Geração automática de cartografia a grande escala de impermeabilidade da superfície do solo em meio urbano

Abstract

Large scale urban land-cover cartography is, still difficult to achieve nowadays due to the complexity and quantity of objects that make up the urban fabric. If it is intended to perform a classification of surface impermeability in an urban environment, the complexity further increases making it awkward to obtain, in a quick and automatic way, associate low cost mapping.In the present work a methodology was developed that allows the automatic classification of existing land cover maps, regardless of its original scale, in terms of classes of impermeability previously discussed and established for this purpose. This methodology is based on a nomenclature, which is as standard as possible, and has been obtained after extensive debate with urban hydraulics specialists. Its implementation was accomplished in Model Builder environment (from ArcGIS 10.4), in which an algorithm was developed enabling the correlation between two nomenclatures - i.e. the original one and the final one.In order to evaluate results obtained, a reference map was initially elaborated for comparison purposes. The reference map was obtained through manual editing of original data available envisaging, for instance, some topological rules matching. A quality assessment was then undertaken through visual comparison methods.Given the various methods available from the literature using remote sensing tools to obtain general mapping/cartography, "urban impermeability mapping" was carried out – for comparison purposes and without any quantitative relevance – using a supervised classification of an existing orthophoto of the study area. This methodology has proved to be sufficiently flexible since it can be optimized and changed according to the specific user objectives, enabling low cost fast results. For this purpose, COS2010 (Portugal’s master land-cover map) was used for the study area and for Coimbra region.

A cartografia de ocupação do solo em meio urbano a grande escala é, ainda hoje, algo difícil de conseguir devido à complexidade e quantidade de objectos que compõem a cobertura do solo. Se se pretender efectuar uma classificação de impermeabilidade da superfície em meio urbano, a complexidade aumenta ainda mais dificultando assim a obtenção rápida, de forma automática e a baixo custo, da respectiva cartografia. No presente trabalho foi desenvolvida uma metodologia que permita a classificação automática de cartografia de cobertura/ocupação do solo existente, independentemente da sua escala original, em termos de classes de impermeabilidade previamente estabelecidas para o efeito. Esta metodologia assenta numa nomenclatura o mais padrão possível e que foi obtida após alargado debate com especialistas de hidráulica urbana. A sua implementação foi feita com recurso ao Model Builder (do ArcGIS 10.4), no qual foi desenvolvido um algoritmo que permite fazer a correlação entre duas nomenclaturas – i.e. a de origem e a final.Para avaliar os resultados obtidos, foi elaborada inicialmente uma cartografia de referência tomada como sendo a ideal para o objectivo pretendido e que foi obtida através da edição manual dos dados de origem. Com tal edição pretendeu-se, nomeadamente, que certas regras topológicas fossem verificadas e de modo a que todo o espaço geográfico a estudar se encontrasse correctamente cartografado. Desta forma, conseguiu efectuar-se uma avaliação dos resultados através de métodos de comparação visual.Dados os vários métodos conhecidos que utilizam a detecção remota como ferramenta para a obtenção de cartografia em geral, foi elaborada uma “cartografia de impermeabilidade”, a título comparativo e sem significado quantitativo, tendo-se para isso utilizado uma classificação supervisionada de um ortofotomapa existente da área de estudo. Esta metodologia revelou-se suficientemente flexível já que pode ser optimizada e alterada conforme os objectivos específicos do utilizador, permitindo bastante rapidez na obtenção de resultados a considerável baixo custo. Para o efeito foi usada a COS2010 para a área de estudo e para a região de Coimbra.