Fotogrametria e Fotointerpretação-TEORIA

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Universidade Federal Rural do Semi-Árido 
Departamento de Ciências Ambientais e Tecnológicas 
Curso de Ecologia 
Disciplina: Cartografia Ambiental 
Francisco de Assis de Oliveira 
 
Fotogrametria e Fotointerpretação 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O planejamento de qualquer atividade que de alguma forma se relaciona com o espaço físico que habitamos requer, 
inicialmente, o conhecimento deste espaço. Neste contexto, torna-se necessária alguma forma de visualização da porção 
da superfície física do planeta, onde desejamos desenvolver nossas atividades. Para alcançar este objetivo, lançamos 
mão de um processo de representação da superfície terrestre, superfície irregular, sobre uma superfície plana, folha de 
papel ou monitor de vídeo. 
 
Fotogrametria: 
• ... ciência e tecnologia de obter informações confiáveis através de processos de registro, interpretação e 
mensuração de imagens (ANDRADE, 1998). 
• ... arte, ciência e tecnologia de se obter informações confiáveis de objetos físicos e do meio ambiente através de 
fotografias, por medidas e interpretação de imagens e objetos (WOLF, 1983). 
• A Fotogrametria é a técnica que permite o estudo e a definição das formas, das dimensões e da posição de objetos 
no espaço, utilizando-se de medições obtidas a partir de fotografias ou imagens raster. 
 
A Fotogrametria pode ser dividida em duas áreas (ROCHA, 2000): 
• Fotogrametria Métrica: envolve medidas precisas e computacionais para determinar a forma e as dimensões dos 
objetos. Aplicada na elaboração de mapas planimétricos e topográficos. 
Ou... 
• Fotogrametria interpretativa: ocupa-se com o reconhecimento e identificação dos objetos. 
Existe uma gama enorme de aplicações através da utilização da fotogrametria, dentre elas destaca-se a elaboração de 
mapas em colaboração com outras ciências como a Geodésia e a Cartografia. Podemos citar com exemplo a elaboração 
de mapeamentos como: 
 
• Rede de drenagem 
• Cobertura vegetal 
• Culturas vegetais 
• Rede viária 
• Feições geológicas 
• Tipos de solos 
• Uso ocupação do solo 
 
De acordo com a posição da câmera podemos definir também dois tipos de fotografias. 
A Fotogrametria Terrestre, que consiste nas atividades de captação de dados gráficos por meio da Fotogrametria 
utilizando como sensor uma câmara métrica terrestre (Figura 1). 
 
 
Figura 1. Exemplo de fotografia terrestre 
 
A Aerofotogrametria é uma técnica que tem como objetivo elaborar mapas mediante fotografias aéreas tomadas com 
câmaras aero-transportadas, com o eixo ótico posicionado na vertical ou diagonal, utilizando-se aparelhos e métodos 
para se obter produtos estereoscópicos (Figura 2). 
 
Figura 15: Exemplo de fotogrametria aérea. 
 
TIPOS DE FOTOGRAFIAS AÉREAS 
 
As fotografias aéreas são classificadas segundo diversos critérios. Para os objetivos aqui propostos, só será utilizada 
a classificação quanto à geometria, ou seja, orientação do eixo da câmera. Nesta classificação apontam-se as fotografias 
verticais e oblíquas. 
 
Fotos aéreas verticais 
Nesta fotografia, o eixo ótico da câmera coincide com a vertical do lugar fotografado, no momento da tomada da 
foto. As fotografias verticais são largamente usadas na confecção de bases de dados digitais para Geoprocessamento 
(Figura 3). 
 
 
Figura 3. Representação da tomada de uma fotografia aérea vertical 
 
Suas vantagens sobre as fotos obliquas são a obtenção de medidas facilmente através das relações geométricas e a 
detecção e o reconhecimento de objetos facilitados pelo fato de a forma da imagem estar mais próxima do real. 
A desvantagem é que as fotos não apresentam uma perspectiva ortogonal, como no caso das cartas topográficas. 
 
