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RELATÓRIO DE ACURÁCIA TÉCNICA
COMPOSIÇÃO E PROCESSAMENTO DE PRODUTOS
AEROFOGRAMÉTRICOS
PROJETO: DUPLICAÇÃO DO VIADUTO SOBRE A BR-040 / MG
CONTRATO: 032/2017
CLIENTE:ENGESOLO ENGENHARIA LTDA
AERODRONEBRASIL.COM
Soluções em imagens aéreas(31) 2565-9010
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................. 022. ÁREA CONTRATUAL ...................................................................................................................................................... 03 2.1. LOCALIZAÇÃO .............................................................................................................................................. 03 2.2. DIMENSÕES ................................................................................................................................................... 033. FERRAMENTAS E BASES DE DADOS ........................................................................................................................ 04 3.1. SOFTWARES EMPREGADOS NO PROCESSO ...................................................................................... 04 3.2. EQUIPAMENTOS DE BASE TOPOGRÁFICA PARA COLETA DE DADOS EM SUPERFÍCIE ........ 044. PROCEDIMENTOS DE ANÁLISE ................................................................................................................................. 045. AVALIAÇÃO DE ORTOMOSAICOS E PRODUTOS CARTOGRÁFICOS .............................................................. 056. PONTOS DE APOIO EM SOLO .................................................................................................................................... 06 6.1. METODOLOGIA ........................................................................................................................................... 06 6.2. VISUALIZAÇÃO DOS PONTOS DE APOIO EM SOLO ......................................................................... 07 6.3. COORDENADAS DOS PONTOS DE APOIO UTILIZADOS ................................................................ 077. RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................................................................... 08 7.1. CONJUNTO DE DADOS ANALISADOS .................................................................................................. 08 7.1.1. IMAGENS COLETADAS ............................................................................................................. 08 7.1.2. OTIMIZAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CÂMERA .............................................................. 08 7.1.3. IMAGENS ...................................................................................................................................... 08 7.1.4. INTERPOLAÇÃO DE IMAGEM ................................................................................................ 09 7.2 RESULTADOS APURADOS ...........................................................................................................................09 7.2.1. AREA DE COBERTURA .............................................................................................................. 09 7.2.2. GSD - Ground Sample Distance ........................................................................................... 09 7.2.3. RMS - Erro Médio quadrático ................................................................................................. 09 7.2.4. PEC - Padrão de Exatidão Cartográ�ca .............................................................................. 10 7.2.5. VARIAÇÃO DOS PONTOS DE GEOLOCALIZAÇÃO ........................................................... 108. DADOS COMPLEMENTARES ....................................................................................................................................... 11 8.1. SISTEMA DE COORDENADAS ................................................................................................................... 11 8.2. IMAGEM CALCULADA / GCPs / POSIÇÕES MANUAIS DE PONTOS DE INTERPOLAÇÃO ...... 11 8.3. VISUALIZAÇÃO PREVIA DOS MODELOS DIGITAIS ............................................................................. 12 8.4. SOBREPOSIÇÃO ........................................................................................................................................... 12
SUMÁRIO
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1. INTRODUÇÃO
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Em cumprimento ao contrato de número 032/2017, cons�tuído em 21/06/2017 foram realizados levantamentos fotogramétricos com o obje�vo de obter-se produtos cartográficos finais com validação técnica e elaboração de produtos topográficos com a u�lização de algoritmos posteriores e analise de corpo técnico baseado nos modelos digitais gerados pelo processo inicial de aerofotogrametria.
A u�lização de Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) tem se mostrado uma excelente solução na geração de produtos topográficos, já que dispõe de uma maior flexibilidade, menor custo operacional e por serem menos susce�veis ao erro de intervenção humana, comparado aos modelos tradicionais, uma vez que são empregados nestes processos algoritmos de ul�ma tecnologia para a geração de produtos finais.
A fotogrametria digital é caracterizada pela realização dos processos fotogramétricos em um ambiente computacional, com reconhecidas vantagens quando comparada aos processos realizados em meio analógico. Destacam-se, por exemplo, a coleta automá�ca de pontos de passagem ou de ligação; a obtenção dos parâmetros de orientação exterior de forma direta; a geração automá�ca de MDT/MDS; a geração de ortofotografias; e a junção automá�ca de fotografias para a geração do mosaico georreferenciado.
