Os restituidores analíticos caracterizam-se por sua versatilidade, rapidez, economia e exatidão.
Estes instrumentos são baseados no princípio da projeção computadorizada, e podem realizar a restituição aerofotogramétrica de modelos, a aerotriangulação, a medição de perfis, a reconstituição de modelos digitais do terreno e o traçado gráfico e digital de mapas, entre outros.
0 princípio da projeção computadorizada, nesses restituidores, compreende ás relações matemáticas existentes entre as coordenadas fotográficas e as coordenadas do modelo ou do terreno. O cálculo das coordenadas do modelo ou do terreno, realizado em várias etapas da transformação, é feito a partir de coordenadas fotográficas. Matematicamente é formado um estereomodelo isento de paralaxes. Como processador de todo este cálculo, o computador exerce fianção idêntica á das hastes mecânicas dos restituidores analógicos.
Normalmente, todos os restituidores analíticos são compostos de três unidades básicas; unidade ótico-mecânica, unidade eletrônica e unidade periférica. Todas elas fiincionam graças ao hardware e ao software do restituidor. O hardware possui
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fundamentalmente duas partes: a de medição e comando e a do microcomputador e seus periféricos.
A medição e análise dos fotogramas são realizadas na unidade básica ótico- mecânica. A unidade eletrônica de comando controla todas as unidades mencionadas e constitui o elemento de união entre a unidade básica ótico-mecânica e o computador. Já o computador deve trabalhar com memórias auxiliares, além de dispor de uma impressora gráfica.
Quanto ao software, pode-se afirmar que é o elemento mais importante para o desenvolvimento eficiente dos trabalhos cartográficos, bem como para que o restituidor apresente versatilidade e rendimento. Geralmente estes softwares são de dois tipos; os operativos e os aplicativos. O primeiro controla as diversas funções do computador e o segundo efetua as funções básicas do sistema fotogramétrico, como orientação, medição e compensação de faixas. Sendo que os programas operativos trabalham em linguagem de máquina e os aplicativos em linguagem científica (fortran, pascal, C, C + + , etc).
Os restituidores analíticos apresentam algumas vantagens em relação aos equipamentos analógicos. O quadro 3.1 faz uma comparação entre estes;
Quadro 3.1- Comparação entre restituidores analógicos e analíticos
Restituidoies Analógicos Restituidores Analíticos Utiliza projeção ótico/mecânica ou ótico-
mecânica para a definição de pontos e/ou feições, (maior participação instrumental)
Utiliza projeção analítica, (componentes ótico/mecânicos em menor quantidade) Os erros sistemáticos não podem ser
corrigidos.
Permite a correção de erros sistemáticos. Não permite a utilização de fotos de
natureza distintas, (sujeitas a limitações instrumentais)
Permite a utilização de fotos de natureza distintas, (diferentes inclinações, escalas, distância focal)
3.5. Georeferenciamento
Imagens geradas por sensores remotos, sejam elas fotografias aéreas ou imagens de satélite, são sujeitas a uma série de distorções espaciais, não possuindo portanto, precisão cartográfica quanto ao posicionamento dos objetos, superficies ou fenômenos nelas representados, Crósta (1992).
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Para que a precisão cartográfica seja introduzida em imagens de sensoriamento remoto, faz-se necessário que essas imagens digitais sejam corrigidas, segundo algum sistema de coordenadas. A transformação de uma imagem de modo que ela assuma as propriedades de escala e de projeção de um mapa é chamada de correção geométrica. Esse tipo de correção pode ser executado em um sistema de processamento digital de imagens. Neste trabalho nos limitaremos a descrever somente o comportamento do sofi:ware ERDAS versão 7.5,
3.5.1. Correção Geométrica
o processo de correção geométrica é normalmente implementado em dois passos: no primeiro, são consideradas as distorções sistemáticas ou prognosticáveis, e no segundo, são consideradas as distorções essencialmente aleatórias ou não prognosticáveis (Jensen, 1986).
a) distorções sistemáticas - são bastante perceptíveis e facilmente
corrigidas, aplicando-se fórmulas derivadas para modelar matematicamente a fonte das distorções.
b) distorções aleatórias - são corrigidas através de pontos de controle no
terreno (GCPs - ground control points), bem distribuídos e identificáveis nas imagens. Como no caso de fotografias aéreas, os pontos de controle são feições com localização conhecida no terreno e que podem ser acuradamente identificados na imagem digital.
Os valores obtidos para os pontos de controle são submetidos a uma análise de regressão pelo método dos mínimos quadrados, para determinar os coeficientes de duas equações de transformação de coordenadas, que podem ser usadas para interrelacionar as coordenadas geometricamente corretas (mapas ou levantamentos com GPS) e as coordenadas da imagem distorcida. Uma vez determinados os coeficientes destas equações, as coordenadas da imagem distorcida para qualquer posição no mapa ou no terreno, podem ser precisamente estimadas. Expressando em notação matemática, tem-se:
X, = F i(x ,y ) (3.3)
(X, Y ) ; coordenadas da imagem distorcida (linha, coluna);
(x, y ) ; coordenadas corretas (retiradas de mapas em maior escala ou levantamentos de campo com GPS);
Fi, F2: funções de transformação.
onde;
3.5.1. Pontos de Controle e Polinómios
A relação entre dois sistemas de coordenadas (mapa e imagem) pode ser calculada de duas formas. A primeira delas é através do conhecimento exato dos parâmetros genéricos da órbita do satélite e de outras variáveis. A segunda, que será tratada neste trabalho, através do cálculo da relação entre dois sistemas de coordenadas, por meio da definição de pontos de controle no terreno e seu homólogo na imagem (Jensen, 1986).
Os pontos de controle no terreno devem ser definidos, podendo-se constituir de intersecções de estradas, intersecções de pistas de aeroportos, curvas de rios, feições proeminentes na linha da costa, entre outros (Rosa, 1992). Como procedimento, são escolhidos várias destas feições, de modo que os coeficientes do polinómio possam ser estimados pela substituição dos valores dos coeficientes do polinómio de mapeamento, para produzir o conjunto de equações.
Uma vez que desconhece-se a forma da função de mapeamento mais adequada, são selecionados polinómios de 1° , 2° e 3° graus. Através das equações dos polinómios, pode-se verificar que o número mínimo de pontos de controle requeridos para mapeamentos polinomiais de segunda ordem é seis, da mesma maneira que para polinómios de terceira ordem é dez. N a prática escolhe-se um número muito maior de pontos de controle, os quais são avaliados usando a estimativa dos mínimos quadrados. Os pontos de controle devem ser selecionados em um número significativo, e devem estar bem distribuídos na cena, de modo a assegurar a geração de pohnômios de mapeamento bastante acurados, quando da retificação de uma imagem.
Quanto maior a ordem dos polinómios, obviamente, mais próxima a curva deve passar dos pontos. N o entanto, a utilização de polinómios de grau muito elevado pode
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provocar algumas distorções na imagem gerada, e por isto, algumas vezes, o ajuste linear é uma adaptação moderadamente aceitável. Enquanto os polinómios de ordem maior apresentam maior acurácia na própria vizinhança dos pontos de controle, tais polinómios podem conduzir a erros significativos, e conseqüentemente, a distorções para aquelas regiões que estão fora do range (limite) dos pontos de controle.