IMPLEMENTAÇÃO DO MÓDULO DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRICA EM UM BANCO DE IMAGENS GEORREFERENCIADAS ELIVAGNER BARROS DE OLIVEIRA

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1 IMPLEMENTAÇÃO DO MÓDULO DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA EM UM BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS ELIVAGNER BARROS DE OLIVEIRA PRESIDENTE PRUDENTE 23

2 ELIVAGNER BARROS DE OLIVEIRA IMPLEMENTAÇÃO DO MÓDULO DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA EM UM BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em iências artográficas da Faculdade de iências e Tecnologia da UNESP, para a obtenção do título de Mestre. Orientador: Prof. João Fernando ustódio da Silva PRESIDENTE PRUDENTE 23

3 O46i Oliveira, Elivagner Barros de. Implementação do módulo de Interseção Fotogramétrica em um banco de imagens georreferenciadas / Elivagner Barros de Oliveira. - Presidente Prudente: [s.n.], f. : il. Dissertação (mestrado). - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de iências e Tecnologia Orientador: João Fernando ustódio da Silva Inclui bibliografia 1. Sistemas móveis de mapeamento - Interseção fotogramétrica - Banco de imagens georreferenciadas. I. Oliveira, Elivagner Barros de. II. Título. DD (18.ed.)

4 TERMO DE APROVAÇÃO ELIVAGNER BARROS DE OLIVEIRA IMPLEMENTAÇÃO DO MÓDULO DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA EM UM BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS Dissertação aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre no urso de Pós-Graduação em iências artográficas, pela seguinte banca examinadora: Orientador: Prof. Dr. João Fernando ustódio da Silva Prof. Adj. do Departamento de artografia da FT/ Unesp Prof. Dr. Irineu da Silva Prof. Ass. do Departamento de Transportes EES/USP Prof. Dr. Aluir Porfírio Dal Póz Prof. Ass.do Departamento de artografia da FT/Unesp Presidente Prudente, 25 de julho de 23

5 DEDIATÓRIA Aos meus pais, José Lima e Amélia, aos meus avós Américo Alves Barros (in memorian), Maria Luiza Barros (in memorian) e a minha noiva Patrícia.

6 AGRADEIMENTOS Agradeço aos meus pais, pela presença constante em minha vida, pelo amor e incentivo que sempre me motivaram e me fizeram acreditar ser capaz de seguir em frente, independente dos obstáculos. A minha noiva Patrícia, pela compreensão e pelas eternas demonstrações de carinho, amor e companheirismo, pela ajuda na finalização deste trabalho e principalmente por entrar em minha vida de uma maneira especial. Obrigado, "Linda". As minhas irmãs, Alessandra e Elivânia, meus tios Paulo, Américo, Agnaldo e minha tia Anália por sempre acreditarem nos meus esforços, me dando forças para continuar seguindo em frente. Ao meu orientador, professor João Fernando, por confiar e acreditar em nosso trabalho. Agradeço pelo grande aprendizado adquirido, pela marcante compreensão e disponibilidade dispensadas ao longo deste trabalho, pela amizade e exemplo de profissionalismo. Muito obrigado, Professor. A equipe do Laboratório de Mapeamento Móvel, Ricardo, Rodrigo ("Peixe"), Héber ("Gafa"), pela ajuda no fornecimento dos dados e demais contribuições para realização deste trabalho, pelo companheirismo e pelas boas gargalhadas. Aos professores do departamento de artografia da FT/UNESP, em especial aos professores Otávio, Mauro e Paulo, pelo incentivo e conhecimento adquirido, fundamentais para minha formação profissional. Aos funcionários do departamento de artografia da FT/UNESP, que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho, em especial ao meu amigo Ítalo, pela amizade e apoio dispensados durante todo o período de convivência. Ao pessoal da "Avanti-House", Álvaro, Edmur, Marcelo Zuliani, Peu e Wilson pela disposição em ajudar-me na realização deste trabalho. Ao coordenador do setor de Geoprocessamento do setor de Geodésia da Petrobrás/Macaé-RJ, João Bach, e a Avanti Prima Engenharia, pela compreensão e por facilitar a conclusão deste trabalho.

