Noções de Aerofotogrametria - CEFET-SC - Curso Técnico de Geomensura - Disciplina de Sensoreamento Remoto

Noções de Aerofotogrametria - CEFET-SC - Curso Técnico de Geomensura -...

(Parte 1 de 4)

Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina

Unidade de Florianópolis

Departamento Acadêmico da Construção Civil

Curso Técnico de Geomensura Unidade Curricular: Sensoriamento Remoto

GENERALIDADES2
HISTÓRICO2
AEROFOTOGRAMETRIA2
CARACTERÍSTICAS2
AEROFOTOS3
TIPOS DE AEROFOTO4
TOMADA DE AEROFOTOS4
AEROFOTOS VERTICAIS4
CORREÇÕES DE VÔO6
NOTAÇÕES MARGINAIS6
MAPA-ÍNDICE E FOTO-ÍNDICE6
ESTEREOSCOPIA1
ESTEREOCÓPIO14
PSEUDOSCOPIA15
ESTEREOPAR18
FOTOBASE AJUSTADA18
DETERMINAÇÃO DA FOTOBASE AJUSTADA19
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Aerofotogrametria e foto-interpretação são técnicas ou sistemas de obtenção de informações e/ou dados quantitativos tendo como material base as fotografias aéreas.

As informações estão registradas, como tons cinza ou cores numa emulsão foto sensível, através de uma câmara fotográfica ou câmara métrica que capta a energia radiante eletromagneticamente refletida pelos objetos.

As primeiras imagens fotográficas datam de 1727 e não eram permanentes.

A fotografia como hoje conhecemos, só começou efetivamente a existir quando foi construída a primeira câmara fotográfica data da época de Aristóteles a 2.300 anos atrás.

Muitos pesquisadores e firmas industriais contribuíram no desenvolvimento e aperfeiçoamento do processo fotográfico: nos produtos químicos, filmes, processo de revelação e fixação, lentes e máquinas Fotográficas.

As primeiras fotografias aéreas foram tiradas de balões em 1858 por

Tournachon com a finalidade de confeccionar mapas topográficos, fotografias aéreas foram utilizadas na Guerra Civil americana com o uso de balões em 1862.

O uso de fotografias dependeu do progresso em se obter uma plataforma estável e controlável da qual se pudesse tirar fotografias: avião. As primeiras fotos de avião datam de 1909 por wrigth. A I Guerra mundial tornou definitiva a importância das aerofotos e, em 1915 foram produzidas as primeiras câmaras aéreas.

Após a guerra, o uso e progresso das aerofotos se expandiram nas áreas civis, militares e ciêntificas. A I Guerra Mundial foi fundamentalmente de fotografias.

Atualmente é extenso e intenso o uso de aerofotos, acrescidas das fotografias “não óticas” (imagens): magnéticas, eletrônicas, termais, etc., e com a aplicação da computação na utilização das fotografias.

É uma técnica ou método para obtenção de medidas de aerofotos aproveitando-se de suas propriedades geométricas.

A utilização das fotos apresenta problemas aos quais devemos nos familiarizar:

1) de caráter geométrico – a forma e o tamanho dos objetos dependem das características geométricas, da natureza e posição do filme e/ou câmara.

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2) de caráter físico – a interação da radiação eletromagnética com o ambiente (alvo inclusive) e com o com o conjunto sensor-observador;

3) de caráter fisiológico – a visão (mono e binocular) desempenha papel importante na utilização das fotos;

4) de caráter psicológico – a percepção, o reconhecimento dos objetivos e conclusões constitui um complexo sistema cognitivo envolvendo memória e lógica.

O material básico é a fotografia. Os meios ou instrumentos para sua obtenção são: câmara métrica (fotográfica), filmes e materiais sensíveis, processos de revelação ou fixação.

A máquina fotográfica é constituída de: objetiva, corpo e porta filme. A câmara aerofotográfica ou métrica é semelhante às máquinas fotográficas comuns, apresenta apenas algumas características peculiares:

a) objetiva de foco fixo calibrado; b) corpo; c) chassis ou porta-filme.

