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Título: Interface Ecologia-Comportamento&SIG: avaliações instrumentais, qualidade cartográfica e soluções técnicas para a geração de bases cartográficas aplicadas à primatologia
Autor(es): Emidio, Ricardo Almeida
Palavras-chave: Ecologia;Primatologia;GNSS;Sensoriamento remoto;Precisão cartográfica
Data do documento: 26-Ago-2016
Citação: EMIDIO, Ricardo Almeida. Interface Ecologia-Comportamento&SIG: avaliações instrumentais, qualidade cartográfica e soluções técnicas para a geração de bases cartográficas aplicadas à primatologia. 2016. 50f. Tese (Doutorado em Ecologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: The geographical spatial of behavioral interactions to spatially structured ecological niche, or ecological background, provides a 'living' point contact between Ecology and Evolution. The production of cartographic databases for multidisciplinary interface Ecology, Behavior & GIS, constitutes a scenario motivating, opportunistic and challenging. For Primatology in particular the challenges of the products derived from that interface are mostly linked to the trade-offs between location accuracy and field studies limitations. In this sense, are demanded quality certification metrics formalizing indicators of potential discrepancies between the imaging data, landscape structure and animal positioning capable of compromising ecological and behavioral patterns with spatial dependence. In order to meet these demands, this thesis aims to bring to the Primatology assessment tools errors and quality of cartographic databases derived from images of remote sensing and GNSS positioning. To achieve the objectives were developed: 1. Theoretical Review with integrative approach to the body of the thesis; 2. Evaluation of geometric correction models for high spatial resolution remote sensing images; 3. GNSS positioning assessment in forested areas, and 4. Magnitude’s assessment of cartographic scale of imagery products with hight spatial scale and GNSS positioning methods in forest areas. The results of geometric correction modeled by satellite images showed antagonistic scenarios (Google Maps without geometric corrections – optimistic scenario 1 – and Geoeye 1 sensor with robust orthorectification – conservative scenario 1) are statistically equivalent (Turkey HSD: p = 0.95) and feasible at the same work scale: 1:25.000, class B (PEC-PCD95%), which allows working with magnitude of error limited between 7.5 to 12.5m. As GNSS positioning assessment in forested areas, the analysis showed three different patterns: 1. Horizontal accuracy independence of methodological complexity; 2. RTK method ineffective; 3. Vertical accuracy dependent on carrier phase. It was also observed that the methods of positioning C/A code, autonomous, GPS, instant (optimistic scenario 2) and carrier phase (L1 and L2) GNSS (GPS and GLONASS), and multipath soluctions (Floodlight technology – Trimble®) with acquisition times of up to 15' (conservative scenario 2) have the same scale of planimetric mapping 1: 25.000, class B (PEC-PCD95%). In literature, it is observed that the quality of cartographic databases derived from satellite images is dependent on the quality control data (DEMs: spatial resolution, accuracy; GCPs: number, accuracy, spatial distribution), while the quality of positioning by GNSS in forested areas is a nebulous issue due to different settings of control data. The results of this thesis demonstrate feasibility of geometric modeling for high spatial resolution remote sensing images at low cost and quality equivalence of planimetric data for GNSS in forested area. Finally, it is understood that the products developed in this thesis contribute to the formalization of instrumental models of generation and correction of cartographic bases of high resolution images and GNSS positioning in forested areas, responding to trade-offs between quality and feasibility mapping to Primatology by accuracy assessment determination of suitable cartographic scale based on magnitude of errors.
metadata.dc.description.resumo: A espacialização geográfica das interações comportamentais dos organismos frente ao nicho ecológico espacialmente estruturado, ou background ecológico, provê um ponto ‘vivo’ de contato entre Ecologia e Evolução. A produção de bases cartográficas para a interface multidisciplinar Ecologia, Comportamento & SIG, constitui um cenário motivador, oportuno e desafiador. Para a Primatologia, em particular, os desafios dos produtos derivados dessa interface estão majoritariamente vinculados aos trade-offs entre o rigor da qualidade de geolocalização dos dados e as limitações dos estudos de campo. Nesse sentido, são demandadas métricas certificadoras de qualidade que formalizem indicadores de potenciais discrepâncias entre os dados de imageamento, da estrutura da paisagem e do posicionamento animal no ambiente natural, capazes de comprometer padrões ecológicos e comportamentais com dependência espacial. Com o intuito de suprir essas demandas, a presente tese objetiva trazer para a Primatologia instrumentos de avaliação de erros e de qualidade de bases cartográficas derivadas de imagens de sensores remotos e de posicionamento por GNSS. Para atingir os objetivos foram desenvolvidas: 1. Revisão teórica com abordagem integradora ao corpo da tese; 2. Avaliações de modelos de correção geométrica em imagens de sensores remotos de alta resolução espacial; 3. Avaliações de erros de posicionamento entre métodos de posicionamento por GNSS em áreas florestadas, e, 4. Avaliação da magnitude da escala cartográfica dos produtos modelados. Os resultados das modelagens de correção geométrica de imagens de satélites demonstraram que cenários antagônicos (Google Maps sem correções geométricas – cenário otimista 1– e sensor Geoeye com ortorretificação rigorosa – cenário conservador 1) são estatisticamente equivalentes (Turkey HSD: p = 0,95) e exequíveis na mesma escala de 1:25000, classe B (PEC-PCD95%), a qual permite trabalhar com a magnitude de erros limitadas entre 7,5 a 12,5 m. Quanto à avaliação das métricas de posicionamento por GNSS em áreas florestadas, as análises demonstraram três diferentes padrões: 1. Acurácia horizontal independente da complexidade metodológica; 2. Ineficácia do método RTK; 3. Acurácia vertical dependente de ondas portadora. Ainda foi observado que os métodos de posicionamento código C/A, autônomo, GPS, instantâneo (cenário otimista 2) e ondas portadoras relativas (L1 e L2) GNSS (GPS e GLONASS), e modelagens de mitigação dos efeitos do multicaminhamento (tecnologia Floodlight – Trimble ®) com tempos de aquisição de até 15’ (cenário conservador 2) possuem a mesma escala cartográfica planimétrica, 1:25000, classe B (PEC-PCD95%). À luz da literatura, observa-se que a qualidade de bases cartográficas derivadas das imagens de satélite é dependente da qualidade dos dados de controle, tais como resolução espacial e acurácia de DEMs e número, acurácia, distribuição espacial de GCPs, enquanto a qualidade de posicionamento por GNSS em áreas florestadas é uma temática nebulosa devido às diferentes definições e aquisições de dados de controle. Os resultados desta tese demonstram exequibilidade de modelagens geométricas para imagens de sensores remotos de alta resolução espacial a baixos custos e equivalência da qualidade de dados de posicionamento planimétrico por GNSS em área florestada. Finalmente, entende-se que os produtos desenvolvidos nesta pesquisa contribuirão para a formalização de modelos instrumentais de geração e correção de bases cartográficas de imagens de alta resolução espacial e de posicionamento por GNSS em áreas florestadas, respondendo, desse modo, aos trade-offs entre qualidade e exequibilidade de produtos cartográficos para a Primatologia, por meio da determinação das escalas cartográficas ajustadas ás magnitudes de erros.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22230
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