SIMULADOR DIGITAL DO RESTITUIDOR

UNESP UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA CAMPUS DE PRESIDENTE PRUDENTE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA GILMAR RENAN KISAKI OLIVEIRA RENATO CÉSAR DOS SANTOS SIMULADOR DIGITAL DO RESTITUIDOR ANALÍTICO Orientação e Restituição Fotogramétrica Digital Baseada em Técnicas Analíticas Presidente Prudente 2011

2 LISTA DE FIGURAS Figura 1- Disposição das marcas fiduciais.... 7 Figura 2 - Tela inicial do aplicativo... 9 Figura 3 - Inicialização da orientação interior.... 10 Figura 4 Criação do arquivo contendo as coordenadas calibradas das marcas fiduciais.... 11 Figura 5 Preenchimento das informações auxiliares e dos parâmetros de calibração da câmara.... 12 Figura 6 Criação do arquivo.dat a partir da inserção das informações... 12 Figura 7 - Coincidência da pontaria com o centro da marca fiducial presente na fotografia da esquerda.... 13 Figura 8 Ativando as opções de orientação exterior... 14 Figura 9 Acionando o método de orientação relativa.... 15 Figura 10 Determinação dos parâmetros de orientação relativa... 16 Figura 11 Processamento da transformação isogonal 3D na orientação absoluta.... 17 Figura 12 - Acionando o método da resseção espacial (Exterior de 1 foto).... 19 Figura 13 Observação do ponto de apoio 218.... 20 Figura 14 Selecionando a resseção espacial para a fotografia da esquerda.... 21 Figura 15 Criação de um arquivo contendo a identificação dos pontos de apoio, as coordenadas e os respectivos pesos das mesmas.... 21 Figura 16 Processamento para a determinação dos parâmetros de orientação exterior.... 22 Figura 17 Acionando o método de orientação exterior de 2 fotos... 23 Figura 18 Relatório das discrepâncias nos pontos de apoio.... 24 Figura 19 Opções ativadas após a geração do relatório das discrepâncias nos pontos de apoio.... 25

3 Figura 20 Acionando o método de orientação exterior simultânea (Orientação Exterior Simultânea).... 26 Figura 21 Observação do ponto de apoio 146.... 27 Figura 22 Relatório das discrepâncias nos pontos de apoio.... 28 Figura 23 Opções ativadas após a geração do relatório das discrepâncias nos pontos de apoio.... 28 Figura 24 Janela para realização da restituição.... 30 Figura 25 Quadra restituída.... 31 Figura 26 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de resseção espacial.... 31 Figura 27 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de orientação das duas fotos.... 32 Figura 28 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de orientação simultânea.... 32 Figura 29 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de orientação analítica e sequencial... 33

4 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Coordenadas das marcas fiduciais.... 7 Tabela 2 - Coordenadas das marcas fiduciais 2 e 3 referenciadas ao sistema de máquina.... 8 Tabela 3 - Parâmetros de orientação relativa... 16 Tabela 4 - Coordenadas de terreno dos pontos de Gruber no sistema arbritário.... 16 Tabela 5 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto.. 18 Tabela 6 - Parâmetros de orientação exterior das duas fotos e sua precisão.... 22 Tabela 7 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto.. 23 Tabela 8 - Parâmetros de orientação exterior das duas fotos e sua precisão.... 25 Tabela 9 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto.. 25 Tabela 10 - Parâmetros de orientação exterior das duas fotos e sua precisão.... 29 Tabela 11 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto. 29

5 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO...6 1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS... 6 1.2 OBJETIVO... 6 2. DESENVOLVIMENTO...7 2.1 PREPARAÇÃO DAS IMAGENS A SEREM UTILIZADAS... 7 2.2 CRIAÇÃO DO PROJETO... 8 2.3 ORIENTAÇÃO INTERIOR... 9 2.4 ORIENTAÇÃO EXTERIOR... 13 2.4.1 Orientação Analítica Sequencial (Relativa e Absoluta)... 14 2.4.2 Ressecção Espacial... 18 2.4.3 Orientação Exterior de Duas Fotos... 23 2.4.4 Orientação Exterior Simultânea... 26 2.5 RESTITUIÇÃO... 30 3. CONCLUSÃO...34 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...35

