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1 2 GENERALIDADES ORIGEM DA PALAVRA A palavra "FOTOGRAMETRIA" é proveniente do grego, onde: PHOTO - Significa Luz GRAMA - Significa Escrita METRON - Significa Medida DEFINIÇÃO FOTOGRAMETRIA pode ser como sendo a "Ciência e a Tecnologia de obter informações seguras à cerca de objetos físicos e do meio, através de processos de registro, medição e interpretação das fotografias". HISTÓRICO 1839 - Arago tornou público o invento da fotografia. 1844 - Brewster inventou o estereoscópio de bolso. 1844 - Aimé Laussedat (Engenheiro Militar Francês) construiu a primeira câmara fotogramétrica e idealizou um método para aplicação desta câmara em trabalhos TOPOGRÁFICOS, tirando as primeiras FOTOS AÉREAS, a bordo de um AVIÃO. 1863 - A. Laussedat apresentou um trabalho com o título "Erros Prováveis que resultam nos planos topográficos deduzidos das perspectivas Fotográficas", trabalho esse, que a Academia de Ciências Exatas Física e Naturales de Madri deu-lhe o título de Pai da FOTOGRAMETRIA. 1867 - Aimé Laussedat estudou o emprego de FOTOTEODOLITOS, instrumentos usados em Fotogrametria Terrestre. 1880 - Deville propôs a aplicação da visão estereoscópica, a qual entrou em uso somente 20 anos depois, empregados em pares fotográficos obtidos por meios de FOTOTEODOLITOS. 1895 - F. Stolze inventou as marcas flutuantes ou marcas índices, sendo esse o primeiro passo para permitir a leituras das fotografias em ESTEREOSCOPIA. 1901 - Pulfrich propôs o emprego da ESTEREOFOTOGRAMETRIA nos levantamentos topográficos, apresentando, dois anos depois, um aparelho para medir a PARALAXE em "X" e "Y", denominado "ESTEREOCOMPARADOR TERESTRE PULFRICH". 1908 - Eduard Von Orel construiu um aparelho denominado "Estereo-Autógrafo de Orel", que permitia o desenho da fotografia por meio de movimentos combinados através da "Marca Estereoscópica", formando o desenho Estereofotogramétrico. 1909 - Os irmãos Wriglit tiraram as primeiras fotos a partir de um avião. 3 1913 - O avião foi usado pela primeira vez para tomada de Fotografias com a finalidade de Mapeamento. 1918 - Ao termino da primeira guerra mundial, a obtenção da Fotografia Aérea era uma técnica corrente em expansão. 1920 - Nos EUA foi usado pela primeira vez a Fotografia Aérea em Geologia. 1923 - Otto Von Gruber inventou o Estereoplanígrafo, primeiro aparelho restituidor de Fotos Aéreas, para utilização em Aero-Levantamentos. 1934 - Otto Von Gruber apresentou a invenção do Multiplex. 1934 - Emílio Wolf, ex-oficial do antigo exército imperial austríaco veio para o serviço geográfico do exército brasileiro, hoje D.S.G.E., idealizou e construiu o "Estereógrafo de Roldanas", aparelho usado na confecção de muitas cartas topográficas do Brasil. 1936 - A firma Fairfild Aerial Câmara Corporation, construiu uma máquina fotográfica com nove lentes, aparelho especialmente esquematizado, para uso em mapeamento. 1960 - Swanson faz o trabalho pioneiro, usando filmes coloridos. No final da década de 70 surgiram os primeiros satélites de imageamento da terra, sendo o principal a série LANDSAT. No final da década 70 e início da década de 80 a FOTOGRAMETRIA Analítica teve um avanço bastante acentuado, ocupando espaço no mercado cartográfico e nos órgãos de pesquisas. Surgiram equipamentos como: - Aviograh AG - 1 e Aviomp A.M.H.U - Wild - Maps 200, PMG - 2 e PG 21 - Kern - Planimat, Planicart, Planicomp e DSR11 - Zeiss. Nestes últimos anos, evolui-se para a FOTOGRAMETRIA DIGITAL, onde surgiu uma série de equipamentos analíticos mais sofisticados, os quais fazem a leitura ponto a ponto das feições fotográficas existentes nos dispositivos, gerando assim uma imagem digital possível de interpretação ou análise eletrônico. A cada dia surgem fotos novas, considerando o grande avanço da computação gráfica e os sistemas de PLOTER ELETRÔNICO. CONSIDERAÇÕES GERAIS O conhecimento normal do homem sobre o mundo em que vive, no que diz respeito à visão, é bastante limitado. Do espectro ELETROMAGNÉTICO onde os comprimentos de onda variam desde 10.000 Km até 10-4 Angstron, apenas o intervalo de aproximadamente 4.000 a 7.000 Angstron constitui a faixa de comprimentos de ondas de luz visível. É como se o homem conhecesse o meio que o cerca por uma fenda excessivamente estreita. Veja a ilustração a seguir. 4 1 Angstron ( A0 ) = 1 / 100.000.000 cm 1 Micro ( µ ) = 1 / 1.000.000 m Luz Visível Raios Gamas Raios X Ultra Violeta Infra Vermelho Micro Ondas Ondas de Rádio 10-10 u 1 u 10+10 u Fig. 30 - Espectro Eletromagnético Podemos imaginar que a Câmara Fotográfica, se constitui numa imitação grosseira do Olho humano. Ambos registram informações através de raios luminosos. Desta forma, ela também está sujeita às limitações na obtenção de informações, registrando apenas a faixa visível do espectro. A Câmara faz este registro no filme fotográfico, num curto intervalo de tempo, enquanto que o Olho registra na retina, continuamente, e ao mesmo tempo, por meio de nervo Ótico, remete as informações ao Cérebro, onde são interpretados seguidamente. Embora haja esta limitação, a quantidade de informações registradas pela Câmara é muito grande. APLICAÇÕES Torna-se difícil enumerar todas as aplicações da FOTOGRAMETRIA atual, haja visto, o rápido desenvolvimento que vem passando este tipo de tecnologia, citaremos alguns campos mais tradicionais. Sua principal e mais desenvolvida aplicação é na confecção de mapas, onde estes assume características especiais conforme a finalidade para os quais são solicitados, e dependendo para que se destinam é que se definem a escala da foto, o tipo de Câmara, o apoio terrestre, tipo de filme, etc. Dentre muitos, é de grande valia na elaboração de Projetos de Estradas, Ferrovias, Oleodutos, Linhas de Transmissão, Barragens Hidroelétrica, melhoramento em Rios e Portos, etc. Além das Cartas, a FOTOGRAMETRIA pode fornecer uma visualização tridimensional do Relevo, pode também, substituir grande parte do Levantamento de Campo, principalmente, em certas Regiões difíceis. A FOTOGRAMETRIA tem sido aplicada com sucesso no Cadastramento Rural e Urbano, Atualização Cadastral, Tributação e Estudo Geológicos. A Fotografia Aérea é usada ainda em Astronomia, Arquitetura, Arqueologia, Geormorfologia, Hidrologia, Ecologia, Mineralogia, Medicina, Controle de Tráfego, Investigações de Acidentes, Avaliações e Perícias de Engenharia, etc. PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA FOTOGRAMETRIA Duas perspectivas do mesmo objeto, vistas de posições diferentes, guardam, entre si, uma certa relação Geométrica. Em FOTOGRAMETRIA pode-se dizer que esta relação geométrica, gerada por estas perspectivas de um mesmo objeto é quem viabiliza todas as análises destas imagens Fotográficas, tornando-as um MAPA, com a Somatória dos elementos de objetos existentes na área imageada. Fig. 31 OBJETIVOS DA FOTOGRAMETRIA O objetivo da FOTOGRAMETRIA é a medição sobre Fotografias Aéreas. Para a partir destas medições chegar à Planta, seja Cartográfica, Topográfica, Geológica, Geomorfológica, etc. Um Fotogrametrista, especialista em medições em Fotografias, utiliza sofisticados equipamentos, para produzir seus Mapas, principalmente nos dias atuais. DIVISÃO DA FOTOGRAMETRIA A FOTOGRAMETRIA é classificada conforme o tipo de Fotografia que usa. 1. FOTOGRAMETRIA AÉREA ou AEROFOTOGRAMETRIA é a que utiliza imagens tomadas com Câmara Aéreas. 2. FOTOGRAMETRIA TERRESTRE é a que usa imagens obtidas a partir da Superfície Terrestre, geralmente com Câmaras acopladas a Teodolitos (FOTOTEODOLITOS). ESQUEMA DE OPERAÇÃO EM FOTOGRAMETRIA 1. Planejamento de Vôo. 2. Execução de Vôo. 3. Revelação do Filme. 5 6 4. Apoio Terrestre. 5. Aerotriangulação. 6. Restituição. 7. Estereocompilação. 8. Reambulação. 9. MapaAplicações. 2ª Ed., UFSC. 1989. 104p LOCK, Carlos. & LAPOLLI, Edis M. Elementos básicos da fotogrametria e sua utilização prática. UFSC, 1989. 104p. LUGNANI, João Bosco. Introdução a fotogrametria. UFPR, DAST, 1977. 