O uso de dados de sensoriamento remoto, com ênfase à tecnologia RPA, para análise e controle da ocupação urbana

Abstract

Frente à problemática da ocupação urbana e ao desenvolvimento de tecnologias de sensoriamento remoto, busca-se desenvolver métodos análise e controle de ocupação do solo urbano mediante o uso de dados de sensoriamento remoto. Utilizou série histórica de fotografias aéreas, imagens satélite VHR (Very High Resolution) e levantamentos com RPA (Remoted Pilot Aircraft). Realizou-se interpretação visual da ocupação sobre manguezal em ambiente SIG (Sistemas de Informações Geográficas) na série histórica de imagens aéreas e se analisou quanto às permissividades e restrições das legislações urbanísticas e ambientais municipais e nacionais na transformação do ambiente natural em urbanizado. No caso da ocupação do bairro Comasa, Joinville, percebe-se que as alterações nas legislações buscam atender às necessidades por habitação advindas do processo de industrialização. O poder público acaba por atender ao mercado, busca solucionar problemas sociais pontuais e acaba por sacrificar áreas que são consideradas de preservação permanente. Geoprocessaram-se testes de classificação automática supervisionada sobre as imagens MS (multiespectrais) WorldView-4 e se produziu mapa temático para controle da taxa de permeabilidade do solo. A verificação da acurácia temática calculada através da matriz de erro para a classificação de três categorias (água, superfície permeável e superfície impermeável) foi de 96% em termos de acurácia geral e índice Kappa de 0,92. Contudo a aplicação da classificação para a composição do mapa temático quanto a taxa de permeabilidade por lote não se demonstrou confiável. Executaram-se levantamentos para tomada das imagens aéreas com sistemas RPA (DJI Phantom-4-Pro e DJI Matrice-210- RTK) e levantamento com equipamentos GNSS (Global Navegation Satellite Systems) para medição dos PCT (Pontos de Controle Terrestre) e se gerou ortofotomosaicos investigando o método de georreferenciamento utilizando PCT para se atingir a qualidade posicional em nível acurácia de georreferenciamento de imóvel urbano. Se alcançaram resultados de EMQh (Erro médio quadrático horizontal) de 0,14 m para o levantamento de uma área de 2,8 km² com o Phantom-4-Pro, e entre 0,02 m e 0,04 m para áreas de 1,0 km² também com o Phantom-4-Pro, já o EMQz para esta área foi entre 0,30 m e 0,55 m. Os resultados confirmaram eficiência na utilização de 16 PCT de georreferenciamento e 20 PCT de verificação para a produção de ortofotomosaico com qualidade planimétrica de acurácia para georreferenciamento de imóveis urbanos. Por fim, demonstrou-se a aplicação dos produtos gerados para o controle da ocupação do solo, regularização fundiária e TAC (Termo de Ajustamento de Conduta). Conclui-se que o sistema RPA de pequeno porte para produção de ortofoto em escala de registro imobiliário urbano pode atender de forma satisfatória o caso de levantamento de áreas pequenas (aprox. 1,0 km²) como glebas de parcelas sujeiras à REURB (Regularização Fundiária Urbana). Já para o levantamento sistemático do município há necessidade do aerolevantamento convencional. A utilização de imagem satélite VHR, por mais que possua a vantagem da facilidade de aquisição e possibilidade de automatização de informação por métodos de classificação automática, se confirmou um desafio para a obtenção de informações acuradas da permeabilidade do solo urbano. Por fim sugere-se um plano de geoprocessamento e análise de dados de sensoriamento remoto de alta resolução para acompanhamento e revisão do PD (Plano Diretor) para a gestão municipal.

Abstract: Facing the importance of the knowledge of urban land occupation and the development of remote sensing technologies, this work aims to develop methods for analyses and control of urban occupation by the use of remote sensing data. It was used historical aerial photograph series, VHR (Very High Resolution) satellite images and RPA (Remoted Pilot Aircraft) data. It was done visual interpretation of an urban occupation over a mangrove area using GIS platform and historical aerial photograph series. That was analysed about the permissiveness and restrictions of land legislation and environmental laws in front of the mangrove occupation. At the case studied, the Comasa neighbourhood at Joinville city, that could be seen that the legislations updates are like to satisfy the lack of popular housing of the industrialization process of the surrounding area. The public institutionalization ends up to attempt the financial market. Classification tests were geoprocessed using MS (Multispectral) images of the WorldView-4 satellite and a thematic map of permeability rate was produced. The accuracy assessment by error matrix was 96% in terms of overall accuracy and the kappa index was iqual 0,92. However the classification was not useful to generate the map of perviouness rate to control this urbanization requirements legislation, once many classification mistakes were found. Fields surveys for aerial imagery with RPA were taken by DJI Phantom-4-Pro e DJI Matrice-210-RTK and GCP (Ground Control Points) were mesured using GNSS (Global Navegation Satellite System) equipment. It was investigated the accuracy of the ortophotos geoprocessed with diferent numbers of GCP. The results reached a RMSEh of 0.14 m for a 2.8 km area surveyed with Phantom-4-Pro and RMSEh between 0.02 m e 0.04 m and RMSEz 0,30 m and 0,55 m for a 1,0 km² area also with Phamton-4-Pro. The results confirmed a good performance using 16 GCP for georreferencing the RPA orthophotomosaic and 20 GCP as accuracy check points for planimetry at urban parcel level. Finally, it was demonstrated the application of the generated products for a case of urban land regularization and the respective TAC (Terms of Conduct Adjustment). It was concluded that low weight RPA sistems for aerial survey and orthophotomosaic product for cadaster at urban parcel scale its useful to satisfy the survey of urban aglomerations for 1,0 km², as tipically brasilian land regularization object. Yet, for a systematic survey of a mid size city, it is a better option traditional aerial survey. Eventhought the use of satellite image has the advantage its temporal quality and automatization of data, it was confirmed the challenge for accurate information of the rate of urban soil permeability. At the end it is suggested a plan for geoprocessing and analyses of high resolution remote sensing data to monitor and revision of the urban master plan.