6 1. INTRODUÇÃO 1.1 Considerações Iniciais O presente trabalho proposto ao corpo discente do quarto ano de Engenharia Cartográfica, pelo docente Júlio Kiyoshi Hasegawa, o qual ministra aulas de na FCT Unesp consiste em utilizar o simulador digital do restituidor analítico (Prestitui.exe), o qual é um sistema que simula as técnicas de orientação analítica (interior, relativa e absoluta) em ambiente digital, para a orientação e restituição fotogramétrica de um par de imagens métricas digitalizadas. Os instrumentos restituidores fotogramétricos, também conhecidos como estereorestituidores ou simplesmente restituidores, são instrumentos desenvolvidos para gerar soluções precisas das posições dos pontos objetos a partir das observações nas suas respectivas imagens na área de superposição do estereopar (Wolf, 1988). Sendo esses construídos com alto grau de precisão e calibrados para gerar produtos cartográficos de alta precisão. A era dos restituidores analíticos se iniciou com o advento do computador, nos anos 40, o que caracterizou uma significativa transformação nos processos fotogramétricos de então. Uma vez que grande quantidade de cálculos necessários, que havia sido substituída pelos aparelhos mecânicos, passou a poder ser executada computacionalmente. 1.2 Objetivo O presente trabalho tem como objetivo principal utilizar o Simulador Digital de Restuidor Analítico (Prestitui.exe). Nesse caso específico restituir um modelo formado pelas fotografias 115 e 117, as quais estão em uma escala 1:8000 e foram adquiridas por uma câmara com distância focal de 153,158mm e quadro focal de 230mm x 230mm.

7 2. DESENVOLVIMENTO Nas seguintes seções serão apresentados uma breve descrição da metodologia utilizada bem como os procedimentos realizados, na prática, em cada etapa. 2.1 Preparação das imagens a serem utilizadas A primeira etapa do trabalho consistiu em realizar o redimensionamento do pixel para 0,025 mm nas imagens 115 e 117. Para tanto calculamos um fator para cada imagem, o qual possibilitou transformar a dimensão original do pixel, de cada fotografia, para a requerida (0,025mm), baseando nas coordenadas de duas marcas fiduciais dispostas na direção do eixo x (2 e 3 Figura 1) fornecidas no certificado de calibração da câmera, e das observações das coordenadas das mesmas no sistema de máquina. A disposição das marcas fiduciais é apresentada na Figura 1, e a coordenadas dessas marcas são mostradas na Tabela 1. Figura 1- Disposição das marcas fiduciais. Tabela 1 - Coordenadas das marcas fiduciais. Marca fiducial Coordenada x (mm) Coordenada y (mm) 1-106,071-106,094 2 106,039 106,063 3-106,103 106,023 4 106,174-106,094 Para medir as coordenadas dos pontos 2 e 3, nas fotografias 115 e 117, no sistema de máquina utilizamos o aplicativo Irfanview e essas são apresentadas na Tabela 2.

8 Tabela 2 - Coordenadas das marcas fiduciais 2 e 3 referenciadas ao sistema de máquina. Fotografia 115 Fotografia117 Marca fiducial c (pixels) l (pixels) c (pixels) l (pixels) 2 581 573 543 570 3 10683 532,5 10648 531 Conhecendo as coordenadas de dois pontos no sistema fiducial e no sistema de máquina foi possível calcular a dimensão real dos pixels que compõem a imagem a ser trabalhada, através da Equação 1. onde: tam_pix Tamanho do pixel; d fid Distância no sistema de coordenadas fiducial; tam_pix= d fid d maq (1) d maq Distância no sistema de coordenadas de máquina. A partir da Equação 1 e usando as coordenadas dos pontos 2 e 3 apresentadas nas Tabelas 1 e 2, chegamos que o tamanho do pixel que constitui a imagem 115 corresponde a 0,020999 mm. Procedendo da mesma forma para encontrar o tamanho do pixel da fotografia 117, chegou-se no valor de 0,020993mm. Conhecendo-se as dimensões do pixel em ambas as fotografias dividiu-se esses por 0,025mm para determinar o valor do fator para cada uma das imagens. Fator 115 = 0,83999324 Fator 117 = 0,83974436 Esses valores dos fatores foram multiplicados pela largura original da sua correspondente fotografia, e o valor resultante desta operação matemática foi substituído na opção Width no comando do Irfanview que permite a reamostragem do pixel. Depois de estabelecido o tamanho padrão para a dimensão do pixel (0,025mm) salvou-se a imagem modificada no formato.bmp. Tais procedimentos mencionados foram aplicados para as duas fotografias. 2.2 Criação do projeto Ao executar o programa Prestitui uma caixa de diálogo é apresentada, caso o projeto já exista clicar em Sim caso contrário em Não. O sistema sempre solicita a

