Correção Geométrica é o processo de alinhar uma imagem com base em pontos de controle, corrigindo distorções simples como rotação ou inclinação do sensor.
Já Ortorretificação vai além: ela também corrige os efeitos do relevo, gerando uma imagem com escala uniforme e precisão cartográfica.
❗ Importante: nenhum desses processos é sinônimo de georreferenciamento.
Georreferenciar uma imagem significa apenas posicioná-la corretamente em um sistema de coordenadas (por exemplo, latitude e longitude) — ou seja, atribuir-lhe uma localização no espaço. No entanto, uma imagem georreferenciada não garante precisão planimetrica ou altimetrica.
Já corrigir geometricamente ou ortorretificar envolve ajustar distorções reais causadas por fatores como a inclinação do sensor, altitude de voo ou o relevo do terreno.
Para realizar tanto processo de Correção Geométrica quanto Ortorretificação e alcançar a maior precisão possível, também são necessários pontos de controle em solo (GCPs). Podemos definir GCPs como locais conhecidos na superfície terrestre, com coordenadas XY (latitude/longitude) e Z (elevação) altamente precisas, obtidas por levantamento topográfico.
Enquanto para uma correção geometrica é necessario somente pontos de controle em solo GCPs, para ortorretificar uma imagem, é necessário pelo menos um modelo de elevação e um modelo de câmera ou coeficientes polinomiais racionais (RPCs).
Em geral, há quatro fatores principais que influenciam a precisão final de uma ortoimagem:
Para testar a precisão de uma ortoimagem, é imprescindível ter pontos de controle em solo. Sem esses pontos, não há como garantir a precisão do produto final, o que pode ser frustrante quando esse controle está ausente.
Assumindo que você tenha usado GCPs, existem duas formas principais de validar a precisão:
Uma vez escolhida a metodologia, o teste de precisão segue estes passos:
Com os dados, calcule a precisão usando um dos métodos comuns:
⚠️ Importante: A precisão pode variar muito dependendo de onde os GCPs de teste estão localizados. GCPs em áreas planas tendem a mostrar maior precisão, enquanto áreas montanhosas apresentam resultados menos precisos. Como regra prática, imagens dos satélites mais recentes como WorldView-1/2 e GeoEye-1 podem alcançar precisão de 2 a 3 pixels, assumindo bom uso de GCPs e um modelo de elevação. Para outros satélites, 5 pixels é uma meta comum.
Por fim, vamos entender o que são os arquivos RPC e sua importância na ortorretificação.
Os arquivos RPC são uma maneira padronizada e eficaz de descrever a posição da imagem de satélite no solo. Eles contêm duas equações polinomiais:
Essas equações calculam a posição XY a partir do canto superior esquerdo da imagem. Os coeficientes que alimentam essas equações são fornecidos pelas empresas de sensoriamento, com base na posição e orientação do satélite no momento da coleta e no modelo rigoroso da câmera, que é proprietário.
Por isso, os RPCs são um modelo genérico que pode ser usado com qualquer sensor e são fáceis de implementar em softwares comerciais de sensoriamento remoto. Muitas vezes, os desenvolvedores preferem usar RPCs em vez de buscar modelos de câmera exclusivos de cada fabricante (o que pode ser demorado).
Embora os RPCs tentem incorporar todos os fatores considerados no modelo de câmera, existe uma pequena diferença entre os dois, o que pode levar a um erro residual ligeiramente maior na ortoimagem final.
???? Observação final: Cada empresa tem seu próprio formato de arquivo RPC — por exemplo, a DigitalGlobe os chama de arquivos RPB, enquanto a Airbus os fornece em formato XML.
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A Lei 12.651, de 25 de maio de 2012, ou novo "Código Florestal", estabelece normas gerais sobre a Proteção da Vegetação Nativa, incluindo Áreas de Preservação Permanente, de Reserva Legal e de Uso Restrito; a exploração florestal, o suprimento de matéria-prima florestal, o controle da origem dos produtos florestais, o controle e prevenção dos incêndios florestais, e a previsão de instrumentos econômicos e financeiros para o alcance de seus objetivos.
O reconhecimento da existência de áreas rurais consolidadas, - área de imóvel rural com ocupação antrópica preexistente a 22 de julho de 2008 - em Áreas de Preservação Permanente, de Reserva Legal ou de Uso Restrito é um ponto de destaque na aplicação da nova Lei.
