Mosaico de ortofotos: o que você precisa saber

Tempo de leitura: 9 minutos

Autor: Maurício Campiteli |Processamento de dados | Droneng

Com a popularização dos drones, os produtos fotogramétricos ganharam espaço no mercado, principalmente pela facilidade da aquisição dos dados e quantidade de informação que uma imagem aérea pode oferecer. Um dos produtos mais requisitados é o mosaico de ortofotos ou também chamado ortomosaico, usado para vários fins, nas mais diversas áreas. Este produto é usado principalmente como fonte de dados para pré-projetos nas diversas áreas da engenharia, agricultura e serviços.  Mas, será que um mosaico de ortofoto é somente a junção de varias imagens adquirida por um drone?  Primeiramente vamos conhecer o que é um mosaico de ortofoto!

Nesta matéria irei falar de forma simples e resumida todas as etapas e informações importantes que você deve saber sobre a formação do ortomosaico. Inicialmente devemos entender o que é uma imagem ortoretificada ou uma ortofoto.

 

Ortofoto

Uma ortofoto é uma fotografia que mostra imagens de objetos em suas posições ortográficas verdadeiras. Segundo Wolf (1983) as ortofotos são geometricamente equivalentes a mapas convencionais planimétricos de linhas e símbolos, os quais também mostram as posições ortográficas verdadeiras dos objetos.

De modo análogo à ortofoto, ortofotografia é o produto resultante da transformação de uma foto original em uma foto onde os deslocamentos devido ao relevo e a inclinação da fotografia é eliminada.

Figure 1: Comparativo entre imagens na projeção conica e ortogonal -Fonte: http://andersonmedeiros.com/grass-na-ortorretificacao-de-fotografias-aereas/
Figura 1: Comparativo entre imagens na projeção conica e ortogonal -Fonte: http://andersonmedeiros.com/grass-na-ortorretificacao-de-fotografias-aereas/

É comum a confusão entre uma ortofoto e uma foto retificada, que é nada mais que fotografia vertical, ou seja, corrigida da inclinação da câmera.

 

Ortorretificação

O principio básico para a construção de uma ortofoto consiste na transferência dos tons de cinza de uma imagem digital, para uma imagem de saída (ortofoto), onde as feições são projetadas ortogonalmente, com escala constante, não apresentando os deslocamentos devidos ao relevo e à inclinação da câmera, este é um produto obtido geometricamente equivalente a uma carta.

Para o processamento e posteriormente geração das ortofotos é necessário além das imagens, informar os parâmetros de orientação interior da câmera e os parâmetros de orientação exteriores de cada imagem usada no processo e do modelo digital de terreno (MDT), abaixo vamos falar de cada um deles.

Figura 2: Fluxograma mostrando os dados de entrada e saída, na obtenção da ortofoto digital
Figura 2: Fluxograma mostrando os dados de entrada e saída, na obtenção da ortofoto digital

Parâmetros de Orientação interior (POI)

São dados que permitem a recuperação da posição da fotografia em relação à câmera, em outras palavras, esses dados permitem a reconstrução do feixe perspectivo que gerou as fotografias. São constituídos pela distancia focal (f), coordenadas do ponto principal (xo,yo), coeficientes da distorção radial simétrica (k1, k2,k3) e coeficientes da distorção descentrada (P1,P2). Esses dados são geralmente disponibilizados no certificado de calibração da câmera.

Na figura abaixo podemos observar o preenchimentos destes dados no software de processamento Pix4dMapper Pro.

Figura 3: Preenchimentos dos POI no Pix4d Mapper Pro
Figura 3: Preenchimentos dos POI no Pix4d Mapper Pro

Parâmetros de Orientação exterior (POE)

São dados que permitem a reconstrução da posição e atitude de cada fotografia em relação a um referencial terrestre, geralmente o mesmo referencial que se pretende realizar o levantamento fotogramétrico. São constituídos pelas coordenadas dos centros perspectivos (CP’s) e os ângulos de orientação (kappa, fi, omega) das imagens. No caso do uso de VANT’s esses dados são disponibilizados no log de voo.

É preciso se atentar que os ângulos de orientação disponibilizados no log de voo são em relação ao VANT (yaw, pith, roll) e não em relação às imagens (kappa, fi, ômega).

Na figura a seguir podemos também observar no software de processamento Pix4dMapper Pro o preenchimento dos dados dos POE.

Figura 4: Preenchimentos dos POE no Pix4d Mapper Pro
Figura 4: Preenchimentos dos POE no Pix4d Mapper Pro

Tanto os parâmetros de orientação interior quanto os parâmetros de orientação exterior são de extrema importância para o processo de ortorretificação, pois com estes dados é possível corrigir erros decorrentes no instante da tomada das imagens, que influenciam diretamente na qualidade geométrica da ortofoto.

 

Modelo Digital do Terreno (MDT)

Segundo Burrough (1986), é uma representação matemática da distribuição espacial da característica de um fenômeno vinculada a uma superfície real. A superfície é em geral contínua e o fenômeno que representa pode ser variado.

O MDT é usado no processo de ortorretificação para determinar a posição do objeto em relação ao terreno e assim corrigir as distorções decorrentes da variação do terreno.

Figura 5: Ilustração do Processor de Ortoretificação
Figura 5: Ilustração do Processor de Ortoretificação

Geralmente os softwares de processamento de imagens de VANT’s utilizam o Modelo Digital de Superfície (MDS) ao invés do MDT, isso pode trazer alguns erros como deformações, duplicações e erros posicionais, áreas que existem objetos com alturas mais elevadas como edificações e arvores são mais propicias a esses tipos de erros.