9 criação de um projeto para que os arquivos e alguns dados fiquem armazenados em um único diretório. Figura 2 - Tela inicial do aplicativo. Na inexistência do projeto deve-se criar um, para tanto seguiu-se os seguintes passos: 1) Clicou-se sobre a opção Não na caixa inicial do aplicativo; 2) Digitou-se o nome do projeto, adicionando a extensão.prj; 3) Registraram-se alguns valores como: superposição longitudinal, quadro focal, escala da foto e altitude do plano médio (Figura 3); 4) Adicionaram-se as imagens, verificando se a superposição estava na parte interna. Os elementos mencionados no passo 3 são conhecidos a priori, uma vez que as imagens foram adquiridas com uma câmara de quadro 230mm por 230mm e a superposição longitudinal foi calculada no trabalho anterior e equivale a 61%. 2.3 Orientação Interior As formulações envolvidas numa restituição analítica estão baseadas na consideração que os raios de luz que formam as imagens passam pela lente atingindo o plano de negativo, vindo do ponto situado no espaço objeto, descrevendo um caminho retilíneo. Porém, na prática o caminho ótico não é mantido retilíneo devido a vários fatores físicos, tais como: Erros provocados no instante da exposição, devido ás condições atmosféricas e distorções da lente; Erros ocorridos nas etapas de processamento, devido à tração imposta no filme; e Erros cometidos nas medições e diferentes sistemas de coordenadas utilizados.

10 Esses erros sistemáticos acima mencionados são em função de vários fatores e geralmente são classificados em três grupos: deformação do filme, distorção das lentes e refração atmosférica. Desta forma a orientação interior nada mais é que a correção dos erros sistemáticos que ocorrem durante o processo de formação da imagem. Para iniciar a orientação interior no simulador analítico clicou-se na opção orientação interior (Figura 3), sendo esta habilitada após o acionamento das duas imagens. Ao acionar as fotografias tomou-se o cuidado de as áreas de sobreposição estar adjacentes. Figura 3 - Inicialização da orientação interior. Ao acionar a orientação interior abriu uma caixa de mensagem perguntando se a orientação interior já foi realizada, como esta ainda não havia sido efetuada selecionouse sobre a opção Não. Ao escolher esta opção abriu-se outra janela a qual engloba as técnicas para a eliminação dos erros sistemáticos existentes nas fotografias 115 e 117. Para a correção dos erros sistemáticos de ambas as fotografias, selecionou-se a transformação afim, uma vez que esta é a mais indicada para eliminar o erro inerente a tração do filme para câmaras com quadro focal 230mm por 230mm. Após a habilitação da transformação, o aplicativo pergunta se o arquivo contendo as coordenadas calibradas das marcas fiduciais já existe, neste caso o arquivo não existia, tornando necessária a criação do

11 mesmo através da inserção das coordenadas calibradas, do identificador correspondentes a cada uma par de coordenadas e o tipo de câmara utilizada (GA) que as fotografias foram obtidas. Figura 4 Criação do arquivo contendo as coordenadas calibradas das marcas fiduciais. Após a inserção das coordenadas calibradas das marcas fiduciais, fornecidas pelo certificado de calibração, salvou o arquivo com tais coordenadas na no formato.dat (mf_calib.dat). A próxima etapa consistiu em criar um arquivo dos referentes aos erros sistemáticos, uma vez que este era inexistente. O conteúdo deste compreende os parâmetros de calibração da câmara, ponto principal, distância focal calibrada, parâmetros da distorção simétrica e descentrada, e informações adicionais como critério de convergência, tamanho do pixel e o máximo de iterações. Para a criação do arquivo anteriormente mencionado foi inseridos as informação requeridas, preenchidos todos os campos clicou-se na opção inserir e em seguida salvou o arquivo no formato.dat (info.dat).

12 Figura 5 Preenchimento das informações auxiliares e dos parâmetros de calibração da câmara. Figura 6 Criação do arquivo.dat a partir da inserção das informações. Realizada a etapa anterior, fizemos as observações das marcas fiduciais onde foram coincididos os centros das marcas fiducias de ambas as fotografias com a pontaria. A Figura 7 ilustra a coincidência da pontaria com o centro da marca fiducial presente na fotografia da esquerda.

