Tese - Universidade de Lisboa

Transcrição

UNIVERSIDADE DE LISBOA
FACULDADE DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA
A FOTOGRAMETRIA APLICADA AO
ESTUDO MULTI-TEMPORAL DE
MOVIMENTOS DE VERTENTE
Francisco Magalhães Sequeira
MESTRADO EM CIÊNCIAS E ENGENHARIA DA TERRA
2006
UNIVERSIDADE DE LISBOA
FACULDADE DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA
A FOTOGRAMETRIA APLICADA AO
ESTUDO MULTI-TEMPORAL DE
Francisco Magalhães Sequeira
Dissertação orientada pelo Prof. Doutor João Catalão Fernandes
MESTRADO EM CIÊNCIAS E ENGENHARIA DA TERRA
2006
A fotogrametria aplicada ao estudo multi-temporal de movimentos de vertente
“Ad augusta per angusta”
Que este meu trabalho seja uma
luz nas caminhadas futuras.
iii
Francisco M. Sequeira
iv
Resumo
Os movimentos de vertente são uma das principais fontes de risco geológico em Portugal.
Uma das possíveis formas de analisar espaço-temporalmente com precisão este tipo de
fenómenos é com o recurso a uma boa série de cobertura fotogramétrica da área de estudo e
um bom controlo topográfico.
A presente dissertação teve como objectivo o estudo de viabilidade de aplicação de técnicas
fotogramétricas automáticas na construção de Modelos Digitais de Terreno (MDT) rigorosos,
de modo a obter uma definição precisa e detalhada da morfologia do terreno, de forma a poder
distinguir os movimentos de massa de elevadas dimensões, ao nível do estudo da estabilidade
de vertentes e ao nível da sua evolução temporal.
O estudo foi centralizado na área do Cabeço do Facho em São Martinho do Porto e abrange
uma série temporal de 53 anos, com seis épocas de estudo, iniciando-se no primeiro voo
fotogramétrico da zona, efectuado em 1947, continuando com dados relativos aos anos de
1957, 1972, 1983, 1991, e terminando no ano de 2000.
O apoio topográfico, realizado em 2004, permitiu obter pontos fotogramétricos (PF) comuns
em todas as épocas de estudo, sendo por isso considerados pontos imutáveis ao longo do
tempo.
Após o processamento da orientação dos pares fotogramétricos referentes a cada ano da série
temporal, efectuou-se uma análise, com o voo mais recente, no sentido de determinar qual o
melhor método a aplicar na criação, em cada época, dos respectivos MDTs, em face das
opções fornecidas pelo software de modelação tridimensional do terreno ISAE, da
Zeiss/Intergraph. Assim sendo, procedeu-se à aquisição manual e à aquisição automática de 8
MDTs. Utilizando os PFs da área foi efectuada uma comparação entre o valor da altitude do
PF e o respectivo valor obtido na aquisição manual do MDT, verificando-se que o valor
médio das diferenças era igual a 0.432 metros, sendo o desvio-padrão igual a 0.089 metros,
podendo-se afirmar que a aquisição manual tinha ocorrido de uma forma bastante satisfatória.
Posteriormente as 7 representações numéricas do terreno adquiridas automaticamente foram
comparadas com o MDT adquirido manualmente, verificando-se que, para a área de estudo, o
melhor método a aplicar era considerar o terreno do tipo montanhoso e aplicar o filtro de
adoçamento médio na reconstrução automática da sua superfície.
v
As linhas de costa de cada época foram adquiridas, por processo de restituição fotogramétrica,
de modo a fornecer informação geomorfológica ao software no momento da aquisição
automática das superfícies digitais de terreno temporais, bem como para o estudo da evolução
das movimentações da linha delimitadora entre a terra e o mar ao longo do tempo.
Processados automaticamente os 6 Modelos Digitais de Terreno, correspondentes a cada fase
de análise, verificou-se que as superfícies geradas representavam a realidade do terreno em
cada ano considerado e que a precisão altimétrica era melhor que 0.5 metros para as épocas de
2000, 1991, 1983, 1972 e 1957, e na ordem de 1.5 metros para o ano de 1947.
Com base na informação obtida é efectuada uma análise à evolução do terreno ao longo do
tempo.
A principal conclusão deste estudo é que MDTs gerados automaticamente por estereocorrelação, baseados em fotografias aéreas verticais, são uma poderosa ferramenta na
avaliação do perigo de movimentos de vertente e no estudo do seu movimento, permitindo
criar superfícies topográficas digitais de elevada precisão que sirvam de entrada para as
avaliações ou simulações numéricas. Relativamente à linha de costa concluiu-se que existe
uma tendência de recuo na área de estudo.
Palavras-chave: Movimentos de Vertente, Fotogrametria, Modelo Digital de Terreno,
Estéreo-correlação
vi
Abstract
Landslide movements are one of the main sources of geologic hazard in Portugal. Its
evaluation and analysis has been the subject of several studies with a large range of
techniques. Photogrammetric techniques are one of the most used techniques because of its
high temporal resolution and range and high spatial precision when complemented with a
good topographical control and high precision instruments.
The main objective of this work is the analyze the feasibility of automatic photogrammetric
techniques on the computation of rigorous Digital Terrain Models (DTM), in order to derive a
detailed land morphology definition and to detect and measure large mass movements
allowing the stability evaluation and its secular evolution.
The study area was Cabeço do Facho, in São Martinho do Porto, and includes a secular series
of 53 years, with six flights: beginning in 1947, followed by 1957, 1972, 1983, 1991, and
finishing with 2000 flight.
In 2004 a topographic survey was made aimed to coordinate a set of photogrammetric points
identifiable in all aerial surveys. These points were the input data for a multi-temporal aerial
triangulation, including all six flights, deriving the exterior orientation of each photo within a
common reference frame.
After the orientation phase (interior and absolute) an analysis was performed in order to
determine the best method to derive the DTM by automatic stereo-correlation. Several DTM
were constructed with different parameterisations using the three-dimensional terrain
modulation software ISAE from Zeiss/Intergraph. Also a manual acquisition was performed
to benchmark the other automatic acquisitions. The photogrammetric points were used to
evaluate the DTMs and it was verified that the manual acquisition had a mean residual of
0.432 meter, with a standard deviation of 0.089 meters. We may conclude that the manual
acquisition had a very good precision although there was a slightly small bias on the heights.
From the comparison of all tests against the manual acquisition it was concluded that the best
parameterisation was obtained when the ground was considered of the mountainous type and
the smoothing filter was medium.
The shoreline of each epoch was acquired by photogrammetric restitution, in order to supply a
complementary geomorphologic input to the automatic software, as well as the study of the
vii
evolution of the coastline throughout the time of study. The optimal parameterization was
applied to each epoch and six DTMs were derived representing the reality of the terrain, in
each year of analysis. The estimated precision of these DTM were better than 0.5 meters for
2000, 1991, 1983, 1972 and 1957, and around 1.5 meters for 1947.
The dissertation is also completed with the analysis of the morphological land evolution in the
secular series.
The main conclusion of this study is that the DTMs computed from automatic stereocorrelation based on photogrammetric aerial photos, properly handled, are a strong tool for
landslide hazard evaluation and for mass movement studies allowing the computation of high
precision topographic surfaces that would serve as input for numerical evaluations or
simulations. As for the coastline, we concluded that there is a predisposition of retreat of the
beach line in the study area.
Keywords: Landslide, Photogrammetry, Digital Terrain Model, Stereo-correlation
viii
Índice
RESUMO
ABSTRACT
LISTA DE TABELAS
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE ABREVIATURAS
AGRADECIMENTOS
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO
1.1. Enquadramento do Trabalho ............................................................................................. 1
1.2. Objectivos ......................................................................................................................... 3
1.3. A Secção de Fotogrametria do Instituto Geográfico do Exército ..................................... 4
1.4. Área de Estudo .................................................................................................................. 6
1.5. Organização do Trabalho ................................................................................................ 11
CAPÍTULO II – MODIFICAÇÕES DETECTADAS NO TERRENO POR
PROCESSOS DE FOTOGRAMETRIA
2.1. Considerações Sobre o Processo de Obtenção de Modelos Digitais de Terreno............ 13
2.2. Estudos Sobre a Aquisição de Modelos Digitais de Terreno.......................................... 15
2.3. A Importância da Textura das Imagens .......................................................................... 17
2.4. Investigações de Avaliação da Erosão Costeira.............................................................. 18
2.5. As Investigações Sobre a Evolução do Litoral Português .............................................. 21
ix
CAPÍTULO III – O PROCESSO FOTOGRAMÉTRICO
3.1. Objectivo da Fotografia Aérea ........................................................................................23
3.2. Obtenção de Fotografias Aéreas......................................................................................24
3.3. Digitalização das Fotografias ..........................................................................................25
3.4. Orientações Fotogramétricas ...........................................................................................29
3.5. Triangulação Aérea..........................................................................................................34
3.5.1. A Triangulação Aérea Automática ......................................................................34
3.5.2. O software ISAT (ImageStation Automatic Triangulation) ................................36
3.6. Geração Automática de Modelos Digitais de Terreno ....................................................39
3.6.1. Definição de Modelo Digital de Terreno .............................................................39
3.6.2. O software ISAE (ImageStation Automatic Elevations)......................................40
3.6.3. Construção da Superfície do Modelo Digital de Terreno ....................................47
3.6.3.1. Modelo TIN...........................................................................................48
3.6.3.2. Modelo GRID .......................................................................................49
CAPÍTULO IV – EXTRACÇÃO DOS MODELOS DIGITAIS DE
TERRENO
4.1. Definição da Série Temporal Para a Área de Estudo ......................................................51
4.2. Digitalização dos Diapositivos da Série Temporal..........................................................53
4.3. Apoio Topográfico e Pontos Fotogramétricos.................................................................54
4.4. Orientação dos Pares Estereoscópicos.............................................................................57
4.5. Estudo do Método a Utilizar na Aquisição Automática dos Modelos Digitais de
Terreno .............................................................................................................................64
4.6. Aquisição Automática dos Modelos Digitais de Terreno para as Seis Épocas de
Estudo...............................................................................................................................66
CAPÍTULO
V
–
VARIAÇÃO
ESPAÇO-TEMPORAL
DOS
5.1. Representação dos Seis Modelos Digitais de Terreno.....................................................75
5.2. Análise da Evolução da Linha de Costa ..........................................................................80
5.3. Alterações ao Volume do Terreno...................................................................................94
x
CAPÍTULO VI – CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
6.1. Conclusões e Considerações Finais .............................................................................. 107
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 111
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 117
ANEXOS
Anexo 1 – Certificados de Calibração das Câmaras Aéreas Utilizadas............................... 119
Anexo 2 – Coordenadas das Marcas Fiduciais para os Voos de 1947 e 1957 ..................... 133
Anexo 3 – Croquis dos Pontos Fotogramétricos.................................................................. 137
Anexo 4 – Valores Estatísticos de Área e Volume .............................................................. 173
xi
xii
Lista de Tabelas
Tabela 4.1 – Voos na área de São Martinho do Porto. ............................................................. 52
Tabela 4.2 – Caracterização das fotografias aéreas nas 6 épocas de estudo. ........................... 52
