Filtragem por declive

Esta filtragem tem duas finalidades: corrigir outliers, e corrigir o efeito do desfasamento de polígonos e ortofotos com nuvem de pontos.

Os outiers podem ser fruto de alguma anomalia originada nas filtragens anteriores, bem como podem surgir logo desde a correlação automática de imagens (se, por exemplo, algum dos pontos da nuvem primária coincidiu com um poste de alta tensão).

A segunda fonte de outliers é um desfasamento mínimo de coordenadas, gerado pela utilização de informação de diferentes origens: a ortofoto é gerada automaticamente, sofrendo alterações por forma

a permitir fazer medições mais exactas sobre ela; os polígonos são restituídos, em estereoscopia, por um operador; as nuvens de pontos são geradas, automaticamente, a partir das fotografias aéreas.

Figura 3.16 - Desfasamento entre nuvem de pontos, polígonos e ortofoto

A Figura 3.16, que mostra um extracto da zona Sudoeste do convento de Mafra, revela estes desfasamentos: os pontos a amarelo correspondem à nuvem de pontos; o polígono do vector que representa o convento, a vermelho menos vivo; e a própria ortofoto4_{. O ponto selecionado (círculo} com centro cor-de-rosa) está localizado fora do polígono (e mesmo da ortofoto), mas tem a mesma cota que os terraços do convento (cerca de 257 metros). Como o convento de Mafra tem orientação Este-Oeste, todos os pontos daquela coluna, entre os dois torreões, são catalogados pelo AutoDTM como pertencentes ao terreno, mas todos têm a cota sobre-elevada. O ponto imediatamente a Oeste daquele que está seleccionado, no entanto, já tem a cota correspondente ao solo.

Estes desfasamentos também podem ser corrigidos com o aumento da zona de buffer em redor dos polígonos, controlado por variável no ficheiro de configurações. Para o AutoDTM, a eventualidade das zonas de buffer de diferentes polígonos se intersectarem é irrelevante, visto que apenas interpola os pontos uma vez (excepto a filtragem por declives).

Esta filtragem obedece aos conceitos teóricos descritos na subsecção 2.2.1: • a estrutura de dados utilizada é uma nuvem regular de pontos;

• os testes na vizinhança são efectuados ponto a pontos (outro método poderá dar resultados diferentes);

• a medição da descontinuidade/critério de filtragem é por declive (outro método poderá dar resultados diferentes);

• a iteração dos pontos é simples (efectua apenas um varrimento; outro método poderá dar resultados diferentes);

• o ajuste dos pontos interpolados é feito por substituição (outro método poderá dar resultados diferentes).

4 _{Parte deste problema é devido ao facto de a ortorrectificação ser efectuada com base na cota terreno do} DTM, e na realidade o topo do edifício está alguns metros acima (confrontar com true ortophotos, [62]).

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A execução, pelo AutoDTM, é a seguinte:

• Lê todos os pontos da nuvem de pontos secundária, da base de dados, e cria objectos Java correspondentes.

• Organiza os pontos numa matriz rectangular.

• Itera os pontos da matriz, da esquerda para a direita, e de cima para baixo. Por cada ponto: o Calcula o declive com cada um dos 6 ou 8 pontos vizinhos, através da tangente

(ver explicação infra sobre a motivação dos 6 ou 8 pontos).

o Efectua interpolação se nalgum dos pontos vizinhos esse declive superar aquele definido no ficheiro de configurações (o ajuste deste ângulo pode melhorar resultados; o método de interpolação utilizado é o IDW, descrito em 3.2.3). De realçar que, embora no ficheiro de configurações o valor introduzido seja positivo, o que, na verdade, é comparado, é o negativo desse valor com o declive negativo dos pontos a comparar (dito de outra forma, só se executa interpolação, se o ponto central tiver maior cota que algum dos vizinhos).

o Altera a cota do ponto interpolado, na nuvem de pontos secundária, para a nova cota, e define o valor filtered para true.

Para evitar o efeito do desfasamento entre nuvem, ortofoto e vector, para além do já referido aumento da zona de buffer por cada polígono, também se pode fazê-lo, através da manipulação da variável do ficheiro de configurações, que define uma interpolação com 8 ou 6 pontos de apoio, o que pode alterar os resultados.

230 257 233 Interpolação a 8: 238,125 231 257 234 Interpolação a 6: 231,833 231 257 232

Figura 3.17 - Diferenças na interpolação com 6 ou com 8 pontos de apoio

A Figura 3.17 representa a situação hipotética da filtragem de outliers do ponto realçado na Figura 3.16, assumindo que se utilizou 0 metros como zona de buffer em redor dos polígonos, e que a filtragem dos edifícios ajustou correctamente os pontos sobre o convento de Mafra (excepto a faixa daqueles pontos centrais, visto terem a cota do topo do edifício, mas estarem localizados fora do polígono). Como este efeito de desfasamento gera, de forma geral, linhas isoladas de cota mais elevada, dos 9 pontos disponíveis, 3 deles pertencerão a essa linha (no exemplo é linha vertical, mas poderá ocorrer com outra configuração, e tendendo a ter sempre 3 pontos sobre-elevados). É por este motivo que se se utilizarem 8 pontos, a cota é apenas reduzida “ligeiramente” (2 dos pontos prejudicam a interpolação e, neste exemplo, a diferença entre ambas gera uma diferença de mais de 6 metros).

Por outro lado, em zonas de terreno que não tenham qualquer outlier, a interpolação a 6 pontos continua a garantir resultados eficientes, visto utilizar sempre pontos a quase 360º, em redor do ponto central. Realça-se que o AutoDTM organiza os pontos de apoio por cota crescente, escolhendo os 6 primeiros pontos (ou todos) para a interpolação (na prática, utiliza sempre os pontos de cota mais reduzida).

O AutoDTM está preparado para receber nuvens de pontos regulares, de qualquer espaçamento, sendo apenas necessário alterar a variável de configuração respectiva. Na verdade, exceptuando esta última filtragem por declives, também poderá filtrar nuvens de pontos irregulares, como por exemplo, aquelas geradas por dispositivos LiDAR (a variável de configuração do espaçamento apenas é utilizada nesta filtragem). Esta impossibilidade está relacionada com o carregamento dos dados da base de dados para uma matriz. Embora saia do âmbito da tese, para filtrar nuvens de pontos irregulares utilizando o AutoDTM, ou não se faz a filtragem por declives, ou, antes dessa filtragem, externamente, interpola-se esses pontos, por forma a gerar uma nuvem regular.