13 Figura 7 - Coincidência da pontaria com o centro da marca fiducial presente na fotografia da esquerda. Efetuada a centragem do alvo nos centros das marcas fiduciais na fotografia da esquerda e da direita salvou-se o arquivo com as coordenadas observadas no formato.dat (mf_obs.dat). Clicou-se sobre a opção Processa Transformação para que os parâmetros de transformação, para cada foto, fossem calculados. Devemos salientar que os 6 parâmetros da transformação afim (2 de translação, 2 de escala, 1 fator de não ortogonalidade e 1 rotação), para cada fotografia, foram determinados mediante o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ), uma vez que foram observados quatro marcas fiduciais, resultando em um sistema de equações com 2 graus de liberdade. 2.4 Orientação Exterior O simulador analítico Prestitui proporciona quatro processos para a orientação exterior: orientação analítica sequencial (relativa e absoluta), ressecção espacial (orientação de uma foto), orientação de duas fotos e orientação simultânea. A seguir são apresentadas as etapas realizadas de cada processo.

14 2.4.1 Orientação Analítica Sequencial (Relativa e Absoluta) No modo analítico ou digital, a orientação do modelo consiste em determinar os elementos de orientação exterior das duas fotos para depois determinar as coordenadas dos pontos no espaço objeto por intersecção dos raios homólogos. No entanto, devido a versatilidade do modo analítico, a orientação pode ser conduzida de modo semelhante ao do analógico, ou seja, o processo pode ser realizado por duas orientações: relativa e absoluta. Para iniciar a orientação relativa no simulador analítico, primeiramente clicouse na opção orientação exterior (Figura 8), e em seguida acionou-se a opção Orientação Relativa (Figura 9). Figura 8 Ativando as opções de orientação exterior.

15 Figura 9 Acionando o método de orientação relativa. Ao acionar o método de orientação relativa abriu-se uma janela perguntando se a orientação exterior era conhecida, como não havíamos efetuado esta clicou-se sobre a opção Não, o que fez abrir outra janela perguntando se o arquivo contendo os pontos de apoio já existe, tendo que este arquivo ainda não foi criado, selecionamos a opção Não. Abriu-se uma janela chamada Módulo Restituição: Sequencial com as duas fotos possibilitando as observações dos pontos de apoio. Depois de realizada a observação de todos os pontos de apoio, salvaram-se as coordenadas observadas, referenciadas a um sistema arbitrário, em um arquivo no formato.dat (tela_or.dat). Criado o arquivo tela_or.dat, selecionamos a opção Processa - Relativa para a determinação dos parâmetros de orientação relativa onde foram fixados 7 elementos de orientação (neste caso, X, Y e Z dos dois projetores e ω do projetor da direita) para a determinação dos outros 5 (Figura 10).

16 Figura 10 Determinação dos parâmetros de orientação relativa. A Tabela 3 apresenta os parâmetros de orientação relativa determinados, bem como os fixados. Enquanto a Tabela 4 apresenta as coordenadas de terreno dos pontos de Gruber determinadas e referenciadas a um sistema arbritário. Neste trabalho específico consideramos os pontos de Gruber coincidentes com os de apoio, tal decisão ocorreu devido à boa distribuição desses pontos no modelo estereoscópico. Tabela 3 - Parâmetros de orientação relativa. Projetor da esquerda ω (rad) ϕ (rad) κ (rad) X (m) Y (m) Z (m) 0.013573-0,024480-0.011102 1000.000000 1000.000000 153.158000 Projetor da direita ω (rad) ϕ (rad) κ (rad) X (m) Y (m) Z (m) 0.000000-0.000124-0.004921 1091.098992 1000.000000 153.158000 Tabela 4 - Coordenadas de terreno dos pontos de Gruber no sistema arbritário. Coordenadas de terreno no sistema arbritário Pontos de Gruber X (m) Y (m) Z (m) 218 991.871128 996.869538 6.174510 217 1090.373337 1007.335979 9.825409 149 1004.400191 1089.751819 9.048808 147 1103.195654 1099.291593 8.385000 136 1005.416521 908.987920 8.315963

