Caminhamento fotogramétrico com arranjo triangular de câmaras fotográficas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Os sistemas de mapeamento móvel (SMM) podem ser definidos como um conjunto de sensores instalados sobre uma mesma plataforma com o intuito de obter informação espacial. Estes sensores têm função de imageamento ou orientação. A orientação integrada utilizando a fototriangulação pode ser empregada tanto na extração de informações espaciais quanto para a orientação do SMM. No mapeamento móvel terrestre, o caminhamento fotogramétrico (CF), é um modo especial de levantamento utilizando pares estereoscópicos para determinar as orientações e coordenadas tridimensionais de pontos do terreno. No CF, um mesmo ponto pode ser visto por um par de imagens ou por quantas for possível. Esta característica, entretanto, não garante que erros grosseiros sejam detectados em todas as direções. A introdução de uma terceira câmara que não forme uma geometria coplanar (sobre o plano epipolar) permite uma melhoria na qualidade da determinação da rede fotogramétrica, formada pelos pontos do espaço-objeto e as estações de exposição. Os principais objetivos deste trabalho são mostrar a contribuição da terceira câmara para a qualidade da fototriangulação, encontrar uma situação ótima de trabalho para este arranjo e mostrar que a orientação obtida no processamento sequencial da fototriangulação pode ser utilizada como um sensor de dead-reckoning. Isto é feito através de 9 experimentos, em que são analisadas as características de processamento, geometria e controlabilidade de erros grosseiros. Em todos os experimentos, a determinação da orientação exterior é precisa. Os erros nos pontos de enlace são bem maiores e se propagam na direção do caminhamento. A comparação entre processamento em lote com o sequencial mostra que o processamento em lote pode ser menos oneroso do que o sequencial quando se tem poucas observações, mesmo tendo mais iterações. A controlabilidade é maior no processamento em lote, sendo que a determinação das coordenadas tridimensionais dos pontos de enlace é mais acurada. Maiores janelas de processamento resultam em maior qualidade na orientação, mas não afetam os pontos de enlace. A quantidade de avanços de base não afeta a qualidade. O aumento da distância focal resulta em melhora na estimativa da trajetória no sentido do caminhamento, mas reduz o ângulo de abertura, diminuindo o campo de visão. Uma maior distância focal melhora a determinação das coordenadas tridimensionais dos pontos de enlace proporcionalmente ao aumento da distância focal. Aumentando-se o espaçamento entre as câmaras do arranjo, aumenta-se a qualidade do posicionamento das câmaras no sentido do levantamento, bem como a acurácia das coordenadas dos pontos de enlace, mas torna-se mais difícil a correspondência intra-imagens de feições próximas às câmaras. O distanciamento entre estações de exposição subsequentes não afeta a qualidade da fototriangulação, mas pode dificultar a correspondência de imagens. Na comparação com o arranjo formado por um par estereoscópico, o arranjo triangular permitiu a detecção-localização-tratamento do erro introduzido, enquanto que o par estereoscópico perde convergência já nas primeiras janelas de processamento. Um percurso sinuoso tende a reduzir a acurácia, mas mesmo assim, o programa mostrou conseguir processar toda a sequência.

The Mobile Mapping Systems (MMS) can be defined as a set of sensors embedded on a common platform in order to get spatial information. These sensors are used for imaging or orientation. The integrated orientation using phototriangulation can be employed on both spatial information extracting and MMS orientation. On terrestrial mobile mapping, the photogrammetric bridge (PB) is a special mode of surveying that uses stereopairs to determine the orientation and tridimensional points on terrain. On PB, a point can be viewed by one pair of images or as many as possible images. This characteristic, however, do not ensure that blunders can be detected for all directions. Introducing a third camera having a non-coplanar geometry (based on the epipolar plane) allows a quality improvement of the photogrammetric network determination, formed by the object-space points and exposure stations. The main objectives of this work are showing the third camera contribution for the phototriangulation quality, find an optimal working situation for this set and show that the orientation obtained on the sequential phototriangulation processing can be used as a dead-reckoning sensor. This is done through nine experiments by witch are analyzed processing characteristics, geometry and controllability of blunders. On all experiments, the exterior orientation determination is precise. The tiepoints errors are larger and propagates on the moving direction of the platform. The comparison between batch and sequential processing shows that the batch can be less onerous than sequential when it has few observations, even though it costs more iterations. The controllability is better on the batch processing and the tiepoints tridimensional coordinates determination is more accurate. Bigger processing windows results in more quality on the orientation, but do not affect the tiepoints determination. The dimension of base lift does not affects the quality. A rise of the focal length results on improvement of the trajectory estimation in the movement direction, but reduces the aperture angle, decreasing the field of view. A bigger focal length improves the tiepoints tridimensional coordinates determination proportionally to the rising of focal length. When rising the distance between cameras of the arrange, the positioning quality of the cameras rises in the movement direction as well the tiepoints accuracy, but it turns intra-images matching more difficult for close features. The distance between subsequent exposure stations does not affects the phototriangulations quality, but image matching tends to be more difficult. Comparing with arrange formed by a stereopair, the triangular arrange allowed a detecting-localizationtreatment of an intentionally introduced blunder, while the stereopair lost convergence on the early processing windows. A sinuous trajectory tends to reduce the accuracy, but even so, the program had success on processing the whole sequence.