Elaboração de uma carta de aterros da cidade de Lisboa por LiDAR e fotogrametria aérea

Tese de mestrado em Engenharia Geográfica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013A carta de aterros e escavações é um importante contributo para a produção de cartografia de susceptibilidade à ocorrência de movimentos de vertente. Nesta dissertação foi testada uma metodologia com vista a identificar e cartografar de forma precisa as zonas de aterros e escavações da cidade de Lisboa, com base num Modelo Digital de Terreno (MDT) produzido a partir de dados LiDAR de 2006 e de um MDT obtido a partir de fotografias aéreas antigas datadas de 1944, de forma automática e independente da escala das fotografias. Nos últimos anos foram propostos vários métodos para gerar um MDT a partir do Modelo Digital de Superfície (MDS) fornecido por sensores LiDAR. Neste trabalho, é apresentado uma técnica que se baseia na reconstrução morfológica por dilatações geodésicas sucessivas, complementada com uma extracção prévia dos edifícios, o que permitiu melhorar a qualidade do MDT. Para se produzir o MDT a partir de fotografias, primeiro recuperaram-se as orientações das fotografias através da técnica da aerotriangulação e depois utilizou-se o método da correlação automática de imagens, cujo algoritmo se baseia no coeficiente de correlação cruzado, para gerar a nuvem de pontos 3D da superfície terrestre. A técnica de interpolação que melhores resultados produziu na elaboração do MDS foi o kriging ordinário. Posteriormente, a filtragem dos pontos não terreno foi realizada através de uma função disponibilizada pelo software Photomod e que se baseia no ângulo de declive máximo entre dois pontos. Esta filtragem demonstrou lacunas, principalmente em zonas urbanizadas com declive acentuado. Da análise entre os dois MDT, elaborou-se um mapa de aterros e escavações preciso onde cada pixel representa o volume de solos alterado em 62 anos. Estes resultados foram validados com um levantamento realizado por fotointerpretação, sendo possível concluir que, para uma incerteza de 1,54 m, as zonas de aterro e escavação correspondem com o levantamento efectuado manualmente. Esta metodologia demonstrou ser de difícil implementação para áreas de grandes dimensões, uma vez que o tempo de processamento do algoritmo necessário para gerar o MDT a partir de dados LiDAR, excedeu os 65 dias.The landfills and excavations cartography is an important contribution for the landslides susceptibility mapping. In the present work, an approach is tested to identify and map landfills and excavations zones in Lisbon County, based on a Digital Terrain Model (DTM) produced from 2006 airborne LiDAR data and a DTM obtained from old aerial photographs dated from 1944, automatically and independent from the photographs scale. During the past few years, several methods have been proposed for DTM generation from LiDAR Digital Surface Model (DSM) data. In this work, a technique based on morphological reconstruction by successive geodesic dilations is proposed, complemented with a prior extraction of buildings, which has improved the quality of DTM. To generate DTM from photographs, first was necessary recover the photos orientations with the aerial triangulation technique, and then was used the auto-correlation method for pictures whose algorithm is based on cross-correlation coefficient to generate the 3D point cloud from the earth´s surface. The interpolation technique that produced the best results in the development of DSM was ordinary kriging. Subsequently, the filtering of non-ground points was performed using a function provided by the Photomod software which is based on the angle of maximum slope between two points. This filtering showed lower performance, especially in urbanized areas with steep slopes. Analysis between the two DTM, allow precise landfills and excavations cartography where each pixel represents the volume of soil changed in 62 years. This results was validated through a survey produced by photo interpretation, where it is possible to conclude that, for an uncertainty of 1.54 m, the excavation and landfills areas correspond to the survey carried out manually. This methodology proved to be difficult to implement in large areas, since the processing time that the algorithm needed to generate the DTM from LiDAR data, exceeded 65 days