7 EPÍGRAFE "É melhor tentar e falhar, que preocupar-se e ver a vida passar; É melhor tentar, ainda que em vão, que sentar-se fazendo nada até o final" Martin Luther King

8 RESUMO Os Sistemas Móveis de Mapeamento (SMM) proporcionam uma seqüência de pares de imagens que permitem medir e analisar pontos e feições fotogramétricos para fins de mapeamento topográfico e também uma simples avaliação visual das condições das vias de transporte. Um projeto de SMM gera um grande numero de imagens que são armazenadas em fitas magnéticas (DVAM) a 3 qps (quadros por segundo) na câmera, que depois são transferidas para o disco rígido de um computador. Mesmo selecionando apenas uma imagem por segundo, o numero de imagens referentes às ruas percorridas é ainda expressivo. Um banco de pares de imagens georreferenciadas foi construído a fim de armazenar e organizar as imagens obtidas pelo SMM. Um módulo de interseção fotogramétrica foi adicionado ao banco de dados, a fim de medir os pares de imagens e estimar as coordenadas espaciais (X Y Z) dos pontos selecionados das vias de transporte e de seus arredores. Os resultados obtidos usandose diferentes métodos de interseção fotogramétrica são apresentados e discutidos incluindo um mapa de ruas na escala 1:1.. omo esperado, o modelo rigoroso das equações de colinearidade proporcionou os melhores resultados finais depois de usar os resultados do método de interseção por agrupamento de parâmetros como valores aproximados das três coordenadas cartesianas dos pontos-objeto. Palavras-chave: Sistemas Móveis de Mapeamento, Interseção Fotogramétrica, Banco de dados relacionais.

9 ABSTRAT Mobile mapping systems (MMS) provide a sequence of image pairs that allow the measurement and analysis of photogrammetric point and features for topographic mapping purposes and also a simple visual evaluation of some specific conditions of the roads. A project of MMS generates a large number of images that are stored in magnetic tapes (DVAM) at 3 fps (frames per second) in the camera and then downloaded to a computer hard disk. Even selecting only one image per second, the number of images related to the traveled roads is still expressive. A georeferenced road image pair database was built in order to store and organize image data obtained by the MMS. A module of photogrammetric intersection was added to the database in order to measure the image pairs and to compute the spatial coordinates (X Y Z) of the selected points of the roads and their vicinities. The results obtained after using different methods of photogrammetric intersection are presented and discussed including an urban road map at scale 1:1.. As expected, the rigorous model of the collinearity equations provided the best final results after using the results of the parameter grouping method of intersection as approximate values for the three cartesian coordinates of the object points. Key words: Mobile Mapping Systems, Photogrammetric Intersection, Relational Database

10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO SISTEMAS MÓVEIS DE MAPEAMENTO DIGITAL HISTÓRIO DA UNIDADE MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL (UMMD) BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS (BIG) OBJETIVOS PROPOSIÇÃO JUSTIFIATIVAS ESTRUTURA DO TRABALHO SISTEMA MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL UNIDADE MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL (UMMD) LABORATÓRIO DE MAPEAMENTO MÓVEL PROESSO DE PRODUÇÃO ARTOGRÁFIA alibração da Unidade Móvel de Mapeamento Digital Levantamento em ampo Taxa de Aquisição e Nomenclatura das Imagens aminhamento Fotogramétrico Determinação dos entros Perspectivos das âmaras Fototriangulação Interseção Fotogramétrica e Obtenção dos Produtos Finais BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS VERSÃO Modelagem onceitual do Banco de Imagens Georreferenciadas (BIG 1) Modelo de Representação do BIG BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS VERSÃO INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA Álgebra da Interseção Fotogramétrica Terrestre Equações de colinearidade ANÁLISE DE SISTEMA E FUNDAMENTOS DE BANO DE DADOS RELAIONAL ANÁLISE DE SISTEMAS Identificação da Necessidade Avaliação da Viabilidade Técnica e Econômica da onstrução do Sistema Análise Técnica Diagrama de Fluxo de Dados Entidades externas Fluxo de dados Processos Depósito de dados SISTEMAS DE BANO DE DADOS Histórico do desenvolvimento Modelos de Dados Gerenciamento de Banco de Dados Modelo de Dados Fundamentado em Registro em Banco de Dados Relacional Diagrama Entidade-Relacionamento...54

