Fotografia aérea e foto-interpretação

Transcrição

1 Fotografia aérea e foto-interpretação Fotografias aéreas e foto-interpretação são elementos e técnicas de trabalho fundamentais para um conhecimento aprofundado do território e para a elaboração ou actualização de cartografia de grande escala. fotografia aérea a preto & branco de Boston (EUA) fotografia aérea a falsa cor (IV próx ) de Boston (EUA) fotografia aérea a cores de Santarém

2 ortofotocartografia imagens de satélite Vila Real de Stº António

3 Fotografias aéreas são fotografias tiradas do ar, a partir de aviões ou, eventualmente, balões. Podem ser fotografias independentes ou coberturas fotográficas organizadas e sistematizadas. Neste caso há fiadas de fotografias, com sobreposição de fotografias na mesma fiada (sobreposição longitudinal) sobreposição de fiadas na mesma cobertura aérea (sobreposição lateral) Para o estudo pormenorizado do território, as fotografias aéreas são realizadas ao longo de uma linha de vôo, com exposições sucessivas em intervalos regulares, de forma a que haja uma sobreposição de 60% entre duas fotografias adjacentes (sobreposição longitudinal). Assim, cada ponto do terreno fica registado pelo menos duas vezes, condição necessária para a obtenção da imagem tridimensional ou estereoscópica. Ao conjunto de fotografias de cada linha de vôo é comum chamar-se fiada. A cobertura total do território é efectuada com um varrimento em bandas ou faixas (fiadas paralelas), que se sobrepõem entre si de 10 a 25% (sobreposição lateral).

4 Características relevantes das fotografias aéreas tipo de emulsão fotográfica preto e branco (P&B ou B&W) película a preto e branco, com espectro semelhante ao da visão humana tem bom contraste, permite boa resolução e amplo leque de exposição preto e branco infra-vermelho (BIR) película a preto e branco, para espectro entre 0,4 e 0,9 micron colorido natural película com três camadas de emulsão (vermelho, verde e azul), correspondentes às três cores primárias (RGB) do espectro visível; reproduz as imagens de forma muito semelhante à da visão humana, com todos os gradientes de tom das cores, muito úteis para a foto-leitura infra-vermelho próximo (Iv próx ou CIR) ou falsa-cor película inicialmente designada como de anti-camuflagem, pelo seu uso militar três camadas de emulsão, para o verde, vermelho e infra-vermelho próximo (0,5 a 0,9 micron) por vezes são utilizados filtros durante a aquisição das imagens, como os amarelos para absorver o azul, aumentando a nitidez e contraste, e permitindo ver através da neblina ou nevoeiro e em altitude fotografias verticais, oblíquas e panorâmicas verticais, quando o eixo óptico da câmara é perpendicular à superfície da Terra (são admitidos desvios até 10º) oblíquas, quando o ângulo formado é superior a 10º panorâmica, se o ângulo é tal que se chega a ver a linha de horizonte

5 distorções e variações na escala das fotografias aéreas inclinação ou tilt numa fotografia vertical o tilt ou inclinação é a variação ângular entre a direcção do eixo da câmara fotográfica e a direcção da força de gravidade, no momento de exposição deriva e desvio resolução das fotografias aéreas as imagens fotográficas são compostas de pontos, os quais, em vocabulário informático, se designam por pixels a resolução das imagens é o número de pixels por unidade de área (pixels or dots per inch, ppi or dpi) quanto maior a resolução, maior é também o detalhe da informação, ou seja, menor é o mínimo objecto que pode ser identificado na imagem fotográfica paralaxe estereoscópica a observação de um mesmo ponto nas duas fotografias de um estereopar permite a percepção do relevo, através de um efeito óptico designado por paralaxe estereoscópia

6 Tipos de fotografias aéreas

7 Utilizar fotografias aéreas elementos de identificação das fotografias aéreas ponto principal marcas fiduciais preparação das fotografias aéreas área útil de trabalho das fotografias aéreas par estereoscópico área efectiva quando se interpretam fotografias adjacentes (a) ou alternadas (b)