75p. MAECHETTI, Delmar A. B. & GARCIA, Gilberto J. Princípios de Fotogrametria e Fotointerpretação. São Paulo. Nobel. 1977. 256p. MOFFIT, Francisco H. Photogrammetry. 3º Ed. New York. 1980. 629p. GEOMETRIA DA FOTO VERTICALFinal. ELEMENTOS DE ÓTICA PARA FOTOGRAMETRIA INTRODUÇÃO Os instrumentos fotogramétricos tem como parte integrante para seu funcionamento, os seguintes elementos da ótica, ou seja: • Conjunto de Lentes • Espelhos • Prismas REFRAÇÃO É o nome dado ao seguinte fenômeno: Quando um raio luminoso passa de um meio homogêneo para outro onde ambos têm diferentes índices de refração a direção deste raio se altera. Fig. 01 LEI DA REFRAÇÃO OU LEI DE SNELL n . Sen ϕ = n'. Sen ϕ' DESLOCAMENTO CAUSADO POR UMA PLACA OBS.: Sendo a incidência oblíqua, a distância entre as retas suportes dos raios incidente e emergente cresce com o ângulo de incidência e com a espessura da placa. 7 Fig. 02 CÁLCULO DO DESLOCAMENTO TRANSVERSAL REFLEXÃO DA LUZ Quando um raio luminoso incide numa superfície polida, ele se reflete. Esta reflexão pode acontecer totalmente ou parcialmente, nesta última pode ser, parte refletida, parte refratada e parte absorvida. Fig. 03 OBS.: Para um ângulo de refração ϕ' = 90º, existirá um ângulo crítico de incidência. 8 ESPELHO PLANOS Os raios refletidos produzem interferência. Fig. 04 PRISMAS PRINCÍPIO DO PRISMA: Se o ângulo de incidência for maior que o ângulo crítico, ϕ > ϕ'c, a reflexão é total. PRISMA RETO - Desvia a trajetória dos raios luminosos de 90º. Fig. 05 9 LENTES DELGADAS a) LENTES CONVERGENTS OU POSITIVAS Fig. 07 OBS.: Em lentes convergentes os raios refratados se interceptam. a) LENTES DIVERGENTES OU NEGATIVAS Fig. 08 A lentes reúne todo o FEIXE LUMINOSO do objeto no plano da imagem (INVERTIDA). Fig. 09 10 Quando os raios luminosos incidentes são paralelos ao eixo da lente, a convergência se dá no foco. Fig. 10 Raios paralelos entre si convergência no plano focal Relação existente entre a distância do objeto, distância da imagem e distância focal. Fig. 11 11 CONDIÇÕES DE SCHEIMPFLUG Estas condições estabelece que os planos objetos, imagem e plano da lente deve- se interceptar simultaneamente em uma reta comum. Fig. 12 IMAGENS Quando os raios procedentes do objeto atravessam um a lente divergente estes raios não forma imagem. Neste caso o retro-prolongamento dos raios é que formarão a imagem denominada VIRTUAL. Fig. 13 PROP. Todo raio incidente em N diverge a partir de N'. SISTEMA DE LENTES Fig. 14 12 13 CÂMARAS AÉREAS CONSIDERAÇÕES GERAIS PARTES E PRINCIPAIS ELEMENTOS DA CÂMARA 1. MAGAZINE ⇒ PLANIFICAÇÃO DO FILME • Tensão do Filme • Pressão contra o plano focal • Ar no cone • Fixação com sistema à vácuo 2. CORPO ⇒ MECANISMOS DIRETOR 3. CONE ⇒ ELEMENTOS PRINCIPAIS • Filtro • Sistema de lentes • Obturador • Diafragma • Cone Interno 14 PARALELO ENTRE: CÂMARA E OLHO HUMANO Considera-se portanto que a câmara seja uma imitação grosseira do olho humano. EM AMBOS REGISTRAM INFORMAÇÕES LUMINOSAS A câmara registra no filme. ☺ O olho registra na retina. EM AMBOS O RAIO LUMINOSO PASSA POR UM MEIO DE PROTEÇÃO Na câmara o filtro. ☺ No olho a córnea. EM AMBOS HÁ UM DISPOSITIVO QUE CONTROLA O DIÂMETRO DO FEIXE DOS RAIOS LUMINOSOS Na câmara o Diafragma. ☺ No olho a Membrana Íris. A SEGUIR O RAIO ATRAVESSA UMA LENTE CONVERGENTE Na câmara o Sistema de Lentes. ☺ No olho o Cristalino. EM AMBOS HÁ UM DISPOSITIVO QUE CONTROLA A ENTRADA DE LUZ Na câmara o Obturador. ☺ No olho a Pupila. Fig. 15 15 FILTRO FUNÇÕES: • Proteger o sistema de lentes. • Distribuir a luz no negativo. • Reduzir os efeitos da bruma atmosférica. EFEITO ⇒ Véu Atmosférico (Azul do Céu). TIPOS: • Lâmina de gelatina montada em um suporte. • Lâmina de gelatina entre duas lâminas de vidro. • Lâmina de vidro colorida. SISTEMA DE LENTES Estabelece a convergência dos raios luminosos, procedentes do espaço objeto. a) ABERRAÇÃO ESFÉRICA Fig. 16 REDUÇÃO DA ABERRAÇÃO ESFÉRICA PELO DIAFRAGMA. Fig. 17 b) ABERRAÇÃO CROMÁTICA Fig. 18 16 c) ASTIGMATISMO Fig. 19 Obs.: As aberrações prejudicam a nitidez das imagens enquanto que as distorções das lentes degradam a forma geométrica. d) DISTORÇÃO RADIAL Causada por falhas nas confecção das lentes. e) DISTORÇÃO TANGENCIAL Causada por deficiência na centragem das lentes Fig. 20 Efeito da distorção radial sobre um quadrado. Fig. 21 17 f) PODER DE RESOLUÇÃO É a capacidade do sistema em separar elementos pequenos e próximos uns dos outros. OBTURADOR Controla o intervalo de tempo de exposição, o qual varia de 0,01 a 0,001 de segundo. Fig. 22 PRINCIPAIS TIPOS DE OBTURADORES • Folhas • Lâminas • Discos Rotativos OBTURADOR CENTRAL DE FOLHAS Fig. 23 DIAFRAGMA Controla o diâmetro do feixe luminoso em função da intensidade da luz do objeto. 18 CONE INTERNO Suporta o sistema de lentes e o plano focal. Determina as marcas fiduciais. ACESSÓRIOS DE UMA CÂMARA 1. BERÇO DA CÂMARA FINALIDADES: • Manter os graus de liberdade de rotação da câmara no espaço. • Minimizar os efeitos da vibração. • Conservar o eixo ótico na vertical. 2. INTERVALÔMETRO Dispositivo que faz o controle de exposições dentro do intervalo de tempo programado. 3. VISOR Dispositivo auxiliar para o controle do operador. DERIVA E SUAS CONSEQUÊNCIAS Fig. 24 19 4. ALTÍMETRO A. P. R. (AIRBORN PROFILE RECORDER) 5. REGISTRADOR AUTOMÁTICO DE DADOS Altitude de vôo, distância focal, desvio da vertical, hora, número da foto, indicação do trabalho etc. Relação entre duas fotos com recobrimento Longitudinal e Lateral. Fig. 25 FALHAS NO RECOBRIMENTO DEVIDO: 1. A VARIAÇÃO DA ALTURA DE VÔO Fig. 26 20 2. A VARIAÇÃO NA ALTITUDE DO TERRENO Fig. 27 3. A INCLINAÇÃO DO EIXO ÓTICO Fig. 28 21 22 CARACTERÍSTICAS DAS CÂMARAS AÉREAS a) Lentes de alto padrão geométrico. b) Distância focal fixa e calibrada. c) Obturador de alta velocidade e bom rendimento. d) Grande capacidade de armazenamento. e) Filme de alta sensibilidade. f) Filme cuidadosamente planificado para evitar deslocamentos. g) Utiliza acessórios especiais como: Berço, Intervalômetro, registrador automático, etc. CLASSIFICAÇÃO DAS CÂMARAS AÉREAS a) QUANTO AO TIPO: • Câmara de objetiva e corpo único. • Câmaras de multi-objetivas. • Câmaras de faixas. • Câmaras panorâmicas. b) QUANTO AO CAMPO ANGULAR: • Normal ⇒ abertura ( α ) 100º. c) QUANTO A DISTÂNCIA FOCAL: • Curta ⇒ f 300 mm. d) QUANTO A FINALIDADE: • Reconhecimento • Mapeamento • Fins especiais CAMPO ANGULAR Fig. 29 β ⇒ Plano Focal α ⇒ Abertura Angular P. ex.: Classificar a câmara quanto ao campo angular. f = 152 mm, l = 23 cm. 23 24 GEOMETRIA DA FOTO VERTICAL CLASSIFICAÇÃO DAS FOTOGRAFIAS AÉREAS Segundo a posição do eixo da Câmara são classificadas em: a) Fotos Realmente Verticais - São as AEROFOTOS ideais, cujo eixo ótico da Câmara coincide perfeitamente com a vertical da estação de tomada da foto, no instante que esta foi obtida. b) Fotos Verticais - São Fotos inclinadas consideradas como verticais. Estas Fotografias possuem um ângulo de inclinação entre 1º e 3º, não devendo exceder a 5º. c) Fotos Oblíquas - São aquelas obtidas com o eixo ótico propositadamente inclinado. Estas podem ser: 1. Oblíquas Baixa - Quando o Horizonte não aparece na Foto.2. Obliqua Alta - Quando o Horizonte aparece na Foto. DEFINIÇÃO Estas definições tem como objetivo facilitar a compreensão do assunto em exposição, como também familiariza-los com os termos técnicos Fotogramétricos. Ver Fig. 32. 1. ESTAÇÃO DE EXPOSIÇÃO ( L ) - É a posição no espaço, do Ponto Nodal anterior no instante da tomada da Foto. 2. DISTÂNCIA FOCAL ( f ) - É a distância do Ponto Nodal anterior até o plano da Fotografia. 3. PONTO PRINCIPAL ( o ) - É a projeção ortogonal do Centro de Perspectiva no plano da Foto. 4. LINHA PRINCIPAL ( no ) - É o segmento de reta que liga o Ponto Nadir ao Ponto Principal. 5. EIXO PRINCIPAL ( Lo ) - É a perpendicular que vai do Centro Perspectivo ao Plano do Negativo. 6. ALTURA DE VÔO ( LN ) - É a distância perpendicular que vai do Plano de Referência na Superfície ao Centro de Perspectiva. 7. ATITUDE DE VÔO - É a elevação da estação de exposição em relação ao nível médio do mares. 