 

Mosaico de Ortofotos

Após entender como são geradas as ortofotos fica mais fácil definir o que seria o mosaico de ortofotos, então vamos lá. Um mosaico de ortofotos é um produto gerado do processo de mosaicagem de varias ortofotos. O processo de mosaicagem é realizado através da busca de pontos homólogos entre duas ou mais imagens sobrepostas entre si (condição básica para o processo de mosaicagem), também é realizada a correção radiométrica das cores para que não ocorra descontinuidade entre elas.

Figura 6: Mosaico formado por 41 imagens
Figura 6: Mosaico formado por 41 imagens

Vantagens e Desvantagens

Entre as varias vantagens de se usar um mosaico de ortofotos as principais são: a possibilidade de realizar medições diretas de distancias, áreas e ângulos, já que possui uma escala constante, a grande quantidade de informações que facilita a interpretação dos dados, o processo de elaboração é mais rápido em comparação a uma carta topográfica e além de apresentar todos os dados cartográficos da mesma. Uma desvantagem é a questão do sombreamento, que pode ocasionar perda de informação, então é recomendável a realização de voos entre as 10 horas e 14 horas onde o sol esta mais a pino e a área de sombreamento é menor.

Em função destas vantagens o uso deste produto cresce a cada dia, principalmente em áreas que exigem um planejamento maior e acompanhamento, entre as aplicações estão: projetos de estrada, cadastro urbano, projetos de irrigação, projetos geofísicos, projetos de oleodutos, atualização cartográfica, dentre outros. No caso do cadastro urbano, o uso de VANT’s ainda esta proibido, pois a legislação que irá regulamentar os voos de VANT’s ainda está em processo de homologação.

Já na área da agricultura o uso cresce em ritmo acelerado, com a facilidade de sobrevoar as plantações com os VANT’s, o mosaico de ortofoto tornou-se uma ferramenta muito útil para acelerar a tomada de decisão no campo. As aplicações são inúmeras, dês de uma simples visualização aérea da plantação, até uma analise mais a fundo da planta como a verificação de sua saúde através de mosaicos aplicados o Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI).

Figura 7: Mosaico NDVI formado por 131 imagens
Figura 7: Mosaico NDVI formado por 131 imagens

Qualidade

A avaliação de um mosaico não pode ficar apenas em uma simples visualização, como foi dito antes, um mosaico de ortofotos ou apenas uma ortofoto tem a mesmas funções técnicas de uma carta topográfica de traços, então qualidade geométrica do produto deve ser presada.

É importante ter um cuidado especial ao escolher a câmera que será utilizada para a aquisição das imagens e os dados de entrada citados no inicio da matéria, pois a câmera utilizada influência diretamente na qualidade geométrica da imagem, se no mosaico de ortofotos há deformações nos objetos ou no terreno isso irá influênciar diretamente nas medidas realizadas no mosaico e consequentemente nas medidas em campo.

O uso de pontos de apoio em campo é essencial para aumentar a acurácia posicional do mosaico de ortofoto. Os pontos de controle são utilizados para realizar a orientação absoluta do modelo criado e os pontos de verificação são utilizados para aferir a acurácia posicional do mosaico gerado, se você quer se aprofundar neste assunto nós escrevemos uma matéria em nosso blog abordando este tema que você pode ACESSAR AQUI.

Antes de realizar o voo é importante saber qual será a finalidade do uso do mosaico de ortofoto, assim conseguirá avaliar se o seu produto atenderá as expectativas ou não, às vezes um simples mosaico com uma boa qualidade visual feito com um equipamento de pequeno porte servirá, ou também acontecerá casos em que um VANT mais robusto deverá ser utilizado, onde o mosaico gerado será utilizado, por exemplo, em projetos de engenharia onde a qualidade geométrica é de extrema importância.

 

Referências Bibliográficas

 

GALO, M. NOTAS DE AULA 2016. Disciplina de Fotogrametria III do Curso de Engenharia Cartográfica – FCT UNESP, Faculdade de Ciências e Tecnologia.

ANDRADE, J. B. FOTOGRAMETRIA 2003. Segunda Edição SBEE –  Curitiba.

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4 Comentários


  1. Bom dia. Moro em Itaqui -RS uma região de lavouras de arroz criação de gado e um pouco de soja. Sou Engenheiro Agrícola e tenho a intenção de investir nessa nova tecnologia.Como devo proceder para despertar o interesse nos agricultores com resultados rápidos e convincentes na produção, sendo que eles são um tanto conservadores. Que cursos devo fazer inicialmente e quanto preciso investir para iniciar os trabalhos profissionalmente
    . Evandro Vargas
    obrigado.

    Responder

    1. Olá Evandro,

      Esta é uma pergunta complexa, porém, as etapas gerais são:

      Capacitação em Fotogrametria (Mapeamento Aéreo) e nas etapas de um projeto de mapeamento aéreo
      Capacitação em processamento de imagens e geração de produtos
      Depois estudar os problemas e aplicar os produtos gerando soluções
      Fazer cases gratuitos provando pro seu cliente a eficiência

      Ai sim fechar um contrato, isso é o básico, mas no geral abrange bem,

      Forte abraço!

      Responder

  2. Vale a pena o uso do mosaico de ortofoto, realmente fornece mais detalhes à imagem, porém como mencionado pelo Maurício, é importante um período do dia com boa iluminância.

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