{"id":120,"date":"2019-10-14T09:10:11","date_gmt":"2019-10-14T12:10:11","guid":{"rendered":"http:\/\/pesquisa.ifg.edu.br\/geo\/?p=120"},"modified":"2020-04-23T13:07:48","modified_gmt":"2020-04-23T16:07:48","slug":"modelos-digitais-de-elevacao-globais-disponiveis-gratuitamente-existe-um-novo-mde-de-125-de-resolucao-espacial","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pesquisa.ifg.edu.br\/geo\/2019\/10\/14\/modelos-digitais-de-elevacao-globais-disponiveis-gratuitamente-existe-um-novo-mde-de-125-de-resolucao-espacial\/","title":{"rendered":"Modelos digitais de eleva\u00e7\u00e3o globais dispon\u00edveis gratuitamente. Existe um novo MDE de 12,5 m de resolu\u00e7\u00e3o espacial?"},"content":{"rendered":"

Por \u00c9dipo H. Cremon<\/em><\/p>\n

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Sem d\u00favida os modelos digitais de eleva\u00e7\u00e3o (MDEs) s\u00e3o de extrema import\u00e2ncia para uma s\u00e9rie de aplica\u00e7\u00f5es. A comunidade de geom\u00e1tica\/geotecnologias tem feito intenso uso desses produtos.<\/p>\n

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Um MDE cl\u00e1ssico que muitos usu\u00e1rios j\u00e1 devem ter trabalhado \u00e9 o MDE SRTM (Shuttle Radar Topography Mission<\/em>), resultado do projeto cooperativo entre a NASA (National Aeronautics and Space Administration), a NIMA (National Imagery and Mapping Agency) e o Departamento de Defesas (DOD) dos Estados Unidos, com a Ag\u00eancia Espacial Alem\u00e3 (DLR – Deutsches Zentrum f\u00fcr Luft- und Raumfahrt) e italiana (ASI \u2013 Agenzia Spazionale Italiana). Os dados altim\u00e9tricos SRTM foram adquiridos por\u00a0sobrevoo com o \u00f4nibus espacial Shuttle <\/em>que ocorreu no per\u00edodo de 11 a 22 de fevereiro de 2000 e processados por interferometria de radar de abertura sint\u00e9tica (InSAR)\u00a0com base na banda C, para obter um MDE,\u00a0 pela NASA-JPL.<\/p>\n

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Esses dados s\u00e3o distribu\u00eddos (https:\/\/earthexplorer.usgs.gov\/<\/a>) em coordenadas geogr\u00e1ficas com datum horizontal WGS84 e em um primeiro momento foram distribu\u00eddos com tamanho de pixel de 3 segundos de arco (~90 m na linha do Equador) e atualmente j\u00e1 dispon\u00edveis com 1 segundo de arco (~30 m na linha do Equador) para a Am\u00e9rica do Sul.<\/p>\n

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Outras iniciativas de elabora\u00e7\u00e3o e disponibiliza\u00e7\u00e3o de MDEs globais surgiram depois da SRTM, tais como o ASTER GDEM, AW3D30 e TanDEM. Todos os MDEs com tamanho de pixel entre 3 e 1 segundo de arco (~90 a ~30m), os quais falaremos mais adiante.<\/p>\n

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Nos \u00faltimos tempos, tem circulado entre a comunidade de geom\u00e1tica\/geotecnologias um \u201cnovo\u201d MDE que seria oriundo do sat\u00e9lite ALOS e do seu sensor radar PALSAR e teria 12,5m de \u201cresolu\u00e7\u00e3o espacial\u201d. Esse novo \u201cMDE-PALSAR\u201d est\u00e1 dispon\u00edvel pela ASF (Alaska Satellite Facility) em https:\/\/search.asf.alaska.edu\/#\/<\/a>.<\/p>\n