Tabela 4.3 – Definição do pixel de digitalização e correspondentes valores no terreno.......... 53
Tabela 4.4 – Coordenadas HGDLx dos Pontos Fotogramétricos e respectiva precisão
estimada no ajustamento. .................................................................................... 57
Tabela 4.5 – Valores de parametrização dos 6 projectos fotogramétricos. .............................. 58
Tabela 4.6 – Valores resultantes do processo fotogramétrico. ................................................. 60
Tabela 4.7 – Erro médio quadrático da orientação absoluta das 6 épocas. .............................. 61
Tabela 4.8 – Comparação altimétrica para as 6 épocas em estudo. ......................................... 62
Tabela 4.9 – Erro de posicionamento em altimetria. ............................................................... 63
Tabela 4.10 – Dados de comparação entre o MDT manual e os MDT`s gerados. .................. 66
Tabela 4.11 – Definição teórica do valor de grelha a utilizar. ................................................. 67
Tabela 4.12 – Comparação altimétrica para os 6 Modelos Digitais de Terreno. .................... 69
Tabela 4.13 – Parâmetros estatísticos relativos à comparação altimétrica para os 6 MDT. ... 69
Tabela 5.1 – Valores de altitude máxima e respectivo erro associado para a área de
estudo, nas diferentes épocas consideradas. ....................................................... 79
Tabela 5.2 – Valores numéricos relativos ao cálculo da evolução da linha de costa no
período de 1947 a 1957. ..................................................................................... 86
período de 1957 a 1972. ...................................................................................... 87
período de 1972 a 1983. ...................................................................................... 88
período de 1983 a 1991. ...................................................................................... 90
xiii
período de 1991 a 2000........................................................................................91
período de 1983 a 2000........................................................................................92
período de tempo em estudo. ...............................................................................94
Tabela 5.9 – Valores máximos de altitude para as áreas A e B. ...............................................95
Tabela 5.10 – Valores estatísticos de área e volume para a área de estudo A. .........................96
Tabela 5.11 – Valores estatísticos de área e volume para a área de estudo B. .........................96
xiv
Lista de Figuras
Figura 1.1 – Actividades da Secção de Fotogrametria. .............................................................. 5
Figura 1.2 – Localização da área de estudo................................................................................ 6
Figura 1.3 – Vista geral de São Martinho do Porto. ................................................................... 7
Figura 1.4 – Falésias na zona do Facho...................................................................................... 7
Figura 1.5 – Esboço geomorfológico da região litoral entre a Nazaré e Peniche....................... 8
Figura 1.6 – Localização da zona de estudo A. ........................................................................ 10
Figura 1.7 – Localização da zona de estudo B. ........................................................................ 10
Figura 3.1 – PhotoScan TD. ..................................................................................................... 25
Figura 3.2 – Orientação de diapositivos no PhotoScan............................................................ 26
Figura 3.3 – Foto digitalizada com resoluções diferentes. ....................................................... 26
Figura 3.4 – Filtro Gaussian..................................................................................................... 28
Figura 3.5 – Níveis de cinzento de uma imagem original. ....................................................... 28
Figura 3.6 – Multiplicação dos valores de cinzento pelo filtro Gaussian. ............................... 28
Figura 3.7 – Valor de cinzento do pixel central por aplicação do filtro Gaussian................... 29
Figura 3.8 – Valores de cinzento da imagem após aplicação do filtro Gaussian..................... 29
Figura 3.9 – Marcas fiduciais de uma fotografia...................................................................... 30
Figura 3.10 – Ângulos de atitude do avião ω, φ ,κ................................................................... 31
Figura 3.11 – Condição de colinearidade. ................................................................................ 31
Figura 3.12 – Intersecção espacial para seis imagens. ............................................................. 35
Figura 3.13 – Triângulo formado no espaço entre os feixes perspectivos e a linha de voo. .... 35
Figura 3.14 – Tarefas mais importantes da cadeia de produção do ISAT................................ 37
Figura 3.15 – Ambiente Windows do projecto com os ficheiros criados pelo ISAT. .............. 38
Figura 3.16 – Estrutura piramidal............................................................................................. 41
xv
Figura 3.17 – Modelação 3D.....................................................................................................42
Figura 3.18 – Interpolação finita de um elemento. ...................................................................42
Figura 3.19 – Worflow de produção automática de MDT`s utilizando o software ISAE. ........46
Figura 4.1 – Imagem aérea com a localização dos PF`s. ..........................................................55
Figura 4.2 – Exemplo de um registo de PF (PF103).................................................................59
Figura 4.3 – Gráfico com a representação das diferenças de valor altimétrico dos PF`s. ........63
Figura 4.4 – Indicação da área teste dentro da área de estudo temporal...................................64
Figura 4.5 – Modelo Digital de Terreno para a época de estudo de 2000. ...............................71
Figura 4.10 – Modelo Digital de Terreno para a época de estudo de 1947. .............................73
Figura 5.1 – Representação 2D do Modelo Digital de Terreno do ano de 2000. .....................76
Figura 5.7 – Fotografia, dos anos Cinquenta do Século XX, no morro do Facho,
avistando-se a Nazaré...........................................................................................80
Figura 5.8 – Linha de costa para as 6 épocas de estudo, enquadradas na informação
vectorial da Folha 316 da Série M888 do IGeoE de 2001. ..................................81
Figura 5.9 – Linha de costa referente à época de 1947 inserida no extracto da Folha 316 –
4.ª Edição, do IGeoE. ...........................................................................................82
xvi
Figura 5.10 – Linha de costa referente à época de 1957 inserida no extracto da Folha 316
– 4.ª Edição, do IGeoE......................................................................................... 82
– 4.ª Edição, do IGeoE......................................................................................... 83
– 4.ª Edição, do IGeoE......................................................................................... 83
– 4.ª Edição, do IGeoE......................................................................................... 83
– 4.ª Edição, do IGeoE......................................................................................... 84
Figura 5.15 – Identificação dos 8 troços considerados............................................................. 85
Figura 5.16 – Evolução da linha de costa no período de 1947 a 1957. .................................... 86
Figura 5.22 – Localização da zona de estudo A com a visualização do terreno obtida pela
fotografia 3417 do voo FAP de 1991. ................................................................. 94
Figura 5.23 – Localização da zona de estudo B com a visualização do terreno obtida pela
fotografia 3417 do voo FAP de 1991. ................................................................. 95
Figura 5.24 – Variação de volume verificada na área A. ......................................................... 97
Figura 5.25 – Alteração de volume verificada entre os planos de referência de 10 em 10
metros para as épocas de estudo, na área A......................................................... 97
Figura 5.26 – Variação de volume verificada na área B. ......................................................... 98
metros para as épocas de estudo, na área B......................................................... 98
Figura 5.28 – Área A – Análise volumétrica entre 1947 e 1957. ............................................. 99
xvii
Figura 5.29 – Área A – Análise volumétrica entre 1957 e 1972. .............................................99
Figura 5.30 – Área A – Análise volumétrica entre 1972 e 1983. ...........................................100
Figura 5.34 – Área B – Análise volumétrica entre 1947 e 1957.............................................101
Figura 5.39 – Localização das linhas de perfil na área A, enquadradas no modelo TIN de
1947....................................................................................................................103
Figura 5.40 – Perfil da linha 1.................................................................................................103
xviii
Lista de Abreviaturas
2D – Bidimensional
3D – Tridimensional
AO – Absolute Orientation
ASTER – Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer
CAD – Computer Aided Design
CMP – CoMposit Color
CP – Centro de Projecção
DEM – Digital Elevation Model
DGM – Digital Ground Model
dpi – Dots Per Inch
DTM – Digital Terrain Model
EGM96 – Earth Gravity Model 96
ESRI – Environmental Systems Research Institute, Inc.
FAP – Força Aérea Portuguesa
GPS – Global Positioning System
GRID – Grelha Regular Quadrática ou Rectangular
HGDLx – Coordenadas Militares Hayford-Gauss Datum Lisboa
IGC – Instituto Geográfico e Cadastral
IGeoE – Instituto Geográfico do Exército
IGP – Instituto Geográfico Português
INGR – Intergraph
IPCC – Instituto Português de Cartografia e Cadastro
ISAE – ImageStation Automatic Elevations
ISAT – ImageStation Automatic Triangulation
ISDC – ImageStation DTM Collection
ISDM – ImageStation Digital Mensuration
ISFC – ImageStation Feature Collection
ISPM – ImageStation Photogrammetric Manager
ISSD – ImageStation Stereo Display
JPEG – Joint Photographic Experts Group
MDE – Modelo Digital de Elevação
xix
MDT – Modelo Digital de Terreno
MIT – Massachusetts Institute of Technology
MNT – Modelo Numérico do Terreno
P/B – Preto e Branco
PF – Ponto Fotogramétrico
PPA – Principal Point of Autocollimation
PPS – Principal Point of Symmetry
RO – Relative Orientation
SAR – Synthetic Aperture Radar
SCE – Serviço Cartográfico do Exército
SCOP – Stuttgart Contour Program
SIG – Sistemas de Informação Geográfica
TA – Triangulação Aérea
TAA – Triangulação Aérea Automática
TGO – Trimble Geomatics Office
TIFF – Tagged Image File Format
TIN – Triangulated Irregular Network
xx
Agradecimentos
A elaboração de um trabalho deste tipo requer uma série de apoios, sem os quais não seria
possível terminar esta dura jornada. Assim sendo, expresso os meus agradecimentos:
Ao Sr. Professor Doutor João Catalão pelo seu apoio, paciência, colaboração e orientação no
processo de elaboração deste trabalho;
Ao Sr. Professor Doutor Fernando Marques pela sua disposição para os esclarecimentos tidos
por conveniente;
Ao Instituto Geográfico do Exército (www.igeoe.pt), pela informação cartográfica fornecida e
pelas facilidades concedidas para a realização dos trabalhos fotogramétricos. Em especial
agradeço ao Chefe do Departamento de Aquisição de Dados, Sr. TCor António Jaime Gago
Afonso, e ao Chefe da Secção de Fotogrametria, Sr. Major Luís Henrique Ribeiro Crispim;
Ao Instituto Geográfico Português (www.igeo.pt), pelos dados cartográficos fornecidos
(fotografias aéreas e diapositivos a preto-e-branco), ao abrigo do Programa FIGIEE –
Programa de Informação Geográfica para Investigação, Ensino e Edição;
À empresa Geometral, especialmente ao colega Gonçalo, pelo apoio e auxílio prestado na
campanha de obtenção das coordenadas cartográficas dos pontos fotogramétricos;
Ao Sr. 1.º Sargento José Manuel Borges Teixeira Dias, do Instituto Geográfico do Exército,
por toda a colaboração e assistência prestada no decorrer do estudo fotogramétrico realizado;
Aos colegas Manuel Valério e João Noiva Gonçalves, por toda a disponibilidade, colaboração
e sugestões apresentadas;
À minha querida Natália por toda a paciência, apoio, compreensão e ajuda prestada durante
toda a fase de realização deste Mestrado, especialmente por receber continuadamente um
sorriso nos lábios quando sacrificava os dias e os fins-de-semana em prol da presente
dissertação, e a quem eu dedico este meu trabalho;
Aos meus pais, embora já falecidos, pela força interior que sempre obtive deles;
Por último, agradeço a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a realização
deste trabalho.