11 Entidades Relacionamentos Modelo de Representação e Modelo de Implementação FUNDAMENTOS TEÓRIOS E APLIAÇÃO DOS MODELOS DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA UTILIZANDO PARALAXE A PARTIR DE ESTAÇÕES TERRESTRES DE MESMA ALTITUDE DETERMINAÇÃO DA INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA A PARTIR DA RELAÇÃO DA ESALA MÉTODO DE AGRUPAMENTO DE PARÂMETROS MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE RESULTADOS OBTIDOS OM O BIG E O MÓDULO DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA MODELAGEM E ESTRUTURAÇÃO DO BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS Arquitetura do BDE (Borland Database Engine) Banco de Dados Paradox Diagrama de Fluxo de Dados do Banco de Imagens Georreferenciadas MODELAGEM DO BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS Modelo onceitual Modelo de Representação das Tabelas riadas pelo BIG IMPLEMENTAÇÃO DO BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS riação de Novo Projeto no BIG Manipulação de Dados Interface de Entrada de Dados em Estrutura de Tabela Interface de Entrada de Dados de âmaras Interface de Entrada de Dados de Imagens Interface de Entrada de Dados de Vias Terrestres Interface de importação de dados de orientação exterior Interface de Visualização do Relatório de Imagens Módulo de Interseção Fotogramétrica Integração do BIG com sistemas comerciais de Informações Geográficas AVALIAÇÃO DOS MODELOS DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA IMPLEMENTADOS Avaliação dos modelos de interseção fotogramétrica Análise dos produtos cartográficos obtidos pela determinação de feições utilizando os métodos de interseção fotogramétrica Análise da Exatidão artográfica Análise de tendência Análise de precisão ONLUSÕES E REOMENDAÇÕES...11 REFERÊNIAS BIBLIOGRÁFIAS...111

12 LISTA DE TABELAS TABELA 1 SISTEMAS MÓVEIS DE MAPEAMENTO EXISTENTES...2 TABELA 2 NOMENLATURA PARA NOMEAÇÃO DAS IMAGENS OLETADAS PELA UMMD...3 TABELA 3 ESTRUTURA DA TABELA "PROJETO" DO BIG TABELA 4 ESTRUTURA DA TABELA "ENDEREÇO" DO BIG TABELA 5 ESTRUTURA DA TABELA "LIENTE" DO BIG TABELA 6 ESTRUTURA DA TABELA "IMAGEM/PROJETO" DO BIG TABELA 7 ESTRUTURA DA TABELA "IDADE" DO BIG TABELA 8 ESTRUTURA DA TABELA "ÂMARA" DO BIG TABELA 9 ESTRUTURA DA TABELA "IMAGEM" DO BIG TABELA 1 NOME E DESRIÇÃO DAS TABELAS EXISTENTES EM ADA BANO DE DADOS RIADOS OM O BIG TABELA 11 TIPOS DE AMPOS PARA TABELAS PARADOX...7 TABELA 12 ESTRUTURA DA TABELA DE PROJETO...72 TABELA 13 ESTRUTURA DA TABELA DE ÂMARAS...73 TABELA 14 ESTRUTURA DA TABELA DE IMAGENS...74 TABELA 15 ESTRUTURA DA TABELA DE VIAS TERRESTRES...75 TABELA 16 ESTRUTURA DA TABELA DE ONSULTAS...75 TABELA 17 ESTRUTURA DA TABELA DE FEIÇÕES...75 TABELA 18 BOTÕES DE HAMADA DE FUNÇÕES DO BIG...77 TABELA 19 RESULTADOS OBTIDOS UTILIZANDO O MODELO DE INTERSEÇÃO POR PARALAXE...91 TABELA 2 RESULTADOS OBTIDOS UTILIZANDO O MODELO DE INTERSEÇÃO POR ESALA...92 TABELA 21 RESULTADOS OBTIDOS UTILIZANDO O MODELO DE INTERSEÇÃO PELO MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS...92 TABELA 22 RESULTADOS OBTIDOS UTILIZANDO O MODELO DE INTERSEÇÃO PELO MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...93 TABELA 23 DIFERENÇAS OBTIDAS ENTRE A DETERMINAÇÃO UTILIZANDO O MÉTODO POR ESALA E O MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS...94 TABELA 24 DIFERENÇAS OBTIDAS ENTRE A DETERMINAÇÃO UTILIZANDO O MÉTODO POR ESALA E O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...94 TABELA 25 DIFERENÇAS OBTIDAS ENTRE A DETERMINAÇÃO UTILIZANDO O MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS E O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...95 TABELA 26 PADRÃO DE EXATIDÃO ARTOGRÁFIO E ERROS PADRÃO...97 TABELA 27 DISREPÂNIA ENTRE OS PONTOS DE ONTROLE E OS PONTOS MEDIDOS NA ARTA DETERMINADA ATRAVÉS DO MÉTODO DE INTERSEÇÃO POR ESALA...99

