obtained from IKONOS-II images and LiDAR data. The central hypothesis is that the incorporation of information on height (z coordinate) will concur to refine the population estimates conducted so far, which have been solely based on areal data. The methodological stages are twofold: the construction of a 3D city model and the reckoning of urban population. In the first stage, the residential buildings borders were extracted by digitalization executed on the orthoimage. The height digital model, also generated in this first stage, was derived from LiDAR data. A field work was necessary to validate the residential use in the formerly identified buildings. This stage generated the following products: a digital surface model and an orthoimage derived from the IKONOS stereo-pair as well as surface, terrain, and height digital models derived from LiDAR data. The second stage comprised the estimates of population within each census district of the study area for the year 2004, what was accomplished by means of the calculated residential volume, habitable surface, and population density. The adjustment between the estimated population and the reference data supplied by the Brazilian Institute for Geography and Statistics (IBGE) was evaluated through linear regression and hypothesis tests associated with it. The results showed that there was a systematic underestimation of population. On average, the conducted estimates assessed 31 inhabitants less per district and lay 1.35\% below the expected values in relation to the reference data. This underestimation can be explained by uncertainties introduced when the reference data, originally produced at the neighbourhood level, were resampled to fit the territorial limits of census districts. Besides that, some inconsistencies are prone to be found in the data of residential built-up area supplied the Planning Department of the local government of Uberlândia, due to eventual omission or commission of information and the fact that these data refers to the cumulative residential area until 2009, what hinders a backward reconstitution of these data to the year of analysis (2004). In spite of the observed underestimation, the estimated population can be considered equivalent to the population provided by the reference data at a 1\% level of significance.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/03.18.18.21

Esta tese propõe um método para inferir a população residente em áreas urbanas por meio do cálculo do volume de edificações residenciais, obtido a partir de imagens IKONOS-II e dados LiDAR, utilizando a cidade de Uberlândia MG como área de estudo. O trabalho parte da hipótese de que o acréscimo da altura (coordenada z) irá aprimorar a inferência populacional até então obtida apenas através de dados bidimensionais. A metodologia compreendeu duas principais etapas: a construção de um modelo 3D e o cálculo da inferência populacional. Na construção do modelo 3D, foram obtidos os polígonos das edificações por meio de digitalização sobre a ortoimagem, e um Modelo Digital de Altura, a partir dos dados LiDAR. As edificações de uso residencial foram identificadas através de trabalho de campo. Foram gerados os seguintes produtos: Modelo Digital de Superfície e ortoimagem através do estéreo-par de imagens IKONOS; Modelos Digitais de Superfície, de Terreno e de Altura, através dos dados LiDAR. A segunda etapa compreendeu o cálculo da inferência populacional por setor censitário para o ano de 2004, realizado a partir do volume, superfície habitável e densidade populacional. A comparação entre a inferência populacional realizada e os dados de referência do IBGE se deu através de regressão linear. Os resultados mostram que houve sub-estimativa sistemática entre os valores. Em média, o cálculo da inferência encontrou 31 habitantes a menos que o dado de referência e apresentou valores 1,35\% abaixo do esperado. Essa sub-estimativa pode ser explicada por incertezas introduzidas ao se reamostrar o dado de referência, originalmente disponível por bairro, para o nível de setores censitários, bem como por eventuais inconsistências nos dados cadastrais fornecidos pela Prefeitura Municipal de Uberlândia (PMU). Outro agravante reside no fato de que o cadastro da PMU apresenta os dados de área residencial construída cumulativos para o ano de 2009, sem explicitar o ano de conclusão das habitações lançadas, impossibilitando a sua reconstituição para o ano de análise (2004). Apesar da sub-estimativa, o dado de população inferida pode ser considerado equivalente ao dado de referência em um nível de significância de 1\%.