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2.2.1. Estudo do desloca...
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  FIGURA 2.36. Apoio de c...
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Cap. II - Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto

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Este documento trata dos seguintes assuntos referentes ao capítulo I da apostila de Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto:
- elementos básicos de uma fotografia;
- diferenças entre fotografia e mapa;
- tipos de fotografias;
- planejamento de voo.

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  1. 1. Capítulo II 41 CAPÍTULO II 2.1. Elementos básicos de uma fotografia Para a realização de qualquer medida por meio de técnica fotogramétrica é necessário que sejam definidos referenciais, cujo estabelecimento exige sua definição seguida da correspondente materialização do sistema. Como descrito anteriormente, o sistema de lentes é um dos elementos que compõem as câmaras. 2.1.1. Sistemas de referência A Figura 2.1 ilustra o sistema de lentes de uma câmara e os espaços envolvidos nas medidas fotogramétricas. Figura 2.1. (a) Espaço-imagem e espaço-objeto. (b) Sistema de lentes. (a) (b) Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  2. 2. Capítulo II 42 De acordo com a Figura 2.1a, são dois os espaços envolvidos na Fotogrametria, isto é, o espaço imagem e o espaço objeto. O espaço objeto compreende todo levantamento ou medida realizada sobre a superfície física (terreno topográfico), cujos referenciais mais utilizados nas Ciências Geodésicas são: referencial geodésico; referencial geodésico cartesiano; e referencial cartesiano local. 2.1.1. Referenciais do espaço objeto 2.1.1.1. Sistema de referência geodésico No referencial geodésico (Figura 2.2) a latitude φ e a longitude λ são definidas sobre um elipsóide escolhido arbitrariamente como Datum do sistema geodésico (LUGNANI, 1987). Há ainda uma terceira coordenada conhecida como altura geométrica h. Figura 2.2. Referencial geodésico. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  3. 3. Capítulo II 43 A latitude φ de um ponto P é o ângulo entre a normal ao elipsóide passando por P e sua projeção no equador, variando de 0 a 90o graus ao norte e de 0 a -90o graus ao sul. A longitude λ é o ângulo diedro entre o meridiano origem (Greenwich) e o meridiano do ponto, variando de 0 a 180o graus a leste e de 0 a -180o graus a oeste. A altura geométrica h é a distância contada sobre a normal do ponto considerado, a partir deste ponto até a superfície do elipsóide. 2.1.1.2. Sistema de referência geodésico cartesiano O referencial geodésico cartesiano (Figura 2.3) é um sistema tridimensional de coordenadas cartesianas, cuja origem é o centro do elipsóide geodésico. Figura 2.3. Referencial geodésico cartesiano. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  4. 4. Capítulo II 44 Este sistema é definido como segue (LUGNANI, 1987): • Origem: centro do elipsóide geodésico; • Eixo OZ: coincidente com o eixo de rotação do elipsóide geodésico, sentido positivo para o pólo norte geodésico (PN); • Eixo OX: coincidente com a intersecção do plano do meridiano de Greenwich com o plano do Equador, sentido positivo para o meridiano de Greenwich; e • Eixo OY: é tal que torna o sistema dextrógiro. 2.1.1.3. Sistema de referência cartesiano local Figura 2.4. Referencial cartesiano local. O referencial cartesiano local, ilustrado na Figura 3.4, é definido na forma que segue (LUGNANI, 1987). Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  5. 5. Capítulo II 45 • Origem: é estabelecida sobre a normal ao elipsóide passando pela estação de observação, sendo geralmente tomada sobre o elipsóide, geóide ou nas imediações da superfície física; • Eixo Oz: é coincidente com a normal ao elipsóide na origem O', sentido positivo oposto ao centro do elipsóide geodésico (O'); • Eixo Oy: mesmo sentido do norte geodésico; e • Eixo Ox: ortogonal ao eixo OY no sentido que torne o sistema dextrógiro. A seguir serão vistos os referenciais do espaço-imagem. 2.1.2. Referenciais do espaço imagem Se as observações forem feitas no negativo fotográfico, o espaço imagem será a região compreendida entre o ponto nodal posterior até o plano do negativo. Porém se as observações forem realizadas no diapositivo (plano positivo), o espaço imagem será delimitado entre o ponto nodal anterior e o plano do diapositivo. O CP da câmara é uma abstração pontual do sistema de lentes, cuja projeção ortogonal no plano da fotografia (negativo ou positivo) define o ponto principal (pp), que será tratado mais adiante. A distância entre o CP da câmara e o plano da fotografia é denominada de distância focal da câmara (f), que para fins de medidas acuradas deve ser calibrada por meio de um processo denominado de calibração de câmaras, cujas definições e técnicas também serão estudadas futuramente. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  6. 6. Capítulo II 46 De acordo com a Figura 2.1, quando utilizado o plano negativo a distância focal é positiva (+f) e quando utilizado o plano positivo, a distância focal é negativa (-f). Os referenciais do espaço imagem mais usuais na Fotogrametria são: • Referencial fiducial; • Referencial fotográfico; e • Referencial digital. 2.1.2.1. Sistema de referência fiducial O sistema de coordenadas de referência fiducial é um sistema cartesiano bidimensional construído a partir da intersecção entre as marcas fiduciais (Fig. 2.5a) opostas de uma fotografia tomada com câmara métrica convencional, que define o Centro Fiducial (CF) da fotografia (Fig. 2.5b), ou seja, a origem do sistema de referência fiducial. As marcas fiduciais são impressas pelo cone interno da câmara métrica convencional (Fig. 2.5c), no instante da tomada da fotografia. Geralmente, as câmaras métricas possuem de 4 a 8 marcas fiduciais, a partir das quais se materializa o sistema fiducial. A Figura 2.5. mostra os elementos supracitados. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  7. 