13 TABELA 28 DISREPÂNIA ENTRE OS PONTOS DE ONTROLE E OS PONTOS MEDIDOS NA ARTA DETERMINADA UTILIZANDO O MÉTODO DE INTERSEÇÃO POR AGRUPAMENTO DE PARÂMETROS...1 TABELA 29 DISREPÂNIA ENTRE OS PONTOS DE ONTROLE E OS PONTOS MEDIDOS NA ARTA DETERMINADA UTILIZANDO O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...11 TABELA 3 ANÁLISE DE TENDÊNIA NAS ARTAS DIGITAIS...12 TABELA 31 ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:1., OBTIDA com o MÉTODO DE INTERSEÇÃO POR ESALA...13 TABELA 32 ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:1., OBTIDA OM O MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS...14 TABELA 33 ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:1., OBTIDA OM O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...15 TABELA 34 ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:2., OBTIDA OM O MÉTODO DE INTERSEÇÃO POR ESALA...16 TABELA 35 ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:2., OBTIDA OM O MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS...17 TABELA 36 ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:2., OBTIDA OM O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...18

14 LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 1 SISTEMAS OMERIAIS DE MAPEAMENTO DE RODOVIAS...19 FIGURA 2 UNIDADE MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL (UMMD) - VISTA GERAL E DO DETALHE DA MONTAGEM DAS VÍDEO ÂMARAS E DAS ANTENAS DOS REEPTORES GPS...21 FIGURA 3 LABORATÓRIO DE MAPEAMENTO MÓVEL (LAMMOV) - VISTAS EXTERNA (OM A GARAGEM) E INTERNA...22 FIGURA 4 ESQUEMA DOS EQUIPAMENTOS QUE OMPÕEM A UMMD...25 FIGURA 5 UMMD DIANTE DO AMPO DE ALIBRAÇÃO...27 FIGURA 6 IMAGENS TOMADAS NO AMPO DE ALIBRAÇÃO ONSTRUÍDO PARA A UMMD...28 FIGURA 7 SELEÇÃO E ONVERSÃO DOS QUADROS MARADOS DO FILME EM IMAGENS...29 FIGURA 8 ILUSTRAÇÃO DO AMINHAMENTO FOTOGRAMÉTRIO...3 FIGURA 9 DETERMINAÇÃO DE DUAS POSIÇÕES GPS ONSEUTIVAS E DOS ENTROS PERSPETIVOS...31 FIGURA 1 REGIÕES DE INTERESSE NAS IMAGENS OLETADAS PELA UMMD...33 FIGURA 11 MAPA URBANO EM ESALA REDUZIDA (ORIGINAL EM 1:1.), OBTIDO OM DADOS OBTIDOS OM A UMMD EM FIGURA 12 MAPA URBANO EM ESALA REDUZIDA (ORIGINAL EM 1:1.), OBTIDO OM DADOS OBTIDOS OM A UMMD EM FIGURA 13 INTERFAE PRINIPAL DA PRIMEIRA VERSÃO DO BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS...37 FIGURA 14 INTERFAE PARA ADASTRAMENTO DE IMAGENS DO BIG FIGURA 15 MODELO ONEITUAL DO BIG 1 (OLIVEIRA, 21)...39 FIGURA 16 LOAÇÃO DE PONTOS ATRAVÉS DE INTERSEÇÃO A PARTIR DE DUAS FOTOGRAFIAS TERRESTRES HORIZONTAIS (ADAPTADO DE WOLF, 1974)...44 FIGURA 17 VISTA PLANA DA INTERSEÇÃO DE PONTOS A PARTIR DE DUAS FOTOGRAFIAS TERRESTRES HORIZONTAIS (ADAPTADO DE WOLF, 1974)...45 FIGURA 18 SIMBOLOGIA PARA REPRESENTAÇÃO DE ENTIDADE EXTERNA.5 FIGURA 19 SIMBOLOGIA PARA REPRESENTAÇÃO DE FLUXO DE DADOS...51 FIGURA 2 SIMBOLOGIA PARA REPRESENTAÇÃO DE PROESSOS...51 FIGURA 21 SIMBOLOGIA PARA REPRESENTAÇÃO DE DEPÓSITO DE DADOS.52 FIGURA 22 MAPEAMENTO DE RESTRIÇÕES DE RELAIONAMENTOS...55 FIGURA 23 PAR DE IMAGENS TERRESTRES HORIZONTAIS, TOMADAS OM ÂMARAS A PARTIR DE EIXOS PARALELOS A PARTIR DAS ESTAÇÕES DE EXPOSIÇÃO OM IGUAIS ALTITUDES (ADAPTADO DE WOLF, 1974)...57 FIGURA 24 GEOMETRIA DA ONDIÇÃO DE OLINEARIDADE TERRESTRE...64 FIGURA 25 DIAGRAMA DA ARQUITETURA DO BDE...69 FIGURA 26 DIAGRAMA DE FLUXO DE DADOS EM ALTO NÍVEL DO BIG FIGURA 27 DIAGRAMA ENTIDADE-RELAIONAMENTO DO BIG FIGURA 28 INTERFAE PRINIPAL DO BIG