Essas câmaras têm um equipamento periférico como o intervalômetro e o estatoscópio, e a base-suporte ou berço.

O princípio é da ótica, neste caso específico aplicado à fotografia ótica fotográfica.

O mecanismo fotográfico apresenta: abertura (campo fotográfico), obturador e diafragma.

O material sensível ou filme pode ser: a) placas rígidas ou fitas: b) branco/preto - pancromático - ortocromático

- infravermelho

- monocromático ou espectral c) colorido - normal - infravermelha ou falsa cor d) positivo ou negativo e cópia de transferência.

Ótica e elementos geométricos Os elementos geométricos e óticos das aerofotos são: 1) Centro de perspectiva ou centro ótico – símbolo: O 2) Eixo ótico 3) Plano focal, normal ao eixo ótico. 4) Distância focal, distância entre centro ótico e o plano focal segundo o eixo ótico – símbolo: f 5) Foco 6) Lente

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As aerofotos são divididas quanto ao seu posicionamento especial em: a) terrestres – eixo ótico horizontal b) aéreas – oblíqua alta: eixo ótico inclinado abrangendo o horizonte; - oblíqua baixa: eixo ótico inclinado sem abranger o horizonte;

- vertical: eixo ótico vertical;

Cada tipo apresenta vantagens e desvantagens: as terrestres e as obliquas pelas suas perspectivas são mais fáceis de compreensão, mas trazem complicações matemáticas na extração de dados quantitativos e na determinação de escalas. As verticais apresentam condições exatamente inversas.

TOMADA DE AEROFOTOS A tomada de aerofotos é feita com:

a) aeronave - avião, helicóptero, balões, dirigível, míssil, satélite. b) câmara aerofotográfica ou câmara métrica c) filmes – chapas, placas, rolos.

A câmara métrica se compõe de: objetiva com campo ou área definida e distância focal; corpo; porta-filme; e berço; diafragma e obturadores. As fotos podem ser do tamanho de 23x23cm, 18x18cm ou outras dimensões pouco usadas.

As fotografias aéreas verticais tem elementos e propriedades geométricas que favorecem a sua utilização. Consideramos um caso ideal: a aerofoto foi tirada com uma câmara de distância focal “f”, a certa altura “H” sobre o terreno fotografado perfeitamente plano e horizontal.

A altura de vôo “H” pode ser conhecida por: H = A – C onde A é a altitude de vôo (nível do mar) e C é a altitude ou cota do terreno fotografado (altitude # altura). No terreno plano existe um objeto – faixa reta AB, que aparece na foto como uma imagem também reta “ab”. O conjunto objeto-objetiva-imagem forma 2 triângulos semelhantes – os lados dos triângulos semelhantes são semelhantes – tiramos a relação:

OB ob ON on AB

Observando a figura e a relação vemos que ab/AB é a escala, e que On =f e On=H:

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= relaçãofundamental)

VÔO FOTOGRÁFICO A cobertura fotográfica de um terreno obedece a uma série de condições, não se tiram apenas por tirar ou mandando simplesmente um avião para fotografar; existe um planejamento que é condicionado por:

1) finalidade de projeto 2) escala 3) em função dos condicionamentos escolhe-se: a) câmara b) filme c) filtro (s) d) outros equipamentos (aeronave, recobrimento).

De posse dos dados condicionantes, estabelece-se o plano de vôo: I ) linhas de vôo – são previamente escolhidas de maneira racional, completa e econômica; obtem-se assim o que se chama de faixas de fotos.

I ) altura de vôo I ) recobrimentos longitudinal e lateral (exigências esterocópicas).

No cobrimento longitudinal qualquer parte do terreno fotografado deve aparecer obrigatoriamente em pelo menos duas fotos consecutivas. O recobrimento normal é de 60%. O recobrimento lateral serve para unir faixas de vôo adjacentes e é da ordem de 30%.

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*Aero-base: distância do avião entre 2 tomadas consecutivas. *foto-base: distância dos centros de base consecutivas, que representam as posições (estações) do avião ao fotografar e que aparecem numa foto devido ao comprimento longitudinal.

