Avaliação da acurácia posicional de nuvem de pontos LiDAR aerotransportado: análise comparativa de normas e padrões - Komazaki, Juliane Mendonça [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Devido às novas tecnologias para obtenção de informações espaciais nas mais variadas áreas de conhecimento, cresce a cada dia a quantidade de dados espaciais disponíveis. Dessa forma, eleva-se proporcionalmente o número de usuários não especialistas na área de mapeamento, sendo que muitos deles não têm conhecimento sobre a qualidade dos dados gerados a partir destas informações. Isso ocorre principalmente pelos novos dispositivos e sistemas de aquisição, como é o caso do sistema de varredura a LASER aerotransportado, que permite a aquisição de dados da superfície terrestre, em curto espaço de tempo e com um grande detalhamento. Entretanto, os dados LiDAR adquiridos estão sujeitos a erros de natureza sistemática e aleatória, introduzidos pelo mecanismo de varredura a LASER e pelas incertezas dos parâmetros de integração dos componentes dos sistemas de navegação e posicionamento. Consequentemente, a avaliação da precisão e validação da qualidade dos produtos derivados de acordo como os padrões estabelecidos por órgãos e instituições nacionais e internacionais é de suma importância. O presente trabalho tem o objetivo de analisar e comparar as normas e padrões existentes que se referem à qualidade de dados obtidos por um Sistema de Varredura a LASER Aerotransportado (SVLA). Neste contexto, foram analisadas as normas definidas pela USGS e ASPRS (americanas), pela DSG (brasileira), pelo NRCan (canadense) e pelo ICSM (australiana). As etapas apresentadas nesta pesquisa podem ser divididas em: avaliação da acurácia relativa (com base no RMSDZ), avaliação da acurácia absoluta horizontal (RMSEplan) e avaliação da acurácia absoluta vertical (RMSEZ). Para a avaliação da acurácia com base nestas normas, utilizou-se um conjunto de quatro faixas de pontos 3D sobrepostas, obtidas por SVLA, recobrindo uma área urbana de aproximadamente 13 km² do município de Presidente Prudente/SP, cuja densidade média é de 5 pontos/m². Os resultados obtidos para o controle de qualidade relativo da componente altimétrica, previstas pelas normas americana e canadense, indicam que os valores calculados atenderam às especificações das normas analisadas. A análise da acurácia absoluta horizontal foi feita com base em todas as normas consideradas nesta pesquisa, sendo os valores calculados compatíveis aos limiares estabelecidos pelas mesmas. Quanto à acurácia absoluta vertical, esta foi feita com base em dois produtos: a nuvem de pontos LiDAR e o MDT gerado a partir desta, uma vez que as normas brasileira e australiana são específicas para este tipo de dados (MDT ou MDS). Os resultados mostraram que somente o MDT atendeu às especificações das normas analisadas, sendo a nuvem de pontos reprovada pelas normas americana e canadense. Isso ocorreu pelo fato de que estas normas são específicas para o controle de qualidade da nuvem de pontos e, portanto, são mais rigorosas e mais adequadas para realização deste controle. Além disso, a partir do teste de tendência, pode-se verificar a existência de efeitos sistemáticos na nuvem de pontos, o que ocasionou o resultado em desacordo com as normas. Ademais, foi observado que a norma brasileira não foi elaborada visando à avaliação da acurácia desse tipo de conjunto de dados, o que a torna menos rigorosa que as normas estudadas, sendo sugerida uma revisão da mesma, tomando como referência a norma americana (USGS/ASPRS).

Due to new technologies for obtaining spatial information in the most varied areas of knowledge, the amount of available spatial data grows every day. Thus, the number of nonspecialist users in the mapping area increases proportionately, and many of them are unaware of the quality of the data generated from this information. This is mainly due to the new devices and acquisition systems, as is the case with the airborne LASER scanning system, which allows the acquisition of data from the Earth's surface, in a short time and with great detail. However, the acquired LiDAR data are subject to errors of a systematic and random nature, introduced by the LASER scanning mechanism and by the uncertainties of the integration parameters of the components of the navigation and positioning systems. Consequently, the evaluation of the precision and quality validation of derived products according to the standards established by national and international bodies and institutions is of paramount importance. This work aims to analyze and compare the existing norms and standards that refer to the quality of data obtained by an Airborne LASER Scanning System (SVLA). In this context, the standards defined by the USGS and ASPRS (American), DSG (Brazilian), NRCan (Canadian) and ICSM (Australian) were analyzed. The steps presented in this research can be divided into: assessment of relative accuracy (based on RMSDZ), assessment of absolute horizontal accuracy (RMSEplan) and assessment of absolute vertical accuracy (RMSEZ). To assess accuracy based on these standards, a set of four bands of overlapping 3D points was used, obtained by SVLA, covering an urban area of approximately 13 km² in the city of Presidente Prudente / SP, whose average density is 5 points/m². The results obtained for the relative quality control of the altimetric component, foreseen by the American and Canadian standards, indicate that the calculated values met the specifications of the analyzed standards. The analysis of absolute horizontal accuracy was made based on all the standards considered in this research, with the calculated values being compatible with the thresholds established by them. As for the absolute vertical accuracy, it was based on two products: the LiDAR point cloud and the MDT generated from it, since the Brazilian and Australian standards are specific to this type of data (MDT or MDS). The results showed that only the MDT met the specifications of the analyzed standards, and the point cloud was disapproved by the American and Canadian standards. This was due to the fact that these standards are specific to the quality control of the point cloud and, therefore, are more rigorous and more suitable for carrying out this control. In addition, from the trend test, it is possible to verify the existence of systematic effects in the point cloud, which caused the result in disagreement with the rules. In addition, it was observed that the Brazilian standard was not designed to assess the accuracy of this type of data set, which makes it less rigorous than the standards studied, and a review of it is suggested, taking the American standard as reference (USGS / ASPRS).
Positional accuracy assessment of airborne LiDAR point clouds: comparative analysis of norms and standards
Keywords: LiDAR; Acurácia; Normas; Avaliação; Accuracy; Standards; Evaluation