TOLENTINO, MÔNICA (1); GROETELAARS, NATALIE (2)

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1 LEVANTAMENTO DA IGREJA DE NOSSA SENHORA DA CONCEIÇÃO DO BOQUEIRÃO ATRAVÉS DAS TÉCNICAS FOTOGRAMETRIA DIGITAL (STRICTO SENSO) E DENSE STEREO MATCHING (DSM) TOLENTINO, MÔNICA (1); GROETELAARS, NATALIE (2) 1. UFVJM. Instituto de Ciência e Tecnologia Rodovia MGT Km 583, nº Alto da Jacuba - CEP Diamantina/MG monica.andrade@ict.ufvjm.edu.br 2. UFBA. Faculdade de Arquitetura Rua Caetano Moura, 121 Federação CEP Salvador BA natgroet@ufba.br RESUMO O cadastro de um bem cultural tem como finalidade conservar a imagem e a história deste, visando a sua preservação. No Brasil, grande parte dos bens de valor histórico ainda não foi devidamente documentada. É necessário o desenvolvimento de métodos que permitam agilizar o processo de documentação arquitetônica, aliando maior rapidez e precisão nas etapas de aquisição e processamento dos dados. Este artigo apresenta e discute a utilização de dois métodos de restituição fotogramétrica digital para o levantamento da fachada principal da Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão, em Salvador-BA: Fotogrametria Digital (stricto sensu) e Dense Stereo Matching (DSM). As etapas de geração das ortofotos foram realizadas no software PhotoModeler Scanner e as etapas de vetorização foram desenvolvidas no AutoCAD. No primeiro método, Fotogrametria (stricto sensu), foram utilizados processos mais interativos, requerendo a identificação manual de pontos homólogos em várias fotografias para geração do modelo de superfícies com textura fotorrealística, e posterior obtenção da ortofoto. No segundo método, DSM, foram usados processos automatizados para geração de nuvens de pontos através do processamento digital das fotografias. O princípio de funcionamento do DSM consiste na correlação automática dos pixeis homólogos nas fotografias para obtenção das coordenadas tridimensionais dos objetos fotografados e geração do modelo geométrico do tipo nuvem de pontos. Foi possível, através do experimento, comprovar o potencial das técnicas de restituição fotogramétrica no levantamento de fachadas, especialmente quando utilizadas de modo integrado: Fotogrametria (stricto sensu) e DSM, com uso de fotos terrestres e aéreas. Verificou-se que essa integração permitiu aumentar a qualidade do produto final (melhor precisão geométrica e nível de detalhe), com um menor tempo de processamento e menor custo de levantamento. Palavras-chave: Fotogrametria; DSM; Patrimônio; Documentação; Preservação.

2 Levantamento da Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão através das técnicas Fotogrametria Digital (stricto sensu) e Dense Stereo Matching (DSM) 1 Introdução O cadastro de um bem cultural tem como finalidade conservar a imagem e a história deste, visando a sua preservação. Oliveira (2008, p. 13), no livro A Documentação como Ferramenta de Preservação da Memória, alerta: Um dos instrumentos importantes para a preservação da memória é o seu registro iconográfico, quer pelos métodos milenares, quer pelos processos e instrumentos mais recentes que a ciência e a técnica do nosso tempo nos trouxeram. Neste caso, desaparecido o objeto que testemunha o nosso passado, a sua imagem pode substituir, embora parcialmente, a necessidade imanente à natureza humana de manter contato com o que se foi. Daí uma das várias utilidades das representações cadastrais como forma de preservação da memória (OLIVEIRA, 2008, p.13). Além disso, o cadastro feito com apuro e exatidão é a base sobre a qual serão elaborados os projetos de intervenção, além de informar a evolução do bem, suas transformações e deformações ao longo do tempo. Oliveira (2008, p. 13) ainda defende: Para aqueles que se ocupam da análise histórico-crítica do monumento, os cadastros são de primordial importância, pois podem permitir a leitura e o entendimento das corretas proporções do projeto original e descobrir eventuais traçados reguladores que comandaram a concepção da arquitetura, perfeitamente resgatáveis a partir de uma boa representação (OLIVEIRA, 2008, p. 13). O autor ainda revela que o levantamento cadastral não é uma operação que se encerra com o levantamento rigoroso da geometria do bem, mas deve sofrer atualizações a cada momento em que é encontrada uma informação nova. Historicamente, ainda no século XIX, Viollet Le Duc recomendava que antes de iniciar qualquer trabalho fosse elaborado um dossiê, composto de notas escritas e levantamentos gráficos e já indicava a fotografia como um recurso a ser utilizado: Mas a fotografia tem a vantagem de produzir memórias irrefutáveis, e documentos que podem ser consultados sempre, inclusive quando os restauros mascaram os vestígios deixados pela ruína. A fotografia conduziu naturalmente os arquitetos a serem ainda mais escrupulosos no respeito aos mínimos vestígios de uma antiga disposição, a aperceberem-se melhor da estrutura, além de fornecer um instrumento permanente para justificar as suas ações (VIOLLET LE DUC, 1996, p. 28). Também Boito (2003) assim o fez, [...] apontando-se a utilidade da fotografia para documentar a fase antes, durante e depois da intervenção. (KUHL, 2003, p. 22). 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

