RELATÓRIO DE ACURÁCIA TÉCNICA

Transcrição

1 RELATÓRIO DE ACURÁCIA TÉCNICA COMPOSIÇÃO E PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AEROFOGRAMÉTRICOS PROJETO: Geração de bases cartográficas para estudos do projeto de otimização dos sistemas de macro e micro drenagem das bacias dos Ribeirões do Onça e Pampulha e córrego Cachoeirinha - (PAMCACHONÇA) BELO HORIZONTE - MG CONTRATO: 029/2017 AERODRONEBRASIL.COM

2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ÁREA CONTRATUAL LOCALIZAÇÃO DIMENSÕES FERRAMENTAS E BASES DE DADOS SOFTWARES EMPREGADOS NO PROCESSO EQUIPAMENTOS DE BASE TOPOGRÁFICA PARA COLETA DE DADOS EM SUPERFÍCIE PROCEDIMENTOS DE ANÁLISE AVALIAÇÃO DE ORTOMOSAICOS E PRODUTOS CARTOGRÁFICOS PONTOS DE APOIO EM SOLO METODOLOGIA VISUALIZAÇÃO DOS PONTOS DE APOIO E COLETA DE DADOS EM SOLO COORDENADAS DOS PONTOS DE APOIO UTILIZADOS RESULTADOS E DISCUSSÕES CONJUNTO DE DADOS ANALISADOS IMAGENS COLETADAS OTIMIZAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CÂMERA IMAGENS INTERPOLAÇÃO DE IMAGEM RESULTADOS APURADOS AREA DE COBERTURA GSD - Ground Sample Distance RMS - Erro Médio quadrático PEC - Padrão de Exatidão Cartográfica VARIAÇÃO DOS PONTOS DE GEOLOCALIZAÇÃO DADOS COMPLEMENTARES SISTEMA DE COORDENADAS IMAGEM CALCULADA / GCPs / POSIÇÕES MANUAIS DE PONTOS DE INTERPOLAÇÃO VISUALIZAÇÃO PREVIA DOS MODELOS DIGITAIS SOBREPOSIÇÃO ANEXOS i.

3 1. INTRODUÇÃO Em cumprimento ao contrato de número 029/2017, cons tuído em 08/06/2017, celebrado entre a Engesolo Engenharia LTDA e a Aero Drone Brasil, foram realizados levantamentos fotogramétricos com o obje vo de obter-se produtos cartográficos finais com validação técnica e u lização de algoritmos posteriores para analise baseado nos modelos digitais gerados pelo processo inicial de aerotriangulação, com obje vo de geração de anteprojetos e projetos de engenharia referentes à o mização do sistema de macro e microdrenagem das bacias dos Ribeirões do Onça e da Pampulha e do córrego Cachoeirinha. A u lização de Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) tem se mostrado uma excelente solução na geração de produtos topográficos, já que dispõe de uma maior flexibilidade, menor custo operacional e por serem menos susce veis ao erro de intervenção humana, comparado aos modelos tradicionais, uma vez que são empregados nestes processos algoritmos de ul ma tecnologia para a geração de produtos finais. A fotogrametria digital é caracterizada pela realização dos processos fotogramétricos em um ambiente computacional, com reconhecidas vantagens quando comparada aos processos realizados em meio analógico. Destacam-se, por exemplo, a coleta automá ca de pontos de passagem ou de ligação; a obtenção dos parâmetros de orientação exterior de forma direta; a geração automá ca de MDT/MDS; a geração de ortofotografias; e a junção automá ca de fotografias para a geração do mosaico georreferenciado. 02

4 2. ÁREA CONTRATUAL 2.1. LOCALIZAÇÃO A área urbana objeto de levantamento deste contrato, encontra-se situada em trecho da av. Cris ano Machado entre as vias Bernardo Vasconcelos e Sebas ão de Brito e interseção com Via-240 até a Estação São Gabriel, no município de Belo horizonte. Considerada como área de objeto, a área poligonal, sinalizados em arquivo KML. A Figura 1 - Indicação de localização dessas áreas de contrato. 2.2 DIMENSÕES Tabela 1 Dimensões da área contratada 03

