rendu foto ii - xooimage · 2011. 9. 17. · metodo permete ligar directamente as coordenandas...
TRANSCRIPT
UNESP – UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTACAMPUS DE PRESIDENTE PRUDENTE
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
FOTOGRAMETRIA
- TRABALHO PRATICO 01
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTACAMPUS DE PRESIDENTE PRUDENTE
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
ELODIE ABDELKADER
JEANNE TABOUREL
FOTOGRAMETRIA II
TRABALHO PRATICO 01 –
Triangulação
Presidente Prudente
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
ELODIE ABDELKADER
Presidente Prudente – 2011
2
Sumário
Introdução ............................................................................................................................................... 3
Questões .................................................................................................................................................. 3
Desenvolvimento ..................................................................................................................................... 4
A. Fluxograma de mapeamento aerofotogramétrico. ........................................................................ 4
B. Fluxogramadas etapas da aerotrigulação MRF. .............................................................................. 5
C. Matrizes A e N ................................................................................................................................. 6
Números do projeto de aerotriangulação do bloco ........................................................................ 6
A representação do bloco e o escolha do pontos ........................................................................... 6
A Matriz A ........................................................................................................................................ 6
A Matriz N ........................................................................................................................................ 7
D. Valores de acurácia planimétrica (uXY) e altimétrica (uZ) .............................................................. 8
Erros planimetrica em função do Padrão de Apoio ........................................................................ 8
Erros altimetrica em função do Padrão de Apoio ........................................................................... 9
E. Acurácia altimétrica (µz) em função de Hv .................................................................................... 10
Conclusão .............................................................................................................................................. 11
Referências bibliograficas ...................................................................................................................... 12
Tabela dos anexos ................................................................................................................................. 13
3
Introdução
A fotogrametria é uma técnica utilizada em metrologia para realizar medições de
coordenadas tridimensionais de princípio básico fotografies. O principio de fotogrametria é a
triangulação. Considere um ponto sobre o objeto, fotografado a partir de duas posições diferentes.
O metodo dos feixes de raios é um cálculo geral para determinar, simultaneamente, as
posições e orientações da câmera durante as tomadas aéreas, os parâmetros da câmara e da posição
dos pontos medidos. Ela permite assim o cálculo dos seis parâmetros de orientação dispositivo
externo calibrado: a ressecção espacial.
Utiliza as coordenadas das imagens como os observaçoes e uma projeção central. Este
metodo permete ligar directamente as coordenandas imagem e as coordenadas objeto. Entretanto,
há a necessidade de uma superposição longitudinal de 60% minímo e lateral de 20% minímo.
Questões
O que temos a fazer no TP1/Triangulação : A. Fazer um fluxograma com as etapas do processo de mapeamento aerofotogramétrico. B. Fazer um fluxograma, o mais detalhado que puder, com as etapas da aerotrigulação MRF. C. Usar uma (ou mais) folha de papel milimetrado ou um software CAD e ilustrar as matrizes A e N referentes ao um bloco com as seguintes características: superposições - 60% x 30%; quadro focal - 23cm x 23cm; * distância focal - f=153mm; * altura de voo - Hv=765m; * distribuição dos pontos de passagem - 3 x 3. * faixa 1 - 5 fotos; * faixa 2 - 6 fotos; * faixa 3 - 5 fotos; * o centro perspectivos da primeira foto da faixa 2 pertence ao prolongamento das margens laterais esquerda das primeiras fotos das faixas 1 e 3. D. Supondo que o sigma zero estimado pelo ajobs seja igual a 0,015mm, calcular os valores de acurácia (precisão externa) planimétrica (uXY) e altimétrica (uZ) referentes a cada um dos padrões de apoio (P1 a P4). E. Considerando a acurácia altimétrica (uZ), expressá-la em partes proporcionais de Hv.
4
Desenvolvimento
A. Fluxograma de mapeamento aerofotogramétrico.
Planejamento Geral
Plano de voo
Voo
Apoio de campo
Aerotriangulação
restitução Ortofoto MDT
5
B. Fluxogramadas etapas da aerotrigulação MRF.
Observações nos fotografias
Contrôle de campo / Ponto de apoio
Modelo matemático entre EI e
EO
Equação de colinearidade
Modelo ajustamento matematico
(Equações de projeçao)
restitução
Ortofoto MDT (MMQ não linear)
Valores aproximados para os
parâmetros
MMQ : Estimar coordenadas ajustadas pontos
objeto e parametros de orientação
Linearização
6
C. Matrizes A e N
Características:
* superposições - 60% x 30%;
* quadro focal - 23cm x 23cm;
* distância focal - f=153mm;
* altura de voo - Hv=765m;
* distribuição dos pontos de passagem - 3 x 3.
