GE804 - SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEO-REFERENCIADAS

Turma A - DIURNO

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza Filho (DGRN/IG/UNICAMP)

DADOS ESPACIAIS : CAPTURA & GEORREFERENCIAMENTO

Tópicos:

• Captura de dados: analógicos > digitais

• Conceito de exatidão, precisão e acurácia > erros

• Controle de erro no Georreferenciamento de mapas

• Erro global em mapas

• Fatores que afetam dados espaciais

• Padrão de acurácia baseado na escala do mapa

ENTRADA DE DADOS

Qual a necessidade fundamental de digitalizar os dados?

. Produzir arquivos temáticos de acordo com as

necessidades do usuário.

. Transformar dados analógicos em digitais

Quais os principais objetivos da digitalização?

. Visualizar a informação gráfica no computador;

. Substituir as mapotecas analógicas;

. Facilitar os processos de atualização de desenhos;

. Produzir informações gráficas que possam migrar para outros sistemas;

ERROS NO PROCESSO DE DIGITALIZAÇÃO:

PRINCIPAIS DADOS A SEREM DIGITALIZADOS:

MECANISMOS DE CONTROLE DE ERROS:

Inerentes àqueles existentes nos originais;

Operacionais, aqueles resultantes da digitalização e da manipulação do dado digital.

Pontos, Linhas e Polígonos

Digitalizar as entidades gráficas que demandem uma

maior precisão cartográfica em uma única sessão;

Calcular o erro através da erro médio quadrático RMS (Root Mean Square).

Teclado

Scanner

DADOANALÓGICO

ArquivoASCII

ArquivoASCII

Arquivoraster

OCR*

CAPTURA DE DADOS - DADO TEXTUAL (letras)

*Optical Character Recognition: Reconhecimento Óptico de

Caracteres. A tecnologia que possibilita a conversão de

documentos de várias espécies, como arquivos em PDF,

imagens capturadas por câmera digital, papéis escaneados,

entre outros, em dados que o usuário poderá pesquisar e

editar através de um computador ou dispositivo similar.

DADOANALÓGICO

Dadoraster

Dadovetorial

ArquivoASCII

Dadovetorial

Dadovetorial

ArquivoASCII

ArquivoASCII

PDI

Conversor

CADD*

CADD

CADDScanner

Mesa digitalizadoraTela Computador

CAPTURA DE DADOS - DADOS CARTOGRÁFICOS(pontos, linhas, polilinhas, poligonos)

*Computer-Aided Design and Drafting

Dados ‘exatos’

Dados acurados e não precisos Dados precisos e acurados

Dados precisos e não acurados Dados não acurados e não precisos

EXATIDÃO, PRECISÃO E ACURÁCIA

X

Y

Exatidão = medida de aproximação entre modelo matemático e fenômeno representadoPrecisão = grandeza estatística que mede DISPERSÃO = REPETIBILIDADE das observaçõesAcurácia = uma distribuição possui acurácia se, dado um intervalo de probabilidade, ela contém a resposta verdadeira

EXATIDÃO, PRECISÃO E ACURÁCIA

Baixa acuráciaAlta precisão

Alta acuráciaBaixa precisão

Exatidão = medida de aproximação entre modelo matemático e fenômeno representadoPrecisão = grandeza estatística que mede dispersão = repetibilidade das observaçõesAcurácia = uma distribuição possui acurácia se, dado um intervalo de probabilidade, ela contém a resposta verdadeira

CONTRÔLE DE ERRO DA DIGITALIZAÇÃO CONTRÔLE DE ERRO DA DIGITALIZACONTRÔLE DE ERRO DA DIGITALIZAÇÇÃOÃO

RMS(y)RMS(y)RMS(y)

RMS(x)RMS(x)RMS(x)

Enquadramento

original do mapa

Enquadramento Enquadramento

original do mapaoriginal do mapa

Enquadramento

feito pela mesa

EnquadramentoEnquadramento

feito pela mesafeito pela mesa

RMS(x) : erro médio

quadrático, eixo x

RMS(x) : erro médio

quadrático, eixo x

RMS(y) : erro médio

quadrático, eixo y

RMS(y) : erro médio

quadrático, eixo y

RMS(t) :erro médio

quadrático total

RMS(t) :erro médio

quadrático total

RMS(t)RMS(t)RMS(t)

( )x x

N

l i

I

n +

=

2

1

( )y y

N

l i

I

n +

=

2

1

RMS RMS RMSt x y= +( ) ( )2 2

CONTROLE DE ERRO NO GEORREFERENCIAMENTO

Enquadramento feito pelo usuário

ERRO: f(a) + f(m) + f(c) + f(d) + f(e) + f(p) + f(hi) + f(rms) + f(pe) + f(at) + f(id) + f(i)

a : transformação da superfície da terra em uma superfície 2D

i : erros adicionais não explicados

m : precisão da medida localizada na terra (projeção cartográfica e datum)

c : interpretação cartográfica (e.g., mapa foto-geológico)

d : erro no desenho devido ao tamanho das linhas

e : estabilidade do produto (estar dobrado, amassado, etc.)

p : erro no processo de digitalização

hi : dados históricos do mapa

rms : precisão do erro médio quadrático

pe : precisão do equipamento (armazenamento dos dados, número de dígitos)

at : descrição dos atributos ligados aos dados espaciais

id: idade do mapa

ERROS NAS MENSURAÇÕES

FATORES QUE AFETAM OS DADOS ESPACIAIS

ATUALIDADE

Os dados estão atualizados?