5 3. FERRAMENTAS E BASES DE DADOS 3.1 SOFTWARES EMPREGADOS NO PROCESSO Dentre as ferramentas u lizadas neste levantamento, se destacam: plataforma aérea de sensoriamento remoto (VANT Swinglet CAM); So ware de planejamento de missões autônomas (Mission Planner), E-mo- on (Electronic MOnitoring station), PostFlight Suit e Pix4Dmapper (processamento em base). As bases de dados foram cons tuídas por fotografias aéreas tomadas com uma câmera métrica acoplada ao VANT e pelos receptores de sinais GNSS. 3.2 EQUIPAMENTOS DE BASE TOPOGRÁFICA PARA COLETA DE DADOS EM SUPERFÍCIE: Receptores geodésicos; Receptor GNSS L1L2 TOPOMAP T10 RTK integrado Indicado para levantamentos está cos, cinemá cos e RTK com placa Trimble BD930 com 220 canais universais capaz de receber sinais de GPS, GLONASS, GALILEO E BEIDOU. Taxas de atualização opcionais de 20 Hz. Precisão horizontal de 3mm+ 0,5ppm para levantamento planial métrico. 4. PROCEDIMENTOS DE ANÁLISE O processo de aerolevantamento, objeto deste contrato, se iniciaram com o planejamento dos voos aerofotogramétricos que foram executados em campo. Fator importante considerado no planejamento dos voos foi a verificação das condições atmosféricas para as datas previstas da execução dos mesmos. O trabalho de campo foi executado em três etapas: Na primeira etapa foi realizada a implantação dos alvos pré-sinalizados usados como pontos de apoio e de verificação. Esses alvos foram pintados sobre o solo, com o obje vo de serem inequivocamente e facilmente iden ficáveis nas fotografias e no ortomosaico. A forma e dimensões dos alvos présinalizados seguiram as recomendações do Manual de Aerotriangulação do Ministério da Defesa (1984) e de Wolf (2004), e foram distribuídos de forma homogênea nos blocos. A segunda etapa realizada foi a determinação das coordenadas tridimensionais dos pontos de apoio ou verificação, u lizando receptores de sinais GNSS. Os receptores u lizados são classificados como geodésicos de dupla frequência; os métodos de posicionamento adotados foram o RTK (Real Time Kinema c) e o está co rápido. No posicionamento u lizando o método RTK, o receptor denominado de base foi posicionado em um local de coordenadas previamente conhecidas e de maior al tude da área de estudo de modo a facilitar a comunicação entre o receptor móvel e o receptor base em todos os pontos ocupados. A terceira e úl ma etapa do trabalho de campo realizada foi a execução dos voos fotogramétricos. Os voos foram realizados em modo autônomo, sendo o VANT conduzido na linha de visada (VLOS), nas faixas previamente es puladas, pelo programa computacional Mission Planner. Os parâmetros de orientação exterior (posição e a tude) ob dos de forma direta, pelo sistema inercial e GPS instalados no VANT, foram repassados para as fotografias pelo programa PostFlight. A aerotriangulação, a geração do MDS, das ortofotografias e do ortomosaico foram realizadas no programa Pix4Dmapper. A avaliação dos mosaicos foi realizada pela verificação da acurácia e das precisões planimétrica e al métrica em função do PEC, classificando-os quanto à exa dão e precisão. 04