15 FIGURA 29 INTERFAE DE RIAÇÃO DE PROJETOS...77 FIGURA 3 ESTRUTURA DE DIRETÓRIO DE PROJETO RIADO PELO BIG FIGURA 31 INTERFAE PARA ENTRADA DE DADOS EM ESTRUTURA DE FOLHA DE DADOS...79 FIGURA 32 INTERFAE DE EDIÇÃO DE DADOS DE ÂMARAS...8 FIGURA 33 INTERFAE PARA ENTRADA DE DADOS DE IMAGENS, PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO EXTERIOR E RIAÇÃO DO RELAIONAMENTO OM A TABELA DE ÂMARAS...8 FIGURA 34 INTERFAE DE ENTRADA DE DADOS DE VIAS TERRESTRES...81 FIGURA 35 INTERFAE DE IMPORTAÇÃO DE ARQUIVOS DE ORIENTAÇÃO EXTERIOR...82 FIGURA 36 INTERFAE DO MÓDULO DE ONSULTAS...83 FIGURA 37 INTERFAE PARA VISUALIZAÇÃO DOS RESULTADOS DAS ONSULTAS...83 FIGURA 38 INTERFAE DE EXIBIÇÃO EM MINIATURA DOS REGISTROS RETONARDOS NAS ONSULTAS...84 FIGURA 39 INTERFAE DO MÓDULO DE EMISSÃO DE RELATÓRIOS DE IMAGENS...85 FIGURA 4 INTERFAE DO MÓDULO DE INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA...86 FIGURA 41 INTERFAE PARA INTERSEÇÃO FOTOGRAMÉTRIA A PARTIR DE ARQUIVOS GERADO PELO FOTOI...87 FIGURA 42 INTERFAE PARA OLETA DE FEIÇÕES...87 FIGURA 43 INTERFAE DO GEOMEDIA PROFESSIONAL, ONTENDO A BASE ARTOGRÁFIA DO JARDIM MARAANÃ, OM O TRAJETO DA UMMD E AS POSIÇÕES DOS ENTROS PERSPETIVOS...89 FIGURA 44 VISUALIZAÇÃO DOS ATRIBUTOS DA ENTIDADE SELEIONADA OM LINK PARA VISUALIZAÇÃO DA IMAGEM ORRESPONDENTE...9 FIGURA 45 RESTITUIÇÃO DE QUADRAS OBTIDAS A PARTIR DA INTERSEÇÃO UTILIZANDO O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE (REDUÇÃO DO ORIGINAL NA ESALA 1:2.)...96 GRÁFIO 1 REPRESENTAÇÃO GRÁFIA DA ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:1., OBTIDA OM O MÉTODO DE INTERSEÇÃO POR ESALA...13 GRÁFIO 2 REPRESENTAÇÃO GRÁFIA DA ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:1., OBTIDA OM O MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS...14 GRÁFIO 3 REPRESENTAÇÃO GRÁFIA DA ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:1., OBTIDA OM O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...15 GRÁFIO 4 REPRESENTAÇÃO GRÁFIA DA ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:2., OBTIDA OM O MÉTODO DE INTERSEÇÃO POR ESALA...16 GRÁFIO 5 REPRESENTAÇÃO GRÁFIA DA ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:2., OBTIDA OM O MÉTODO DO AGRUPAMENTO DOS PARÂMETROS...17

16 GRÁFIO 6 REPRESENTAÇÃO GRÁFIA DA ANÁLISE DE PREISÃO PARA A ARTA NA ESALA 1:2., OBTIDA OM O MÉTODO RIGOROSO DE AJUSTAMENTO DO MODELO DE OLINEARIDADE...18