Frequentemente o avião é desviado de sua rota devido às condições atmosféricas, afetando o alinhamento das fotos numa faixa de vôo. como se corrige.

Devem constar nas fotos fora da área de imagem os dados imprescindíveis ao uso posterior das fotos: data, projeto, distância focal calibrada, escala, número da foto, câmara empregada, nível e hora.

Quando se trabalha com um grande número de fotos é necessário uma metodologia ou organização sob pena de uma enorme perda de tempo e de se cometer erros grosseiros.

O mapa-índice consiste em assinalar num mapa adequado as faixas de fotos o número ou código das fotos e a área coberta pela foto (uma boa aproximação é a redução linear de 4 a 6 x o tamanho da foto).

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O foto-índice consiste numa reprodução de um mosaico das fotografias colocadas nas respectivas posições relativas: fotografa-se o conjunto e reproduzse em escala apropriada (os números das fotos devem ser bem visíveis na reprodução).

COMPARAÇÃO: MAPA – FOTO Carta ou mapa: é a representação do terreno num plano, empregando-se uma simbologia padronizada.

Foto: é um documento (imagem) registrador do terreno num plano – a foto. O fator principal que diferencia um mapa de uma foto é a projeção. Os mapas são obtidos ou feitos através da projeção ortogonal (vertical) e reduzida à escala; já a foto é obtida através da projeção central ou cônica , onde o ponto de vista ou centro de projeção ou centro de perspectiva é o centro ótico da objetiva, e a foto representa o plano de projeção.

Somente quando as fotos satisfazem certo número de condições ideais é que se igualam aos mapas: 1) o terreno fotográfico é perfeitamente plano e horizontal 2) exata verticalidade do eixo ótico 3) exata manutenção da altura de vôo 4) máxima qualidade do material e dos equipamentos fotográficos

Quanto mais se afastar dessas condições, tanto mais se diferenciam as fotos dos mapas.

As principais discrepâncias entre foto e carta são: 1) variações de escala 2) deslocamento ou desvio devido ao ao relevo 3) inclinação da foto (inclinação do eixo ótico) 4) distorções causadas pelas lentes, filmes, etc.

1)variação de escala devido ao relevo

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Na figura: M=N=R=S

H3 maior que H2 Maior que H1

No datum 1 temos:

No datum 2 temos:

No datum 3 temos:

Como as alturas são diferentes, as escalas EX também o serão. Numa carta os mesmos objetos situados em diferentes altitudes ou alturas mantêm a mesma escala e em qualquer ponto do mapa.

1) variação de escala: dificilmente um avião consegue se manter na mesma altura em tomadas sucessivas de foto em todo vôo, na prática, cada foto da mesma faixa tem pequenas diferenças de escala, da mesma forma entre fotos de faixas de escala diferentes.

2) Deslocamento devido ao relevo: por deslocamento entende-se mudança de posição; nos casos “1” anteriores tínhamos variação de tamanho.

dr =deslocamento devido a altura ( relevo), chamado também de deslocamento de paralaxe.

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Curso Técnico de Geomensura Geociências 9 r1=distância da outra extremidade da imagem ao centro. Datum π = plano de referência que passa na base do poste AB. ∆h= altura do poste. Hπ=altura de vôo sobre o datum M = plano horizontal de projeção ortagonal-mapa.

n. N , NI , NII = interseção do eixo ótico com a foto, datum, terreno e mapa .

h = altura do objeto

A escala do datum é igual à escala do “mapa”. Qualquer ponto acima ou abaixo do datum aparecerá deslocado na foto, apenas os pontos que estiverem no datum estará em escala correta na foto em relação ao mapa.

A posição de “b” na foto equivale à posição de um ponto s no datum, quando deveria coincidir com a de “a” exatamente como os pontos AI e BI coincidem no mapa; assim a imagem “b” na foto apresenta-se deslocada de AS no datum.