Os dados correspondem a uma série temporal?

INTEGRIDADE

Os dados cobrem a área parcialmente ou cobrem toda a área?

CONSISTÊNCIA

Qual a escala do mapa original?

Quais são as descrições padrões?

Qual a relevancia dos dados?

ACESSIBILIDADE

Quais são os formatos dos dados?

Qual o custo dos dados?

ACURÁCIA E PRECISÃO

Qual a densidade dos dados?

Qual a acurácia dos dados?

Quem coletou os dados? Quando foram coletados os dados? Como foram coletados?

FONTES DOS ERROS NOS MAPAS

Falhas na entrada ou na saída dos mapas

Desvios do observador

Limitação do computador; erros numéricos no computador

ERROS DERIVADOS DO PROCESSAMENTO DIGITAL

Problemas associados com superposição de mapas

Problemas relacionados com generalizações e classificações

Escolha do modelo de análise

Propagação de erros

Método usado na interpolação

FATORES QUE AFETAM OS DADOS ESPACIAIS

PADRÃO DE ACURÁCIA BASEADO

NA ESCALA DO MAPA

PADRÃO DE ACURÁCIA BASEADO NA ESCALA DO MAPA

Em 1947, a United States National Map Accuracy Standards determinou que

os mapas NÃO devem ter:

➢ para escalas 1:20.000 ou menores (e.g. 1:25.000; menor escala, menos detalhe)

❖ mais do que 10% dos pontos testados (ou de verificação) com erro

em faixas maiores do que 1/30 polegadas em torno dos pontos

verdadeiros (“exatos”)

➢ para escalas 1:20.000 ou maiores (e.g., 1:15.000 – maior escala, mais detalhe).

❖ mais do 10% dos pontos testados com erro em faixas maiores do que

1/50 polegadas em torno dos pontos verdadeiros

13m 13m

13m

13m

1:25.000Ponto Linha

Atualmente, padronizou-se o seguinte:

1) Mapas nas escalas 1:20.000 ou menores (e.g. 1:25.000) : não devem ter

mais do que 10% dos pontos testados com erro de 1/50 polegadas

2) Mapas nas escalas 1:20.000 ou maiores (e.g. 1:15.000): não devem ter

mais do que 10% dos pontos testados com erro de 1/60 polegadas

3) A conversão de padrões de acurácia é feita com base em análises

estatísticas.

4) O RMS permitido requer que 90% de erros acidentais NÃO sejam maiores

do que 1.64 vezes (%) do RMS calculado, ou seja, 1,64 desvios padrões,

assumindo uma distribuição normal (gaussiana) dos erros.

PADRÃO DE ACURÁCIA BASEADO NA ESCALA DO MAPA

A conversão de padrões de acurácia é feita com base em análises estatísticas. O RMS permitido

requer que 90% de erros acidentais não sejam maiores do que 1.64 vezes (%) do RMS calculado, ou

seja, 1,64 desvios padrões, assumindo uma distribuição normal (gaussiana) dos erros.

Exemplo: mapa ESCALA 1:15.000RMS PERMITIDO = ERRO ACEITÁVEL NO TERRENO / 1.64

ERRO ACEITÁVEL = ERRO DO MAPA * CONVERSÃO DA ESCALA * CONVERSÃO DA UNIDADE

ERRO ACEITÁVEL = 1/60 pol * 15.000 * 0.0254 m/pol = 6.35

RMS PERMITIDO = 6.35 / 1.64 = 3.87 metros

PADRÃO DE ACURÁCIA BASEADO NA ESCALA DO MAPA

Exemplo: mapa ESCALA 1:25.000

RMS PERMITIDO = (1/50pol * 25.000 * 0.0254 m/pol)/1.64 = 7,74m

(1 pol = 0,0254 m)

ESCALAS DE MAPAS E FAIXAS DE RMS PERMITIDAS

ESCALA DOS FAIXAS DE RMS RMS IDEAL

DOS MAPAS PERMITIDOS

1:5.000 0.8 a 3 m 1.3 m

1:10.000 1.5 a 6 m 2.5 m

1:20.000 3 a 12 m 4.2 m

1:30.000 4 a 18 m 7.3 m

1:50.000 7.5 a 30 m 12.7 m

1:75.000 11 a 45 m 17.3 m

1:100.000 15 a 80 m 25.4 m