3 Riegl (2006), na virada do século XIX para o século XX, e calcado na sua clara preferência pelo valor de antiguidade sobre o valor histórico, vislumbrou assim o potencial da fotografia para o restauro: Os progressos constantes das técnicas de reprodução dos objetos artísticos podem deixar esperar para breve (em particular depois do aparecimento de uma reprodução fotográfica em cores absolutamente fiéis, e sua associação com uma reprodução análoga de formas) equivalentes tão perfeitos quanto os documentos originais. Assim, seria satisfeita, ao menos em parte, a exigência da pesquisa histórica, ela mesma fonte de um conflito eventual com o valor de antiguidade, sem que, do ponto de vista do culto deste, o original seja desvalorizado pela intervenção do homem (RIEGL, 2006, p. 85). Hoje o número de técnicas e tecnologias utilizadas para o levantamento cadastral é extenso e a escolha daquela a ser utilizada para cada situação depende de fatores tais como a localização do bem, sua dimensão, a precisão pretendida, a habilidade e o conhecimento técnico da equipe, disponibilidade de recursos financeiros e tecnológicos, dentre outros. No Brasil, grande parte dos bens de valor histórico ainda não foi devidamente documentada. Apesar da grande demanda de registro do patrimônio arquitetônico e da existência de técnicas sofisticadas de levantamento cadastral, como a Fotogrametria Digital e os Sistemas de Varredura, verifica-se que ainda predominam, nesse país, o uso de técnicas tradicionais de levantamento, como medição direta, métodos topográficos e uso de fotografias, sem as correções adequadas. As técnicas tradicionais de levantamento apresentam uma série de limitações, especialmente quando se trata de objetos complexos e de grandes dimensões, tornando o processo mais lento, caro e menos preciso. Verifica-se a importância do desenvolvimento e difusão de métodos que permitam agilizar o processo de documentação arquitetônica, aliando maior rapidez e precisão nas etapas de aquisição e processamento dos dados. Este artigo apresenta e discute a utilização de dois métodos de restituição fotogramétrica digital para o levantamento da fachada principal da Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão, em Salvador-BA: Fotogrametria Digital (stricto sensu) e Dense Stereo Matching (DSM) 1. 1 Esse experimento consistiu no trabalho prático do curso de extensão "Introdução à Fotogrametria Arquitetônica Digital", realizado no LCAD da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia, no mês de novembro de 2016.

