QPEC: QGIS Toolkit for Evaluating Geospatial Data Positional Accuracy according to the Brazilian Cartographic Accuracy Standard

Authors

DOI:

https://doi.org/10.11137/1982-3908_2023_46_54245

Keywords:

Planimetric positional accuracy, QGIS plugin, Python

Abstract

This paper presents the development of a QGIS plugin to support evaluating the planimetric positional quality for point and linear features based on the metrics established by Brazilian legislation. For this purpose, we used the QGIS environment Graphical Modeler, which consists of an interface to concatenate a series of processes into a single algorithm. The set of tools, called QPEC, allows for performing the statistical tests from the automatic identification of the sample size and discrepancies. In order to demonstrate  the implemented functionalities, a case study was carried out. In this illustrative example, the vector files from the Cartographic and Cadastral  System of the Municipality of Salvador - BA (SICAD) were the reference data, and their homologous OpenStreetMap (OSM) features were the analysed database. The results obtained are presented in the attributes table. In addition, the spatial distribution of the discrepancies is visualised through the visual variable colour value in a quartile classification. The creation of this toolset corroborates the feasibility of developing more visual, automated and complete interfaces to support users of geospatial data in analysing the quality of the information available, especially when it involves free applications with open-source code.

Author Biographies

Elias Nasr Naim Elias, Graduate Program in Geodetic Sciences, Federal University of Paraná, Brazil

Possui curso Técnico em Edificações pelo Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial da Bahia (2012), graduação em Engenharia de Agrimensura e Cartográfica (2017) e Mestrado em Engenharia Civil (2019), na área de concentração de Sistema de Transportes e Informações Espaciais, ambos pela Universidade Federal da Bahia. Atualmente é doutorando do Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas da Universidade Federal do Paraná, desenvolvendo atividades na área de concentração de Cartografia e Sistemas de Informações Geográficas (SIG). Tem experiência em Geociências, com ênfase em Cartografia, Qualidade de Dados Geoespaciais e Informação Geográfica Voluntária.

Samoel Giehl, Graduate Program in Geodetic Sciences, Federal University of Paraná, Brazil

Aluno bolsista pela Agência CAPES no curso de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas da Universidade Federal do Paraná (PPGCG/UFPR). Graduado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Pelotas (UFPEL). Formado em Técnico em Agropecuária - eixo tecnológico recursos naturais - pela Escola Estadual Técnica Fronteira Noroeste de Santa Rosa - RS.

Fabricio Rosa Amorim, Graduate Program in Geodetic Sciences, Federal University of Paraná, Brazil

Graduado em Engenharia de Agrimensura e Cartográfica (2015) pela Universidade Federal de Uberlândia - Campus Monte Carmelo. Mestre em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista (FCT - UNESP), campus Presidente Prudente. Doutorando em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná - UFPR. Desenvolvedor de sistemas cartográficos e pesquisador em Cognição (Percepção visual e espacial) para tarefas de navegação em mapas digitais estáticos e dinâmicos e em Sistemas de Realidade Aumentada (SRA). Atualmente, atua como Professor assistente da Universidade Federal do Piauí, lotado no Departamento de Transportes.

Marcio Augusto Reolon Schmidt, Graduate Program in Geodetic Sciences, Federal University of Paraná, Brazil

Possui graduação em Engenharia Cartográfica, Mestrado e Doutorado em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná. Tem experiência profissional na área de Geociências e Conservação, atuando em Geoprocessamento para planejamento regional, Visualização Cartográfica e Métodos inteligentes em Sensoriamento Remoto. Atua nas linhas de pesquisa de inteligência artificial através de sistemas especialistas para SIG e Cartografia, Visualização de dados espacias e integração das tecnologias laserscanning e SIG. É professor do Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Federal de Uberlândia.

Silvana Philippi Camboim, Graduate Program in Geodetic Sciences, Federal University of Paraná, Brazil

Possui graduação em Engenharia Cartográfica pela Universidade Federal do Paraná (1999), mestrado em Gestão Ambiental pela Universidade de Nottingham, Reino Unido (2003) e doutorado em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná (2012). Atualmente é professora da Universidade Federal do Paraná. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sistemas de Informação Geográfica, Bancos de Dados Espaciais e Infraestrutura de Dados Espaciais. É chair da Comissão de Open Source Geotechnologies da Associação Cartográfica Internacional, Membro do Conselho da Fundação OSGeo e Vice-chair para a América do Sul da Rede GeoForAll (ICA-ISPRS-OSGeo)

Vivian de Oliveira Fernandes, Graduate Program in Civil Engineering, Federal University of Bahia, Brazil