6 5. AVALIAÇÃO DE ORTOMOSAICOS E PRODUTOS CARTOGRÁFICOS O PEC (Padrão de Exa dão Cartográfica) foi regulamentado no Decreto Nº de 20 de junho de 1984, que estabelece as Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Brasileira através de procedimentos e padrões a serem obedecidos na elaboração e apresentação de documentos cartográficos no território brasileiro. A norma a ser seguida em relação à exa dão especifica. As cartas devem obedecer ao Padrão de Exa dão Cartográfico PEC, segundo os critérios indicados: 1. Noventa por cento dos pontos bem definidos numa carta, quando testados no terreno, não deverão apresentar erro superior ao Padrão de Exa dão Cartográfica, planimétrico, estabelecido; 2. Noventa por cento dos pontos isolados de al tude, ob dos por interpolação de curvas de nível, quando testados no terreno, não deverão apresentar erro superior ao Padrão de Exa dão Cartográfica Al métrico estabelecido. Padrão de Exa dão Cartográfica é um indicador esta s co de dispersão, rela vo a 90% de probabilidade, que define a exa dão de trabalhos cartográficos. A probabilidade de 90% corresponde a 1,6449 vezes o Erro Padrão PEC. O Erro-Padrão isolado num trabalho cartográfico, não ultrapassará 60,8% do Padrão de Exa dão Cartográfica. As cartas, segundo sua exa dão, são classificadas nas Classes A B e C, segundo os critérios apresentados no quadro abaixo: Tabela 02 - Valores dos erros admi dos em uma carta com PEC Classe A, B e C. 05

7 6. PONTOS DE APOIO EM SOLO 6.1. METODOLOGIA Para a verificação da acurácia e precisão do ortomosaico produzido, foram implantados na área de estudo 17 alvos pré-sinalizados, distribuídos entre pontos de controle e pontos de checagem, denominados pontos de apoio. Esses alvos foram distribuídos por toda a área. O modelo de alvo pré-sinalizado u lizado foi adaptado dos modelos sugeridos por Wolf (2004) e Ministério da Defesa (1984). Os modelos usados foram círculos, com as faixas laterais, obedecendo as norma vas sinalizadas acima. As implantações dos alvos foram realizadas nas áreas pavimentadas, sempre considerando o uso das margens das vias exploradas ou seus respec vos acessos para que não haja problemas de recobrimento por objetos moveis durante o processo de iden ficação dos mesmos na ortofoto, o alvo foi representado por uma circunferência com 30 cen metros de diâmetro com faixas laterais. Na imagem os alvos foram representados por uma matriz de 3x3 pixel. As coordenadas tridimensionais de todos os alvos pré-sinalizados foram ob das por posicionamento geodésico pelo método de posicionamento RTK (Real Time Kinema c), usando um par de receptores de sinais GNSS indicado no item 3.2. Ambos os receptores, base e móvel foram configurados com taxa de gravação de um segundo. As coordenadas da base (GNSS) foram determinadas por PPP (Posicionamento por Ponto Preciso), no site do IBGE (Ins tuto Brasileiro de Geografia e Esta s ca). 06

8 6.2. VISUALIZAÇÃO DOS PONTOS DE APOIO E COLETA DE DADOS EM SOLO Como descrito na metodologia do item 6.1 as visualizações dos pontos de apoio sinalizados em solo foram implantadas com o obje vo de serem inequivocamente e facilmente iden ficáveis nas fotografias e no ortomosaico. Como demonstrado nas figuras abaixo: Obs: Relatório de referência à pontos de apoio projetados em campo, disponíveis no anexo i Figura 2 - Iden ficação dos pontos de apoio em área pavimentada Figura 3 - Iden ficação do processo de coleta de dados em campo 6.3. COORDENADAS DOS PONTOS DE APOIO UTILIZADOS Tabela 03 Coordenadas conhecidas dos pontos de apoio em solo. 07