4 2 Métodos para restituição fotogramétrica A Fotogrametria sofreu grandes transformações desde os primeiros anos de seu desenvolvimento, em meados do século XIX, iniciando-se com processos gráficos, passando por processos analógicos, analíticos até chegar nos processos digitais, realizados por programas computacionais, no final do século XX. A transformação mais recente nos processos digitais aconteceu nos últimos 10 anos, quando foram desenvolvidas ferramentas para automatizar a restituição fotogramétrica. Surgiu a técnica Dense Stereo Matching - DSM (conhecida também pelos termos Dense Surface Modeling ou Structure from Motion), possibilitada pelos avanços obtidos na área da Visão Computacional, e utilizando-se dos princípios da estereorrestituição. Devido às particularidades desse método, ao elevado grau de automatização e ao seu recente desenvolvimento, o DSM é tratado separadamente da Fotogrametria Digital (stricto sensu), utilizada há mais tempo e que requeria maior interação do operador 2. A Fotogrametria Digital permite a obtenção, de modo preciso, de grande quantidade de produtos, como medidas, desenhos, modelos geométricos (texturizados ou não), fotos retificadas, ortofotos, a depender da técnica utilizada. Outro aspecto positivo é o pouco tempo necessário para o trabalho de campo, já que a restituição das fotos é feita em escritório, posteriormente ao levantamento fotográfico. As etapas principais de um levantamento fotogramétrico são: Tomada fotográfica do objeto (em campo) - onde cada ponto deve ser registrado em pelo menos duas ou três fotos 3. A qualidade da tomada fotográfica, sua adequação ao tipo de técnica fotogramétrica utilizada e a resolução da imagem tem influência direta na precisão dos resultados. Levantamento de algumas medidas (em campo) - através de fita métrica, dispositivos eletrônicos de medição ou equipamentos topográficos, visando à determinação da escala do modelo. Orientação interna - definição dos parâmetros internos da câmera, como distância focal (df), localização do ponto principal (PP), distorções da objetiva, tamanho do sensor (CCD ou CMOS) e resolução da imagem, valores que podem ser obtidos de modo preciso através da calibração da câmera. Em aplicações com menor rigor 2 Existem outros métodos baseados nos princípios da Fotogrametria, como a Fotogrametria Esférica e a Videogrametria (GROETELAARS, 2015). Esses métodos não serão tratados nesse artigo. 3 As características do levantamento fotográfico, como ângulos das tomadas fotográficas e a quantidade de fotos, variam em função da técnica utilizada, da precisão e dos produtos requeridos. 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

5 geométrico, podem ser utilizados os valores aproximados de alguns parâmetros através do arquivo EXIF 4, disponível no arquivo da imagem digital. Orientação externa - realizada através da identificação dos pontos homólogos nas imagens (seja através de processos interativos ou automatizados). Essa etapa permite realizar a interseção dos feixes perspectivos para determinação das coordenadas tridimensionais dos objetos, visando a geração do modelo preliminar e reconstrução do posicionamento relativo das fotos (tal como se encontravam durante a tomada fotográfica). Para determinação da escala real do modelo (fase denominada de orientação externa absoluta), é necessário associá-lo à medida levantada em campo. Geração do modelo geométrico e outros produtos - complementação do modelo básico gerado na fase anterior, incorporando mais detalhes e associando-o a superfícies juntamente com as fototexturas correspondentes. Exportação dos produtos - como modelo de superfícies texturizados, ortofotos, desenhos, animações, planilhas, etc. Existem várias formas de classificar a Fotogrametria (GROETELAARS, 2004, 2015): quanto ao posicionamento da câmera - Fotogrametria terrestre, aérea ou orbital; quanto ao número de fotografias e o tipo de restituição - monorrestituição, estereorrestituição e restituição de múltiplas fotografias convergentes; quanto ao nível de automação do processo de restituição - processos interativos, semi-automáticos e automáticos. Com relação ao posicionamento da câmera, a Fotogrametria pode ser classificada em três tipos, com aplicações e técnicas específicas de cada área: Terrestre - ou à curta distância 5, quando o sensor fotográfico está posicionado sobre ou próximo à superfície da Terra, sendo empregada em aplicações como: Arquitetura, Arqueologia, Engenharia, Medicina, Odontologia, levantamentos industriais, etc. Aérea - ou aerofotogrametria, quando a câmera é transportada por aeronaves, balões, helicópteros ou veículos aéreos não tripulados (VANTs, também chamados 4 EXIF (Exchangeable Image File Format) são informações contidas nos cabeçalhos dos arquivos das imagens (como resolução e distância focal nominal), produzidas pela maioria das câmeras digitais atuais. 5 Ou ainda, Fotogrametria Arquitetônica, quando utilizada para levantamentos cadastrais em Arquitetura.

