RECUPERANDO COORDENADAS GEOGRÁFICAS PARA FOTOS DIGITAIS COMUNS

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1 RECUPERANDO COORDENADAS GEOGRÁFICAS PARA FOTOS DIGITAIS COMUNS SILVA, B.S.G 1 RESUMO: Este trabalho apresenta um método simples para obtenção de coordenadas geográficas para fotografias digitais disparadas com o uso de câmeras digitais comuns. Ressalta-se a construção de um banco de fotos panorâmicas para fixação do conhecimento sobre os diferentes tipos de vegetação e sobre a dinâmica de ocupação reveladas em um projeto de mapeamento. O acompanhamento simultâneo de um receptor GPS possibilita o cruzamento das coordenadas com os arquivos de fotos por meio da hora de disparo. Este dado está presente nos metadados dos arquivos de fotos digitais e dos dados de rastreio. Incluso no planejamento da missão de campo, este método possibilita organização de arquivos obtidos de forma independente pelos tripulantes. PALAVRAS CHAVES: Câmera digital, GPS, mapeamento. RECOVERING GEOGRGAPHIC COORDINATES TO COMMON DIGITAL PICTURES ABSTRACT: This work presents a simple method to obtain geographic coordinates for digital photos shooted from comon digital cameras. It is highlighted the construction of a bank of panoramic photos to enhance knowledge fixation about the different kinds of vegetation and about the occupation dynamic revealed in a project of mapping. The simultaneous use of a GPS receiver enables the crossing of the coordinates with the files of photos by means of the hour of shot. This data is in the metadata of the photo digital files and tracking data. When included on survey planning, this method makes possible the organization of files taken independently by surveyours. KEYWORDS: Digital camera, GPS, mapping. 1. INTRODUÇÃO: A interação otimizada sobre dados digitais exige padronização das fases de coleta e classificação bem como a descrição da exatidão alcançada (Allam, 1980). Tais características podem ser alcançadas de diversas formas e com o auxílio de diferentes dispositivos tecnológicos, sendo que estes nem sempre estão prontamente adaptados. O presente trabalho visa disseminar um método simples para obtenção de coordenadas geográficas para fotografias digitais disparadas com o uso de câmeras digitais comuns. Dessa forma torna-se possível ampliar amostras visuais para reconstituição de missões de campo, o que aumenta o poder intuitivo dos intérpretes (Ferreira et. al, 2005). Este trabalho foi desenvolvido e aplicado durante a missão de sobrevôo para reconhecimento e interpretação da vegetação amazônica. Esta missão consistiu no levantamento em baixa altitude (em média 400m) para tomada de videografia em diferentes trechos e um levantamento simultâneo de fotos panorâmicas. Este esforço é parte do projeto PROBIO Amazônia para elaboração de mapas de vegetação na escala 1: Trata-se do refinamento de mapas pré-existentes, como os que foram elaborados pelo projeto RADAM, com base em imagens de satélite de média resolução (Landsat e CBERS) e com apoio dos dados e conhecimentos adquiridos na missão de campo. 2. MATERIAL E MÉTODOS : O sobrevôo foi realizado entre os dias 02 a 18 de setembro de 2005 e percorreu trechos de quase todos os estados da Amazônia brasileira com exceção de Roraima. Um banco de dados contendo imagens Landsat reamostradas para baixa resolução, mapas de desmatamento do projeto PRODES e os mapas de vegetação digitalizados do projeto RADAM foram 1 - M.Sc. Sensoriamento Remoto, Bolsista, Divisão de Sensoriamento Remoto - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Av. dos Astronautas, 1.758, CEP: brenner@dsr.inpe.br

