UNESP UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA CAMPUS DE PRESIDENTE PRUDENTE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA FOTOGRAMETRIA II RESTITUIÇÃO ANALÍTICA Alunos: Ana Claudia de Lima Toledo Aziz Alfredo da Costa Pereira Professor: Júlio Kiyoshii Hasegawa Engenharia Cartográfica 4 o Ano Presidente Prudente Setembro/2009
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO...01 2. OBJETIVOS...01 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...01 3.1. Orientação Interior...01 3.2. Orientação Exterior...02 4. DESENVOLVIMENTO...02 5. CONCLUSÃO...14 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...14
1. INTRODUÇÃO Com o advento dos computadores na década de 40, os cálculos que eram substituídos pelos equipamentos mecânicos na fotogrametria analógica, devido a complexidade, pode ser solucionada computacionalmente. A partir de 1953 estudos puderam estabelecer as bases da fotogrametria analítica, como o tratamento matricial, método dos mínimos quadrados, solução simultânea e uma análise de propagação de erros. Os primeiros restituidores analíticos foram apresentados em 1976, esses aparelhos revolucionaram a fotogrametria, permitindo a aerotriangulação de blocos maiores e utilização de câmaras comuns. 2. OBJETIVOS Simular uma restituição analítica utilizando o software Prestitui.exe e conhecer os fundamentos da fotogrametria. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Orientação interior A orientação interior reconstitui em cada projetor o feixe de raios perspectivos da câmara, como na hora em que foi tomada a foto. Para que a orientação interior seja realizada corretamente, devem-se atender algumas condições: A distância focal dos projetores deve ser igual a da câmera correspondente. O eixo óptico do projetor deve ser perpendicular à placa e passar por seu ponto principal. 1
3.2 Orientação exterior A orientação exterior consiste na reprodução da mesma posição relativa que se encontravam no instante das tomadas fotográficas, e também a realização da equivalência entre o modelo estereoscópico e o terreno, que representa perfeitamente a morfologia do terreno, mas seus três eixos estão arbitrariamente orientados. A Orientação Exterior pode ser subdividida em Orientação Relativa e Orientação Absoluta. A Orientação Relativa baseia-se na criação de um modelo ótico, ou seja, as intersecções dos raios geram uma espécie de maquete do terreno. A Orientação Absoluta consiste em determinar a escala do modelo formado e colocá-lo na escala desejada, bem como determinar a orientação do eixo Z e direcionálo em relação a um referencial. devendo-se conhecer a posição de no mínimo três pontos com coordenadas conhecidas, sendo recomendável um quarto ponto para a verificação. O método utilizado neste trabalho para a orientação relativa é o empírico que consiste em eliminar sucessivamente as paralaxes em pontos no modelo. Para isso, é necessário conhecer o efeito da variação de cada elemento sobre os pontos do modelo, além disso, deve-se estabelecer uma rotina adequada, tendo como condição primordial que a correção do elemento no ponto que segue não desfaça as correções já efetuadas nos pontos anteriores. Variando-se a distância de projeção (eixo Z), é possível eliminar a paralaxe no eixo X. Porém, o mesmo não acontece com a paralaxe no eixo Y, onde para eliminá-la é necessário mover um dos projetores. 4. DESENVOLVIMENTO A seguir será apresentado o procedimento utilizado com o programa Prestitui que simula um instrumento analítico. Foram utilizadas as imagens 95 e 97 da série UAgI 6017 do município de Presidente Prudente. 2
1) Primeiramente, as imagens foram reamostradas com o tamanho do pixel igual a 25µm e transformadas para a extensão *.bmp, além de rotacionadas de acordo com a região de sobreposição; 2) Criou-se um novo projeto, clicando no botão NÃO, pois não havia projeto existente, de acordo com a figura 1; Figura 1. 3) Nomeou-se o novo projeto (intersecao.prj), adicionando a extensão *.prj; 4) Foram registrados os valores da superposição longitudinal, quadro focal, escala da foto e altitude do plano médio, conforme figura 2; 5) Em seguida as imagens foram carregadas, como mostra a figura 2; 3
