FOTOGRAMETRIA: HISTÓRIA, MÉTODO, TIPOS, APLICAÇÕES - CIÊNCIA - 2025

O fotogrametr ed é uma técnica para extrair informação espacial a partir de imagens, fotografias especialmente aéreas, mas também as tomadas em terra ou no fundo do mar. A partir dessas informações, as dimensões e posições dos objetos representados são quantificados.

As imagens fotográficas são planas, como a mostrada na figura 1, mas por meio delas é possível estimar, por exemplo, a altura de edifícios ou pedras, seja em relação à estrada, ao mar ou a outro ponto referência.

Figura 1. Imagem aérea obtida para realização de levantamento fotogramétrico. Fonte: Wikimedia Commons. Fotografia: D Ramey Logan

A criação de imagens muito próximas da realidade não é nova. O grande Leonardo da Vinci (1452-1519) foi um pioneiro da perspectiva, aperfeiçoando seus princípios por meio do uso dos chamados pontos de fuga.

Os pontos de fuga são os locais no horizonte para onde convergem as linhas paralelas, dando ao observador uma sensação de profundidade.

Leonardo fez isso com pinturas e desenhos feitos à mão, mas a partir do momento em que a fotografia foi inventada, no século 19, as fotos também passaram a ser utilizadas para fins técnicos.

Assim como Aimé Laussedat (1819-1907) e Albrecht Meydenbauer (1834-1921), considerados os pais da fotogrametria moderna. Laussedat construiu mapas topográficos detalhados em 1850 sobrepondo diferentes perspectivas em um plano.

Por sua vez, Meydenbauer, que era arquitecto, aplicou a técnica para documentar edifícios, que, se destruídos, podiam ser totalmente reconstruídos graças às informações armazenadas.

Na década de 1980, a computação moderna deu um grande salto à fotogrametria, minimizando o tempo necessário para o processamento da imagem.

Método de fotogrametria

Em termos gerais, o método consiste em tirar imagens de objetos, processá-los e, finalmente, interpretá-los. Os principais elementos para descrever o princípio básico são indicados na figura 2:

Figura 2. Princípio básico de captura de uma imagem. Fonte: F. Zapata.

Antes de mais nada, você precisa de um sensor para captar a imagem e também de uma lente, para que cada raio de luz de um ponto atinja o sensor no mesmo lugar. Se isso não acontecer, o ponto será registrado como uma sobreposição, resultando em uma imagem borrada ou fora de foco.

Para a reconstrução do objeto, interessa à fotogrametria apenas o raio retilíneo traçado em preto na figura 2, que passa pelo ponto denominado centro de perspectiva da lente.

Se aquele raio, que sai direto do objeto, passa pela lente e atinge o sensor, é a distância que se busca.

Visão estereoscópica

A visão natural dos seres humanos é estereoscópica. Isso significa que podemos saber a que distância estão os objetos, graças ao fato de o cérebro processar as imagens capturadas e avaliar os relevos.

Assim, cada olho captura uma imagem ligeiramente diferente, e então o cérebro faz o trabalho de interpretá-los como um só, com alívio e profundidade.

Mas em um desenho plano ou fotografia não é possível saber a que distância ou a que distância um objeto está, uma vez que a informação de profundidade foi perdida, conforme explicado graficamente na Figura 3.

Como já dissemos, o ponto está no raio principal, mas não há como saber se está mais próximo porque o objeto é pequeno, ou se está mais longe, mas pertence a algo maior.

Figura 3. Em uma imagem plana, a profundidade dos objetos não pode ser determinada. Fonte: F. Zapata.

Assim, para corrigir o problema de proximidade, duas imagens ligeiramente diferentes são tiradas, conforme mostrado abaixo na figura 4.

Figura 4. A intersecção das duas linhas permite-nos encontrar a localização real do ponto no espaço. Fonte: F. Zapata.

Sabendo a interseção dos raios por triangulação, a posição do objeto de onde eles vêm é descoberta. Este procedimento é chamado de "correspondência de pontos" e é feito usando algoritmos especialmente projetados, uma vez que é necessário repetir o procedimento com todos os pontos de um objeto.

