Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/17961
Título: Análise comparativa de métodos de transformação de coordenadas para a interoperabilidade entre data geodésicos da cartografia do IGeoE
Autor: Oliveira, Joana Raimundo
Orientador: Antunes, Carlos Manuel Correia, 1965-
Catita, Cristina Maria Sousa, 1971-
Palavras-chave: Geodesia
Transformação de coordenadas
Grelhas
Bursa-Wolf com correcção residual
Teses de mestrado -2015
Data de Defesa: 2015
Resumo: Até há algum tempo atrás, os métodos de transformação de coordenadas entre diferentes sistemas de referência revelaram-se processos morosos, dado que recorriam a cálculos relativamente complexos e computacionalmente exigentes. Entre outros, os métodos de transformação polinomial e de Bursa-Wolf ou Molodensky apresentavam erros significativos, com o cálculo e a aplicação dos parâmetros de transformação relativamente difíceis. A modelação de parâmetros globais, para Portugal Continental, não se apresentava como a melhor metodologia, chegando a apresentar erros de metros, normalmente localizados nos extremos norte e no sul do país. Para aplicar estes métodos regionalmente, por blocos ou áreas mais pequenas, era necessário a estimativa de vários conjuntos de parâmetros, o que implicava trabalho adicional e uma maior complexidade computacional na transformação da informação geográfica. Com a introdução do método das grelhas, a complexidade dos cálculos para a estimativa dos parâmetros de transformação diminuiu significativamente, sendo neste caso apenas necessário calcular as diferenças de coordenadas dos vértices geodésicos entre os dois sistemas de referência e, posteriormente, convertê-las numa grelha regular de diferenças. Com o método das grelhas consegue-se limitar a transformação à área de estudo local desejada, recorrendo apenas à interpolação de pontos vizinhos da grelha, o que vem minimizar os erros, apresentando, contudo, erros que atingem máximos de 0.6 metros. Neste trabalho, adicionou-se o conceito do método das grelhas a uma transformação convencional, tendo originado o método Bursa-Wolf com correção residual das coordenadas tridimensionais transformadas. Foi analisado o uso dos diversos métodos de interpolação para a geração das grelhas, e respetivos parâmetros de entrada, para avaliar a qualidade dos resultados. Verificou-se que as escolhas feitas influenciam os resultados, mas por não se terem testado todos os métodos e todos os parâmetros de entrada dos diferentes métodos de interpolação, não se chegou a uma conclusão clara sobre a sua influência na melhoria dos resultados. Adicionalmente, na interpolação testou-se a mudança do espaçamento da grelha e do aumento do número de pontos, tendo-se obtido uma alteração significativa dos resultados. Para um espaçamento de 0.025º, houve uma melhoria principalmente na componente da altitude elipsoidal. Enquanto que, o aumento de pontos para a geração da grelha diminui o erro associado à transformação das coordenadas de latitude e longitude. Em suma, obteve um erro máximo associado ao método Bursa-Wolf com correção residual de 0.5 m e um erro médio quadrático para ambas as coordenadas (latitude e longitude) de 0.07 m. Na altitude elipsoidal alcançou-se um erro máximo associado de 0.2 metros e um erro médio quadrático de 0.02 m. Estatística feita com 959 pontos pelo método de interpolação kriging, variograma linear, espaçamento de grelha de 0.025º e raio de busca de anisotropia de 1 m com um ângulo de 0º.
Many of the methods of geodetic coordinate transformation were relatively complex in past, with some difficulties in the computation operations. Sometimes of these methods imply significant errors (meters range errors). The errors for the Portuguese mainland territory were not the better (in some cases more than one meter), assuming higher errors in the extreme north and southern regions. To apply these methods regionally for limited areas (or blocks) was necessary to estimate several sets of parameters and its application reveals quite laborious. With the usage of the grid method the complexity of calculating transformation parameters has been reduced drastically since it is only necessary to compute the differences between the coordinates of the geodetic vertices to obtain a regular grid of residuals. When the method of grids is used it is possible to apply transformation locally to small areas. It uses the interpolation from the neighbor points, of the grid which minimize errors. This method has maximum errors around 0.6 meters. The study uses conventional method of transformations combined with the grid method, resulting in the Bursa-Wolf method with residual correction of the three-dimensional transformed coordinates. The main goal of the study was to compare the interpolation methods to create grid and their input parameters to discuss what are the differences and the benefits on the final results. Could be seen that all fairs choices change the results, but we have not tested all methods and all parameters. Different grid sizes and the number of interpolation point were tested. The results shows better results with the grid sizes and the increase of the interpolation points. The grid spacing was changed and the interpolation points were increased. When the size of the grid is 0.025º, the results are better than 0.05º, in particular the study observes that when the ellipsoidal height is calculated. The increase of grid points reduces the error associated with the transformation of the curvilinear coordinate (latitude and longitude). The errors associated with this grid method using the Kriging interpolation and linear anisotropic variogram of 1 m radius and angle 0º to 0.5 meters was 0.07 meters of standard deviation for both the latitude and longitude coordinates. For the ellipsoidal height, the results presented a maximum error of 0.2 meters and 0.02 m of standard deviation.
Descrição: Tese de mestrado em Engenharia Geográfica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015
URI: http://hdl.handle.net/10451/17961
Designação: Mestrado em Engenharia Geográfica
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