17 LISTA DE SIGLAS BIG - Banco de Imagens Georreferenciadas; AD - omputer Aided Design; D - harge oupled Device; P - entro Perspectivo; DBMS - Database Management System (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados); E-R - Entidade-Relacionamento; FT - Faculdade de iências e Tecnologia; FOTOI - FOTOomparador de Imagens onsecutivas; GPS - Global Positioning System Sistema de Posicionamento Global; INS - Inertial Navigation System Sistema de Navegação Inercial; LaMMov - Laboratório de Mapeamento Móvel; Mb - Megabyte; SAD - South American Datum; SGDB - Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados; SIG - Sistemas de Informação Geográfica; SMMD - Sistemas Móveis de Mapeamento Digital; SQL - Structure Query Language Linguagem de onsulta Estruturada; UMMD - Unidade Móvel de Mapeamento Digital; Unesp - Universidade Estadual Paulista; UTM - Universal Transversa de Mercator;

18 18 1 INTRODUÇÃO A integração da artografia com tecnologias computacionais emergentes proporcionou o desenvolvimento dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG s), que são tratados como ferramentas gerenciais poderosas o suficiente para administrar, organizar e processar volumes gigantescos de informações geográficas e prover fundamentos para atividades que exigem tomadas de decisões. Estas ferramentas são assistidas pela utilização de banco de dados para o gerenciamento das informações existentes. Não é novidade dizer que o Brasil ainda é um país de carências, as dimensões continentais do País ainda não foram adequadamente mapeadas, verificando-se grandes porções do território sem cobertura cartográfica. É comum também observar que as cartas topográficas de regiões outrora mapeadas estão desatualizadas. Devido a esta crescente necessidade de atualização de dados, houve um grande avanço nas pesquisas, buscando novas técnicas de coleta de informações espaciais. Uma delas são os Sistemas Móveis de Mapeamento Digital (SMMD), que vem se destacando principalmente devido à sua eficiência e economia. Estes sistemas proporcionam uma seqüência de pares de imagens, que permitem a análise e medição de pontos para fins de levantamento e mapeamento fotogramétrico ou simples observação para avaliação das condições das vias de transporte e de seu entorno. Essas condições são físicas, geométricas e ambientais, como, por exemplo, as condições do pavimento, largura, rampas, acostamentos ou calçadas, arborização, sinalização horizontal e vertical, segurança para pedestres e condutores. 1.1 SISTEMAS MÓVEIS DE MAPEAMENTO DIGITAL Sensores de imagem em órbita terrestre, associados a sistemas de navegação estão sob investigação científica. A câmara fotogramétrica é o meio mais eficiente de obter imagens sobre o objeto a ser mapeado, seja embarcada em uma aeronave, seja montado no teto de um veículo terrestre automotor. A aerofotogrametria, atualmente é o método mais eficiente de mapeamento topográfico. No caso terrestre, configurando o que vem sendo denominado de Mapeamento Fotogramétrico Móvel, que por sua vez representa uma linha de investigação científica e tecnológica de um método de mapeamento de vias terrestres de locomoção (ruas,

19 19 rodovias e ferrovias) que vem sendo cada vez mais utilizado tanto comercialmente quanto para fins de pesquisa. O pioneiro na atividade de mapeamento móvel de vias terrestres de locomoção foi o sistema GPSVan, desenvolvido na Universidade Estadual de Ohio, em olombus-oh, nos Estados Unidos, composto por um par de câmaras digitais, um receptor GPS e um sistema de armazenamento de imagens. Outros exemplos desta modalidade são os sistemas comerciais denominados ON-SIGHT (fig. 1a) e VISAT (fig. 1b), compostos por câmaras digitais, câmaras VHS, sistemas de navegação inercial e GPS e sistemas de armazenamento de dados. FIGURA (a) 1 SISTEMAS OMERIAIS DE MAPEAMENTO DE RODOVIAS (b) Um outro sistema derivado do GPSVan foi o GPSVision desenvolvido para fins comerciais pela empresa Lambda Tech International Inc.(Waukesha-WI, EUA), cuja configuração é basicamente a mesma do GPSVan, possuindo como equipamento adicional um sistema de navegação inercial. A tabela 1 relaciona os sistemas móveis conhecidos atualmente.

