ANÁLISE DE PRODUTOS OBTIDOS COM A APLICAÇÃO DA FOTOGRAMETRIA TERRESTRE NO LEVANTAMENTO DE
FACHADAS PARA FINS DE RESTAURO
Sérgio Marcelino da Motta Lopes LABMATEC, Colegiado de Engenharia Civil, UNIVASF
Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo, UFBA [email protected]
RESUMO
Portadores de referência à identidade e à memória de grupos sociais, os bens culturais são testemunhos da
evolução de cada comunidade. No entanto, por mais paradoxal que possa parecer, é a própria sanha humana a
maior responsável pela destruição das suas referências e lembranças. Daí, a importância da preservação da
memória, nas suas mais diversas manifestações. No que tange à preservação da memória de um bem material,
um dos instrumentos mais importantes é, sem dúvida, o seu registro iconográfico. As representações cadastrais
são, portanto, de fundamental importância para todas as ações de salvaguarda, como os inventários,
enumerados pela Constituição Federal como uma das formas de proteção do patrimônio cultural brasileiro e
considerados pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN) como a ferramenta primeira
nesta tarefa. Independentemente de sua finalidade específica e de seu objeto de registro, entretanto, qualquer
inventário demanda obrigatoriamente o cadastro arquitetônico. Dentre as principais técnicas de levantamento
atuais, a fotogrametria terrestre figura como de utilização mais recente e ainda bastante restrita no Brasil. Este
trabalho se concentra no método da fotogrametria digital terrestre, relatando a experiência de sua utilização no
levantamento cadastral da Antiga Estação Ferroviária de Piranga, em Juazeiro (BA), através do uso do software
PhotoModeler Pro 5, concentrando-se nos produtos e analisando os resultados práticos.
Palavras-chave: Documentação arquitetônica. Técnicas de levantamento. Fotogrametria terrestre.
Fotogrametria digital. Juazeiro (BA).
ABSTRACT
Owners of reference to identity and memory of social groups, cultural goods are examples of the evolution of
each community. However, as paradoxical as it may seem, humanity itself is the major responsible for the
destruction of their references and memories. Hence, the importance of preserving the memory in its most varied
expressions. With regard to preserving the memory of a material good, one of the most important instruments is
its iconographic record. The surveying representations have therefore fundamental importance for all safeguard
actions, such as inventories, listed by the Federal Constitution as one form of protection of cultural heritage and
considered by the Brazilian National Historical and Artistic Heritage Institute (IPHAN) as the first tool in this task.
Regardless of its specific purpose and object of record, however, any inventory demands architectural surveying.
Among the main current surveying techniques, close-range photogrammetry appears as one of the latest and still
quite limited use in Brazil. This study focuses on the method of digital close-range photogrammetry, reporting the
2
experience of its use in cadastral survey of the Old Railway Station of Piranga, in Juazeiro (BA), through the use
of software PhotoModeler Pro 5, and focusing on the products and analyzing the practical results.
Keywords: Paper Architectural documentation. Surveying techniques. Close-range photogrammetry. Digital
photogrammetry. Juazeiro (BA).
1 INTRODUÇÃO
Produtos da cultura de um povo, de toda a ação inteligente do homem na tentativa de
conhecer e adaptar-se ao meio ambiente, os bens culturais são testemunhos da evolução
de cada sociedade ou de cada comunidade. Foram criados, recriados, aprimorados e
estabelecidos ao longo do tempo e da história, e são, por isso, portadores de referência à
identidade e à memória de diversos grupos sociais.
No entanto, por mais paradoxal que possa parecer, é a própria sanha humana a maior
responsável pela destruição das suas referências e lembranças, da memória individual ou
coletiva:
[...] a natureza humana é um poço de contradições, o que explicaria (mas não justificaria) o pouco caso e até mesmo a iconoclastia que é desencadeada sobre os testemunhos do nosso passado, as nossas memórias que nos fazem indivíduos e comunidade, que resgatam uma parcela da nossa cidadania, que nos permitem aspirar à categoria de povo civilizado e que nos fazem refletir sobre a nossa caminhada para o futuro. (OLIVEIRA, 2008, p. 13)
Explicita-se, assim, a importância da preservação da memória, nas suas mais diversas
manifestações. No que tange à preservação da memória de um bem material, um dos
instrumentos mais importantes é, sem dúvida, o seu registro iconográfico.
Nas intervenções de conservação ou restauro de um monumento, além de ser a base
necessária sobre a qual se vai elaborar o próprio projeto de intervenção, Oliveira (2008,
p.13) ratifica que “os cadastros feitos com apuro e exatidão nos permitem leitura mais
detalhada da evolução do organismo arquitetônico e suas transformações, além de
ensejarem a avaliação das deformações estáticas que a estrutura do edifício vem sofrendo”.