Engenheira Cartógrafa formada pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) com graduação sanduíche no Karlsruhe Institute of Tecnology (KIT). Mestre e Doutora em Engenharia Civil, com tese e dissertação na área de Cartografia pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Realizou doutorado sanduíche no Karlsruhe Institute of Technology (KIT) na Alemanha e foi Professora Visitante no Giscience and Geoinformatics Research Group da Universidade de Heidelberg na Alemanha. Atualmente é Professora Associada no Departamento de Engenharia de Transportes e Geodésia na Universidade Federal da Bahia (UFBA). Trabalhou na criação do curso de graduação em Engenharia de Agrimensura e Cartográfica e do curso de Doutorado em Engenharia Civil da UFBA. Atua como Professora permanente no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, na área de informações espaciais. É líder do grupo de pesquisa em Análise e Representação de Dados Espaciais. Atua nas áreas de cartografia e geoinformática, mais especificamente nas temáticas de mapeamento colaborativo, mapeamento da acessibilidade, mapeamento tátil, desenvolvimento de interfaces para mapeamento e análise espacial.

References

Barbetta, P.A. 2005, Estatística aplicada às Ciências Sociais, vol. 7, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.

Barbosa, L.S., Silva, S.K.M. & Santos, A.P. 2021, 'Avaliação da acurácia posicional planimétrica de uma ortofoto gerada através de uma plataforma VANT, considerando a influência do tamanho amostral na normativa do INCRA', Revista Brasileira de Geomática, vol. 9, no. 2, pp. 158-78, DOI:10.3895/rbgeo.v9n2.13698

Brasil. 'Decreto nº 89.817, de 20 de junho de 1984', Normas Técnicas da Cartografia Nacional, Diário Oficial da União, Brasília, DF, 22 jul. 1984, pp. 8884.

Brovelli, M.A., Boccardo, P., Bordogna, G., Pepe, A., Crespi, M., Munafò, M. & Pirotti, F. 2019, 'Urban Geo Big Data', The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLII-4-W14-23, pp. 23-30, DOI:10.5194/isprs-archives-XLII-4-W14-23-2019

Brovelli, M.A., Minghini, M. & Molinari, E. 2016, 'Database-supported change analysis and quality evaluation of OpenStreetMap Data', The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLI-B7-919, pp. 919-25, DOI:10.5194/isprsarchives-XLI-B7-919-2016

Brovelli, M.A. & Zamboni, G. 2018, 'A new method for the assessment of spatial accuracy and completeness of OpenStreetMap building footprints', ISPRS International Journal of Geo-Information, vol. 7, no. 8, e289, DOI:10.3390/ijgi7080289

Cintra, J.P. & Nero, M.A. 2015, 'New Method for Positional Cartographic Quality Control in Digital Mapping', Journal of Surveying Engineering, vol. 141, no. 3, e04015001, DOI:10.1061/(asce)su.1943-5428.0000141

Cruz, D.T., & Santos, A.P. 2016, 'Controle de qualidade posicional do sistema rodoviário do Openstreetmap na região central De Viçosa-MG', Anais do VI Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação, Universidade Federal de Pernambuco.

Cunha, M.M., Secatto, G.Z., Galindo, J.R.F. & Santos, A.P. 2019, 'Proposta de um método de avaliação da acurácia posicional baseado na modificação do Buffer Simples', Revista Brasileira de Cartografia, vol. 71, no. 4, pp. 1193-1218, DODI:10.14393/rbcv71n4-49301

DSG - Diretoria do Serviço Geográfico 2011, Especificação Técnica para a Aquisição de Dados Geoespaciais Vetoriais (ET-ADGV), vol. 2, DSG, Brasília.

DSG - Diretoria do Serviço Geográfico 2015, Especificação Técnica para Aquisição de Dados Geoespaciais Vetoriais de Defesa da Força Terrestre (ET-ADGV-DefesaFT), vol. 1, DSG, Brasília.

DSG - Diretoria do Serviço Geográfico 2016a, Especificação Técnica para Aquisição de Dados Geoespaciais Vetoriais de Defesa da Força Terrestre (ET-ADGV-DefesaFT), vol. 2, DSG, Brasília.

DSG - Diretoria do Serviço Geográfico 2016b, Especificação Técnica para Controle de Qualidade de Dados Geoespaciais (ET-CQDG), vol. 1, DSG, Brasília.

Elias, E.N.N. 2019, 'GitHub', Plugin_PECPCD, viewed 17 December 2022, <https://github.com/eliasnaim/AcuraciaPosicional_PEC-PCD>.

