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Métodos de Controlo e Monitorização______________________________Análise e Interpretação de Fotografia Aérea

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Análise Fotogramétrica

Objectivo

O objectivo principal deste trabalho é o de apresentar em relatório o trabalho das aulas

práticas de Detecção Remota, sobre a Fotografia Aérea, nomeadamente, a análise fotogramétrica

e interpretação da fotografia aérea.

Introdução

A fotografia aérea é tirada geralmente de aviões, com eixo de tomada de vista

sensivelmente vertical. Esta é diferente de um plano, uma vez que este é, por definição, um

projecção ortogonal do terreno sobre um plano horizontal, ao passo que a fotografia aérea é uma

projecção cónica do terreno estando o centro da perspectiva no centro óptico da objectiva.

Através da delimitação da superfície de terreno fotografado, na carta correspondente, é

possível determinar a superfície coberta pela fotografia. Esta superfície é geralmente um

quadrado, ou rectângulo, para uma fotografia vertical em terreno plano. Uma vez que o terreno

quase nunca é plano, forma um quadrilátero de uma forma mais ou menos irregular. A extensão

da área coberta é função da angular da lente utilizada na câmara e que depende, por sua vez, da

distância focal da própria lente e das dimensões do filme.

O conjunto das fotografias de um mesmo voo tem o nome de missão fotográfica. A área

coberta por uma determinada missão é a soma das superfícies cobertas por todos os clichés

dessa missão, ao qual corresponde um esquisso da sua organização na carta.

Nas fotografias aéreas verticais, os clichés sucessivos de uma mesma banda ou fiada, isto

é, de uma mesma linha de voo, têm uma sobreposição de 60% e de 20%, entre duas fiadas

consecutivas.


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Existem algumas deformações que afectam as figuras observáveis nas fotografias: as

derivadas ao relevo e à não verticalidade do eixo de tomada de vista.

A fotografia aérea pode ter várias utilizações, tais como, a fotogrametria (medições e

construções gráficas com principal aplicação cartográfica) e a foto-interpretação (reconhecimento

qualitativo).

Para se ver em estereoscopia é necessário visão binocular e estereoscópica. A visão

binocular depende: da convergência das linhas de fixação dos olhos, da acomodação dos

cristalinos, do brilho dos objectos, entre outros.

Ao fitar o mesmo objecto sob ângulos diferentes, as imagens que são registadas são

sensivelmente diferentes. É a fusão dessas imagens que sobressai a sensação de relevo. Quando

os olhos se encontram em paralelismo, a imagem do objecto da esquerda é registada pelo olho

esquerdo e a da direita, pelo olho direito.

Para ter a visão estereoscópica das fotografias aéreas, é necessário manter o paralelismo

dos olhos, o que só é possível a olho ”nu”, mediante grande ginástica ocular, que consiga separar

a acomodação dos cristalinos da convergência dos mesmos. Utiliza-se para tal o estereoscópio,

cuja principal função, é manter o paralelismo dos olhos, ou pelo menos facilitar a sua colocação

em paralelismo.

Pretende-se, baseado nestes princípios, realizar uma análise fotogramétrica e uma

fotointerpretação de um par de fotografias aéreas correspondentes à zona de Assumar

(Monforte).

Caracterização sumária das fotografias em estudo

As imagens fornecidas correspondem a duas fotografias aéreas de um voo efectuado em

1966, do rolo n º 13, fiada n º R.


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As duas fotografias são representativas do quadrante superior esquerdo da Carta Militar nº

372 (Assumar).

Corresponde a uma área relativamente bem irrigada com relevo que varia de moderado a

acentuado. As cotas oscilam entre os 296 e 507 m tendo em conta a carta referida anteriormente.

Em relação ao uso do solo, existem vários tipos de coberto, destacando-se a associação de

sobreiro e azinho disperso com culturas arvenses de sequeiro. Também se nota a presença de

olival como é possível verificar na Carta Agrícola e Florestal em anexo.

Note-se que para a análise fotogramétrica e para a fotointerpretação, encontram-se em

anexo os acetatos executados durante as aulas práticas, bem como uma cópia das fotografias

aéreas utilizadas, das cartas militar e agrícola e florestal correspondente à mesma área.

Determinação dos pontos principais

Os pontos principais O1 e O2 resultam da intersecção das duas rectas traçadas a partir dos

cortes marginais existentes na Fotografia Aérea (F.A.).

Marcação da linha de voo

Para traçar a linha de voo, marca-se na foto1 o detalhe do terreno correspondente ao

ponto O2, isto é, o homólogo O’2. Na foto 2 marca-se O’1, o homólogo de O1.