xxi
xxii
“A FOTOGRAMETRIA APLICADA AO
ESTUDO
MULTI-TEMPORAL
DE
MOVIMENTOS DE VERTENTE”
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1.1. Enquadramento do Trabalho
Em Portugal há claras evidências de grandes escorregamentos antigos que originaram
modificações de índole topográfica bastante importantes. Nas áreas onde as circunstâncias
geomorfológicas e geotécnicas são semelhantes às movimentações de vertentes antigas, é
provável que a ocorrência das mesmas causas e de factores desencadeadores de magnitude
semelhante possam também desencadear novos escorregamentos que poderão provocar
grandes desastres naturais. A própria acção humana na faixa litoral nas últimas décadas tem
aumentado a urgência em estudar a sua evolução sob acção de factores antrópicos e/ou
naturais.
Os movimentos de vertente abrangem balançamentos, desabamentos, deslizamentos,
escoadas, expansões laterais e movimentos complexos, sendo os riscos associados a estas
manifestações de instabilidade frequentemente subestimados devido à ignorância generalizada
acerca da natureza, significado e causas do movimento, e à sua habitual atribuição a outros
factores [Zêzere, 2000]. Estes movimentos, enquanto demonstrações de desestabilização
1
geomorfológica, podem colocar em risco vidas humanas e perturbar significativamente todas
as actividades antrópicas desenvolvidas.
A erosão, e em especial a erosão litoral, é o mecanismo que conduz à desagregação das
formações geológicas, por acção dos mais variados agentes naturais e por outros fenómenos
induzidos por actividade humana na natureza, e no consequente arrastamento dos produtos
que dela derivam, sendo de referir que tendencialmente a erosão progride rapidamente,
conduzindo a modificações na geometria da área. A monitorização dessas áreas tem fornecido
informações consideradas essenciais para que a dinâmica da erosão costeira seja
compreendida. Nas áreas susceptíveis a manifestações de instabilidade torna-se necessário a
informação detalhada sobre a sua actividade de forma a estimar as suas consequências
potenciais e a minimizar os prejuízos, por implementação de medidas de estabilização e de
uma correcta gestão do território.
A informação sobre grandes movimentos de vertentes antigos em Portugal é extremamente
limitada, havendo pouca investigação relacionada com o assunto. Segundo Marques [1997],
até ao início dos anos 90, do século XX, os estudos relacionados com os movimentos de
arribas litorais eram escassos e geralmente de carácter qualitativo, não constituindo base
adequada para a determinação dos condicionamentos à ocupação das faixas de terreno
adjacentes às arribas.
Mas, por outro lado, de acordo com Zêzere [2000] as ocorrências cada vez mais frequentes de
eventos catastróficos, como os verificados, por exemplo, em Ribeira Quente (Açores) em
1997, e em diversos pontos do planeta, como na Campania (Itália) em 1998 ou na Venezuela
e no Brasil em 1999, tem provocado o aumento, nos últimos anos, da tomada de consciência
para a caracterização dos movimentos de vertente.
A realização de descobertas distintas, nos campos da óptica e da química, proporcionaram o
aparecimento da fotografia no século XIX, sendo que, segundo Teodoro et al. [2002] e Rocha
et al. [2003], as primeiras fotografias aéreas conhecidas foram obtidas por um balão entre
1849 e 1850. Os diversos episódios das grandes guerras mundiais e o aparecimento dos
diferentes programas espaciais levaram ao desenvolvimento de tecnologias para aquisição de
imagens e fotografias inseridas em plataformas espaciais ou aerotransportadas, quer para
objectivos de estratégia militar, quer na monitorização dos diferentes ecossistemas terrestres
ou interplanetários.
2
As investigações de índole geomorfológica utilizam, habitualmente, como fonte principal dos
seus dados para a detecção e caracterização das áreas de trabalho, imagens de detecção
remota. Os investigadores aproveitam as vantagens fornecidas pela acessibilidade das
imagens para providenciarem um válido substituto para alguns dos trabalhos de campo
necessários. Além disso, a informação dos dados de detecção remota fornecem uma visão
sinóptica, uma compatibilidade entre os diversos dados e a capacidade para o registo
histórico, assim como a possibilidade de fornecer dados na parte não visível do espectro
electromagnético [Cooke and Doornkamp, 1990].
O aparecimento dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) originou que fossem
fornecidos instrumentos para que a detecção de características geomorfológicas se tornassem
mais fáceis de obter, ao permitir a integração de imagens de detecção remota com outras
fontes de dados, nomeadamente dados de campo, informação cartográfica, Modelos Digitais
de Terreno (MDT), entre outros. O uso de diversas séries de dados maximiza a informação
disponível ao geomorfologista [Smith et al., 1996]. O ambiente SIG permite visualizar as
formas do terreno, realçar essas formas, analisar e utilizar técnicas de modelação de forma a
obter o máximo de dados geomorfológicos sobre a área em trabalho.
A representação num sistema de informação das alterações sofridas em determinada região,
ao longo do tempo, permite modular o comportamento dos objectos na sua trajectória espaçotemporal. Um modelo espaço-temporal é capaz de representar adequadamente fenómenos que
variam tanto no espaço como no tempo, e que reúnem dois aspectos distintos, como sejam a
escolha de conceitos adequados do espaço e do tempo, e a construção de representações
computacionais apropriadas correspondentes a esses conceitos.
1.2. Objectivos
Para analisar, de uma forma bastante precisa, os processos de dinâmica litoral, em particular
os movimentos de vertente, é fundamental possuir uma boa série de cobertura fotogramétrica
e um bom controlo topográfico. Neste estudo pretende-se utilizar técnicas de fotogrametria
aérea de alta precisão, de forma a criar modelos digitais de terreno rigorosos, que forneçam
uma definição precisa e detalhada da morfologia do terreno, para que os movimentos de
massa de elevadas dimensões possam ser assinalados, de modo a permitir o estudo da
estabilidade de vertentes e da sua evolução ao longo do tempo. Essas técnicas têm por base o
3
pacote de software vocacionado para a área da fotogrametria do grupo Zeiss/Intergraph,
nomeadamente os produtos ISAT (ImageStation Automatic Triangulation) e ISAE
(ImageStation Automatic Elevations). A execução do estudo fotogramétrico decorreu nas
instalações do Instituto Geográfico do Exército, numa estação fotogramétrica digital equipada
com as últimas versões dos programas fotogramétricos disponibilizados pelo grupo referido.
1.3. A Secção de Fotogrametria do Instituto Geográfico do Exército
O Instituto Geográfico do Exército (IGeoE) é um órgão nacional produtor de informação
geográfica. A sua missão principal é a de prover com informação geográfica o Exército, os
outros ramos das Forças Armadas e a comunidade civil, pelo que assegura a execução das
actividades relacionadas com a ciência geográfica, a técnica cartográfica e a promoção e
desenvolvimento de acções de investigação científica e tecnológica, no domínio da geomática.
A Base de Dados de Informação Geográfica do IGeoE é o alicerce principal da Cartografia
Nacional. Em especial a Carta Militar de Portugal, série M888, à escala 1:25 000, constitui a
cartografia base de Portugal, dado ser a cartografia de maior escala, produzida de raiz, que
cobre integralmente o território nacional.
Para se manter na vanguarda das técnicas mais recentes das ciências geográficas, o IGeoE
mantêm uma actualização tecnológica permanente, assegurando uma renovação contínua nas
artes geográficas utilizadas, bem como implementando novos processos inovadores em toda a
área de produção cartográfica. Uma área onde mais se têm verificado o avanço tecnológico é
a área da fotogrametria.
A Secção de Fotogrametria é uma das secções do Departamento de Aquisição de Dados do
Centro de Produção Cartográfica do IGeoE cujas actividades, acções e responsabilidades se
encontram esquematizadas no fluxograma da figura 1.1.
Neste contexto, a Secção de Fotogrametria do IGeoE possui equipamentos fotogramétricos
digitais com as últimas versões de software da área da fotogrametria que mais garantias dão
no sentido da aquisição dos dados geográficos se processarem de acordo com os requisitos
exigidos.
4
Plano de Voo
↓
Análise e Enquadramento de Voo
↓
O Voo está Conforme?
↓
Preparação para o Campo
↓
Preparação para a T. A.
↓
Digitalização de Diapositivos
↓
Triangulação Aérea
↓
Preparação para Restituição
↓
Restituição Fotogramétrica
↓
Revisões em Aparelho
↓
Entrega do Trabalho para Completagem
↓
Efectuar Emendas / Introduzir Informação
↓
Verificar o Conteúdo Final
↓
Efectuar Correcções
↓
Validação Final
↓
Entregar Ficheiros Digitais
↓
Arquivar Processo
Figura 1.1 – Actividades da Secção de Fotogrametria [IGeoE, 2000].
A possibilidade de efectuar o trabalho proposto neste estabelecimento garante que os
resultados a obter terão sido efectuados com os melhores softwares de processamento
fotogramétrico da actualidade e com aparelhos de fotogrametria digital de elevada qualidade e
exigência.