8 Estereoscópios Estereoscópios são instrumentos ópticos que tornam possível a visão tridimensional nas fotografias aéreas. estereoscópio de espelhos ou prismas Existem estereoscópios directos e estereoscópios de espelhos. Estes últimos, comparativamente com os anteriores, possibilitam um campo de visão mais alargado e um posicionamento mais afastado (4 X) das fotografias do estereopar, o que simplifica a foto-interpretação e a marcação de atributos na zona útil de cada fotografia. estereoscópio directo, de bolso ou de campo Para além da foto-interpretação convencional, feita com instrumentos ópticos e à mão, há já soluções informáticas muito potentes. estereopar em software para fotointerpretação

9 FOTO-INTERPRETAÇÃO vantagens das fotografias aéreas ponto de tomadas de vistas permanência, imobilidade e fidelidade geométrica ampla gama de comprimentos de onda utilidade histórica critérios gerais de foto-interpretação conhecimento do contexto geográfico resolução da imagem fotográfica mínimos detalhes observáveis tamanho relativo dos objectos observação comparativa contorno dos objectos projecção do perímetro dos objectos contorno de objectos simples contorno de objectos complexos padrão distribuição e arranjo espacial dos objectos no território tom / cor textura pequena variação de tom / cor dentro de um contorno sombra chaves de foto-interpretação

10 INTERPRETAÇÃO VISUAL

11 I N T E R P R E T A Ç Ã O

12 I N T E R P R E T A Ç Ã O

13 I N T E R P R E T A Ç Ã O

14 I N T E R P R E T A Ç Ã O

15 I N T E R P R E T A Ç Ã O

16 I N T E R P R E T A Ç Ã O

17 I N T E R P R E T A Ç Ã O

18 I N T E R P R E T A Ç Ã O

19 I N T E R P R E T A Ç Ã O

20 I N T E R P R E T A Ç Ã O

21 I N T E R P R E T A Ç Ã O Sistema RGB

22 I N T E R P R E T A Ç Ã O

23 I N T E R P R E T A Ç Ã O

24 GEOMETRIA DAS FOTOGRAFIAS AÉREAS Escala A escala é a característica mais importante e informativa de uma fotografia aérea. Conhecendo a escala de uma fotografia aérea é possível conhecer outras informações de relevância como a área coberta por uma imagem. Calcular a escala de uma fotografia aérea (E) é necessário conhecer: - altura de vôo (H) no instante que se tirou a foto; -distância focal da câmara (f) utilizada para obter a foto - Assim, a relação matemática f/h nos dará a escala da fotografia aérea E = f/h

25 Parâmetros utilizados para o cálculo da escala Por exemplo, para uma fotografia aérea obtida com uma câmara com f=153 mm e uma altura de vôo H=1.224 m, a escala da foto será : OBS: Outra maneira de calcular a escala duma fotografia aérea é a comparação de distância entre pontos escolhidos na foto e identificados num mapa de escala conhecida.

26 Na realidade, a altura de vôo (H) não é uma constante. Ela varia em todos os pontos da área fotografada devido a ondulação do terreno. Assim, normalmente adopta-se uma altura de vôo média que corresponde à média aritmética da menor e maior alturas de vôo possíveis na área a ser fotografada. Com isso, há uma variação de escalas para os pontos mais baixos e mais altos do terreno. Esta variação de escala admissível é da ordem de 5 a 10%. ÁREA COBERTA POR UMA FOTOGRAFIA AÉREA Conhecendo a escala e as dimensões de uma fotografia aérea é possível avaliar a área coberta por esta imagem. A fotografia aérea tem uma dimensão útil de 23 cm (l), apresentando as seguintes características: Área de cobertura única; Área de cobertura longitudinal (RLo); Área de cobertura lateral (RLa); Lado da foto (L).