8. SISTEMA DE COORDENADAS FOTOGRÁFICAS - É um sistema Ortogonal Destrógiro, cujos eixos são definidos pela união das marcas Fiduciais opostas, sendo o eixo dos ''X'' a direção que mais se aproxima da linha de Vôo. 9. MARCAS FIDUCIAIS - São marcas gravadas nas bordas da Foto, sendo um dos propósitos a identificação do Centro Geométrico da Fotografia. 10.PONTO NADIR ( n ) - É o Ponto onde a Vertical da estação de tomada da Foto intercepta o plano da Foto. 11.INCLINAÇÃO ( t ) - É o ângulo formado entre o eixo Ótico da Câmara e a Vertical da Estação de Exposição. 12.PLANO PRINCIPAL ( LON ) - É o Plano Vertical que contém o eixo Ótico e a Vertical. 13.AZIMUTE DO PLANO PRINCIPAL ( Az ) - É o ângulo Horizontal Horário com Vértice no Nadir do terreno, contado a partir do norte até o plano principal. 14.ISOCENTRO ( I ) - É o ponto de interseção da bissetriz do ângulo de inclinação e o plano da Foto. 15.EIXO DE INCLINAÇÃO ( Li ) - É o segmento perpendicular à linha principal no ISOCENTRO, contido na Foto. Fig. 32 FORMATO E APRESENTAÇÃO DAS FOTOGRAFIAS O formatos das Fotografias Aéreas variam em função do quadro da Câmara Aérea, ou seja, do Chassi do Material sensível, o qual determina o tipo de Filme que possa ser empregado. Os formatos mais encontrados são: a) 23cm x 23cm - (9,0 x 9,0 pol.) → mais usado. b) 18cm x 18cm - (7,0 x 7,0 pol.) c) 14cm x 14cm - (5,5 x 5,5 pol.) Quanto a apresentação as Fotografias Aéreas podem ser apresentadas nos seguintes materiais. 25 26 a) Papel Fotográfico - FOTO b) Papel Cronapac (Plástico) c) Diafilme - Filme em Positivo d) Diapositivo - Diafilme em Placa de Vidro ou Plástico Transparente. INSCRIÇÕES MARGINAIS As Fotografias Aéreas, em geral, possuem nas margens uma série de registros, representadas por um conjunto de letras e números, que facilitam as informações sobre a região fotografada, ou seja: Data e Hora da Fotografia, Número da Foto, Número do Vôo, Distância Focal, Altura de Vôo, Tipo de Câmara, etc. HIPÓTESES SIMPLIFICATIVAS As relações matemáticas a seguirem, serão formuladas com base em certas hipóteses simplificativas, as quais são: 1) As fotografias são PERFEITAMENTE VERTICAIS. 2) A origem do SISTEMA DE COORDENADAS FOTOGRÁFICAS está situada no PONTO PRINCIPAL. 3) Foram efetuadas correções aos seguintes fatores, os quais provocam deslocamentos das imagens: a) "Trabalho" do material fotográfico. b) Distorções das Lentes. c) Refração atmosférica. d) Curvatura terrestre. Mesmo que estabeleçamos como premissa uma foto ideal, perfeitamente vertical e obtida com câmara métrica, as fórmulas obtidas podem ser aplicadas às fotografias inclinadas nos trabalhos de mapas topográficos comuns. Os erros decorrentes destas simplificações são desprezíveis. ESCALA DE UMA FOTO A escala de uma fotografia vertical é definida como sendo, a razão entre um comprimento na foto e o comprimento horizontal correspondente no terreno. Por convenção esta representação é feita através de uma razão, cujo numerador tem valor unitário. Na figura 33 está representado uma seção do cone de projeção de uma foto vertical, por um plano que contém o eixo Ótico e os pontos ''A'' e ''B'' situados num plano horizontal de altitude média do terreno, coberto pela foto. Fig. 33 Podemos observar que os triângulos ''Lao" e ''LAO'', bem como ''Lbo'' e ''LBO'' são semelhantes. Considere portanto: o segmento "ao" de tamanho unitário está para o segmento "AO" de tamanho "x", assim como, a distância focal "f" está para a altura de vôo " H' ", ou seja: Evidentemente que, para diferentes alturas de vôo ( H' ) e uma mesma distância focal a escala varia, o que nos conduz à definição de escala num determinado ponto, e por conseguinte escala média. conforme a relação mostrada anteriormente, percebe-se que, ver fig. 34, para um aumento da altura de vôo, mantendo-se a distância focal, haverá uma diminuição na escala da foto. De outra forma percebe-se também, ver fig. 35, para uma mesma altura de vôo, Câmaras Aéreas que tenham maior distância focal tirarão fotos com escalas MAIORES. Fica evidenciado que quanto MAIOR a escala da foto, MENOR a área do terreno imageada. Ver fig. 34 e fig. 35. OBS.: MAIOR ALTURA DE VÔO → MENOR A ESCALA. → MAIOR A ÁREA MAGEADA. 27 DIFERENTES ( H' ) MESMO ( F ) → ESCALA VARIA. Fig. 34 MESMO ( H ) DIFERENTES ( f ) Fig. 35 OBS.: MAIOR DISTÂNCIA FOCO → MAIOR ESCALA → MENOR ÁREA MAGEADA Sabemos que a superfície terrestre, mesmo em pequenos trechos não é perfeitamente plano, o relevo se apresenta de forma ondulado variando altitude em diferentes pontos. Desta forma teremos escalas diferentes para cada altitude, o que nos leva a considerar a altitude média do terreno, para uma melhor determinação da escala. Ver Fig. 36. É conveniente lembrar que no mapa a escala é constate e a projeção é ortogonal, enquanto que na foto, como já comentado, a escala varia e a projeção é central. 28 Fig. 36 29 SUPERFÍCIE DE UMA FOTO O relacionamento maior de superfície de uma fotografia está com sua própria escala. Uma foto que tenha: Para um comprimento "L" no terreno temos: para uma área "L x L" teremos: EXEMPLO: Quantos hectares é a área de recobrimento de uma foto, tomada por uma câmara Zeiss RMK 15/23, num vôo a 3000 metros de altitude de uma região cuja altitude média é de 750 metros. 30 SISTEMAS DE REFERÊNCIA SISTEMA DE COORDENADAS DE TERRENOS E FOTOGRÁFICO Fig. 37 OBS.: Quando temos uma medida no terreno e queremos representa-la em carta, fazemos: 31 CÁLCULO DA ALTITUDE DE VÔO Da equação anterior para se determinar H, resolve-se uma equação do tipo: aH2 + bH + c = 0 1. Determinação de um valor aproximado H0. 2. Cálculo das coordenadas de terreno, utilizando H0. 3. Cálculo da distância. 4. Cálculo do novo valor de H1. 5. Repete-se os passos 2, 3 e 4, utilizando o novo valor H1 até a convergência desejada. LINHAS DE APOIO OU CONTROLE Extensão das linhas de controle numa faixa. Fig. 38 32 DESLOCAMENTO DA IMAGEM Sendo a fotografia uma projeção central, as variações de altitude acarretam deslocamento radiais. DESLOCAMENTO RADIAL DA IMAGEM DEVIDO AO RELEVO E A PROJEÇÃO CENTRAL Fig. 39 VISÃO ESTEREOSCÓPICA Visão Estereoscópica é a visão tridimensional da imagem de um objeto. Para se chegar a esta visão utilizamos diferentes processos e métodos, ou seja, através de processos ótico- mecânico ou diretamente com os olhos. PERCEPÇÃO DE PROFUNDIDADE É possível estabelecer comparações mensuráveis entre objetos que se encontram em nosso campo visual, através da sensação de profundidade. As noções de profundidade proporcionada por estas sensações podemser divididas em dois grupos: PERCEPÇÃO DE PROFUNDIDADE POR MÉTODO MONOSCÓPIO: É a que reúne diferentes formas de percepção de profundidade que possam ser observadas com um só olho com VISÃO MONOCULAR. São exemplos destas formas: a) Uma fila de postes. Notamos que a sua altura diminui com o afastamento dos postes. 