6 de drones), podendo ser aplicadas em áreas como: agricultura, levantamento cadastral urbano e rural, controle de mineração, monitoramento ambiental de cidades, prevenção de desastres naturais, etc. Orbital - onde os sensores estão posicionados em satélites para o levantamento de grandes áreas terrestres, podendo substituir, em alguns casos, a fotogrametria aérea, graças aos avanços tecnológicos e ao aumento da resolução das imagens de satélite. Para melhor compreensão dos métodos de processamento em Fotogrametria é importante ressaltar as diferenças entre os tipos de restituição. A monorrestituição é o processo mais simples e rápido, mas que apresenta maior limitação de produtos e de precisão dos resultados. Utiliza-se apenas uma fotografia para obtenção de desenhos, fotos retificadas e modelos geométricos (geralmente parciais) de objetos com determinadas características, como: formas planas, objetos tridimensionais com eixos (x, y e z) bem definidos. A estereorrestituição baseia-se na utilização de pares de fotografias paralelas ou com pequenas inclinações entre si, obtidas de diferentes posições e com grandes áreas de sobreposição. É a que apresenta mais recursos para automatização das diversas etapas da restituição, sendo o método mais adequado para o levantamento de formas complexas e irregulares. Na restituição de múltiplas fotografias convergentes deve-se fotografar o objeto de diversas posições, onde cada ponto (ou feição do objeto) deve ser registrado em pelo menos três fotografias. As fotos devem ser convergentes, preferencialmente com ângulos entre si variando de 45 a 90 graus, para uma melhor precisão na localização dos pontos restituídos. É o método mais adequado para objetos com propriedades geométricas bem definidas que permitam a identificação interativa dos pontos homólogos nas várias fotografias. Os processos de estereorrestituição e restituição de múltiplas fotografias convergentes são mais precisos e que permitem uma maior variedade de produtos, para além dos desenhos, fotos retificadas e modelos parciais da monorrestituição, uma vez que permitem gerar modelos geométricos completos do objeto - texturizados ou não, ortofotos, animações, dentre outros. 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

7 A monorrestituição e a restituição de múltiplas fotos convergentes (com grande angulações entre fotos) estão mais associados à Fotogrametria digital stricto sensu, e a estereorrestituição está mais relacionada à técnica Dense Stereo Matching (DSM). O DSM representa o estado da arte com relação às técnicas fotogramétricas automatizadas para obtenção de modelos geométricos de formas complexas. O funcionamento da técnica DSM baseia-se na correlação automática de conjuntos de pixeis homólogos em diferentes fotos para a geração do modelo geométrico do tipo "nuvem de pontos" ou da malha triangular irregular (Triangular Irregular Network - TIN), dependendo da ferramenta utilizada (GROETELAARS, 2015). Para que seja possível essa correlação, é necessário seguir alguns procedimentos: (1) cada objeto deve ser fotografado em pelo menos três ângulos diferentes, menores que 15 graus entre eles; (2) deve-se buscar uma relação (R) entre a distância entre as tomadas fotográficas (B) e a distância da câmera para o objeto (L) em torno dos seguintes valores: 0,1 < R < 0,5, para garantir elevada precisão geométrica do produto e, ao mesmo tempo, não produzir grandes variações entre as fotos, o que dificultaria ou impediria a correlação dos pixeis. Segundo Hullo, Grussenmeyer e Fares (2009), a faixa mais adequada (valor ótimo de R) é entre 0,3 a 0,1. A correlação automática só pode ser realizada de modo adequado, se a superfície do objeto fotografado tiver textura não uniforme, de modo a produzir conjuntos diferenciados de pixeis (padrões). Além disso, é necessário garantir que as feições dos objetos sejam bem visualizadas nas fotos, que a resolução das imagens esteja compatível com a precisão requerida pelo levantamento, e que a tomada fotográfica seja realizada de modo adequado. Deve-se fazer o levantamento fotográfico completo do objeto sob as mesmas condições de luminosidade, ou seja, deve ser realizado em curto intervalo de tempo, se a tomada fotográfica for externa (sob iluminação solar), ou deve-se utilizar um ponto de luz fixa, se o objeto estiver sujeito à iluminação artificial. Essas medidas contribuem para diminuir a variação radiométrica 6 entre as distintas fotos, possibilitando o processo de correlação dos pixeis entre as mesmas. 6 Corresponde à pequena variação das cores entre as imagens, que acontece, neste caso, pela mudança da localização da estação.

