Divisão de Observação da Terra e Geoinformática

Modelagem de objetos geográficos consiste de uma seqüência de níveis de abstração desde a realidade até a representação em um computador. Uma seqüência pode conter os níveis ontológico, conceitual, representação e implementação. As seguintes descrições dos níveis são específicas para modelagem de elevação, apesar de serem similares a modelagem de dados geográficos em geral. (Fonte: Namikawa 2006)

• Seleção de uma porção da realidade.
  • Quais são os limites da região geográfica de interesse
• Seleção do uso do modelo:
  • Define a superfície de elevação: com ou sem estruturas artificiais.
  • Define a escala/resolução da representação: quais são os requisitos de como efetuar medidas sobre a entidade do mundo real.

• Mapeamento da entidade do mundo real em geo-campos (“coverage”) ou geo-objetos (“feature”):
  • Geo-campo:f=[R,V,λ]; onde R é uma região, V é o domínio dos números reais e λ define o mapeamento entre as localidades em R e os valores de elevação em V. λ define algum esquema de interpolação para garantir que existe um valor de elevação para todas as localidades de R.
  • Geo-objeto: go=[ a1,a2,…an, s1,s2,…sm]; onde a1,a2,…an são os valores das n variáveis A1,A2,…An, s1,s2,…sm são as m localidades e uma das variávies A é a elevação. As m localidades correspondem a onde as medidas de elevação foram feitas ou são localidades derivadas do processamento das medições.
• Fatores que afetam o nível conceitual:
  • Data/hora da aquisição de amostras: a superfície pode mudar drasticamente com eventos extremos, como erupções vulcânicas e deslizamentos de terra.
  • Superfície de referência: A superfície de referência é baseada no potencial gravitacional da Terra, portanto a superfície de referência depende de limitações tecnológicas e práticas.
  • Instrumentos de medição: diferentes instrumentos tem diferentes métodos, precisões e acurácias.
  • Processamento de dados brutos: dados dos intrumentos de medida são processados para determinar valores de elevação. Conjuntos de pontos de controle e métodos de filtragem de ruído são exemplos de fatores que variam com diferentes processamentos.

Mapeamento dos geo-campos e geo-objetos para as representações matricial e vetorial.

• Geo-campos matriciais
  • Grade regular retangular: O valor em qualquer localidade que não coincide com um dos elementos da grade é calculado por uma interpolação, sendo que o método do vizinho mais próximo é o mais simples das interpolações.
• Geo-campos vetoriais
  • Grade irregular triangular (TIN): O valor em qulaquer localidade que nào coincide com um dos vértices dos triângulos é calculado por uma interpolação.
  • Mapa de isolinhas: O valor na região entre duas isolinhas está entre o valor das isolinhas que delimitam a região.
• Geo-objetos: usam representações vetoriais
  • Pontos de amostra: valores de elevação só existem nas mesmas localidades dos pontos de amostra.
  • “Surface networks”: grafo com vértices definidos por pontos críticos (“peaks, pits, passes”) e linhas críticas (“ridge” e “course lines”.

Estruturas de armazenamento e algoritmos de acesso e manipulação dos dados.

• Estruturas de armazenamento: Quad-trees para armazenar matrizes e R-trees para vetores.
  • Matrizes em modelo pixel: valor armazenado e'o mesmo de toda a célula.
  • Matrizes em modelo “lattice” com valor da célula igual ao da localidade no centro da célula.
  • Matrizes em modelo “lattice” com valores definidos para os vértices da célula retangular.
• Algoritmos de manipulação: interpolação e transformação.
  • Transformação: derivadas parciais, agregação, conversões entre representações.