27 Características da fotografia aérea Usando a escala calculada no exemplo anterior (1/8.000), o lado da foto no terreno (L) terá a seguinte dimensão: Assim, a área coberta pela imagem da fotografia aérea seria :

28 NÚMERO DE FOTOGRAFIAS NECESSÁRIAS PARA A COBERTURA DE UMA ÁREA DE INTERESSE A regras da Estereoscopia e outras, ditam que uma cobertura aérea deve prever a Sobreposição Longitudinal de cerca de 60%, e uma Sobreposição Lateral de cerca de 30%, entre fotografias aéreas consecutivas. Assim, a área de cobertura única (sem sobreposição) de uma fotografia aérea corresponderia ao produto da dimensão representativa de 40% do lado da foto no sentido longitudinal e 70% do lado da foto em no sentido lateral. Para o nosso exemplo, cujo lado da foto no terreno é 1,84 km e a área total de uma foto é de 3,4 km², a área de cobertura única seria 3,4 Portanto, para se avaliar a quantidade aproximada de fotos necessárias para cobrir uma área de 100 km² por exemplo, basta dividir o valor da área de interesse pelo valor da área de cobertura única da foto:

29 TABELA DE COBERTURAS E ÁREAS DE AEROFOTOS 23 CM X 23 CM Cobertura Longitudinal 60% Área p/ Cobertura 100 km 2 Cobertura Lateral 30% Fotos de Segurança 15% Distância focal 153 mm Perc Útil do Modelo 28% ESCALA FOTO 1 / ALTURA VÔO (m) LADO FOTO (m) REC. LONGITUDINAL (m) REC. LATERAL (m) ÁREA FOTO (km²) ÁREA COBERTURA ÚNICA (km²) NÚMERO FOTOS ,85 0, ,39 0, ,29 1, ,90 3, ,16 5, ,06 9, ,61 13, ,61 16,13 7

30 Exercício Prático de Interpretação

31 1. Identifique na fotografia abaixo as seguintes características/objetos e explique com base nos elementos de interpretação visual descritos: Pista de corrida Rio Estradas Pontes Áreas residenciais Barragem (Fonte: Tutorial do CCRS)

32 EXPLICA OS SEGUINTES ELEMENTOS DE FOTOINTERPRETAÇÃO, INDICANDO O SEU SIGNIFICADO OU INTERPRETAÇÃO QUE SE FAZ USANDO O ELEMENTO Tonalidade/Cor Textura Padrão Localização/Contexto Forma Sombra Tamanho

33

34 1 - Tonalidade 2 - Textura 3. Forma 4 - Padrão 5 - Sombra/Tamanho 6 - Associação

35 ELEMENTOS DE FOTOINTERPRETAÇÃO Tonalidade/Cor Tonalidades claras estão associadas a área de elevada radiância, emitância ou retro-espalhamento em imagens de sensores ótpicos e termais e activos de microondas, respectivamente. As cores mais claras e mais escuras, e suas combinações são derivadas da combinação de tonalidade das bandas individuais. Textura A textura de imagem representa a frequência de mudanças de tonalidade por unidade de área dentro de uma dada região. A textura da imagem depende da resolução espacial do sistema, do processo de captação e da escala da imagem utilizada. Padrão O padrão define o arranho espacial dos objectos na cena. O significado do padrão também depende do tipo de imagens analisadas, de sua escala e sua resolução espacial. Localização/Contexto A localização representa a posição relativa do objecto ou feição dentro da cena em relação a outros objetos. Forma Representa a configuração espacial do objeto. Pode ser bi ou tridimensional (estereoscopia). Sombra A sombra dos objectos pode ser utilizada como fonte de informação sobre limites de unidades geológicas, dimensões relativas de escarpas, árvores. Depende da resolução espacial do sensor e da escala da imagem. Tamanho O tamanho dos objectos é função da resolução do sistema e da escala das imagens. O tamanho do objecto pode ajudar em sua identificação.