5
1.4. Área de Estudo
A área geográfica de estudo localiza-se no litoral oeste de Portugal e está centralizada na zona
do Cabeço do Facho, a cerca de 1 quilómetro a noroeste da vila de São Martinho do Porto
(figura 1.2), freguesia do concelho de Alcobaça.
Figura 1.2 – Localização da área de estudo.
As coordenadas geográficas da referida zona centram-se nos valores:
39º 31’ 05’’ N
09º 08’ 29’’ W
6
Figura 1.3 – Vista geral de São Martinho do Porto.
Figura 1.4 – Falésias na zona do Facho. Foto exclusiva da papelaria “O Sabichão”, sem
data. Fonte: [Proença, 2005].
Esta região integra uma vasta unidade morfo-estrutural (Orla Mesocenozóica Ocidental)
constituída por rochas sedimentares (areias, calcários, argilas, arenitos) e rochas eruptivas. De
forma triangular, estende-se das imediações do Porto até à Arrábida e algumas áreas do
7
Alentejo Litoral, sendo limitada a oriente pelo Maciço Antigo e Bacia do Tejo e a ocidente
pelo Oceano Atlântico [Henriques, 2005].
Segundo a mesma autora, a faixa litoral situada entre a Nazaré e Peniche constitui um sector
original da costa portuguesa. A sul da Nazaré inicia-se uma costa modelada em arribas,
intercaladas por pequenas praias com fisionomias variadas, nomeadamente encastradas entre
arribas (caso da praia da Gralha), na foz de rios (Nazaré e São Martinho do Porto), em barras
de lagunas (caso da praia da Foz do Arelho) e em restingas que unem uma ilha ao continente
(Baleal e Consolação).
Figura 1.5 – Esboço geomorfológico da região litoral entre a Nazaré e Peniche. Fonte:
[Henriques, 2005].
A região apresenta uma orientação bem definida a nordeste (N45ºE), originando uma boa
exposição aos ventos e ondulação de noroeste, clima de agitação permanente. Esta orientação
8
é determinada pelo dispositivo estrutural e tectónico da depressão diapírica das Caldas da
Rainha, localizada a ocidente. As arribas e plataformas de abrasão são, na maioria, talhadas
no flanco ocidental da depressão e apresentam estrutura inclinada concordante em relação ao
mar.
A região de São Martinho do Porto apresenta um modelo geomorfológico peculiar, e as suas
características permitem individualizar unidades com formas e tipos de evolução diversas:
planície aluvial e sistemas litorais (de praia, de duna, de arriba e flúvio-marinhos).
Na área junto ao Cabeço do Facho, os processos de deslizamento são intensos, devido à
estrutura, à fracturação das camadas e à exposição à ondulação do mar. Segundo Henriques
[2005], os processos de deslizamento rotacional deixam na face da arriba amplas cicatrizes de
erosão, movimentam elevados volumes de material, sem modificação da sua estrutura interna.
Nesta área a costa forma uma saliência pronunciada constituída por margas, argilitos e siltitos
em conjuntos muito espessos, com cores variadas, cinzentos, avermelhados e amarelados,
com intercalações de calcários margosos e de calcários, com inclinações variadas e afectados
por múltiplos feixes de fracturas de orientação geral noroeste – sueste e norte – sul, podendose observar no bordo voltado a sudoeste três conjuntos de movimentos de massa de vertente
[Marques, 1997].
Ainda conforme indicado por Marques [1997] e Henriques [2005], o primeiro movimento terá
ocorrido entre 1947 e 1958, e correspondeu a perda de área horizontal, no topo da arriba, da
ordem dos 3 900 m2. O segundo movimento, que retomou o mesmo plano de deslizamento,
ter-se-á desencadeado entre o ano de 1964 e o ano de 1980, com perda de área horizontal da
ordem de 5 200 m2. O terceiro movimento ocorreu no inverno de 1995/1996, retomando o
mesmo plano argiloso que deu origem aos dois movimentos anteriores, com uma perda de
área de cerca de 2 800 m2. Estes movimentos têm contribuído para o abandono e a destruição
de algumas edificações situadas no topo da arriba.
Segundo os autores referidos anteriormente, estes três movimentos provocaram um recuo
local da arriba de cerca de 200 metros, em 50 anos, ou seja, uma retrogradação a uma taxa
anual média de 4 metros por ano.
Em face destes dados, a presente investigação estará centralizada em duas zonas específicas
dentro da área de estudo. Cada uma destas zonas corresponde a uma área de 12 hectares.
A primeira zona específica de estudo (Zona A) abrange a área relativa à saliência pronunciada
da costa, entre o mar e o Pico do Facho (figura 1.6).
9
Figura 1.6 – Localização da zona de estudo A.
A segunda zona específica de estudo (Zona B) abrange a área relativa entre a saliência
pronunciada da costa e o início da praia da Gralha (figura 1.7).
Figura 1.7 – Localização da zona de estudo B.
10
O sistema de coordenadas adoptado para a realização do presente estudo foi o Sistema de
Coordenadas Militares Hayford-Gauss Datum Lisboa. Presentemente os valores altimétricos
na área de estudo variam entre o nível do mar (altitude=0) e os 90 metros de altitude
ortométrica.
Neste trabalho designaremos por X, Y, Z as coordenadas cartográficas M, P, H (meridiana,
perpendicular e altitude ortométrica).
1.5. Organização do Trabalho
Esta dissertação encontra-se organizada em seis Capítulos, os quais estão ainda divididos em
secções e subsecções.
No primeiro Capítulo é efectuado o enquadramento e o objectivo principal do presente estudo,
bem como é apresentado o local onde foi desenvolvido todo o trabalho prático inerente ao
processo fotogramétrico. É ainda apresentada a área de estudo, na qual se realiza uma
descrição geográfica e geomorfológica da região abrangente à área de trabalho.
No segundo Capítulo é retratado o estado actual das investigações relacionadas com a
problemática da medição dos processos resultantes da actividade dos agentes da dinâmica
externa que alteram o relevo terrestre, em especial os processos litorais.
No terceiro Capítulo são apresentados os aspectos teóricos que estão na base da elaboração
desta tese e que se referem às etapas necessárias para a aquisição automática de modelos
digitais de terreno por processos fotogramétricos de alta precisão.
No quarto Capítulo é apresentada a componente prática de aquisição automática dos modelos
digitais de terreno para as várias épocas de investigação, ou seja, é abordada a obtenção dos
elementos fotográficos constantes na série temporal de estudo, o modo como o apoio
topográfico foi realizado, a metodologia utilizada no processo de triangulação aérea
automática, o estudo do método utilizado e a geração automática das superfícies digitais de
elevação, bem como a sua representação tridimensional.
No quinto Capítulo é realizado o estudo relativo à determinação das variações espaçotemporais dos movimentos de vertente durante a série temporal em estudo, no qual se efectua
a representação bidimensional dos modelos digitais de terreno, se procede à análise da
11
evolução da linha de costa ao longo da série temporal e se efectua uma análise relativa às
alterações volumétricas ocorridas na área.
No sexto Capítulo são apresentadas as principais conclusões obtidas ao longo de todo o
processo realizado.
12
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2.1. Considerações Sobre o Processo de Obtenção de Modelos Digitais de
Terreno
A obtenção de modelos digitais de terreno baseia-se, principalmente, em fotogrametria e
geralmente utiliza algoritmos baseados em correlação. Desta forma obtém-se informação
densa sobre o terreno que queremos estudar. Estes modelos de superfície podem, no momento
da sua aquisição ou posteriormente, receber informação geomorfológica sobre a área em
trabalho e assim obter-se uma superfície tridimensional que realisticamente representa o
terreno.
De acordo com Hahn [1993], Heipke [1993] e Weidner and Förstner [1995], tem havido uma
necessidade significativa para descrições 3D do terreno. Segundo Toutin [2002], os modelos
digitais de terreno são actualmente a informação mais importante utilizada nas análises
geoespaciais porque a informação subsequente, para várias aplicações, pode ser facilmente
derivada. Como tal, os modelos de elevação têm-se tornado uma parte importante nos
programas de pesquisas e de desenvolvimentos internacionais relacionados com informação
geoespacial.
13
Uma das principais dificuldades na criação de modelos digitais de elevação é a obtenção de
valores o mais aproximado possível dos valores reais do terreno. A sua obtenção automática
tem merecido grande atenção por parte da comunidade científica ao longo dos últimos 25
anos. Uma vasta variedade de métodos foi desenvolvida e é apresentada na diversa literatura
sobre o assunto, bem como existe nos pacotes de software de geração automática de MDT
comerciais.
A classificação dos métodos pode ser distinguida entre correlações de técnicas
computacionais baseadas em áreas de valores de cinzento das imagens, e em técnicas
baseadas nos objectos estabelecendo as correspondências entre os objectos extraídos das
imagens. As técnicas baseadas na semelhança por mínimos quadrados são consideradas como
uma combinação das duas técnicas anteriores [Maas, 1996].
O ponto crítico em todos os métodos de extracção automática de modelos digitais de
superfície é, para além do reconhecimento dos objectos acima da superfície do terreno, como
sejam as árvores e as casas, a obtenção de valores aproximados nas regiões onde o préconhecimento da superfície do terreno não é dada. A maioria dos métodos emprega técnicas
de imagens piramidais ou interactivamente são seleccionados pontos iniciais para resolver o
problema.
O método da imagem piramidal é um método hierárquico de correspondência (correlação)
entre vários conjuntos de dados extraídos de duas ou mais imagens digitais, que representam
parte de um mesmo local, em que a aproximação dos valores grosseiros para os valores
refinados é efectuada pela sua geração a níveis sucessivos de resolução das imagens,
começando pelo nível mais baixo até à sua definição no nível mais alto da estrutura piramidal.
Este método está implementado na maioria dos pacotes comerciais de geração de modelos
digitais de superfície, como seja o MATCH-T [Krzystek, 1991] e ISAT [Zeiss/Intergraph,
2002].
Um outro método foi desenvolvido por Maas [1996]. Este investigador demonstra o seu
desenvolvimento baseado na extracção de pontos discretos através de técnicas de intersecção
da linha epipolar e operadores de interesse em múltiplas imagens estereoscópicas,
considerando que o seu método é uma extensão dos conhecidos processos automáticos de
geração de modelos digitais de terreno a partir de imagens em stereo.
No decurso do tempo e do desenvolvimento dos sistemas de informação geográfica, a
estrutura base dos modelos digitais de elevação tornou-se primordial. No entanto a qualidade,
14
o nível de detalhe e a exigência de um modelo tridimensional completo do mundo através de
precisos modelos digitais de terreno ainda requer que sejam efectuados progressos [Kraus and
Otepka, 2005].
