Comparação entre os Modelos Digitais de Terreno gerados por Radar em Banda P e LiDAR na Amazônia, um estudo de caso no Amapá (Brasil).

Comparison between Digital Terrain Models generated by P-Band Radar and LiDAR in the Amazon, a case study in Amapá (Brazil).

Authors

DOI:

https://doi.org/10.21680/2447-3359.2023v9n1ID31573

Abstract

The Digital Terrain Model (DTM) is an important product used in geosciences, but its extraction in dense forest areas is still a challenge. One of the major difficulties in extracting a DTM via remote sensors is in dense forest areas, as the generated information becomes degraded due to the fact that the most commonly used techniques can only measure canopy elevation and not terrain elevation, limiting cartography in areas such as the Amazon. The most appropriate technique for extracting a DTM is airborne LiDAR (Light Detection And Ranging), but there are limitations of time and cost for large areas. P-band radar waves have a great capacity for penetrating through dense vegetation, making it a promising tool for digital terrain modeling in forested areas. This technique was used for the latest update of the cartography of the Amapá state (Brazil). This article aims to evaluate the overall quality of a DTM produced using airborne P-band radar interferometry in relation to LiDAR data (used as a reference) in 4 regions of the Amapá state, using various criteria. In addition to the visual comparison confirming the general similarity of the two products, the difference in terms of elevation and slope was evaluated, with an average error in elevation of -0.52 m, while having a standard deviation and average RMSE below 3 meters, with a difference in slope of approximately -4° and a standard deviation and average RMSE of 4.74° and 6.14°, respectively. This study provides an estimate of the accuracy of P-band radar DTM, both in terms of elevation and slope, which are essential variables for characterizing landforms.

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Author Biographies

Carlos Rodrigo Tanajura Caldeira, Universidade Federal do Pará/ Universidade Federal Rural da Amazônia

Formado em Engenharia Cartográfica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2013). Em 2016 se tornou mestre em Ciências Cartográficas, na área de pesquisa em AQUISIÇÃO, ANÁLISE E REPRESENTAÇÃO DE INFORMAÇOES ESPACIAIS pela Universidade Estadual Paulista, Júlio de Mesquita Fillho. Em seu currículo Lattes os termos mais frequentes na contextualização da produção científica e tecnológica são temas relacionados a detecção de mudanças a partir de imagens orbitais temporais, assim como calibração de câmaras aéreas e processamento de imagens. Atualmente é docente em tempo integral junto ao Instituto Ciber Espacial da UFRA (Universidade Federal Rural da Amazônia) onde atua na área de Geociências/Fotogrametria, em temas ligados a Fotogrametria, Visão Computacional, Ajustamento de Observações, Projeções Cartográficas, tendo interesse também por tópicos como Cartografia Matemática, Temática, Digital e Processamento de Imagens. Atualmente atua como Coordenador do curso de Engenharia Cartográfica e de Agrimensura.

