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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12833| Tipo: | Tese |
| Título: | AVALIAÇÃO E GERAÇÃO DE MODELO DIGITAL DE TERRENO COMBINANDO FOTOGRAMETRIA E VISÃO COMPUTACIONAL |
| Autor(es): | Mauricio de Souza |
| Primeiro orientador: | Jose Marcato Junior |
| Resumo: | Os Modelos Digitais de Terreno (MDT) são uma importante fonte de informação para estudos de inundações, enxurradas e dinâmica do escoamento superficial, uma vez que auxiliam na compreensão do percurso das águas. Apesar da ampla disponibilidade de Modelos Digitais de Superfície (MDS) globais e dos avanços no uso de veículos aéreos não tripulados (VANT) para reconstrução 3D, ainda são escassos os estudos que avaliam sistematicamente a acurácia desses produtos em áreas urbanas e, principalmente, que propõem estratégias automatizadas para a remoção de elementos acima do solo, como vegetação e edificações. Esta tese busca preencher essa lacuna ao integrar métodos tradicionais de fotogrametria com técnicas de aprendizado profundo para a geração direta de MDTs urbanos. No primeiro capítulo, foi realizada uma avaliação da acurácia vertical de MDS globais de acesso aberto, além do modelo pago TanDEM-X, na área urbana de Campo Grande-MS. Para isso, utilizaram-se como referência pontos com acurácia planialtimétrica centimétrica obtidos via GNSS, avaliando em que escala os modelos podem ser utilizados conforme o Padrão de Exatidão Cartográfica para Produtos Cartográficos Digitais (PEC-PCD). Os resultados indicaram que os modelos TanDEM-X e ALOS AW3D30 são adequados para aplicações na escala 1:50.000, classe A da PEC-PCD. No segundo capítulo, foi gerado um MDS a partir de imagens capturadas por VANT, e analisou-se a influência da quantidade e da distribuição dos pontos de controle em solo (Ground Control Points – GCP) na acurácia do modelo. Foram testadas diferentes quantidades de GCP (2 a 6) e comparadas duas configurações com seis pontos: uma com todos os GCPs no plano e outra com alguns em áreas elevadas. Verificou-se que a distribuição altimétrica dos GCPs resulta em melhoria significativa na qualidade do MDS gerado. No terceiro capítulo, foram aplicadas cinco arquiteturas de deep learning (FCN, GCNet, PointRend, PSANet e SegFormer) para a segmentação de árvores em imagens obtidas por VANT, com o objetivo de gerar MDTs diretamente a partir de dados SfM-MVS, utilizando apenas os pontos classificados como solo nas regiões de máscara. Os MDTs resultantes foram comparados com modelos gerados por meio do filtro tradicional Cloth Simulation Filtering (CSF). Os resultados demonstraram que o uso de DL produz MDTs com acurácia semelhante ao CSF, mas com maior potencial de automação e escalabilidade. Conclui-se que a integração de dados VANT com segmentação semântica por aprendizado profundo constitui uma abordagem viável e inovadora para a geração eficiente de MDTs urbanos, contribuindo com aplicações práticas em modelagem hidrológica, planejamento urbano e estudos ambientais. |
| Abstract: | Digital Terrain Models (DTMs) are an important source of information for studies on flooding, flash floods, and surface runoff dynamics, as they help to understand the flow paths of water. Despite the wide availability of global Digital Surface Models (DSMs) and the advances in the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) for 3D reconstruction, few studies have systematically evaluated the vertical accuracy of these products in urban areas and, more importantly, proposed automated strategies for removing above-ground elements such as vegetation and buildings. This thesis aims to fill this gap by integrating traditional photogrammetric methods with deep learning techniques to enable the direct generation of urban DTMs. In the first chapter, a vertical accuracy assessment was conducted for open-access global DSMs, as well as the commercial TanDEM-X model, in the urban area of Campo Grande, MS, Brazil. Ground control data with centimeter-level planialtimetric accuracy, acquired via GNSS, were used as a reference to evaluate the suitability of these models at different map scales according to the Cartographic Accuracy Standard for Digital Cartographic Products (PEC-PCD). Results indicated that both the TanDEM-X and ALOS AW3D30 models meet the requirements for 1:50,000 mapping, class A of PEC-PCD. In the second chapter, a DSM was generated from UAV imagery, and the influence of the number and distribution of Ground Control Points (GCPs) on the accuracy of the model was analyzed. Different numbers of GCPs (2 to 6) were tested, along with two configurations using six GCPs: one with all points on a flat surface and another including elevated points. It was found that including GCPs in elevated positions significantly improved the quality of the DSM. In the third chapter, five deep learning architectures (FCN, GCNet, PointRend, PSANet, and SegFormer) were applied for tree segmentation in UAV imagery, aiming to directly generate DTMs from SfM-MVS data using only points classified as ground in the mask regions. The resulting DTMs were compared with those obtained using the traditional Cloth Simulation Filtering (CSF) method. Results showed that the DL-based approach yields DTMs with accuracy comparable to CSF, while offering greater potential for automation and scalability. It is concluded that the integration of UAV data with semantic segmentation through deep learning represents a viable and innovative approach for efficient urban DTM generation, with practical applications in hydrological modeling, urban planning, and environmental studies. |
| Palavras-chave: | Fotogametria |
| País: | Brasil |
| Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
| Sigla da Instituição: | UFMS |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12833 |
| Data do documento: | 2025 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Tecnologias Ambientais |
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