8 O processo de geração de "nuvem de pontos" com a técnica DSM pode ser dividido em cinco etapas: (1) inserção das fotos; (2) correlação automática das fotografias; (3) reconstrução da geometria preliminar do objeto e da câmera; (4) associação densa de pixeis homólogos; (5) criação do modelo geométrico na forma de "nuvem de pontos" ou malha TIN, texturizada ou não (POLLEFEYS, 2002; GROETELAARS, 2015). 3 Levantamento da Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão Essa seção apresenta e discute a utilização de dois métodos de restituição fotogramétrica digital para o levantamento da fachada principal da Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão, em Salvador-BA: Fotogrametria Digital (stricto sensu) e Dense Stereo Matching (DSM). 3.1 Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão A Igreja da Ordem Terceira de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão dos Homens Pardos está localizada no centro histórico de Salvador, mais precisamente na rua Direita do bairro de Santo Antônio Além do Carmo. Seu nome faz alusão a uma grande encosta (boqueirão) que constituía uma trincheira de defesa da cidade, e que hoje marca a divisão das cidades Alta e Baixa. A fim de erigir uma igreja em honra à sua padroeira, a Irmandade de Nossa Senhora da Conceição dos Homens Pardos solicitou ao Vice-Rei do Brasil, no ano de 1726, a concessão de parte dessa trincheira. A construção foi iniciada no ano seguinte, mas só foi finalizada entre fins do século XVIII e início do século XIX (PATRIMÔNIO ESPIRITUAL, 2017). Implantada na encosta, e tendo a Bahia de Todos os Santos como cenário, a igreja possui quatro pavimentos: dois subsolos, térreo e primeiro pavimento. No térreo estão distribuídos, além da nave, dois corredores laterais e uma sacristia transversal ao fundo. No primeiro pavimento, as galerias, o coro e a sala do consistório. O último subsolo foi transformado em catacumba no século XIX. (SIPAC, 2017) A fachada em estilo Rococó, típica da arquitetura baiana deste período, ostenta duas torres de seção quadrada que emolduram o corpo central culminado por frontão. Estas torres, das quais apenas uma é sineira, possuem óculos e terminação octogonal, com bulbo e pináculos. O frontão é azulejado e apresenta volutas e um nicho central em forma de concha, sendo coroado por uma cruz sobre pedestal. 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

9 O interior da igreja é neoclássico. A capela mor exibe tribunas entalhadas pelos mestres Joaquim de Mattos e Antônio de Santa Rosa. Além disso, a igreja possui três altares neoclássicos folheados a ouro e diversas pinturas recentemente descobertas. O forro da nave, atribuída ao discípulo de José Joaquim da Rocha, mostra uma visão celestial na qual a Virgem Maria, sob o título de Imaculada Conceição, é glorificada junto à Santíssima Trindade (PATRIMÔNIO ESPIRITUAL). 3.2 Uso da Fotogrametria Digital (stricto sensu) Para a utilização da Fotogrametria Digital (stricto sensu) no levantamento da fachada da igreja, foi adotado o método de restituição a partir de várias fotografias, uma vez que a monorrestituição não seria adequada para a representação dessa fachada. Foram utilizadas três fotos terrestres obtidas pela câmera SONY DSC-HX300 (resolução x pixeis), e três fotos aéreas (tomadas por VANT) obtidas pela câmera DJI FC300S (resolução x pixeis) 7. Foram usadas tanto fotos ortogonais (terrestre e aérea) como oblíquas (Figura 1a). No PhotoModeler Scanner, iniciou-se com a escolha do processamento do tipo "Manual Modeling", que está associado ao método tradicional de restituição do programa, mais interativo, que utiliza uma única foto ou várias fotografias convergentes. As fotos foram inseridas no programa, onde foram usados os parâmetros das duas câmeras obtidos automaticamente pelo EXIF de cada foto utilizada. A etapa seguinte consistiu em identificar, interativamente, alguns pontos homólogos (pontos em comum nas fotografias), a fim de reconstruir as posições da câmera na tomada fotográfica e gerar o modelo preliminar com pontos e arestas. Ainda nessa etapa, foram determinados os eixos XYZ (para correta rotação do modelo, considerando a fachada principal como o plano frontal, XZ) e a escala real do modelo (baseada em uma medida conhecida da edificação). Em seguida, foram selecionadas arestas para criação das superfícies do modelo, visando a posterior associação às texturas fotorrealísticas (mapeamento de fotografias corrigidas sobre as superfícies criadas). Assim, foi possível gerar um modelo parcial (Figura 1b), para obtenção da ortofoto da fachada principal (Figura 1c). A ortofoto gerada no PhotoModeler foi importada no AutoCAD para realizar a vetorização sobre a imagem. 7 As fotos terrestres foram tomadas por Alberto Bonachea e as fotos aéreas (VANT) foram obtidas por Carlos Galassi, em 2016.