2. ÁREA CONTRATUAL
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A Figura 1 - Indicação de localização dessas áreas de contrato.
Tabela 1 – Dimensões da área contratada
2.2 DIMENSÕES
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A área urbana objeto de levantamento deste contrato, encontra-se situada sobre a BR-040, na interseção com a Avenida Helena de Vasconcelos Costa localizada no município de Contagem – Minas Gerais.
Considerada como área de objeto, a área poligonal que inclui o viaduto suas alças de acesso e as interseções com as vias próximas, sinalizados em arquivo KML.
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3. FERRAMENTAS E BASES DE DADOS
4. PROCEDIMENTOS DE ANÁLISE
3.1 SOFTWARES EMPREGADOS NO PROCESSO
Dentre as ferramentas u�lizadas neste levantamento, se destacam: plataforma aérea de sensoriamento remoto (VANT Swinglet CAM); So�ware de planejamento de missões autônomas (Mission Planner), E-mo-�on (Electronic MOnitoring staTION), PostFlight Suit e Pix4Dmapper (processamento em base).
As bases de dados foram cons�tuídas por fotografias aéreas tomadas com uma câmera métrica acoplada ao VANT e pelos receptores de sinais GNSS.
3.2 EQUIPAMENTOS DE BASE TOPOGRÁFICA PARA COLETA DE DADOS EM SUPERFÍCIE:
Receptores geodésicos; Receptor GNSS L1L2 TOPOMAP T10 RTK integrado Indicado para levantamentos está�cos, cinemá�cos e RTK com placa Trimble BD930 com 220 canais universais capaz de receber sinais de GPS, GLONASS, GALILEO E BEIDOU. Taxas de atualização opcionais de 20 Hz. Precisão horizontal de 3mm+ 0,5ppm para levantamento planial�métrico.
O processo de aerolevantamento, nas áreas urbanizadas, objeto deste contrato, se iniciaram com o planejamento dos voos aerofotogramétricos que foram executados em campo. Um fator importante considerado no planejamento dos voos foi a verificação das condições atmosféricas para as datas previstas da execução dos mesmos. O trabalho de campo foi executado em três etapas:
• Na primeira etapa foi realizada a implantação dos alvos pré-sinalizados usados como pontos de apoio e de verificação. Esses alvos foram pintados sobre o solo, com o obje�vo de serem inequivocamente e facilmente iden�ficáveis nas fotografias e no ortomosaico. A forma e dimensões dos alvos pré- sinalizados seguiram as recomendações do Manual de Aerotriangulação do Ministério da Defesa (1984) e de Wolf (2004), e foram distribuídos de forma homogênea nos blocos.
• A segunda etapa realizada foi a determinação das coordenadas tridimensionais dos pontos de apoio ou verificação, u�lizando receptores de sinais GNSS. Os receptores u�lizados são classificados como geodésicos de dupla frequência; os métodos de posicionamento adotados foram o RTK (Real Time Kinema�c) e o está�co rápido. No posicionamento u�lizando o método RTK, o receptor denominado de base foi posicionado em um local de coordenadas previamente conhecidas e de maior al�tude da área de estudo de modo a facilitar a comunicação entre o receptor móvel e o receptor base em todos os pontos ocupados.
• A terceira e úl�ma etapa do trabalho de campo realizada foi a execução dos voos fotogramétricos. Os voos foram realizados em modo autônomo, sendo o VANT conduzido remotamente, nas faixas previamente es�puladas, pelo programa computacional Mission Planner. Os parâmetros de orientação exterior (posição e a�tude) ob�dos de forma direta, pelo sistema inercial e GPS instalados no VANT, foram repassados para as fotografias pelo programa PostFlight.
A aerotriangulação, a geração do MDS, das ortofotografias e do ortomosaico foram realizadas no programa Pix4Dmapper.
A avaliação dos mosaicos foi realizada pela verificação da acurácia e das precisões planimétrica e al�métrica em função do PEC, classificando-os quanto à exa�dão e precisão.
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5. AVALIAÇÃO DE ORTOMOSAICOS E PRODUTOS CARTOGRÁFICOS
Tabela 02 - Valores dos erros admi�dos em uma carta com PEC Classe A, B e C.
