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Autor: Lucas Barreto | Engenheiro Cartógrafo | Suporte Droneng
[Revisado 14/01/2020]
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 projetos nos mais diversos segmentos de engenharia. De forma geral, um mosaico de ortofotos é a junção de várias imagens adquiridas por um drone. Entretanto, há vários passos e nuances até chegarmos a este produto cartográfico.
Nesta matéria falarei de forma simples e resumida sobre as etapas e informações importantes a respeito da formação do ortomosaico. Primeiramente, devemos entender o que é uma imagem ortorretificada ou 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.
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 princípio 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.
Para chegarmos até a ortofoto, é necessário realizar o processamento. Nesta etapa, além das imagens, precisaremos informar os parâmetros de orientação interior da câmera e os parâmetros de orientação exterior de cada imagem usada no processo e do modelo digital de terreno (MDT). Abaixo vamos falar sobre cada um deles.
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 distância 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.
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.
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.
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 árvores são mais propícias a estes 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 várias 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), e também é realizada a correção radiométrica das cores para que não ocorra descontinuidade entre elas.
Vantagens e Desvantagens
Entre as várias vantagens de se usar um mosaico de ortofotos as principais são: a possibilidade de realizar medições diretas de distâncias, 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; 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 durante a janela de voo (entre as 10 horas e 14 horas), onde o sol está 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 estradas ou mapeamento de corredor; atualização da base cartográfica para projetos de cadastro multifinalitário e atualização de IPTU; georreferenciamento; projetos de irrigação; projetos geofísicos; projetos de oleodutos, entre outros.
No segmento da agricultura o uso cresce em ritmo acelerado. Com a facilidade de sobrevoar as plantações com os VANT’s, o mosaico de ortofotos tornou-se uma ferramenta muito útil para acelerar a tomada de decisão no campo.
As aplicações são inúmeras, desde uma simples visualização da área da plantação, até uma análise da resposta espectral da planta: verificação de sua saúde através de mosaicos com a aplicação de índices de vegetação, como o NDVI – Índice de Vegetação da Diferença Normalizada.
Qualidade
A qualidade geométrica do mosaico é de suma importância para a correta avaliação da área de interesse.
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 influencia diretamente na qualidade geométrica da imagem.
O uso de pontos de apoio em campo é essencial para aumentar a acurácia posicional do mosaico de ortofotos. 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 aprofundar o conhecimento neste assunto, nós escrevemos uma matéria em nosso blog abordando para o tema. Acesse através do link: ACESSAR AQUI.
Por último, mas não menos importante, vale ressaltar que antes de realizar o voo, deve estar bem claro a finalidade do projeto. A partir daí você conseguirá avaliar se o seu produto atenderá às expectativas.
Às vezes, um mosaico apenas para visualização, utilizando-se de um equipamento de pequeno porte, já é suficiente para aquela aplicação específica. Também, há casos em que um VANT mais robusto deverá ser 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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