UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE · PDF fileCCD - Charge-coupled device GPS ......

Click here to load reader

  • date post

    29-Nov-2018
  • Category

    Documents

  • view

    212
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE · PDF fileCCD - Charge-coupled device GPS ......

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN

    CURSO DE ENGENHARIA CARTOGRFICA E DE AGRIMENSURA

    RODRIGO DE CASTRO MORO

    AVALIAO DE PRODUTOS FOTOGRAMTRICOS OBTIDOS POR UM VECULO AREO NO TRIPULADO (VANT)

    CURITIBA 2013

  • RODRIGO DE CASTRO MORO

    AVALIAO DE PRODUTOS FOTOGRAMTRICOS OBTIDOS POR UM VECULO AREO NO TRIPULADO (VANT)

    Trabalho de Concluso de Curso apresentado com parte dos requisitos para obteno do ttulo de Engenheiro Cartogrfo e Agrimensor pela Universidade Federal do Paran Orientador: Daniel Rodrigues dos

    Santos Co-Orientador: Edson Aparecido

    Mitishita

    CURITIBA 2013

  • 3

    RESUMO

    O presente trabalho tem por objetivo avaliar a qualidade dos produtos

    fotogramtricos obtidos por um veculo areo no tripulado (Vant). Tal sistema

    composto por uma cmera digital de pequeno formato e sensores

    microeletromecnicos (MEMs) de posicionamento GPS (Global Positioning

    System) e inercial (INS), cuja unidade de medida de integrao conhecida

    como estratgico, por ser de baixa preciso. Para avaliar a qualidade dos

    produtos fotogramtricos obtidos pelo sistema Vant foram comparados os

    produtos (MNE e ortofotos digitais) derivados de dois softwares diferentes,

    usando como premissa a quantidade de apoio de campo empregado na tcnica

    fotogramtrica conhecida como fototriangulao por ajustamento de feixes de

    raios, bem como o uso dos dados de integrao dos sensores GPS/INS.

    Palavras-Chave: MNE, GPS/INS, VANT, fototriangulao de imagens, ortofoto

    digital.