Os modelos digitais de terreno existentes foram matematicamente obtidos através de um
modelo de grelha regular quadrática ou rectangular (GRID) ou por um modelo assente numa
rede irregular de triângulos (TIN) que são construídos a partir das coordenadas XY da
superfície original de pontos.
Nos princípios dos anos 70 do século XX apareceu uma filosofia denominada de aproximação
SCOP (Stuttgart Contour Program) que nos dias de hoje prova ser suficientemente flexiva de
modo a satisfazer os requisitos actuais na construção de MDT. A aproximação SCOP é, de
acordo com Kraus and Otepka [2005], uma mistura dos modelos GRID e TIN. Nas regiões de
superfícies suaves, a superfície tridimensional é representada por uma grelha regular densa,
enquanto que nas áreas contendo linhas de quebra e pontos elevados, a superfície e a
topologia é descrita de um modo TIN, sendo que a triangulação é baseada nas coordenadas
originais XY da estrutura geométrica e utiliza a informação linear como constrangimento.
A este modelo chama-se MDT híbrido, que fornece as vantagens dos modelos de grelha
regular na generalidade e as restrições da estrutura TIN nas complexas áreas geomorfológicas.
Os métodos de interpolação, bem como a estrutura de dados, podem ser observados em
[Kraus and Otepka, 2005].
2.2. Estudos Sobre a Aquisição de Modelos Digitais de Terreno
Os modelos digitais de terreno são indispensáveis para a realização de diversas análises
relativas à extracção de objectos topográficos, estabilidade de vertentes, etc.
A precisão dos modelos de superfície é usualmente representada pela resolução espacial e
pelos valores de altura. O investigador Takagi [1998] desenvolveu uma investigação com
várias resoluções espaciais de MDT`s, tamanho de grelha de 50, 100, 150, 200 e 250 metros,
onde verificou que a resolução espacial é influenciada seriamente pelo valor do declive.
Posteriormente comprovou que os modelos digitais de terreno de alta precisão podem ser
realizados através da fotogrametria digital, imagens de satélite SAR (Synthetic Aperture
Radar), imagens laser, entre outros métodos, uma vez que permitem medições com um
centímetro de precisão [Takagi et al., 2002].
15
Com a obtenção de melhores resoluções espaciais obtêm-se melhorias significativas nas
medições, no tempo de processamento e na informação capturada.
O investigador Benecke [1995] demonstra, através de um estudo desenvolvido no sentido de
comparar MDT`s obtidos automaticamente com uma grelha de referência obtida
analiticamente, que o processo automático tem potencialidades e precisões para ser usado em
áreas complexas.
Os investigadores Rieke-Zapp and Nearing [2005] definem que muitos dos processos que
envolvem a erosão do solo têm a dimensão numa escala de milímetros e que para modelar e
quantificar esses processos de erosão é necessário possuir informação da superfície
topográfica do terreno com uma resolução adequada. Como tal efectuaram um estudo em que
geraram modelos digitais de elevação da superfície topográfica com uma resolução espacial e
temporal alta. A fotogrametria digital foi aplicada para medir a proporção de erosão em várias
superfícies de terreno, num ambiente laboratorial. Foram gerados, no total, 60 MDT, numa
área de 16 m2, em que a resolução de grelha de pontos se situava no valor de 3 milímetros,
enquanto que a precisão vertical se aproximava do valor de 1 milímetro. Os resultados obtidos
mostraram que os modelos digitais de terreno representavam bem a superfície do terreno e
como tal podiam ser usados na análise detalhada da evolução da superfície do solo.
Um outro estudo foi realizado em áreas montanhosas para a monitorização das alterações do
terreno através de software standard [Kääb, 2002]. Este investigador realizou a aquisição de
modelos digitais de elevação a partir de fotografias aéreas e de imagens de satélite ASTER
(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer). Por comparação com
os MDT`s gerados fotogrametricamente, os MDT`s ASTER tinham uma precisão de ± 60
metros na topografia áspera das altas montanhas e de ± 18 metros para as áreas onde o terreno
montanhoso é moderado.
As diferenças existentes entre os modelos tridimensionais multi-temporais foram utilizadas
para determinar as alterações verticais do terreno, enquanto que para a detecção dos
movimentos horizontais foram utilizados ortoimagens multi-temporais. A estimativa obtida na
investigação forneceu valores de precisão para as alterações de elevação na ordem do
tamanho do pixel da imagem, ou seja, 15 metros para a informação ASTER e 0.2 – 0.3 metros
para as fotografias aéreas.
Também um trabalho interessante foi realizado por Baldi et al., [2005]. Neste trabalho,
relativo à monitorização da evolução morfológica de uma vertente da ilha Stromboli, Itália, a
16
Sciara del Fuoco, foram utilizadas técnicas de fotogrametria digital para extrair modelos
digitais de terreno de alta resolução. A comparação realizada entre a informação obtida antes
da erupção do vulcão Stromboli ocorrida em 28 de Dezembro de 2002 e os dados obtidos a
partir de 5 de Janeiro de 2003, permitiu definir a geometria e estimar o volume da superfície
envolvida no desmoronamento da encosta. As fotografias aéreas posteriores, obtidas entre
Janeiro e Setembro de 2003, permitiram a monitorização das alterações morfológicas
relevantes e contínuas.
Neste trabalho foram determinados 20 pontos de controlo terreno, através do sistema GPS
(Global Positioning System) em modo diferencial, e os voos fotogramétricos variaram entre a
escala 1:5 000 e 1:30 000. Todos os diapositivos foram digitalizados a 1000 dpi (dots per
inch), resultando um tamanho de pixel de 25 mícrons e, por conseguinte, um tamanho de pixel
no terreno de cerca de 12.5 centímetros. A largura da grelha dos pontos dos modelos digitais
foi de 5 metros.
2.3. A Importância da Textura das Imagens
Um dos mais importantes factores limitadores no que concerne à triangulação aérea
automática e no cálculo de MDT é a textura. As estações fotogramétricas actuais permitem
que sejam obtidos bons resultados se as imagens processadas possuírem textura com alto
contraste.
Problemas ocorrem quando existe o processamento de imagens que cobrem áreas de pouca
textura, como sejam áreas florestais, áreas relvadas, desertos e glaciares, uma vez que nestas
regiões os algoritmos de comparação falham na identificação de pontos idênticos em duas ou
mais imagens, provocando que os processos automáticos de triangulação aérea e de extracção
de MDT`s possam ficar instáveis e afectar o seu processamento.
Para avaliar a problemática exposta anteriormente, Sauerbier [2004], na região deserta de
Nasca/Palpa, cerca de 500 km a sudeste de Lima, Peru, realizou, em 1998, a aquisição de 3
blocos de imagens aéreas, em que 2 blocos (cerca de 400 imagens à escala 1:7 500) foram
processados usando um aparelho fotogramétrico analítico, durante 4 anos, resultando a
aquisição de um modelo digital de terreno de alta resolução e diversa informação 3D. O 3.º
bloco (cerca de 400 fotografias à escala aproximada de 1:9 100) foi trabalhado com base em
17
processos automáticos de triangulação aérea e de geração do MDT, de modo a obter
informação precisa que servisse de base para análises de terreno.
As estações fotogramétricas digitais, bem como os módulos fotogramétricos do grupo
Zeiss/Intergraph, foram avaliadas no sentido de verificar a qualidade obtida com os seus
processos automáticos de triangulação aérea e de geração do MDT. Segundo o referido autor,
o facto das imagens fotogramétricas possuírem uma fraca textura originou que, em diversas
áreas, o comportamento automático tenha falhado quando comparado com o processo manual.
2.4. Investigações de Avaliação da Erosão Costeira
A análise da variação da linha de costa e da sua direcção de erosão – acreção é fundamental
para diversas investigações efectuadas por cientistas, engenheiros, geólogos, etc.
As fontes de dados potenciais para as investigações relativas às variações da linha
delimitadora entre o mar e a terra incluem fotografias aéreas obtidas em vários anos, imagens
de satélite, mapas e representações num sistema de informação geográfica das linhas de costa
temporais e das superfícies digitais do terreno [Boak and Turner, 2005]. De acordo com estes
autores, até ao início deste século, as técnicas mais comuns de detecção da variação da linha
de costa tinham por subjectivo a interpretação visual. Mas actualmente, com as recentes
técnicas de obtenção de informação topográfica, de fotogrametria e de processamento de
imagens digitais tornam possível a detecção das variações com alta precisão.
Na medição dos processos de evolução das arribas litorais, as fotografias aéreas são
provavelmente a fonte principal de informação utilizada, permitindo que sejam definidos
períodos de estudos de variação espaço-temporais desde o início da 2.ª Guerra Mundial até
aos nossos dias.
Os investigadores Thieler and Danforth [1994a] referem que diversos métodos foram
desenvolvidos para produzir informação com a alteração da linha de costa a partir de mapas
históricos e de fotografias aéreas, variando muito no tipo de aproximação e de precisão.
Segundo estes autores, o processo de obtenção das alterações da linha de costa usando
técnicas fotogramétricas pode ser definido em 6 passos: (1) estabelecimento de uma rede de
controlo para o grupo de fotos, (2) digitalização das fotografias, (3) remoção das distorções
para cada foto, (4) estabelecimento da orientação absoluta do par estereoscópico, (5) cálculo
18
da posição geográfica da linha de costa para cada par de fotos considerado, (6) compilação
das posições da linha de costa.
Em Thieler and Danforth [1994b] são apresentados os desenvolvimentos efectuados na
aquisição histórica de linhas de costa na área de Punta Uvera, a 30 km este de San Juan, em
Porto Rico.
Os cientistas Brown and Arbogast [1999] realizaram um estudo piloto, na costa do lago
Michigan, nos Estados Unidos da América, no sentido de investigar a aplicação de métodos
de fotogrametria digital para o estudo e direcção de um sistema dinâmico de dunas.
Utilizaram dois conjuntos de pares estereoscópicos pancromáticos, de 1965 à escala 1:20 500
e de 1987 à escala 1:15 900, e pontos de controlo terreno obtidos a partir do sistema GPS, que
também serviram de pontos de controlo, para adquirir os dois modelos digitais de elevação
com a resolução de 3 metros. Na análise efectuada, que envolveu a comparação entre os dois
modelos digitais gerados, verificaram as diferenças de localização e o volume de sedimentos
movimentados ao longo do período de 22 anos. Esta investigação permitiu ilustrar como os
desenvolvimentos recentes na área da fotogrametria permitiram o aumento das capacidades
para a monitorização de paisagens geomorfologicamente sensíveis, com são as áreas de
dunas.