17 146 1098.078500 909.014300 2.034347 Terminada a orientação relativa, um modelo estereoscópico das imagens processadas são geradas, entretanto, este modelo está num sistema de coordenadas arbritário sem definição de escala e o eixo z não está orientado em relação ao sistema de coordenadas terrestre utilizado. O modelo estereoscópico formado representa perfeitamente a morfologia do terreno, desta maneira, para validar este modelo como uma representação planialtimétrica equivalente ao terreno fotografado, faz-se necessário realizar uma transformação geométrica que sintetiza a orientação absoluta, no caso deste simulador analítico é utilizado a transformação isogonal 3D (Figura 11). Figura 11 Processamento da transformação isogonal 3D na orientação absoluta. A solução da orientação absoluta passa, inicialmente, pela determinação dos sete parâmetros de transformação, na qual está condicionada a um conhecimento nos dois sistemas de no mínimo de três pontos para uma solução única e quatro ou mais para aplicar o MMQ. A Tabela 5 apresenta as coordenadas de terreno dos pontos de apoio restituídos, referenciados ao sistema do espaço objeto resultantes da transformação.

18 Tabela 5 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto. Coordenadas de terreno no sistema do espaço objeto Pontos de Apoio X (m) Y (m) Z (m) 218 459795.938369 7553088.390246 451.190547 217 460605.532898 7553172.486507 482.454393 149 459900.943188 7553850.986559 477.087701 147 460712.608533 7553927.821965 472.895278 136 459905.768608 7552365.814672 466.969221 146 460667.338369 7552364.415382 416.311297 2.4.2 Ressecção Espacial A determinação dos parâmetros de orientação exterior para cada uma das fotografias pode ser realizada de forma direta, com o auxílio de um sistema GPS, ou indiretamente, utilizando as equações de colinearidade na forma direta. O método que determina tais incógnitas, para cada fotografia separadamente, baseando nas equações de colinearidade na forma direta é denominado pelos profissionais da área de fotogrametria de ressecção espacial. Como o objetivo do método mencionado acima é obter a posição do centro perspectivo bem como os ângulos de rotação dos eixos x, y e z, tomam-se as equações de colinearidade na forma direta para determinar estes. Para encontrar os valores dos seis parâmetros de orientação exterior basta ter três pontos foto identificáveis, porém ao adotar esta solução sem abundância de observações, erros inerentes as coordenadas fotogramétricas podem influenciar a solução do sistema. Para que os erros relacionados a tais coordenadas não venham a influenciar os parâmetros de forma considerável, devese tomar um número de observações que proporcione graus de liberdade ao sistema de equações, possibilitando assim a aplicação do Método dos Mínimos Quadrados (MMQ). O método de ajuste usado na ressecção espacial é o método paramétrico, o qual também é conhecido como método das equações de observações. Nesse método cada observação proporciona uma equação (números de observações equivale aos números de equações), e estas são de tal forma que se podem explicitar cada observação em função dos parâmetros (u). Desta forma o modelo matemático para aplicação do método paramétrico é L =F(X ). Na sequência serão descritos os procedimentos que geralmente são usados para determinar os parâmetros de orientação exterior (ω, φ, κ, X L, Y L, Z L ), tomando que as

19 observações são abundantes e as imagens trabalhadas estão referenciadas ao sistema de máquina. Encontrar os parâmetros de orientação interior; Escolher os pontos fotoidentificáveis; Medir as coordenadas imagens dos pontos fotoidentificáveis; Determinar em campo as coordenadas dos pontos de apoio; Estabelecer os parâmetros aproximados e aplicar o método paramétrico. Para iniciar a ressecção espacial no simulador analítico primeiramente clicou-se na opção orientação exterior (Figura 8), a qual é disponibilizada após a realização da orientação interior das duas fotografias e em seguida acionou-se a opção Exterior de 1 foto (Figura 12). Figura 12 - Acionando o método da resseção espacial (Exterior de 1 foto). Ao acionar o método da ressecção espacial abriu-se uma janela perguntando se a ressecção espacial já foi realizada, como não havíamos efetuado esta clicou-se sobre a opção Não, o que fez abrir outra janela perguntando se o arquivo contendo os pontos de apoio já existe, tendo que este arquivo ainda não foi criado selecionamos a opção Não. Com isso abriu uma janela chamada monocomparador com duas opções, imagem direita e imagem esquerda, aptas a serem selecionadas. Em primeira instância selecionou-se a opção imagem esquerda, habilitando uma janela onde foram

20 observados os seis pontos de apoio. A Figura 13 mostra a observação do ponto de apoio 218. Figura 13 Observação do ponto de apoio 218. Depois de realizada a observação de todos os pontos de apoio salvou-se as coordenadas observadas, referenciadas a um sistema arbitrário, em um arquivo no formato.dat (telapoio_esq.dat). Criado o arquivo contendo as coordenadas dos pontos de apoio referenciadas a um sistema arbitrário, selecionamos a opção ressecção espacial, a qual foi disponibilizada após a criação do arquivo de observações dos pontos na fotografia da esquerda (Figura 14).