Detalhes como posição, ângulo e outras características da câmera também são levados em consideração para obter bons resultados.

Tipos

Dependendo de como as imagens são adquiridas, existem vários tipos de fotogrametria. Se as imagens forem tiradas do ar, trata-se de fotogrametria aérea.

E se forem tiradas no solo, a técnica é chamada de fotogrametria terrestre, que foi a primeira aplicação prática da técnica.

A fotogrametria aérea é um dos ramos mais utilizados atualmente, pois permite a geração de planos e mapas de alta precisão. As imagens também podem ser adquiridas por satélite, caso em que falamos de espaço ou fotogrametria de satélite.

Da mesma forma, a fotogrametria é classificada de acordo com os instrumentos utilizados e o tratamento dado à imagem, que pode ser:

-Analog

-Analytics

-Digital

Na fotogrametria analógica, a imagem e o processamento são totalmente ópticos e mecânicos.

Na fotogrametria analítica, os quadros são analógicos, mas processados ​​no computador. E, finalmente, na fotogrametria digital, tanto o quadro quanto o sistema de processamento são digitais.

Fotogrametria vs. topografia

A topografia também visa representar o terreno rural ou urbano em um plano, destacando pontos de interesse. E inversamente, se necessário, pegue os pontos do avião e coloque-os no espaço.

Por esse motivo, a topografia e a fotogrametria têm muito em comum, porém a última apresenta algumas vantagens:

- Quase sempre é mais barato.

- A aquisição de dados - levantamento - é mais rápida, apropriada para grandes áreas.

- Funciona melhor em terrenos muito acidentados, a menos que seja coberto por vegetação densa.

- Todos os pontos são registrados igualmente.

- As informações podem ser salvas e não é necessário retornar ao campo para obtê-las novamente.

Fotogrametria de imagem única

Em geral, não é possível reconstruir um objeto fotografado a partir de uma única fotografia, a menos que alguma outra informação adicional seja utilizada, pois como já vimos, em uma imagem plana não há registro de profundidade.

Mesmo assim, as imagens ainda fornecem informações valiosas, embora com algumas restrições.

Por exemplo, suponha que você queira identificar um ladrão em uma loja ou banco. Uma imagem da câmera de vigilância pode ser usada para determinar a altura e a constituição da pessoa que cometeu o crime, comparando-a com o tamanho conhecido dos móveis ou outras pessoas da imagem.

Figura 5. As cadeiras são do mesmo tamanho e sabemos imediatamente qual é a mais próxima. Por outro lado, as linhas paralelas no chão que convergem ao longe, dão a sensação de profundidade na foto. Fonte: Pixabay.

Formulários

A fotogrametria é amplamente aplicada em várias disciplinas, como arquitetura, engenharia e arqueologia, para citar algumas. Conforme explicado anteriormente, ele é aplicado em ciência forense e, claro, para efeitos especiais em filmes.

Na engenharia, boas imagens podem revelar informações sobre o relevo e a configuração de um terreno, por exemplo. Aqui estão algumas áreas específicas de grande interesse:

-Estudo de vias de comunicação.

-Estabelecimento de rotas.

-Movimento de terras.

-Planejamento urbano.

-Estudo de bacias hidrográficas.

-Sondagens aéreas para prospecção mineira.

Além disso, a fotogrametria é uma ferramenta muito apreciada em:

- Arquitetura: na elevação de monumentos e edifícios.

- Arqueologia: reconstruir edifícios antigos a partir dos vestígios hoje preservados.

- Zoologia: ajuda a fazer modelos tridimensionais de animais atuais e extintos.

- Mecânica: na modelagem de automóveis, motores e todo o tipo de máquinas.

Referências

1. Blog da equipe de Adam Technologies. Como funciona a fotogrametria? Recuperado de: adamtech.com.au.
2. Armilar, Geomática Aplicada. Técnicas fotogramétricas. Recuperado de: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Photomodeler Technologies. Como funciona a fotogrametria? Recuperado de: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Introdução à Fotogrametria e Cartografia aplicada à Engenharia Civil. Publicado pela Universidade de Extramadura.
5. Sánchez, J. Introdução à Fotogrametria. Universidade da Cantábria. Recuperado de: ocw.unican.es.