O Modelo Digital de Elevação, ou MDE, é um conjunto de dados geoespaciais extremamente úteis e versáteis porque representam a superfície e o terreno da Terra em três dimensões.
Os MDE’s revelam um rico conteúdo de informações sobre a topografia de uma área que as imagens 2D simplesmente não podem fornecer e permitem que os usuários finais visualizem, modelem e compreendam as características do terreno com incrível precisão.
O que é o Modelo Digital de Elevação?
Um conjunto de dados MDE define pontos ou células de grade com três valores, ou coordenadas, X, Y e Z, onde X e Y são referências de localização tradicionais de latitude-longitude e Z representa a elevação ou altura do ponto ou célula.
Existem dois tipos de modelos derivados dos MDE’s, o Modelo Digital de Terreno (MDT) e o Modelo Digital de Superfície (MDS).
O MDT é frequentemente chamado de modelo de elevação de terra nua ou somente de solo, porque inclui valores de X, Y e Z apenas para o solo. Os recursos de vegetação e construção foram retirados digitalmente do conjunto de dados do MDT.
O MDS, por outro lado, contém todas as elevações, seja da superfície do solo, vegetação ou estruturas artificiais.
Criando os MDE’s
Primordialmente, os MDE’s são gerados a partir de conjuntos de dados de sensoriamento remoto coletados de uma aeronave.
Utilizam-se três tipos de sensores digitais que coletam dados usados para derivar medições de elevação, o sensor de imagem óptica, o sensor de radar de abertura sintética (RAS) ou sensores de scanner a laser (LiDAR).
Os dados do LiDAR são mais frequentemente coletados por aeronaves (incluindo drones), enquanto os sensores ópticos podem ser transportados por satélites, aviões, helicópteros e drones.
Devido ao seu tamanho relativamente grande, os sistemas SAR geralmente operam em aeronaves ou satélites maiores, não em drones ou aeronaves pequenas.
Na fotogrametria manual, um técnico visualiza imagens sobrepostas chamadas pares estéreo, que apresentam o terreno da superfície tridimensionalmente ao fotogrametrista, permitindo a medição direta dos valores de elevação das feições do solo e referenciados com a ajuda de pontos de levantamento de controle de solo. Elevações sob dossel denso e locais obscuros são interpolados.
O mapeamento fotogramétrico ainda é amplamente utilizado hoje, mas o processo agora é totalmente digital e semi-automatizado.
A Resolução do MDE
Existem três tipos principais de resolução que devemos sempre considerar ao avaliar a adequação de um MDE para um determinado projeto ou aplicação: resolução espacial, resolução vertical e resolução temporal.
Resolução espacial
A resolução espacial é determinada pela distância entre os pontos amostrais, que pode ser relativamente uniforme. Como no caso de imagens estereoscópicas, como com RADAR e LiDAR, ou altamente variável, como com MDE’s obtidos com métodos manuais.
Resolução vertical
Um dos aspectos mais importantes de um MDE é sua precisão vertical ou resolução vertical. Define-se a resolução vertical dos dados de elevação, como a possível diferença de altura entre a elevação modelada ou detectada e a elevação real ou verdadeira da superfície.
Cada um dos vários métodos mencionados acima para obter dados de elevação, como radar, LiDAR ou fotogrametria, produz diferentes níveis de precisão. Desses métodos, o LiDAR geralmente produz as melhores resoluções espaciais e verticais.
Resolução temporal
Uma última resolução a ser considerada é a resolução temporal, ou seja, quão recentemente os dados de elevação foram usados para gerar o MDE.
Isso é relevante se você quiser realizar alguma análise de mudança ou se estiver usando um MDE para estudar algo bastante variável temporalmente, como vegetação ou nova construção.
Raster e Vetores
Um raster é uma grade de células digitais, uniformes e quadradas que cobrem uma área na superfície da Terra, onde cada célula recebe um valor do que você deseja mapear.
No caso dos MDE’s, cada célula recebe o valor de elevação da superfície terrestre, ou água, que ela cobre. As células de um determinado MDE podem ter quase qualquer tamanho, mas mais frequentemente estão na faixa de 5 a 30 metros quadrados.
O outro tipo de dado geográfico, conhecido como vetor, utiliza pontos digitais, linhas e polígonos para representar feições na superfície terrestre (por exemplo, ponto: medidor de fluxo, linha: estrada, polígono: área florestal).
Cada recurso em formato vetorial é composto por um conjunto de vértices, cada um com coordenadas de localização x e y (ou longitude e latitude) explícitas.
Vantagens do Raster
Os rasters são relativamente rápidos para processar por um computador porque a localização de cada célula pode ser determinada somente a partir de seu valor de ordem na grade.
Por exemplo, um recurso na célula #102 estaria na 2ª coluna da 2ª linha de células em uma grade de 100 X 100. Como cada vértice em um mapa vetorial requer que dois dados sejam localizados, X e Y, é mais lento para processar do que um raster.
Um raster também representa os valores de uma superfície contínua, como elevação, com mais precisão do que vetor.
Um mapa de contorno vetorial mostra a elevação apenas em intervalos específicos representados pelas linhas de contorno. As células raster, no entanto, mostram valores de elevação não apenas nos intervalos específicos, mas também entre eles.
Vantagens do vetor
Uma vantagem do vetor é que ele é localmente mais preciso do que o raster. Uma feição de ponto em formato vetorial é representada por um único par de coordenadas que, na tela do computador, é apenas um ponto que não possui largura mensurável.
A mesma feição de ponto representada em raster, entretanto, teria pelo menos uma célula de largura (por exemplo, 30m). Além disso, dar maior resolução a um mapa vetorial é menos dispendioso em termos de espaço de armazenamento de dados do que aumentar a resolução de um mapa raster.
Mede-se a resolução pela quantidade de dados (ou seja, vértices ou células) em uma determinada área. Em um mapa vetorial, o número de vértices para um conjunto de recursos pode ser duplicado e isso só aumenta o requisito de armazenamento de dados em dois.
Para um mapa raster, no entanto, dobrar a resolução aumenta o requisito de armazenamento de dados em quatro ou, em outras palavras, o quadrado da resolução aumenta.
Por fim, na realidade, a maioria dos conjuntos de dados geográficos contém dados raster e vetoriais.
As aplicações dos MDE’s
Os Modelos Digitais de Elevação são um conjunto central de dados espaciais necessários para muitas aplicações ambientais, de planejamento, bem como, científicas. Alguns exemplos são destacados abaixo:
- Planejamento ambiental;
- Aplicações militares;
- Respostas de emergência;
- Mapas topográficos;
- Planejamento de transporte;
- Transporte marítimo;
- Levantamento e análises geológicas;
- Funções hidrológicas;
- Análise de inclinação e de aspecto;
- Delineando redes de drenagem e captação;
- Análise de visualização;
- Simulações 3D;
- Análise de alterações;
- Ortorretificação;
- Mapeamento de contorno.
Modelo Digital de elevação é com a Base
As aplicações do Modelo Digital de Elevação são diversas, e a Base Aerofotogrametria oferece uma ampla variedade de MDE’s por meio de nossos serviços.
Além disso, podemos processar novos MDE’s personalizados ou derivar informações 3D para atender às necessidades de sua aplicação.
Por fim, você pode solicitar o Modelo Digital de Elevação entrando em contato conosco através dos contatos abaixo, para obter orientação sobre como selecionar o correto para seu projeto.
• BASE Aerofotogrametria •
Telefone: +55 11 2948-9900
E-mail: info@baseaerofoto.com.br
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