Esses deslocamentos são bem visíveis em fotos onde aparece imagem de objetos altos – torres, chaminé, prédios, árvores, etc.- particularmente quando essas imagens estão próximas às bordas da foto; essas imagens assim deslocadas distribuem-se radialmente a partir do centro da foto : o deslocamento faz-se radialmente. Esse deslocamento radial é expresso pela fórmula:

dr = H

Onde: dr = deslocamento sofrido pela imagem do objeto na foto r = distância na foto do ponto deslocado ao centro. ∆h= altura do objeto (ou altura do relevo) em relação ao plano de referência.

Esta fórmula mostra que:

1) O deslocamento devido ao relevo (altura) é diretamente proporcional a “r” se ∆h e Hπ forem constantes significa que quanto mais a imagem estiver afastada do centro da foto, tanto maior será o deslocamento.

2) O deslocamento devido ao relevo (altura) é diretamente proporcional à “∆h” se “r” e Hπ forem constantes – significa que quanto maior a distância (altura) do objeto ao plano de referência tanto maior será o deslocamento.

3) O deslocamento é inversamente proporcional a “Hπ” se “r” e ∆h forem constantes – significa que quanto maior a altura de vôo em relação ao datum de referência tanto menor o deslocamento.

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Para os exemplos apontados – torre, chaminé, etc. – tudo o que foi dito acima é visível na foto: se considerarmos que o relevo do terreno é o topo de um objeto imaginário, só não terá a imagem da base deste objeto, mas é fácil perceber que as conclusões tiradas são válidas, aplicáveis.

Devido á esse fato – deslocamento devido ao relevo – as direções entre dois pontos de uma foto que estejam fora do plano de referência aparecerão na foto com direções diferentes a da realidade, i.e as imagens de dois de pontos de alturas diferentes apresentam uma distorção de direção.

Da mesma forma a distância entre dois pontos na mesma situação na foto, e aparece em escala diferente.

Uma aerofoto apresenta assim, simultaneamente, deslocamento de paralaxe e variação de escala devididas unicamente relevo do terreno.

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Nas condições reais de vôo fotográfico, dificilmente se obtém a absoluta verticalidade do eixo ótico, apresentando as fotos um certo grau de inclinação; o limite máximo admissível é de 3°.

Um bom vôo fotográfico deve apresentar; raríssimas fotografias com inclinação superior a 3°, 90% menor que 2° e 50% menor que 1 grau.

Os aparelhos de restituição já vem com dispositivos que corrigem inclinações de até 3°, para valores maiores é necessário corrigir a foto com instrumentos chamados de ratificadores.

Cuidados na determinação de escalas

Deve-se tomar uma série de complicações ao se determinar uma escala de uma foto; a) medidas de segmentos horizontais. b) usar entroncamentos ou cruzamentos como ponto de referência. No mapa (as estradas estão fora de escala por necessidade simbólica); evitar o topo de árvores ou de edifícios devido o deslocamento da imagem pelo relevo. c) Diminuir os erros relativos (de medidas) medindo-se segmentos longos (na foto). d) Medir segmentos que se cruza a 90°, para diminuir o efeito inclinação. e) Medir vários segmentos e/ou medir várias vezes o mesmo segmento (diminui erros). f) Observar estereocospicamente para estimar a superfície média ou mais freqüente e procurar efetuar medidas nesse plano médio.

Distorções devidas ao material e equipamento As distorções provocadas pelas lentes das câmaras fotográficas são desprezíveis e podem ser corrigidas nas copiadoras. Os filmes também apresentam distorções, são também desprezíveis. Quanto aos papéis eles apresentam distorções que podem ultrapassar os limites de tolerância: são sensíveis a variação de temperatura e principalmente de umidade. Quando se é exigida alta precisão do resultado do trabalho , usam-se papéis especiais com alma de alumínio – cronopack , correctostat.

Fenômeno ou técnicas para se obter imagens tridimensionais a partir de imagens bidimensionais.

A observação simples de uma foto pode fornecer boas informações da área fotografada, mas a observação estereoscopica permitirá obter melhores detalhes e informações mais exatas, particularmente se a região for acidentada.

A percepção e avaliação do relevo sem estereoscopia é bastante limitada e depende da experiência pessoal sobre profundidade visual, i.é e da capacidade de perceber distâncias com uma só vista. A percepção ao relevo ou profundidade à vista desarmada é auxiliada pelas

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