21 Figura 14 Selecionando a resseção espacial para a fotografia da esquerda. Ao acionar a ressecção espacial abriu uma janela que possibilita a criação de um arquivo, o qual contenha a identificação dos pontos de apoio, as coordenadas obtidas em campo bem como os pesos das mesmas, ou a seleção do mesmo caso exista. No nosso casso específico este arquivo não existia, então realizamos a criação do mesmo através da janela que abriu (Figura 15) ao indicarmos que o arquivo contendo os pontos de apoio não existia. Figura 15 Criação de um arquivo contendo a identificação dos pontos de apoio, as coordenadas e os respectivos pesos das mesmas. Inseridas as informações indicadas na Figura 15, para os pontos de apoio, salvou-se o arquivo em formato.dat (apoio.dat). Habilitando assim a janela da ressecção espacial, onde foi necessário abrir o arquivo contendo as observações dos pontos de apoio (telapoio_esq.dat) e o arquivo contento as informações sobre os pontos de apoio (apoio.dat). Com devidos arquivos ativos, clicou-se sobre a opção Processa (Figura

22 16), a qual gerou um arquivo contendo os parâmetros de orientação exterior bem como a precisão de cada um. Figura 16 Processamento para a determinação dos parâmetros de orientação exterior. Para encontrar os parâmetros de orientação exterior para a fotografia da direta procede-se de forma análoga à realizada para determinação destes parâmetros para a fotografia da esquerda. A Tabela 6 refere-se à esses parâmetros calculados e às respectivas precisões de cada elemento. Enquanto a Tabela 7, às coordenadas ajustadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto. Tabela 6 - Parâmetros de orientação exterior das duas fotos e sua precisão. Parâmetros de orientação Fotografia exterior Precisão ω (rad) 0.015915 0.000601 ϕ (rad) -0.026076 0.000870 Esquerda κ (rad) 6.269858 0.000305 X (m) 459860.831797 1.137051 Y (m) 7553111.145010 0.985913 Z (m) 1659.506111 0.572136 ω (rad) 0.001758 0.000582 ϕ (rad) -0.002082 0.000783 Direita κ (rad) -0.006888 0.000276 X (m) 460608.937509 1.047781 Y (m) 7553110.583191 0.949341 Z (m) 1660.970095 0.440821

23 Tabela 7 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto. Coordenadas de terreno no sistema do espaço objeto Pontos de Apoio X (m) Y (m) Z (m) 218 459796.021700 7553088.434000 449.980600 217 460605.717400 7553172.656000 480.977000 149 459900.875000 7553851.146000 477.331400 147 460712.238800 7553927.537000 473.997700 136 459905.696400 7552366.172000 468.305900 146 460667.570400 7552363.954000 416.306400 2.4.3 Orientação Exterior de Duas Fotos Para iniciar a orientação exterior de duas fotos no simulador analítico, primeiramente clicou-se na opção orientação exterior (Figura 8), e em seguida acionou-se a opção Exterior de 2 fotos (Figura 17). Figura 17 Acionando o método de orientação exterior de 2 fotos.

24 Ao acionar o método de orientação exterior de duas fotos, abriu-se uma janela perguntando se a orientação exterior era conhecida, como não havíamos efetuado esta clicou-se sobre a opção Não, o que fez abrir outra janela perguntando se o arquivo contendo os pontos de apoio já existe, tendo que este arquivo ainda não foi criado, selecionamos a opção Não. Abriu-se uma janela chamada Orientação Exterior 2 fotos com as duas fotos possibilitando as observações dos pontos de apoio. Depois de realizada a observação de todos os pontos de apoio, salvaram-se as coordenadas observadas, referenciadas a um sistema arbitrário, em um arquivo no formato.dat (telapoio_par.dat). Criado o arquivo contendo as coordenadas dos pontos de apoio, selecionamos a opção Processa, a qual foi disponibilizada após a criação do arquivo telapoio_par.dat (Figura 18). Ao acionar a opção Processa, abriu-se uma janela perguntando se o arquivo apoio.dat já existia, como este foi criado anteriormente clicou-se sobre a opção Sim e selecionou-se o arquivo. Realizado isto, gerou-se um relatório contendo as discrepâncias nos pontos de apoio (Figura 18) e salvou-se este como relat_aju_2f.dat. Em seguida, ativaram-se as opções destacas na Figura 19. Figura 18 Relatório das discrepâncias nos pontos de apoio.