7. Capítulo II 47 Figura 2.5. (a) Marca fiducial. (b) Sistema de referência fiducial. (c) Cone da câmara métrica convencional. y’ y’ 1 2 Marca p’ fiducial δ CF x’ 3 4 (a) (b) (c) Onde, • CF: origem do sistema de referência fiducial, denominado de centro fiducial; • eixo CFx’: orientado positivamente para o sentido de vôo, sendo paralelo à linha fiducial que melhor se aproxima da linha de vôo; • eixo CFy’: é orientado a partir do eixo CFx’ com uma rotação anti- horária de 90o graus (sistema dextrógiro); Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  8. 8. Capítulo II 48 • p’: ponto imagem com coordenadas no sistema referencial fiducial ' ' ( x p , y p ); e • δ: é o angulo de não ortogonalidade entre os eixos x’ e y’. O ângulo pode ser determinado pela expressão da tangente, dado por  y 'p  δ = arctan ' . x   p  A seguir será apresentado o sistema de referência fotogramétrico. 2.1.2.2. Sistema de referência fotogramétrico O referencial fotogramétrico, ou fotográfico, é um sistema cartesiano tridimensional. De acordo com a figura 2.6 a orientação dos eixos CPx e CPy é paralela, respectivamente, aos eixos CFx’ e CFy’ do referencial fiducial. O eixo CPz é coincidente com o eixo ótico da câmara, cujo sentido é tal que torna o sistema dextrógiro. A origem do sistema fotogramétrico é o centro de projeção do sistema de lentes, ou seja, o ponto nodal anterior, caso se esteja trabalhando com o diapositivo, ou, o ponto nodal posterior se for utilizado o negativo. Como a coordenada z é constante e igual à distância focal da câmara, utiliza-se um referencial plano cuja origem é o ponto principal (pp). Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  9. 9. Capítulo II 49 Figura 2.6. Sistema de referência fotogramétrico. Onde, • CP: centro perspectivo da câmara, considerado para fins de simplificação como uma abstração pontual do sistema de lentes; • f : distância focal calibrada da câmara; • pp: ponto principal definido pelo ponto de intersecção entre a projeção ortogonal do CP da câmara e o plano fotográfico, com ( ) coordenadas x pp , y pp ,0 ; e r r • v : vetor posição no espaço-imagem definido por v = CPp ' , ou r ( ) seja, v = x p − x pp , y p − y pp ,− f . ' ' 2.1.2.3. Sistema de referência digital Como descrito anteriormente, uma imagem digital é um conjunto de elementos de imagem espacialmente ordenados em um arranjo matricial, cuja posição é dada por (C, L), sendo que a cada elemento de imagem Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  10. 10. Capítulo II 50 (pixel) é associado um nível de cinza. O sistema de referência digital é usualmente definido na forma que segue: • Origem (O): a origem do sistema é o canto superior esquerdo; • eixo OC: direção horizontal e sentido positivo para a direita; • Eixo OL: rotacionado 90o graus em relação ao eixo OC, sentido horário (sistema levógiro); • C,L: coluna e linha, respectivamente. Figura 2.7. Sistema de referência digital. O C L Como descrito anteriormente, a tarefa fotogramétrica se restringe em converter dados de entrada em arquivos de saída. Usualmente, os dados de entrada são imagens adquiridas por sensores e os arquivos de saída consistem em produtos, como por exemplo, um mapa ou carta topográfica. Por isso, é necessário entender as diferenças básicas entre os dados manipulados na Fotogrametria. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  11. 11. Capítulo II 51 2.2. Diferença entre imagem e mapa Como descrito anteriormente, a tarefa fotogramétrica consiste em converter dados de entrada em arquivos de saída. Usualmente, os dados de entrada se restringem em imagens ou fotografias, para gerar como saída um mapa ou carta topográfica. Entretanto, existem diferenças entre os produtos manipulados fotogrametricamente. A Figura 2.8 apresenta as principais diferenças entre imagem e mapa. Figura 2.8. (a) Diferença entre imagem e mapa. (b) Deslocamento radial. (c) Escala variante ponto-a-ponto. Objeto imageado no centro da imagem Objeto imageado afastado do centro da imagem (a) (b) (c) Ao visualizar a Figura 2.8a se verifica as diferenças básicas entre imagem e mapa, isto é, a imagem possui uma projeção perspectiva, pois os pontos A, B, C, D, E convergem para o CP da câmara e seu imageamento Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  12. 12. Capítulo II 52 ocorre no sentido inverso de sua posição no terreno, enquanto o mapa possui uma projeção ortogonal, pois todos os pontos são alocados no mapa na mesma posição em que se encontram na superfície física mantendo a mesma distância entre eles, caso que não ocorre para os pontos imageados na imagem, pois como pode ser visto na Figura 2.8a, os pontos a, b, c, d, e não possuem a mesma distância que seus correspondentes na superfície física, ou seja, ab é diferente de AB . A imagem possui uma riqueza de informações superior àquela encontrada nos mapas e cartas topográficas, que possibilita a interpretação do usuário com maior facilidade e sem a necessidade de simbologia. As informações encontradas no mapa são implícitas e simbólicas, enquanto que na imagem são explícitas e sem nenhum atributo que as definem a priori. O mapa possui escala constante e a imagem possui uma variação de escala ponto-a-ponto, pois quanto mais próximo o objeto na superfície física do CP da câmara, maior será a escala do objeto imageado (ver Figura 2.8c), devido a característica perspectiva da imagem. O deslocamento devido ao relevo e à altura das edificações e vegetação também são características importantes da imagem. Na Figura 2.8b, verifica-se que, no momento da tomada de uma fotografia um edifício se encontra próximo ao centro da imagem (na direção do eixo óptico da câmara) e outro afastado do centro da imagem ou fotografia. Neste caso, para o objeto mais próximo do centro da imagem é possível visualizar o topo e uma pequena porção de sua fachada lateral da edificação, ou seja, a distorção é mínima; enquanto que para o objeto mais afastado pode ser visualizado o topo e sua fachada lateral, mostrando o deslocamento radial ocorrido devido à altura da edificação e também ao afastamento que se encontra em relação ao centro da imagem. A seguir será enfatizado um estudo sobre o deslocamento devido ao relevo. