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Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri - UFVJM
Faculdade de Ciências AgráriasDepartamento de Engenharia Florestal
Assunto: Fotogrametria Métrica e Interpretativa
Professor: Fabrício da Silva TerraDisciplina: Fotogrametria Métrica e Interpretativa
Revisão sobre Fotogrametria (aspectos conceituais)
Conceito: Luz + Descrição + Medidas
Obtenção de informações confiáveis (razoável precisão) sobre
objetos físicos e meio ambiente através dos processos de registro,
medição e interpretação de fotografias áreas (F.A’s)
Diferencial (vantagem) da F.A: 3º Dimensão e resolução da informção
Ex. precisão: altura de voo (2.000 m) x localização (erro < 1 m)
Uso comum: mapas planialtimétricos a partir de F.A’s
(material base)
Planim. = posição horiz. das característica naturais
Altim. = posição vertical (elevação - altura) - topográfico
Revisão sobre Fotogrametria (aspectos conceituais)
Divisões:
- Fotogrametria Métrica: dados quantitativos (coordenadas, áreas,
alturas, comprimentos, ângulos). Ex.: mapas e cartas topográficas
- Fotointerpretação: dados qualitativos (identificações em geral). Ex.
mapas temáticos
Aplicações:
- comprimentos de estradas, áreas de plantações, perímetro urbano,
distinção entre plantações, curvas de nível, redes de drenagem, APP,
geomorfologia, uso e cobertura do solo, altura de prédio, MDT, etc...
Vantagens: objeto medido s/ contato; aquisição de dados rápida;
armazenamento de informações; precisão alterada; repetibilidade de
análises; complexidade da superfície compreendida
Desvantagem: Condição climática (nebulosidade)
Quais outras possíveis aplicações?
Exemplos de aplicações: elaboração de mapas (uso geral),
áreas passiveis à mecanização, inventário florestal, manejo
florestal levantamento de solos, levantamento geológico,
demarcação de estradas, determinação de ambientes de
produção agrícola, áreas de preservação permanente, áreas
susceptíveis á erosão, áreas de extrações, MDE,
coordenadas do terreno, altitudes, e vários outras...
Revisão sobre Fotogrametria (Fotografias Aéreas)
Natureza das fotografias aéreas:
Fotografia aérea ≠ mapa
Fotografia aérea = informação (muito útil) base para elaboração
Pares estereoscópicos: método usado para obter informações
sobre dos objetos avaliados (2 fotografias)
Onde... Posição do objeto é definida pela direção e pelo menos 2
intersecções = necessário para definir posição (Ex1. linha de voo e pdf)
Revisão sobre Fotogrametria (Fotografias Aéreas)
Classificação quanto...
- Instrumento: analógica ou digital
- Localização (plataforma): espacial (orbital), aérea e terrestre
- Distância focal: curta (de 3 ½ a 12”) e grande (de 18 a 100”)
- Escala: pequena (1:15000 a 1:20000 (+ comum)), média (1:5000
até 1:15000) e grande (1:200 até 1:5000) – resolução
- Cor: pancromático (nível de cinza), colorido, infravermelho
pancromático e infravermelho colorido
- Orientação da câmera
A) verticalB e C) oblíquo baixaD) obliquo altaD) Fotografia terrestre horizontal
Distorções: deformações de objetos- relevo acidentado- Variação no H- Inclinação da câmera
Revisão sobre Fotogrametria (Geometria Básica)
- Geometria da fotografia (Ex. 2)
Distância focal (f): dist. perpend. entre plano nodal inferior e sensor
Altura de voo (H’): centro perspectivo ao solo
Eixo Óptico: dist. vertical (Nadir) entre o sensor e a superfície (foto vert.)
Ponto Principal (PP): central da fotografia aérea (centro fiducial ou óptico)
Campo de visada (FOV): área de cobertura (Ex. 3)
- Escala (real) da fotografia aérea: dist. na foto / dist. superf.
O que significa 1:5000?
Escala nominal (ou aproxim.) = f / H (escala da foto inteira)
Ex. Escala 1:6000; distância focal 15 cm; altura de voo?