Fotografias aéreas oblíquas 
São aquelas feitas com o eixo da câmera intencionalmente direcionado entre a horizontal e a vertical. O ângulo 
normalmente oscila entre 90º e 270º para as fotografias aéreas, podendo ser maior nas fotografias ou imagens tomadas 
por satélites. As fotografias oblíquas admitem uma subclassificação em oblíqua alta e oblíqua baixa. Observa-se que os 
termos alta (Figura 4) e baixa (Figura 5) não se referem à elevação do avião sobre o terreno, mas apenas ao ângulo de 
inclinação do eixo ótico da câmera com relação à vertical. 
 
 
Figura 4. Representação da tomada de uma fotografia aérea oblíqua 
alta. 
Figura 5. Representação da tomada de uma fotografia aérea oblíqua baixa. 
 
 
TOMADA DAS FOTOGRAFIAS 
A tomada de fotografias requer um planejamento bem elaborado a fim de que os objetivos sejam alcançados. É 
importante estabelecer informações sobre: 
• A Câmera; 
• Aeronave e sua autonomia de vôo; 
• Altura e altitude de vôo, de acordo com a escala; 
• Número de aerofotos em cada faixa; 
• Número de faixas; 
• Quantidade e tipo de filme; 
• Tempo de exposição; 
• Abertura do diafragma; 
• Filtros; 
• Intervalo de tempo entre duas fotos; 
• Elementos para a navegação; 
 
ALTURA E ALTITUDE DE VÔO 
Este tema esbarra em áreas como: a escala das aerofotos, o limite de precisão e a ordem econômica, ou seja, custos. 
Para fins cartográficos, a relação entre a escala do mapa e a escala das fotografias deve equilibrar os requisitos 
econômicos com os de precisão. A partir da precisão necessária é possível calcular a escala das aerofotos. Vejamos um 
exemplo. Se as aerofotos se destinam ao traçado de curvas de nível com eqüidistância de 1m, a precisão do 
aerolevantamento deverá ser a metade deste valor, ou seja, 50cm de equidistância e o cálculo da escala será baseado não 
na altitude do terreno e sim no desvio padrão das altitudes do terreno a ser fotografado. 
O que seria mais interessante para nós geógrafos no momento? Seria a tomada de aerofotos com finalidade 
específica de fotointerpretação de um tema particular. Neste caso a escala deverá obedecer outros critérios. Vejamos! 
Uma vez definida a escala necessária das aerofotos, a altura do vôo poderá ser calculada através da seguinte equação 
(Figura 6). 
 
 
 
Figura 6. Esquema representado a fórmula de cálculo da escala de vôo 
 
Onde: 
• E – escala; 
• d – tamanho da fotografia; 
• D – extensão fotografada; 
• c – distância focal da câmera; 
• H – altura do vôo (profundidade de campo). 
 
Lembrando que este valor de altura será calculado a partir da média entre a menor e a maior altitude do terreno a ser 
fotografado. No caso de levantamentos para fins de fotointerpretação é claro. Vamos ver na prática. Se temos uma 
câmera com 150mm de distância focal e precisamos de fotografias com escala de 1:10.000, qual a altura do vôo 
necessário? 
 
 
 
 
E quando se tem as fotografias e precisa-se calcular a escala? Se tivermos um vôo realizado com câmera de 
distância focal de 150mm a uma altura de 6.000m, qual seria a escala da fotografia? 
 
 
 
 
 
RECOBRIMENTO E INTERVALO DE TEMPO ENTRE DUAS EXPOSIÇÕES 
As fotografias aéreas devem ser tomadas sempre com elevação do sol superior a 30º, em dias claros, nos quais as 
condições climáticas sejam tais que permitam fazerem-se negativos fotográficos claros e bem nítidos, isto é, bem 
contrastados. O recobrimento é feito em exposições sucessivas ao longo de uma direção de vôo. Essa sucessão é feita 
em intervalos de tempo tal que, entre duas fotografias haja uma superposição longitudinal e outra transversal. Vejamos 
(Figura 7). 
 
 
 
Figura 7. Esquema representativo das faixas de sobreposição lateral e longitudinal durante o sobrevôo. 
 
As fotografias são tomadas em faixas que se superpõem em cerca de 30% - recobrimento ou superposição lateral 
(Figura 8). 
 
