A Fotogrametria é uma ciência originária da fotografia e que apresenta uma estreita relação com o uso de Geotecnologias, Sistemas de Informação Geográfica (SIG) e Drones.
Uma grande parte das aplicações comerciais de drones está associada à Fotogrametria Digital e ela vem sendo um dos principais instrumentos utilizados para gerar produtos e subprodutos do imageamento aéreo com drones.
Profissionais que pretendem trabalhar diretamente com levantamentos fotogramétricos, devem possuir um conhecimento sólido acerca de como essa ciência funciona e como aplicá-la corretamente ao Mapeamento Aéreo Com Drones.
Para ajudá-los, a GeoSense criou este post exclusivamente dedicado a apresentar toda a teoria que envolve o universo da Fotogrametria Digital, seus princípios básicos de metodologia, produtos gerados e as principais aplicações para usuários de drones.
O que é Fotogrametria?
A Fotogrametria pode ser definida como a ciência responsável por obter informações acerca de objetos físicos por meio do registro, medição e interpretação de imagens fotográficas, bem como, de padrões de interação entre a energia eletromagnética e a superfície terrestre.
Em geral, para usuários de drones, a fotogrametria é um método de sensoriamento remoto utilizado para transformar um grande conjunto de Imagens Aéreas Bidimensionais (2D) em uma série de produtos com interface Tridimensional (3D), por esse motivo, é também conhecida como Aerofotogrametria.
Para gerar Modelos Tridimensionais confiáveis e que apresentam excelente detalhamento e precisão geográfica, a fotogrametria utiliza de técnicas avançadas de posicionamento geográfico, processamento de imagens digitais e geoprocessamento.
Para isso, profissionais de fotogrametria utilizam uma combinação poderosa de hardwares e softwares voltados exclusivamente para o processamento de imagens digitais e por isso, a fotogrametria que utilizamos atualmente é também conhecida como Fotogrametria Digital.
Ainda que você seja um profissional iniciante, irá encontrar muitas oportunidades de trabalho na área e o mercado para profissionais de Fotogrametria Digital tem crescido exponencialmente enquanto novas aplicações para essa ciência vêm surgindo em diferentes segmentos da economia.
Entretanto, muitos processos envolvem a ciência da fotogrametria e conhecê-los a fundo é essencial se você deseja trabalhar diretamente com levantamentos fotogramétricos.
Para ajudá-lo a entender todo o processo que envolve a Fotogrametria Digital, abaixo, iremos expor conceitos e princípios fundamentais de fotogrametria para que você entenda como funcionam os levantamentos aerofotogramétricos com drones.
Quais São Os Princípios Básicos Da Fotogrametria?
A Fotogrametria é uma ciência quase tão antiga quanto a fotografia e vem sendo utilizada pela humanidade a pelo menos 150 anos para interpretar imagens fotográficas.
Essa ciência passou por inúmeras mudanças até chegar ao que chamamos hoje de Fotogrametria Digital e ainda que novos métodos e técnicas tenham sido desenvolvidos, os princípios básicos de funcionamento da fotogrametria serão sempre os mesmos.
Entender como a Fotogrametria Digital funciona pode ser um pouco confuso, principalmente, para quem busca um conhecimento profundo acerca dos mecanismos operacionais por trás de softwares de alta tecnologia como o Agisoft Metashape e o Pix4D.
Entretanto, podemos comparar alguns princípios básicos da fotogrametria com aspectos físicos e biológicos que envolvem a visão humana e isso pode nos ajudar a entender como essa ciência funciona de forma simples e didática.
A Visão Humana e a Fotogrametria Digital
Os olhos humanos são ligeiramente separados um do outro e capazes de captar imagens em duas perspectivas e ângulos diferentes. Uma vez que o cérebro humano conhece exatamente a distância entre um olho e outro, ele processa um par de Imagens Bidimensionais (2D) para gerar uma interface visual em Três Dimensões (3D).
Se você aproximar um objeto físico muito próximo ao centro de seus olhos e fechar um e em seguida o outro, irá observar que este objeto, embora permaneça no mesmo lugar, irá se deslocar sensivelmente em relação aos objetos de fundo. Isso é o que chamamos de efeito Parallax e esse princípio físico possui muitas aplicações para profissionais de Fotogrametria Digital.
Podemos entender melhor o efeito Parallax ao tentar capturar objetos no ar com um dos olhos fechados. Esta é uma tarefa muito difícil, pois o cérebro humano não é capaz de processar adequadamente profundidades e distâncias utilizando apenas uma única perspectiva visual.
