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Fotogrametria

É a arte, ciência e tecnologia usada para a recolha de informação métrica e interpretativa dos objetos, por meio da medição e interpretação de imagens recolhidas através de registos na banda espectral do visível (definição da American Society of Photogrammetry)

Ocupa-se da medição, análise e interpretação de fotogramas com vista à classificação e determinação de posições e dimensões reais dos objetos neles representados

Fotografia: φως (phos - “luz") + γραφη (graphê -“escrita”)

O seu objetivo é, com base em medidas sobre os fotogramas, adquirir coordenadas de pontos, permitindo o cálculo de distâncias, áreas e ângulos, sendo a aplicação mais comum a elaboração e atualização de cartografia

História da fotogrametria

• Na década de 1820 Nicéphore Niépce inventa a fotografia;

• Em 1839 Louis Daguerre anuncia o processo fotográfico: daguerreótipos (sem negativo)

• Em 1840 o geodesista Arago (Acad. Fr. Ciências) demonstra a aplicabilidade da fotografia na elaboração de cartografia

Daguerriótipo de Edgar

Allen Poe, 1848

História da fotogrametria • Em 1849 o coronel Laussedat é o primeiro a aplicar a fotografia

na elaboração de cartografia – processo de Iconometria

• 1861 – processo fotográfico a três cores

• 1891 – George Eastman promoveu o filme em rolo

• 1891 – F. Stoltze: princípio da marca flutuante, usada nas medições em estereoscopia

• 17 / 12 / 1903 – Primeiro voo: irmãos Wright

• 1909 – Pulfrich inicia experiências com pares estereoscópicos e desenvolve o 1.º estereocomparador

• 1913 – Primeira utilização de avião para aquisição de imagens

• 1924 – Otto van Gruber: equações de perspetiva que se tornam o fundamento da fotogrametria analítica

• 1936 – Robert Ferver: 1.º instrumento para produção de ortofotomapas

• Com a invenção do computador, salto para a fotogrametria analítica

• Hoje: câmaras métricas digitais

Fotogrametria aérea / terrestre

com câmara métrica

com câmara métrica

Distância focal e ângulo de

abertura

• Distância focal (f) – distância da lente ao ponto onde se fundem os raios luminosos no centro da lente – é constante, ou seja, não permite fazer variar a profundidade de campo não há zoom

• Ângulo de abertura – depende do tipo de câmara – super grande angular f = 85 mm; âng. ab. = 125 gon

– grande angular f = 153 mm; âng. ab. = 94 gon

– intermédia f = 210 mm; âng. ab. = 76 gon

– normal f = 305 mm; âng. ab. = 56 gon

– normal f = 610 mm; âng. ab. = 30 gon

Câmaras métricas

• Máquinas fotográficas são câmaras métricas

• Dispositivo de arraste do negativo durante a exposição de modo a compensar o movimento da plataforma

• Sistema de suspensão que isola câmara das vibrações da plataforma

• Sistema de orientação e nivelamento que compensa a atitude da plataforma durante o voo

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Fotografias aéreas

Fotografia oblíqua Fotografia vertical (inclinação < 5º)

Escala

• Escala varia de ponto para ponto de acordo com a variação de altitude e a altura dos objetos

• Escala = f / a • Objetos mais elevados aparecem

a uma escala maior

• A variação de escala designa-se desfasamento do relevo e é diretamente proporcional à altura dos objetos, e inversamente proporcional à altura de voo.

• Também aumenta com a distância ao ponto principal.

Relações de colinearidade

Refletem a condição teórica de que a luz refletida por um ponto (A), e que se propaga em linha reta, irá passar no centro da lente e dar origem à imagem (a) do referido ponto. Permitem modelar analiticamente a geometria da imagem e o seu relacionamento com o objeto (obter as coord. no terreno de qualquer ponto na fotografia)

Relações de colinearidade atitude da plataforma

Determinação de alturas

Semelhança de triângulos (numa única fotografia)

plano da fotografia

Restituição fotogramétrica

base fotográfica

base real

região sobreposta

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Visão estereoscópica

• Coordenadas de um ponto do terreno bem identificado nas duas imagens podem ser medidas por meio de equipamento fotogramétrico (monocomparadores e estereocomparadores)

p = distância entre os pontos al e a’r

Equipamento

Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s): 3 fases

Par estereoscópico é um par de fotografias com sobreposição longitudinal >60% (e lateral, caso haja, >30%)

1) Orientação interna (feita individualmente a cada fotografia de um mosaico) = dar as coord. das marcas fiduciais, a distância focal e o mapeamento da distorção da lente para obter as coord. do centro de colimação

Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s)

2) Orientação relativa

Reconstroem-se as posições geométricas das fotografias (par a par) relativamente ao momento em que foram feitos os disparos através de rotações e translações sobre as imagens

Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s)

Orientação relativa

Paralaxe é o deslocamento aparente da posição de um objeto em relação a uma dada referência. É causado pela mudança de posição de observação.

Remove a componente py Como a componente de paralaxe em x (px) é função apenas da elevação pode ser removida baixando ou subindo a marca de referência, considerando os pontos de van Gruber

Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s)

Orientação relativa: pontos de von Gruber

segue-se um ajuste por mínimos quadrados

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Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s)

3) Orientação absoluta

O resultado da orientação relativa é um modelo tridimensional, após a orientação relativa: sem sistema de coord. cartográficas, e sem referência altimétrica

Fazer medidas sobre as fotografias e com coordenadas ligadas à rede geodésica pretendida

Pontos fotogramétricos

Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s)

(levantados com outros métodos de posicionamento e disponíveis previamente

(sabe-se a altimetria)

pontos de passagem, que identificam o mesmo objeto num modelo (par de fotografias)

Orientação do(s) modelo(s)

estereoscópico(s)

Orientação externa

6 elementos: 3 translações X Y Z / 3 rotações f, w, k

Um método alternativo à sequência OIOROA é

a sequência OIOE

necessita das coordenadas-terreno do centro de projeção (N)

Fotogrametria

Fotogrametria

mecanismo de arrasto do filme

Fotogrametria

restituição

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Processo de produção cartográfica

a partir de fotogrametria Fotogrametria terrestre

Fotogrametria terrestre Fotogrametria terrestre

Fotogrametria terrestre