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A possibilidade de um MDE com resolu\u00e7\u00e3o espacial de 12,5 m gratuito seria incr\u00edvel, melhorando a escala de an\u00e1lise de v\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es, entretanto h\u00e1 um equ\u00edvoco muito grande em rela\u00e7\u00e3o a esse “MDE-PALSAR”, principalmente pela pouca descri\u00e7\u00e3o que h\u00e1 na p\u00e1gina da ASF (https:\/\/www.asf.alaska.edu\/sar-data\/palsar\/terrain-corrected-rtc\/<\/a>) e tamb\u00e9m pela dissemina\u00e7\u00e3o de not\u00edcias sem o devido cuidado t\u00e9cnico. Em um documento mais detalhado da pr\u00f3pria ASF \u00e9 explicado que esse produto nada mais \u00e9 do que o MDE SRTM reamostrado para 12,5 metros e com a altitude ortom\u00e9trica dado pelo modelo goidal EGM96 convertida para altitude elipsoidal WGS84 (https:\/\/media.asf.alaska.edu\/uploads\/RTC\/rtc_product_guide_v1.2.pdf<\/a>) para \u00e1reas que abrangem a Am\u00e9rica do Sul.<\/p>\n

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Ou seja, n\u00e3o \u00e9 um produto novo. Apenas o MDE SRTM reamostrado para que usu\u00e1rios de imagens do sensor PALSAR (a bordo do sat\u00e9lite ALOS) possam fazer as corre\u00e7\u00f5es de terreno e ortorretifica\u00e7\u00e3o das imagens deste sensor de radar de abertura sint\u00e9tica (SAR), j\u00e1 que as imagens PALSAR possuem tamanho de pixel de 12,5 m nos modos de imageamento FBD e PLR. Essa corre\u00e7\u00e3o do terreno visa amenizar os efeitos de sombreamento, relevo invertido (layover<\/em>) e encurtamento de rampa (foreshortening<\/em>) que s\u00e3o inerentes ao imageamento SAR, principalmente em \u00e1reas com terreno mais acidentado.<\/p>\n

\"Imagens

Imagens PALSAR de colinas em Fairbanks, Alaska, antes e depois da corre\u00e7\u00e3o do terreno.
Fonte: https:\/\/www.asf.alaska.edu\/sar-data\/palsar\/terrain-corrected-rtc\/<\/p><\/div>\n

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Colocar esse MDE dispon\u00edvel pela ASF como sendo de 12,5 m de resolu\u00e7\u00e3o espacial \u00e9 delicado, pois originalmente ele \u00e9 derivado do SRTM de 1 segundo de arco (~30m). Qualquer um pode reamostrar o dado at\u00e9 pra 1m que n\u00e3o estar\u00e1 melhorando a qualidade dele, lembrando que resolu\u00e7\u00e3o espacial e tamanho de pixel s\u00e3o conceitos diferentes.\u00a0Para derivar MDE de imagens SAR h\u00e1 dois mecanismos: por radargrametria ou por InSAR. Infelizmente n\u00e3o foi feito isso. Ent\u00e3o n\u00e3o existe um MDE-PALSAR.<\/p>\n

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O que h\u00e1 de mais novo advindo do sat\u00e9lite ALOS, mas do sensor PRISM (n\u00e3o do PALSAR), \u00e9 o MDE chamado de AW3D30 com 30m de tamanho de pixel (http:\/\/www.eorc.jaxa.jp\/ALOS\/en\/aw3d30\/index.htm<\/a>) derivado de fotogrametria orbital. O sensor PRISM a bordo do ALOS possui uma banda pancrom\u00e1tica com capacidade estereosc\u00f3pica e resolu\u00e7\u00e3o espacial ao nadir de 2,5m e com ele foi gerado um MDE com 5 m de resolu\u00e7\u00e3o espacial pela Ag\u00eancia Espacial Japonesa (JAXA), entretanto para seu acesso gratuito a JAXA reamostrou os dados para 1 segundo de arco (~30m). O MDE AW3D30 foi elaborado a partir de imageamentos entre 2006 e 2011. Confira em https:\/\/www.eorc.jaxa.jp\/ALOS\/en\/aw3d30\/aw3d30v22_product_e.pdf<\/a>.<\/p>\n

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Assim como o AW3D30, outro MDE global gratuito oriundo de fotogrametria orbital \u00e9 seu antecessor ASTER GDEM. A partir das bandas do infravermelho pr\u00f3ximo com capacidade esterosc\u00f3pica e resolu\u00e7\u00e3o espacial de 15m, foi elaborado um MDE global dos dados ASTER denominado GDEM (Global Digital Elevation Map<\/em>) de 1 segundo de arco (~30 m). O produto ASTER GDEM teve sua vers\u00e3o 3 rec\u00e9m lan\u00e7ada em agosto de 2019 com refinamento de novos dados para a obten\u00e7\u00e3o de um MDE melhor que nas vers\u00f5es anteriores. O ASTER GDEM \u00e9 derivado de imageamentos entre o ano de 2000 e 2013.<\/p>\n