 
Figura 8. Representação do recobrimento lateral durante o sobrevôo. 
 
Entre as fotografias da mesma faixa a superposição deve ser em torno de 60% de recobrimento (ou superposição 
longitudinal) (Figura 9). 
 
 
Figura 9. Representação do recobrimento longitudinal durante o sobrevôo. 
 
Observa-se que a superposição longitudinal das aerofotos é necessário para garantir o exameestereoscópico. Como 
se calcula isso tudo? O cálculo do número de faixas ou linhas de vôo a fim de recobrir toda a área de estudo é 
necessário e é feito através de um número de faixas com um número exato de fotografias por faixa. 
Vejamos como calcular o número de faixas e a quantidade de fotos requeridas para cobrir uma área de 20km de 
largura, no sentido leste-oeste, por 33km de comprimento, no sentido norte-sul? 
 
Note que: 
 
• a escala das fotos serão de 1:30.000; 
• o formato das fotos serão de 23 x 23cm; 
• o recobrimento lateral será de 30%; 
• o recobrimento longitudinal será de 60%; 
• a linha de vôo será no sentido leste-oeste. 
 
Bom, a área abrangida por cada foto com 23 x 23cm, na escala de 1:30.000, calculada através da regra de três é: 
 
• 1cm (na foto) = 30.000cm (no terreno) 
• 23cm (na foto) = x cm (no terreno) 
• X = 690.000cm = 6.900m = 6,9km 
 
Portanto, cada foto de 23 x 23cm abrangerá 6,9 x 6,9km no terreno. Para se calcular a quantidade de faixas a serem 
percorridas pelo avião, considera-se que cada foto dentro de uma faixa de vôo deverá ser recoberta pela adjacente, da 
outra faixa, em 30%. Restará então 70% de cada foto de 6,9 x 6,9km. Desta forma, se o recobrimento de 100% é de 
6,9km, o recobrimento dos 70% restantes será 4,83km. 
Considerando uma distância de 33km no sentido norte-sul e que o vôo será realizado no sentido lesteoeste, tem-se 
que o número de faixas ou linhas de vôo será dado pelo quociente 33km / 4,83km. Então, o número de fotos será 6,83 e 
por medida de segurança arredonda-se para 7 e acrescenta-se uma faixa em cada extremidade para que as faixas 
extremas tenham garantia de recobrimento, ou seja, mais 4 faixas, totalizando 11 faixas. E o número de fotografias por 
faixa longitudinal? 
Para se calcular o número de fotos por faixa de 20km de extensão, no sentido leste-oeste, e levando-se em 
consideração uma sobreposição, para efeito de estereoscopia, de 60% entre cada foto, conclui-se que restará somente 
40% efetivo por foto a ser avaliado. Assim sendo, tem-se: 
 
• Recobrimento de 100% = 6,9km 
• Recobrimento de 40% = xkm 
• x = 2,76km realmente cobertos pela foto. 
 
Desta forma, o número de fotos será dado através do quociente entre a distância total da faixa no sentido leste-oeste 
pela área efetiva recoberta pela foto: 
 
• 20km / 2,76km = 7,24 fotos por faixa. 
• Arredonda-se para 8 fotos por faixa. 
 
Porém, por medida de segurança, acrescenta-se, ainda mais uma foto por faixa (8+1=9 fotos) tendo em vista que a 
primeira não é recoberta por nenhuma outra. Isto ocorre em função da necessidade de haver sobreposição para que 
possibilite a realização da estereoscopia na primeira fotografia de cada faixa também. 
Observa-se que o total de fotos para cobrir uma área de 20km por 33km será o número de faixas vezes o número de 
fotos, ou seja, 11 faixas x 9 fotos por faixa = 99 fotos. Contudo, não podemos deixar de considerar que o recobrimento 
longitudinal depende também do intervalo de tempo de cada disparo da máquina fotográfica. 
 
De uma maneira simplificada para se medir este tempo, adota-se a equação 
 
 
 
Onde: 
• ΔT é o intervalo de tempo; 
• B é a distância percorrida pela aeronave entre a tomada de duas fotos; 
• V é a velocidade da aeronave. 
 