Laurent Polidori, Universidade Federal do Pará

Laurent Polidori possui graduação em engenharia cartográfica (1987), concluiu mestrado em fisica (1987), doutorado em geociências (1991) e habilitação a dirigir pesquisas (equivalente a "livre docencia", 2001) pela universidade de Paris. Tem experiência em sensoriamento remoto e fotogrametria, com aplicações en geociências, ciências ambientais e fundiárias. Foi pesquisador na industria espacial (Aérospatiale, Cannes, França, 1991-1999) e na pesquisa ambiental (IRD, Cayenne, Guiana francesa, 1999-2006). Foi professor titular no CNAM (Conservatoire National des Arts et Métiers, Paris, França, 2007-2015), onde foi diretor da ESGT (instituição de ensino e pesquisa em cartografia e agrimensura), e criou e dirigiu o GeF (laboratorio de pesquisa em ciências cartográficas e fundiárias). Foi transferido ao CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) como pesquisador titular, diretor do CESBIO (Centro de estudos espaciais da biosfera, Toulouse, França, 2016-2020). Desde 2021 é professor titular no CNAM em licença sem vencimento, e professor visitante na UFPA (Belém). É autor ou coordenador de 7 livros e numerosas publicações na área de sensoriamento remoto e mapeamento da superfície terrestre. Foi presidente da SFPT (Sociedade francesa de fotogrametria e sensoriamento remoto) e representante da França na ISPRS (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing) de 2008 a 2014. Hoje é vice-presidente da SELPER-Brasil (associação dos especialistas brasileiros do sensoriamento remoto), e presidente da Comissão Científica "Remote Sensing" da ISPRS em nome da França e do Brasil (presidência binacional). Teve parcerias com varias instituições no Brasil : UFRA, UFPA, Museu Goeldi (Belém), IEPA (Macapá), UNESP (Presidente Prudente, Rio Claro), UNICAMP (Campinas), UFPE (Recife), UFPR (Curitiba), INPE (S. José dos Campos) etc. Foi coordenador da rede franco-brasileira ECOLAB sobre ecossistemas costeiros amazônicos (2004-2006). Desde 2020 mora em Belém (Brasil). Foi bolsista da FAPESPA como pesquisador visitante sênior (2021). Desde 2022 é vinculado à UFPA como professor visitante do PPGG (Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica), e professor colaborador na UFPA (PPGCA) e na UFRA.

Mhamad El Hage, Lebanese University

Mhamad EL HAGE is a full professor and director of the Faculty of Letters and Human Sciences - Branch III, Lebanese University, Tripoli. He holds an engineering degree and a Ph.D. in Geomatics from the Ecole supérieure des géomètres et topographes (ESGT) and is specialized in remote sensing and Geographic Information Systems (GIS). He is a member of the scientific teams of two space missions: (1) the BIOMASS mission, under development by the European Space Agency (ESA), which aims at estimating the global biomass (2) the "Lebanese Satellite" program which aims at building the first Lebanese nanosatellite.
He has more than 10 years of experience in the development and application of remote sensing and GIS techniques in different research areas. His research work focuses on three-dimensional modeling of topography by optical and radar space imagery, measurement of terrain deformation by radar interferometry and exploitation of satellite images in hydrological, hydrogeological and coastal studies. His studies were conducted in collaboration with renowned national and international laboratories such as the National Aeronautics and Space Administration (NASA, USA), the Centre national d'études spatiales (CNES, France), the Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO, France), the National Institute for Space Research (INPE, Brazil), the Center for Remote Sensing at Boston University (USA), the Department of Earth and Environmental Sciences at Northeastern University (USA), the University of Jaén, the French Institute of Pondicherry (IFP, India), and the Remote Sensing Center of the National Council for Scientific Research (CNRS, Lebanon). He has also 10 years of experience in teaching remote sensing techniques and geographic information systems and is author and co-author of 28 scientific papers in international journals and conferences

Mayara Cobacho Ortega Caldeira, Universidade Federal do Pará/ Universidade Federal Rural da Amazônia

Mayara Cobacho Ortega Caldeira é Engenheira Cartografa pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2013). Mestre em Ciências Cartográficas, na área de pesquisa em Posicionamento Geodésico pela Universidade Estadual Paulista, Júlio de Mesquita Fillho (2016), Bolsista FAPESP. Atualmente é professora da Universidade Federal Rural da Amazônia, atuando como docente das disciplinas de Cartografia I e II, Geodésia Espacial, Geodésia Física, Levantamentos Geodésicos, Topografia II, Astronomia de Posição e Laboratório Integrado I. Além disso, é professora das disciplinas de Sistema de Posicionamento I e II, do curso de Especialização de Geoprocessamento e Georreferenciamento de Imóveis Rurais da Universidade Federal Rural da Amazônia. Sendo que em 2013 foi Pesquisadora/bolsista CNPq, em projeto de pesquisa com estudos direcionados ao impacto da cintilação ionosférica e efeitos ionosféricos no posicionamento baseado em redes, com ênfase para posicionamento RTK empregando-se o conceito de VRS (Virtual Reference Station). Neste mesmo ano realizou estágio na empresa ENGEFOTO e na Prefeitura de Presidente Prudente, no departamento de cadastro. Em seu currículo Lattes os termos mais frequentes na contextualização da produção científica e tecnológica são temas relacionados a posicionamento GNSS, estudo dos efeitos da ionosfera, multicaminho, Levantamento Topográfico, Acessibilidade, entre outros.