2 utilizados para desenhar as rotas de vôo, proporcionando cobrir a mais ampla diversidade de tipologias florestais. Um receptor Garmin-III-plus (Garmin, 2001) com antena externa foi utilizado acoplado ao computador (notebook) para navegação em tempo-real. A aeronave Bandeirante (PT-FFV) possui uma janela aberta ventral. Para esta um sistema de videografia havia sido instalado (Steffen et al., 1998). Duas janelas abertas laterais na cauda do avião foram utilizadas para a obtenção das fotografias. Assim pode-se atribuir as fotografias a visada direita ou esquerda. Foram utilizadas máquinas digitais comuns como os modelos DSC-P43 e DSC-P92 da marca Sony. O software TrackMaker 13b foi utilizado para download de arquivos de rastreio (tracking) GPS além da navegação em tempo-real. O software Spring 4.3 (Câmara et. al, 1996) foi utilizado como ambiente final, no qual o código de endereçamento dos arquivos de fotos podem ser associados aos pontos correspondentes ORGANIZANDO ARQUIVOS: A organização dos arquivos de fotos foi feita criando pastas por dia/rota e inserindo sub-pastas nomeadas por pessoa/máquina, sendo que cada pessoa/máquina ocuparia um dos lados da aeronave. Os arquivos de rastreio (tracking) GPS armazenados pelo receptor, com intervalos de 30 segundos por tomada de coordenadas, foram organizados por dia/rota. Essa forma foi utilizada para descarregamento de dados durante o sobrevôo. O trabalho de laboratório consistiu basicamente em duas etapas. A primeira para renomeação das fotos e obtenção das horas de disparo. Esta etapa foi executada em lote com auxílio do programa Picasa 2 (Google Inc.), ou seja, todas as fotos são renomeadas automaticamente a partir da seleção das mesmas e execução da função renomear arquivos. A segunda etapa consiste na tabulação cruzada das fotos com os dados de rastreio do GPS. Este cruzamento se dá por meio da hora registrada pelos equipamentos com auxílio de planilhas eletrônicas (Excell) RENOMEANDO ARQUIVOS: Os arquivos de fotos foram renomeados para acoplar data e hora de disparo ao nome dos arquivos. Utilizou-se um código (ID) que inclui número da rota seguido pelas siglas de origem (OR) e destino (DT), inicial do fotógrafo, data e hora do disparo. Como exemplo, durante a quarta rota (R04) saindo de Rio Branco (RB) com destino a Porto Velho (PV), a fotografia disparada por Giane (G) recebeu o nome de R04RBPVG 06/09/ :40:07, genericamente R99ORDTN_DDMMAA_HHMMSS TABULAÇÃO CRUZADA USANDO A HORA DE DISPARO: Nesta etapa foram dispostos inicialmente os identificadores das fotos e atributo hora de disparo em planilha eletrônica. Em seguida realizou-se, para cada foto, um ajuste da hora armazenada pelas câmeras digitais atribuindo a hora GPS. O valor de delta é a diferença de tempo entre hora da máquina e a hora registrada pelo GPS. Neste trabalho registrou-se com uma foto da tela do receptor e o valor de delta pode ser aplicado para série de fotos do dia e máquina correspondente. A Tabela 1 exemplifica o que foi realizado para a correção das horas das fotos tiradas pela Giane na ocasião da viagem de Tefé para Manaus no dia oito de setembro. Neste caso o valor de delta foi de 55 segundos. Tabela 1 - Código (ID) dos arquivos de fotos enumerados, data e hora de disparo, seguido por hora do GPS em fuso e hora universal (UTC) ID Data Hora Hora(GPS) Hora GPS(UTC) R06TFMNG001 8/9/ :58:36 11:59:31 14:59:31 R06TFMNG002 8/9/ :59:01 11:59:56 14:59:56 R06TFMNG003 8/9/ :59:11 12:00:06 15:00:06 R06TFMNG004 8/9/ :59:32 12:00:27 15:00:27 R06TFMNG005 8/9/ :01:16 12:02:11 15:02:11 R06TFMNG006 8/9/ :01:26 12:02:21 15:02:21 Em seguida é realizado no arquivo de rastreio (tracking) GPS uma redução de pontos registrados em