 
ARRASTAMENTO DA IMAGEM 
 
Outra característica importante a ser considerada é o Arrastamento da Imagem. O efeito de arrastamento na 
fotografia decorre do movimento da aeronave durante o tempo de exposição do filme. É claro que nos dias de hoje com 
a modernização dos equipamentos, já existem dispositivos que tentam equilibrar o máximo possível o equipamento para 
que este efeito seja minimizado ao máximo. Alguns outros fatores também influenciarão neste arrastamento, como: 
 
• A altura da aeronave sobre o ponto considerado no terreno; 
• Terrenos com alterações agudas de altitude sempre ocorrerá arrastamento das porções mais altas da imagem; 
• Condições de turbulência aérea também ocasionarão arrastamento da imagem. 
 
Observa-se que sempre ocorrerá arrastamento, mesmo que mínimo. O que interessa é que este arrastamento não fuja 
ao padrão aceitável pelas normas cartográficas. 
 
CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS 
 
O planejamento para um levantamento fotogramétrico completo de uma área, deve levar em consideração diversos 
fatores a fim de que se possa realmente cobrir a totalidade do terreno sem perdas nem grandes sombras. Para isso, 
também torna-se necessário algumas informações referentes à localização e às características geográficas da área a ser 
levantada. Deve-se observar as condições meteorológicas e climatológicas a fim de evitar nebulosidade. Geralmente o 
número de dias impróprios se agrupam numa determinada parte do ano. Se possível lançar mão do uso de Cartas 
Meteorológicas locais. Nos dias ensolarados, sem nuvens, é importante a hora para a obtenção de boas fotos. Observar 
também o horário para a tomada das fotos, em geral entre 9h e 15h para que sejam evitados efeitos desagradáveis de 
sombreamento. 
A presença de sombras compridas pode obscurecer muito algumas feições. Por outro lado, pequenas sombras podem 
gerar efeitos desejáveis aumentando a quantidade de informações na imagem. Observa-se que fora das regiões tropicais 
sempre haverá sombras. Porém, nas regiões tropicais poderá haver reflexão da luz solar nas camadas atmosféricas 
diminuindo o contraste das fotografias. Este fenômeno será diretamente proporcional à quantidade de umidade suspensa 
no ar, limitando o horário de vôo aos que o Sol não esteja em posição zenital. Em regiões de baixa umidade este horário 
poderá ser ampliado, desde que se respeite a altitude das montanhas para não se gerar sombras muito extensas e 
também, dependendo da altura do avião, a geração da sombra da própria aeronave. 
 
 
O PROCESSO DE FOTOINTERPRETAÇÃO 
 
Fases da fotointerpretação 
O Processo de fotointerpretação é integrado aos objetivos do trabalho e depende de diversos fatores como: 
 
• o fotointérprete; 
• o propósito, objetivo ou finalidade da fotointerpretação; 
• as fotografias disponíveis; 
• o instrumental utilizado; 
• a escala e prescrições do mapa; 
• A correlação terrestre ou outros levantamentos existentes (bibliografia, mapas ou sensores remotos). 
 
Ou seja, qualquer processo interpretativo pode ser desenvolvido através de fases comuns, que são adaptadas a cada 
tipo de trabalho. 
 
Trabalhos preliminares: 
Realizar a caracterização da área do conhecimento que se destina o trabalho, como Geologia, Geomorfologia, Uso e 
Ocupação, Planejamento, etc. e delineação bem clara dos objetivos. 
 
Coleta de material: 
Definição da área de trabalho, coleta das fotografias de cobertura da região e de outras informações de apoio como 
mapas, imagens, fotos, bibliografia, seguida da definição do equipamento de trabalho e avaliação dos dados coletados. 
 
Processo de interpretação propriamente: 
O processo de interpretação envolve 6 etapas distintas. 
• detecção; 
• reconhecimento e identificação; 
• delimitação; 
• análise; 
• classificação; 
• conclusão. 
 