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  13. 13. Capítulo II 53 2.2.1. Estudo do deslocamento devido ao relevo Nesta seção será realizado um estudo teórico sobre os aspectos relativos ao deslocamento devido ao relevo, sombras e ângulo de abertura da câmara, cujos fatores provocam oclusões na imagem. 2.2.1.1 Deslocamento Devido ao Relevo Oclusões são os maiores obstáculos para a automação dos processos fotogramétricos. O deslocamento devido ao relevo nas edificações causa um tipo de oclusão, de característica visual, caracterizado pela própria geometria da perspectiva central, ocorrendo radialmente em relação ao nadir. Com isto, o algoritmo de correlação automática não encontra correspondência em alguns pontos nas imagens sobrepostas, tendo então que realizar uma interpolação para todos os pontos que não são correlacionados (pontos críticos), gerando pontos que representam uma área maior que a edificação. O processo de geração de Modelos Digitais de Terreno (MDT) já se encontra com um grau avançado de automação, porém não se preocupa com a correção do deslocamento devido ao relevo que gera dados não confiáveis na representação das edificações, pois são ferramentas desenvolvidas para modelar, especificamente, pontos de terreno. A Figura 2.9 ilustra o deslocamento devido ao relevo, enfatizando casos de edificações. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  14. 14. Capítulo II 54 Figura 2.9. Deslocamento devido ao relevo. (a) (b) Onde, • ra, rb: distância radial na imagem (dada entre o nadir e o ponto); • Ra, Rb: distância radial no terreno • ∆r: é o deslocamento do objeto na imagem; • ∆R: é o deslocamento do objeto no terreno; • ∆H: é a altura da edificação; e • Hv: altura de vôo. Considerando a relação de triângulos apresentada na figura 3.11, tem-se que o deslocamento devido ao relevo no espaço imagem é dado pela equação abaixo: ∆H ∆r = rb (2.1) Hv Sendo, 2 2 • rb: xb + y b . Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  15. 15. Capítulo II 55 A correção deve ser feita, teoricamente, da base para o topo, pois a informação de interesse é o topo da edificação. A partir da equação (2.1) pode-se calcular o deslocamento radial da base (a) para que seja aplicada a correção do Modelo gerado, através de: ∆H ∆r = ra (2.2) Hv Onde, 2 2 • ra: xa + y a . Considerando a figura 2.9b, podemos escrever a relação de triângulos, desenvolvendo o seguinte modelo matemático para o cálculo de dx: ∆r ra = (2.3) dx x ∆r dx = x (2.4) ra Onde, • dx : relação entre deslocamento do objeto na imagem e a distância radial do nadir à base da edificação na direção x. Uma formulação análoga vale para dy . Assim, pode ser realizada a correção através de: Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  16. 16. Capítulo II 56 xt = x a + dx (2.5) y t = y a + dy 2.2.1.2 Sombras A sombra é um tipo de elemento que também gera oclusões na imagem, sendo considerada um obstáculo no processo automático de medidas de pontos homólogos. As sombras podem ser provocadas por nuvens, feições naturais (vegetação etc.) e feições antrópicas (edificações, veículos etc.). A Figura 2.10 mostra uma edificação que projeta sombra no terreno. Figura 2.10. Presença de sombras na tomada de imagens aéreas. (a) Sombra projetada por um veículo. (b) Sombra projetada pela edificação. (c) Sombra projetada pela vegetação. (a) (b) (c) Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  17. 17. Capítulo II 57 Um caso bastante comum em imagens aéreas é a presença de sombras projetadas por vegetação que cobrem parte das edificações, como pode ser visto na Figura 2.11. Figura 2.11. Oclusões provocadas pela presença de sombra projetada sobre edificações. (a) Imagem. (b) Esquema gráfico. (a) (b) Atualmente, existem câmara digitais com sensores de 12 bits de resolução radiométrica, capazes de discriminar objetos cobertos pelas sombras (sensor ADS da Leica Helava). A resolução radiométrica é dada pelo número de valores digitais representando níveis de cinza, usados para expressar os dados coletados pelo sensor. Quanto maior o número de valores, maior é a resolução radiométrica. Por exemplo, uma imagem é formada por números digitais de 8 bits, o total de níveis de cinza para representar a imagem será 256. Desta forma, a imagem será identificada como tendo uma resolução radiométrica de 8 bits, na qual o valor zero é associado à cor preta e o valor 255 à cor branca. A Figura 2.12 mostra imagens com diferentes resoluções radiométricas. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  18. 18. Capítulo II 58 Figura 2.12. (a) Imagem com resolução radiométrica de 1 bit. (b) Imagem com resolução radiométrica de 5 bits. (c) Imagem com resolução radiométrica de 8 bits. (d) Imagem com resolução radiométrica de 11 bits. (FONTE: MELO, 2002) (a) (b) (c) (d) 2.2.1.3 Ângulo de abertura da câmara O ângulo de abertura da câmara (α) é função da distância focal e do tamanho do quadro da câmara. No caso das câmaras métricas convencionais, como o quadro possui dimensão quadrada (23x23 cm), o ângulo de cobertura é função apenas da distância focal. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  19. 19. Capítulo II 59 Figura 2.13. Ângulo de abertura da câmara. Para o cálculo do ângulo de abertura da câmera (α), deve-se considerar a diagonal do quadro e a distância focal da câmara, a saber: d α = 2 arctan( ) (2.6) 2f Onde, • d = 232 + 232 As câmaras fotogramétricas são classificadas como de ângulo pequeno (10º à 20º) que possuem distância focal entre 610 a 915 mm, cuja aplicação é mais usual para espionagem, fotointerpretação e geração de mosaicos. Ângulo normal (50º à 75º) com distância focal variando de 210 à 300 mm, cuja aplicação é mais usual para mapeamento de áreas com grande movimentação do terreno e geração de mosaicos. A grande angular (85º à 95º) é a câmara mais utilizada para mapeamento, com distância focal de aproximadamente 153 mm e a super grande angular (110º à 130º) com distância focal de aproximadamente 88 mm, utilizada para mapeamento de áreas com pequena movimentação do terreno (terrenos planos). O ângulo de abertura da câmara estabelece uma relação muito importante na detecção de oclusões em imagens aéreas, pois quanto maior o ângulo de abertura maior será a oclusão. Em âmbito nacional, as câmaras Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  20. 