33 b) Olhando para uma estrada, as suas margens parecem convergir para um ponto. c) A ocultação de um objeto mais afastado, por outro mais próximo. d) As montanhas distantes apresentam uma cor azulada, enquanto que as próxima apresentam cor verde. e) A comparação do tamanho relativo de dois objetos de dimensões conhecidas. PERCEPÇÃO DE PROFUNDIDADE POR MÉTODO ESTEREOSCÓPICO, este exige visão BINOCULAR e nos fornece uma noção bastante precisa da profundidade, razão pela qual é de grande aplicação na fotogrametria. Ao observarmos um objeto, os eixos óticos dos dois olhos convergem naquele objeto formando um ângulo chamado ÂNGULO PARALÁTICO. Este ângulo é tanto maior quanto mais próximo de nós estiver o objeto. BASE DOS OLHOS, (base ocular ou distância interpupilar): É a distância entre os dois olhos. Esta base difere de pessoa para pessoa entre os limites que variam de 5,5cm à 7,0cm, sendo mais comum a base de 6,5cm. Conforme a Fig. 40, fica visível que os ÂNGULOS PARALÁTICOS estão estreitamente relacionados com a profundidade, onde: "01" e "02" → são os OLHOS "b" → BASE DOS OLHOS "NA" e "NB"→ ÂNGULOS PARALÁTICOS "DA" e "DB"→ PROFUNDIDADES Fig. 40 Para uma pessoa, a percepção de profundidade se dá com bastante nitidez nos seguintes intervalos: ÂNGULOS PARALÁTICOS → 10'' a 16º PROFUNDIDADES → 25cm a 600m Alem de 600m, ou o que equivale a menos de 10'', as diferenças entre os ÂNGULOS PARALÁTICOS não são bem percebidas, por outro lado, além de 16º, ou o que equivalente a menos de 25cm, a convergência dos eixos óticos é forçada. O que acontece, é que o registro da imagem de um objeto é feito independentemente em cada olho e a fusão das imagens ocorre no cérebro, efeito igual será se ao invés de apresentarmos a ambos os olhos um objeto situado no ponto C (conforme Fig. 41), 34 apresentássemos duas imagens deste objeto, situado mais próximas dos olhos, nas posições "c" e "c' " dos eixos óticos. Fig. 41 ESTEREOSCOPIA A Estereoscopia é um dos processos de visão tridimensional, que tem sua grande aplicação na Fotogrametria. - Dif. I, segundo Wolf: "Estereoscopia é a ciência e a arte que permite a visão Estereoscópica (terceira dimensão); é o estudo dos métodos que tornam possíveis estes efeitos". - Dif. II, Estereoscopia é o nome dado ao seguinte fenômeno natural: Uma pessoa observa simultaneamente duas fotos de um objeto, tomadas de dois pontos de vista distintos. Vendo cada foto com um olho, verá o objeto em três dimensões. Para que este efeito se viabilize, torna-se necessário os seguintes requisitos: 1) No instante da observação os eixos óticos devem estar aproximadamente no mesmo plano. 2) A razão B/H' deve ser tal que 0,02absolutas de dois pontos conhecidos. dp = PB - PA 37 PROPRIEDADES 1. Pontos com igual paralaxe tem a mesma cota. 2. Postos com maiores paralaxe terão cotas maiores. 3. Pontos com menores paralaxe terão cotas menores. Fig. 43 L1 = L2 ⇒ Ilustra as abcissas e as paralaxes dos pontos A e B. Fig. 44 A medida da paralaxe ou diferença de paralaxe pode ser efetuada com instrumento de medida como régua, barra de paralaxe, restituidor, etc. PARALAXE EM Y A paralaxe em X será usada na determinação de altitudes ou diferença de níveis. 38 Enquanto que a paralaxe em Y não apenas é inútil como também prejudica a visão estereoscópica. EQUAÇÃO DA PARALAXE Pa = xa - x'a Comparando "1" e "3", teremos: 39 EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA FOTOGRAMETRIA OU EQUAÇÃO DA PARALAXE 40 PLANO DE VÔO FINALIDADE * Orientar a equipe de trabalho. * Dar uniformidade aos trabalho de campos e de laboratório. * Dar maior rendimento e economia. * Dar maior precisão na tarefa de fotografia. DECISÕES A SEREM TOMADAS OU CONDIÇÕES A SEREM ESTABELECIDAS * Características das fotografias. * O fim que elas se destinam. * A escala das fotos em função do restituidor. * Autonomia da aeronave. * Região rural ou urbana. * Condições atmosféricas locais. DEFINIÇÕES DOS ELEMENTOS * Tipo de câmara a ser utilizada. * Altura de vôo em função da escala da foto. * Superposição longitudinal. * Superposição lateral. * Número de faixas. * Número de fotos por faixa. * Tempo de exposição de cada foto. * Quantidade necessária de filme. PROJETO DE LEVANTAMENTO * Localização geográfica. * Boa carta da região. * Locação dos pontos de apoio na carta. * Sinalização dos pontos no terrenos. * Direção e sentido das faixas (N - S, E - O). ROTEIRO DO PLANO DE VÔO 1. ALTURA DE VÔO PROVISÓRIA H' = C.∆H Onde, C → Constante do restituidor ou fator de estereocompilação. ∆H → Equidistância entre as curvas de nível. 2. ESCALA PROVISÓRIA DA FOTO 41 3. ESCALA DEFINIDA DA FOTO E → Mais próxima superior da escala provisória. 4. ALTURA DE VÔO DEFINITIVA 5. TEMPO DE EXPOSIÇÃO ADMISSÍVEL Onde, a → Arrastamento admissível (a = 1/20 mm). V → Velocidade de cruzeiro. E → Escala definitiva. 6. DISTÂNCIA NO TERRENO ENTRE FAIXAS DE VÔO Onde, W → l (1 - Sl) l → Lado da foto Sl → Superposição Lateral. 6.1 "W" NO MAPA DA REGIÃO Wm = W.Em Onde, E → Escala no mapa 7. DISTÂNCIA NO TERRENO ENTRE EXPOSIÇÕES Onde, b → Fotobase B → Base aérea SL → Superposição longitudinal 8. INTERVALO DE ESPOSIÇÃO 42 Onde, B → Base aérea 9. DISTÂNCIA NO TERRENO ENTRE EXPOSIÇÃO SUCESSIVAS AJUSTADAS BA = V.I 9.1 DISTÂNCIA ENTRE EXPOSIÇÕES AJUSTADAS NO MAPA DA REGIÃO Bm = BA.Em 10. SUPERPOSIÇÃO LATERAL 11. SUPERPOSIÇÃO LONGITUDINAL 12. NÚMERO DE FAIXAS OU LINHAS DE VÔO (NL ou NF), CONTADAS NO MAPA. OU: L → Largura do terreno W → Distância no terreno entre faixas 13. NÚMERO DE FOTOS POR FAIXA Onde, CF → Comprimento da faixa ≤ 100 Km 14. NÚMERO TOTAL DE FOTOS 43 44 15. QUANTIDADE DE FILME NECESSÁRIO QF = Nf x 1 + 10% 45 FOTOÍNDICE, MOSAICO, FOTOCARTA E ORTOFOTOCARTA INTODUÇÃO Toda e qualquer fotografia aérea de uma região constitui uma fonte riquíssima de informações sobre os objetos nela reproduzidos. Quando a fotografia é tomada como o eixo ótico da câmara fotogramétrica aproximadamente na vertical e o terreno fotografado é aproximadamente, plano e horizontal, a foto, por si só, constitui uma planta fotográfica,, na medida que são desprezados os efeitos causados pelos desníveis do terreno e pela pequena inclinação daquele eixo. Todas as considerações a seguir são feitas em função de fotos tomadas com eixo ótico da câmara aproximadamente na vertical. Podemos ainda adiantar que uma fotografia aérea e dita transformada se ela foi corrigida das pequenas inclinações do eixo vertical e das diferenças de altura de vôo provocada por fatores que vão alterar as escalas das fotos. Em síntese, estes fatores são: • Inconstância das rotações dos motores do avião, devido às camadas de ar de diferentes densidades e o magnetismo terrestre. • Turbulências atmosféricas causadas pelas correntes de ar, ascendentes e descendentes, provocadas pelo aquecimento da atmosfera. Ela é maior em torno de meio-dia, exatamente nas horas mais propícias de vôo fotogramétrico. • Ventos com rajadas variáveis, acarretando a distorção da posição da posição do avião, em relação à linha de vôo (deriva, convergência, e inclinação). A copiagem dos filmes para fins de fotoíndice e mosaico deverá ter cuidados especiais de iluminação e revelação, afim de ser obtida uma homogeneidade dos tons de cinza nas diversas fotos. FOTOÍNDICE Após um vôo fotogramétrico, face à necessidade de saber, em primeira aproximação, a situação do recobrimento de determinada região é necessário fazer uma composição das fotos existentes. Fotoíndice é definido pelo DSG, como sendo, "a redução fotográfica do conjunto de fotos de escala aproximada que recobrem determinada área, justapostos umas às outras pela zona de superposição". FINALIDADE: 1. Conhecer as áreas já fotografadas e as especificações de vôo; 2. Saber quais as falhas existentes no recobrimento, bem como as derivas; 3. ter uma primeira aproximação da carta da região; 4. Facilitar a escolha e a identificação das fotos a serem utilizadas através do enquadramento dos Paralelos e Meridianos, obtendo-se o número do vôo, número da faixa e número das fotos correspondentes. 46 5. Base principal para a solicitação do apoio terrestre e elementos importantes para o planejamento dos trabalhos de campo. MOSAICOS Todas as vezes que o emprego da carta não exigir medidas rigorosas. Interessando apenas os aspectos da região, usa-se com grandes vantagens os mosaicos. Mosaico é o conjunto de fotos de escala aproximada, da determinada região, recortadas e montadas técnica e artisticamente de tal forma a dar impressão de que todo conjunto é uma única fotografia. Os mosaicos se classificam em: 1. MOSAICO NÃO CONTROLADO: É aquele em que as fotografias são ajustadas pela combinação pura e simples de detalhes, oferecendo um bom quadro do terreno, porém contendo erros de escala e direções, pois há necessidade de se utilizar todas as fotografias devido ao recobrimento de 60%. 2. MOSAICO SEMI-CONTROLADO: Este tipo de mosaico é mais preciso que o anterior por se utilizar pontos de apoio e até mesmo a triangulação radial para eliminar em parte os erros de direção no ajuste das fotografias. 