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Outro MDE global \u00e9 o TanDEM-X 90, esse produto assim como o MDE SRTM \u00e9 baseado em interferometria SAR mas a bordo de sat\u00e9lites, ao inv\u00e9s de \u00f4nibus espacial, e com sensores operando na banda X. A miss\u00e3o SRTM, al\u00e9m da banda C, tamb\u00e9m operou na banda X e foi gerado pela DLR um MDE SRTM em banda X apenas para algumas faixas do globo terrestre (https:\/\/download.geoservice.dlr.de\/SRTM_XSAR\/) em 1 segundo de arco (~30 m). O dado TanDEM-X global gratuito se tornou acess\u00edvel a partir de setembro de 2018 e \u00e9 oriundo de MDE de 0,4 segundos de arco (~12m), dado este n\u00e3o gratuito, e foi reamostrado para 3 segundos de arco (~90 m). Os dados s\u00e3o referentes a imageamentos entre os anos 2011 e 2015.<\/p>\n

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A seguir h\u00e1 uma rela\u00e7\u00e3o dos principais MDE globais gratuitos dispon\u00edveis at\u00e9 o momento:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Produto<\/strong><\/td>\nM\u00e9todo<\/strong><\/td>\nAltitude<\/strong><\/td>\nTamanho do pixel<\/strong><\/td>\nEndere\u00e7o<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
SRTM 1arc v3<\/td>\nInSAR (banda C)<\/td>\nOrtom\u00e9trica pelo modelo geoidal EGM96<\/td>\n1 segundo de arco (~30 m)<\/td>\nhttps:\/\/bit.ly\/2hdsw0W<\/td>\n<\/tr>\n
ASTER GDEM v3<\/td>\nFotogrametria orbital<\/td>\nOrtom\u00e9trica pelo modelo geoidal EGM96<\/td>\n1 segundo de arco (~30 m)<\/td>\nhttps:\/\/go.nasa.gov\/2oLQiEm<\/td>\n<\/tr>\n
ALOS AW3D30 v2.1<\/td>\nFotogrametria orbital<\/p>\n

produzido com ~5m e reamostrado para\u00a0 ~30m<\/td>\n

Ortom\u00e9trica pelo modelo geoidal EGM96<\/td>\n1 segundo de arco (~30 m)<\/td>\nhttps:\/\/bit.ly\/2VDWQUZ<\/td>\n<\/tr>\n
TanDEM-X 90<\/td>\nInSAR (banda X)
\nproduzido com 0.4 segundos de arco (~12m) e reamostrado para\u00a0 3 segundos de arco (~90m)<\/td>\n		Elipsoidal WGS84 (realiza\u00e7\u00e3o G1150)<\/td>\n3 segundos de arco (~90m)<\/td>\nhttps:\/\/bit.ly\/328k2NE<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
\u201cMDE ALOS PALSAR\u201d<\/td>\nSRTM de 1 segundo de arco reamostrado para 12.5 m<\/td>\nElipsoidal WGS84 (convertido de altitude ortom\u00e9trica EGM96 do SRTM)<\/td>\n12.5m<\/td>\nhttps:\/\/bit.ly\/29ou4OJ<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Vamos ver na pr\u00e1tica<\/strong><\/p>\n

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No caso de TODOS os MDEs mencionados, estamos falando de modelos digitais de superf\u00edcie, ou seja, a altura do modelo digital considera tudo aquilo que est\u00e1 na superf\u00edcie terrestre, como vegeta\u00e7\u00e3o, edifica\u00e7\u00f5es, etc. Portanto em uma \u00e1rea densamente vegetada, a altura do modelo digital n\u00e3o corresponde \u00e0 altitude no n\u00edvel do terreno e sim da copa das \u00e1rvores.<\/p>\n