(90000 cm ou 900 m)
Demais exemplos (apostila de fotopedologia)
- Variações na escala: alteração em H ou do relevo do terreno (Ex. 4)
O que de conter no plano de voo:
- Área de cobertura: 20 km x 60 km
- f = 152 mm
- Escala da fotografia: 1:20.000
- Recobrimento longitudinal: 60 %
- Recobrimento lateral: 30 %
- Formato da fotografia: 23 cm x 23 cm
- Velocidade de voo: 200 km/h
Layout das fotografias aéreas (Notificações)
Dimensão: 23 x 23 cm
PP
ouReferencial (centro)Fiducial
Coordenadasdo terrenoconhecidas
Linha de voo
(pontos de apoio)
Apoio de campo (obtenção das coordenadas):
Revisão sobre Fotogrametria (Esteroscopia)
Estereoscopia: Ciência ou arte que permite a visão estereoscópica
(terceira dimensão) e o estudo de métodos que permitam esse
efeito (fotografias aéreas e instrumentos óticos)
Revisão sobre Fotogrametria (Esteroscopia)
Estereoscopia: terceira dimensão
Visão monocular(um olho fechado) Única foto e único plano- Formas- Cores- tamanho
Visão binocular (percepção de profundidade - Ex.5)- ≠ ângulos de aquisição das fotos: 1 foto - 1 olho
- Mesmo ponto em 2 fotos- Cada olho no mesmo ponto em ≠ fotos- Estereoscópio (espelho ou bolso) Ex.6- Fusão dos pontos = fusão da imagem = percepção(fusão das imagens) estereoscópica
estereopar ou par estereoscópicofotoaérea
Revisão sobre Fotogrametria (Esteroscopia)
Anáglifo: terceira dimensão
Imagem processada de tal forma que...
Lente verde = imagem verm.
Lente verm. = imagem verde
Fotogrametria Interpretativa (ou Fotointerpretação)
Conceito: arte de examinar imagens dos objetos nas fotografias e
deduzir o significado (interpretar). Para que serve? Subsídio a outros trabalhos
- Preparação de Estereogramas (imagem tridimensional gerada a
partir do estereopar através da esteresocopia)
1º) Mosaico de imagens
Fotoíndice: sequência (articulação) de fotos e direção de voo
2º) Localização da área de estudo
3º) Escolha das fotos que abranjam a área
4º) Seleção dos pares por parte da área
Fotogrametria Interpretativa (ou Fotointerpretação)5º) Localizar pontos principais (ou comuns às duas)
6º) Entra em ação a estereoscopia
Par de fotos aéreas+
Estereoscópio=
Estereograma
Obs. Sempre anotar- Faixa de voo- Número da foto- Data da foto- Escala- Distância focal- Comprimento da base fotográfica
Importante: Só existe estereograma em área de sobreposição (estereoscopia)
Fotogrametria Interpretativa (ou Fotointerpretação)
7º) Uma vez obtido o esterograma (também pode ser obtido de forma digital)
8º) Delimitação das camadas de informações (plano horizontal)
Mas como delimitar? Restituição
Quais informações?
- Formas de veget.- Uso e cobertura- Solos e erosão- Drenagem- Formas do relevo- Geologia- Estradas- Perím. UrbanoEntre outras
1 inform. por camada
Fotogrametria Interpretativa (ou Fotointerpretação)
7º) Uma vez obtido o esterograma (também pode ser obtido de forma digital)
8º) Delimitação das camadas de informações (plano horizontal)
Mas como delimitar? Restituição
Quais informações?
- Formas de veget.- Uso e cobertura- Solos e erosão- Drenagem- Formas do relevo- Geologia- Estradas- Perím. UrbanoEntre outras
1 inform. por camada
Fotogrametria Interpretativa (ou Fotointerpretação)
7º) Uma vez obtido o esterograma (também pode ser obtido de forma digital)
8º) Delimitação das camadas de informações (plano horizontal)
Mas como delimitar? Restituição
Quais informações?
- Formas de veget.- Uso e cobertura- Solos e erosão- Drenagem- Formas do relevo- Geologia- Estradas- Perím. UrbanoEntre outras
1 inform. por camada
Mas já não existe uma forma mais “moderna para isso”?
Tem que ser na base do lápis?