3. MOSAICO CONTROLADO: Dos três tipos é o mais preciso, sendo preparado com fotografias "retificadas e padronizadas", isto é, corrigidas de todas as inclinações e postas numa mesma escala. Além da característica das fotografias citadas acima, o mosaico controlado exige que se tenha pontos de controle. As coordenadas destes pontos podem ser obtidas por trabalhos de campo, por triangulação radial ou pela extensão da linha de apoio fotogrametricamente. FINALIDADE: Os mosaicos não controlados e semi-controlados não podem substituir um planta, carta ou mapa, somente se prestam para um estudo prévio, para dar noções do conjunto fotografado e a base para outros projetos a executar. Já os mosaicos controlados, que se constituem em foto-plantas planimétricas, oferecem maior precisão, além de oferecer uma profusão de pormenores informativos que não são conseguidos nos levantamentos terrestres clássicos. Devido as suas muitas vantagens são largamente usados pelos fotointerpretes e engenheiros tendo o seu ponto mais apreciado no campo da planimetriaquer seja em projetos de engenharia ou no uso da terra. As características de uma determinada região são analisadas e interpretadas mais rapidamente e economicamente sobre um mosaico que "in loco". Daí a grande aplicabilidade dos mosaicos no estudo na características geológicas, inventários de recursos naturais, investigações do tipo de solos através dos padrões de drenagens perspectivas hidrelétricas, projetos de rodovias etc. OBS.: Nos mosaicos controlados e semi-controlados os pontos de controle devem aparecer nitidamente identificáveis nas fotografias e se possível com as coordenadas impressas no próprio mosaico. FOTOCARTA 47 Fotocarta é um mosaico controlado, sobre o qual é traçado uma quadriculagem e uma moldura e lançadas algumas nomenclaturas como nome de rios, cidades, acidentes geográficos importantes, etc. A escala da fotocarta sempre é aproximada. ORTOFOTOCARTA Este item visa definir termos relacionados à técnicas e estituir normas preliminares para a obtenção de ortofotomapas. ORTOFOTOGRAFIA - É a fotografia resultante da transformada de uma foto original que é uma perspectiva central do terreno em uma projeção ortogonal sobre um plano . ORTOFOTOCARTA - É uma ortofotografia complementada por símbolos, linhas e quadriculagem com legenda. podendo conter informações plani-altimétricas. ORTOFOTOMAPA - É o conjunto de várias ortofotocartas, adjacentes, de mesma escala de uma determinada região. O sistema universal de ortoprojeção baseia-se no princípio da "Retificação ou Transformação diferencial". A técnica ortofotoscópica tem como finalidade principal acelerar e racionalizar a confecção de cartas, baseando-se no principio de utilizar a foto aérea diretamente como mapa. A vantagem da ortofotografia, sobre a fotografia convencional (perspectiva central), foi reconhecida desde 1903, por SCHELMPFLUG que primeiro concebeu a idéia de produzir ortofotografia convencionais. Só no anos 50 houve um grande avanço, com a criação do instrumento denominado ortofotoscópio. A partir de então, vários aparelhos de ortoprojeção tem sido produzidos e cada vez mais sendo aperfeiçoado, desde os ortoprojetores analógicos como o Zeiss Ortho-3 Projector, o Wild PPO-8, o Gigas-Zeiss GZ-1 Orthoprojector, etc., até os modelos ortoprojetores analíticos como o Wild Avioplan OR-1, o Zeiss Orthocomp Z-2, o AS11-C, o Gestalt Photomapper GMP, etc. Geralmente as ortofotocartas obedecem a uma articulação de falhas oriunda da carta ao milionésimo, e a escala de ampliação varia com a resolução do ortoprojetor, chegando a ampliar até três vezes a escala da foto. 48 FOTOINTERPRETAÇÃO I - NOÇÕES BÁSICAS INTRODUÇÃO A civilização, desde há muito tempo está habituada a promover o desenvolvimento. Inicialmente, o homem fez as suas obras em barro, registrando os fatos de época de maneira aproximada. Com o passar do tempo, indicações de tamanho e escala foram adicionadas as suas obras tornando-as mais expressivas e significativas. O uso de padrões e cores também foi encontrado em primitivos desenhos do homem das cavernas, indicando desta maneira que estes dois elementos de fundamental importância já eram conhecidos em época bastante remotas. Quando observamos uma imagem publicada num livro, revista ou mesmo pela televisão, elas nos dão uma idéia acerca de alguma coisa. Essa idéia ou impressão é o que poderíamos chamar de impressão fotográfica. No caso da fotografia aérea pode-se considerar que a mesma é útil para dois propósitos vitais: reconhecimento e ilustração. O provérbio popular que diz "uma fotografia vale por mil palavras", é particularmente devido ao uso da fotografia como uma ilustração. Por outro lado se observarmos uma fotografia aérea e o seu par estereoscópio o valor da informação será de grande interesse para vários tipos de estudos. Pois toda e qualquer fotografia aérea de uma região constitui uma fonte riquíssima de informações sobre os objetos nela reproduzidos. As imagens captadas através de sensores apresentam uma grande vantagem, a qual reside em registrar toda uma cena numa determinada época, e , este registro servir para ser estudada, posteriormente, a qualquer momento. Outra vantagem, adicional é que certos tipos de sensores podem registrar informações fora do alcance visual. Quanto ao emprego, o campo da fotointerpretação é muito amplo como por exemplo: na Engenharia de uma forma geral, mais especificamente em Cartografia, Geologia, Geografia, Agronomia, Ecologia, Hidrologia, Oceanografia, Petrografia, Planejamento Urbano e Rural, Ciências da Terra, etc. Desta forma podemos dizer que a capacidade de interpretação está diretamente ligado a área profissional do fotointérprete, além evidentemente dos conhecimentos básicos que servem para todas as áreas. DEFINIÇÃO Segundo Wolf, fotointerpretação é definida pela Sociedade Americana de Fotogrametria como sendo o ato de examinar e identificar objetos (ou situações) em fotografias aéreas (ou outros sensores) e determinar o seu signficado. INTERPRETAÇÃO VISUAL Na interpretação visual, como o próprio nome induz, o interprete analisa a imagem, gradativamente, com a visão e da mesma retira o que é possível dentro de seu interesse. Esta é a mais acessível à qualquer tipo de intérprete, pois basta que este tenha uma imagem fotográfica para analisar. 49 A interpretação de uma imagem pode ser precisa ou imprecisa, completa ou parcial, sempre dependendo, do intérprete, da qualidade das fotos disponíveis, ou ainda dos objetivos do trabalho. Desde os tempos mais remotos o homem sempre fez a interpretação de fotos, sejam elas aéreas ou terrestres, o que a princípio torna-se algo comum. Esta interpretação torna-se cada vez mais complicada ou exigente a medida em que o trabalho necessitar maiores detalhes na análise da área em estudo. INTERPRETAÇÃO AUTOMÁTICA Há alguns anos não se ouvia falar em outra coisa senão a interpretação visual, o que difere atualmente e com grande velocidade, o surgimento de equipamentos e programas de interpretação automática. A interpretação automática ode ser feita através de computadores devidamente implementados e preparados para analisar dados na forma digital. Existem vários processos de interpretação automática. no momento, todos podem ser em duas categorias: os supervisionados e os não supervisionados. No primeiro há continua intervenção do intérprete, que modifica., sempre que necessário, a classificação efetuada, Na interpretação não supervisionada. o processo inicia com a leitura das fitas CCT, sendo a imagem classificada de acordo com a semelhança espectral dos diferentes tons de cinza. O resultado será um mapa que será depois conferido com os trabalhos de campo de então corrigido. FOTOGRAMETRIA E FOTOINTERPRETAÇÃO Comparando mais detalhadamente as inter-relações entre os dois campos, veremos que inicialmente houve um desenvolvimento crescente dos instrumentos fotogramétricos, permitindo mensurações e mapeamentos, utilizando fotografias aéreas que contribuíram para o sucesso da