\n

Sendo assim, fizemos um pequeno teste. Escolhemos uma \u00e1rea com intenso processo de desmatamento entre a Floresta Nacional Jamari e o munic\u00edpio de Machadinho D\u2019Oeste no estado de Rond\u00f4nia. Como estamos falando sobre modelos digitais de superf\u00edcie \u00e9 esperado que os MDEs abordados apresentem diferentes est\u00e1gios de desmatamento na regi\u00e3o, j\u00e1 que os produtos usados v\u00e3o desde o ano de 2000 at\u00e9 2015.<\/p>\n

\n

Um detalhe importante, como temos tr\u00eas MDEs com valores altim\u00e9tricos ortom\u00e9tricos referenciados ao modelo geoidal EGM96 (SRTM 1arc, ASTER GDEM v3 e ALOS AW3D30 v2.1) e dois MDEs com altitudes elipsoidais referente ao modelo geom\u00e9trico WGS84 (\u201cMDE PALSAR\u201d e TanDEM 90), \u00e9 esperado que haja uma diferen\u00e7a entre valores m\u00ednimos e m\u00e1ximos de cada MDE. Para minimizar essas diferen\u00e7as de referencial altim\u00e9trico e real\u00e7ar a visualiza\u00e7\u00e3o, aplicamos a an\u00e1lise de relevo sombreado (altitude=45 e azimute=45) sobre cada MDE.<\/p>\n

\"MDEs

MDEs em relevo sombreado<\/p><\/div>\n

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Com esse tipo de produto \u00e9 poss\u00edvel real\u00e7ar as \u00e1reas desmatadas nos modelos digitais de superf\u00edcie e um detalhe que fica n\u00edtido aqui \u00e9 que o MDE SRTM e o \u201cMDE PALSAR 12,5 m\u201d s\u00e3o muito similares. Obviamente j\u00e1 que se tratam do mesmo produto, sendo o \u00faltimo apenas uma reamostragem do primeiro. Como ambos refletem como estava a superf\u00edcie no ano de 2000, \u00e9 poss\u00edvel observar um avan\u00e7o do desmatamento nos produtos seguintes que refletem diferentes est\u00e1gios de desmatamento ao longo do tempo. Vale ressaltar tamb\u00e9m que mesmo o ASTER GDEM na sua nova vers\u00e3o 3, comparado com o AW3D30 ainda apresenta artefatos n\u00e3o muito fidedignos com a superf\u00edcie terrestre. Por fim, o MDE TanDEM 90 por ter sido reamostrado de um produto de 12m e ter o tamanho de pixel mais grosseiro (~90 m), fica evidente sua apar\u00eancia \u201cborrada\u201d em rela\u00e7\u00e3o aos demais produtos.<\/p>\n

\n

Como an\u00e1lise complementar, extra\u00edmos a vari\u00e1vel geomorfom\u00e9trica de declividade (%) dos MDEs selecionados. \u00c9 esperado que com esse produto as \u00e1reas de transi\u00e7\u00e3o entre floresta e \u00e1rea aberta haja uma diferen\u00e7a altim\u00e9trica que seja real\u00e7ada pela declividade.<\/p>\n

\"Declividade<\/p>\n

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Mais uma vez \u00e9 poss\u00edvel notar a grande semelhan\u00e7a entre o produto SRTM e o chamado \u201cMDE PALSAR 12,5 m\u201d, j\u00e1 que um \u00e9 resultado da reamostragem do outro. Por sua vez, o ASTER GDEM v3 visualmente ainda se mantem com comportamento at\u00edpico para um modelo digital de superf\u00edcie em \u00e1reas de borda de desmatamento de floresta densa quando extra\u00eddo sua declividade. Enquanto o AW3D30 apresenta nitidamente as bordas entre as \u00e1reas de vegeta\u00e7\u00e3o densa e \u00e1reas abertas, representado por maiores declividades. J\u00e1 o dado do TanDEM 90, mesmo com tamanho de pixel pior, mostra um processo de desmatamento mais avan\u00e7ado em rela\u00e7\u00e3o aos efeitos de borda entre vegeta\u00e7\u00e3o densa e \u00e1reas abertas por ser um produto derivado de imageamento mais recente.<\/p>\n

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E o Topodata? Ele tamb\u00e9m n\u00e3o \u00e9 uma reamostragem do MDE SRTM?<\/strong><\/p>\n