Tela de consulta do SPOTMaps com divisas de cenas e datas usadas
São várias opções de imagens de satélites existentes e operacionais em 2008 que podem atender a demanda de dados para este período e para este objetivo. Os satélites e altíssima resolução começaram a ser lançados e sus imagems comercializadas em 1999, com o IKONOS...mais nem sempre oferecem dados nas datas e locais de interesse
Mais nos quesitos de qualidade, praticidade, relação custo benefício, a melhor solução é sem duvidas o SPOTMaps com as seguintes especificações
Quicklook SPOT MAP e a linha de mosaicagem usada
Disponibilidade do SPOT MAP para o Brasil e datas disponíveis:
Fornecemos igualmente cenas SPOT 5 de 5 m de resolução, coloridas, geradas por fusão digital do SPOT 5 no modo PAN , com 5 m de resolução digital P&B, e no modo XS com 10 m de resolução digital colorido com4 bandas espectrais. O produto final tem 5 m em cores naturais ou cores falsas. Veja uma tela de tal produto a seguir.
Fornecemos igualmente cenas SPOT 5 de 2,5 m de resolução, coloridas, geradas por fusão digital do SPOT 5 no Supermodo PAN , com 2.5 m de resolução digital P&B, e no modo XS com 10 m de resolução digital colorido com 4 bandas espectrais. O produto final tem 2.5 m em cores naturais ou cores falsas. Veja uma tela de tal produto a seguir.
Consulte igualmente a Nota Técnica 001/2017/CGMA/SRMA/SEMA-MT Revisada de 19-06-2018 que trata da Metodologia de interpretação de imagens de satélites para definição e delimitação de áreas consolidadas conforme legislação vigente.
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Se imagens de satélites são informações hoje democraticamente e generosamente disponíveis no mercado, o mesmo não se pode dizer de informação de altimetria, onde é comum termos que nos satisfazer com uma solução que está ainda longe do ideal técnico para se alcançar os melhores resultados. Mas parece que esta escassez está com os dias contatos. A AIRBUS acaba de anunciar que a sua base mundial de altimetria de alta resolução, o WorldDEM está disponível, praticamente em pronta entrega e com especificações técnicas surpreendentes... Confira!
- Recobrimento de polo a polo: modelo digital de elevação homogêneo
- Qualidade única: informação de altimetria de qualidade superior
- Disponibilidade para qualquer localidade da Terra
- Precisão sem igual: 2 m de precisão relativa / 4 m de precisão absoluta na vertical
- Resolução horizontal de 12 por 12 m em formato raster
- Modelo Digital de Superficie & Modelo Digital de Terreno disponíveis
- Fácil acesso
E as boas notícias não param por aqui:
O Modelo Digital de Terreno do WorldDEM é derivado do WorldDEM™ após remoção por edição digital da vegetação e das edificações, e mostra o solo nú da superfície da Terra. Como o Modelo Digital de Terreno do WorldDEM é elaborado a partir de um dado de alta resolução, ele traz igualmente a garantia e a qualidade de um alto nível de detalhe e precisão.
Os MDT são ideais para mapeamento, modelização hidrológica, e análise de terreno. Estes produtos compõe o leque de produtos disponibilizados pela AIRBUS, mas oferecemos igualmente opções adicionais de produtos baseados no WorldDEM, tais como base de dados mundiais de linhas de costa, mapas de corpos d´água e mapas globais de aeroportos e de portos.
Veja um comparativo como que existia de melhor até agora:
O WorldDEM fornece um nível de detalhamento superior ao SRTM até então disponível. Local: Arkansas, USA
A ENGESAT oferece na linha do WorldDEM dados com qualidade, precisão e recobrimentos sem precedentes. Para ajudar os clientes a se beneficiarem da alta precisão desta informação altimétrica, três produtos principais são disponibilizados.
Modelo digital de superfície sem edição, ou seja sem qualquer post processamento. Este produto geralmente contém artefatos próprios a dados radar e ao processamento, bem como áreas não validadas.
Modelo digital de superfície editado com consistência hidrológica garantida, (por exemplo: achatamento dos corpos d´água, fluxo consistente dos cursos d´água, edição da linha de costa). Ideal para aplicações de defesa e segurança, e para a indústria de óleo e gás.
Modelo digital de terreno, representando o solo nú sem vegetação nem edificações. Ideal para mapeamento, modelização hidrológica e análise de terreno.
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Na publicação anterior nós explicamos o que é ortorretificação e para que serve. Agora, entenda como funciona!
