1_aula_foto_intro_comp

Prévia do material em texto

Fotogrametria
? Introdução
? Histórico
? Processos envolvidos no aerolevantamento;
? Escala
? Aplicações
INTRODUÇÃO
? Definição de Fotogrametria:
? Fotogrametria é a arte, ciência e tecnologia de obtenção de 
informação confiável sobre objetos físicos e o meio ambiente 
através de processos de registro, medição e interpretação de 
imagens fotográficas e padrões de energia eletromagnética;
? palavra grega photos, que significa luz, 
? gramma, que significa algo desenhado ou escrito e 
? metron, que significa "medir“;
Fotogrametria
? Fotogrametria (métrica): métodos de obtenção de dados 
quantitativos, como coordenadas, áreas, etc.., a partir dos quais 
são elaborados os mapas e cartas topográficas
? Fotointerpretação, que consiste em obter dados qualitativos a 
partir da análise das fotografias e de imagens de satélite.
? Videogrametria, Videometria, Fotogrametria eletrônica, 
Fotogrametria digital, Fotogrametria em tempo real –
relacionados à tecnologia de imageamento de vídeo, de 
dispositivos de digitalização e de câmaras digitais;
Fotogrametria
? Quanto à participação instrumental:
? Fotogrametria analógica: 
? Fotogrametria analítica
? Fotogrametria digital
? Posição e orientação a plataforma de coleta: 
? Aerofotogrametria 
? Fotogrametria Terrestre e Fotogrametria à Curta-distância
? Fotogrametria Espacial ou Orbital
? Estereofotogrametria 
? Fotogrametria Assistida por Computador
HISTÓRICO DA FOTOGRAMETRIA
HISTÓRICO DA FOTOGRAMETRIA
? Aristóteles, em 350 A.C. já mencionava como projetar imagens 
por meio ótico;
? Leonardo da Vinci, em 1492 demonstrou graficamente os 
princípios da aerodinâmica e da projeção ótica. Também 
projetou mecanismos para o polimento de lentes;
? Albrecht Drer, produziu um esboço das leis da perspectiva e, em 
1525, construiu um aparato mecânico para desenhar 
perspectivas verdadeiras; também construiu um mecanismo 
para produzir desenhos estereoscópicos.
? O astrônomo alemão Johannes Kepler, por volta de 1600, 
formulou uma definição precisa para estereoscopia; 
Dispositivo mecânico renascentista para 
desenhar perspectivas
O pintor florentino Jacopo Chimenti produziu o 
primeiro par estereoscópico desenhado a mão 
Conceito de estereoscopia foi usado pela primeira vez em um 
levantamento prático, para construção de cartas topográficas, 
pelo suiço F. Kapeller, em 1726;
Gerações da Fotogrametria
(SCHENK, 1999).
Histórico
? Gerações da Fotogrametria
? Primeira Geração (1840 - 1900)
? Fase iniciada com a invenção de Louis Daguerre; 
? Primeiros resultados com Fotogrametria a bordo de balões e com 
câmaras terrestres;
? primeiros livros textos sobre Fotogrametria;
? Segunda Geração (1900-1960)
? Fotogrametria Analógica;
? Uso de câmaras aéreas e aviões;
? retificadores analógicos e restituidores estereofotogramétricos;
? teoria e fundamentos matemáticos;
? instrumentos continuam sendo usados até hoje;
HISTÓRICO DA FOTOGRAMETRIA (cont)
? no século XVII o Dr. Brook Taylor publicou trabalhos sobre 
perspectiva linear;
? 1759 J. H. Lambert - tratado clássico sobre a perspectiva;
? 1839 - invenção da fotografia - Louis Daguerre (Hercule 
Florence);
? 1840 - geodesista francês Arago demonstrou a viabilidade do 
uso de fotografias nos levantamentos topográficos;
? 1849 - Aimé Laussedat - fotografias a bordo de balões; depois 
concentrou seus esforços no mapeamento usando fotogrametria 
terrestre;
? 1909 - Carl Pulfrich iniciou experimentos com estereo pares –
princípio da marca flutuante;
HISTÓRICO
? 1899 –
? T. Scheimpflug –
Teoria do duplo 
projetor óptico;
HISTÓRICO DA FOTOGRAMETRIA (cont)
? 1913 - o avião foi utilizado pela primeira vez para a tomada de 
fotografias aéreas com o objetivo de mapeamento; 
? 1918 – 1945 - a Aerofotogrametria tornou-se uma tecnologia 
largamente utilizada para a produção de mapas; equipamentos 
de restituição como Multiplex e do Estereoplanígrafo; principais 
métodos analógicos como as técnicas de orientação empírica e a 
aerotriangulação analógica;
Histórico
