MÉTODOS PARA TRATAMENTO DE DADOS DE NEBULOSIDADE PARA FINS FOTOGRAMÉTRICOS

Resumo

As nuvens representram um obstáculo para todas as formas de
levantamentos por sistemas imageadores remotos, fotogramétricos ou por satélites,
que operam na faixa espctral do visível. O problema da nebulosidade ocorre
sistematicamente em todo o globo, sendo mais intenso em regiões tropicais e
montanhosas. No Brasil, existem várias áreas onde a nebulosidade é constante e
excessiva durante todo o ano, para as quais não existem mapas de ocorrência de céu
claro atualizado que forneçam informações confiáveis para o planejamento de
levantamentos fotogramétricos. Uma dessas áreas, situada na região Nordeste, foi
escolhida para realização de um estudo de caso. Essa pesquisa, que tem por
objetivo estudar as possibilidades de soluções para o problema, está dividida em
duas partes principais. A primeira consiste na coleta e processamento de dados de
ocorrência de céu claro e a segunda refere-se à aplicação prática dos resultados, em
forma de mapa ou simulações com o método de Monte Carlo. Foram utilizados
dados de observação de superfície (OS) do INMET da área selecionada, e de
satélites meteorológicos do ISCCP, chamados de DX, os quais sofreram tratamento
estatístico apropriado de acordo com suas particularidades. Com os dados do
INMET, foi obtido um mapa de céu claro que identifica perfeitamente as sub-áreas
onde a ocorrência de céu claro é muito baixa, e também as probabilidades
necessárias ao método de simulações. Os dados obtidos do ISCCP exigiram um
grande esforço computacional para reduzir seu volume e permitir a análise. O
método aplicado para visualizar os dados do ISCCP foi a composição de imagens,
realizada a partir de matrizes formadas com contagens de ocorrências de pixels
claros. Essas imagens formaram, em seguida, imagens multi-canais, que foram classificadas pelo método de isodata para separar as áreas de nebulosidade
homogêneas. As estatisticas de ocorrência de céu claro são diferentes entre os dados
DX e dados OS e para realizar a conversão entre ambos, empregou-se o cálculo de
equações de regressão. Foram ainda realizadas simulações usando o método de
Monte Carlo, com um algoritmo no qual foram introduzidas modificações para
torná-lo mais realista nas aplicações à fotogrametria. Essas simulações mostraram
que a quantidade de tentativas é excessiva, quando se pretende concluir com
sucesso os levantamentos de áreas situadas em regiões de nebulosidade alta, e que
essa quantidade só pode ser reduzida se for adotado o mapeamento incremental. Ao
longo do trabalho são apresentadas as principais observações a respeito dos erros e
limitações dos dados, das dificuldades encontradas no processamento de grande
massa de dados e sobre a utilidade dos resultados alcançados.

Abstract

Clouds are an obstacle for all types of surveys by remote imaging
systems, photogrammetric or by satellites, that work in visible spectral range. The
problem of cloudness occurs in all the World, but it is more intensive in tropical and
mountainous regions. In Brazil, there are several areas where the cloudness is
constant and excessive in all seasons of the year. For those areas, there are not
updated clear sky maps that provide reliable information to support the
photogrammetric survey planning. One of these areas, situated on Northeastearn,
was chosen for a case study. The main objective of this tesis is searching alternative
methods wich help to solve these questions and how statistics of clear sky can better
used. To do this, it is divided in two parts. The first one is related to data collect and
processing, and the second one presents one clear sky map and simulations by the
Monte Carlo´s method, as the results of practical applications. Data of surface
observations (SO) from INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) and data type
DX, from metheorological satellite of ISCCP (International Satellite Cloud
Climatology Project) were used. The SO data are used to make a clear sky map and
to obtain probabilities matrix to enter in the simulation program. The DX data were
used to form multi-channels images, after a big work to compact the mass data.
These images was classified by isodata cluster method to separate areas of
homogeneous cloudness. Simulations results showed that the possible option, to
photogrammetric surveys in excessively cloudy areas, is adopting the incremental
mapping. Also, the problems with data errors and limitations, processing and
general results are discussed and presented.