Unindo O2 e O’1 obtém-se a linha de voo da foto 2. A linha de voo da foto 1 obtém-se pela

união de O1 e O’2. Ajustando a linha das duas fotografias obtemos a linha de voo do avião.


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Orientação das fotos com o auxílio da carta militar correspondente

Pretende-se a marcação do Norte na fotografia aérea com base na carta militar. Para tal,

marcam-se dois pontos 1 e 2 na F.A. Na carta militar marcam-se os pontos correspondentes, 3 e

4, e mede-se o ângulo entre a recta formada pelos pontos e a direcção Norte (note-se que as

linhas verticais na carta militar correspondem à direcção Norte). Transpondo esse ângulo para a

F.A. a partir da recta formada pelos pontos 1 e 2, obtém-se a orientação das fotos.

Determinação da escala média de cada F.A., através de três segmentos

Para a determinação da escala média, traçam-se três segmentos de recta na F.A. e as

rectas correspondentes na carta militar. Para cada segmento de recta aplica-se a seguinte

fórmula:

e = d/D* E

em que:

e - escala média da foto

D - distância entre dois pontos na carta

d - distância entre dois pontos na F.A.

E - Denominador da escala da carta

Os valores obtidos foram registados nas tabelas seguintes:

Foto 1 Segmento de recta

AB CD EF

d (cm) 8.6 7.65 14.55

D (cm) 7.65 6.9 13.3

Escala 28 104.6 27 717.4 27 255.6

Escala média 27 692.5

Tabela 1. Valores de segmentos de rectas para determinar a escala da fotografia aérea 1


5

Foto 2 Segmento de recta

GH IJ LM

d (cm) 12.0 13.45 13.9

D (cm) 10.8 12.15 12.5

Escala 27 777.8 27 674.9 27 800.0

Escala média 27 741,9

Tabela 2. Valores de segmentos de rectas para determinar a escala da fotografia aérea 2

Determinação da escala do conjunto das fotos em estudo

A escala média das duas fotografias é:

em = (1: 27 692.5 + 1: 27 741.9)/ 2 = 1: 27 717.2

Determinação da altura de voo

Para a determinação da altura de voo (H), recorreu-se à seguinte fórmula:

1/n = f / (H - hm) H = [f / (1/n)] - hm H = (f . n) - hm

em que:

H – altura de voo (m)

f – distância focal (m)

1/n – escala média da fotografia

hm – altura média da fotografia

Para determinar a altura média de cada fotografia (hm), calcula-se o valor médio entre o

ponto de maior altitude (cota mais alta) e o ponto de menor altitude (cota mais baixa), na carta

militar, para a área correspondente na fotografia. Os valores da altura média são:


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hm = (cota mais alta + cota mais baixa) / 2 = (507+296) / 2 = 401.5 m

Assim, sendo a distância focal de 152.19 mm, a altura de voo (H) é a seguinte:

H = (0.15219 * 27 717.2 ) +401.5 H = 4619.8 m

Determinação das fotocoordenadas

Para determinar as fotocoordenadas “e” e “f”, é necessário determinar a altitude a que

estas se encontram (he e hf). Para tal, utilizam-se as curvas de nível da carta militar e efectuam-

se medições directamente sobre a carta, aplicando-se depois as relações existentes entre as

medidas efectuadas e a escala da carta militar, como se mostra de seguida na figura 1

representada:

Figura 1. Coordenadas dos pontos na fotografia aérea e na carta militar para determinar as

fotocoordenadas

Na determinação das fotocoordenadas utilizaram-se as seguintes fórmulas:

Xe = [(H – ha) / f] . xe

em que:

Xe – Fotocoordenada “e” do eixo x


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He – altitude da fotocoordenada “e” (m)


xe – distância da fotocoordenada ao ponto principal da foto

Ye = [(H – ha) / f] . ye

em que:

Ye – Fotocoordenada “e” do eixo y


He – altitude da fotocoordenada “e” (m)


ye – distância da fotocoordenada ao ponto principal da foto (m)

Para determinar a fotocoordenada “f” utilizaram-se as mesmas fórmulas, tendo-se

substituído os valores correspondentes a “e” pelos valores relativos ao ponto “f”, obtendo-se

assim Xf e Yf. Note-se que xf = -6.6 cm e yf = -1.1 cm.