20. Capítulo II 60 mais utilizadas são: ângulo normal; e grande angular. A Figura 2.14 mostra uma oclusão formada com uso de uma câmara com distância focal de 153 mm e 300 mm. Figura 2.14. Ângulo de abertura da câmara. (a) Oclusão formada com uso de uma câmara com distância focal de 153 mm. (b) Oclusão formada com uso de uma câmara com distância focal de 300 mm. (c) e (d) triângulos formados com cobertura fotogramétrica de 60% de sobreposição. (a) (b) (c) (d) Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  21. 21. Capítulo II 61 Na Figura 2.14 verifica-se que, ambas as fotografias foram obtidas na mesma altura de vôo, porém, na Figura 2.14a tem-se uma imagem adquirida com uma câmara grande angular (distância focal de 153 mm) e na Figura 2.14b uma câmara ângulo normal (distância focal de 300 mm). Percebe-se visualmente que a oclusão apresentada na Figura 2.14a é maior que a apresentada na Figura 2.14b, fato explicado devido ao ângulo de abertura característico de cada uma das câmaras utilizadas para o recobrimento aéreo. Uma vantagem em utilizar câmaras grande angular em relação ao uso de câmara de ângulo normal é o menor custo do projeto, conseqüência do menor número de fotografias a serem adquiridas para recobrir o terreno, bem como melhor determinação da coordenada altimétrica dos pontos, devido principalmente à possibilidade de formação de um triângulo eqüilátero (Figura 2.14c). Uma desvantagem do uso de câmaras grande angular é que o tamanho da oclusão projetada é maior que as obtidas com câmaras ângulo normal (comparar as Figs. 2.14a e 2.14b). Uma desvantagem do uso da câmara ângulo normal está na impossibilidade de formar triângulos eqüiláteros para a determinação de coordenadas altimétricas com melhor precisão. Outros fatores causadores de oclusões são: a altura da edificação, ou seja, como pode ser visualizado na figura 2.15a e 2.15b, quanto maior a altura da edificação maior a área de oclusão na imagem; e a altura de vôo (Figs. 2.15c, 2.15d). Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  22. 22. Capítulo II 62 Figura 2.15. (a) e (b) Oclusões provocadas pela altura da edificação. (c) e (d) Oclusões provocadas pela altura de vôo. (a) (b) (c) (d) O ângulo de abertura da câmara também define a resolução espacial da imagem. A seguir será apresentada a definição de resolução espacial de imagens. 2.2.1.4 Resolução espacial de imagens A resolução espacial de imagem é função do ângulo de abertura e distância focal do sensor (câmara) e refere-se à capacidade do sensor distinguir os objetos contidos na superfície. Para isto, é necessário definir a área do campo de visada do detector, em determinado instante e altitude de vôo. O ângulo definido pela projeção geométrica do detector é denominado de campo de visada instantânea (em inglês, Instantaneous Field of View, Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  23. 23. Capítulo II 63 IFOV), ou seja, o IFOV define a porção do terreno que é focalizada pelo sensor, a uma dada altitude de vôo. A Figura 2.16 ilustra o IFOV. Figura 2.16. IFOV. Onde, • G: porção do terreno focalizada pelo sensor. Em uma imagem com resolução espacial de 20 m apenas objetos maiores que 20 m poderão ser distinguidos na imagem e quanto menor o IFOV melhor será a resolução espacial da imagem. Uma resolução espacial de 5 m é melhor que uma resolução espacial de 20 m, pois objetos com 5 m poderão ser distinguidos na imagem e, consequentemente, produtos com maior nível de detalhes poderão ser gerados. A Figura 2.17 mostra um veículo detectado por sensores com diferentes resoluções espaciais. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  24. 24. Capítulo II 64 Figura 2.17. (a) Imagem com 1,6 m de resolução espacial. (b) Imagem com 0,2 m de resolução espacial. (c) Imagem com 0,1 m de resolução espacial. (a) (b) (c) Na Figura 2.17 pode ser verificado que, quanto melhor a resolução espacial maior o nível de detalhes distinguidos na imagem. Em termos gerais, as fotografias ou imagens adquiridas por câmaras métricas convencionais e por câmaras digitais (ADS 40, por exemplo), bem como as imagens de satélites geradas com informações advindas dos sensores acoplados nos satélites Ikonos II (1 m) e GeoEyes I e II (0,60 e 0,30 m respectivamente) são consideradas imagens de alta resolução espacial. As imagens de satélites geradas com informações oriundas dos sensores acoplados no satélite SPOT (resolução espacial melhor que 10 m) e outros de mesmo nível são imagens de média resolução espacial. E, finalmente, as imagens Landsat (resolução espacial melhor que 30 m) são imagens caracterizadas como de baixa resolução espacial. A Figura 2.18 mostra as imagens consideradas de alta, média e baixa resolução espacial. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  25. 25. Capítulo II 65 Figura 2.18. (a) Imagem de alta resolução espacial. (b) Imagem de média resolução espacial. (c) Imagem de baixa resolução espacial. (a) (b) (c) As principais aplicações para imagens de alta resolução são: mapeamentos urbanos e rurais (cadastro, redes, planejamento, telecomunicações, saneamento e transportes); mapeamentos básicos e aplicações gerais em Sistemas de Informação Geográfica; uso da Terra (com ênfase em áreas urbanas); estudo de áreas verdes urbanas; estimativas de colheitas e demarcação de propriedades rurais; laudos periciais em questões ambientais. As principais aplicações para imagens de média resolução são: impacto das atividades humanas sobre o meio ambiente; monitoramento de fenômenos naturais; acompanhamento do uso Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  26. 