MDT

La creciente demanda por datos que representen las formas de los terrenos. Como reflejo de eso, las alternativas para adquisición de datos de elevación ha aumentado constantemente, principalmente a partir del avance tecnológico de satélites y por la investigación en innovación realizada por empresas dedicadas a datos geográficos.

Al colocar en la balanza, de un lado se encuentran los datos de baja resolución, como los tradicionales Modelos Digitales de Elevación (MDE) advenidos de la misión Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) y productos derivados, que atienden las demandas de proyectos que no necesitan de alto detalle, precisión altimétrica y posicional. De otro lado se encuentran los Modelos Digitales de Terreno (MDT) con alto grado de detalle, generados principalmente a partir de aerofotogrametría o pares estereoscópicos de imágenes de satélite de alta resolución espacial.

Baja Resolución

Para estudios de ingeniería, los datos del SRTM pueden presentar algunas limitaciones, como la deficiencia para la identificación visual de blancos, debido al pixel de 90 metros, sin embargo son indicados para diversos fines como la planificación de grandes obras, que no exijan detalles, ortorectificacion de imágenes satelitales, entre otras aplicaciones.

Como salida para atender a los proyectos que necesiten de datos de elevación de bajo costo y mayor detalle que los disponibles por SRTM, empresas como Surface tienen invertido en el desarrollo de metodologías avanzadas de procesamiento, interpolación y validación, generando modelos adherentes para tales demandas, como la ilustración en el zócalo.

Este modelo creado por Surface posee resolución espacial de 10 metros, presentando mayor detalle que el SRTM. Después de realizar pruebas de precisión, comparando el SRTM y el nuevo modelo, y considerando un MDT de alta precisión como solución, los resultados prueban que, además de poseer mayor detalle, el nuevo modelo presenta mejor precisión y exactitud.

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Análisis de dispersión comparando el SRTM de la Nasa y el Surface DEM

El cálculo de error medio cuadrático sirve para ratificar que el análisis gráfico ya mostrado, después el error medio cuadrático del SRTM fue de 6,73 metros y el del nuevo modelo fue de 3,43 metros. Por tanto, es posible concluir que las curvas de nivel obtenidas del Surface DEM son más adherentes con la realidad, comparadas a los datos del SRTM de la Nasa.

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Comparativo entre los datos de elevación del SRTM y el Surface DEM

Alta resolución

Ya para estudios que necesitan de alta precisión altimétrica, atendiendo además 1 metro de precisión en sus curvas de nivel, tradicionalmente siempre fueron utilizados en los modelos generados por aerofotogrametria, sin embargo con los avances tecnológicos, ya hace algún tiempo, otra modalidad de datos altimétricos de alta resolución han sido utilizadas: modelos generados a partir de pares estereoscópicos de imágenes de satélite de alta resolución espacial.
Trabajos desenvueltos por la Surface muestran que la extracción de curvas de nivel utilizando pares estereoscópicos de imágenes de satélite de alta resolución espacial puede presentar resultados compatibles con curvas de nivel restituidas a través de aerolevantamientos en escala de vuelo de 1:20.000.

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Curvas de nivel y puntos acotados elaborados en el municipio de São José de los Campos (Sao Paulo, Brasil) utilizando un par estereoscópico de imágenes satelitales.

Para la extracción de las curvas de nivel realizada en el municipio de São José de los Campos (Sao Paulo, Brasil) fueron recolectados 30 puntos de campo utilizando receptores GNSS de doble frecuencia. La orientación de las imágenes fue realizada utilizando parte de los puntos recolectados, siendo el restante empleado, posteriormente, como puntos de control. Después de orientar el par estereoscópico, fue restituida una densa malla de puntos recolectados originalmente de las curvas de nivel en el MDT.

Para validar la precisión del dato altimétrico fueron utilizados 10 puntos de control y comparadas sus altitudes con sus respectivas cotas en el MDT generado.

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MDT generado a partir de la imagen de satélite de alta resolución

Como indicador de calidad de las informaciones altimétricas, fueron calculados el error medio cuadrático y el desvío patrón de las observaciones de los puntos de control en relación al MDT. De acuerdo con el decreto 89.817, de 20 de junio de 1984, que define las instrucciones reguladoras de las Normas Técnicas para la cartografía nacional, una carta puede ser clasificada cuando una de sus exactitudes de acuerdo con el PEC, que es dividido en tres clases: A, B y C. A validación del dato generado fue realizada siguiendo las normas para el PEC clase A:

• Patrón de Exactitud Cartográfica – Planimétrica: 0,5 milímetros en la escala de la carta, siendo de 0,3 milímetro en la escala de la carta el Error de Padrón correspondiente;
• Patrón de Exactitud Cartográfica – Altimétrico: metadata de la equidistancia entre las curvas de nivel, siendo de un tercio de esta equidistancia y Error Patrón correspondiente.

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MDT y puntos de control

Los resultados del análisis muestran que el error medio cuadrático fue de 0,57 metros y el desvió patrón de 0,59 metros. A través de estos resultados es posible afirmar que el MDT y las curvas de nivel generadas, con equidistancia de 2 metros, son compatibles con la escala 1:5.000 atendiendo el PEC A.

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Resultado de esta prueba de precisión del MDT

Como el resultado obtenido es posible comparar la precisión de los datos extraídos de pares estereoscópicos de imágenes de satélite de alta resolución espacial con los datos de un aerolevantamiento realizado en escala de vuelo de 1:20.000.

Además de la precisión compatible, la utilización de este tipo de tecnología presenta costos inferiores al de un aerolevantamiento, pues no es necesario realizar la orientación de una gama de fotografías aéreas, crear la planificación y controlar las fechas de vuelo, no necesita de control de sobre posición de las fotografías y no es necesario movilizar un gran equipo de campo. La remoción de todos estos costos hace que la utilización de pares estereoscópicos de imágenes de satélite de alta resolución espacial sea más barata que los tradicionales aerolevantamientos.

Las curvas de nivel y los modelos digitales de elevación provenientes de imágenes de satélites de alta resolución espacial son aplicados principalmente en proyectos de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) y de línea de transmisión, rutas para ductos, mapas de pendiente, cálculo de corte y terraplén, flujo de escoamento y monitoreo geográfico, además de generación de cartografía sistemática en la escala 1:25.000 en el patrón de la Infraestructura Nacional de Datos Espaciales (INDE).

Los productos oriundos de imágenes de satélite de alta resolución atienden las resoluciones de la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel) 393 a 395, que definen las directrices para elaboración de productos y servicios de cartografía y topografía, relativas a estudios y proyectos de aprovechamiento hidroeléctrico.

Este estudio es apenas una muestra de lo que es posible ser realizado utilizando pares estereoscópicos de imágenes de satélite de alta resolución, siendo una alternativa para empresas de ingeniería, ambientales, de energía y de otros sectores que necesitan de datos altimétricos de alta precisión para realizar sus proyectos.

Fuente:

Diego Bogado Tomasiello – Ingeniero cartógrafo – Mundogeo

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