Para resolver esse problema, o cérebro humano está constantemente renderizando um conjunto de imagens bidimensionais para que sejamos capazes de entender, observar e interagir com o mundo em três dimensões visuais e desta mesma forma, softwares como o Agisoft Metashape trabalham para gerar Modelos Tridimensionais.
Durante o processamento de dados, utilizamos uma técnica denominada estereoscopia e é a partir dela que é possível criar modelos tridimensionais a partir de um conjunto de imagens bidimensionais, de forma muito parecida com a visão humana.
Antes do advento de hardwares e softwares para o processamento de imagens digitais, para medir e interpretar fotografias, a aerofotogrametria utilizava uma sequência de fotografias aéreas, sobre as quais se aplicava um instrumento ótico denominado estereoscópio.
Ao interpolar duas imagens aéreas sobre um ponto em comum e olhando através das lentes de um estereoscópio, os profissionais de fotogrametria conseguiam gerar uma imagem que representava em três dimensões os pontos em comum às duas fotos.
Esta técnica era utilizada para interpretar e mapear extensas áreas, permitindo aos profissionais diferenciar com segurança características tridimensionais como formações geológicas, florestais, hidrografia, declividade, topografia, entre outras.
Com o advento de drones acessíveis, hardwares de alta tecnologia e softwares modernos de Fotogrametria Digital, métodos de fotogrametria clássica se tornaram obsoletos, entretanto, os princípios operacionais utilizados atualmente são ainda muito semelhantes.
Ao invés de interpretarmos apenas um par de fotografias aéreas, podemos utilizar um grande número de imagens de alta resolução obtidas por drones e, em substituição ao tradicional estereoscópio, utilizamos softwares de alta tecnologia que nos ajudam a criar, editar e visualizar Modelos Tridimensionais em ambientes virtuais.
Entretanto, esse processo depende de uma série de fatores e para que você entenda com maior clareza como aplicar a Fotogrametria Digital no Mapeamento Aéreo com Drones, abaixo, você irá encontrar os pontos principais que envolvem a ciência da fotogrametria para usuários de drones.
A Fotogrametria Digital no Mapeamento Aéreo Com Drones
Drones se tornaram poderosos aliados da Fotogrametria Digital e atualmente, quase todos os processos que envolvem a Modelagem 3D por meio da fotogrametria estão intimamente relacionados a qualidade e à operação adequada desses equipamentos.
A aerofotogrametria com drones é quase sempre a melhor solução para a Modelagem 3D e até mesmo drones populares com sensores comerciais são capazes de capturar um grande número de imagens áreas de alta resolução para a Fotogrametria Digital.
Se você é um profissional iniciante e pretende trabalhar diretamente com levantamentos aerofotogramétricos com drones, deve se atentar que para gerar Modelos Tridimensionais confiáveis, com alto detalhamento visual e precisão geográfica adequada, em geral, três procedimentos devem ser implementados, são eles:
- Obtenção de Imagens Aéreas: este procedimento é essencial para a Fotogrametria Digital e o detalhamento visual e viabilidade de Modelos Tridimensionais estará intimamente relacionados à quantidade e qualidade das fotos obtidas durante o levantamento aéreo. Antes de realizar o voo, o profissional deve planejar com antecedência quantas fotos serão obtidas em determinado intervalo de tempo e qual será a altura e a velocidade ideal para o mapeamento aéreo. Para isso, deve levar em consideração características da área a ser mapeada, a qualidade dos sensores do drone e qual será o detalhamento visual exigido em seu projeto.
- Pontos de Controle em Solo: para aumentar a precisão geográfica de Modelos Tridimensionais é imprescindível a alocação adequada de Pontos de Controle em Solo, utilizando receptores GNSS como o RTK e o PPK. Para que você entenda melhor como realizar este procedimento, a GeoSense criou um conteúdo exclusivamente dedicado ao estudo de Pontos de Controle (GCP’s): Um Guia Completo Para Usuários de Drones.
- Processamento de Dados: esta é a etapa mais trabalhosa e que demanda mais tempo em um levantamento aerofotogramétrico, você irá precisar possuir um conhecimento profundo de Fotogrametria Digital para processar adequadamente as imagens aéreas obtidas pelo drone e gerar produtos e subprodutos do mapeamento aéreo. Uma boa dica é se inscrever em cursos especializados para aprender toda a prática que envolve o processamento de dados para a Modelagem 3D.
Agora que você já sabe quais são os procedimentos básicos que envolvem a Fotogrametria Digital No Mapeamento Aéreo com Drones, abaixo, iremos expor brevemente quais são os principais produtos gerados pela fotogrametria e o que você precisa ter em mente para executar o processamento de dados com excelência operacional.