Assim, torna-se fundamental deter-se na definição de levantamento cadastral:
[...] pode ser entendido tanto como o processo de medição e registro das formas de um objeto visando sua representação gráfica (também chamado de cadastramento), como o resultado desse processo (conhecido como cadastro); ou ainda, estes dois sentidos simultaneamente. (GROETELAARS, 2004, p. 13)
Para o levantamento das formas arquitetônicas, há diversas técnicas utilizáveis que, por sua
vez, dependem de fatores tais como localização do objeto, sua extensão, precisão requerida
e forma de apresentação dos resultados. Groetelaars (2004, p. 18) pondera que o método
3
escolhido deve ser o que apresenta maior viabilidade de execução, dentro dos custos e
prazos determinados.
Dentre as principais técnicas de levantamento, a fotogrametria terrestre figura entre as de
concepção mais recente e ― no Brasil ― de utilização ainda bastante restrita, notadamente
em trabalhos de grupos de investigação ligados a instituições de ensino superior, graças aos
avanços técnicos que democratizaram a técnica, com o relativo barateamento e
simplificação dos procedimentos digitais.
O presente trabalho se concentra no método da fotogrametria terrestre, ao relatar a
experiência de sua utilização em levantamento cadastral de monumento com vistas à sua
documentação e restauração, optando por não se aprofundar na seara dos aspectos
conceituais da técnica em si1 e nem dos aspectos práticos do processo de utilização do
software específico, mas concentrando-se nos produtos obtidos e na análise de seus
resultados.
2 A FOTOGRAMETRIA DIGITAL COMO FERRAMENTA DO CADASTRO
Sucintamente, a fotogrametria é a técnica que permite extrair das fotografias as formas, as
dimensões e as posições dos objetos, utilizando-se, para isso, de fundamentos da
geometria da projeção central e da perspectiva (OLIVEIRA, 2008, p. 84).
Para se alcançar os níveis de precisão possibilitados pelo método no levantamento dos
objetos, são necessários cuidados como o conhecimento dos parâmetros da câmera, o
posicionamento adequado desta em diversos locais e a determinação de pontos de controle.
Além disso, Groetelaars (2004, p. 32) aponta como necessário o conhecimento da escala e
do grau de precisão desejados no levantamento, uma vez que a tomada fotográfica é
realizada em função destes parâmetros.
Apresenta muitas vantagens em relação aos demais métodos, principalmente quando
utilizada no levantamento de formas arquitetônicas complexas, de grandes dimensões ou
difícil acesso, como os são as fachadas. Isto se deve ao fato de permitir a obtenção de um
grande número de dados e medidas, bem como a representação gráfica geometricamente
correta e precisa. Outro aspecto positivo é o pouco tempo necessário para o trabalho de
campo, já que a restituição das fotos2 é feita em escritório, posteriormente ao levantamento
fotográfico.
Suas maiores desvantagens são relacionadas à impossibilidade de obtenção de medidas
em tempo real (visto que elas são obtidas após a restituição fotogramétrica), a necessidade
4
de determinação de pontos de controle (por medição direta ou por métodos topográficos) e a
extrema dependência de fotografias de boa qualidade (tanto em termos de cobertura de
toda a área de interesse, como em termos de iluminação e nitidez adequadas).
3 O PROJETO DE DOCUMENTAÇÃO ARQUITETÔNICA
A oportunidade de utilização da fotogrametria terrestre na documentação de monumentos
aqui relatada consistiu na execução de parte de um projeto de documentação arquitetônica
de monumento para fins de restauração.
A oportunidade surgiu quando o órgão municipal de Cultura de Juazeiro (BA) estabelece
parceria com a Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF) para o
desenvolvimento do projeto de restauração do monumento em questão.
Adotou-se como modelo formal de projeto de documentação aquele que admite a
documentação arquitetônica como o “processo sistemático de aquisição, tratamento,
indexação, armazenamento, recuperação e disponibilização de dados e informações,
gráficas e não gráficas, sobre as edificações para os mais variados usos” (AMORIM, 2008).
3.1 Objeto da documentação
3.1.1 Identificação
O referido projeto destina-se à documentação arquitetônica da Antiga Estação de Piranga,
edificação também conhecida por Antiga Estação da Leste Brasileiro (Figura 1a). O imóvel é
identificado como bem cultural municipal pela Lei nº. 1.667, de 3 de junho de 2002 e possui
indicação para tombamento estadual pelo inventário executado pelo Instituto do Patrimônio
Artístico e Cultural da Bahia (IPAC) (Bahia, 1999).