Um outro trabalho desenvolvido foi realizado por Moore and Griggs [2002], no qual
efectuaram uma investigação na parte meridional de Santa Cruz County, Califórnia, Estados
Unidos da América, centrada no Monterey Bay National Marine Sanctuary, utilizando
fotografias estereoscópicas multi-temporais conjugadas num sistema de informação
geográfica, obtendo resultados que indicam que a média de retrocesso da encosta variou entre
os 7 a 15 centímetros por ano, entre 1953 e 1994. Três críticos segmentos de erosão da zona
costeira, com um alto valor de erosão, variando entre os 20 e os 63 centímetros por ano, foram
identificados como hotspots.
As fotografias utilizadas, que tinham a escala 1:12 000, para o ano de 1953 e de 1:24 000 para
o ano de 1994, foram rasterizadas a 42 mícrons (600 dpi), adquirindo os valores de tamanho
de pixel de 0.33 metros e 1 metro, respectivamente. O erro de precisão obtido na rectificação
das imagens, com base em pontos de controlo terreno existentes nas imagens do voo mais
recente, foi de 2.0 metros para o ano de 1953 e de 1.6 metros para o ano de 1994.
A conjugação da metodologia de SIG com imagens estereoscópicas multi-temporais originou
a redução significativa de erros inerentes no cálculo dos valores de retrocesso nas áreas de
19
alto relevo, uma vez que puderam obter valores de erosão com precisão superior a 10
centímetros.
Este estudo permitiu obter uma metodologia que pode ser aplicada a qualquer área da costa
com alto-relevo, onde a variação de afastamento possa ser medida, reforçando a ideia de que
quanto maior for o período de tempo entre as medições, melhor fica representada a variação
da erosão ao longo da sua direcção [Moore and Griggs, 2002].
A integração de técnicas de GPS, de detecção remota e de sistemas de informação geográfica
na administração de recursos costeiros e de áreas sujeitas a desmoronamentos têm sido
investigados em quantidade razoável. Investigações efectuadas com base nesta filosofia
podem ser observadas em [Welch and Remillard, 1992 e Chadwick et al., 2005].
Ribeiro et al., [2004] efectuaram um trabalho de investigação destinado à avaliação da erosão
costeira observada na praia de Atafona, município de São João da Barra, Rio de Janeiro,
Brasil, em que efectuaram a monitorização espaço-temporal do fenómeno com base em fontes
de dados variadas, ou seja imagens de satélite e fotografias aéreas de diferentes épocas e a
diferentes escalas.
Em comparações efectuadas entre levantamentos de estruturas geológicas realizados com
fotografias aéreas e imagens de satélite, é verificado que os estudos realizados por meio de
fotografias aéreas se apresenta como o método mais eficaz, uma vez que a identificação dos
elementos é facilitada em função da observação tridimensional do terreno, conforme pode ser
verificado em Smith et al. [1996] e Reginato e Strieder [2001]. A integração das diferentes
fontes de dados é, como habitualmente, a principal causa de problemas neste tipo de estudos.
No entanto, a utilização das imagens de satélite é efectuada em maior percentagem neste
género de estudos, em virtude dos processos com fotografias aéreas, incluindo a aquisição da
informação e a área de trabalho, serem considerados dispendiosos e consumirem demasiado
tempo para o grau de precisão requerida.
A construção de modelos digitais do terreno, que sirvam de referência na detecção das
variações da linha de costa, a partir de imagens de satélite multi-temporais, pode ser visto, por
exemplo, em Chen and Rau [1998].
20
2.5. As Investigações Sobre a Evolução do Litoral Português
Tem-se dado uma especial importância, nos últimos tempos, aos estudos relacionados com a
evolução do litoral português, em virtude da linha de costa ser uma das estruturas
morfológicas mais dinâmicas do nosso planeta [Sousa, 2004].
A potencialidade da utilização de técnicas fotogramétricas de alta precisão na medição de
processos de erosão em diversos locais da zona do Algarve tem vindo a ser estudada com
alguma regularidade nos últimos tempos, conforme pode ser comprovado em Catalão et al.,
[2002], Sousa, [2004], Oliveira, [2005] e Teixeira, [2006]. De igual forma as regiões litorais
oeste têm sido objecto de estudo por parte de alguns investigadores nacionais [Marques, 1998,
Baptista et al., 2000, Marques, 2003 e Marques, 2006b].
Uma apresentação dos processos para a identificação e medição da evolução das arribas
litorais, baseados na comparação e medição de fotografias aéreas a diferentes datas, bem
como as fontes de erro associadas, encontra-se disponível em Marques [2006a].
Segundo Marques [1997] a determinação da evolução das arribas pode ser realizada por meio
de estudos comparativos de fotografias aéreas de diferentes datas, adaptados às características
específicas de cada troço costeiro e concebidos de forma a fornecer informação quantitativa
rigorosa com meios relativamente limitados, complementados com levantamentos de terreno,
comparação de mapas de diferentes épocas e análise de informação histórica, permitindo a
determinação de taxas de evolução de arribas e a identificação de grande número de
movimentos de massa de vertente, ocorridos nas últimas décadas.
Especificamente, a informação qualitativa sobre o recuo de arribas litorais, situadas a sul da
Nazaré, em Portugal continental, é efectuada por Marques [1998]. Esta informação
corresponde fundamentalmente à ocorrência de movimentos de massa de vertente de diversos
tipos. O autor enumera, na obra citada, a importância do conhecimento quantitativo da
frequência espacial e temporal, e da tipologia e características dimensionais dos movimentos
de massa de vertente que ocorrem em cada troço litoral, para a determinação objectiva da
perigosidade e dos riscos geológicos associados, bem assim como das implicações resultantes
para o planeamento das actividades humanas nas orlas costeiras com arribas.
21
22
III
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3.1. Objectivo da Fotografia Aérea
O objectivo da utilização de fotografias aéreas aplicadas na geologia é o estudo da superfície
terrestre, dos diversos tipos de materiais que a constituem, bem como as transformações que a
face terrestre sofreu ao longo dos tempos geológicos.
De acordo com Ritchie et al. [1988], as principais vantagens proporcionadas pelo seu estudo
são:
-
Ponto de observação preferencial, uma vez que a fotografia aérea oferece a
perspectiva de uma área, possibilitando uma visão das diferentes características da
superfície terrestre, contrariamente à visão obtida por uma observação terrestre;
-
Capacidade para reter um momento, permitindo o estudo multi-disciplinar do
instante em que a fotografia foi obtida;
-
Conservação vitalícia, permitindo que sejam obtidas informações permanentes
sobre determinada área, quer no estudo de fenómenos antigos, quer na comparação
com fotografias obtidas posteriormente da mesma zona;
-
Maior sensibilidade espectral, em virtude das fotografias poderem reter dados na
área do espectro electromagnético não visível ao olho humano;
23
-
Aumento da resolução espacial e validade geométrica, uma vez que se forem
seleccionadas adequadamente a câmara fotográfica, o filme e os parâmetros do
voo, é possível obter, muito superiormente, um detalhe espacial numa fotografia
do que seria possível colher com uma simples observação terrestre, bem como
efectuar medições precisas de posições, de distâncias, de áreas, etc.
As características de uma zona de estudo são, em alguns casos, tão óbvias que com uma visão
estereoscópica se pode identificar litologias, estratificações, direcções e inclinações de
camada, deslizamentos de terrenos, etc., podendo-se afirmar que a utilização de fotografias
aéreas é o meio mais económico, rápido e versátil para efectuar diversos trabalhos geológicos
em diferentes tipos de regiões.
3.2. Obtenção de Fotografias Aéreas
Os pares de fotografias que permitem uma visão estereoscópica de uma área em estudo devem
possuir características essenciais para que possam ser consideradas numa investigação relativa
à detecção de variações espaço-temporais de movimentos de vertente. As características
principais são:
-
A área em estudo deve estar coberta regularmente por voos aéreos espaçados no
tempo;
-
A obtenção das fotografias aéreas deve ser sistemática, por fiada e varrendo por
completo a área de estudo;
-
As fotografias aéreas devem ser obtidas com o princípio de serem utilizadas em
fotogrametria aérea, em especial devem possuir uma sobreposição longitudinal
inter-fotografias na ordem dos 60% do total da fotografia, de forma a ser possível
obter a visão estereoscópica da área de estudo. A escala de todas as fotos deve ser
igual ou muito aproximada, o rumo do avião deverá ser constante e a verticalidade
da câmara fotográfica não deve ser superior a 2 graus;
-
As imagens fotogramétricas devem conter uma boa qualidade (alto contraste,
distorções mínimas) uma vez que é muito importante no que respeita à sua
interpretação, não podendo existir zonas ocultas nem lacunas estereoscópicas;
24
-
Existência do Certificado de Calibração da Câmara Fotogramétrica utilizada nos
diversos voos considerados no estudo.
3.3. Digitalização das Fotografias
Para efectuar o estudo proposto com base em processos automáticos de fotogrametria é
necessário que as diversas fotografias consideradas para estudo multi-temporal se encontrem
em formato digital. Por norma e em especial se os voos considerados forem antigos, as
fotografias aéreas existem em formato analógico sendo, por conseguinte, necessário proceder
à sua digitalização de modo a passarem ao formato digital.
O PhotoScan TD da Zeiss/Intergraph é um instrumento que permite efectuar a passagem da
informação em formato analógico (diapositivos) para o formato digital (imagens digitais).
Figura 3.1 –PhotoScan TD.
Antes de se iniciar a rasterização dos diapositivos é necessário proceder-se a uma análise dos
vários pares estereoscópicos em estudo, de forma a se verificar o sentido das fiadas
consideradas, para que os diapositivos sejam rasterizados na posição correcta, o que acontece
quando o diapositivo está orientado para norte e com a emulsão para baixo.
25
Figura 3.2 – Orientação de diapositivos no PhotoScan. Fonte: [Zeiss/Intergraph, 2004b].
Seguidamente é necessário proceder à definição dos parâmetros de rasterização. Os
parâmetros mais importantes são a resolução, o formato da imagem digital e as overviews.
A resolução é o tamanho do pixel de uma imagem rasterizada em mícrons (μm). Quanto
maior for a resolução maior é a definição do pixel. Os valores disponíveis para a resolução da
digitalização são 7 (valor mais alto de definição do pixel), 14, 21, 28, 56, 112 e 224 mícrons.