20 2 TABELA 1 SISTEMAS MÓVEIS DE MAPEAMENTO EXISTENTES Órgão/Entidade Sensores Sistema Responsável Plataforma Navegação Mapeamento GPSVan DSS Kiss Universidade Estadual de Ohio Instituto Geodésico Aachen Universidade das Forças Armadas Federais Alemãs Furgão, Trem Furgão GPS, 2 giroscópios, 2 odômetros GPS (/A), barômetro 2 odômetros Furgão GPS, IMU (2 giroscópios, 3 acelerômetros, barômetros, inclinômetro, compasso) 2 âmaras D monocromáticas 2 âmaras VHS coloridas 2 âmaras D monocromáticas 2 âmaras D monocromáticas 1 âmara VHS VISAT Universidade de algary Furgão GPS (L1, L2), IMU 8 câmaras D TruckMAP Gator ommunicator John E. hance/ e Associados 1 câmara VHS Furgão 2 GPS, sensor de atitude Refletores Laser Universidade da Flórida Pessoa GPS, compasso digital, inclinômetro 2 câmaras D GIM NAVSYS aminhão GPS, IMU 1 câmara D, 1 câmara VHS Indoor MMS onselho Nacional de Pesquisas do anadá Robô Encoder giratório 8 câmaras D, Laser Scanner GI-EYE NAVSYS Furgão GPS, IMU 1 câmara D Backpack MMS Universidade de algary Pessoa GPS, compasso digital âmara digital convencional WUMMS Universidade Técnica Wuhan aminhão GPS, DR âmara D, Laser Scanner GPSVision Lambda Tech. Furgão GPS, IMU 2 câmaras D coloridas ON-SIGHT Transmap orp. Furgão GPS, IMU âmaras D MoSES Universidade das Forças Armadas Federais Alemãs Furgão GPS, INS, odômetro, barômetro 2 D, Laser scanner GEOVan Geospan orp. Furgão GPS, DR 1 VHS RGIAS Rowe Surveing aminhão GPS Vídeo, Laser MANDLI Mandli omm. Furgão GPS 2 D FRANK RAMS ROMDAS UMMD Universidade de Tecnologia de DELFT Geomatics Techonologies Pty. Ltd Higway and Traffic onsultants Universidade Estadual Paulista arro âmara "olho-de-peixe" arro, trem GPS, INS 2 câmaras analógicas GPS, odômetro 1 câmara de vídeo Furgão GPS 2 câmaras de vídeo digitais Dyno Universidade Udine Furgão GPS 1 D câmara Laser scanner MMS Universidade de Tecnologia de Wuhan aminhão GPS D, laser scanner FONTE: Adpatado de SILVA, et. al. DEVELOPMENT OF A LOW-OST MOBILE MAPPING SYSTEM: A SOUTH AMERIAN EXPERIENE. Photogrammetric Record, 18(11): 5-26 (March 23)

21 HISTÓRIO DA UNIDADE MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL (UMMD) O protótipo denominado Unidade Móvel de Mapeamento Digital (UMMD) (fig. 2) foi desenvolvido em 1999, pelo professor João Fernando. da Silva e encontra-se atualmente em operação na Unesp de Presidente Prudente. Este sistema é composto por duas câmaras de vídeo digitais (Sony DSR21), receptores GPS e um sistema de edição e processamento dos dados coletados. No laboratório (fig. 3) estes dados são processados, utilizando-se softwares comerciais e científicos, desenvolvidos especificamente para mapeamento fotogramétrico. Ao que se sabe, este sistema é o único protótipo existente na América Latina, ele vem sendo experimentado por alunos do curso de Engenharia artográfica em seus trabalhos de graduação (1998, 1999 e 2), nos projetos de iniciação científica e mestrandos do Programa de Pós-graduação em iências artográficas. Além disto, a linha de mapeamento móvel tem despertado o interesse de profissionais liberais, pequenas e médias empresas e de departamentos municipais que lidam com a informação espacial. Os resultados da aplicação deste sistema têm sido expressos na forma de mapas de arruamentos urbanos e de rodovias (ver capítulo 2). FIGURA 2 UNIDADE MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL (UMMD) - VISTA GERAL E DO DETALHE DA MONTAGEM DAS VÍDEO ÂMARAS E DAS ANTENAS DOS REEPTORES GPS

22 22 FIGURA 3 LABORATÓRIO DE MAPEAMENTO MÓVEL (LAMMOV) - VISTAS EXTERNA (OM A GARAGEM) E INTERNA 1.3 BANO DE IMAGENS GEORREFERENIADAS (BIG) O Banco de Imagens Georreferenciadas (BIG) foi o fruto de uma dissertação de mestrado desenvolvido por Ronaldo Aparecido de Oliveira 1, com o intuito de gerenciar o grande número de informações obtidas a partir dos levantamentos realizados pela UMMD nos anos de 1999 e 2. Segundo OLIVEIRA (21), o BIG foi construído de modo a proporcionar a melhor utilização das imagens e gerenciamento de informações alfanuméricas, coletadas pela UMMD, visando atender algumas aplicações como: - mapeamento topográfico de rodovias por meio de caminhamento fotogramétrico (como exemplo, cita-se a localização de postes da rede de distribuição elétrica e de telecomunicações, etc); - auxiliar serviços de utilidade pública, tais como: água, esgoto, energia elétrica, telecomunicações, coleta de lixo, engenharia de transporte, tráfego e segurança, etc; - auxiliar administrações municipais nas tarefas de localização, visualização e gerenciamento das informações referentes a um determinado arruamento, lote ou construção. 1 OLIVEIRA, R. A. oncepção, Desenvolvimento e Aplicação do Banco de Imagens Georreferenciadas no ontexto do Mapeamento Terrestre Móvel. Presidente Prudente, 21. Mestrado, dissertação. 74p. urso de Pós Graduação em iências artográficas. Universidade Estadual Paulista.

