Como se classifica o terreno numa nuvem de pontos? Da remoção de ruído ao modelo de terreno nu

Só uma parte dos milhões de pontos de uma nuvem toca de fato o chão.

Por que a classe de terreno vem primeiro

Uma nuvem de pontos contém tudo o que o sensor viu: chão, copas de árvores, telhados, veículos, fios. O Regulamento de Produção de Mapas em Grande Escala e de Informação Cartográfica da Türkiye faz a distinção com dois termos: o modelo digital de superfície (MDS) representa a superfície incluindo vegetação e construções, e o modelo digital do terreno (MDT) representa o terreno nu, sem elas. Curvas de nível, perfis, volumes de corte e aterro e drenagem são calculados sobre o terreno nu. No padrão LAS da ASPRS os pontos de terreno são a classe 2, e o modelo de terreno é construído a partir dessa classe. Numa nuvem não classificada, a copa de uma árvore se comporta como o topo de um morro.

Primeiro, remova o ruído

Os pontos errados são removidos antes de rodar o filtro de terreno. O ruído alto (pássaros, poeira, reflexos) costuma chamar a atenção e faz pouco estrago. O perigo real são os pontos baixos que caem abaixo do chão: reflexões por multicaminho ou erros de medição podem gerar pontos metros abaixo da superfície. Como a maioria dos filtros de terreno parte dos pontos mais baixos, um único ponto baixo falso abre um buraco na superfície e faz o filtro rejeitar os pontos de terreno verdadeiros ao redor. O LAS 1.4 tem a classe 7 para ruído baixo e a classe 18 para ruído alto; mover o ruído para essas classes é mais rastreável do que apagá-lo.

Como funcionam os filtros automáticos

As abordagens mais comuns se dividem em três famílias. Os filtros morfológicos comparam cada ponto com a superfície mais baixa dentro de uma janela móvel e aumentam a janela passo a passo. A densificação progressiva de TIN é o método que Axelsson descreveu em 2000: monta uma rede de triângulos a partir do ponto mais baixo de cada célula de uma grade e depois acrescenta ao terreno os pontos cuja distância e ângulo em relação a um triângulo ficam dentro de limites. A simulação de tecido vira a nuvem de cabeça para baixo e deixa cair sobre ela um tecido virtual; os pontos que o tecido toca contam como terreno. Todos têm parâmetros: o tamanho da célula costuma ser escolhido pelo maior edifício da área, e os limites de inclinação e distância são ajustados ao terreno. O que funciona na cidade falha na montanha.

Onde o resultado automático erra

Em terreno aberto e plano o resultado automático costuma bastar. Os erros se concentram em lugares específicos: em pontes e viadutos o tabuleiro é tomado por terreno ou a via de baixo desaparece; em taludes íngremes e cortes de estrada a borda é recortada e arredondada; em vegetação baixa densa e lavouras o topo das plantas é tomado por chão; muros, estruturas de contenção e veículos estacionados se misturam ao terreno; superfícies de água devolvem pouquíssimos pontos. A melhor forma de achar esses lugares é procurar saliências e buracos numa vista de relevo sombreado e traçar perfis nos pontos suspeitos. Corrigir significa mudar à mão a classe dos pontos sobre o perfil.

LiDAR versus fotogrametria

Os pulsos LiDAR podem passar pelos espaços entre as folhas; um pulso pode devolver vários ecos, e os últimos retornos muitas vezes chegam ao chão sob as árvores. Uma nuvem de pontos fotogramétrica registra apenas a superfície visível nas fotos. Se não há pontos de terreno sob mata ou mato denso, nenhum filtro consegue criá-los; a classificação apenas separa os pontos que existem. Nessas áreas o terreno precisa ser medido em campo com GNSS ou estação total, e essas medições devem ser acrescentadas ao modelo de terreno.

O modelo de terreno e a verificação

O modelo de terreno é construído a partir dos pontos de terreno como rede de triângulos (TIN) ou grade regular; o espaçamento da grade não deve ser mais fino do que a densidade de pontos permite. As curvas de nível e os volumes saem desse modelo. Antes da entrega, teste o modelo com medições independentes: meça pontos de terreno com GNSS ou estação total em diferentes tipos de cobertura, como área aberta, grama e sob árvores, e informe as diferenças de altura separadamente para cada tipo de cobertura. Na Türkiye, o mesmo regulamento também verifica a exatidão das curvas de nível dos mapas com perfis medidos em campo, com pontos espaçados no máximo 20 m ao longo de cada perfil.

Perguntas frequentes

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