? Exemplo de 
restituidor 
analógico
HISTÓRICO DA FOTOGRAMETRIA (cont)
? Década de 1950 – utilização do computador para cálculos de 
blocos de aerotriangulação;
? 1958 – Helava - protótipo do restituidor analítico;
? 1976 - modelos comerciais de restituidores analíticos;
? Década de 1990 – Fotogrametria Digital com fotos analógicas 
digitalizadas em scanners fotogramétricos; automação de 
processos fotogramétricos como a geração de ortofotos e de 
Modelos Digitais de Terreno;
? 2000 – Apresentação de câmaras digitais fotogramétricas em
Amsterdan;
? Terceira Geração (1960-1990)
? Fotogrametria Analítica;
? Restituidores Analíticos e Restituição numérica assistida por computador;
? U.V.Helava, inventor do Rest. Analítico (1957);
? Aerotriangulação por modelos independentes e por feixes perspectivos;
? Quarta Geração (1990 - )
? Fotogrametria Digital e Visão de Máquina;
? todo o processo é numérico, desde a coleta até a saída dos dados;
? avanço na ciência da computação e no hardware disponível;
? câmaras digitais e scanners;
INTRODUÇÃO
Histórico
1976 - modelos comerciais de restituidores analíticos;
Histórico
? Década de 1990 – Fotogrametria Digital com fotos 
analógicas digitalizadas em scanners fotogramétricos; 
automação de processos fotogramétricos como a 
geração de ortofotos e de Modelos Digitais de Terreno;
? 2000 – Apresentação de câmaras digitais 
fotogramétricas em Amsterdan;
Vantagens da Fotogrametria:
? O objeto a ser medido não é tocado;
? A aquisição dos dados é rápida;
? Os fotogramas armazenam grandes quantidades de informações 
semânticas e geométricas;
? As fotografias são documentos legais relativos à época de sua 
tomada;
? Podem ser medidos movimentos e deformações;
? Os fotogramas podem ser medidos a qualquer momento que se 
desejar, podendo-se repetir a medida várias vezes;
? A precisão pode ser aumentada de acordo com as necessidades 
particulares de cada projeto;
? Superfícies complicadas podem ser facilmente determinadas 
com a densidade desejada;
Métodos de coleta de dados Geoespaciais
? Métodos Diretos:
? Topografia e Geodésia por Satélite;
? Sensores Remotos:
? Ativos
? Varredura a Laser;
? Radar
? Passivos (óticos)
? Fotografia convencional;
? Imagens digitais
Processamento fotogramétrico convencional
Projeto fotogramétrico e Plano de vôo
Vôo e tomada dos fotogramas
Processamento fotográfico e digitalização
Determinação do apoio de campo
AEROTRIANGULAÇÃO:
RESTITUIÇÃO
Reproduções 
e ampliações
Orientação do modelo
Coleta digital das 
feições planimétricas
Coleta digital da altimetria:
Curvas de nível ou 
Modelo Digital do Terreno
Edição dos dados
Plotagem final
Exportação em 
diferentes 
formatos
ORTOFOTOS
Seqüência de processamento
Plano de vôo
HV
B
f
Qf
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
ALTURA 
DE VOO
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
Superposição 
Longitudinal
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
Superposição 
Longitudinal
MODELO
Normalmente 
é de 60%
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
Superposição 
Longitudinal
1 2 3
Entre a 1a e 3a fotos há 
uma superposição de 
10%
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
Superposição 
Longitudinal
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
Superposição 
Longitudinal
FAIXA
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA2
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
FAIXA 1
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
FAIXA 1
BLOCO
Seqüência de processamento
Execução do voo fotogramétrico
LINHA DE VOO
FAIXA 2
FAIXA 1
BLOCO
Processamento fotográfico e digitalização
Exemplos de emulsões
Fonte: Esteio S.A.
Processamento fotográfico e digitalização
COPIADOR DE FOTOGRAFIAS AÉREAS
Fonte: Nóbrega (2002)
Processamento fotográfico e digitalização
AMPLIAÇÃO
Fonte: Esteio S.A.
Processamento fotográfico e digitalização
SCANNERS 
FOTOGRAMÉTRICOS
Determinação do apoio de campo
? Há necessidade de pontos 
fotoidentificáveis, cujas 
coordenadas de terreno sejam 
conhecidas;
? São os pontos de apoio.