A exactidão geométrica interna, ou seja, o desvio padrão associado é inferior a 2 μm
[Zeiss/Intergraph, 2004b].
Figura 3.3 – Foto digitalizada com resoluções diferentes. Fonte: [Zeiss/Intergraph, 2004b].
26
Uma imagem digitalizada na máxima resolução de 7, ou seja 7 x 7 mícrons por pixel, por
exemplo, têm muitos mais pixéis e, por conseguinte, têm um tamanho de ficheiro de imagem
muito maior do que uma imagem rasterizada com uma resolução mais baixa. Esta situação
implica que no armazenamento e no próprio processamento posterior das imagens
digitalizadas possam surgir problemas de manuseamento.
Embora as exigências de exactidão e o uso pretendido sejam factores preliminares em
determinar qual a definição a usar, a qualidade dos diapositivos também pode ser uma
condição a ter em atenção. Se as fotografias aéreas não tiverem um bom contraste dos seus
elementos, a rasterização com a resolução de 7 mícrons não produzirá melhores resultados do
que com uma resolução de 28 mícrons, por exemplo.
O formato do ficheiro é o formato no qual o software guarda a imagem. São três os formatos
de saída possíveis, “INGR uncompressed”, “TIFF uncompressed” e “INGR JPEG
compressed”.
Overview é uma duplicação da imagem original numa escala menor. Uma imagem pode ser
guardada com uma ou várias overviews. As imagens rasterizadas com o número máximo de
overviews possível permitem que o seu acesso seja facilitado, tornando o display desses
ficheiros muito mais rápidos.
A criação de overviews aumenta o tempo para completar a rasterização e o tamanho do
ficheiro imagem. As opções de overviews são: “None”, “Screen Size”, “2x Only”, “2x &
Screen Size” e “Full Set”. Esta última opção permite o número máximo de overviews.
O tipo de filtro a utilizar na criação das overviews pode ser seleccionado a partir das seguintes
opções [Zeiss/Intergraph, 2004b]:
•
“Average (2 x 2)” – Este tipo de filtro permite a criação de overviews de melhor
qualidade que utilizando um filtro do tipo subsampling. Calcular a média é o
processo de gerar um pixel na imagem digital por soma de todos os valores dos
pixéis de uma área de entrada e dividindo essa soma pelo número de pixéis dessa
área, ou seja, cada pixel na primeira overview da imagem é criado calculando a
média de cada 2 por 2 pixéis da área de entrada da imagem original, escalando
desse modo as dimensões da imagem por metade;
•
“Gaussian (5 x 5)” – As overviews criadas são filtradas usando o método de Gauss.
Este método é usado para prevenir a suavização da imagem e é implementado por
27
aplicação da seguinte matriz de convolução de 5 por 5 pixéis recursiva a cada nível
da imagem original:
Figura 3.4 – Filtro Gaussian. Fonte: [Zeiss/Intergraph, 2004b].
Este filtro permite que as imagens obtidas fiquem com um melhor contraste, o que se
revela extremamente vantajoso no processo automático de pesquisa para correlação de
imagens. Se determinada imagem original tiver os seguintes níveis de cinzento:
Figura 3.5 – Níveis de cinzento de uma imagem original.
O pixel central e em redor da área de 5 por 5 pixéis são multiplicados pelos valores
correspondentes do filtro Gaussian, resultando:
Figura 3.6 – Multiplicação dos valores de cinzento pelo filtro Gaussian.
O valor total destes valores calculados é dividido pelo valor total do filtro Gaussian. O
resultado é truncado a um só número e usado como valor de suavização do pixel
central:
28
Figura 3.7 – Valor de cinzento do pixel central por aplicação do filtro Gaussian.
Quando esta função é aplicada, da mesma maneira, a todos os pixéis da imagem
original, o resultado é uma transição mais gradual de tons de cinzento de pixel para
pixel. Depois da suavização obtém-se uma imagem com o seguinte aspecto
Figura 3.8 – Valores de cinzento da imagem após aplicação do filtro Gaussian.
•
“Best Quality (8 x 8)” – Estas overviews, tal como acontece com os outros dois
filtros anteriores, são criadas usando uma matriz de convolução aplicada
recursivamente a cada definição de dados da imagem, antes de decimar esses
dados para produzir a seguinte imagem de definição mais baixa. A única diferença
é a utilização de uma matriz maior, de 8 por 8 pixéis, e que é baseada numa
resposta exponencial do filtro, de forma a minimizar a suavização da imagem,
mantendo o detalhe máximo da borda. No entanto a utilização deste filtro provoca
um aumento do tempo de criação das overviews, bem como do espaço ocupado
pela imagem rasterizada.
3.4. Orientações Fotogramétricas
No processo fotogramétrico, os primeiros passos no processamento de imagens
fotogramétricas em formato digital envolvem a realização das orientações interna e externa.
29
A orientação interna tem por finalidade a reconstrução do feixe perspectivo que deu origem à
fotografia. Esta orientação requer que sejam identificadas as marcas fiduciais existentes na
imagem da fotografia e a entrada das coordenadas de localização dessas marcas (em
milímetros a partir do ponto principal da fotografia). A localização das marcas fiduciais é
obtida a partir do certificado de calibração da câmara. Desta forma e como as fotografias são
guardadas num arquivo digital, sem nenhuma informação métrica, é necessário reconstituir o
sistema interno câmara-imagem correspondente ao momento em que as fotografias foram
obtidas, de forma a poderem ser efectuadas medidas com precisão sobre as imagens
fotográficas, isto é, utilizando apenas o sistema de coordenadas pixel, próprio das imagens
digitais.
Figura 3.9 – Marcas fiduciais de uma fotografia.
Sempre que existam, pelo menos, quatro marcas fiduciais na fotografia, o modelo usado na
orientação interna baseia-se numa transformação afim bidimensional de seis parâmetros, dado
por:
x´=b1 +b 2 x+b3 y
y´=b 4 +b5 x+b 6 y
em que
x´ , y´
são as coordenadas imagem,
x, y
são as coordenadas arbitrárias definidas sobre o fotograma,
b1 , b 2 , ... , b6
são os parâmetros de correcção e transformação.
30
(3.1)
Este modelo também pode modelar a eventual falta de ortogonalidade que possa existir entre
os eixos de qualquer dos sistemas em causa [Berberan, 2003].
A orientação externa de uma fotografia aérea é o conjunto de parâmetros que definem a
posição e a orientação no espaço do feixe perspectivo (centro de projecção da foto e eixo
óptico da câmara) que originou a fotografia. Esses parâmetros são as coordenadas, terreno, do
centro de projecção da câmara métrica no momento da captura da imagem (X0, Y0, Z0) e a
atitude do avião, fornecidos por um conjunto de três ângulos que definem a orientação relativa
ao terreno do sistema de coordenadas fiducial, denominado habitualmente por conjunto
omega-phi-kappa (ω, φ, κ).
Estes três ângulos definem uma relação de orientação única entre os três eixos xyz de uma
fotografia não vertical e os três eixos do sistema de coordenadas terreno XYZ [Wolf, 1983].
Figura 3.10 – Ângulos de atitude do avião ω, φ ,κ. Fonte: [Brito e Coelho, 2002].
Os seis parâmetros de orientação externa podem ser determinados em simultâneo através das
equações de colinearidade. Em Moffit and Mikhail [1980], Wolf [1983], Berberan [2003],
Oliveira et al. [2003] e Marques [2006a] é apresentada uma descrição detalhada das fórmulas
de colinearidade, a sua demonstração e o seu desenvolvimento matemático.
Figura 3.11 – Condição de colinearidade.
31
As equações de colinearidade estabelecem a relação entre um ponto imagem, o centro óptico
da objectiva e o correspondente ponto no terreno [Wolf, 1983]:
⎛ xP ⎞
⎛ m 11
⎜ ⎟
⎜
⎜ y P ⎟ =λ P ⎜ m 21
⎜m
⎜ -f ⎟
⎝ 31
⎝ ⎠
m 12
m 22
m 32
m 13 ⎞ ⎛ X P -X 0 ⎞
⎟
⎟⎜
m 23 ⎟ ⎜ YP -Y0 ⎟
m 33 ⎟⎠ ⎜⎝ Z P -Z 0 ⎟⎠
(3.2)
em que
x P , yP
são as coordenadas imagem de um ponto P,
f
é a constante da câmara (distância focal),
λP
é o factor de escala desse ponto imagem (variável de ponto para ponto
em cada imagem),
m11 , ... , m 33 são os coeficientes da matriz de rotação definida pelos ângulos ω, φ, κ,
que transformam o sistema de coordenadas terreno no sistema de
coordenadas imagem,
X P , YP , ZP
são as coordenadas terreno do ponto P,
X 0 , Y0 , Z0
são as coordenadas terreno do Centro de Projecção (CP).
De forma a eliminar o factor de escala, as duas primeiras equações da expressão (3.2) são
divididas pela terceira equação, resultando:
⎛ m ( X -X ) + m12 ( YP -Y0 ) + m13 ( ZP -Z0 ) ⎞
xP = − f ⎜⎜ 11 P 0
⎟⎟
⎝ m31 ( XP -X0 ) + m32 ( YP -Y0 ) + m33 ( ZP -Z0 ) ⎠
⎛ m ( X -X ) + m22 ( YP -Y0 ) + m23 ( ZP -Z0 ) ⎞
yP = −f ⎜⎜ 21 P 0
⎟⎟
⎝ m31 ( XP -X0 ) + m32 ( YP -Y0 ) + m33 ( ZP -Z0 ) ⎠
(3.3)
Desta forma obtêm-se as equações apropriadas para a fotografia métrica em que os eixos
fiduciais definem o ponto principal da fotografia.
Os coeficientes da matriz de rotação m11 , ... , m33 são expressos da seguinte forma [Wolf,
1983]:
32
m 11 =cos φ.cosκ
m 12 =cosω.sin κ +sinω.sin φ.cos κ
m 13 =sinω.sin κ -cosω.sin φ.cosκ
m 21 =-cos φ.sin κ
m 22 =cosω.cos κ -sinω.sin φ.sin κ
(3.4)
m 23 =sinω.cos κ +cosω.sin φ.sin κ
m 31 =sin φ
m 32 =-sinω.cosφ
m 33 =cosω.cosφ
Substituindo em (3.3) os coeficientes da matriz de rotação, m11 , ... , m33 pelas suas
expressões, as incógnitas na expressão (3.3) são as coordenadas X 0 , Y0 , Z0 do centro de
perspectiva e os seus ângulos de orientação ω, φ, κ, resultando que para cada fotografia é
necessário determinar seis parâmetros de orientação externa. Fazendo uso de três pontos de
coordenadas terreno conhecidas (X, Y, Z), obtém-se três pares de equações, suficientes para
determinar os seis parâmetros da orientação externa.
