AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA

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Aníbal de Andrade Godoi
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1 AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA Fotografia aérea LIDAR GEOMÁTICA - 20ª aula 2012/2013

2 UTILIZAÇÃO DA FOTOGRAFIA AÉREA EM CARTOGRAFIA FOTOINTERPRETAÇÃO interpretação da forma e aspecto (cor, textura, brilho) para identificação dos objectos com fins temáticos. FOTOGRAMETRIA obtenção da geometria dos objectos do terreno a partir de fotos (necessita de correcção da geometria da fotografia) estrada rio floresta terrenos agrícolas

3 Fotografia aérea é usada na: Elaboração de cartas topográficas (obter a forma e dimensão dos objectos) Elaboração de cartas temáticas (saber o que são os objectos) A fotografia aérea por si só não é suficiente para a elaboração de cartas. É necessário fazer a COMPLETAGEM com informação obtida no terreno: cartas topográficas: para a correcção da geometria da fotografia aérea, são necessários pontos do terreno de coordenadas conhecidas e bem visíveis na foto - PONTOS DE APOIO FOTOGRAMÉTRICO cartas temáticas: confirmar no terreno a interpretação dada aos objectos

É necessário fazer a COMPLETAGEM com informação obtida no terreno: cartas topográficas: para a correcção da geometria da fotografia aérea,

4 b p i n a negativo f distância focal ou distância principal Centro de projecção O a n i p b f positivo FOTOGRAFIA É UMA PROJECÇÃO CÓNICA Nas fotos verticais o nadir, o ponto principal e o isocentro coincidem eixo óptico N = P = I A N 90º ponto nadiral I isocentro P ponto principal B objecto a fotografar

fotos verticais o nadir, o ponto principal e o isocentro coincidem eixo

5 TIPOS DE FOTOGRAFIA (segundo a orientação do eixo óptico) fotos terrestres fotos aéreas: verticais (inclinação < 3º) oblíquas altas ( com o horizonte na foto) oblíquas baixas ( sem o horizonte na foto) vertical oblíqua alta oblíqua baixa Como obter cartas topográficas a partir de fotografias?

o horizonte na foto) oblíquas baixas ( sem o horizonte na foto) vertical

6 PROJECÇÃO CÓNICA O Na projecção cónica as imagens das linhas verticais irradiam do Nadir Os pontos A e B, na mesma vertical, aparecem deslocados ao longo de uma recta que passa no Nadir. Este efeito faz com que as imagens de pontos a diferente altura sofram um deslocamento de paralaxe r Esse deslocamento é tanto maior quanto maior for o afastamento r do Nadir, Imagens p P

Este efeito faz com que as imagens de pontos a diferente altura sofram um deslocamento de

7 COMPARAÇÃO DA GEOMETRIA DE UMA CARTA TOPOGRÁFICA E DE UMA FOTOGRAFIA VERTICAL CARTA TOPOGRÁFICA FOTOGRAFIA VERTICAL plano horizontal de projecção Desenho a escalas diferentes PROJECÇÃO ORTOGONAL PROJECÇÃO CÓNICA

FOTOGRAFIA VERTICAL plano horizontal de projecção

8 CARTA TOPOGRÁFICA v.s. FOTOGRAFIA AÉREA Carta topográfica Sobreposição da carta e da foto posição ortogonal posição da projecção cónica Na mesma escala Na fotografia aérea ocorre um deslocamento radial da imagem de pontos a diferente altura, em relação à posição ortogonal. Fotografia aérea Uma foto vertical de um terreno acidentado não é igual a uma projecção ortogonal, que caracteriza as carta topográficas. A fotografia aérea só pode ser usada em cartografia após correcção dos deslocamentos de paralaxe.

escala Na fotografia aérea ocorre um deslocamento radial da imagem de pontos a diferente altura, em relação à posição ortogonal.