10 Figura 1 - Fotogrametria digital stricto sensu (a) Identificação dos pontos homólogos nas fotos terrestres e aéreas; (b) reconstituição da tomada fotográfica e geração do modelo geométrico parcial com superfícies; (c) ortofoto gerada (a) (b) (c) Fonte: Elaborado pelas autoras. 3.3 Uso do Dense Stereo Matching (DSM) Para a utilização DSM no levantamento da fachada da igreja, foram utilizadas 16 fotografias aéreas, com pequena inclinação entre si (Figura 2), tomadas pela câmera transportada pelo VANT, descrita anteriormente. Figura 2 - Fotos utilizadas para geração do modelo de nuvem de pontos por DSM Fonte: Elaborado pelas autoras. No PhotoModeler Scanner, iniciou-se com a escolha do processamento do tipo "Automated Point Clouds & Meshes (SmartPoints)". Esse processo automatizado geralmente é utilizado quando se trabalha com a técnica DSM. Marca-se então, as etapas desejadas: (1) identificação e correlação automática de feições (criação de nuvem de pontos esparsa, ou 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

11 seja, geração do modelo preliminar formado por smartpoints); (2) orientação interna e externa (obtenção dos parâmetros internos da câmera e reconstituição dos posicionamentos da câmera na tomada fotográfica); (3) criação da nuvem de pontos densa; (4) geração da malha triangular. Nesse experimento, foram marcadas as duas primeiras opções, optando-se em gerar a nuvem de pontos densa e a malha triangular num segundo momento. A etapa seguinte consistiu em determinar a escala e rotação do modelo, a partir de linhas utilizadas como referência. Depois, foi iniciado o processo para geração da nuvem de pontos densa (Figura 3a). Adotou-se o método MVS - Multi-View Stereo, que considera todas as fotografias para a geração da nuvem de pontos. MVS é o processo mais automatizado do PhotoModeler, que não requer a escolha dos pares de fotografias a serem processadas. As fases seguintes consistiram em eliminar trechos indesejados da nuvem de pontos (como edificações vizinhas), a geração da malha triangular irregular (Figura 3b), a aplicação das fototexturas e a exportação da ortofoto da fachada principal (Figura 3c). Figura 3 - Uso da técnica DSM (a) reconstituição da tomada fotográfica e geração do modelo de nuvem de pontos denso; (b) geração da malha triangular; (c) ortofoto gerada após aplicação da textura fotorrealística sobre malha triangular (a) (b) (c) Fonte: Elaborado pelas autoras. 3.4 Vetorização das ortofotos Exportadas as ortofotos em formato TIF no PhotoModeler, iniciou-se o processo de vetorização. Isto foi feito a partir da importação destes arquivos no programa AutoCAD 2015 através do comando Insert / Raster Image Reference. O desenho da fachada foi gerado de