Elias, E.N.N. 2022, 'GitHub', Plugin_PECPCD, viewed 17 December 2022, <https://github.com/eliasnaim/Plugin_PECPCD>.

Elias, E.N.N. & Fernandes, V.O. 2021, 'Qualidade dos Dados Geoespaciais do OpenStreetMap para os indicadores de Acurácia Posicional, Acurácia Temática e Completude', Geografia (Londrina), vol. 30 no. 2, pp. 255-75.

Elwood, S., Goodchild, M.F. & Sui, DZ. 2012, 'Researching volunteered geographic information: Spatial data, geographic research, and new social practice', Annals of the Association of American Geographers, vol. 102, no. 3, pp. 571-90, DOI:10.1080/00045608.2011.595657

Foz, E.T., Muñoz-Nieto, Á.L., González-Aguilera, D. & Gonzálvez, P.R. 2021, 'Implementación de procesos de control de calidad en actualización de series cartográficas urbanas mediante CAD y SIG', Revista Cartográfica, no. 103, pp. 47-69, DOI:10.35424/rcarto.i103.884

Galo, M. & Camargo, P. 1994, 'Utilização do GPS no controle de qualidade de cartas', Anais do Congresso Brasileiro de Cadastro Técnico Multifinalitário, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, pp. 41-8.

Ganapati, S. 2011, 'Uses of Public Participation Geographic Information Systems Applications in E‐Government', Public Administration Review', vol. 71, no. 3, pp. 425-34, DOI:10.1111/j.1540-6210.2011.02226.x

García-Balboa, J.L., Ureña-Cámara, M.A. & Xavier, E.M.A. 2021, 'iCPos: una herramienta web para la elaboración de Informes de Calidad Posicional', Revista Cartográfica, no. 103, pp. 183-99, DOI:10.35424/rcarto.i103.997

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 2021. Malha Municipal, Rio de Janeiro, viewed 14 November 2022, <https://www.ibge.gov.br/geociencias/organizacao-do-territorio/malhas-territoriais/15774-malhas.html?=&t=acesso-ao-produto>.

ISO - International Organisation for Standardisation. 2013, ISO 19157: Geographic Information – Data Quality, Switzerland.

Keates, J.S. 1973, Cartographic Design and Production, Longman, London.

Kent, A.J. 2009, 'Topographic Maps: Methodological Approaches for Analysing Cartographic Style', Journal of Map & Geography Libraries, vol. 5, no. 2, pp. 131–56, DOI:10.1080/15420350903001187

Lisboa, M.H., Santos, A.P., Medeiros, N.G. & Abreu, M.V.S. 2019, 'Avaliação da Acurácia Posicional Tridimensional de Produtos Cartográficos utilizando um Elipsoide de Incertezas', Revista Brasileira de Cartografia, vol. 71, no. 4, pp. 1040-63, DOI:10.14393/rbcv71n4-49488

Luz, C.C. & Antunes, A.F.B. 2015, 'Validação da tecnologia VANT na atualização de bases de dados cartográficos geológicos. Estudo de caso: Sistema cárstico do rio João Rodrigues', Revista Brasileira de Cartografia, no. 67/7, pp. 1439-52.

Martini, A., Kuper, P.V. & Breunig, M. 2019, 'Database-supported change analysis and quality evaluation of OpenStreetMap Data', Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. IV-2/W5, pp. 535-41, DOI:10.5194/isprs-annals-IV-2-W5-535-2019

Merchant, D.C. 1982, 'Spatial accuracy standards for large scale line maps', American Congress on Surveying and Mapping Proceedings, ACSM, Falls Church, pp. 222-31.

Mozas-Calvache, A.T. & Ariza-López, F.J. 2019, 'Analysing the positional accuracy of GNSS multi-tracks obtained from VGI sources to generate improved 3D mean axes', International Journal of Geographical Information Science, vol. 33, no. 11, pp. 2170-87, DOI:10.1080/13658816.2019.1645335

Monico, J.F.G., Póz, A.P.D., Galo, M., Santos, M.C. & Oliveira, L.C. 2009, 'Acurácia e precisão: revendo os conceitos de forma acurada', Boletim de Ciências Geodésicas, vol. 15, no. 3, pp. 469-83.

Nogueira Jr., J.B. 2003, 'Controle de qualidade de produtos cartográficos: uma proposta metodológica', Master Thesis, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Silva, São Paulo.

Oliveira, D.V. & Brito, J.L.S. 2019. 'Avaliação da Acurácia Posicional de Dados Gerados por Aeronave Remotamente Pilotada', Revista Brasileira de Cartografia, vol. 71, no. 4, pp. 934-59.