9 7. RESULTADOS E DISCUSSÕES 7.1. CONJUNTO DE DADOS ANALISADOS IMAGENS COLETADAS Foram coletadas durante o processo de levantamento fotogramétrico o total de 1019 imagens, das quais 993 imagens foram calibradas e interpoladas no ponto inicial de processamento (97%) OTIMIZAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CÂMERA A diferença rela va entre os parâmetros iniciais e os parâmetros de o mização foram de 2,1%. Os parâmetros de distância focal são uma propriedade do sensor e da ó ca da câmera. Isso varia com fatores como temperatura, choques, al tude e tempo. É normal que o comprimento focal e seus parâmetros de transformação sejam ligeiramente diferentes para cada projeto, dentro de um limite aceitável, de acordo com os critérios abaixo: IMAGENS Foram iden ficados pontos chave por imagem. A quan dade de pontos chave por imagem determinam a qualidade individual do conteúdo visual de cada imagem pertencente ao processamento, de acordo com os critérios abaixo: 08

10 INTERPOLAÇÃO DE IMAGEM: Em média foram iden ficados pontos correspondentes entre o processo de sobreposição de imagens. A média de pontos de interpolação entre as imagens define a qualidade visual do mosaico a ser construído, pois elas determinam o valor de pontos em comum no processo de sobreposição das imagens, de acordo com os critérios abaixo: 7.2 RESULTADOS APURADOS AREA DE COBERTURA Foi apurado no processo final de aerolevantamento da área da como objeto de contrato as dimensões indicadas na tabela abaixo. Por normalidade a área mapeada possui dimensões superiores entre 20% a 50% da área contratada inicial, esse desvio se dá pelas necessidades de eliminação em caso de iden ficação de distorção de bordas do ortomosaico GROUND SAMPLE DISTANCE (GSD) O GSD é uma das variáveis mais importantes e é a primeira que deverá ser definida, ela garante a resolução espacial do mapeamento, ou seja, o nível de detalhamento. A escolha do GSD influência diretamente na ni dez do mapeamento e resolução das convenções con das na área de análise. GSD apurado: GSD: 3.16 cm / 1.24 in RMS (Erro Médio quadrá co) O RMS é do como o principal indicador no processo de aerofotogrametria, pois ele determina a acurácia final de um levantamento. O RMS ou raiz do valor quadrá co médio é a variação média apurada de cada ponto con do no ortomosaico nos eixos X, Y e Z., ou seja, ele determina qual o erro máximo apurado no projeto. RMS apurado: RMS médio = 0,034 m 09

11 PEC - Padrão de Exa dão Cartográfica Como citado no item 5, os padrões de exa dão cartográfica são classificados nas Classes A, B ou C, vide tabela 02. A Classificação ob da através do levantamento para a área contratada: Classe A VARIAÇÃO DOS PONTOS DE GEOLOCALIZAÇÃO: Na tabela abaixo se faz possível a análise de cada ponto georreferenciado em solo e seus respec vos desvios no plano X, Y e Z: 10

12 8. DADOS COMPLEMENTARES 8.1. SISTEMA DE COORDENADAS Abaixo a tabela com os sistemas de coordenadas definido no processo de levantamento de acordo com a determinação contratual para a área mapeada: 8.2. IMAGEM CALCULADA / GCPs / POSIÇÕES MANUAIS DE PONTOS DE INTERPOLAÇÃO A unificação entre o bloco rela vo, quando a ortofoto ainda não tem um sistema de georreferenciamento aplicado e os pontos coletados em solo através do uso de equipamento geodésicos, transforma o bloco de analise em um mosaico absoluto, tornando as duas bases em uma base única. (Cruzamentos azuis) e suas posições calculadas (cruzes verdes) na vista superior (plano XY), na frente (plano XZ) e na vista lateral (plano YZ). Deslocamento entre as posições de imagem inicial (pontos azuis) e calculadas (pontos verdes), bem como o deslocamento entre as posições iniciais dos GCPs 11

13 8.3. VISUALIZAÇÃO PRÉVIA DOS MODELOS DIGITAIS 8.4. SOBREPOSIÇÃO Na figura abaixo, uma representação do ortomosaico indicando, por cores, em quantas fotografias a mesma área foi imageada. Nota-se que em toda área de da como objeto deste contrato a sobreposição superou o número de 5 (cinco) imagens por pixel, isso define que um mesmo pixel da ortofoto se faz visível em ao menos 5 (cinco) imagens, garan ndo assim uma interpolação de alto nível qualita vo. Número de imagens sobrepostas calculadas para cada pixel do ortomosaico. As áreas vermelhas e amarelas indicam baixa sobreposição para o qual podem ser gerados resultados ruins. As áreas verdes indicam uma sobreposição de mais de 5 imagens para cada pixel. Serão gerados bons resultados de qualidade. 12