Assim, as fotocoordenadas são:

Xe = [(4619.8 – 310) / 0.15219] * 0.07 Xa = 1982.3 m

Ye= [(4619.8 – 310 ) / 0.15219] *(- 0.044) Ya = -1246.0 m

Xf= [(4619.8 – 343) /0.15219] * (-0.066) Xb = -1867.3 m

Yf = [(4619.8 – 343) /0.15219 ] * 0.011 Yb = 309.1 m


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Determinação das distâncias com recurso às fotocoordenadas

Para determinar as distâncias utilizou-se a seguinte fórmula:

ef = [(Xe-Xf)2 + (Ye-Yf)

2]

Tendo-se obtido o seguinte valor:

ef = [(1982.3 – (-1867.3))2 + ((-1246.0 - 309.1 ))2] ef = 4151.8 m

Caso se determinasse a distância directamente a partir da foto, sendo a distância do

segmento de recta ef de 14.55 cm, obteríamos:

ef = 0,1455 m . 27 692.5 ef = 4029.3 m

A diferença obtida entre a distância entre dois pontos no terreno e a distância determinada

a partir das fotocoordenadas é justificada pelo facto de a foto não ter em conta a variação da

altitude no terreno, apresentando por isso um valor mais pequeno.

4151.8 m – 4029.3 m = 122.5 m

Para calcular a orientação do segmento de recta de e para f, utiliza-se a seguinte relação:

= tan-1 (Xe – Xf)/ (Ye – Yf)

= 56º 01`


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Determinação da base aérea

Para a determinação da base aérea (B) utiliza-se a seguinte fórmula:

B = (b1.N1 +b2.N2) / 2

Em que:

B- base aérea

b1 – base aérea 1 ou distância entre o ponto principal O1 e O2’ (m)

b2 – base aérea 2 ou distância entre o ponto principal O2 e O1’ (m)

N1 – denominador da escala da foto 1

N2 – denominador da escala da foto 2

Assim, o valor da base aérea é:

B = (0.086 * 27 692.5 + 0.084 * 27 741.9) / 2 B = 2355.93 m

Determinação da diferença de cota entre dois pontos aleatórios recorrendo ao método

da diferença de paralaxe

Para determinar a altura de um ponto através do método da paralaxe, utilizou-se a

seguinte fórmula:

hp = H – [(B . f) / Pp]

onde:

hp – altura do ponto (“d” e “f”)

H – altura de voo

B – base aérea



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Pp – paralaxe do ponto (“d” e “f”)

Para utilizar a fórmula anterior é necessário determinar em primeiro lugar a paralaxe do

ponto. Para tal foram escolhidos dois pontos previamente utilizados (d e f), presentes em ambas

as fotografias. A paralaxe pode ser obtida através da subtracção da distância do ponto ao eixo

dos yy (Xd), à distância do seu homólogo, também ao eixo dos yy (Xd’). Do mesmo modo para o

ponto b (Xf e Xf’).

Xd = 6.6 cm

Xd’= - 2.0 cm

Xf = 3.7 cm

Xf’= - 5.1 cm

Assim, a paralaxe para o ponto “d” é a seguinte:

Pd = Xd- Xd’= 0.066 – (-0.02) = 0.086 m

A paralaxe para o ponto “f” é a seguinte:

Pf = Xf - Xf’= 0.037 - (- 0.051) = 0.088 m

Já é possível utilizar a fórmula para determinar a altura de um ponto, com os seguintes

dados:

hp = H – [(B . f) / Pp]

f = 0,15219 m

B = 2355.93 m

Pd – 0.086 m

Pf – 0.088 m


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H – 4619.8 m

A altura do ponto “d” é a seguinte:

Hd = 4619.8 – [(2355.93 * 0,15219) / 0,086] = 450.63

A altura do ponto “f” é a seguinte:

Hf = 4619.8 – [(2355.93 * 0.15219) / 0,088] = 545.38 m

Portanto, a diferença de cota entre os dois pontos será:

Hf – hd = 545.38 m – 450.63 m =94.75 m

Tal significa que o ponto f se encontra localizado a uma cota de 94.75 m superior ao ponto

d.

Contudo, pela observação da carta militar, verifica-se que o ponto “d” se encontra

aproximadamente no nível dos 335 m, enquanto que o ponto “f” se encontra na curva de nível

dos 343 m.

343 – 335 = 8 m

Então, pela carta militar, o ponto “f” está 8 m acima do ponto “d”.


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Interpretação da Fotografia Aérea

Marcação da área útil

A área útil de uma fotografia é a área que se consegue observar em estereoscopia, em

cada fotografia aérea. Esta área não é muito extensa e corresponde a uma mesma zona presente

em ambas as fotos.

