O independent vortices search no controle de qualidade em redes Geodésicas: uma avaliação de estimadores robustos otimizados por meta-heurística para o ajustamento de redes geodésicas
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Silveira Junior, Luiz Gonzaga da | |
| Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1) | Veronez, Maurício Roberto | |
| Lattes Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1Lattes) | http://lattes.cnpq.br/0157177135951013 | pt_BR |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/4109110009789771 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Koch, Ismael Érique | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/2832963895459917 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2019-05-31T15:52:56Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2019-05-31T15:52:56Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2019-02-27 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | Geodetic networks are the basis not only for mapping activities, geoinformation, land registry and other location-based services, but also provide an important role in society as infrastructure works (roads, bridges, tunnels, water supply, sewage, electricity networks, telecommunications, etc.) which are directly dependent on highly accurate three-dimensional control points. Given the importance of this reference points, a precise computation and adjustment is highly necessary in the establishment of this networks. Most of them are settled using GNSS (Global Navigation Satellite System) signals which are available all over the Earth surface. The geodetic networks based on GNSS techniques have their points’ coordinates estimated from the relative distances between them, called observations, through adjustment processes. When it comes to adjust all the observations to form a network, the least squares (LS) method is often applied because it is the best linear unbiased estimator, assuming that no outliers and/or systematic errors exist. Outliers may occur in practice, however, and cause such estimation to fail and leading to unprecedented errors over many points in the network. Alternatively, Robust Estimators (ERs) can be applied as to be insensitive to the presence of outliers. Such ERs can be implemented through metaheuristic algorithms (MHs) to solve the estimator’s function, often complex and not solvable by equations. This approach has already been brought by other studies, however, they were not widely explored, mostly in very specific and limited scenarios. This work brings a new research of this strategy, analyzing the behavior of several ERs known in the literature, through the application of a new meta-heuristic called Independent Vortices Search, besides a new strategy for the search space definition. A large number of error scenarios were generated to test the ERs, along with a classic iterative and robust method, which does not require any MH algorithm. In addition, we also tested the median and cut position of some estimators to verify the impact of this adjustment on the solutions. Results indicate that the new MH—IVS—is superior to the original algorithm and all other modification proposals. In network adjustments, the ERs tested present better results than the LS method in the presence of large-scale outliers, however, they demonstrate a lower solution in scenarios with no outlier or small magnitude gross errors. For the detection of outliers, the LS method has great difficulties in scenarios with small errors, whereas for situations with large outliers, both LS and other ERs present good results. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | As redes geodésicas são a base para atividades de mapeamento, geoinformação, registro de terras e outros serviços baseados em localização, além de também apresentarem um papel importante na sociedade em obras de infraestrutura (estradas, pontes, túneis, abastecimento de água, esgoto, redes de eletricidade, telecomunicações, etc.) que são diretamente dependentes de pontos de controle tridimensionais altamente precisos. Dada a importância destes pontos de referência, é necessário um cálculo e ajustamento preciso no estabelecimento destas redes. A maioria delas é estabelecida usando os sinais GNSS (Global Navigation Satellite System - Sistema Global de Navegação por Satélite) que estão disponíveis em toda superfície terrestre. As redes geodésicas baseadas em técnicas GNSS têm as coordenadas de seus pontos estimadas a partir das distâncias relativas entre elas, chamadas observações, através de processos de ajustamento. Um ajustamento de rede leva em consideração todas as observações que formam a rede de modo a reduzir os resíduos resultantes do processo. Para tal, o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ) é frequentemente aplicado por se tratar do melhor estimador linear imparcial, assumindo que não existam erros grosseiros (outliers) e/ou erros sistemáticos. No entanto, estes erros podem ocorrer na prática e fazer com que essa estimativa falhe, levando a erros sem precedentes em muitos pontos da rede. Como alternativa, Estimadores Robustos (ERs) podem ser aplicados, pois tendem a ser insensíveis a presença de outliers. Tais ERs podem ser implementados através de algoritmos meta-heurísticos (MHs) para buscar resolver a função do estimador, muitas vezes complexa e não solucionável por equações. Esta abordagem já foi trazida por outros trabalhos, porém, pouco explorada e em cenários muito específicos e limitados. Este trabalho traz uma pesquisa mais ampla desta estratégia, analisando o comportamento de diversos ERs conhecidos na literatura, através da aplicação de uma meta-heurística nova denominada Independent Vortices Search (Pesquisa de Vórtices Independentes), além de uma definição inédita para o espaço de busca. Para isso, gerou-se um grande número de cenários de erros para que os ERs fossem testados, junto a um método clássico iterativo e robusto, que não necessita de MH. Além disso, também testou-se a posição da mediana e de corte de alguns estimadores para verificar o impacto desse ajuste nos resultados. Os resultados apontam que a nova MH—IVS— é superior ao algoritmo original e todas as outras propostas de modificação. No ajustamento de redes, os ERs testados apresentam resultados melhores que o MMQ na presença de outliers de grande magnitude, porém, demonstram uma solução inferior nos cenários com nenhum outlier ou de pequena magnitude. Já para a detecção de outliers, o MMQ tem grandes dificuldades em cenários com erros grosseiros de pequena magnitude, enquanto que para situações com outliers de grande magnitude, tanto o LS quanto os demais ERs apresentam bons resultados. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/8143 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Redes geodésicas | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Controle de qualidade | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Estimação robusta | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Meta-heurística | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Otimização numérica | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Geodetic networks | en |
| Assunto (dc.subject) | Quality control | en |
| Assunto (dc.subject) | Robust estimation | en |
| Assunto (dc.subject) | Metaheuristics | en |
| Assunto (dc.subject) | Numeric optimization | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Ciências Exatas e da Terra::Ciência da Computação | pt_BR |
| Título (dc.title) | O independent vortices search no controle de qualidade em redes Geodésicas: uma avaliação de estimadores robustos otimizados por meta-heurística para o ajustamento de redes geodésicas | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
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