3 linha reta. Utilizou-se do software GPS Trackmaker (versão 13b) com aplicação da função redutor de trilhas. Em um primeiro passo aplicou-se valores de resolução maior que 6. Em seguida fez-se necessário uma análise particular de trechos sinuosos para evitar deslocamentos horizontais. Admitiuse um deslocamento máximo de cem metros em relação a rota original. Em planilha eletrônica e para cada trecho foi criada uma função dupla linear, tendo a hora (GPS) como variável independente e as coordenadas X, e depois Y, como variáveis dependentes. Os coeficientes angular (mx e my) e linear (bx e by) foram criados para cada trecho, como ilustra a Tabela 2. Tabela 2 - Cálculo de funções lineares para cada segmento de coordenadas de rastreio Tracking GPS 8/9/2005 coef.angular coef.linear coef.angular coef.linear ID Lat Long Hora mx bx my by t001-3, , :59:22 t002-3, , :59:43 10,4626-9, , ,5690 t003-3, ,787 15:00:35-13,1478 4, , ,6237 t004-3, , :00:46-38, , , ,5084 t005-3, ,795 15:01:18-54, ,8956-4, ,2331 t006-3, , :01:29-21,0109 9, , ,9350 t007-3, , :03:22 43, , , ,5068 t008-3, , :03:33 31, , , ,6545 t009-3, , :03:44 7,7053-8, , ,3010 Seguiu-se com a construção da planilha dispondo e ordenando pela hora os dados das fotografias digitais com os dados de rastreio GPS. Com a classificação dos dados por hora têm-se as disposições dos identificadores das fotos entre as coordenadas dos pontos que limitam seu posicionamento. Entre cada segmento a função linear correspondente é aplicada tomando a variável hora (disparo da foto). Dessa forma obtém-se as coordenadas de cada foto como mostram as duas últimas na Tabela 3. Tracking GPS Fotografia Digital ID Lat Long Hora mx bx my by Lat Long t001-3, , :59:22 R06TFMN01 14:59:31-3, ,74574 t002-3, , :59:43 10,4626-9, , ,5690 R06TFMN02 14:59:56-3, ,76158 R06TFMN03 15:00:06-3, ,76809 R06TFMN04 15:00:27-3, ,78175 t003-3, , :00:35-13,1478 4, , ,6237 t004-3, , :00:46-38, , , ,5084 t005-3, , :01:18-54, ,8956-4, ,2331 t006-3, , :01:29-21,0109 9, , ,9350 R06TFMN05 15:02:11-3, ,76756 R06TFMN06 15:02:21-3, ,76262 R06TFMN07 15:02:59-3, ,74385 t007-3, , :03:22 43, , , ,5068 R06TFMN08 15:03:29-3, ,72746 t008-3, , :03:33 31, , , ,6545 R06TFMN09 15:03:39-3, ,71999 t009-3, , :03:44 7,7053-8, , ,3010 O trabalho de disposição das fotos, pela hora de disparo, entre as coordenadas limítrofes de cada trecho (dado do GPS) foi otimizado usando algoritmos escritos na linguagem acoplada ao gerenciador de planilhas ( macros ). O arquivo de coordenadas e índices de fotos foi re-estruturado para o formato ASCII-SPRING para importação em ambiente de geoprocessamento. O mesmo pôde ser feito para

4 verificação do posicionamento dessas coordenadas diante da rota original e reduzida no ambiente utilizado para rastreio (GPS Trackmaker) como mostra a Figura 1. Figura 1- Coordenadas das fotos dispostas sobre as linhas de rastreio original (azul) e reduzida (vermelho), quase sobrepostas. RESULTADOS E DISCUSSÃO A missão de campo realizada em setembro de 2005 resultou em uma coleção de mais de 3000 fotos, além das trilhas de videografia digital. Os registros fotográficos alcançaram maior cobertura no trajeto da viagem. Isto se deu devido à restrição na capacidade de armazenamento videográfico e na possibilidade de se obter fotografias em intervalos mais espaçados de tempo. A Figura 2 mostra uma área em edição para elaboração do mapa de vegetação sobreposta pelos identificadores de fotos digitais disparadas neste trecho do sobrevôo. Na Figura 3 esta mesma área em imagem de satélite é assinalada em três pontos que correspondem as três fotos apresentadas. A visualização por meio dos códigos-nome possibilitou agilidade para leitura das fotos, usando outro visualizador disponível pelo sistema operacional.

5 Figura 2 - Área da cena Landsat 001/61 com a sobreposição do plano de informação contendo os pontos e identificadores das fotos. Figura 3 - Da esquerda para direita as três fotos panorâmicas marcadas (em amarelo) na imagem de satélite (acima) de baixo para cima. CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS

6 Metadados em arquivos de câmeras digitais comuns e de rastreio GPS podem ser utilizados para atribuir coordenadas a fotografias panorâmicas. Este recurso proporciona suporte adicional à interpretação e classificação de imagem, pois deve aumentar o poder intuitivo de interpretação não só para a tripulação como para demais intérpretes e para comunidade de usuários do produto final. Trabalhos futuros devem mostrar o uso deste recurso em terra, com o advento de extrair métricas da paisagem. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Allam, M. A review of data acquisition systems - present and future and their effect on cartographic information system. In: International Symposium of Photogrammetry, 1980, Hamburg, Anais Hamburg: Comm. IV, WG 1. Steffen, C. A.; Hess, L.; Holt, J.; O Experimento DIGICAM. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto IX, 1998, Santos, Brasil, Anais... INPE, p Ferreira, E.; Santos, J.P.; Barreto, A.C.; Dantas, A.A.A.; Identificação de fragmentos de floresta nativa, por diferentes intérpretes, em Lavras, MG, através de imagens Landsat e Cbers. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto XII, Goiânia, Brasil, Anais... INPE, p Garmin; Garmin-III-plus Owner s Manual & Reference. Kansas USA: Garmin International, Camara, G.; Souza, R.C.M.; Freitas, U.M., Garrido, J. SPRING: Integrating remote sensing and GIS by object-oriented data modelling. Computers & Graphics, 20: (3) , May-Jun 1996.