14 (31) facebook.com/aerodronebrasil instagram/aerodronebrasil youtube.com/aerodronebrasil AERODRONEBRASIL.COM

15 ANEXO i TERRESTE PARA GERAÇÃO DE ORTO-GEORREFERENCIAMENTO PONTOS DE APOIO MONOGRAFIA DE MARCOS GEODÉSICOS BELO HORIZONTE 2017

16 Vértice: Aero P01 Município/UF: BELO HORIZONTE / MG Latitude (S) Longitude (WGr.) Altitude Elipsoidal Norte Este Altitude Ortométrica BRAZIL/SAD69 Aero P01 S O , ,686 Sumário do Processamento do marco: SIT_229_ Tipo de ponto: Ponto de apoio possuem nível de confiança de 95%. Distância Geodésica em referencia a base (m): Foto do Aero P01 Foto do Aero P01 Localização Aero P01 (identificação do ponto na orotofoto) (identificação do processo de coleta em campo) (localização do ponto em relação a base - itinerário )

17 Vértice: Aero P02 Município/UF: BELO HORIZONTE / MG Latitude (S) Longitude (WGr.) Altitude Elipsoidal Norte Este Altitude Ortométrica BRAZIL/SAD69 Aero P02 S O , ,938 Sumário do Processamento do marco: SIT_229_ Tipo de ponto: Ponto de apoio possuem nível de confiança de 95%. Distância Geodésica em referencia a base (m): 444,03 Foto do Aero P02 Foto do Aero P02 Localização Aero P02 (identificação do ponto na orotofoto) (identificação do processo de coleta em campo) (localização do ponto em relação a base - itinerário )

18 Vértice: Aero P03 Município/UF: BELO HORIZONTE / MG Latitude (S) Longitude (WGr.) Altitude Elipsoidal Norte Este Altitude Ortométrica BRAZIL/SAD69 Aero P03 O S , ,423 Sumário do Processamento do marco: SIT_229_ Tipo de ponto: Ponto de apoio possuem nível de confiança de 95%. Distância Geodésica em referencia a base (m): 115,57 Foto do Aero P03 Foto do Aero P03 Localização Aero P03 (identificação do ponto na orotofoto) (identificação do processo de coleta em campo) (localização do ponto em relação a base - itinerário )

19 Vértice: Aero P04 Município/UF: BELO HORIZONTE / MG Latitude (S) Longitude (WGr.) Altitude Elipsoidal Norte Este Altitude Ortométrica BRAZIL/SAD69 Aero P04 O S , ,776 Sumário do Processamento do marco: SIT_229_ Tipo de ponto: Ponto de checagem possuem nível de confiança de 95%. Distância Geodésica em referencia a base (m): 260,60 Foto do Aero P04 Foto do Aero P04 Localização Aero P04 (identificação do ponto na orotofoto) (identificação do processo de coleta em campo) (localização do ponto em relação a base - itinerário )

25 Vértice: Aero P10 Município/UF: BELO HORIZONTE / MG Latitude (S) Longitude (WGr.) Altitude Elipsoidal Norte Este Altitude Ortométrica BRAZIL/SAD69 Aero P10 O S , ,145 Sumário do Processamento do marco: SIT_229_ Tipo de ponto: Ponto de apoio possuem nível de confiança de 95%. Distância Geodésica em referencia a base (m): 486 Foto do Aero P10 Foto do Aero P10 Localização Aero P10 (identificação do ponto na orotofoto) (identificação do processo de coleta em campo) (localização do ponto em relação a base - itinerário )