9 DESLOCAMENTO DE PARALAXE r = ab r = r H H positivo Afastamento radial do centro r = bp deslocamento é radial a partir de p deslocamento aumenta radialmente deslocamento é proporcional à diferença de cota menor H, maior escala, maior deslocamento

partir de p deslocamento aumenta radialmente deslocamento é

10 ESCALA DA FOTOGRAFIA AÉREA negativo positivo p n b a a p n b distância focal = f A = altura de voo aob AOB ab escala = = AB escala = f Z H f A Sendo A a altura média de voo sobre o terreno, a escala que se obtém é uma escala média. datum altimétrico cota do terreno = H Pontos mais baixos do terreno terão uma escala menor e pontos mais elevados terão uma escala maior. A escala na foto não é constante.

11 CARACTERÍSTICAS DAS FOTOGRAFIAS AÉREAS DIMENSÕES DA FOTOGRAFIA: 230 mm x 230 mm 115 mm a pa = mm p Considerando: i) erro planimétrico máximo admissível: r = 0.2 mm ii) altura de voo: H = 2500 m iii) a maior distância radial: r = mm Para o deslocamento de paralaxe igual ao erro planimétrico: H H 0.2 r = r 0.2 mm = H = 2500 = H m i.e., desníveis de 3 m irão provocar deslocamentos de paralaxe máximos iguais ao erro de graficismo, não provocando alterações notáveis no posicionamento planimétrico. Se as variações de relevo são inferiores a 3 m podemos admitir o terreno plano e considerar que a foto é uma carta fotográfica

12 CARACTERÍSTICAS DAS FOTOGRAFIAS AÉREAS v marcas fiduciais c u C centro da foto A posição do centro da foto é determinada a partir das marcas fiduciais Referencial fiducial: eixos uu e vv 230 mm Dimensão das fotos = 230 mm Dimensão (D x D) do terreno coberta por uma foto: D x Escala = m

fiduciais Referencial fiducial: eixos uu e vv 230 mm Dimensão das fotos

13 COBERTURAS FOTOGRÁFICAS ALTURA DE VOO SOBRE O TERRENO, H Para distâncias focais f = 300 mm baixa altitude <1500 m escala 1/5000 média altitude 1500 m m escala 1/5000-1/ grande altitude > 5000 m escala <1/ Maior altura de voo, maior terreno fotografado, mas menor precisão do relevo DISTÂNCIAS FOCAIS lentes normais: f = 300 mm Dimensão das fotos = 230 mm f = grandes angulares : f = 150 mm - para a mesma altitude de voo dão maior área (menor escala) - menos pormenor do relevo, pequena angulares: f = 600 mm - para a mesma altitude de voo dão menor área (maior escala) - melhor para o relevo 325mm

FOCAIS lentes normais: f = 300 mm Dimensão das fotos = 230 mm f 2 115 2 = grandes angulares : f = 150 mm - para a mesma altitude de voo dão maior área

14 COBERTURAS FOTOGRÁFICAS IDENTIFICAÇÃO: Nº VOO Nº FIADA Nº FOTO

15 B - aerobase COBERTURAS FOTOGRÁFICAS SOBREPOSIÇÃO LONGITUDINAL 60% B - AEROBASE Conceitos: Sobreposição longitudinal 60% b FOTOBASE D LARGURA FOTOGRAFADA CENTRO DA FOTO CENTRO TRANSFERIDO SOBREPOSIÇÃO LATERAL Sobreposição lateral 30% 20-30%

longitudinal 60% b FOTOBASE D LARGURA FOTOGRAFADA CENTRO DA

16 N S Pontos de apoio para georeferenciação Sentido do voo M = m P = m H = m f = 400 mm Altura de voo = 7306 pés = 2229 m M = m P = m H = m c e c são os centros transferidos, respectivamente da foto anterior e da posterior altitude média da região 180 m escala = 0.4/( ) 1/5000

17 PAR ESTEREOSCÓPICO Três fotos consecutivas da mesma fiada com 60 % de sobreposição longitudinal. 60 % da imagem da foto 2 aparece também na foto1. Do mesmo modo 60% da imagem da foto 2 aparece na foto 3. As fotos 1 e 2 constituem um par estereoscópico. O mesmo sucede com as fotos 2 e 3. 60% 60% foto 1 foto 2 foto 3 sentido do voo

Do mesmo modo 60% da imagem da foto 2 aparece na foto 3.