25 Figura 19 Opções ativadas após a geração do relatório das discrepâncias nos pontos de apoio. Em seguida, os arquivos contendo a orientação exterior (ext_duas.dat) e os pontos ajustados (apoio_aju_2f.dat) foram salvos. Tabela 8 - Parâmetros de orientação exterior das duas fotos e sua precisão. Parâmetros de orientação Fotografia exterior Precisão ω (rad) 0.015720 0.000586 ϕ (rad) -0.025576 0.000848 Esquerda κ (rad) 6.269767 0.000298 X (m) 459861.603502 1.109742 Y (m) 7553111.283795 0.961650 Z (m) 1659.663815 0.557643 ω (rad) 0.001663 0.000623 ϕ (rad) -0.002013 0.000839 Direita κ (rad) 6.276248 0.000295 X (m) 460608.996297 1.122329 Y (m) 7553110.615764 1.016933 Z (m) 1660.996541 0.472218 Tabela 9 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto. Coordenadas de terreno no sistema do espaço objeto Pontos de Apoio X (m) Y (m) Z (m) 218 459796.021388 7553088.434000 449.981346 217 460605.717622 7553172.656000 480.977762 149 459900.875002 7553851.145992 477.331376 147 460712.238794 7553927.536993 473.997648 136 459905.696413 7552366.172014 468.305848 146 460667.570390 7552363.954000 416.306382

26 2.4.4 Orientação Exterior Simultânea Para iniciar a orientação exterior simultânea no simulador analítico, primeiramente clicou-se na opção orientação exterior (Figura 8), a qual é disponibilizada após a realização da orientação interior das duas fotografias e em seguida acionou-se a opção Orientação Exterior Simultânea (Figura 20). Figura 20 Acionando o método de orientação exterior simultânea (Orientação Exterior Simultânea). Ao acionar o método da orientação exterior simultânea abriu-se uma janela perguntando se tal orientação já foi realizada, como não havíamos efetuado esta, clicouse sobre a opção Não, o que fez abrir outra janela perguntando se os pontos de apoio já foram observados, tendo que estes ainda não haviam sidos observados, clicou-se sobre a opção Não. Abriu-se uma janela chamada Orientação Exterior Simultânea, a qual possibilitou observar os seis pontos de apoio, através da coincidência das marcas homólogas sobre os pontos de apoio. A Figura 21 mostra a observação do ponto 146.

27 Figura 21 Observação do ponto de apoio 146. Depois de realizada a observação de todos os pontos de apoio, salvou-se as coordenadas observadas, referenciadas a um sistema arbitrário, em um arquivo no formato.dat (telapoio_par.dat). Criado o arquivo contendo as coordenadas dos pontos de apoio referenciadas a um sistema arbitrário, selecionamos a opção Processa para o ajustamento, a qual foi disponibilizada após a criação do arquivo de observações dos pontos no modelo. Ao acionar a opção Processa, abriu uma janela perguntando se o arquivo apoio.dat já existia, como este foi criado anteriormente clicou-se sobre a opção Sim e selecionou-se o arquivo. Realizado isto, gerou-se um relatório contendo as discrepâncias nos pontos de apoio e salvou-se este como relat_aju_simu.dat (Figura 22). Em seguida, ativaram-se as opções destacas na Figura 23.

28 Figura 22 Relatório das discrepâncias nos pontos de apoio. Figura 23 Opções ativadas após a geração do relatório das discrepâncias nos pontos de apoio. A Tabela 10 refere-se aos parâmetros de orientação exterior das duas fotos determinados e sua precisão. Enquanto a Tabela 11, às coordenadas de terreno ajustadas dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto.