3.1.2 Contextualização geográfica e histórica
O município de Juazeiro localiza-se no norte do Estado da Bahia, na microrregião do Baixo
Médio São Francisco. Situada na margem direita do grande rio ― fator precípuo de sua
existência ― está encravada na região semi-árida do Nordeste brasileiro, e encontra-se em
posição privilegiada: num entroncamento rodo-ferroviário, fluvial e aéreo, distante 504 km da
capital, Salvador (Figura 1b).
5
(a) (b)
Figura 1 – (a) A antiga Estação de Piranga, atualmente. Fonte: O autor, 2008; (b) Juazeiro: enquadramento geográfico. Fonte: LOPES, 2008.
Seu modelo econômico, desde as décadas de 70 e 80, está baseado na agricultura irrigada,
que lhe rendeu notoriedade internacional. Entretanto, sua forte vocação econômica ― desde
os tempos de maior entreposto comercial de todo o vale sanfranciscano, que lhe justificaram
o título de empório comercial do sertão ― sempre esteve relacionada à excepcional
situação locacional.
Assim, consolidando a sua estratégica localização, os trilhos da via férrea Bahia and San
Francisco Railway finalmente chegavam a Juazeiro, em 24 de fevereiro de 1896, dando
origem ao bairro de Piranga, a partir desta estação ferroviária ali construída, afastada do
centro da cidade (LOPES, 1999).
O pequeno edifício de feições neoclássicas, intimamente ligada à história não só da cidade,
mas da ocupação de toda uma região do Nordeste brasileiro, viria a perder suas funções
com a construção, já na segunda metade do século seguinte, de uma outra, nas suas
imediações. Desde então, a Antiga Estação de Piranga não voltou a ter uso, iniciando seu
processo de degradação.
3.1.3 Contextualização urbana
A edificação está localizada em área remanescente do pátio de manobras da antiga RFFSA,
às margens da BR 235, no bairro de Piranga, logradouro situado na área urbana do
município (Figura 2a). Construída em sítio de topografia plana, o bem é servido por todos os
serviços públicos (Figura 2b).
6
(a) (b)
Figura 2 – O entorno da estação de Piranga: (a) em imagem de satélite (em vermelho); (b) visto a partir da BR 235. Fontes: http://maps.google.com.br e o autor, 2008.
3.1.4 Características e estado de conservação
A construção é constituída de cinco compartimentos, sendo um deles principal e maior, e
quatro adjacentes menores (Figura 3).
Figura 3 – Planta esquemática da estação ferroviária. Fonte: Adaptado de JUAZEIRO, 2002b.
Edificação originalmente de alto padrão construtivo, assentada em embasamento elevado
em relação ao nível do terreno (cerca de 0,70 m), com estrutura parietal de tijolo maciço e
acabamento em argamassa de cal pintada. O piso, tanto externa como internamente, é
constituído por blocos de pedra rudemente aparelhada. A cobertura apresenta estrutura em
madeira de lei organizada em belas tesouras e manto em telha tipo marselhesa. As
plataformas possuíam cobertas independentes da principal, em telha metálica, com
estrutura apoiada em mãos-francesas de madeira de lei.
O estado de conservação do edifício é extremamente precário, encontrando-se a construção
em estado inicial de ruína. A alvenaria geral, bem como os elementos decorativos da
fachada (cimalhas, portadas, etc.), apresentam-se bastante desgastados e praticamente
7
sem reboco (Figura 4a). O piso apresenta bom estado de conservação, com exceção da
porção interna por onde atualmente corre o trilho de automotrizes, devido aos cravos de
fixação, que danificaram as pedras (Figura 4b). Devido ao acesso das automotrizes, um
portão de ferro fundido foi introduzido, eliminando dois vãos originais das janelas.
(a) (b)
Figura 4 – Estado de conservação: (a) detalhe dos elementos decorativos da fachada; (b) Interior do vão principal, com abertura para automotrizes, ao fundo. Fonte: O autor, 2008.
A estrutura da coberta principal apresenta sofrível estado de conservação. O manto de
cobertura apresenta grande quantidade de peças faltantes. Das coberturas independentes
das plataformas, restam apenas as suas estruturas de madeira, totalmente expostas à
umidade. Das esquadrias originais, todas em madeira, restam apenas cinco janelas,
bastante deterioradas.
3.2 Finalidade do projeto
Seu objetivo principal é a precisa restituição gráfica das fachadas da edificação para o
correto desenvolvimento de proposta de restauração, uma vez que os alçamentos contidos
em levantamento cadastral existente ― executado pelo órgão municipal de gestão de obras
(JUAZEIRO, 2002b) da Prefeitura Municipal de Juazeiro ― mostraram-se extremamente
imprecisos e, portanto, inadequados para a finalidade pretendida.
Paralelamente, pretendia-se a avaliação da viabilidade da fotogrametria terrestre como
procedimento de levantamento para fins de inventário dos outros bens materiais da cidade.
