AULA 11-Fotogrametria , Notas de aula de Geodésia e Cartografia

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Fundamentos da

Fotogrametria Analítica e

Digital

Carlos Augusto Uchôa da Silva

Universidade Federal do Ceará – UFC Centro de Tecnologia – CT Departamento de Engenharia de Transportes- DET

A Fotogrametria, que surgiu nos meados do Século XIX, mais precisamente em 1858 na França com o Cel. Aimée Laussedat, que a denominou de " Metrofotografia ", tem tido inúmeros avanços desde então. Muitos autores consideram outros tipos de sensores como os CCDs, radares, MSS e outros como pertencentes ao grande campo da fotogrametria.

Origem

Os avanços desta tecnologia têm sido enormes, alcançando imensa utilidade prática nos mapeamentos e planejamentos da terra os mais diversos. Hoje, desponta com imenso potencial, revolucionando-a ainda mais sua versão mais recente denominada de Fotogrametria Digital.

Divisão da Fotogrametria

Fotogrametria Geométrica;

Fotogrametria Analógica;

Fotogrametria Analítica e

Fotogrametria Digital.

Conceitos Básicos

As coordenadas de fotografias aéreas tomadas com câmeras cartográficas e determinadas com boa precisão através de aparelhos tipo monocomparadores produzem resultados altamente confiáveis se se determinar a inclinação do eixo-ótico destas fotos (“tilt

- t”) , bem como a direção desta inclinação (“swing – s”). Hoje, com o uso de GPS determina-se as coordenadas de 3 pontos do campo e, com as coordenadas destes 3 pontos na foto, através de processos como o de “Church” calcula-se o t e o s. Se a fotografia for vertical ( t < 3º ) suas coordenadas podem ser tratadas por equações mais simples em aplicações rurais onde não se exige alta precisão. Coordenadas Fotográficas

Este é um procedimento da Fotogrametria Geométrica muito útil. Pode ser aplicado na confecção de mapas planimétricos, bem como na determinação de pontos de ajuste para confecção de um mosaico semi- controlado. Triangulação Radial (fotos verticais) As fotografias da faixa de cima ainda estão soltas e as de baixo já se encontram ajustadas através de uma triangulação radial gráfica. Este processo de ajustamento pode ser feito com moldes metálicos ou por moldes de cartões vasados. Só funcionando bem para fotos aéreas verticais.

Deslocamento Radial Os pontos A e B se encontram na fotografia (a e b), deslocados da posição que teriam se o terreno fosse plano (a’ e b’). A está deslocado negativamente e B, positivamente, isto é, para fora. Por semelhança de triângulos corrige-se estes deslocamentos:

Para se determinar a altitude do ponto Q, utilizando-se o processo da paralaxe estereoscópica tem-se 2 casos. a) se as fotos forem verticais aplica-se somente a equação de paralaxe, bastando conhecer a altitude de um ponto do Terreno; b) sendo uma ou as 2 fotos inclinadas, necessita-se conhecer as altitudes de no mínimo 4 pontos do Terreno. Paralaxe

A Fotogrametria Analógica apareceu aproximadamente na década de 1960, e é responsável pela maior parte dos mapas topográficos existentes no mundo inteiro (quase todos do IBGE e da DSGE). Muitos destes aparelhos, de altíssima precisão, permanecem funcionando até hoje, quando estão sob cuidados de técnicos bem treinados. Isto está até trazendo um certo problema na transformação dos laboratórios para passarem a operar somente na modalidade da Fotogrametria Digital. Todos funcionam a base de diapositivos. Compreende dois tipos de instrumental: Fotogrametria Analógica

Restituidores de Projeção Ótico- Mecânica No fim da década de 1980, estes aparelhos começaram a operar hibridamente, com o auxílio de computadores na coleta das coordenadas espaciais ( X, Y e Z ) no lugar de serem utilizados seus “plotteres” mecânicos, precisos mas com muitos problemas de falhas, borrado das canetas etc, o que fazia com que sempre estivessem operando 2 técnicos, um na visão 3D do restituidor, manipulando a marca flutuante e outro simplesmente observando se o traçador não estava falhando. Este tipo de aparelho fotogramétrico dominou de 1960 a 1998, e muitos, funcionando bem até os dias de hoje. Nestes um operador bem treinado consegue plotar um ponto com a precisão de 0,04 ‰ da Hv, isto é, um erro de 4cm para fotos tomadas a 1.000,0 metros sobre a cota média da área. Um modelo muito comum no Brasil foi o B8S da Wild, tendo firmas que possuiam dezenas deste instrumento.

Fotogrametria Analítica

A Fotogrametria Analítica apareceu

como um desenvolvimento natural das facili-

dades computacionais, com o aumento da

velocidade e o desenvolvimento de softwares

de ajustamento de Aerotriangulação por faixa

e em Bloco. Instrumental deste tipo de

fotogrametria assim como os da analógica

também faz uso de diapositivos fotográficos,

devido sua alta precisão e estabilidade

dimensional.

Estes instrumentos estão tendo vida curta, pois apareceram nos fins da década de 1980 e já estão sendo substituídos pelos totalmente digitais. O aparelho da fotografia ao lado é um restituidor analítico Wild de 1ª ordem. Nestes aparelhos ainda aparecem as manivelas onde o operador faz os movimentos da marca flutuante X e Y, no pedal da direita faz o movimento Z. Observar que as placas portafotos não possuem os movimentos dos restituidores analógicos, pois toda a solução se dá analiticamente. Restituidores analíticos

Com estes restituidores a Aerotriangulação, e a própria restituição começaram a introduzir nos seus modelos matemáticos os elementos de distorção da câmera fotogramétrica; não só as marcas fiduciais e a distância focal calibrada, mas funções matemáticas que expressam qual o deslocamento sofrido por um ponto na sua posição x/y do diapositivo. Da mesma forma começou-se a introduzir correções da refração atmosférica e correções da forma da terra. Os algorítimos de ajustamento pelo MMQ ficaram cada vez mais eficientes dando resultados superiores aos dos restituidores analógicos ótico-mecânicos. Restituidores analíticos