fotointerpretação. Desde então estes instrumentos são considerados de grande utilidade, tanto para a fotogrametria como para a fotointerpretação. Muitas vezes fica difícil destinguir um campo do ponto. A fotogrametria está comprometida com a mensuração de objetos enquanto que a fotointerpretação está com identificação e interpretação do significado. Podemos dizer com simplicidade que a primeiro é a segunda qualitativa. Para se obter êxito em fotointerpretação, certos conceitos ou premissas devem ser aceitos pelo fotointérprete. Primeiro deve-se compreender que, dentro das limitações impostas pelos materiais, equipamentos e procedimentos, as fotografias aéreas propiciam uma verdadeira descrição qualitativa da paisagem em seu infinitos detalhes. Outro aspecto é o aumento de detalhes com o aumento da escala. REQUISITOS PARA O FOTOINTÉRPRETEDurante o curso, fizemos uma comparação da vista humana com a câmara, deixamos de evidenciar muitas qualidades e vantagem que possuem os olhos. Naturalmente só interessava fazer uma comparação estrutural das semelhanças. Para o fotointérprete, temos que levar em consideração uma somatória de propriedades da vista, para podermos avaliar as qualidades que proporcionam maior poder de visão. 50 O fotointérprete deve ter um conhecimento acumulado, treinamento e experiência par analisar as imagens fotográficas e deduzir o significado dos objetos registrados. Características fundamentais do fotointérprete: 1. Acuidade visual - Compreende-se aqui a capacidade que o indivíduo tem de separar detalhes nos objetos visíveis (poder de resolução do olho humano). Nesta, a acuidade estereoscópica é imprescindível, pois, é com esta habilidade que o fotointérprete pode apreciar, através da paralaxe, os objetos em três dimensões. 2. acuidade mental - Nesta, inclui-se o "bom senso"," experiência", "imaginação" e "perícia". Esta acuidade pode ser melhorada com a experiência, onde fotointérprete vai acumulando conhecimentos e correlações necessárias, comparando fatos e imaginando situações para análise de objetos. 3. Paciência e Adaptabilidade - A perseverança e a tolerância exige que o indivíduo recorra aos mais diversos meios e formas para garantir uma melhor solução. II - TÉCNICAS DA FOTOINTERPRETAÇÃO METODOLOGIA DA FOTOINTERPRETAÇÃO Estabelecer uma sistemática na maioria das vezes é a melhor forma de interpretar, ou seja, explorar um tópico de cada vez, começando pelos mais simples chagando ao nível de detalhe preestabelecido e utilizando-se da seguinte sequência: • Características de transportes; • Características da drenagem; • Características do relevo; • Características da vegetação natural; • Características de culturas agrícolas; • Características urbanas; • Características industriais; • Características militares. ELEMENTOS BÁSICOS A técnica da fotointerpretação consiste na maneira de como conduzir os trabalhos, dividindo-os em fases, de modo a aumentar a produtividade e melhor acompanhar o seu desenvolvimento. A quantidade de informações disponíveis numa foto aérea depende de sua escala, tipo de filme, tipo de filtro usado quando da exposição, época do ano além de outros fatores. Os registros fotográficos podem ser apresentados de muitas formas e tamanhos, e em última análise representam a energia de muitos faixas do espectro eletromagnético. Estes registros podem ser analisados através da interpretação fotográfica. A interpretação destes variados registros não é tão difícil como possa parecer, mesmo se considerarmos a natureza do sistema de sensor que o produziu, ou a faixa do espectro eletromagnético representado. 51 Ainda que o conhecimento dos sistemas de sensores sejam de imenso valor a interpretação dos registro gráficos em geral tendo em conta uma ou mais propriedades específicas da imagem. Estas propriedades são chamadas na maioria das vezes de "Elementos de Fotointerpretação" ou "Chave da Interpretação". Desta forma podemos dizer que chave da Fotointerpretação é o conjunto de características de imagem fotográfica de um objeto, que permitem a sua identificação. Formarmos a chave para fotointerpretar um objeto, quando obtemos as características de sua imagem que é definida pela forma, tamanho relativo, tonalidade ou cor, sombra, textura, posição, adjacências e outras particularidades através de uma análise. FORMA - Alguns objetos são reconhecidos duas dimensões (largura e comprimento) numa única foto. Por exemplo, distinguir uma estrada de ferro de uma estrada de rodagem ou de um rio. As ferrovias se apresentam como extensa retas ligados por curvas suaves, já as rodovias são mais largas, apresentando largas pontes e curvas mais bruscas que das ferrovias. TAMANHO - Depende da escala da fotografia, um objeto pode ter a mesma forma mas tamanho diferente. Por exemplo determinada construção, trata-se de residência, edifício ou fábrica. TONALIDADE - Este nos dá indicações do grau de reflexão da superfície do objeto fotografado, assim, as estradas, os campos, etc., apresentam-se nas fotografias aéreas com tonalidades mais claras que as matas, que refletem menos luz. Naturalmente a regra não é geral. Torna-se necessário que o ângulo de reflexão da luz seja tal que os raios refletidos incidam na câmara. Pode haver, pois caso de trechos de rios apresentem imagem negra e outros clara. A água é ótima superfície refletora. Assim segue a lei da reflexão dos espelhos, isto é, não dispersa a luz. Isso acarreta o fato de nem a luz refletida pela água incidir no filme, fixando-se uma imagem de tonalidade bem escura. Apesar das limitações de distinguir os limites de tonalidade, este aspecto é sempre importante. Por exemplo: Tom claro - Terra arada, áreas sem vegetação, afloramentos rochosos, terrenos arenosos, etc. Tom intermediário - Vegetação rasteira, pastagem culturas anuais, etc. Tom escuro - Áreas úmidas, solos orgânicos, alagadiços, vegetação arbórea densa, etc. Nas fotografias coloridas, a fotointerpretação torna-se bem mais simples, pois é muito mais fácil identificar um objeto pela cor que pelo tom cinza das fotos preto e branco. Estas fotos se prestam mais para estudos florestais, porém seu alto custo torna seu uso mais restrito. As fotografias falsa-cor nos fornecem cores diversas das naturais permitindo-nos diferenciar objetos que possuem as mesmas características, inclusive a cor. Por exemplo, a vegetação viva, devido à clorofila, apresenta-se com a cor vermelha, ao passo que as plantas mortas aparecem verde. Por isso, esse tipo de fotografia se presta para detectar camuflagens. SOMBRA - Esta diretamente ligada a forma do objeto e da hora da tomada da foto. Alguns objetos são reconhecidos por sua sombra. Por exemplo: postes, igrejas, pilares, viadutos, pontes, 52 torres de telecomunicações, etc. Como também pode prejudicar sua interpretação tendo em vista que os detalhes nela imageados ficam perdidos. TEXTURA - É o aspecto criado pela união de pequenos objetos semelhantes formando a imagem de um conjunto. Em florestas, a textura nos dá ótimos indícios. Podemos, pela textura saber se trata-se de campo ou cultura, mata densa ou rala, e até mesmo uma floresta densa, grupo de árvores da mesma espécie. De uma forma geral a textura pode ser descrita em termos de: Suave, Fina, Rugosa, Áspera, Aveludada, etc. Por exemplo: A água se apresenta numa textura "suave", uma pastagem possui textura "fina", culturas com milho, canavial apresenta textura "aveludada", o pinheiro paranaense possui textura semelhante ao do veludo. Quanto menor for a escala da fotografia, maior será o valor da textura. A textura serve, pois, para o estudo de agrupamento de objetos e não de cada um individualmente, se bem que, também nesse caso ainda tenha valor. POSIÇÃO - A localização geográfica também é um meio importante na identificação de objetos. Através de estudos sobre a região, pode pelo processo eliminatório deixar de efetuar várias hipóteses. ADJACÊNCIAS - Consiste em objetos facilmente identificáveis, mais que, por sua simples presença indicam a