3.3 Produtos a serem obtidos
Os produtos obtidos pelo projeto de documentação priorizaram, notadamente, a precisa
restituição gráfica das fachadas da edificação, com o desenvolvimento de seus modelos
geométricos de superfície, as conseqüentes ortofotos (e/ou fotos retificadas) e,
posteriormente, os desenhos vetorizados e possíveis subprodutos a partir destes3:
8
levantamento cadastral preciso e detalhado das fachadas, mapeamento de danos e
reconstituição cromática.
3.4 Recursos disponíveis
3.4.1 Métodos e técnicas empregados
Nos processos de aquisição de dados, foram fundamentais os dados fotográficos, além das
técnicas de medição direta. Também foram utilizados os desenhos em formato vetorial
(CAD) oriundos de levantamento cadastral para fins de projeto do órgão municipal de gestão
de obras (JUAZEIRO, 2002b), como base de trabalho e também como objetos de
comparação de resultados.
3.4.2 Equipamentos e software
Na etapa de aquisição das fotografias, utilizou-se câmera fotográfica EOS Digital Rebel XT
(Figura 10), com sensor CMOS de 8.0 megapixels e lente intercambiável EF-S18-55mm
f/3.5-5.6 II.
No processamento dos dados, foi utilizado o programa PhotoModeler Pro 54. Este é um
programa de restituição, considerado de solução interativa, que permite a obtenção de uma
série de produtos ― como desenhos, modelos tridimensionais fotorrealísticos, fotos
retificadas e ortofotos ― através de uma ou mais fotos convergentes (GROETELAARS,
2004, p. 118).
Também foram utilizados os programas Photoshop CS3, para o tratamento das imagens
geradas, e AutoCAD 2008, para a edição e finalização dos desenhos vetoriais.
3.5 Aquisição de dados
3.5.1 Levantamento fotográfico
Primeiramente, foram feitas as tomadas fotográficas da fachada considerada ― fachada
norte ―, levando-se em conta três parâmetros principais: a correta localização dos pontos
de vista (em termos de angulação adequada e maior proximidade possível), a utilização da
mesma distância focal em todas as tomadas (D18 mm), a configuração da câmera para a
sua maior resolução possível (8.0 megapixels) e a utilização de tripé (para evitar fotos
“tremidas” ou “borradas” e, consequentemente, aumentar a nitidez) (Figura 5).
9
Figura 5 – A fachada norte da Estação: localização e indexação dos pontos de vista das tomadas
fotográficas. Fonte: Adaptado de JUAZEIRO, 2002b.
A localização dos pontos de vista baseou-se na premissa de que os planos principais do
monumento ― e, conseqüentemente, qualquer um de seus pontos ― estivessem
registrados em, no mínimo, três fotografias: uma a 45º à esquerda ao plano considerado
(Figura 6a), uma perpendicular ao mesmo plano (Figura 6b), e outra a 45º à direita (Figura
6c).
(a) (b) (c)
Figura 6 – Tomadas fotográficas do plano da fachada: (a) 45º à esquerda; (b) ortogonal, buscando o seu centro geométrico; (c) 45º à direita. Fonte: O autor, 2008.
Infelizmente, por falta de pontos de visada elevados (desníveis ou elevações no terreno,
edificações vizinhas, etc.) e da impossibilidade de recursos técnicos que permitissem
fotografias feitas do alto (caminhões-concha, andaimes, etc.), o telhado não pôde ser
fotografado, aparecendo apenas muito parcialmente.
3.5.2 Medição direta
Além das fotografias, foi feita a medição direta de uma distância horizontal e outra vertical
de referência no plano de fachada fotografado, fundamentais para a determinação da escala
da ortofoto/foto retificada, quando do processamento das imagens capturadas, na restituição
(Figura 7).
10
Figura 7 – Localização das distâncias horizontal e vertical de referência (em vermelho) medidas no
plano da fachada. Fonte: O autor, 2008.
3.6 Processamento de dados
Nesta etapa, foi realizada a restituição das fotografias no PhotoModeler (Figura 8b).
3.6.1 Etapa 1 – Orientação interna
Primeiramente, foram determinados os parâmetros de orientação interna, a partir da
calibragem simplificada da câmera (single picture calibration method5): a partir da tomada
fotográfica de uma folha de papel sobre superfície horizontal (em posição indicada pelo
programa e com a mesma distância focal utilizada nas tomadas fotográficas do edifício), a
foto resultante é inserida no PhotoModeler e o traçado da folha é feito sobre ela (Figura 8a).
Com este processo, o programa pode restabelecer a geometria do sistema projetivo da
câmera6, permitindo reconstruir a relação geométrica entre os pontos da fotografia e os
pontos no espaço tridimensional.