18 PAR ESTEREOSCÓPICO CENTRO DA FOTOGRAFIA E CENTRO TRANSFERIDO O centro da foto ou ponto principal marca-se a partir da intersecção dos segmentos rectos que unem as marcas fiduciais. O centro transferido é a imagem do centro de uma foto noutra foto consecutiva da fiada. Marcas fiduciais foto 1 Centro da foto 1 Centro transferido da foto 2 foto 2 Centro transferido da foto 1 Centro da foto 2

O centro transferido é a imagem do centro de uma foto noutra foto consecutiva da fiada.

19 OBSERVAÇÃO TRIDIMENSIONAL DA FOTOGRAFIA Estereoscópio de espelhos

20 SEPARAÇÃO DE IMAGENS PARA VISÃO ESTEREOSCÓPICA Estereoscópio de espelhos Esquema simplificado de um estereoscópio de espelhos (com lentes, prismas e espelhos)

21 OBSERVAÇÃO TRIDIMENSIONAL DA FOTOGRAFIA ALTERNADORES DE IMAGEM Método utilizado na fotogrametria numérica. Óculos de cristais líquidos LCD e emissor de infravermelhos que sincroniza a obturação das lentes com a disponibilização das imagens no ecrã Duas imagens digitais constituindo o par estereoscópico são visualizadas num monitor de um computador, sobrepostas mas alternadamente. A frequência de refrescamento do monitor tem que ser superior a 120 Hz para garantir que cada imagem é disponibilizada a 60Hz. As lentes dos óculos têm cristais LCD que podem obstruir a passagem de luz através das próprias lentes. Por outro lado, o software disponibiliza integral e alternadamente a imagem esquerda ou a imagem direita no monitor. O emissor, sincronizado com o computador, tornará a lente pertinente opaca conforme a imagem que for disponibilizada pelo computador na mesma fracção de segundo.

22 ORTOFOTOMAPAS Ortofotografias (ortofotos) são fotografias aéreas rectificadas, com escala uniforme, nas quais os deslocamentos de paralaxe devido ao relevo e inclinação foram removidos da imagem. Os objectos passam a estar representados numa projecção ortogonal e têm as características geométricas de um mapa, com toda a informação contida na foto original.

23 ORTOFOTOMAPAS Um ortofoto digital (ortoimagem) é uma imagem digital corrigida para a projecção ortogonal. A imagem consiste numa matriz de pixéis que registam o valor da reflectância do terreno para cada pixel. A resolução da imagem é definida pela dimensão do pixel. As imagens podem ser obtidas por câmaras digitais ou obtidas por digitalização de fotografias aéreas. Matriz de pixeis que constituem a imagem Exemplo de ampliação exagerada mostrando os pixeis da imagem

24 ORTOFOTOMAPAS Produção de ortofotos requer: fotografias aéreas pontos de controlo no terreno modelo digital de elevação do terreno (MDET). O MDT pode ser gerado: a partir da fotografia aérea por técnicas de fotogrametria e estereocomparação automática ou pode ser derivado a partir de curvas de nível digitalizadas de mapas existentes

25 OBTENÇÃO DE ORTOFOTOMAPAS Correcção da distorção das imagens Fotografia Aérea com malha distorcida Ortofoto com malha e imagem retificadas

26 Obtenção de altitudes do terreno LIDAR

27 Aquisição de informação sobre cotas em formato raster LIDAR - Light Detection and Ranging O sinal de laser (a vermelho) é refletido pelos objecto que encontra. O sinal refletido (a azul) é detectado num receptor, permitindo determinar a distância a que o objecto se encontra.

28 LIDAR:

29 LIDAR Bristol bridge (Blom)

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