existência de outros. Assim, se identificarmos uma serraria, podemos deduzir que existe madeira de lei na região. No Paraná a existência de uma serraria fora do centro urbano está a indicar a presença de pinheiros em sua cercania. Uma estrada de rodagem geralmente tem casas ao seu longo ao passo que uma estrada de ferro não. Uma pista de pouso pode indicar a existência de uma fazenda, quando não existe por perto, nenhum centro urbano que a justifique. Um morrinho próximo a uma serraria, nos leva a concluir que o mesmo é a serragem da madeira. Quando conhecemos cada um dos caracteres acima estudados de um determinado objeto, temos formada a chaveque o identificará. É natural que a chave será tanto melhor quanto maiores forem seus caracteres fotográficos e a experiência do fotointérprete. EQUIPAMENTO PARA FOTOINTERPRETAÇÃO São três os tipos de instrumentos que constituem o equipamento para a fotointerpretação: a) - Instrumentos para a observação; b) - Instrumento de mensuração; c) - Instrumentos para transporte de detalhes da fotografia para o papel. INSTRUMENTO PARA OBSERVAÇÃO Os instrumentos para observação dividem-se em dois grupos: aqueles que servem para a observação de fotografias singulares, e aqueles que permitem a visão estereoscópica. Como exemplo dos primeiros, temos as lentes que proporcionam um exame mais fácil dos detalhes e as mesas iluminadas que permitem o exame de filmes. Como instrumentos que proporcionam a visão de um par de estereoscópios de bolso e os de espelhos. 53 O estereoscópio pode ser considerado o mais importante dos instrumentos usados em fotointerpretação. Com o auxílio do estereoscópio e instrumentos de mensuração podemos fazer medidas horizontais e verticais. INSTRUMENTOS DE MENSURAÇÃO Para as mensurações executadas em fotografias aéreas existem um grande variedade de instrumentos e dispositivos. De uma maneira geral podemos dividi-lo em dois grupos: 1° - Instrumentos de mensuração direta, como a barra de paralaxe, e cunha de paralaxe e a régua graduada. 2° - Instrumentos de mensuração indireta, que através de comparações fornecem-nos as medidas que necessitamos. Assim, existem os plásticos transparentes nos quais estão gravados diversos diâmetros para medir copas de árvores por comparação ou área onde estão representados padrões de densidade de coberturas de copas de árvores por unidade de área, expressos, geralmente em percentagem ou em número de copas por hectares. INSTRUMENTOS PARA O TRANSPORTE DE DETALHES DA FOTOGRAFIA PARA O PAPEL Podemos dizer que existe um aparelho para cada trabalho, segundo a precisão desejada. O mais simples, é naturalmente menos preciso, é a câmara clara. Sob esse título existe diversos aparelhos, variando sua construção, recursos e precisão. A câmara clara consiste num instrumento que permite ver, ao mesmo tempo, um fotografia interpretada e um mapa ou papel onde devem ser lançados os estudos feitos na fotografia. O mais preciso desses instrumentos não pode ainda corrigir os erros do deslocamento radial, pois não utilizam a visão estereoscópica. Em seguida vêm os aparelhos restituidores de terceira ordem. Estes utilizam a visão estereoscópica. Como exemplo, podemos citar o Estereótopo Zeiss, o Estereopreto Zeiss e o Estereógrafo Wolf. Estes aparelhos se valem dos mesmos princípios de medição da barra de paralaxe. O FATOR HUMANO NA INTERPRETAÇÃO Não é só a perícia do interpretador que indica a sua habilidade de interpretar fotografias aéreas, mas também é muito importante a sua acuidade visual, como já comentado no item 1.6. Um olho normal pode distinguir dois objetos quando a separação é igual ao ângulo de um ou dois minutos de arco e algumas vezes até menos. A acuidade visual depende também do contraste dos objetos que devem ser vistos. Para objetos coloridos, o olho humano percebe maior acuidade para o verde e amarelo do que para o azul e vermelho. Também deve ser compreendido que o olho humano deve distinguir 200.000 diferentes mudanças da escala de cores e apenas 100 até 300 na escala do cinza. 54 A intensidade de luz que ilumina a fotografia que está sendo examinada pelo fotointerpretador é muito importante. uma intensidade de iluminação de 50 velas a 30 cm de distância é necessária, pois causa uma abertura da pupila de 4 mm, que é a melhor para a acuidade visual. Experiências mostram que a menor diferença de paralaxe detectada pelo olho humano, é de 0,5 a 0,25 do tamanho do menor detalhe fotográfico que pode ser envolvido na imagem bidimensional. Com estas habilidades o fotointérprete pode traduzir as informações que os olhos percebem. Quanto à formação do fotointérprete são incluídas as seguintes etapas. a) Foto-Experiência - Que inclui a avaliação do padrão da forma do terreno, como resultados de fatores locais; b) Experiência de Campo - Que é a correlação dos detalhes fotográficos com os detalhes dos objetos no terreno; c) Experiência Profissional - Que é o conjunto de conhecimentos e habilidades complementado pela experiência dentro do seu campo de especialização. FASES DA FOTOINTERPRETAÇÃO A avaliação indutiva e dedutiva da imagem fotográfica suportada pela acuidade visual e mental dará a síntese da fotointerpretação. Realmente trata-se de objetos visíveis revelados pela leitura e análises da foto, e fatores invisíveis que resultam a avaliação indutiva e dedutiva. O processo da síntese da fotointerpretação inclui as seguintes fases: 1° Detecção - A detecção é relacionada com a acuidade visual e os fatores dessas acuidade foram explicados anteriormente. A visibilidade dos objetos fotográficos no modelo estereoscópico, varia devido às características dos objetos, a escala, a qualidade da fotografia e o tipo de equipamento utilizado para fotointerpretar. 2° Reconhecimento - O reconhecimento depende da perícia e experiência do fotointérprete, com ou sem auxílio dos equipamentos auxiliares. O reconhecimento juntamente com a identificação é chamado de FOTO-LEITURA, onde sob esta denominação incluem o estudo dos objetos e característica claramente visíveis com o intuito de fazer uma identificação sem margem de dúvida. A foto-leitura é facilitada quando unem-se as foto- chaves, a experiência e a familiaridade com o terreno. 3° Dedução - A dedução é um processo mais complicado e como a própria palavra o diz, baseia-se geralmente nas "evidências convergentes" - A equivalência é derivada de objetos particularmente visíveis ou de elementos que dão informações penas parciais sobre a natureza de certas indicações correlatas. A dedução pode ser dirigida a separar diferentes grupos de objetos, sendo neste caso relacionado de perto ao processo da análise que é o delineamento de grupos de objetos que possuem uma individualidade separada para a fotointerpretação. 55 4° Classificação - A classificação estabelece a identidade dos objetos ou superfícies delimitados pela análise. No caso de objetos diretamente reconhecíveis, pode com alguma extensão ser feita em termos da natureza dos próprios objetos. É o caso de rodovias., ferrovias, canais rios, detalhes geomorfológicos etc. No caso de objetos invisíveis, como solos, fenômenos geológicos, e muitos aspectos humanos, podem ser organizados em termos de sistemas. Geralmente, a classificação é feita sobre uma base hipotética. Esta base é produzida por aspectos cujos objetos ou elementos mostram-se na imagem fotográfica. Posteriormente esta classificação passa por uma verificação de campo e é então transformada em codificação final para a impressão do trabalho final ou mapa. III PADRÕES DE DRENAGEM GENERALIDADES os padrões de drenagem são de grande importância na fotointerpretação, porque podem ser usados como critérios para a identificação de fenômenos geológicos, hidrológicos, geomorfológicos e pedológicos. Padrão de drenagem é definido como sendo a distribuição de canais de drenagem cobrindo uma área com detalhes completos de: controle, densidade, orientação, integração, ângulos de junção e angularidades. O padrão de drenagem é uma função da relação entre infiltração e deflúvio. Esta relação por outro lado varia segundo os materiais que constituem o solo e pra condição climática. Assim, os materiais relativamente impermeáveis como as argilas folhetos, devido a textura fina que apresentam, oferecem resistência à infiltração, favorecendo o deflúvio. Este último erode os caminhos da água, criando um padrão de drenagem relativamente denso. O contrário acontece com materiais relativamentepermeáveis tais como a areia e arenitos devido a textura grosseira que apresentam. CARACTERÍSTICAS DOS PADRÕES DA DRENAGEM. 