3.6.2 Etapa 2 – Orientação externa
Após a determinação dos parâmetros de orientação interna, pôde-se importar as fotografias
relativas à fachada norte para o programa. Sobre as fotos, foram traçadas as características
principais do edifício (Figura 8b). Assim, reconstituiu-se a posição relativa das estações
fotográficas (pontos de vista de cada tomada fotográfica), a partir da identificação dos
pontos homólogos nas referidas fotografias (Figura 9).
Foi exatamente a marcação dos pontos homólogos nas fotografias que gerou as maiores
dificuldades em relação à melhor forma de subsidiar o programa. As diferenças de
profundidade (resultantes da existência da cimalha e dos frisos e outros elementos da
platibanda) e a falta de definição na maioria dos pontos de controle (em função do desgaste
dos vértices e arestas do edifício) dificultaram bastante o processo de marcação desses
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pontos nas primeiras tentativas, não permitindo, inclusive, o processamento do modelo
tridimensional. Na experiência aqui relatada, optou-se, então, por simplificar o traçado,
diminuindo a quantidade de pontos de interesse marcados (Figura 8b).
(a) (b)
Figura 8 – Orientação da câmera: (a) interna: calibragem simplificada; (b) externa: marcação e referenciamento dos pontos homólogos nas fotografias (a figura mostra também a interface
programa PhotoModeler Pro 5).
Em seguida, determinou-se a orientação absoluta: os eixos x, y, z e a escala do modelo. A
definição dos eixos foi feita a partir da identificação de um ponto que representa a origem do
sistema e de dois pontos que representam os sentidos dos eixos. A escala foi definida com
base na referida medida levantada in loco, que corresponde a 10,68 m e cuja localização
esta indicada na Figura 8.
Figura 9 – Visualização do modelo geométrico 3D com aplicação de textura fotorrealística (quality
textures).
Depois das fotografias devidamente orientadas, foi possível processar o modelo geométrico
3D da fachada. Com o processamento, o modelo geométrico 3D pôde ser visualizado em
estrutura “de arame” (wireframe) e, em seguida, foi também possível determinar as
superfícies que o formam. Sobre tais superfícies, foram aplicadas as texturas extraídas das
fotografias e foi possível, finalmente, obter o modelo fotorrealístico da fachada fotografada
(Figura 9).
12
3.6.3 Etapa 3 – Obtenção dos produtos
Considerando o objetivo do projeto, o produto principal gerado pelo PhotoModeler é a
ortofoto/foto retificada. Assim, o modelo geométrico 3D é produto-meio para a sua obtenção,
pois é a partir do modelo fotorrealístico que o programa gera a ortofoto.
Ortofoto e foto retificada diferem conceitualmente em relação ao nível de correção das
deformações perspectivas alcançado pela restituição fotogramétrica empreendida. Na foto
retificada, as deformações são corrigidas em relação ao plano principal restituído, mas
pequenas deformações de profundidade ainda aparecem. Tais deformações não ocorrem na
ortofoto, que resulta totalmente corrigida em termos de profundidades, constituindo uma
projeção cilíndrica ortogonal, ou seja, corresponde propriamente a uma vista ortográfica. O
produto gerado pela restituição aqui descrita apresenta as pequenas deformações acima
referidas, constituindo-se, portanto, numa foto retificada.
A partir do modelo geométrico 3D, a foto retificada foi gerada e, simultaneamente, exportada
em formato TIFF, para ser tratada no programa de edição de imagens PhotoShop CS3
(Figura 10a) e, então, vetorizada no programa de edição de desenho AutoCAD 2008.
Como se pode perceber na Figura 10a, a restituição empreendida no PhotoModeler não
resultou plenamente satisfatória. Os motivos provavelmente têm a ver com a falta de
domínio total dos mecanismos operacionais, notadamente os relacionados com a calibração
da câmera e com a marcação dos pontos homólogos nas fotografias. Ao verificar o relatório
de status do projeto (project status report), após o processamento do modelo geométrico,
duas inconsistências (project problems) foram identificadas: a câmera, apesar da calibração
simplificada que foi executada, não era identificada como calibrada; e haviam três pontos
com residual alto. Os pontos identificados tiveram suas posições ajustadas, de maneira a
minimizar os valores residuais. Já com relação à calibragem, nada pôde ser feito, na medida
em que a calibragem completa não era possível de ser executada, por razões operacionais,
e a repetição da calibragem simplificada não gerou qualquer alteração no quadro.
Deformações podem ser percebidas nas arestas verticais definidas pelos cunhais
(especialmente naquele à direita do observador), mas principalmente na região de
coroamento da fachada (justamente onde estão as maiores diferenças de profundidade em
função da cimalha e dos elementos da platibanda), que sofreu um abaulamento positivo e
deformações dos seus arremates extremos.
