Avaliação dos interpoladores krigagem e Topo to Raster na geração de Modelos Digitais de Elevação a partir de dados batimétricos

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Carmo, Edilson José do
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Geotecnia; Saneamento ambiental; Mestrado em Engenharia Civil; UFV
• Palavras-chave em Português: Ecobatímetro; Mapas batimétricos; Topo to Raster; Krigagem; Echo sounder; Bathymetric maps; Top to Raster; kriging; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEODESIA
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3844

Com a evolução, nos últimos anos, dos métodos de levantamentos batimétricos utilizando sensores acústicos (ecobatímetros) e receptores de sinais transmitidos por satélites de navegação, torna-se possível descrever o relevo submerso com mesmo nível de detalhe com que se descreve o relevo da superfície terrestre. A representação gráfica do relevo submerso se dá a partir de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) gerados por interpoladores que buscam, a partir das medidas realizadas, predizer a profundidade em locais não amostrados. Das informações geométricas extraídas de levantamentos batimétricos, o volume de água ou lama líquida presente, por exemplo em um reservatório, é a mais relevante. Este trabalho busca avaliar produtos gerados pelo levantamento batimétrico monofeixe, assim como os métodos de interpolação krigagem e Topo to Raster. As áreas de estudo foram uma caixa de decantação de estação de tratamento de água e um lago da represa de furnas, onde foram realizados levantamentos topográficos, com estação total e levantamentos batimétricos, com ecobatímetro monofeixe que opera nas frequências 33 kHz e 210 kHz. Na caixa de decantação, primeiramente foi realizado levantamento batimétrico (Lbat 1). Em seguida, esvaziou-se e limpou-se a caixa e, antes de enchê-la novamente, foi realizado um levantamento topográfico, (Ltop), com estação total. Logo após o enchimento, com água e sem lama decantada, foi realizado outro levantamento batimétrico (Lbat 2). Para o levantamento no lago da represa de furnas, realizou-se levantamento batimétrico automatizado, ou seja, empregando a tecnologia GNSS para o posicionamento. Primeiramente, com os dados do levantamento topográfico, se avaliou os métodos de interpolação krigagem e Topo to Raster na geração do MDE da caixa de decantação. A conclusão foi que o interpolador Topo to Raster condicionado apresentou notáveis deformações nas bordas e no centro da área de estudo, devendo ser descartado. A próxima etapa do trabalho foi avaliar a acurácia dos MDEs gerados aplicando krigagem nos dados do levantamento batimétrico monofeixe, Lbat 2, utilizando as frequências de 33 kHz e 210 kHz. De posse dos MDEs foram calculadas as discrepâncias entre informações extraídas deles e os pontos do levantamento topográfico. Os resultados apresentaram uma acurácia em torno de 5 cm, em profundidades médias de 3,21 m, e que, como os levantamentos foram realizados após a limpeza da caixa, com água limpa, não se verificou diferença significativa na acurácia dos MDEs gerados com as profundidades levantadas com as frequências 33 kHz e 210 kHz. Em seguida foram gerados os MDEs pela krigagem para o primeiro levantamento batimétrico, Lbat 1, quando ainda existiam resíduos sólidos resultantes do processo de decantação. Os volumes foram calculados e comparados a fim de avaliar a frequência de 33 kHz do ecobatímetro para determinar o volume de lama na caixa. Após analisar os resultados verificou-se que usando somente o primeiro levantamento batimétrico, com as frequências 33 kHz e 210 kHz, não se detectou 186 m3 de lama, num volume total de 799 m3 de água e lama, e que, com a água limpa, o volume determinado pela batimetria é acurado, apresentando discrepância de 0,63% para a frequência de 210 khz e 0,12% para a frequência de 33 khz. Para o levantamento do lago de furnas foram gerados MDEs pelo método de krigagem e pelo Topo to Raster, variando o espaçamento entre as linhas regulares de sondagem, utilizando linhas de verificação transversais às linhas regulares de sondagem. Através da análise estatística das discrepâncias entre as profundidades estimadas pelos interpoladores e as profundidades observadas nas linhas de verificação do levantamento batimétrico, a krigagem apresentou melhores resultados para espaçamentos de 20 a 80 metros. A diferença entre os volumes determinados para os espaçamentos de 20 a 40 metros foi menor que 2%,. Considerando as isobatimétricas entre os diversos MDEs criados, observa-se que para espaçamentos maiores o interpolador Topo to Raster apresentou feições mais suavizadas quando comparado com os MDEs gerados pela krigagem.