26. Capítulo II 66 agrícola das terras; apoio ao monitoramento de áreas de preservação; atividades energético-mineradoras; cartografia e atualização de mapas; desmatamentos; dinâmica de urbanização; estimativas de fitomassa; monitoramento da cobertura vegetal; secas e inundações; sedimentos em suspensão nos rios e estuários. E as principais aplicações para imagens de baixa resolução são: acompanhamento do uso agrícola de terras; apoio ao monitoramento de áreas de preservação; atividades energético- mineradoras; cartografia e atualização de mapas; desmatamentos; detecção de invasões em áreas indígenas; dinâmica de urbanização; estimativas de fitomassa; monitoramento da cobertura vegetal; queimadas Secas e inundações; sedimentos em suspensão nos rios e estuários. Na Figura 2.18 podem ser visualizadas imagens aéreas adquiridas por sensores acoplados em plataformas aéreas e orbitais. Os tipos de fotografias ou imagens adquiridas dependem da plataforma, cujo sensor se encontra acoplado. 2.3. Tipos de imagens ou fotografias As imagens são de três tipos basicamente, a saber: • Terrestre; • Aérea; e • Orbital. As imagens do primeiro tipo são tomadas com câmara acopladas em algum tipo de suporte, tal como um tripé, cuja posição (X, Y, Z) e orientação (ω, ϕ, κ) da câmara são usualmente conhecidos. O Fototeodolito (Fig. 2.19) é uma combinação de câmara com teodolito montados sobre um tripé, com a finalidade de obter fotografias terrestres. Esses tipos de fotografias possuem aplicações na automação industrial, no reconhecimento de objetos à curta-distância, para restituição arquitetônica, para reconstrução Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  27. 27. Capítulo II 67 tridimensional de máquinas, navios, barcos, estruturas de grandes construções, entre outras. Figura 2.19. (a) Fototeodolito desenvolvido por Hugershoff. (b) CRC-1. (c) INCA. (a) (b) (c) O teodolito facilita o alinhamento da câmara por meio de um azimute conhecido. Os tipos de aplicações mais comuns são: reconstrução tridimensional de objetos industriais; mapeamento móvel terrestre; monitoramento de deformações estruturais; etc. A Figura 2.20 apresenta Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  28. 28. Capítulo II 68 uma imagem terrestre tomada com uma câmara digital não métrica de pequeno formato. FIGURA 2.20. Imagem tomada com câmara digital não métrica de pequeno formato acoplada em um teodolito. Outro tipo de câmara terrestre é a chamada câmara balística (exemplo da qual é mostrado na Figura 2.21). Estas são câmaras grandes montadas em terreno selecionado, com a finalidade de adquirir fotografias da órbita de satélites artificiais, de forma que se tenha como apoio de campo, para a orientação da câmara, as estrelas que compõem a abóbada celeste. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  29. 29. Capítulo II 69 FIGURA 2.21. (a) Câmara Balística. (b) Processo de uso. (a) (b) Esse tipo de câmara é muito utilizado para monitoramento das placas tectônicas, cálculo de trajetória dos satélites, cálculo da dimensão, forma e gravidade da Terra e determinação do movimento dos oceanos. A Figura 2.21b ilustra um exemplo de processo de uso da câmara Balística para o cálculo da trajetória de um satélite. Neste caso, a posição das estrelas fixadas na abobada celeste é determinada com uso de um teodolito para serem utilizadas como apoio de campo no processo de orientação das imagens. Várias imagens são adquiridas com a câmara supracitada e, após o processo de orientação e retificação das imagens, é calculada a trajetória do satélite observado. Na década de 70 este tipo de câmara foi utilizado com a finalidade de se estabelecer uma rede de trabalho mundial de pontos de controle e para determinar com precisão a posição relativa dos continentes, ilhas oceânicas remotas etc. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  30. 30. Capítulo II 70 Já as fotografias aéreas são usualmente classificadas como vertical, obliqua e convergentes. As fotografias aéreas são consideradas verticais quando o eixo ótico da câmara coincide com o nadir ou zênite do ponto. A Figura 2.22 mostra uma situação ideal. FIGURA 2.22. Situação ideal na tomada de fotografias ou imagens. Fotografias verticais não são factíveis na prática devido à instabilidade da aeronave (inclinação da câmara, rajada de vento, entre outras), impedindo que o eixo da câmara seja coincidente com o nadir, ou seja, o eixo da câmara não é perfeitamente vertical no momento da tomada da fotografia, de forma que o plano da fotografia não seja paralelo ao Datum. Desta forma, quando o eixo da câmara é levemente inclinado da vertical, as fotografias são denominadas inclinadas. Porém, para fins práticos, fotografias com inclinações (ω e ϕ) inferiores à 3º são consideradas verticais. Fotografias com inclinação superior à 3º podem ser denominadas de: • Fotografia aérea baixo obliqua; e • Fotografia aérea alto obliqua. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  31. 31. Capítulo II 71 A fotografia obliqua é tomada com o eixo da câmara inclinado com inclinação angular acima de 3º, onde nos casos em que se encontra o horizonte são denominadas de alto obliqua (Fig. 2.23a) e em casos que não se encontra o horizonte, são denominadas baixo obliqua (Fig. 2.23b). A Figura 2.23 ilustra as orientações do eixo de uma câmara alto obliqua e baixo obliqua, bem como um perfil de linhas do terreno para cada situação descrita. FIGURA 2.23. (a) Baixa obliqua. (b) Alta obliqua. (a) (b) As fotografias aéreas convergentes são obtidas por meio de sistemas que integram duas ou mais câmaras, cuja configuração proposta baseia-se na configuração das câmaras de forma convergente, de tal forma que estas Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  32. 32. Capítulo II 72 registrem áreas subseqüentes da superfície física. O grupo de pesquisa em Fotogrametria da UNESP (Universidade Estadual Paulista) implementou um sistema denominado SAAPI (Sistema Aerotransportado de Aquisição e Pós- processamento de Imagens digitais) com as características supracitadas. A Figura 2.24 apresenta o sistema de aquisição do SAAPI. FIGURA 2.24. Sistema de aquisição do SAAPI. (a) Plataforma de coleta. (b) Disposição das câmaras digitais. (c) Instalação do sistema na aeronave. (d) Geometria das câmaras na plataforma de coleta. (e) Imagem retificada a partir dos dados da plataforma. (FONTE: RUY, 2008). (a) (b) (c) (d) Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  33. 