A título de melhor avaliação, uma primeira vetorização da foto retificada foi executada,
reproduzindo exatamente as deformações comentadas (Figura 10b).
13
(a) (b)
Figura 10 – Primeiros produtos obtidos: (a) foto retificada; (b) desenho vetorizado a partir da foto retificada, sem interpretação gráfica.
Como este não foi um resultado considerado aceitável, tanto em termos da qualidade e nível
de precisão da peça gráfica em si, como em relação à representabilidade do estado de
conservação do edifício, optou-se por executar uma segunda vetorização, desta vez
utilizando-se de parâmetros interpretativos baseados nas propriedades gráficas do processo
de restituição ― que, como já comentado, utiliza-se da projeção cilíndrica ortogonal ―, e no
próprio conhecimento da edificação.
Assim, foi identificada na foto retificada, uma região na qual a restituição fotogramétrica
alcançou os níveis corretos de precisão, identificada por estarem seus elementos horizontais
em situação de perfeita perpendicularidade com um eixo vertical de referência (Figura 11).
Figura 11 – Interpretação gráfica: localização do eixo vertical de referência.
Tal interpretação gráfica permitiu uma segunda vetorização, esta sim com níveis de
representatividade da realidade fotografada bastante superiores e satisfatórios. Foram
também corrigidas as pequenas deformações de profundidade resultantes da restituição.
Repetiu-se o processo para as outras três fachadas (Figura 12a, 12b, 12c e 12d).
14
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 12 – Desenhos vetorizados a partir das fotos retificadas, com interpretação gráfica: (a) fachada norte; (b) fachada oeste; (c) fachada sul; e (d) fachada leste.
Foi também resultado da interpretação referida a opção por representar o estado de
conservação do edifício não mais reproduzindo graficamente as patologias de suas
fachadas, mas através do mapeamento de danos (Figura 13a, 13b, 13c e 13d).
15
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 13 – Mapeamento de danos7: (a) fachada norte; (b) fachada oeste; (c) fachada sul; e (d) fachada leste.
Outro subproduto da vetorização no ambiente CAD possível foi a reconstituição cromática
das fachadas, a partir da identificação, no programa Photoshop CS3, das cores
remanescentes segundo a cartela do sistema Pantone (Figura 14a, 14b, 14c e 14d). Neste
16
momento, também foi possível, a partir de iconografia de época, proceder a reconstituição
formal das fachadas.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 14 – Reconstituição formal e cromática 8: (a) fachada norte; (b) fachada oeste; (c) fachada sul; e (d) fachada leste.
17
4 ANÁLISE DO PROCESSO E DOS RESULTADOS
A avaliação da qualidade obtida pelo processo de levantamento cadastral através da
fotogrametria digital terrestre, com o uso do programa PhotoModeler como ferramenta, foi
feita considerando as dificuldades surgidas ao longo do processo de restituição
fotogramétrica em si, e também, a partir da comparação das dimensões obtidas no desenho
gerados pelo AutoCAD a partir da foto retificada com as dimensões obtidas no levantamento
cadastral executado pelo órgão de gestão de obras (JUAZEIRO, 2002b) (Figura 16).
Verificou-se que a precisão do modelo tridimensional da fachada não foi homogênea, ou
seja, houve variação dos níveis de precisão ao longo das superfícies restituídas pelo
PhotoModeler (Figura 10). Como já foi comentado, as razões certamente estão relacionadas
à falta de domínio total dos mecanismos operacionais do programa, que é extremamente
dependente da correta marcação dos pontos homólogos nas fotografias, quando da
restituição. Aliás, esta é uma dificuldade intrínseca ao próprio programa. As regiões
definidas por pontos de fácil identificação nas fotos permitiram uma razoável restituição.
Entretanto, os pontos de difícil identificação ― os que estão localizados em arestas
desgastadas do edifício (como os cunhais e as cimalha) ou nas áreas mais altas (cimalha e
platibanda) ― acabaram por gerar deformações razoáveis.
Assim sendo, garantir a visada aos pontos que, numa primeira observação, possam vir a ser
fundamentais à restituição é essencial. Isto significa haver garantido acesso visual aos
pontos mais altos do edifício, o que provavelmente teria evitado a deformação da porção
mais elevada da fachada. Também significaria a eliminação de obstáculos visuais às
tomadas fotográficas ― quando isto é possível, obviamente ―, como a vegetação arbustiva
que cresceu junto à base do edifício e que impediu não só a marcação de pontos
homólogos, como consequentemente a restituição fotogramétrica dessas regiões (Figuras 7
e 10a).
Entretanto, os pontos imprescindíveis localizados em locais desgastados do edifício ― e
que também diminuem a precisão da restituição ― não têm sua solução nas precauções em
relação às tomadas fotográficas, por estarem diretamente relacionados a características
intrínsecas ao edifício.