Split-Screen: Estereoscópio de espelho
Restituição
Orientação do Estereopar
1. Encontrar a região de superposição
2. Sombras na direção do observador
3. Anotar dados das fotos (todas informações)
4. Determinar centros fiduciais (PP): cruzamento de linhas
NÃO RISCAR AS FOTOGRAFIAS
5. Transferir centros fiduciais (identificar homólogos nas fotos): papel vegetal
6. Medir as fotobases (ou bases instrumentais): (O1 e O1’) e (O2 e O2’)
7. Traçar linha de voo (papel vegetal) de ≈ 50 cm
8. Alinhar as fotografias sobre a linha de voo (centros fiduciais e homólogos
sobre a linha)
9. Fotos afastadas ≈ 25 cm. Começa a aproximá-las
10. Após a visão estereoscópica: fixar as fotos sobre folha base
NÃO COLOCAR FITAS SOBRE MARCAS FIDUCIAIS
Orientação do Estereopar
Obs.: sombra sempre voltada para o analista
Orientação das imagens
Paralaxe
Deslocamento aparente de um referencial causado pelo
deslocamento do observador.
Deslocamento (ou Paralaxe Estereoscópica)
- Proporcional à altura do terreno (ou objeto): ↑ objeto ↑ paralaxe
- Paralelo à linha de voo
Exemplo: dedo na frente do rosto
Um olho de cada vez, aproxima e afasta o dedo
Obtenção da Paralaxe
- Principal objetivo:
Obter medidas de altura e desnível entre pontos
- Formas de obtenção:
Monoscópica (s/ esteroscopia): + simples, + intuitivo, + pontos
bem identificado, medidas aproximadas, trabalhos expeditos,
equipamentos: lupa e micrômetro (ou escalímetro ou paquímetro)
Estereoscópica: ↑ precisão, equipamento: barra de paralaxe
Paralaxe Monoscópica
Valor (paralaxe) absoluto: baseado na ≠ de coordenadas no eixo X
Relembrando X: eixo das abscissas
Y: eixo das ordenadas
Pb (paralaxe no ponto b) = D - db, onde D é a distância entre PP
ou = xb - x’b
Verticalizando
Ex. 7
Fonte: Antonio M. G. Tommaselli
Equação de Paralaxe
- Por semelhança de triângulos
chega-se em:
ha = H - B.f(xa - x’a)
ha: altura do ponto A
Obs.: Cálculos não apresentados
Fonte: Antonio M. G. Tommaselli
Desnível entre dois pontos (Ex. 7)
Obs. ≠ de paralaxe entre dois pontos é igual a ≠ de altitude
entre esses pontos
Exemplo: foram medidas as coordenadas de dois pontos num aeropar sendo:xa = 90,51 mm xa’ = - 15,40 mmxb = 05,32 mm xb’ = - 62,47 mmOutros dados H = 3800 m, f = 152 mm e base aérea 1320 m.
Determinar ∆Hab.
Cálculo da paralaxePa = xa - xa’ = 90,51 +15,40 = 105,91 mmPb = xb - xb’ = 05,32 + 62,47 = 67,79 mmha = H - B . f / Pa e hb = H - B . f / Pb∆hab = hb - ha
Assim:ha = 3800 - (1320 m x 152 mm) / 105,91 mm = 1905,56 mhb = 3800 - (1320 m x 152 mm) / 67,79 mm = 840,27 m∆hab = 840,27 - 1905,56 = - 1065, 29 m
Condições para uma boa visão estereoscópica
- Superposição longitudinal ≥ 50 %
- Variação da escala < 5 %
- Relação B (base aérea) / H (altura de voo + altura média do
terreno) não pode ser muito grande
Aerotriangulação (restituição)
Processo atual para densificação dos pontos de controle
utilizados na correlação entre fotografias aéreas e sistemas de
coordenadas partindo de poucos pontos de coordenadas conhecidas
nos dois sistemas (foto e terreno).
Sequência para fotointerpretação8:
Define o objeto de estudo
Define a área
Fotografias aéreas
Fotomosaico
Estereograma
Camada de informaçõesElementos de reconhecimentoIdentificação topográfica
Identificação e reconhecimento
Descrição das informações e dados
Análise e interpretação Elaboração do mapa final
Comparação (verdade de campo)
Relatório (se for o caso)
Material base pré-existente- Solo- Topografia- Geologia- Vegetação- Clima- Etc...
