GEORREFERINCIAÇÃO DIRECTA DE CÂMARAS DIGITAIS: UM CASO DE ESTUDO 1ª APRESENTAÇÃO Gonçalo Maia Orientador: Gil Rito Gonçalves

INTRODUÇÃO Em Portugal assiste-se agora a um avanço gigantesco na área da fotogrametria digital. Uma cobertura aérea fotográfica, realizada com uma câmara fotogramétrica digital de alta resolução associada a um sistema GPS/INS é, pela primeira vez, destinada à produção de cartografia topográfica a grande escala. Teoricamente, os resultados proporcionados por um sistema desta natureza tornam possível a aquisição directa dos parâmetros de orientação externa, no momento de cada exposição, permitindo uma georreferenciação directa de todo um bloco de imagens digitais não sendo necessário quaisquer dados de apoio no terreno em termos de referenciação, ou triangulação aérea, tornando o processo menos dispendioso, quer em questões de tempo quer em questões monetárias.

OBJECTIVO PRINCIPAL DA DISSERTAÇÃO Avaliar se a georreferenciação directa de um bloco de imagens digitais efectuado através de um sistema integrado GPS/INS é adequado para a produção topográfica a grandes escalas. Avaliar a consistência e validade do sistema integrado GPS/INS para o caso específico em estudo Determinar o grau da fiabilidade do estudo de modo a extrapolar algumas conclusões Procurar determinar as causas de possíveis erros em todo o processo de avaliação

DADOS RECURSOS LOCAL Fotos de alta resolução Coimbra Dados da coordenação dos pontos de controlo ou rede de apoio Parâmetros da Orientação Externa oriundos do sistema GPS/INS Coimbra (Zona Urbana) RECURSOS Software de estereorestituição digital Software de desenho cartográfico PC

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Analysis of Integrated Sensor Orientation for Airborne Mapping” - Tese para o grau de Master of Science Autor: Alan Wing Lun Ip

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Analysis of Integrated Sensor Orientation for Airborne Mapping” - Tese para o grau de Master of Science Resumo/Objectivos: O autor procura investigar o uso da chamada Orientação Integrada por Sensor (ISO) para processar blocos de imagens, recolhidos por diferentes sensores de imagem tais como: Câmaras de filme (tradicionais) e digitais de grande e médio formato. Avalia também para a performance desta quando aplicada com diferentes qualidades de informação do GPS\IMU de sistemas de Georreferenciação Directa e analisa ainda as maneiras de optimizar este processo. Faz ainda um estudo do tecnologia de Georreferenciação Directa na produção Cartográfica.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Analysis of Integrated Sensor Orientation for Airborne Mapping” - Tese para o grau de Master of Science Dados e recursos utilizados: Dados de diferentes qualidades de informação GPS/IMU. Fotos de Câmaras Fotogramétricas Digitais de largo e médio formato e de Câmaras tradicionais (Filme). Pontos de controlo no terreno (Ground Control Points).

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Analysis of Integrated Sensor Orientation for Airborne Mapping” – Tese de mestrado Metodologia: O autor começa por comparar os três métodos diferentes para a determinação dos Parâmetros de Orientação Externa. A primeira através dos sistemas GPS/IMU. A segunda, indirecta, através da sua extracção de um bloco de imagens usando um bem distribuído conjunto de pontos de controlo e a triangulação aérea e a terceira uma combinação das anteriores, a chamada ISO. Seguidamente, para avaliar a performance do ISO, o autor usa um algoritmo que simula uma informação menos precisa do GPS/IMU em diferentes graus de qualidade para poder comparar com a aquisição das câmaras e da informação georeferenciada no terreno. Através destes dados e outros exemplos o autor analisa a relação entre a qualidade da informação do GPS/IMU e a ISSO.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Camera/IMU Boresight Calibration: New Advances and Performances Analysis” Autor: Mohamed M. R. Mostafa

