Fotogrametria e scanner a laser. Camila D. Viana

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Fotogrametria e scanner a

laser

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FOTOGRAMETRIA

• photon – graphos –

metron

• Informações confiáveis por meio de sensores

• 2D  _3D

• Estereoscopia

• 1849 – Aimé Laussedat

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CARACTERÍSTICAS

MÉTODOS ORIENTAÇÃO EXTERIOR Posição da câmera no espaço e a direção da visada MODELO(S) DA(S) CÂMERA(S) Parâmetros geométricos (distância focal, distorção) COORDENADAS DAS IMAGENS

Localização dos pontos do objeto na imagem

COORDENADAS 3D

Localização dos pontos da objeto no espaço

OBSERVAÇÕES ADICIONAIS

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Shape from Stereo vs. Structure

from Motion

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PROGRAMAS SfM

Photomodeler

Photoscan

ATOR Visual SFM

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PROCESSAMENTO

Calibração

Locação de pontos de controle Aquisição de imagens

Correspondência de imagens Reconstrução de pontos, triangulação e

alinhamento de imagem Registro Merge Processamento/ Ajustes AMBIENTE COMPUTACIONAL

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PROCESSAMENTO

Calibração

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PROCESSAMENTO

Calibração

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PROCESSAMENTO

Calibração

Correspondência de imagens

Reconstrução de pontos, triangulação e alinhamento de imagem Registro Merge Processamento/ Ajustes AMBIENTE COMPUTACIONAL Mask

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PROCESSAMENTO

Calibração

Reconstrução de pontos, triangulação e alinhamento de imagem

Registro

Merge

Processamento/ Ajustes

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PROCESSAMENTO

Calibração

Registro

Merge

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PROCESSAMENTO

Calibração

Registro

Merge

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PROCESSAMENTO

Calibração

Registro

Merge

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Laser Scanner

• LiDAR (Light Detection And Ranging)

• Airborne Laser Swath Mapping (ALSM)

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VANTAGENS

• Não requer luz ambiente • Alta densidade de dados,

automático

• Utilizável em qualquer superfície • Relativamente rápido

(1000-500000pt/s)

DESVANTAGENS

• Afetado por outras fontes de luz, refletividade, cor e rugosidade • Temperatura

• Distorção de movimento • Tempo de aquisição

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LiDAR aeroportado

• Precisão vertical ~15 cm

• Diâmetro do laser 15-20 cm

• 106 _{a 10}9 _{medidas da superfície, vegetação e}

estruturas

• Nuvem de pontos (coordenadas x,y,z) = dado fundamental do LiDAR

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GERAÇÃO DE DADOS

• Nuvem de pontos  TIN • Sistema de aquisição: • Informação do ponto/superfície • Densidade de pontos • Precisão relativa • Precisão absoluta • Resolução espacial • Intervalo de trabalho • Processamento

• MeshLab, CloudCompare etc.

http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/published_images/Tin%20Surface.GIF Tavani et al. 2014

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APLICAÇÕES

• Arqueologia/ Paleontologia • Geomorfologia/ Geomorfometria • Estabilidade de taludes • Geologia estrutural • Sedimentologia • Patrimônio natural • Documentação (sítos, obras, afloramentos) • Acompanhamento de lavra • Monitoramento • Mapeamento • Túneis • Ensino • Topografia • Mecânica de rochas • Etc.

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Amostragem de planos individuais

13 m

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Principais produtos

• DEM/MDE : Modelo Digital de Elevação • Relevo sombreado, orientação/inclinação de vertentes... • Nuvem de pontos • TIN • Ortofotos

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Nível do solo

1. O solo é uma superfície “suavizada”

• Remoção de picos (despike), algoritmos iterativos de interpretação linear

2. O solo é contínuo

• No-multiples algorithm

3. O solo é a superfície mais baixa da vizinhança

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Despike

1. Sinalizar todos os pontos como pertencentes ao solo

2. Repetir:

• construir TIN (triangulated irregular network) dos pontos marcados como solo

• Identificar pontos que definem fortes curvaturas positivas

• Sinalizar estes pontos como não pertencentes ao solo

3. Até que nenhum ou poucos pontos estejam sinalizados

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Comece com terreno misturado com copa das árvores (por exemplo, últimos dados de retorno), criação da TIN

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Despike

• Vantagens • Funciona • É automático • (barato!) • Premissas explícitas

• Pode preservar quebras • Aparenta reter mais

pontos da superfície do solo do que outros

algoritmos

• Desvantagens

• Remove alguns cantos • Gera superfícies ásperas • Computacionalmente

custoso

• Sensível a erros negativos

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Fontes de LiDAR gratuitas

• Open Topography - http://www.opentopography.org/ • USGS Earth Explorer – https://earthexplorer.usgs.gov/ • United States Interagency Elevation Inventory

-https://coast.noaa.gov/inventory/ • NOAA Digital Coast

-http://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#

• LIDAR Online - https://www.lidar-online.com/

• National Ecological Observatory Network – NEON -http://www.neonscience.org/

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Prática 1: levantamento

fotogramétrico com drone

Na pasta vocês irão encontrar os seguintes arquivos: • MDE_4cm : arquivo raster do Modelo Digital de

Elevação com resolução de 4cm da comunidade • Mosaico_4cm: arquivo raster do mosaico

ortorretificado com resolução de 4cm • Rio : Shapefile do rio que corta a área

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ArcScene: visualizador 3D do ArcGIS

• AddData  adicionar o MDE_4cm, rio e Mosaico_4cm

• Nas propriedades de cada um dos layers:

• Base Heights  selecionar “floating on a custom surface” e indicar o caminho do MDE_4cm

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Prática 2: dados de LiDAR para

área com gelo

Na pasta vocês irão encontrar os seguintes arquivos: • MDE_snowon : arquivo raster do Modelo Digital de

Elevação com resolução de 1m no período de inverno

• MDE_snowoff: arquivo raster do Modelo Digital de Elevação com resolução de 1m no período de

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ArcScene: visualizador 3D do ArcGIS

• AddData  adicionar o MDE_snowon e MDE_snowoff

• Nas propriedades de cada um dos layers:

• Base Heights  selecionar “floating on a custom surface” e indicar o caminho do próprio MDE

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ArcMap

1. Gerar o Hillshade dos MDE

2. Usando a ferramenta “Raster calculator”, subtrair do MDE_snowoff do MDE_snowon

3. Classificar o resultado e sobrepor com transparência no Hillshade