  • 4

    NDICE DE FIGURAS

    IMAGEM 1: VANT modelo SmartBird 260 Empresa SoftMapping 10

    IMAGEM 2: Imagem area da rea de estudo. 10

    IMAGEM 3: Traado da rota de voo para aquisio das imagens Adaptado da

    Empresa SoftMapping. 11

    IMAGEM 4: rea de abrangncia das imagens no terreno. 12

    IMAGEM 5: Identificao dos pontos de controle rastreados por GPS. 14

    IMAGEM 6: Foto identificao do ponto de controle no LPS. 16

    IMAGEM 7: Foto identificao do ponto de controle no APS. 16

    IMAGEM 8: Representao geomtrica dos pontos de controle no LPS. 17

    IMAGEM 9: Representao geomtrica dos pontos de controle no APS. 17

    IMAGEM 10: Representao geomtrica dos pontos de ligao no LPS. 18

    IMAGEM 11: Representao geomtrica dos pontos de controle no APS. 18

    IMAGEM 12: Modelo digital de superfcie gerado pelo LPS. 19

    IMAGEM 13: Modelo digital de superfcie gerado pelo APS. 20

    IMAGEM 14: Mosaico ortorretificado processado pelo LPS. 21

    IMAGEM 15: Mosaico ortorretificado processado pelo APS. 21

  • 5

    NDICE DE TABELAS

    TABELA 02: Determinao das coordenadas dos pontos de apoio no sistema

    WGS84, e altitude elipsoidal. 14

    TABELA 2: POE dos sensores da UCV. 22

    TABELA 3: POE processados pelo LPS com 5 pontos de apoio. 22

    TABELA 4: POE processados pelo LPS com 14 pontos de apoio. 23

    TABELA 5: POE processados pelo APS com 5 pontos de apoio. 23

    TABELA 6: POE processados pelo APS com 14 pontos de apoio. 23

    TABELA 7: Mdias dos desvio encontrados em cada componente dos dados

    processados em relao aos dados originais vindos dos sensores. 23

    TABELA 8: Resduos dos pontos aps aerotriangulao nos pontos de apoio e

    de verificao no software LPS. 24

    TABELA 9: Resduos dos pontos aps aerotriangulao nos pontos de apoio e

    de verificao no software APS. 25

    TABELA 10: Coordenadas coletadas nas ortofotos com 5 pontos de controle do

    LPS e do APS e suas diferenas entre as coordenadas levantadas com o GPS

    e a mdia de erro. 26

    TABELA 11: Coordenadas coletadas nas ortofotos com 11 pontos de controle

    do LPS e do APS e suas diferenas entre as coordenadas levantadas com o

    gps e a mdia de erro. 26

  • 6

    LISTA DE SILGAS

    VANT - Veculo areo no tripulado

    MP - MegaPixels

    UTM - Universal transversa de Mercator

    UFPR - Universidade federal do Paran

    SRTM - Shuttle Radar Topography Mission

    CCD - Charge-coupled device

    GPS - Global position system

    ppm - parte por milho

    RBMC - Rede brasileira de monitoramento contnuo

    WGS84 - World Geodetic System

    MDT - Modelo digital do terreno

    MDS - Modelo digital de superfcie

    MNE - Modelo numrico de elevao

    POE - Parmetros de orientao exterior

    POI - Parmetros de orientao interior

    UCV - Unidade Controladora de voo

    RGB - red, green, and blue

    APS - Agisoft PhotoScan

    LPS - Leica Photogrametry Suite

  • 7

    SUMRIO

    1 INTRODUO 8

    1.2 OBJETIVOS 8

    1.2.1 Objetivo Geral 8

    1.2.2 Ojetivo Especficos 8

    1.2.3 Justificativa 8

    2 METODOLOGIA 9

    2.1 PLANEJAENTO E EXECUO DO VO 9

    2.1.1 Equipamentos 9

    2.1.2 rea de Estudo 10

    2.1.3 Planejamento e Execuo 10

    2.1.4 Avaliao da qualidade dos produtos 12

    2.2 LEVANTAMENTO DOS PONTOS DE APOIO EM CAMPO 13

    2.1.1 Identificao dos pontos e planejamento de rastreio 13

    2.1.2 Levantamento geodsico dos pontos de apoio 13

    2.3 GERAO DO MDT E DA ORTOFOTO 15

    2.3.1 Gerao do mosaico 15

    2.3.2 Gerao modelo digital do terreno 19

    2.3.3 Gerao da ortofoto 20

    3 AVALIAO E COMPARAO DOS PRODUTOS 22

    3.1 Determinao e comparao dos POE 22

    3.2 Comparao entre Pontos de Controle 24

    3.3 Avaliao de qualidade das ortoimagens 25

    4 CONCLUSO 27

    REFERNCIAS 29

  • 8

    1 INTRODUO

    Em busca de solues econmicas e inteligentes para o gerenciamento

    de dados geogrficos que venham apoiar administradores pblicos e privados

    na tomada de deciso, principalmente em atividades de conservao,

    gerenciamento, avaliao de condies, criao de portflios, publicao e

    pesquisa em relao ao patrimnio arquitetnico, diversos usurios de

    Cartografia e reas afins, em mbito nacional e internacional, tem buscado a

    tecnologia de veculos areos no tripulados (Vant). Alm de ser um

    equipamento leve, flexvel e de baixo custo, quando comparados com sistemas

    convencionais, pode gerar produtos tridimensionais de preciso confivel,

    desde que se conhea a potencialidade dos sensores de posicionamento e

    navegao nele integrados. Vale ressaltar que o uso de modelos 3D nas

    atividades supracitadas apresenta uma gama de vantagens, tais como, o

    detalhamento com qualidade posicional e de preciso do objeto mapeado, fcil

    manipulao dos dados, incluindo a riqueza de informao propiciada pela

    visualizao 3D, possibilita a integrao com dados derivados de diversas

    fontes de informao, entre outros.

    De um modo geral, tcnicas geodsicas, fotogramtricas e cartogrficas

    podem ser empregadas para gerar produtos para apoiar diversas atividades de

    engenharia. A Fotogrametria e Sensoriamento Remoto uma tcnica

    consolidada e amplamente empregada na obteno de medidas

    tridimensionais de objetos, resultando na determinao de coordenadas de

    pontos de interesse com diferentes precises associadas. Suas aplicaes vo

    desde a medio de pequenos objetos, como peas industriais, artefatos

    arqueolgicos, partes do corpo humano, fachadas de edificaes, at o

    mapeamento areo e terrestre da superfcie fsica. Vale ressaltar que a

    Fotogrametria tem a vantagem de propiciar a aquisio de um grande volume

    de dados por meio de fotografias, possibilitando que qualquer feio da mesma

    seja medida posteriormente sem a necessidade de se voltar ao local

    fotografado.

    Com a crescente utilizao de Vants necessrio discutir a qualidade

    posicional dos produtos gerados levando em considerao diversos fatores,

    como por exemplo, por ser leve o veculo a trajetria do veculo facilmente

    deslocada em mdias e altas rajadas de ventos e os sistema de

    posicionamento GPS e navegao INS so de baixa qualidade posicional, alm

    de empregar sensores de imageamento de pequeno formato com baixa

    resoluo espacial e sem rigidez geomtrica, devido a instabilidade das

    distores de lentes.

    O presente trabalho apresenta uma anlise dos resultados obtidos com

    quatro grupos diferentes de configuraes baseadas no emprego de dados

  • 9

    brutos advindas da integrao GPS/INS prprio do sistema Vant e quantidade

    e distribuio de apoio de campo no processo de fototriangulao de imagens.

    1.2 OBJETIVOS

    1.2.1 Objetivo Geral

    O objetivo deste trabalho avaliar a qualidade dos produtos

    fotogramtricos obtidos pelo sistema Vant empregando configuraes de apoio

    de campo favorveis e desfavorveis, com emprego ou no dos dados

    advindos da integrao dos sensores GPS/INS, na fototriangulao de imagens

    a fim de estudar as limitaes da sua potencialidade.

    1.2.2 Objetivos Especficos

    Este trabalho tem como objetivos especficos as seguintes metas, a

    saber:

    Gerao de produtos fotogramtricos (MNEs e orotofotos

    digitais) empregando os dados brutos propiciados pelos

    sistemas de posicionamento GPS e navegao INS do Vant na

    fototriangulao de imagens;

    Gerao de produtos fotogramtricos no empregando os dados

    brutos propiciados pelos sistemas de posicionamento GPS e

    navegao INS do Vant na fototriangulao de imagens;

    Selecionar diversas configuraes favorveis e desfavorveis do