Reconstrução de rodovias a partir de trajetórias GNSS densas via detector de linhas de Steger

Abstract

Atualmente, devido ao elevado volume de informação geográfica adquirida por grande parte da população por meio de smartphones, smartwatches, entre outros dispositivos capazes de coletar e armazenar dados GNSS (Global Navigation Satellite System), vários trabalhos estão sendo desenvolvidos, com o objetivo de: estudar o padrão de deslocamento das pessoas; analisar os impactos ao meio ambiente; promover estratégias de saúde pública; bem como mapear feições cartográficas de interesse. Neste trabalho é proposta a utilização de trajetórias GNSS densas, coletadas a partir de smartphones, no processo de reconstrução de rodovias. O método desenvolvido consiste, resumidamente, em gerar uma imagem de frequência através dos pontos que constituem as trajetórias GNSS e, posteriormente, aplicar o detector de linhas de Steger para extrair o eixo viário. Para a análise dos resultados utilizou-se um ortofotomosaico georreferenciado, sobre a qual foram vetorizados os eixos de referência. Os experimentos realizados demostraram o alto potencial de aplicação do detector de linhas de Steger em imagens de frequência. A partir dos experimentos foi possível alcançar valores de completeza e correção acima de 98% e 99%, respectivamente. Além disso, obteve-se uma acurácia geométrica de 0,63 m para um dos experimentos realizados. A partir dos valores de RMSE (Root Mean Square Error) obtidos constatou-se que os eixos extraídos atendem a classe A para projetos de mapeamento nas escalas 1:5.000, 1:10.000 e 1:25.000, de acordo com o Padrão de Exatidão Cartográfica dos Produtos Cartográficos Digitais (PEC-PCD). Por fim, após a comparação do método proposto com outros presentes na literatura, verificou-se que o mesmo apresentou resultados promissores.

Nowadays, due to the high volume of geographic information acquired by a large part of the population through smartphones, smartwatches, among other devices capable of collecting and storing GNSS (Global Navigation Satellite System) data, several works are being developed, with the objective of: study the movement pattern of people; analyzing the environmental impacts; promote public health strategies; as well as mapping cartographic features. This work proposes the use of dense GNSS trajectories, collected from smartphones, in the reconstructing roads process. The developed method consists, briefly, in generating a frequency image through the points that constitute the GNSS trajectories and, later, applying the Steger line detector to extract the road axis. For the analysis of the results, a georeferenced orthophotomosaic was used, on which the reference axes were vectored. The experiments performed demonstrated the high potential for application of the Steger line detector in frequency images. From the experiments it was possible to achieve completeness and correctness values above 98% and 99%, respectively. Furthermore, we obtained a geometric accuracy of 0.63 m for the experiments. From the RMSE (Root Mean Square Error) values obtained was found that the extracted axes meet Class A for mapping projects at scales of 1:5,000, 1:10,000 and 1:25,000, according to the Padrão de Exatidão Cartográfica dos Produtos Cartográficos Digitais (PEC-PCD). Finally, after comparison with other method proposed in the literature, it was found that the developed method showed promising results.