12 modo interativo, usando-se a imagem (ortofoto) como pano de fundo para o desenho, semelhante a um decalque. A primeira ortofoto vetorizada foi a gerada pela fotogrametria stricto sensu (método interativo). Logo no início, foi notável a dificuldade em traçar linhas verticais que acompanhassem os grandes planos da fachada, devido à pequena distorção ainda presente na ortofoto. Além disso, mesmo utilizando fotos aéreas, os bulbos das torres apresentaram grandes deformações, tornando impossível uma vetorização satisfatória (Figura 4a). Essa deformação foi decorrente da simplificação do modelo gerado pelo método interativo, que focou na identificação dos planos principais da fachada (ver Figura 1b). Em seguida, iniciou-se a vetorização da ortofoto gerada pelo método DSM (Figura 4b). Através deste processo, conseguiu-se um melhor resultado. As linhas gerais puderam ser traçadas sem distorções e as torres puderam ser desenhadas de maneira satisfatória, uma vez que foi gerado um modelo mais completo, que permitiu contemplar os diversos planos, inclinações e elementos de geometria mais complexa (ver Figura 3a e 3b). Entretanto, quando se chegou no nível do detalhe, ou seja, no momento do desenho das esquadrias, volutas e ornamentos, a ortofoto gerada por DSM não apresentou a resolução necessária. Sentiu-se, então, a necessidade de retornar à primeira ortofoto, aquela gerada a partir da Fotogrametria stricto sensu para desenhar estes elementos e finalizar a vetorização (Figura 4c). Figura 4 - Uso das duas ortofotos para geração do desenho da fachada (a) Ortofoto gerada pela Fotogrametria (stricto sensu); (b) Ortofoto gerada por DSM; (c) Vetorização sobre ortofotos (a) (b) (c) Fonte: Elaborado pelas autoras. No início do experimento, objetivava-se confrontar os dois métodos, Fotogrametria stricto sensu e DSM, através da comparação dos resultados das suas respectivas vetorizações. Na 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

13 prática, o que ocorreu foi a necessidade da utilização das duas ortofotos em uma mesma vetorização, uma complementando a outra. 4 Discussão sobre as técnicas utilizadas Para o processo de geração das ortofotos através da fotogrametria stricto sensu foram utilizadas nove fotos, sendo seis tomadas a partir do solo e três aéreas, através da utilização de um drone. No processo DSM foram utilizadas somente fotos aéreas, num total de 16. Durante o processo de geração das ortofotos através da técnica fotogrametria stricto sensu, o tempo gasto para a identificação dos pontos homólogos foi significativamente maior do que quando utilizado o DSM, já que naquele a correlação é feita de forma interativa e neste é feita de forma automatizada. O mesmo ocorreu com relação ao tempo de geração do modelo 3D, maior quando utilizada a Fotogrametria stricto sensu (mesmo em se tratando de um modelo simplificado) do que quando utilizado o DSM. Entretanto, quando analisamos o tempo gasto na exportação das ortofotos, esta relação se inverte. Antes de gerar a ortofoto no DSM, é necessário, a partir da nuvem de pontos, criar o modelo em malha triangular irregular. Esse modelo é muito mais pesado e complexo (formado por inúmeros triângulos) do que o gerado pela Fotogrametria stricto sensu (formado por alguns pontos, arestas e superfícies). Com relação à precisão e qualidade das ortofotos, repete-se aqui o que foi dito na seção anterior: o DSM apresentou uma melhor qualidade quando relacionada à geometria geral, permitindo a representação mais completa dos diversos planos, inclinações, principalmente nos trechos com geometria mais complexa; a Fotogrametria stricto sensu apresentou melhor precisão na identificação dos detalhes (arestas) contidos em superfícies mais planas, com pequenas variações de profundidade (como plano da fachada e esquadrias). O Quadro 1, a seguir, expõe e resume os principais dados percebidos ao longo dos processos de geração das ortofotos e de vetorização das mesmas.

