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Comparative analysis of automated extraction of dolines from digital terrain models
Análise comparativa da extração automatizada de dolinas a partir de modelos digitais de terreno
Registro en:
10.5935/0100-929X.20140006
Autor
Hiruma, Silvio Takashi
Ferrari, José Antonio
Institución
Resumen
Topographic maps at semi-detailed and detailed scales (1:50,000 and 1:10,000) do not adequately represent the complexity of the drainage network and the morphological features of karstic areas. This paper evaluates the automated extraction of dolines, typical morphological features of polygonal karst, from digital terrain models generated from stereopairs of aerial photographs at the 1:25,000 scale and from SRTM (Shuttle Radar Topography Mission/NASA) sensor data with resolution of 30 and 90 m. The study area corresponds to the karst plateaus of the Ribeira do Iguape River Valley, southern São Paulo state, which contains important remnants of the Atlantic Forest and a rich speleological heritage. The digital terrain model obtained from aerial photographs was generated by the software Geomatica (Module OrthoEngine), using parameters of the internal calibration of the camera and control points extracted from topographic maps at scales of 1:10,000 and 1:50,000, and by GPS (Global Positioning System). Automated extraction of dolines from the models generated from aerial photographs and SRTM data was made in a GIS (Geographic Information System) environment. Based on morphometric analysis, the results were compared with topographical maps at 1:10,000 and 1:50,000 and with conventional photointerpretation. The models generated by Geomatica and SRTM (30 m resolution) detected several dolines not represented in the topographic maps nor in the SRTM (90 m resolution) model, similar to the results of conventional photointerpretation. Thus, the higher the resolution, the more sensitive the method is for extracting the dolines. Comparing the area and perimeter of the dolines, the values obtained by the Geomatica software were very close to those for photointerpretation. The use of different models thus represents an important tool that can help in conventional photointerpretation, especially in regions where there is not detailed cartographic information. As cartas topográficas de semidetalhe e detalhe (escalas 1:50.000 e 1:10.000) não representam adequadamente a complexidade da rede de drenagem e das feições morfológicas de áreas cársticas. O presente trabalho avalia a extração automatizada de dolinas, feições morfológicas típicas do carste poligonal, a partir de modelos digitais de terreno gerados de pares estereoscópicos de fotografias aéreas na escala 1:25.000 e de dados do sensor SRTM (Shuttle Radar Topography Mission/NASA) com resolução de 30 e 90 m. A área de estudo corresponde aos planaltos cársticos do Vale do Rio Ribeira de Iguape, sul do Estado de São Paulo, que compreende remanescentes importantes da Mata Atlântica e rico patrimônio espeleológico. O modelo digital de terreno obtido a partir de fotografias aéreas foi gerado pelo programa Geomatica (Módulo Ortho-Engine), utilizando parâmetros de calibração interna de câmera e pontos de controle extraídos de cartas topográficas nas escalas 1:50.000 e 1:10.000 e de GPS (Sistema de Posicionamento Global). A extração automatizada das dolinas dos modelos derivados de fotografias aéreas e dos dados SRTM foi feita em ambiente SIG (Sistema de Informação Geográfica). Baseado na análise morfométrica das dolinas, os resultados foram comparados com cartas topográficos nas escalas 1:10.000 e 1:50.000 e fotointerpretação convencional. Os modelos gerados com o programa Geomatica e SRTM de 30 m de resolução detectaram várias dolinas não representadas nas cartas topográficas e no modelo SRTM de 90 m de resolução. Desse modo, quanto maior a resolução do modelo, maior a sensibilidade do método para a extração de dolinas. Comparando-se os parâmetros de área e perímetro das dolinas, os valores obtidos pelo Geomatica ficaram muito próximos aos do fotointerpretado. A utilização dos diferentes modelos mostrou-se uma importante ferramenta, que pode auxiliar nos trabalhos de fotointerpretação convencional, principalmente em regiões onde inexistem informações cartográficas de detalhe.