O PEC (Padrão de Exa�dão Cartográfica) foi regulamentado no Decreto Nº 89.817 de 20 de junho de 1984, que estabelece as Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Brasileira através de procedimentos e padrões a serem obedecidos na elaboração e apresentação de documentos cartográficos no território brasileiro. A norma a ser seguida em relação à exa�dão especifica.
As cartas devem obedecer ao Padrão de Exa�dão Cartográfico – PEC, segundo os critérios indicados:
1. Noventa por cento dos pontos bem definidos numa carta, quando testados no terreno, não deverão apresentar erro superior ao Padrão de Exa�dão Cartográfica, planimétrico, estabelecido;
2. Noventa por cento dos pontos isolados de al�tude, ob�dos por interpolação de curvas de nível, quando testados no terreno, não deverão apresentar erro superior ao Padrão de Exa�dão Cartográfica Al�métrico estabelecido. Padrão de Exa�dão Cartográfica é um indicador esta�s�co de dispersão, rela�vo a 90% de probabilidade, que define a exa�dão de trabalhos cartográficos. A probabilidade de 90% corresponde a 1,6449 vezes o Erro Padrão – PEC. O Erro-Padrão isolado num trabalho cartográfico, não ultrapassará 60,8% do Padrão de Exa�dão Cartográfica. As cartas, segundo sua exa�dão, são classificadas nas Classes A B e C, segundo os critérios apresentados no quadro abaixo:
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6. PONTOS DE APOIO EM SOLO
As coordenadas tridimensionais de todos os alvos pré-sinalizados foram ob�das por posicionamento geodésico pelo método de posicionamento RTK (Real Time Kinema�c), usando um par de receptores de sinais GNSS indicado no item 3.2. Ambos os receptores, base e móvel foram configurados com taxa de gravação de um segundo.
As coordenadas da base (GNSS) foram determinadas por PPP (Posicionamento por Ponto Preciso), no site do IBGE (Ins�tuto Brasileiro de Geografia e Esta�s�ca).
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Para a verificação da acurácia e precisão do ortomosaico produzido, foram implantados na área de estudo 07 alvos pré-sinalizados, distribuídos entre pontos de controle e pontos de checagem, denominados pontos de apoio. Esses alvos foram distribuídos por toda a área. O modelo de alvo pré-sinalizado u�lizado foi adaptado dos modelos sugeridos por Wolf (2004) e Ministério da Defesa (1984).
Os modelos usados foram um círculo, com as faixas laterais e na área vegeta�va alvos moveis no formato retangular de fácil iden�ficação. Na área urbana pavimentada o alvo foi representado por uma circunferência com 30 cen�metros de diâmetro com faixas laterais e na área de vegetação alvos removíveis retangulares com equidistância do ponto central de 15 cen�metros na cor branca. Na imagem os alvos foram representados por uma matriz de 3x3 pixel.
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6.2. VISUALIZAÇÃO DOS PONTOS DE APOIO EM SOLO
Como descrito na metodologia do item 6.1 as visualizações dos pontos de apoio sinalizados em solo foram implantadas com o obje�vo de serem inequivocamente e facilmente iden�ficáveis nas fotografias e no ortomosaico. Como demonstrado nas figuras abaixo:
Figura 2 - Iden�ficação dos pontos de apoio em área pavimentada
Figura 3 - Iden�ficação dos pontos de apoio em área de vegetação
6.3. COORDENADAS DOS PONTOS DE APOIO UTILIZADOS
Tabela 03 – Coordenadas conhecidas dos pontos de apoio em solo.
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7. RESULTADOS E DISCUSSÕES
7.1. CONJUNTO DE DADOS ANALISADOS
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7.1.1. IMAGENS COLETADAS
Foram coletadas durante o processo de levantamento fotogramétrico o total de 412 imagens, das quais 412 imagens foram calibradas e interpoladas no ponto inicial de processamento (100%).