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Camera/IMU Boresight Calibration: New Advances and Performance Analysis” Resumo/Objectivos: Na actualidade a calibração BORESIGHT é realizada voando sobre o campo de calibração que possui pontos de controlo com grande precisão e bem distribuídos. Medições na imagem são realizadas com o auxílio de uma plotter analítica e posteriormente uma triangulação aérea assistida por GPS é realizada para determinar a matriz de atitude da câmara em cada imagem. Posteriormente é comparada com a matriz retirada quase directamente do GPS/IMU e comparadas resultam na matriz BORESIGHT. O autor refere a importância da Calibração Boresight. Esta calibração, bem como a calibração da câmara permite compensar entre outros aspectos, Erros de Datum. Deste modo ele testa um novo software para o efeito.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Camera/IMU Boresight Calibration: New Advances and Performance Analysis” Dados e recursos utilizados: Através de fotos e de pontos de controlo bem como o software a testar.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA “Camera/IMU Boresight Calibration: New Advances and Performance Analysis” Metodologia: O autor procura testar então o POSCal que realiza estas operações automaticamente utilizando o conceito do método dos mínimos quadrados para estimar os ângulos da matriz da calibração.

“Ground Accuracy from Directly Georeferenced Imagery” REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Artigos de carácter geral sobre o tema GPS/INS “Ground Accuracy from Directly Georeferenced Imagery” Autores: Mohamed Mostafa, Joseph Hutton, Erik Lithopoulos “Airborne Direct Georeferencing of Frame Imagery: An Error Budget” Autores: Mohamed Mostafa, Joseph Hutton, Erik Lithopoulos “Direct Positioning and Orientation Systems How do they Work? What is the attainable accuracy?” Autores: Mohamed Mostafa, Joseph Hutton

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Artigos de carácter geral sobre o tema GPS/INS Resumo: Os assunto dos artigos incide, no geral, sobre o estudo do erro e precisão possível com sistema GPS/INS. Metodologia: A metodologia, de um modo geral, nos três artigos, passa por testar a obtenção dos parâmetros de orientação externa através do mesmo software que combina os dados do GPS com o sistema inercial, testando numa foto só e posteriormente num modelo estereoscópico. Procuram fontes de erro internas ao sistema e ainda o seu consequente erro na precisão obtida no terreno.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Em PORTUGAL “Integração GPS+INS para Determinação da Posição e Atitude de uma Plataforma Aérea” Autor: Tomé, P., T. Cunha, S. Cunha, L. Bastos (2000) “A Integração do Sistema GPS/INS para a monitorização da Linha de Costa do Algarve” (Tese de Mestrado) Autor: Célia Marise Ferreira de Sousa

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Em PORTUGAL “Integração GPS+INS para Determinação da Posição e Atitude de uma Plataforma Aérea” Metodologia: Os autores instalam colocam um sistema GPS/INS, com alguns componentes construídos e montados pelos autores, na Aeronave, e sobrevoam uma dada área. Numa estação fotogramétrica, após estereorestituição com os parâmetros de OE, recolhem coordenadas de pontos nas imagens. No terreno essas coordenadas são levantadas através de posicionamento DGPS. No final, estes são comparados de modo a obter conclusão quando ao desempenho do sistema.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Em PORTUGAL “A Integração do Sistema GPS/INS para a monitorização da Linha de Costa do Algarve” Metodologia: Neste artigo o sistema é usado na monitorização de processos erosivos costeiros na costa algarvia. A autora utiliza fotos de voos em quatro anos distintos, onde os três primeiros apenas incluíam o GPS junto com a câmara fotogramétrica e no quarto, um sistema GPS/INS. Foi realizada a orientação convencional por triangulação aérea e comparados com os resultados do GPS/INS. Posteriormente o trabalho foi complementado com uma validação no terreno através da comparação da restituição fotogramétrica com os dados recolhidos no solo.

METODOLOGIA (Um primeira aproximação) Análise exaustiva do caso do VALE DO SOUSA (Porto) como primeiro do género - Como foi realizado o estudo - Avaliação dos parâmetros enviados - Avaliação da exactidão geográfica após aplicação do Boresight Calibration 2. Implementação de uma rede de apoio através de GPS 3. Determinação indirecta dos Parâmetros de Orientação Externa por ajustamento/intersecção de feixes 4. Comparação destes resultados com os obtidos na Georreferenciação Directa 5. Cálculo do erros planimétrico e altimétrico nos modelos estereoscópicos resultantes da Georrrferenciação Directa 6. Avaliação dos resultados e comparação com os casos anteriores.

FIM