Determinação do apoio de campo
? Estes pontos são identificados nas 
fotos e depois levantados em campo, 
normalmente com GPS
Detalhe da fotografia 
aérea mostrando o ponto 
a ser levantado
Levantamento em campo 
com GPS
AEROTRIANGULAÇÃO
? É um processo numérico que permite calcular:
1. As posições e inclinações de cada foto; e:
2. As coordenadas de terreno de pontos medidos nas fotos 
(pontos de passagem)
Pontos de 
passagem
Pontos de
apoio
RESTITUIÇÃO
? É possível, após a determinação da orientação 
exterior, restituir as feições de interesse:
? Planimétricas;
? Altimétricas;
? Isto é feito em instrumentos restituidores, que 
hoje são digitais;
RESTITUIÇÃO
? Restituidores
analógicos
RESTITUIÇÃO
? Restituidores digitais
RESTITUIÇÃO PLANIMÉTRICA
Fonte: Esteio Aerolevantamento
RESTITUIÇÃO PLANIMÉTRICA
Fonte: Engemap, município 
de Tarumã
RESTITUIÇÃO ALTIMÉTRICA
Fonte: Engemap, BRVias
RESTITUIÇÃO PLANOALTIMÉTRICA
Fonte: Engemap, município 
de Tarumã
Fonte: http://www.softree.com/
Modelo Digital de Terreno
? Feições topográficas originais
Fonte: http://www.softree.com/
Modelo Digital de Terreno
? Modelo – Rede 
de triângulos 
irregulares - TIN
Fonte: http://www.softree.com/
Modelo Digital de Terreno
? Curvas de nível 
geradas a partir 
do TIN
Fonte: http://www.softree.com/
Modelo Digital de Terreno
? Modelo renderizado
Fonte: http://www.softree.com/
Modelo Digital de Terreno
? Vetores de inclinação de 
vertentes:
? Os vetores indicam a direção da 
inclinação e magnitude
MODELOS DIGITAIS DE TERRENO
? Visualização em anaglifo de um MDT
ORTOFOTOCARTAS
GSD: 20 cm 
Principais produtos fotogramétricos:
? fotografias aéreas;
? mosaicos;
? ortofotografias;
? ortofotomosaicos e ortofotocartas;
? mosaicos de imagens de radar;
? cartas planimétricas;
? cartas topográficas;
? mapas temáticos;
? modelo digital do terreno (DTM);
? coordenadas de terreno e lista de altitudes;
? lista de coordenadas espaciais (fotog.à curta 
distância).
ESCALA DE UMA FOTOGRAFIA VERTICAL
? Escala é a razão entre uma distância medida em um mapa 
ou desenho e a distância correspondente no terreno. 
? Por exemplo, se 1 cm no mapa representar 100 m no 
terreno, a escala será expressa como 1:10.000.
? mapa é uma projeção ortográfica da superfície do terreno; 
todos os pontos no mapa estão em suas verdadeiras 
posições horizontais;
? a fotografia é uma projeção perspectiva; as áreas do terreno 
que estiverem mais próximas da câmara, no momento da 
exposição, aparecerão maiores do que as correspondentes 
que estiverem mais distantes da câmara.
ESCALA DE UMA FOTOGRAFIA VERTICAL
a fotografia é uma projeção perspectiva; as áreas do terreno que estiverem 
mais próximas da câmara, no momento da exposição, aparecerão maiores 
do que as correspondentes que estiverem mais distantes da câmara.
ESCALA DE UMA FOTOGRAFIA VERTICAL
Distância na base
Distância no topo é maior na foto
ESCALA DE UMA FOTOGRAFIA VERTICAL
Datum
B
A
a o
f
b
h
(a)
A
B
Datum
hB
hA
(b)
a bf o
L
H
L
H
? escala da fotografia é a relação entre as distâncias ab/AB. Dos triângulos 
semelhantes, temos que: 
ab/AB = f/(H - h) (1)
? Portanto:
Eh = f / (H - h) (2)
ESCALA DE UMA FOTOGRAFIA VERTICAL
? se a fotografia não for perfeitamente vertical, a escala também 
será afetada pela inclinação. Mesmo se o terreno for plano, a 
escala variará dependendo da posição na foto. 
Eixo de inclinaçao
APLICAÇÕES DA FOTOGRAMETRIA
? MAPEAMENTO 
TOPOGRÁFICO
APLICAÇÕES NÃO CARTOGRÁFICAS
Aplicacoes_Fotogrametria_FOTO1_.ppt
Aplicações de Fotogrametria a curta 
distância
• Registro arquitetônico;
• Registro arqueológico;
• Bioestereometria;
• Modelos Digitais de terreno;
• Medições industriais e Visão de Máquina;
• Engenharia Reversa;
• Monitoramento de estruturas;
• Mensuração de deformações estáticas e dinâmicas;
• Mapeamento topográfico
• Precisão esperada:
– A 10 m do objeto <mm
– 100m - 300m do objeto : cm
(esquerda) Uma restituição fotogramétrica convencional de uma 
fachada;
(direita) Uma nuvem de pontos, do mesmo sítio coletada, por 
varredura laser. 
Fotogrametria na Arqueologia
• Arqueologia e prospecção de paisagens
• Escavações;
• Registro de Cavernas e Pinturas 
rupestres;
• Registro de achados;
STROEGEN, Austria
Dois fossos
concêntricos podem ser 
vistos como “negativos”
nas plantações. 
Pertencem ao período 
neolítico. 
No centro percebem-se 
os traços retangulares 
da escavação 
arqueológica. 
Aplicações industriais –
sondagem
Inspeção
Modelamento de plantas industriais
Modelo produzido por processos fotogramétricos para o as built da 
reforma das instalações de uma instalação para produção de papel.