14 Quadro 1 Comparação entre as técnicas Fotogrametria Stricto Sensu e DSM Fotogrametria stricto sensu DSM Quantidade de fotos 6 terrestres + 3 aéreas 16 fotos aéreas (drone) Tempo identificação de pontos homólogos Tempo de geração do modelo 3D maior maior menor menor Tempo de exportação menor maior Precisão/qualidade da ortofoto melhor precisão na identificação dos detalhes (arestas) contidos em superfícies mais planas, com pequenas variações de profundidade (como plano da fachada e esquadrias) melhor precisão na geometria geral, permitindo a representação mais completa dos diversos planos, inclinações, principalmente nos trechos com geometria mais complexa Fonte: Elaborado pelas autoras. 5 Considerações finais Com o experimento foi possível comprovar o potencial das técnicas de restituição fotogramétrica no levantamento de fachadas, especialmente quando utilizadas de modo integrado: Fotogrametria Digital (stricto sensu) e DSM, com uso de fotos terrestres e aéreas. Verificou-se que essa integração permitiu aumentar a qualidade do produto final (melhor precisão geométrica e nível de detalhe), com um menor tempo de processamento e menor custo de levantamento. O desenvolvimento de métodos mais eficazes de documentação é de fundamental importância para o registro mais rápido e adequado do patrimônio arquitetônico, consistindo na primeira ação para salvaguarda dos bens culturais. Agradecimentos Aos arquitetos Alberto Bonachea e Carlos Galassi por ceder as fotos terrestres e aéreas (por VANT), respectivamente, levantadas durante a aula prática em campo do curso "Introdução à Fotogrametria Arquitetônica Digital", realizado no Laboratório de estudos avançados de Cidade, Arquitetura e tecnologias Digitais (LCAD) da Faculdade de Arquitetura (FAUFBA) da Universidade Federal da Bahia, em novembro de Ao LCAD/FAUFBA e seu coordenador, prof. Dr. Arivaldo Leão de Amorim, pelo apoio e infraestrutura concedida para realização do curso e o desenvolvimento do trabalho prático. 1º Simpósio Cientifico ICOMOS Brasil Belo Horizonte, de 10 a 13 de maio de 2017

15 Referências BOITO, Camillo. Os restauradores. Artes & Ofícios, São Paulo, Ateliê Editorial, 2ª edição, GROETELAARS, Natalie Johanna. Um Estudo da Fotogrametria Digital na documentação de formas arquitetônicas e urbanas f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) Faculdade de Arquitetura, Universidade Federal da Bahia, Salvador, GROETELAARS, Natalie. Criação de modelos BIM a partir de nuvens de pontos: estudo de métodos e técnicas para documentação arquitetônica. Tese (Doutorado em Arquitetura). Salvador: Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Arquitetura, HULLO, J. F.; GRUSSENMEYER, P.; FARES, S. Photogrammetry and Dense Stereo Matching approach applied to the documentation of the cultural heritage site of Kilwa (Saudi Arabia). In: CIPA SYMPOSIUM, 22., 2009, Kyoto. Proceedings... Kyoto: CIPA, Disponível em: < Acesso em: 11 nov KUHL, Beatriz Mugayar. Os restauradores e o pensamento de Camillo Boito sobre a restauração. In: BOITO, Camillo. Os restauradores. Artes & Ofícios, São Paulo, Ateliê Editorial, 2ª edição, OLIVEIRA, Mário Mendonça de. A Documentação como Ferramenta de Preservação da Memória. Brasília, D.F: IPHAN / Programa Monumenta, PATRIMÔNIO ESPIRITUAL. Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão. Disponível em: < Acesso em: 9 mai POLLEFEYS, Marc et al. Video-to-3D. In: PHOTOGRAMMETRIC COMPUTER VISION - INTERNATIONAL ARCHIVE OF PHOTOGRAMMETRY AND REMOTE SENSING, 2002, [S.l.]. Proceedings... [S.l.]: ISPRS, Disponível em: < PollefeysISPRS02a.pdf>. Acesso em 5 mai RIEGEL, A. O culto moderno dos monumentos: sua essência e sua gênese. Goiânia: Ed. Da UGG, 2006, 121p. SIPAC. Sistema de informações do patrimônio cultural da Bahia. Igreja de Nossa Senhora da Conceição do Boqueirão. Disponível em: < Acesso em: 9 mai VIOLLET-LE-DUC, Eugène Emmanuel. E. Restauração. Apresentação, Tradução e Comentários Críticos Odete Dourado. Salvador: UFBA, 3ª edição, n. 1, 1996.