33. Capítulo II 73 Na Figura 2.24a, a plataforma de coleta é formada por duas câmaras digitais de grande formato (Fig. 2.24b, 22 Megapixels), sistema de georreferenciamento direto e unidades físicas de fixação e estabilização dos equipamentos. Na Figura 2.24c é mostrada a instalação do sistema na aeronave e na Figura 2.24d a geometria das câmaras na plataforma de coleta, ou seja, a forma como as imagens serão adquiridas. É possível considerar também as fotografias chamadas espaciais, utilizadas para exploração espacial. Estas fotografias são tomadas por câmara acopladas em aeronaves espaciais e satélites artificiais. O planeta Marte, por exemplo, tem sido grande alvo de pesquisa e mapeamento dos órgãos de mapeamento espacial da Europa e dos Estados Unidos da América. Instrumentos de precisão foram desenvolvidos e fabricados para o tratamento adequado deste tipo de situação sem perda de precisão nas medidas efetuadas. Para a aquisição de imagens ou fotografias é necessário realizar um planejamento de vôo minucioso, do qual é necessário estudar diversos fatores, a saber: definir o tipo de aeronave e câmara a ser utilizadas; equipamentos para execução do processo fotogramétrico; escala da fotografia; sobreposição longitudinal; sobreposição lateral; movimentação do terreno; comprimento e largura da área a ser recoberta fotogrametricamente; realização de cálculos. A seguir será apresentada apenas uma noção geral do elemento mais importante para o sucesso de um projeto fotogramétrico, isto é, o planejamento de vôo. 2.4. Planejamento de vôo O sucesso na execução de qualquer projeto fotogramétrico depende da qualidade do planejamento de vôo elaborado. Por isso, geralmente, o planejamento de vôo é executado pelo Engenheiro de maior experiência e o Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  34. 34. Capítulo II 74 fator de maior importância está relacionado com o tipo de produto que deverá ser gerado pelo processo fotogramétrico, cuja imposição geralmente é feita pelo usuário. Neste caso é necessário decidir a escala da fotografia e a precisão dos produtos que serão derivados. Por exemplo, um usuário de cartografia exigiu um produto cartográfico (carta topográfica) na escala 1:2000. Desta forma, poderá ser adquirida imagens na escala até 1:8000, tendo em vista que o fator de redução é de 4 vezes. Como descrito anteriormente, uma missão fotogramétrica deve ser cuidadosamente planejada e rigorosamente executada de acordo com o plano de vôo. O plano de vôo consiste de um mapa de vôo (Figura 2.25) e as devidas especificações, tais como, altura e altitude de vôo, velocidade da aeronave, tempo de exposição das fotografias etc. FIGURA 2.25. Mapa de vôo. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  35. 35. Capítulo II 75 2.4.1 Sobreposição longitudinal e lateral A cobertura fotogramétrica de uma área é realizada por meio de fotografias verticais obtidas ao longo de uma faixa de vôo com uma série de fotografias com sobreposição longitudinal. Cada fotografia possui uma sobreposição em relação à sua fotografia sucessiva. A Figura 2.26 mostra a sobreposição longitudinal. FIGURA 2.26. (a) Sobreposição longitudinal. (b) Faixa fotogramétrica. (a) (b) Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  36. 36. Capítulo II 76 Usualmente, o recobrimento longitudinal entre duas fotografias é entre 60% e 65% (Fig. 2.26a) para fotografias tomadas com câmara métricas convencionais e de 80% para fotografias tomadas com câmara digitais de pequeno formato. A razão para tais números deve-se ao fato da rigidez geométrica em função da distância focal e tamanho do quadro focal das câmaras. Uma seqüência de fotografias tomadas na direção de vôo forma uma faixa fotogramétrica (Fig. 2.26b). A sobreposição longitudinal consiste em permitir uma cobertura do terreno de dois pontos de vista diferentes, permitindo a produção de estereopares para a observação e medição estereoscópica, construção de mosaicos (Fig. 2.26b, ilustração à direita), geração de pontos de apoio por fototriangulação de imagens. A sobreposição lateral é requerida para prevenir falhas entre faixas fotogramétricas consecutivas, como resultado de deriva, inclinações, variação na altura de vôo da aeronave e na variação do terreno. No caso do recobrimento lateral entre fotografias adjacentes (alocadas em faixas fotogramétricas consecutivas, ver Fig. 2.27a) deve-se considerar um recobrimento entre 30% e 40%. Uma vantagem do uso da sobreposição lateral é eliminar a necessidade de uso das bordas extremas da imagem, cuja qualidade geométrica é influenciada pela distorção radial da lente e pela característica da propriedade perspectiva da imagem. A Figura 2.27 mostra a sobreposição lateral entre fotografias. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  37. 37. Capítulo II 77 FIGURA 2.27. (a) Sobreposição lateral. (b) Bloco fotogramétrico. (a) (b) Uma seqüência de fotografias tomadas ao longo de várias faixas fotogramétricas é denominada de bloco de fotos (Fig. 2.27b). 2.4.2 Escala vertical de uma fotografia A escala é a razão de uma distância medida em um mapa e sua medida correspondente no terreno. A escala de um mapa é geralmente Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  38. 38. Capítulo II 78 expressa como uma fração, com numerador e denominador na mesma unidade. Isto mostra que uma escala não possui unidade e quanto maior o denominador menor é a escala. A Figura 2.28 ilustra uma seção transversal tomada por meio de uma fotografia aérea vertical com a estação de exposição posicionada no CP . A distância entre o Datum e a estação de exposição é denominada altitude de vôo ( hV ) e a distância entre a superfície física (S.F.) e a estação de exposição é denominada altura de vôo ( HV ). FIGURA 2.28. Escala de uma fotografia vertical. O terreno apresenta-se plano, porém possui uma altitude média da região em relação ao Datum, representado por h . O ponto o é o ponto principal da fotografia (pp). A distância entre o CP e o plano da fotografia CPo é denominada distância focal da câmara ( f ). A escala da fotografia Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  39. 