23 OBJETIVOS O objetivo principal deste trabalho é a implementação do módulo de interseção fotogramétrica no Banco de Imagens Georreferenciadas, contribuindo assim com o desenvolvimento da metodologia de publicação de informações produzidas pelo Sistema de Mapeamento Móvel Digital. 1.5 PROPOSIÇÃO Devido à limitação da versão atual do Banco de Imagens Georreferenciadas em trabalhar com o par de imagens, propõe-se neste trabalho criar uma segunda versão do Banco de Imagens Georreferenciadas, que permitirá a visualização das imagens em pares, possibilitando o desenvolvimento de um módulo para a execução da interseção fotogramétrica, utilizando informações associadas às imagens armazenadas, contribuindo assim com a metodologia de trabalho da UMMD, nas tarefas de gerenciamento dos dados. 1.6 JUSTIFIATIVAS A principal justificativa para a criação da nova versão do BIG é a limitação do primeiro projeto em armazenar as imagens em pares. Foi necessário então reestruturar o BIG, criando uma nova versão do programa, o qual permitisse o armazenamento e visualização do par de imagens e então adicionar ao mesmo um módulo de interseção fotogramétrica, possibilitando a medição de pontos homólogos no par de imagens e calculando as coordenadas tridimensionais correspondentes destes pontos no terreno. 1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO Neste primeiro capítulo foi feita uma breve apresentação do assunto abordado nesta pesquisa, a proposta, definição dos objetivos. O segundo capítulo apresenta um histórico do desenvolvimento da Unidade Móvel de Mapeamento Digital, bem como o processo de mapeamento executado pela mesma.

24 24 O terceiro capítulo apresenta conceitos teóricos básicos sobre desenvolvimento de sistemas, banco de dados relacionais e modelagem de banco de dados. O quarto capítulo apresenta conceitos teóricos sobre os modelos de interseção fotogramétrica utilizados neste trabalho. No quinto capítulo, foram apresentados os resultados obtidos com a nova versão do BIG e as análises obtidas com o módulo de interseção fotogramétrica. Finalmente, o sexto capítulo, destaca as conclusões obtidas ao término deste trabalho, bem como, as recomendações para melhorar os resultados obtidos e para o desenvolvimento de novos trabalhos.

25 Bateria 12V 25 2 SISTEMA MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL O Sistema Móvel de Mapeamento Digital desenvolvido na FT/Unesp segue a linha de pesquisa dos demais sistemas apresentados na introdução. O mesmo é caracterizado por dois segmentos: segmento móvel, que corresponde a UMMD (veículo equipado com sensores de imagem, posicionamento e armazenamento de dados) e o segmento fixo, que corresponde às instalações do Laboratório de Mapeamento Móvel, no qual dispõe-se de computadores, softwares e equipamentos projetados para suportar o sistema. 2.1 UNIDADE MÓVEL DE MAPEAMENTO DIGITAL (UMMD) A UMMD foi desenvolvida como instrumento de coleta de imagens digitais, visando a determinação e interpretação de feições, sem a necessidade de pontos de controle no terreno para a determinação da posição dos alvos. omo descrito na introdução, o sistema possui equipamentos que propiciam a aquisição de imagens e suas posições. A figura 4 ilustra a estrutura e distribuição dos equipamentos que compõem o segmento móvel do sistema. ÂMARA DIREITA Inversor 12V ~ 11V Antena GPS Reliance omputador Portátil Softwares Antena GPS Garmin 12XL GPS Garmin 12XL ÂMARA ESQUERDA GPS Reliance FIGURA 4 ESQUEMA DOS EQUIPAMENTOS QUE OMPÕEM A UMMD om base nestes equipamentos o protótipo é subdividido em três módulos: - módulo de aquisição de imagens digitais: composto de um par de câmaras de vídeo digitais, acopladas a um suporte estável, fixado no teto do veículo,

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