Eric Bastos Gorgens, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri

É engenheiro florestal graduado com louvor pela Universidade Federal de Viçosa (2005), mestre em Ciências Florestais também pela UFV (2006), especialista em Gestão Florestal pela UFPR (2011), doutor em Recursos Florestais pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (USP) (2014) e pós-doutorado no INPE (2015). Atuou nas empresas Cenibra, Suzano, Votorantim Metais e Companhia do Vale do Araguaia. Desde 2015 é professor do Departamento de Engenharia Florestal na Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), onde leciona e pesquisa Estrutura, Dinâmica e Manejo de Florestas Nativas, Otimização Florestal e Manejo Florestal de Precisão. Coordena o Núcleo de Estudos em Zoneamento Ambiental e Produtivo da UFVJM. Desde de 2019, coordena os esforços para encontrar e documentar as árvores gigantes da Amazônia.

Jean Pierre Henry Balbaud Ometto, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

Pesquisador Sênior do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais desde 2009, e Chefe da Divisão de Projetos Estratégicos (DIP3). Docente permanente do PPG em Ciência do Sistema Terrestre (CST/INPE). Atua em diversas iniciativas e instituições como: Vice Coordenador da Rede Brasileira de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais (Rede CLIMA,); Coordenador da Plataforma AdaptaBrasil MCTI; Coordenador Técnico do Projeto Monitoramento da Cobertura Vegetal no Cerrado, Programa de Investimento Florestal (FIP), Banco Mundial; Membro do Conselho Técnico-Científico da Plataforma Brasileira de Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos; Membro da American Geophysical Unions Committee on International Participation (AGU-CIP); Membro do Comitê Científico do Global Carbon Project (GCP); Membro do Comitê de Coordenação do Programa FAPESP de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais; Representante da FAPESP junto ao Consórcio de Agências de Financiamento ?Belmont Forum?. Nomeado ao IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ao Working Group II (Impacts, Adaptation, and Vulnerability), aos ciclos AR5 e AR6, e para a IPCC Task Force sobre inventários de emissões de GEE. Nomeado ao IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) aos relatórios de Avaliação de Escopo Regional e Sub-Regional. Nomeado Climate and Clean Air Coalition (CCAC) e Global Environmental Outlook 5, coordenados United Nations Environment Programme (UNEP).

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Published

22-05-2023

How to Cite

TANAJURA CALDEIRA, C. R.; POLIDORI, L.; EL HAGE, M.; COBACHO ORTEGA CALDEIRA, M.; BASTOS GORGENS, E.; PIERRE HENRY BALBAUD OMETTO, J. Comparação entre os Modelos Digitais de Terreno gerados por Radar em Banda P e LiDAR na Amazônia, um estudo de caso no Amapá (Brasil).: Comparison between Digital Terrain Models generated by P-Band Radar and LiDAR in the Amazon, a case study in Amapá (Brazil). Notheast Geoscience Journal, [S. l.], v. 9, n. 1, p. 59–70, 2023. DOI: 10.21680/2447-3359.2023v9n1ID31573. Disponível em: https://periodicos.ufrn.br/revistadoregne/article/view/31573. Acesso em: 19 dec. 2024.

Issue

Vol. 9 No. 1 (2023)

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Artigos

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