Detecção: 
Está diretamente relacionada com a visibilidade dos objetos na fotografia, além do tipo de objeto, objetivos da 
interpretação, escala da foto, qualidade da fotografia (resolução, nitidez, contraste, etc) e do conhecimento do assunto 
por parte do fotointérprete. 
Em seguida realiza-se o exame geral da região, onde é feita a seleção dos objetos ou elementos de acordo com a 
prioridade ou importância estabelecida para o trabalho de fotointerpretação, seguida pelo reconhecimento e a 
identificação, sendo que estes três elementos devem inclusive ser avaliados em conjunto. A separação da detecção é 
relevante, por estar intimamente ligada à qualidade da imagem observada. 
Vejamos um exemplo através da figura 10. 
 
 
 
Figura 10. Detecção de entidades diferenciadas 
na fotografia 
Figura 11. Exemplo de Reconhecimento e 
Identificaçãode elementos na fotografia aérea. 
Figura 12. Exemplo de delimitação de grupos 
homogêneos detectados na fotografia. 
 
 
Figura 13: Representação da separação de 
conjuntos de áreas homegêneas. 
Figura 14. Representação do processo de 
classificação dos conjuntos de áreas 
homogêneas. 
Figura 15. Exemplo de mapeamento resultado 
de processo de fotointerpretação 
 
 
RECONHECIMENTO E IDENTIFICAÇÃO 
 
São considerados em conjunto, por não terem fronteiras definidas. Após a avaliação dos fatores que permitem 
reconhecer e concluir o reconhecimento faz-se a identificação. É um processo similar à leitura de uma frase: resumem-
se os elementos necessários para o sentido e a compreensão do seu significado. 
Observa-se que a leitura de fotos não se constitui no processo de identificação. É definida como sendo o 
reconhecimento de um objeto ou elemento diretamente visível por meio de conhecimento específico do local, ou com 
auxílio ou não de meios complementares, como a estereoscopia ou visita de campo. Estabelece-se com o 
reconhecimento e a identificação a resposta à pergunta: “O que é” o objeto ou elemento (Figura 11). 
 
DELIMITAÇÃO 
Nesta fase, agrega-se os elementos e objetos em conjuntos, que poderão fornecer dados concretos para a análise. 
Todos os indícios são importantes para que sejam classificados segundo graus de confiabilidade. É importante não 
classificar os grupos detectados ainda e após estabelecida a individualidade do grupo, deixa-se a identidade para a 
classificação (Figura 12). 
 
ANÁLISE 
É um processo dedutivo. Fundamenta-se na convergência de fatores, derivada pela observação dos elementos 
diretamente e os indícios verificados no estágio anterior. Nesta etapa em que se diferencia ou separa grupos de objetos, 
como também agrupa-los. Todo processo dedutivo, fundamenta-se mais nas evidências do que na observação direta, ou 
seja, é a fase em que se permite a conclusão da classificação. É importante se atentar que o processo dedutivo (análise) 
somente termina após estudo de todos os indícios e evidências (Figura 13). 
 
CLASSIFICAÇÃO 
 
Esta fase subdivide-se em 3 fases: 
• descrição da área; 
• organização da área numa estrutura adequada às investigações de campo; 
• codificação em convenções para a expressão das informações. 
 
Neste momento se estabelece a identidade dos elementos contidos na área e delineados pela delimitação e pela 
análise como a natureza dos objetos, como casas, rios, estradas, classes geomorfológicas, tipos de vegetação, óbvio que 
no caso de serem visíveis. No caso de elementos não muito visíveis, como solos, aspectos humanos, etc., efetua-se em 
termos dos elementos e sistemas visíveis. 
Uma classificação segura só pode ser executada com o auxílio de trabalhos de campo (verdade terrestre), sendo que 
a correta interpretação em escritório pode diminuir as idas a campo, mas não evitá-la. 
Quando utilizadas, as codificações em convenções devem seguir as normas cartográficas que existam (topografia, 
geologia, pedologia, etc). No caso de estudos que não possuam convenções associadas, deve-se agrupar os elementos e 
desenvolver uma tabela de convenções para serem aplicadas de forma sistemática e padronizada. Deve ser evitada uma 
convenção para cada trabalho relativo à mesma área de conhecimento, procurando adotar convenções já existentes 
(Figura 14). 
 
CONCLUSÃO 
É o coroamento do trabalho, ou seja, é o relatório final seguido do mapeamento da região (Figura 15).