* faixa 1 - 5 fotos;
* faixa 2 - 6 fotos;
* faixa 3 - 5 fotos;
* o centro perspectivos da primeira foto da faixa 2 pertence ao prolongamento das margens laterais
esquerda das primeiras fotos das faixas 1 e 3.
Realizar-se uma triangulação simultânea, por isso, é necesario de utilisar o Metodo dos Menos Quadrados com a formula seguinte : lb = A*X Então, precisa-se de realisar a matriz A para determinar os parametros de transformação e as coordenadas terreno.
Números do projeto de aerotriangulação do bloco
Nro de faixas = 3 • Nro de fotos por faixa = 5 ou 6 • Nro de fotos = 5+6+5=16 • Nro de pontos no terreno = 38 • Nro de pontos-imagem = 128 (16*9-(3*4+2*2)) • Nro de fotocoords (eqs obs) = 256 • Nro de incógnitas OE = 16 * 6 = 96 • Nro de incógnitas XYZ = 38 * 3 = 114 • Nro total de incógnitas = 210 • Nro de graus de liberdade = 256 – 210= 46 Relativo nos pontos de apoio, não consideram-se os para a realização das matrizes A e N mas é necesario de considerar os para os cálculos de acurácia.
A representação do bloco e o escolha do pontos
A representação do bloco relisada com o software AutoCAD 2008 pode ser encontrada em anexo 1. O bloco tem 38 pontos de passagem entre imagens e faixas. Na realidade, os quadros das imagens não correspondem nas figuras geométricas perfeitas porque os distorções. Os pontos não são dispostos regularmente também, é o usuário que vai escolher o lugar o mais e o mais facil a localizar para ele (um objeto baixo, sem sombra e preciso, como por exemplo uma marca no solo claro nos dois fotografias) dentre o espaço que partagem os dois imagens. Então, para representar os pontos de passagem entre faixas, forçou-se os dois pontos que aparcem na cada imagem (por exemplo os pontos 31’ e 31”) em um único ponto (31) que sera escolher para o usuário na realidade.
A Matriz A
O tamanho da Matriz A = 256 linhas e 210 colonas Suas componentes são :
• X,Y,Z : Coordenadas dos pontos terreno
• XC, YC, ZC : Coordenadas dos centros perspectivos
• ω,φ,κ : parametros da matriz de rotação para cada imagem
• x,y,z : Coordenadas dos pontos imagem Matriz A com os dethales dos primeiros termos podem ser encontrados em anexo 2.
7
A Matriz N
A Matriz N é a matriz normal : N= AT P A ( mas P = matriz de peso = 1) Então N = AT A O tamanho da matriz N = 210*210 A matriz pode dividir-se em quatro partes N11, N12, N21 e N22 Os tamanhos dessas matrizes são as seguintes :
N11 = 96 * 96 N12 = 96 * 114 N21 = 114 * 96 N22 = 114 * 114
As matrizes N11 e N22 são diagonal por bloco. N11 com bloco 6*6
N22 com bloco 3*3 As matrizes N12 e N21 são iguais e são nulos. Matriz N com os dethales dos primeiros termos podem ser encontrados em anexo 3.
8
D. Valores de acurácia planimétrica (uXY) e altimétrica (uZ)
Erros planimetrica em função do Padrão de Apoio
< O caso geral
Para calcular a acurácia planimétrica, os
pontos de apoio estão localizados apenas nas
extremidades do bloco.
Caso do exercicio
P1 e P3 : Para o primeiro caso, o bloco deve ter um ponto de apoio cada duas bases. Então para o exercicio, consideram-se 8 pontos de apoio localizados na extremidade do bloco. Portanto aparece como o caso terceiro (que sempre tem 8 pontos, qualquer o tamanho do bloco) mas a acuracia do caso P3 é pior, porque a formula P1 não considera o numéro de base. Normalmente o tamanho do bloco é maior então tem mais pontos de apoio.