Figura2. 6) Foi iniciada a orientação interior, utilizando a transformação Afim 6p, em seguida foram inseridas as coordenadas das quatro marcas fiduciais calibradas (figura 3a) e os parâmetros de calibração da câmara (figura 3b); Figura 3a 4
Figura 3b 7) O próximo passo foi observar as quatro marcas fiduciais, fazendo a centragem das mesmas, para a fotografia da direita e esquerda (figura 4); Figura 4. 5
8) Na figura 5 são apresentados alguns resultados obtidos com a transformação e respectivos parâmetros e desvio-padrão (prec_interior.dat), finalizando assim a Orientação interior; Figura 5. 9) Iniciou-se a Orientação Exterior com uma foto (figura 6); Figura 6. 6
10) Localizaram-se os pontos de apoio na foto da esquerda (figura 7); Figura 7. 11) Realizou-se a Resseção Espacial como mostram as figuras 8a e 8b, aparecendo os dados na seguinte ordem: número do ponto de apoio, coordenada X do ponto de apoio, peso em X, coordenada Y do ponto de apoio, peso em Y, coordenada Z do ponto de apoio e o peso em Z. Adotando os seguintes desvios: desvio x = desvio y =0,2m e desvio z =0,3m; 7
Figura 8a Figura 8b 8
12) Logo após iniciou-se a interseção MMQ (figura 8); Figura 8. 13) Traçou-se um polígono fechado e converteu-se as coordenadas XYZ para a extensão *.dxf gerando assim o polígono apresentado na Figura 9; Figura 9. 9
14) Iniciou-se a orientação exterior com duas fotografias (figura 10); Figura 10. 15) Localizou-se os pontos de apoio em ambas as fotos, salvando suas respectivas coordenadas como mostra a figura 11; 10
Figura 11. 16) Realizou-se o processamento e a Resseção Espacial de acordo com o item 11, e em seguida verificou-se as discrepâncias dos pontos de apoio, apresentadas em um relatório contendo o sigma das iterações, o grau de liberdade, sigma posteriori, as coordenadas dos pontos de apoio com os respectivos desvios-padrão e por fim as discrepâncias nos pontos de apoio; Figura 12. 17) Salvou-se os arquivos contendo o relatório descrito acima, a orientação exterior e os pontos ajustados; 18) Em seguida foram repetidos os passos descritos nos itens 12 e 13, finalizando assim a orientação exterior e interseção com duas fotos; 19) Iniciou-se então a Orientação Exterior Simultânea. 20) Repetiu-se os passos 15 e 16 tendo como resultado o relatório apresentado na Figura 12. 21) Com o processamento realizado o botão da restituição é habilitado, e pode-se dar início a mesma (em destaque na figura 13) depois de salvar a orientação exterior e os pontos ajustados; 11
Figura 13. 22) Repetiu-se então o item 13 finalizando assim a restituição da feição; 23) Iniciou-se a Orientação Relativa que se encontra no módulo - 1. 24) Selecionaram-se os pontos de Gruber, num total de dez pontos no modelo, de modo que ficassem bem distribuídos sobre o mesmo. A figura 14 apresenta as coordenadas fotogramétricas dos pontos em ambas as fotografias. Figura 14. 12
25) Após a seleção dos pontos, a orientação relativa foi processada de acordo com os parâmetros da figura 15. Figura 15. 26) Em seguida é iniciada a orientação absoluta. Ao processar os dados, o programa identifica a menor coordenada dos pontos de apoio, assim como faz a leitura de todos eles para que a transformação isogonal possa ser realizada e gravada, finalizando assim a orientação absoluta (figura 16). Figura 16. 13
27) Com a Orientação Relativa e absoluta realizada, pode-se começar a transformação inversa para realizar a restituição. Repete-se então o item 13 finalizando assim a restituição da feição. 5. CONCLUSÃO Para que não fosse perdida a experiência de anos de trabalho de operadores da fotogrametria analógica, computadores foram ligados aos restituidores, tendo ainda como entrada fotografias analógicas, possibilitando uma saída de dados digital, ou seja, um arquivo de computador, desenvolvendo assim a fotogrametria analítica. O trabalho realizado proporcionou ao aluno o conhecimento de vários métodos de restituição analítica, sendo realizado através da orientação exterior com uma ou duas fotografias, simultânea além da exterior em duas etapas (relativa e absoluta). 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Coelho L. e Brito. J. L. N. (2007) Fotogrametria Digital. Rio de Janeiro: UERJ. HASEGAWA, J. K. Teoria das Orientações, Notas de aula do curso de Graduação em Engenharia Cartográfica, Presidente Prudente, 2006. 14