Para ganhar tempo:Reconhecimento de campoNoções sobre a área de estudo
1 por vez
Características do fotointérprete:
- Acuidade visual: capacidade de perceber diferenças na posição dos
objetos (perceber em 3D);
- Poder de observação e imaginação para dedução observando o
entorno;
- Paciência e adaptabilidade: detalhamento na interpretação (quebra-
cabeças);
- Discernimento e bom-senso: compara ideias e fatos (raciocínio e
conclusão lógica)
- Experiência: quanto maior melhor e mais rápido o trabalho
(conhecimento prévio do local também ajuda) ↑ habilidade
- Expressões “provável” e “possível” (muito comuns): certeza = campo
Fases da fotointerpretação:
1°) Leitura da foto
# Reconhecimento dos elementos gerais (s/ estereoscópio)
# Limites (entre alvos ≠) e contornos
2°) Análise de foto
# Classificação (elementos de reconhecimento)
# C/ estereograma (posição na paisagem)
3°) Síntese da fotointerpretação
# Organização das informações conforme objetivos
# Ex. mapa de uso e cobertura, mapa florestal, mapa solos, etc...
# Potencialidades da área
Maneiras de interpretação (Leitura e Análise):
1°) Do geral indo para o específico
# Visão geral da foto (antes de começar)
# Dos elementos predominantes aos menos representativos
2°) Interpretação de um tema por vez
# Do mais familiar ao mais específico (ex. solo exposto, tipos de
vegetação, áreas agrícolas, ...)
3°) Das feições conhecidas para as desconhecidas
# Extrapolação dos padrões analisados para outras áreas
Fotointerpretação Básica:
- Objetos fáceis de serem identificados (sem necessidade de 3D)
(florestas, áreas cultivadas, lagos, rios, cidades, pontes, estradas,
construções, solo exposto, ...)
- Auxílio: ≠ tonalidades e sombras (porte e altura)
- Informações: proporcional à escala e qualidade da foto
Superfície ondulada ou montanhosa:maior número de sombras
No entanto existem algumas que necessitam
de informações em 3ª dimensão
(estereopar)# Rede de drenagem# Bacias hidrográficas
# Geomorfologia Fonte: Instituto das Águas do Paraná
Fotointerpretação Básica:
- Leitura simples da fotografia aérea (recursos naturais)
Exemplos:
- Vegetação baixa (grama, cana ou milho em estágio inicial): tonalidade clara e textura fina
- Milho ou cana mais desenvolvido: tonalidade mais escura e textura mais grosseira
- Pastagens ou campos: tonalidade clara e textura suave
- Florestas densas: tonalidade escura
- Floresta (início): tonalidade clara
- Florestas mistas: sombreamento
- Rios e riachos: sinuosidade, coloração uniforme,
topografia, vegetação no entorno
- Áreas de várzea: tonalidade escura
- Diferenciação entre camadas de solos (superf.)
Fonte: Instituto das Águas do Paraná
Fonte: Instituto das Águas do Paraná
# Afloramentos rochosos
# Padrões de fraturas e estratificações
Fonte: Instituto das Águas do Paraná
Elementos de reconhecimento9:
- Tonalidade (intensidade da cor: claro á escuro)
# Depende objeto (umidade e composição), relevo mas também
da qualidade do equipamento (resolução).
# Cor
Vegetação: status hídrico, sanidade,
diferenças entre espécies
Solo: óxidos de Fe, M.O, umidade,
granulometria
Água: cores escuras sedimentação,
eutrofização
- Textura (frequência e arranjo de tons
de um conjunto de indivíduos)
# Dependente da escala
(suave, fina, aveludada, grosseira, rugosa, áspera, irregular)
Elementos de reconhecimento:
- Padrões (disposição espacial, repetição de formas)
Blocos “ordenados”: cafezal, pomares, eucalipto
Blocos “maciços”: floresta (reflorestamento) e cerrado
Blocos “ao acaso”: floresta natural
Elementos de reconhecimento:
- Forma (reconhecido pelas dimensões ou contornos)
Cursos d’água: sinuoso e trajeto irregular
Várzeas: contornos curvilíneos
Vegetação natural: contorno irregular e aspecto variável
Culturas, reflorestamentos: formas retangulares ou regulares
Elementos de reconhecimento:
- Dimensão (Tamanho e Porte ou volume): varia conforme a escala
# Altura relativa dos elementos
Ex.: ≠ entre coberturas florestais jovens e adultas
- Sombra: auxílio
# Textura
# Dimensão
Elementos de reconhecimento:
- Aspectos associados
# Interpretação baseada no entorno
# Informações adicionais e auxiliares
Ex.: áreas cultivadas: carreadores; reflorestamentos: glebas c/
limites regulares e carreadores
Elementos de reconhecimento:
- Localização Relativa