Pedreira, W.J.P., de Andrade Oliveira, J. & Santos, P.S. 2020, 'Avaliação da Acurácia Altimétrica usando a Tecnologia VANT', Revista Caminhos da Geografia. vol. 21, no. 3 pp. 209–22.

Pereira, T.A.J. & Nero, M.A. 2012, 'Análise de normas de controle de qualidade posicional em cartografia ao redor do mundo: exemplos atuais de alguns países', Anais do IV Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação, Universidade Federal de Pernambuco, Recife.

Pessoa, G.G., Carrilho, A.C., Miyoshi, G.T., Amorim, A. & Galo, M. 2021, 'Assessment of UAV-based digital surface model and the effects of quantity and distribution of ground control points', International Journal of Remote Sensing, vol. 42, no. 1, pp. 65–83, DOI:10.1080/01431161.2020.1800122

Roberto, A.J. 2013, 'Extração de Informação Geográfica a partir de Fotografias Aéreas obtidas com VANTs para apoio a um SIG Municipal', Master Thesis, Universidade do Porto.

Robinson, A.C., Demšar, U., Moore, A.B., Buckley, A., Jiang, B., Field, K., Kraak, M., Camboim, S.P. & Sluter, C.L. 2017, 'Geospatial big data and cartography: research challenges and opportunities for making maps that matter', International Journal of Cartography, vol. 3, no. 1, pp. 32-60, DOI:10.1080/23729333.2016.1278151

Santos, A.P. 2015, 'Controle de Qualidade Cartográfica: Metodologias para Avaliação da Acurácia Posicional em Dados Espaciais', PhD Thesis, Universidade Federal de Viçosa.

Santos, A.P., Medeiros, N.G., Santos, G.R. & Rodrigues, D.D. 2016, 'Avaliação da acurácia posicional planimétrica em modelos digitais de superfície com o uso de feições lineares', Boletim de Ciências Geodésicas, vol. 22, no. 1, pp. 157-74, DOI:10.1590/S1982-21702016000100009

Silva Júnior, J.A.D., França, T.M.S. & Moraes, V.S.D. 2022, 'Avaliação da acurácia planimétrica de imagens Google Earth numa zona urbana e rural o estado de Pernambuco, Brasil', Revista cartográfica, no. 105, pp. 117-33, DOI:10.35424/rcarto.i105.1386

Soares, G., Inocencio, L.C., Veronez, M.R., da Silveira, L.G., Bordin, F. & Marson, F.P. 2018, 'Analysis of positional and geometric accuracy of objects in survey with unmanned aerial vehicle (UAV)', IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Valencia – Spain, pp. 5693-6, DOI:10.1109/IGARSS.2018.8517315

Teixeira, P.S. & Santos, A.D.P. 2019, 'Implementação de ferramenta para Controle de Qualidade Cartográfica no software QGIS', Proceedings XX GEOINFO, São José dos Campos, pp. 212-7.

Tong, X., Sun, T., Fana, J., Goodchild, M.F. & Shi, W. 2013, 'A statistical simulation model for positional error of line features in Geographic Information Systems (GIS)', International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, vol. 21, pp. 136-48, DOI:10.1016/j.jag.2012.08.004

Tveite, H. & Langaas, S. 1999, 'An accuracy assessment method for geographical line data sets based on buffering', International Journal of Geographical Information Science, vol. 13, no. 1, pp. 27-47, DOI:10.1080/136588199241445

Yang, C., Yu, M., Hu, F., Jiang, Y. & Li, Y. 2017, 'Utilising cloud computing to address big geospatial data challenges', Computers, Environment and Urban Systems, vol. 61, pp. 120-8, DOI:10.1016/j.compenvurbsys.2016.10.010

Zanetti, J., Paula, R.M., Santos, A.P., & Medeiros, N.G. 2016, 'Avaliação da acurácia posicional planimétrica de ortoimagens disponibilizadas nos sistemas de informações geográficas', Revista Brasileira de Cartografia, vol. 68, no. 7, pp. 1341-52.

Zhou, Q. 2018, 'Exploring the relationship between density and completeness of urban building data in OpenStreetMap for quality estimation', International Journal of Geographical Information Science, vol. 32, no. 2, pp. 257-81, DOI:10.1080/13658816.2017.1395883

Anuário do Instituto de Geociências vol. 46. Year 2023

Downloads

Additional Files

Published

2023-04-21

Issue

Vol. 46 (2023)

Section

Geography

License

This journal is licensed under a Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.