7.1.2. OTIMIZAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CÂMERA
A diferença rela�va entre os parâmetros iniciais e os parâmetros de o�mização foram de 2,72%. Os parâmetros de distância focal são uma propriedade do sensor e da ó�ca da câmera. Isso varia com fatores como temperatura, choques, al�tude e tempo. É normal que o comprimento focal e seus parâmetros de transformação sejam ligeiramente diferentes para cada projeto, dentro de um limite aceitável, de acordo com os critérios abaixo:
7.1.3. IMAGENS
Foram iden�ficados 39.776 pontos chave por imagem. A quan�dade de pontos chave por imagem determinam a qualidade individual do conteúdo visual de cada imagem pertencente ao processamento, de acordo com os critérios abaixo:
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7.2 RESULTADOS APURADOS
7.2.1. AREA DE COBERTURA
Foi apurado no processo final de aerolevantamento da área �da como objeto de contrato as dimensões indicadas na tabela abaixo. Por normalidade a área mapeada possui dimensões superiores entre 20% a 50% da área contratada inicial, esse desvio se dá pelas necessidades de eliminação em caso de iden�ficação de distorção de bordas do ortomosaico.
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7.1.4. INTERPOLAÇÃO DE IMAGEM:
Em média foram iden�ficados 15.378 pontos correspondentes entre o processo de sobreposição de imagens. A média de pontos de interpolação entre as imagens define a qualidade visual do mosaico a ser construído, pois elas determinam o valor de pontos em comum no processo de sobreposição das imagens, de acordo com os critérios abaixo:
7.2.2. GROUND SAMPLE DISTANCE (GSD)
O GSD é uma das variáveis mais importantes e é a primeira que deverá ser definida, ela garante a resolução espacial do mapeamento, ou seja, o nível de detalhamento. A escolha do GSD influência diretamente na ni�dez do mapeamento e resolução das convenções con�das na área de análise.
GSD apurado: GSD: 4.13 cm / 1px
7.2.3. RMS (Erro Médio quadrá�co)
O RMS é �do como o principal indicador no processo de aerofotogrametria, pois ele determina a acurácia final de um levantamento. O RMS ou raiz do valor quadrá�co médio é a variação média apurada de cada ponto con�do no ortomosaico nos eixos X, Y e Z., ou seja, ele determina qual o erro máximo apurado no projeto.
RMS apurado: RMS médio = 0,012 m
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7.2.4. PEC - Padrão de Exa�dão Cartográfica
Como citado no item 5, os padrões de exa�dão cartográfica são classificados nas Classes A, B ou C, vide tabela 02.
A Classificação ob�da através do levantamento para a área contratada: Classe A
7.2.5. VARIAÇÃO DOS PONTOS DE GEOLOCALIZAÇÃO:
Na tabela abaixo se faz possível a análise de cada ponto georreferenciado em solo e seus respec�vos desvios no plano X, Y e Z:
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8. DADOS COMPLEMENTARES
8.1. SISTEMA DE COORDENADAS
Abaixo a tabela com os sistemas de coordenadas definido no processo de levantamento de acordo com a determinação contratual para a área mapeada:
(Cruzamentos azuis) e suas posições calculadas (cruzes verdes) na vista superior (plano XY), na frente (plano XZ) e na vista lateral (plano YZ). Deslocamento entre as posições de imagem inicial (pontos azuis) e
calculadas (pontos verdes), bem como o deslocamento entre as posições iniciais dos GCPs
8.2. IMAGEM CALCULADA / GCPs / POSIÇÕES MANUAIS DE PONTOS DE INTERPOLAÇÃO
A unificação entre o bloco rela�vo, quando a ortofoto ainda não tem um sistema de georreferenciamento aplicado e os pontos coletados em solo através do uso de equipamento geodésicos, transforma o bloco de analise em um mosaico absoluto, tornando as duas bases em uma base única.
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8.3. VISUALIZAÇÃO PRÉVIA DOS MODELOS DIGITAIS
8.4. SOBREPOSIÇÃO
Na figura abaixo, uma representação do ortomosaico indicando, por cores, em quantas fotografias a mesma área foi imageada. Nota-se que em toda área de �da como objeto deste contrato a sobreposição superou o número de 5 (cinco) imagens por pixel, isso define que um mesmo pixel da ortofoto se faz visível em ao menos 5 (cinco) imagens, garan�ndo assim uma interpolação de alto nível qualita�vo.
Número de imagens sobrepostas calculadas para cada pixel do ortomosaico. As áreas vermelhas e amarelas indicam baixa sobreposição para o qual podem ser gerados resultados ruins. As áreas verdes indicam uma sobreposição de mais de 5 imagens para cada pixel. Serão gerados bons resultados
de qualidade.
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