Para se evitar tais inconvenientes na restituição de edifícios com estado de conservação
precário, Groetelaars (2004) sugere a utilização de marcas de sinalização ― ou alvos de
fachada ― que estabelecem pontos de controle em regiões de difícil visualização e facilitam
a identificação de pontos de interesse em locais de difícil visualização9.
18
Em relação especificamente aos produtos vetoriais obtidos, vale ratificar a necessidade de
se ter utilizado parâmetros interpretativos ― baseados nas propriedades gráficas do
processo de restituição ― numa segunda vetorização, em função dos já comentados
resultados não satisfatórios da primeira delas e da dificuldade de representar graficamente
as patologias de suas fachadas.
A título de comparação, comparando-se os desenhos obtidos pela vetorização sobre a foto
retificada apenas a fachada norte e os referidos desenhos resultantes de medição direta
com as distâncias de referência medidas quando do levantamento fotográfico, tem-se a
Tabela 1 e a Figura 15.
Tabela 1 – Análise da diferença dimensional entre os desenhos vetoriais gerados por fotogrametria terrestre e por medição direta em relação às medidas tomadas in loco da fachada
norte.
Distância horizontal Distância vertical Método de levantamento Medida
(m) Diferença
(m) Erro (%)
Medida (m)
Diferença (m)
Erro (%)
Medida levantada in loco
10,68 ― ― 2,65 ― ―
Medição direta (JUAZEIRO, 2002b)
10,75 + 0,07 + 0,65 2,62 – 0,03 – 1,13
Fotogrametria digital terrestre 10,68 0 0 2,68 + 0,03 + 1,13
Figura 15 – Sobreposição dos desenhos resultantes das técnicas de levantamento cadastral da
fachada norte: medição direta (em azul) vs. restituição fotogramétrica (em vermelho).
Assim, comparativamente, em termos numéricos, a vetorização executada sobre a foto
retificada mostrou-se mais satisfatória em relação ao plano principal da fachada, sobretudo
em relação às larguras: no caso da medida horizontal de referência considerada, não houve
erro gerado (em oposição aos 7 cm de diferença para mais do cadastro pré-existente, ou
seja, erro de + 0,65%). Já em relação à medida vertical de referência tomada, a diferença é
de 3 cm para mais na restituição fotogramétrica, o que significa erro de + 1,13%.
19
O erro maior em relação às distâncias verticais é resultado, seguramente, da distorção de
perspectiva que não pôde ser corrigida totalmente, pelos motivos já comentados,
relacionados às dificuldades de restituição do plano superior do edifício
Faz-se necessário, aqui, salientar que as diferenças horizontal e vertical entre o referido
desenho resultante da medição direta (JUAZEIRO, 2002b) põem à prova a precisão deste
cadastro. Ao analisar-se a Figura 16, é possível observar que há outras distâncias nas quais
as diferenças em relação à medição direta são ainda maiores. Entretanto, uma análise mais
aprofundada que permitisse tal aferição de precisão fugiria aos objetivos deste trabalho.
Considera-se, portanto, um bom resultado alcançado pela restituição fotogramétrica, visto
que não foram utilizados neste levantamento todos os recursos para se obter máximos
níveis de precisão, tais como: utilização de câmera semi-métrica, calibração total da câmera
e fixação de marcas de sinalização em locais de difícil percepção visual.
Para além dos aspectos dimensionais da representação gráfica em questão, é
imprescindível ainda considerar a inexorável superioridade quanto à fidedignidade, nível de
detalhes e completeza dos desenhos traçados sobre as fotos retificadas. A Figura 16 é
contundente quanto a isso.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 16 – Comparação entre cadastro por medição direta (JUAZEIRO, 2002b) vs. cadastro por fotogrametria terrestre: (a) fachada norte; (b) fachada oeste; (c) fachada sul; e (d) fachada leste.
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É inegável que os desenhos à direita na Figura 16 são as mais corretas representações das
fachadas da edificação. Os desenhos resultantes da medição direta (desenhos à esquerda
na Figura 16) representam incorretamente vários detalhes e ornamentos existentes na
fachada ou, simplesmente, os desconsideram. Tais elementos ― imprescindíveis para a
correta documentação do objeto considerado ― podem estar em locais inacessíveis, podem
passar despercebidos ou ainda, tendem a ser simplificados durante o levantamento
cadastral tradicional.
5 CONCLUSÕES
A análise do processo bem como dos produtos gerados e suas características, leva a uma
série de constatações sobre os objetos de análise em si e outras tantas observações sobre
procedimentos a adotar em iniciativas futuras.
De maneira mais abrangente, o que se pode concluir é que a fotogrametria terrestre como
método de levantamento cadastral é instrumento de inegável utilidade nas ações de
documentação de edificações ― notadamente para fins de restauro e no cadastro de
fachadas ― por permitir facilidade e rapidez de levantamento e elevados níveis de precisão
e fidedignidade nas representações gráficas e demais produtos resultantes.