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Muitos sabem que o Projeto Topodata do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaicias) (http:\/\/www.dsr.inpe.br\/topodata\/index.php<\/a>) utilizou os dados SRTM originalmente distribu\u00eddos com 3 segundos de arco (~90 m) para o Brasil e interpolaram o mesmo para 1 segundo de arco (~30 m) pelo m\u00e9todo geoestat\u00edstico da krigagem. Mas existe uma falta de conhecimento do motivo para essa reamostragem dos dados.<\/p>\n

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As primeiras observa\u00e7\u00f5es sobre o MDE SRTM efetuadas por Valeriano (2004) indicaram que este apresentava fortes restri\u00e7\u00f5es \u00e0 extra\u00e7\u00e3o de vari\u00e1veis geomorfom\u00e9tricas (ex: declividade, orienta\u00e7\u00e3o de vertente, curvatura vertical e horizontal, etc) na sua forma original. Uma maneira de contornar isso seria baseada em pr\u00e9-processamento do MDE com refinamento de seu tamanho de pixel, o que tornaria a utiliza\u00e7\u00e3o do MDE para extra\u00e7\u00e3o de vari\u00e1veis geomorfom\u00e9tricas locais com desempenho relativamente favorecido. Valeriano e Rossetti (2010) apresentam um relat\u00f3rio detalhando o uso do interpolador geoestat\u00edstico krigagem como m\u00e9todo de pr\u00e9-processamento para a deriva\u00e7\u00e3o de vari\u00e1veis geomorfom\u00e9tricais locais.<\/p>\n

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Ou seja, o projeto Topodata usa a interpola\u00e7\u00e3o dos dados SRTM por krigagem como um pr\u00e9-processamento para deriva\u00e7\u00e3o de vari\u00e1veis geomorfom\u00e9tricas locais. Inclusive, Valeriano e Rossetti (2010, p\u00e1g. 69) deixam expl\u00edcito que, o que eles chamam de refinamento do tamanho do pixel, pela reamostragem com interpola\u00e7\u00e3o por krigagem de 3 para 1 segundo de arco n\u00e3o h\u00e1 ganho de escala no dado.<\/p>\n

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No caso do \u201cMDE PALSAR\u201d, embora a ASF n\u00e3o especifique o m\u00e9todo de interpola\u00e7\u00e3o utilizado na reamostragem do MDE SRTM de\u00a0 ~30m para 12,5 m, a finalidade disso \u00e9\u00a0 para a corre\u00e7\u00e3o do terreno nas imagens PALSAR. Mais uma vez, n\u00e3o h\u00e1 nenhuma melhora de qualidade ou escala do dado MDE SRTM.<\/p>\n

\n

Por fim, a reamostragem dos dados SRTM para o Topodata e para ASF possuem finalidades diferentes do que melhorar a escala do produto. Ent\u00e3o se apegar ao tamanho do pixel desses produtos e relacionar com escala de trabalho \u00e9 desconhecimento ou m\u00e1 f\u00e9. O tamanho do pixel de 12,5 m do chamado \u201cMDE PALSAR\u201d nunca atender\u00e1 a escala de trabalho 1:25 mil por exemplo, j\u00e1 que \u00e9 uma reamostragem do MDE SRTM.<\/p>\n

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Refer\u00eancias<\/strong><\/p>\n

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VALERIANO, M. M. Modelo digital de eleva\u00e7\u00e3o com dados SRTM dispon\u00edveis para a Am\u00e9rica do Sul<\/strong>. S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos: INPE, 2004. 72 p. (INPE-10550-RPQ\/756). Dispon\u00edvel em: <http:\/\/urlib.net\/rep\/sid.inpe.br\/sergio\/2004\/06.30.10.57>.<\/p>\n

\n

VALERIANO, M. M.; ROSSETTI, D. F. TOPODATA: sele\u00e7\u00e3o de coeficientes geoestat\u00edsticos para o refinamento unificado de dados SRTM<\/strong>. S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos: INPE, 2010. 74 p. IBI: <8JMKD3MGP7W\/37FCGLP>. (sid.inpe.br\/mtc-m19@80\/2010\/05.10.18.35-RPQ). Dispon\u00edvel em: <http:\/\/urlib.net\/rep\/8JMKD3MGP7W\/37FCGLP>.<\/p>\n

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contador para blog<\/a>\"contador<\/a><\/p>\n

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