29 Tabela 10 - Parâmetros de orientação exterior das duas fotos e sua precisão. Parâmetros de orientação Fotografia exterior Precisão ω (rad) 0.015780 0.000615 ϕ (rad) -0.025906 0.000890 Esquerda κ (rad) 6.269829 0.000312 X (m) 459861.134528 1.163397 Y (m) 7553111.166320 1.008540 Z (m) 1659.518442 0.585096 ω (rad) 0.001777 0.000654 ϕ (rad) -0.002002 0.000880 Direita κ (rad) 6.276156 0.000310 X (m) 460609.037983 1.176800 Y (m) 7553110.313894 1.066370 Z (m) 1660.878861 0.495218 Tabela 11 - Coordenadas de terreno dos pontos de apoio no sistema do espaço objeto. Coordenadas de terreno no sistema do espaço objeto Pontos de Apoio X (m) Y (m) Z (m) 218 459796.021401 7553088.433983 449.981422 217 460605.717627 7553172.656003 480.977751 149 459900.875002 7553851.145997 477.331379 147 460712.238789 7553927.536989 473.997640 136 459905.696415 7552366.172017 468.305837 146 460667.570389 7552363.953996 416.306393 Em seguida, salvaram os arquivos contendo a orientação exterior (ext_simu.dat) e os pontos ajustados (apoio_aju_2f_simu.dat). Então, selecionou-se a opção Restituição e abriu-se o arquivo contendo as coordenadas de tela observadas e a janela para realizar a restituição (Figura 24) da feição desejada.

30 Figura 24 Janela para realização da restituição. 2.5 Restituição A restituição realizou-se digitalizando os cantos de uma quadra e de um lote definindo-os como feições fechadas. Esse procedimento possibilita a geração de coordenadas 3D dos pontos que definem as feições, cujos dados foram exportados em arquivo ASCII texto e convertidos para o padrão DXF-Autocad (DXF). É importante ressaltar que, somente na orientação exterior simultânea, a restituição realiza-se de forma conjunta à determinação dos parâmetros de orientação exterior. A Figura 25 mostra a localização da quadra restituída, já as Figuras 26, 27, 28 e 29 mostram as visualizações da quadra no software AutoCad referentes aos processos de orientação exterior de uma foto, de duas fotos, simultânea e de orientação analítica sequencial, respectivamente.

31 Figura 25 Quadra restituída. Figura 26 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de resseção espacial.

32 Figura 27 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de orientação das duas fotos. Figura 28 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de orientação simultânea.

33 Figura 29 Visualização da quadra restituída no software AutoCad referente ao processo de orientação analítica e sequencial.

34 3. CONCLUSÃO O presente trabalho consistiu em utilizar o simulador digital do restituidor analítico, o qual é um sistema que simula as técnicas de orientação analítica (interior, relativa e absoluta) em ambiente digital, para a orientação e restituição fotogramétrica de um par de imagens métricas digitalizadas. Os módulos de orientação disponibilizados pelo simulador do restituidor analítico, e que foram trabalhados neste trabalho são: orientação analítica seqüencial (relativa e absoluta), orientação exterior de uma foto, orientação exterior de duas fotos e orientação exterior simultânea. No decorrer do relatório foram descritos os procedimentos necessários para a realização da restituição de uma feição de interesse, utilizando os quatros módulos disponíveis no simulador do restituidor analítico. Devemos destacar que em todos os módulos, exceto o que utiliza a orietação analítica sequencial, utilizou-se o método da intersecção dos raios homólogos aplicando o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ) para realizar a restituição da feição de interesse. De forma a verificar os resultados obtidos na restituição determinou-se as coordenadas dos pontos de apoio nos quatro diferentes módulos (Tabelas 5, 7, 9 e 11). Através de tal procedimento, foi possível verificar que as coordenadas dos pontos de apoio obtidas nos diferentes módulos se mostraram com baixa discrepância, mostrando que os processos foram efetuados de maneira correta. Contudo, este trabalho possibilitou a nós discentes, uma melhor familiarização com as diferentes técnicas utilizadas no processo de orientação e restituição fotogramétrica através de um restituidor analítico.

35 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HASEGAWA, J. K. Simulador Digital do Restituidor Analógico Orientação e Restituição Fotogramétrica Digital Baseada em Técnicas Analógicas. Presidente Prudente, FCT Unesp, 2010. 60 p. WOLF, P. R.; DEWITT, B. A. Elements of photogrammetry, with applications in GIS. 3.ed. Singapore: McGraw-Hill, 2000.