1. INTEGRAÇÃO - Refere-se ao grau de unidades exibido pelo padrão. A integração é uma característica indicativa da uniformidade, grau de erosão e localização de agentes modificadores. 2. DENSIDADE - Refere-se ao número de canais de drenagem por unidade de área. Esta densidade pode ser alta ou baixo e é indicativa do grau de erosão. 3. UNIFORMIDADE - Refere-se à relativa homogeneidade representada pelo padrão de drenagem. Assim um padrão cobrindo uma grande área pode não ser uniforme, mas pode estar composto de inúmeras área que são uniformes entre si. É indicativo da uniformidade dos materiais. 4. ORIENTAÇÃO - Refere-se aos aspectos direcionais do padrão de drenagem que se sobrepõe àquele do deflúvio normal. Esta é indicativo p.ex. de movimentos tectônicos e rochas pouco profundas. 5. CONTROLE - Refere-se ao domínio da orientação. Um padrão orientando exibindo um elevado grau de controle caracteriza-se por apresentar sulcos de drenagem que surgem exclusivamente direções orientadas. 6. ANGULARIDADES - Refere-se às variações buscas de direções dos cursos d'água compondo um padrão típico que nos indica a existência e localização de falhas e fraturas. 7. ÂNGULO DE JUNÇÃO - Refere-se a um aspecto especial de orientação e angularidade. É o ângulo de juntura entre um curso d'água e seu tributário. CARACTERÍSTICA DA REDE DE DRENAGEM CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS 1. DENSIDADE DE DRENAGEM Onde: L - Comprimento total de rios. A - Unidade de área. 2. FREQUÊNCIA DE RIOS Onde: N - Número total de segmentos de rios. 3. RAZÃO DE TEXTURA - Expressa o espaçamento entre os canais de drenagem Onde: P - Perímetro da bacia hidrográfica. CARACTERÍSTICAS DESCRITIVAS a) EROSIONAIS 1. DENTRÍTICO - É o tipo de padrão mais comum desenvolve-se em todas as direções, caracterizado por ramificações irregulares de seus tributários. 2. PARALELO - Os cursos d'água principais são aproximadamente paralelos. 3. RADIAL - É um tipo de padrão que flui radialmente de cima de picos cônicos ou depressões. 56 57 4. RETANGULAR - Os tributários unem-se aos rios principais, em ângulos quase retos, é característica de região com falhas ou fraturas geológicas. b) DEPOSICIONAIS 1. TRAÇADO - É um padrão, cujo corrente é controlada pela sua própria carga depositada. Caracteriza-se por apresentar seus canais entrelaçados, separados uns dos outros por ilhas no seu leito, oriundas de detritos deposicionais. 2. MEÂNDRICO - Este tipo de padrão é comum em planícies aluviais, e se caracteriza pela mudança c0nstante do curso do rio. 3. RETICULAR - É constituído por canais reticulares entrelaçados por correntes d'água, pântanos e lagos, localizados em planícies costeiras de formação jovem. 4. DICOTÔMICO - Este padrão ocorre principalmente nas áreas dos deltas ou nas áreas de leques aluviais. c) ESPECIAIS 1. SUMIDOURO - Este tipo se encontra em regiões, onde as rochas apresentam poros, permitindo drenagem interna. 2. DESORDENADO - É uma combinação de drenagem superficial e subterrânea. 3. ARTIFICIAIS - São os canais de drenagem feitos pelo homem. PRINCIPAIS PADRÕES DE DRENAGEM SEGUNDO MILLER Fig. 45 IV FOTOINTERPRETAÇÃO APLICADA À VEGETAÇÃO GENERALIDADES A fotointerpretação de vegetação exige que o fotointérprete possua um conhecimento básico dos elementos comuns da flora e dos caracteres de sua representação nas fotografias aéreas. Geralmente o conhecimento dos diversos tipos de vegetação é baseada no estudo dos elementos picturais como: textura, tonalidade, forma das sombras, tamanho., forma e dimensões. Contudo, o problema da identificação ecológica, a menos que o fotointérprete tenha um conhecimento profundo das espécies relacionadas com a topografia local e, assim mesmo, só pode fazer identificações limitadas. 58 59 O fotointérprete deve ter um conhecimento perfeito das relações ecológicas da vegetação nas regiões em estudo. O tipo de fotografias, a experiência, a aparência da copa das árvores a nitidez de revelação, a escala das fotos e o conhecimento local são de primordial importância para a identificação das espécies. Para cada nova localização, o fotointérprete deve tomar as fotografias da área e estabelecer correlação básicas entre as espécies no campo e sua aparência na fotografia. É providencial que seja feita uma pesquisa das espécies vegetais, que compõem a flora da região. Sua representação em fotografias e a associação de plantas naturais que, geralmente, aparecem no mesmo local. CLASSIFICAÇÃO PARA INTERPRETAÇÃO Existem algumas formas de classificar uma vegetação. No entanto, para estudar uma vegetação, devemos estabelecer primeiro uma divisão: a) vegetação natural b) cultura No caso da vegetação natural, segundo BITTENCOURT DE ANDRADE, catorze tipos diferentes de vegetação natural, incluindo florestas, foram distinguidas com razoável exatidão, na interpretação visual de fotografias aéreas, os quais divididos em cinco grupos diferentes: 1º - Florestas de pântanos e águas salgada. a - Mangue b - Mata pantanosa, tipo Mipa (palmeira) c - Mata costeira mista 2º - Floresta de transição d - Mata de casuarina (regiões com dunas) e - Matas litorâneas 3º Florestas de terra firme com boa drenagem. f - Copa larga g - Mista, de copa larga e pequena h - Copa pequena ou com diâmetro pequeno i - Mata de montanhas 4º - Florestas de terra alta alagada periodicamente. j - Copa larga k - Copa média ou mista de copa larga e pequena l - Copa pequena 5º - Áreas desflorestadas. 60 m - Vegetação herbácea, nunca alagável n - Vegetação herbácea, sofre inundações periódicas No caso das Culturas ou reflorestamentos, segundo LOCK a caracterização predominante está na apresentação de áreas com forma regulares. Portanto, sendo a mesma cultivada, ela apresenta: tonalidade uniforme, a mesma textura, altura uniforme ou mais uniforme do que nas áreas de florestas nativas. Mesmo assim, para identificar estas culturas ou reflorestamento, precisamos levar em conta o habitate de cada uma. Segue algumas características de culturas. 1º CULTURAS ANAUIS - Formas regulares, ausência de sombra, textura aveludada, tonalidade clara ou intermediária. 2º CAFÉ - Formas regulares, espaçamento característico (talhões pequenos), pouca sombra, porte baixo, tonalidade intermediária. 3º POMAR CÍTRICO - Forma regulares, espaçamento característico, 3 a 5 metros entre plantas e entre filas, copas pequenas irregulares, presença de sombra, porte alto, tonalidade escura. Ex. laranja, limão, tangerina, etc. POMAR NÃO CÍTRICO - Forma regulares, espaçamento característico, aproximadamente igual ao cítrico, dependendo da espécie, copas grandes e arredondadas. Ex. mangueira. copas pequenas e irregulares. Ex. goiabeira, figo. 5º EUCALIPTOS - Forma regular, porte alto (quando adulto) textura grosseira devido ao crescimento irregular, tonalidade escura. 6º PASTAGEM - Geralmente apresenta forma regulares, (irregulares quando estamos aproveitando fronteiras com rios ou acidentes geográficos não utilizáveis a cultivos anuais) é comum a presença de árvores naturais, tonalidade intermediárias. 61 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, J. B. de, Curso de Inventário Florestal. UFPR, DAST, 1975. 180p. DALMOLIN, Q. Introdução à Fotointerpretação. UFPR, DAST, 1981. 49p. DOMÉNECH, Francisco Valdés. Práticas de topografia, cartografia, fotogrametria. Barcelona. Ceac, 1981. LOCK, Carlos. Noções Básicas para Interpretação de Imagens Aéreas bem como Algumas de suas