# Disposição de alguns objetos em relação à outros
Ex.: Mata Ciliar próxima às redes de drenagem
Aplicações para Vegetação (Prática):
# Culturas sazonais- Textura: fina e contínua- Porte: rasteiro ou baixo- Tonalidade: verde claro ou médio- Aspec. Assoc.: canais de irrigação e drenagem; faixas de rotação de culturas,carreadores, terraceamento, curvas de nível
# Culturas perenes- Textura: granular (fina a média)- Porte: baixo e médio- Tonalidade: verde médio a escuro- Aspec. Assoc.: individualização das plantas, plantio uniforme, espaçamentolargo, configuração geométrica das glebas
# Pastagem- Textura: fina, homogênea, ligeiramente aveludada- Porte: rasteiro- Tonalidade: verde claro e médio- Aspec. Assoc.: presença de aguadas, bebedouros, cercas, currais, trilhas,árvores para sombreamento
Aplicações para Vegetação (Prática):
# Reflorestamento- Textura: fina a média- Porte: médio a alto- Tonalidade: verde médio a escuro intenso- Aspec. Assoc.: glebas com limites regulares e carreadores definidos
# Vegetação natural (Mata)- Textura: média e grossa (irregular)- Porte: alto- Tonalidade: verde médio a escuro intenso- Aspec. Assoc.: ausência de carreadores e limites irregulares ou regulares porderrubada
# Vegetação natural (Capoeira)- Textura: fina e/ou média- Porte: médio- Tonalidade: verde médio
Aplicações para Vegetação (Prática):
# Vegetação natural (Cerradão)- Textura: fina e/ou média- Porte: médio a alto- Tonalidade: verde médio a escuro
# Vegetação natural (Cerrado)- Textura: fina- Porte: baixo- Tonalidade: verde claro a médio
# Vegetação natural (Campo Cerrado)- Textura: fina e contínua- Porte: rasteiro e baixo- Tonalidade: verde claro
REDE DE DRENAGEM
Elementos de reconhecimento:
- Rede de drenagem (ou rede hidrográfica):
# Sistemas (conjunto) de canais naturais ou artificiais conectados
entre si capazes de drenar a água superficial, em geral provenientes da
chuva
# IMPORTÂNCIA: modelagem da superfície (geomorfologia),
arranjo planimétrico dos cursos d’água, comportamento hidrológico de
uma bacia hidrográfica (captação de água), infiltração e deflúvio da
precipitação, gerenciamento de áreas de mananciais, processo erosivo,
monitoramento ambiental, condições do terreno, relacionada com geologia
e solos
- Bacia hidrográfica (ou bacia de drenagem): conjunto de terras que fazem a
drenagem da água das precipitações para os cursos d’água e seus
afluentes (desníveis de terreno que orientam os cursos d’água; limitada por
divisores d’águas)
- Material impermeável (densa): argila e folhelho (textura fina)- Material permeável (pouco denso): conglomerado, arenito (grosseira)
Aspectos descritivos (qualitativos)
# Caracterização da rede de drenagem
- Identificação dos canais contribuintes (tributários)
- Ramificações da rede desde a cabeceira de drenagem
4° Ordem
3° Ordem
2° Ordem
1° Ordem
# Profundidade deentalhamentoda superfície
# Canal mais profundo
Bacias de 3° ordem: refletem melhor as características do solo
Bacias de 4° ordem: refletem melhor as características da rocha
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Padrões (tipos ou modelos): aspecto do conjunto de canais
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Grau de integração: caminhamento dos canais entre 2 pontos
↓ distância ↑ capacidade de integração / ↑ plano ↓ integração
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Densidade: n° canais por unidade de área (proximidade)
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Grau de uniformidade: Uniforme - mesmo padrão ao longo
da imagem; Não uniforme - variação de padrões
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Orientação: aspectos direcionais no caminhamento descendente
normal dos cursos d’água
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Angularidade: mudanças abruptas no caminhamento dos canais
(indicada com setas)
- Grau de controle: fatores que alteram o sentido normal da rede de
drenagem (Ex.: Rocha) - relacionado à orientação e angularidade
Aspectos descritivos (qualitativos):
# Caracterização da rede de drenagem
- Ângulo de confluência: ângulo formado na foz do tributário com
seu receptor
TRABALHO: Análise descritiva da rede de drenagem
# Identificar os tributários e a ordem da bacia hidrográfica
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