Quais São Os Principais Produtos Gerados Pela Fotogrametria Digital?
Embora drones sejam quase sempre os primeiros equipamentos adquiridos por profissionais que desejam trabalhar com levantamentos fotogramétricos, eles não são capazes de operar sozinhos e você irá precisar de uma combinação de hardware e softwares de alta tecnologia para gerar os produtos e subprodutos do imageamento aéreo.
A aquisição de hardwares adequados é um fator que pode aumentar sensivelmente os custos para quem pretende trabalhar com Fotogrametria Digital, caso deseje saber um pouco mais sobre esse assunto, recomendamos que acesse o nosso post sobre Dicas Para Comprar Um PC Para o Mapeamento Aéreo Com Drones.
Em geral, processar dados de um levantamento aerofotogramétrico é um procedimento que demanda experiência por parte dos profissionais, além de ser um processo laborioso e que demora muito tempo para ser executado.
Além de um hardware robusto, você também irá precisar adquirir licenças para operar softwares modernos de Fotogrametria Digital.
Grande parte dos profissionais encontram dificuldades para escolher qual software prefere trabalhar, se for o caso, você pode acessar o nosso conteúdo sobre os 7 Melhores Softwares de Mapeamento Aéreo Com Drones Em 2021 para escolher o software que mais se adapta aos seus objetivos profissionais.
Para processar dados, profissionais de fotogrametria devem seguir metodologias rigorosas para obter uma série de produtos e subprodutos do levantamento aéreo, para que você entenda melhor como esse procedimento funciona, abaixo, pode conferir os principais produtos gerados pela Fotogrametria Digital.
- Ortomosaico: para gerar um ortomosaico, profissionais de fotogrametria corrigem as distorções geométricas das fotos (efeito Parallax), renderizando as imagens que possuem pontos em comum (estereoscopia). Este processo também depende da identificação de Pontos de Controle Em Solo. O resultado é uma grande imagem, “costurada” e corrigida, que representa com uma maior exatidão a realidade da área mapeada.
- Nuvem de Pontos: este produto é fundamental para a fotogrametria digital, nele, todos os pixels das imagens são renderizados e representados em três dimensões, ou seja, coordenadas X, Y e Z. Está é a base para criarmos modelos tridimensionais confiáveis e que representem com exatidão a realidade.
- Modelo Digital de Superfície (MDS): este é um modelo tridimensional gerado pela fotogrametria para representar a superfície terrestre, levando em consideração, a altura e estrutura de objetos físicos como edifícios e árvores, ou seja, em um MDS você não exclui objetos acima do solo.
- Modelo Digital de Terreno (MDT): este é um modelo tridimensional similar ao MDS, entretanto, nestes modelos, objetos que se inserem acima da superfície terrestre são excluídos para representar apenas a terra nua. Estes modelos também são conhecidos como Modelos Digitais de Elevação (MDE).
- Curvas de Nível: este é o produto final de levantamentos aéreos voltados para a área de topografia e irá representar através de linha isométricas inseridas sobre o terreno, qual é a elevação e estrutura geomorfológica da área mapeada. As curvas de nível são obtidas como um subproduto do MDT.
Principais Aplicações Da Fotogrametria Digital
A Fotogrametria Digital aliada ao Mapeamento Aéreo Com Drones possui muitas aplicações comerciais e listá-las não é uma tarefa simples. Para ajudá-lo, abaixo, listamos os principais segmentos da economia que vêm se beneficiando de Modelos Tridimensionais e outros produtos gerados em levantamentos aerofotogramétricos.
- Geologia e Mineração
- Construção Civil
- Agrimensura
- Setor Imobiliário
- Agências Militares
- Indústria Cinematográfica
- Agricultura e Silvicultura de Precisão
- Ecologia e Conservação de Recursos Naturais
Conheça a GeoSense
Agora que você já conhece todos os princípios básicos que envolvem a Fotogrametria Digital, caso tenha interesse pelo assunto e deseje aprender mais, você pode conferir os cursos da GeoSense exclusivamente dedicados ao estudo de Drones e Fotogrametria.
Todos os nossos cursos são ministrados por tutores experientes que irão lhe ensinar o passo-a-passo para aplicar técnicas modernas de fotogrametria ao Mapeamento Aéreo Com Drones, para que você seja capaz de atingir resultados incríveis em termos de detalhamento e precisão geográfica.
Recomendados também que você acesse o nosso post Fotogrametria vs Lidar: Qual é A Melhor Opção Para o Mapeamento Aéreo Com Drones?, no qual, irá encontrar um conteúdo enriquecedor sobre Modelagem 3D.
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