Primeiramente, é importante chamar atenção para a extrema dependência entre a precisão
do modelo gerado e a marcação dos pontos homólogos nas fotografias. Portanto, em
relação a isto, são fundamentais alguns cuidados, já na etapa de aquisição dos dados:
fotografias da mais alta resolução possível (1), em maior número que as três mínimas
recomendadas (2), tomadas dos mais variados pontos de vista (3) e se utilizando das
marcas de sinalização (4).
Assim, quando do processamento dos dados do levantamento, será possível a marcação
dos pontos também o mais precisamente possível (5). É também aconselhável que, antes
disto, se execute a calibração completa da câmera utilizada (6), uma vez que a calibração
simplificada mostrou-se inútil.
Apesar de tais observações se pretenderem úteis no enfrentamento das dificuldades
encontradas ao longo do processo aqui relatado, parece inevitável a necessidade de uma
interpretação gráfica (7) ― baseada na geometria projetiva ― quando da vetorização dos
produtos gerados pelo programa. Por menor que seja a necessidade de se executar tal
interpretação, o domínio de tais parâmetros, bem como um profundo conhecimento da
realidade fotografada, são fundamentais.
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Além das observações referidas nesta seção, parece bastante razoável que se procure
utilizar todos os já referidos recursos possíveis para se obter os máximos níveis de precisão
dos produtos gerados, consolidando definitivamente, assim, a fotogrametria digital como
ferramenta de grande valia nas ações de documentação arquitetônica em prol da
preservação do patrimônio material
REFERÊNCIAS
AMORIM, Arivaldo Leão de. Projeto de documentação arquitetônica. Notas de aula (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2008.
BAHIA. Secretaria de Cultura e Turismo. Instituto do Patrimônio Artístico e Cultural (Bahia). Inventário de proteção do acervo cultural da Bahia: monumentos e sítios das mesorregiões Nordeste, Vale Sanfranciscano e Extremo Oeste baianos. Salvador: STC, 1999.
GROETELAARS, Natalie Johanna. Um estudo da fotogrametria digital na documentação de formas arquitetônicas e urbanas. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo). Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal da Bahia, 2004.
JUAZEIRO. Lei nº. 1.667, de 3 de junho de 2002. Dispõe sobre a integração ao patrimônio histórico do município de Juazeiro dos imóveis constantes do Anexo à presente Lei.
______. Secretaria de Infra-estrutura e Habitação. Estação Antiga – Museu Ferroviário. 2002. Pranchas técnicas, sem escala, 210 mm x 297 mm.
______. Síntese do processo de preservação do patrimônio cultural de Juazeiro (BA). In: ENCONTRO NACIONAL DE ARQUITETOS SOBRE PRESERVAÇÃO DO PATRIMÔNIO EDIFICADO, 3., 2008, Salvador. Anais... Salvador: IAB-BA, 2008.
LOPES, Sérgio Marcelino da Motta. Juazeiro da Bahia... entre o rio e a história: delimitação, inventariação e requalificação de áreas de interesse histórico-arquitetônico em Juazeiro da Bahia. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 1999.
OLIVEIRA, Mário Mendonça de. A documentação como ferramenta de preservação da memória. Programa Monumenta, Cadernos Técnicos, n. 7. Brasília: IPHAN/Monumenta, 2008.
1 Com esta finalidade, ver Groetelaars (2004) e Oliveira (2008). 2 Segundo Groetelaars (2004, p. 83), o termo restituição fotogramétrica apresenta dois significados: “Pode representar tanto o processo de obtenção da representação gráfica ou numérica de um objeto a partir de fotografias devidamente orientadas, como o produto final deste processo (desenhos, modelos 3D, etc.)”. 3 Considerando os limites no quais se desenvolve este artigo, as etapas de aquisição e processamento de dados aqui descritas se concentrarão em apenas uma das fachadas do monumento, devendo-se considerar que, para as demais, foi executado exatamente o mesmo processo descrito. Na análise dos produtos obtidos e resultados alcançados, todas as quatro fachadas do monumento são consideradas. 4 Software da Eos Systems (http://www.photomodeler.com).
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5 Método de calibragem por foto única (tradução nossa). 6 Confirmação da distância focal utilizada, tamanho do sensor CCD da câmera digital e localização do ponto principal (GROETELAARS, 2004, p. 161). 7 As legendas indicativas das referências cromáticas foram suprimidas nas peças gráficas da figura. 8 As legendas indicativas das patologias mapeadas foram suprimidas nas peças gráficas da figura. 9 Para detalhes sobre os alvos de fachada, ver Groetelaars (2004, p. 198).
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