39. Capítulo II 79 ab ( E f ) é expressa pela razão das distâncias . Mas, pela semelhança de AB triângulos ∆CPab ∆CPAB tem-se que: f Ef = (2.7) HA − h A escala do produto final geralmente é especificada pelo contratante (usuário) do projeto e o fotogrametrista deverá se encarregar em definir uma escala da fotografia, cujo mapa ou carta topográfica possibilite a identificação da menor feição cartográfica de interesse. Por isso, este fator é variante de acordo com as especificações do projeto e depende da experiência do engenheiro responsável pela execução do mesmo. Outro fator de importância a ser considerado é o tipo de equipamento a ser utilizado para a execução do projeto, que influencia consideravelmente na determinação da escala da fotografia. 2.4.3 Escolha dos equipamentos É de extrema importância a escolha dos equipamentos adequados para realizar o recobrimento aéreo, bem como executar o produto final. Para um recobrimento aéreo é necessário sugerir uma aeronave que tenha velocidade de cruzeiro, capacidade de peso e estabilidade adequada. Dependendo do trabalho a ser realizado, até mesmo um ultra-leve (Figura 2.29b) ou um aeromodelo (Figura 2.29c) podem ser propostas. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  40. 40. Capítulo II 80 FIGURA 2.29. (a) Cessna 210 bimotor. (b) Ultra-leve. (c) Aeromodelo. (a) (b) (c) No entanto, o que definirá o tipo de aeronave a ser utilizada é a câmara a ser empregada para a aquisição das imagens. A câmara pode ser métrica convencional (Fig. 2.30a), câmara digital de pequeno (até 6 MegaPixels, Fig. 2.30b), médio (em torno de 15 MegaPixels, Fig. 2.30c) ou grande formato (superior à 40 MegaPixels, Fig. 2.30d). FIGURA 2.30. (a) Câmara métrica convencional. Câmaras digitais: (b) Sony CyberShot. (c) Canon S5 Pro. (d) Intergraph DMC e Leica ADS40. (a) (b) (c) (d) Quando uma câmara métrica convencional ou câmaras digitais de grande formato são selecionadas para a execução do planejamento de vôo não restam dúvidas que a melhor aeronave é a ilustrada na Figura 2.29a. Os equipamentos a serem escolhidos para a execução dos processos fotogramétricos e compilação do produto final são mostrados na Figura 1.20 (ver capítulo I). Definido os parâmetros mais críticos para o planejamento de vôo é necessário estudar a região de recobrimento, calcular a fotobase e aerobase, Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  41. 41. Capítulo II 81 distância entre as faixas, número de faixas por fotografias, número de faixas fotogramétricas e número total de fotografias para o recobrimento aéreo. 2.4.3 Região de recobrimento A variação de escala da fotografia ou entre fotografias é causada pela variação da movimentação do terreno, pela variação da altura de vôo, ou ambas as variações. Como exemplo, considere duas fotografias adquiridas sobre um terreno com elevação média de 120 m em relação ao Datum com altitudes variando entre 50 e 180 m. Dada a distância focal da câmara de 152 mm e uma altitude de vôo de 500 m, qual seria a escala média da fotografia? Solução: Para uma altitude média de 50 m, tem-se: 0.152m Ef = ∴ A escala da fotografia é 1:2960. (500 − 50)m Para uma altitude média de 180 m, tem-se: 0.152m Ef = ∴ A escala da fotografia é 1:2105. (500 − 180)m Sendo assim, a escala média da fotografia é 1:2500. A variação de escala da fotografia ou entre fotografias é causada pela variação da movimentação do terreno, pela variação da altura de vôo ou ambas as variações. No caso de variação de escala causada por movimentação do terreno a Figura 2.31 mostra uma situação onde a aeronave sobrevoa uma região com altura de vôo constante e o terreno varia da esquerda para a direita, dois efeitos são visíveis: a sobreposição Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  42. 42. Capítulo II 82 longitudinal diminui conforme a movimentação do terreno aumenta (Fig. 2.31a); e ocorre redução da área de recobrimento conforme a altitude do terreno aumenta (Fig. 2.31b). FIGURA 2.31. Variação de escala devido à movimentação do terreno. (a) redução da sobreposição longitudinal. (b) redução da área de recobrimento. (a) (b) A solução para os problemas apresentados é variar a altura de vôo da aeronave ou a distância focal da câmara. Porém, estes fatores devem ser considerados no momento da elaboração do planejamento de vôo, por isso, é de extrema importância o estudo da área de recobrimento. Outro fator Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  43. 43. Capítulo II 83 importante que deve ser considerado é a precisão dos produtos que deverão ser obtidos com o processo fotogramétrico, como por exemplo, as curvas de nível, a ortofotocarta etc. No momento da tomada das fotografias os componentes de rotação da câmara nas direções em x (denominado de ω -“movimento de asa da aeronave”-, Fig. 2.32a) e y (denominado de ϕ -“movimento de nariz da aeronave”-, Fig. 2.32b) provocam inclinações na aeronave e por isso devem ser considerados no planejamento de vôo. Quando a aeronave sofre o movimento em ϕ a sobreposição longitudinal será afetada e quando ocorre o movimento em ω a sobreposição lateral sofrerá distorções. FIGURA 2.32. (a) Movimento em ω. (b) Movimento em ϕ. (a) (b) O movimento de deriva da aeronave (Fig. 2.33) é provocado pelas fortes rajadas de vento e da impossibilidade do piloto de vôo manter a aeronave em linha reta, que provoca falhas no recobrimento fotogramétrico. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  44. 