Coberto vegetal/Uso do solo

Refere-se à marcação das zonas arbóreas e das zonas sem árvores correspondentes à área

útil da fotografia aérea. A legenda utilizada foi a seguinte:

Culturas arvenses sequeiro – Ca

Culturas arvenses regadio – Cr

Olival - Ol

Sobreiro - Sb

Azinho - Az

Pomar - P

Mato - M

Zonas Ripícolas - RP

Áreas sociais - ASoc

Hortas - H

Quando ocorrem associações, o coberto dominante vem escrito em primeiro lugar. Por

exemplo:

Sb – Az


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Quando ocorrem associações mas, em forma de mosaico, vem escrito como mostra o

exemplo seguinte:

Sb + Az / Ca

A análise que se realizou com o estereoscópio, pode observar-se em anexo. É de referir

que a análise ao coberto vegetal/uso do solo efectuada estereoscopicamente não coincide

totalmente com a carta agrícola e florestal apresentada também em anexo.

Conclusão

Com a realização deste trabalho, foi possível aplicar as técnicas de análise fotogramétrica e

de interpretação de fotografia aérea, utilizadas em Detecção Remota.

A área em análise corresponde à zona de Assumar (Monforte). A partir das fotografias

aéreas desta zona chegaram-se às seguintes conclusões:

A escala médias da fotografia aérea 1 é ligeiramente diferente da escala media da

foto 2. Esta diferença não, contudo, muito significativa, sendo explicada por

possíveis erros inerentes à captação das fotografias aéreas. É também de referir a

dificuldade existente na marcação dos pontos de referência.

No que respeita à altitude média de voo, o valor determinado foi de 4619.8 metros,

sendo a base aérea, isto é, a zona captada pelas fotografias aéreas de 2355.93

metros.

Na determinação da diferença de cota entre dois pontos, pelo método da paralaxe,

verificou-se que o valor obtido através das fotos (94.75 metros) é muito superior ao

valor real (considerando-se como real o valor observado na carta militar, que é de

8m). Esta diferença pode dever-se a possíveis erros do observador e por ter sido


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utilizado um valor médio de altitude de voo (que por também ter sido determinado

também está sujeito a erros).

A área útil corresponde a uma zona em que o relevo varia de moderado a

acentuado, sendo a cota máxima de 507 metros, enquanto que a mínima é de 296

metros.

Relativamente ao coberto vegetal, observou-se a existência de zonas arbóreas

(maioritariamente montados de azinho e sobro). Também se observa, associadas

aos montados referidos, matos, culturas arvenses de sequeiro e regadio.

Por fim, as áreas sociais não têm grande representatividade na área em estudo

sendo o mesmo aplicável à rede viária.

É de notar que não existe uma coerência entre a análise do coberto vegetal por nós

realizada e a carta agrícola e florestal.

Referencias Bibliográficas

BATISTA, Teresa; 2001/2002; Fotocópias de Apoio às Aulas Práticas; Universidade de Évora; Évora.

Carta Agrícola e Florestal de Portugal nº 372; 1966; Serviço de Reconhecimento e Ordenamento Agrário,

Secretaria de Estado da Agricultura; escala 1:25 000

Carta Militar de Portugal nº 372 – Assumar (Monforte); 1970; Serviço Cartográfico do Exército; escala

1:25 000


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CARTA AGRÍCOLA E FLORESTAL nº 372

Carta representativa da área de sobreposição estereoscópica em estudo das duas fotografias aéreas

LEGENDA:


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ÍNDICE

Análise Fotogramétrica ............................................................................................................................... 1

Objectivo .................................................................................................................................................... 1

Introdução .................................................................................................................................................. 1

Caracterização sumária das fotografias em estudo .......................................................................................... 2

Determinação dos pontos principais ............................................................................................................... 3

Marcação da linha de voo ............................................................................................................................. 3

Orientação das fotos com o auxílio da carta militar correspondente ................................................................... 4

Determinação da escala média de cada F.A., através de três segmentos ............................................................ 4

Determinação da escala do conjunto das fotos em estudo ................................................................................ 5

Determinação da altura de voo ..................................................................................................................... 5

Determinação das fotocoordenadas ............................................................................................................... 6

Determinação das distâncias com recurso às fotocoordenadas .......................................................................... 8

Determinação da base aérea......................................................................................................................... 9

Determinação da diferença de cota entre dois pontos aleatórios recorrendo ao método da diferença de paralaxe ... 9

Interpretação da Fotografia Aérea ............................................................................................................12

Marcação da área útil ..................................................................................................................................12

Coberto vegetal/Uso do solo ........................................................................................................................12

Conclusão ..................................................................................................................................................13

Referencias Bibliográficas ............................................................................................................................14

ANEXOS………………………………………………………………………………………..………………………………… …………………….15

CARTA AGRÍCOLA E FLORESTAL nº 372........................................................................................................16

ÍNDICE......................................................................................................................................................17

análise fotogramétrica objectivo introdução · a fotografia aérea pode ter várias...

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