P2 : Para o segundo caso, há 16 pontos de apoio qualquer o tamanho do bloco. Mas aqui, não podem-se utilizar 16 pontos. Localizou-se um ponto de apoio na cada imagem de extremidade. Então, tem 12 pontos.
P4 : Para o quarto caso, há 4 pontos de apoio nos cantos do bloco.
Segundo Ackerman, a acurácia pode-se utilizar as formulas seguintes :
Caso 1 (P1) : µxy / σ0 = 0.9 Caso 2 (P2) : µxy / σ0 = 0.5+0,025* n Caso 3 (P3) : µxy / σ0 = 0.3+0,08 * n Caso 4 (P4) : µxy / σ0 = 0.27 * n com σ0= Desvio padrão estimado no ajobs do bloco : 0.015 mm.
n = número de bases
9
Os valores de acuracia planimetrica são :
Na primeira e na terceira faixa, há cinco imagens portanto quatro bases e na segunda faixa, há seis imagens portanto cinco bases. Então, o bloco tem 13 bases (n = 13) :
Caso 1 (P1) : µxy = 0.9 * σ0
µxy = 0.0135 mm
Caso 2 (P2) : µxy =(0.5+0.025* n)* σ0
µxy = 0.012375 mm
Caso 3 (P3) : µxy = (0.3+0.08 * n)* σ0
µxy = 0.0201 mm
Caso 4 (P4) : µxy = 0.27 * n* σ0
µxy = 0.05265 mm
Nesse caso, o bloco é muito pequeno, então, os resultados são errados para casos 1 e 2 porque, estas formulas são corretas para bloco muito maiores, aqui tem 8 e 12 pontos mas na realidade, tem bastante por P1 e 16 por P2.
Normalmente, o usuário deve aumentar o número dos pontos de apoio (e utilisar a formula adequada a este número) para obter a melhora acurácia possivel.
Erros altimetrica em função do Padrão de Apoio
Para calcular a acurácia altimétrica podem-se considerar varios casos. Aqui, o que é importante são as linhas formadas por pontos de apoio perpendicularmente as linhas de vôo (faixas). Devem-se considerar cada faixa.
Sempre segundo Ackerman, µz / σ0 = 1+ 0.18 i
Com µz = acurácia média da coodenada altimétrica Z dos pontos – terreno.
σ0 = Desvio padrão estimado no ajobs do bloco : 0.015 mm. i = numero de bases sem apoio de campo.
10
Se não adiciona-se um ponto o centro do bloco, a segunda faixa obteu-se a pior acurácia, porque tem cinco bases sem ponto de apoio, então i=5.
µz = ( 1 + 0.18 i ) * σ0
µz = ( 1 + 0.18 * 5) * 0.015
µz = 0.0285 mm
Para ameliorar esta acurácia, o usuário deve aumentar o número dos pontos de apoio dentro bloco. Assim, o “i” vai a diminuar. Ao contrario da planimétria onde localizam-se os pontos nas faixas extremidas, aqui, cada faixa com seus pontos consideram-se.
E. Acurácia altimétrica (µz) em função de Hv
A acurácia altimétrica no terreno pode-se calcular à partir da escala e da acurácia no espaço imagem
que calculava-se na ultima questão :
µZ (terreno) = µz (imagem)/escala
Com a escala e = f/Hv= 1/5000
Então, µZ = 0,1425 m
Portanto, a acuracia altimétrica em função da altura de vôo é :
µZ
Hv=
0,1425
765
µZ = 0,186‰ Hv
11
Conclusão
O metodo dos feixes é o metodo de aerotriangulação o mais utilizado atualmente. É um metodo que
permite de calcular simultânemente as coordenadas terreno e os paramétricos de transformação
(que escolhem-se). Este método é o mais preciso para tratar muitos clichês.
12
Referências bibliograficas
Aula : Aérotriangulação Método dos feixes de raios. Prof. João Fernando C. Silva
Departamento de Cartografia
Aula : Photogrammétrie analytique, Cours ingénieur 1ère année. Prof. Laure Chandelier, ENSG, 2008
13
Tabela dos anexos
Anexo 1 : Representação do bloco..............................................................................................1 página
Anexo 2 : Matriz A e detalhes.....................................................................................................4 páginas
Anexo 3 : Matriz N e detalhes....................................................................................................2 páginas