44. Capítulo II 84 FIGURA 2.33. Deriva (movimento em κ). A deriva é o ângulo formado entre a direção de vôo e o alinhamento da aeronave no momento de deriva. A seguir serão apresentadas as formulações para os devidos cálculos da elaboração do plano de vôo. 2.4.4 Cálculo da altura de vôo Ao fixar a sobreposição longitudinal e lateral pode-se calcular a altura de vôo que será estabelecida para a tomada das fotografias. Para isto é necessário considerar a precisão dos equipamentos que serão utilizados para a compilação do produto final. Geralmente, quanto maior a precisão requerida menor a altura de vôo, entretanto, maior será a quantidade de fotografias a serem adquiridas para o recobrimento completo do terreno. Portanto, desde que a acurácia vertical no produto é o fator limitante no processo fotogramétrico, a altura de vôo é função do intervalo entre as curvas de nível que devem ser geradas. A relação é expressa por um fator de precisão denominado Fator C do equipamento fotogramétrico, a saber: Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  45. 45. Capítulo II 85 HV FatorC = (2.8) V Onde, • V : intervalo entre as curvas de nível. 2.4.5 Cálculo da Aerobase ( B ) e fotobase ( b ) A Aerobase e a fotobase são fatores a serem determinados para o cálculo da distância entre cada estação de exposição da câmara. A Aerobase é a distância entre cada estação de exposição medida no terreno (Fig. 2.34b) e a fotobase é a distância entre dois centros fiduciais, medida na fotografia (Fig. 2.34a). FIGURA 2.34. (a) Fotobase. (b) Aerobase. (a) (b) Para calcular ambos os fatores faz-se: Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  46. 46. Capítulo II 86 b = (1 − SL) * TFx (2.9) Onde, SL : é a sobreposição longitudinal fixada para a elaboração do planejamento de vôo; e TFx : é a dimensão da fotografia no eixo x. b f = (2.10) B HV HV ∴B = b (2.11) f Determinada a aerobase se pode calcular o intervalo de exposição entre cada fotografia, como segue: B i_e = 1 (2.12) v Onde, i _ e : é o intervalo de exposição entre cada fotografia; e v : velocidade de cruzeiro da aeronave. 2.4.6 Cálculo da distância entre faixas ( W ) Para o recobrimento completo de uma área a ser mapeada é necessário estabelecer faixas fotogramétricas. O cálculo da distância entre as Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  47. 47. Capítulo II 87 faixas é necessário para posicionar a aeronave na execução do planejamento de vôo com a devida sobreposição lateral fixada no plano de vôo. A Figura 2.35 mostra um esquema da distância entre as faixas fotogramétricas. FIGURA 2.35. Distância entre faixas fotogramétricas. Para calcular a distância entre as faixas deve-se realizar os seguintes cálculos, a saber: w = (1 − Sa ) * TFy (2.13) Onde, Sa : é a sobreposição lateral fixada para a elaboração do planejamento de vôo; w : medida entre dois centro fiduciais em fotografias pertencentes à faixas fotogramétricas adjacentes; TFy : é a dimensão da fotografia no eixo y; Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  48. 48. Capítulo II 88 w f = (2.14) W HV HV ∴W = w (2.15) f 2.4.7 Número de faixas fotogramétricas ( Nf ) e do número total de fotografias ( Tf ) Para calcular o número de faixas fotogramétricas necessária para recobrir completamente o terreno basta considerar o a largura do terreno a ser mapeado ( Lr ) e a distância entre as faixas fotogramétricas, calculada anteriormente. Lr Nf = (2.16) W Para calcular o número total de fotografias necessária para recobrir completamente o terreno, basta considerar os seguintes elementos, a saber: Cr N= (2.17) B Onde, N : é o número de fotografias por faixa fotogramétrica; Cr : comprimento do terreno a ser mapeado; Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  49. 49. Capítulo II 89 Tf = N * Nf (2.18) Desta forma, se tem os fatores mais importantes para elaborar um plano de vôo adequado para o recobrimento aéreo. Após os devidos cálculos um fator importante a ser considerado é o planejamento do apoio de campo a ser realizado para os processos de orientação fotogramétrica. Uma variedade de produtos é compilada no projeto fotogramétrico, tais como, fotografias ou imagens digitais, foto índice, mosaicos, ortofotos, ortofotocartas, mapas e cartas topográficas digitais ou vetoriais, base de dados para SIG, MDT, MDS, mapas cadastrais etc. Além do planejamento de vôo deve ser planejado também o apoio de campo (levantamento geodésico de pontos de apoio para processos fotogramétricos), estimativa de custo e tempo de execução do projeto. 2.4.8 Planejamento do apoio de campo O planejamento do apoio de campo consiste em determinar pontos tridimensionais sobre a superfície física por meio de métodos de levantamento direto. Existem dois tipos de pontos de apoio, isto é: pontos naturais; e pontos artificiais. Os pontos naturais são aqueles pontos foto- identificáveis cuja identificação está em cruzamentos de vias, cantos de culturas e de edificações etc (círculo branco, Figura 2.36a). Os pontos de apoio artificiais são figuras geométricas implantadas na superfície física (Figura 2.36b), de forma que os mesmos sejam foto-identificáveis. Esses pontos são implantados, geralmente, com diâmetros de 3 à 5 vezes o tamanho de um pixel no terreno. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  50. 50. Capítulo II 90 FIGURA 2.36. Apoio de campo. (a) Pontos naturais. (b) Pontos artificiais. (a) (b) A partir do apoio de campo se define o sistema referencial no espaço- objeto a ser adotado no projeto fotogramétrico, assim como é fornecido subsídios para os processos de orientação fotogramétrica. Dependendo das especificações de precisão do projeto fotogramétrico, o sistema de varredura Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos
  51. 51. Capítulo II 91 LASER tem servido como tecnologia de levantamento de apoio fotogramétrico, devido a sua capacidade de fornecer pontos tridimensionais, cuja precisão planimétrica é em torno de 50 cm e altimétrica em torno de 15 cm. O sistema de varredura LASER é uma tecnologia emergente no mercado nacional usada como um sistema de aquisição de informações, tais como, imagem de intensidade, coordenadas tridimensionais, resposta espectral dos objetos contidos na superfície de varredura, bem a atitude e posição da plataforma. A seguir serão apresentados os sistemas de aquisição de informações mais utilizados em projetos fotogramétricos. Elementos de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto / Curso de Engenharia Cartográfica – UFPR Prof. Daniel Santos

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