O ponto de partida neste processamento é uma imagem georreferenciada que vai se tornar ortorretificada. Frequentemente, o georreferenciamento inicial da imagem é feito a partir dos parâmetros orbitais do satélite ( informações fornecidas pelo satélite junto com a imagem bruta) e tem uma precisão limitada pela precisão do sistema de GPS e de controle de atitude do satélite. Esta precisão pode ser melhorada a partir do georreferenciamento com pontos de controle coletados em campo.
Para ortorretificar uma imagem, são necessários no mínimo dois ingredientes básicos, e um terceiro opcionalmente:
Quando a ortorretificação é realizada usando um Modelo Digital de Elevação (seja de terreno ou de superfície), os RPCs do sistema imageador e os pontos de controle, então as informações reunidas permitem alcançar um resultado de grande precisão de localização cartográfica.
Quanto mais preciso, e maior a resolução do MDT ou MDS e dos pontos de apoios, melhor será a precisão de localização final do produto ortorretificado. Você poderá consultar em outro post deste blog a metodologia de se medir a precisão cartográfica de uma imagem.
Remover a influência do relevo é um dos objetivos mais importantes do processo de ortorretificação. O efeito do relevo no momento do imageamento distorce a posição dos alvos para uma posição externa com relação ao centro da câmera. Por esta razão, o processo de ortorretificação tem um impacto mais forte nas áreas de relevo acentuado. Em regra geral, ao ortorretificar uma imagem de alta resolução, se deve usar um modelo de elevação de 10 m de resolução ou melhor. Em áreas montanhosas, se recomenda usar um modelo de elevação de maior resolução ainda. Obviamente, um modelo mais preciso é o ideal, porém, em muitos casos, não existe disponibilidade de modelos tão precisos, e criar um seria muito caro ou levaria muito tempo. Então na prática o que realmente conta é a acessibilidade.
Dois métodos podem usados para ortorretificar imagens com qualidade.
A luz deste exemplo, veja a importância de ter um modelo de altimetria compatível com a realidade do local recoberto pela imagem ortoretificada.
Na parte superior, a imagem PLEIADES modo PSM de 50 cm de resolução sobre o Rodoanel no sul da cidade de São Paulo, ortoretificada com um modelo de altimetria anterior as obras de terraplanagem para a construção da rodovia. A estrada está sinuosa pois na altimetria ainda tem morros no local da estrada...
Na parte inferior, a imagem PLEIADES modo PSM de 50 cm de resolução sobre o Rodoanel no sul da cidade de São Paulo, ortoretificada com um modelo de altimetria posterior as obras de terraplanagem para a construção da rodovia realizado com dados LiDAR. A estrada está reta pois a ortoretificação tomou em conta as alterações da altimetria introduzidas com a terraplanagem, o espaço ocupado pela estrada é conforme a realidade do local.
Veja a seguir um exemplo de relatório de ortoretificação fornecido ao cliente junto com a ART para certificar a data da imagem e a precisão absoluta de localização resultante do processamento: Exemplo de Relatorio Final de Ortoretificação com pontos de controle em campo
É um processo que visa corrigir uma imagem, de modo que cada pixel é colocado na posição geométrica teórica como se eles tivessem sido imageados na vertical ou mais próximo desta situação. Desse modo, a ortorretificação tem por objetivo gerar uma imagem em que as distorções internas (do sistema) e externas (da paisagem) são corrigidas, tornando as coordenadas mais precisas, e corrigindo os efeitos de perspectivas e a influência do relevo (vales e morros) sobre a geometria da imagem.
Com as medidas de distâncias, áreas e direções mais precisas, a imagem ortorretificada pode ser considerada um produto de maior qualidade cartográfica, pois está mais fiel a realidade e oferece melhores resultados nos trabalhos de engenharia.
Porém, pode-se afirmar que é impossível remover todas as distorções geométricas de uma imagem, já que visualizamos o dado num plano, através da tela do computador ou no papel, enquanto a superfície da Terra é curva.
Ilustração: David DiBiase, Penn State University
As ilustrações acima são um exemplo. Mostram um caminho cortando uma área florestal, no sentido noroeste para sudeste. Do lado direito, temos a imagem resultante da ortorretificação, na qual é fácil perceber que a distorção no caminho, que aparecia ondulado próximo ao rio, foi corrigida, e a estrada ficou reta. Isto acontece porque o efeito causado pela topografia do local foi corrigido.
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