Para constituir um modelo estereoscópico torna-se necessário, após os procedimentos de
orientação interna das fotografias, reconstituir as posições relativas da câmara nos instantes
em que foram obtidas as imagens, sendo esta operação designada por orientação relativa. O
seu objectivo é de orientar as duas fotografias de modo que os raios homólogos das duas fotos
– projectantes que unem imagens de um mesmo ponto com os respectivos centros de
projecção – se intersectem. Ao conjunto de pontos de intersecção dos raios homólogos
chama-se modelo estereoscópico ou modelo tridimensional.
A orientação relativa pode ser efectuada sem o conhecimento da orientação externa das
fotografias. Neste caso obtém-se um modelo estereoscópico de escala indeterminada e de
orientação arbitrária no espaço. A determinação destes dois factores denomina-se de
orientação absoluta.
33
3.5. Triangulação Aérea
3.5.1. A Triangulação Aérea Automática
A finalidade da Triangulação Aérea Automática (TAA) é de minimizar o trabalho manual e a
intervenção do operador no processo de aquisição da orientação externa, bem como de baixar
os custos inerentes em todo o seu processo.
A triangulação aérea é o conjunto de operações que permite orientar a cobertura fotográfica
de um objecto (de uma zona do terreno) de modo a formar um modelo completo, composto
por vários modelos parciais, que seja matematicamente semelhante ao objecto, usando o
mínimo de apoio geodésico possível. Assim, apenas alguns modelos parciais têm apoio
geodésico, ou seja, conhecem-se as coordenadas objecto (terreno) de alguns dos seus pontos,
e os outros modelos parciais são orientados por transporte físico ou analítico das coordenadas
e orientações dos poucos modelos com apoio geodésico [Redweik, 2002].
A triangulação aérea pode ser executada por faixa ou por blocos. A triangulação aérea em
faixa pode ser realizada por ligação instrumental de modelos (aparelhos restituidores
analógicos) ou pode também ser realizada por modelos independentes (aparelhos restituidores
analógicos e analíticos). A triangulação aérea em bloco pode ser, por sua vez, efectuada por
modelos independentes (aparelhos restituidores analíticos e digitais) ou pode também ser
efectuada por feixes perspectivos (aparelhos restituidores analíticos e digitais).
Diversos programas de triangulação aérea automática utilizam o método do ajustamento de
feixes perspectivos, sendo o seu cálculo realizado num único bloco usando o método “Bundle
Adjustment”, o que significa que todas as medições automáticas efectuadas e todas as
coordenadas de pontos conhecidos, bem como as coordenadas aproximadas dos centros de
perspectiva, são compensadas de uma só vez, em bloco. O método de ajuste habitualmente
utilizado é o método dos mínimos quadrados com estimação da precisão de todos os
elementos calculados.
A denominação de feixes perspectivos revela que neste tipo de triangulação se consideram os
vários raios perspectivos com origem num ponto objecto genérico, que passam por vários
centros de projecção (pólos de feixes perspectivos) e intersectam vários planos imagem em
34
cada uma das fotos (no mínimo duas fotografias) onde esse ponto objecto aparece fotografado
(figura.3.12).
Figura 3.12 – Intersecção espacial para seis imagens. Fonte: [Brito e Coelho, 2002].
Assim sendo, com um único ajustamento, podem-se obter os parâmetros de orientação externa
para todas as imagens do bloco a triangular, associados às coordenadas no espaço objecto de
uma série de pontos previamente determinados. Portanto, pode-se afirmar que é um método
de densificação de pontos de campo.
A designação triangulação aérea deriva da formação de triângulos no espaço (figura 3.13),
aquando da intersecção espacial.
Figura 3.13 – Triângulo formado no espaço entre os feixes perspectivos e a linha de voo.
Fonte: [Brito e Coelho, 2002].
35
As rotinas de TAA tratam as imagens digitalizadas por processos de processamento digital da
imagem para simplificação da informação contida, esqueletizando-as. No processamento da
triangulação aérea é utilizada uma técnica, denominada de point-matching, que é um
mecanismo que permite comparar as coordenadas imagem de um ponto medido
(automaticamente) numa imagem com as coordenadas imagem do mesmo ponto medido
noutra imagem (ou outras imagens) em que esse ponto apareça. Esta técnica assenta na
correlação radiométrica das imagens, a qual vai automaticamente identificar um ponto nas
várias imagens em que este aparece, efectuando medições e refinamentos sucessivos.
Nos parâmetros de ajustamento é definido qual a overview da imagem de início e de fim do
processo de correlação. O programa começa pela overview que tem menor resolução
geométrica (1:128) até à de maior resolução (1:1), com um incremento de 1, sendo no total 8
níveis de processamento executados (27, 26 ,..., 20).
Como tal torna-se necessário, para uma melhor qualidade da TAA, que as imagens
fotogramétricas contenham uma boa textura dos seus elementos.
3.5.2. O software ISAT (ImageStation Automatic Triangulation)
O programa ISAT (ImageStation Automatic Triangulation) utiliza o método de triangulação
aérea por ajustamento de feixes perspectivos (bundle adjustment) [Zeiss/Intergraph, 2004a].
O seu objectivo é automatizar a transferência de pontos e as operações de medição dos pontos
de ligação, no sentido de minimizar o trabalho manual e a intervenção do operador.
Para utilização deste software torna-se necessário que as fotografias aéreas se encontrem no
formato digital, tenham a mesma resolução de pixel, possuam o número máximo de
overviews, se conheçam alguns parâmetros do voo (direcção do voo, base aérea, elevação
média do terreno e a altura média de voo), e os dados relativos à câmara métrica utilizada,
através do certificado de calibração da câmara.
A figura 3.14 representa as tarefas mais importantes do workflow do programa ISAT.
36
Figura 3.14 – Tarefas mais importantes da cadeia de produção do ISAT.
Para se proceder à criação de um projecto no ISAT, é necessário introduzir a seguinte
informação, considerada essencial, através dos comandos New Project, Camera Wizard e Edit
Control:
-
Nome do Projecto;
-
Definição do sistema de coordenadas;
-
Escala, altura de voo;
-
Cota média do terreno;
-
Parâmetro para a correcção da refracção atmosférica;
-
Parâmetro de curvatura da Terra;
-
Esquema de voo;
-
Dados da câmara métrica;
37
-
Distância focal da lente;
-
Coordenadas das marcas fiduciais;
-
Dimensões do filme utilizado;
-
Coordenadas dos pontos principais (Principal Point of Symmetry - PPS e Principal
Point of Autocollimation - PPA);
-
Valores de aceitação do desvio padrão (sigma) das medições;
-
Tolerâncias de convergência nos ajustamentos;
-
Tolerâncias das orientações interna, relativa e absoluta (máximo sigma, máximo
resíduo, máximo erro médio quadrático);
-
Coordenadas (X, Y, Z) dos pontos de controlo;
-
Localização das fotografias aéreas, etc.
Antes de efectuar o cálculo com o programa ISAT, o projecto deverá também conter
informação que permita efectuar a orientação externa das imagens. Estes parâmetros deverão
ser fiáveis, podendo ser importados directamente, se existirem os parâmetros (X, Y, Z, ω,φ,κ)
ou serem introduzidos através do comando Strip Wizard, dando as coordenadas de início e
fim de fiada, cota média e altitude de voo. Trata-se de valores aproximados (iniciais) para os
parâmetros de orientação externa.
Introduzida a informação e efectuada a orientação interna das fotografias, o software coloca
as fotos e os pontos de controlo (pontos fotogramétricos e vértices geodésicos) na sua posição
aproximada. É possível ver a localização aproximada destes, através do comando Foot Print
Viewer (Tools menu). Depois do projecto criado, o ISAT cria vários ficheiros com a
informação introduzida (figura 3.15).
Figura 3.15 – Ambiente Windows do projecto com os ficheiros criados pelo ISAT.
38
3.6. Geração Automática de Modelos Digitais de Terreno
3.6.1. Definição de Modelo Digital de Terreno
Um Modelo Digital de Terreno (MDT) é uma representação numérica e matemática da
superfície do terreno baseada num conjunto de tripletos, isto é, um conjunto de coordenadas
(X,Y,Z) conhecidas. Este conjunto de coordenadas reflectem as variações da superfície
terrestre, ou seja o relevo do terreno.
Um MDT pode ser descrito matematicamente como altitude em função da posição, através de
um processo de extracção e medição da localização espacial de pontos ou linhas à superfície
do terreno, denominado de sampling, em que é efectuado o cálculo da coordenada Z (altitude)
no ponto (X,Y) através de pontos relevantes da superfície terrestre, pontos estes que
dependem das aplicações do MDT e dos requisitos do utilizador.
A partir de um conjunto de pontos gerados podemos, por interpolação, conhecer a altitude de
qualquer ponto do terreno.
A sigla MDT significa o mesmo que DTM (Digital Terrain Model) na literatura inglesa.
Os primeiros estudos na modelagem numérica da superfície topográfica foram efectuados em
meados da década de 50 pelo investigador do MIT (Massachusetts Institute of Technology),
Prof. Charles E. Miller, em que as suas pesquisas estavam relacionadas, principalmente, com
projectos rodoviários [Santos et al., 2001].
Alguns investigadores fazem a distinção entre as diversas expressões surgidas para definir um
MDT, nomeadamente MDE (Modelo Digital de Elevação ou no inglês DEM - Digital
Elevation Model), DGM (Digital Ground Model), MNT (Modelo Numérico do Terreno), etc.
Enquanto que o termo MDT estaria relacionado com a modelação digital das altitudes,
envolvendo também as formas geográficas existentes no terreno, o termo MDE estaria
disciplinado a altitudes referidas a um referencial altimétrico e a outras superfícies formadas a
partir de dados atmosféricos, hidrológicos, geológicos, corpo humano, etc. O DGM seria a
expressão utilizada para enfatizar um modelo digital da superfície sólida da Terra. E o último
termo referido seria um sinónimo de MDT. No entanto, para um dos nomes grandes na área
39
da fotogrametria, Prof. Friedrich Ackermann, não se deve efectuar nenhuma distinção entre
os termos referidos, sendo ambos utilizados como sinónimos [Santos et al., 2001].
Na elaboração de um MDT, o objectivo final é produzi-lo com determinada precisão, de
preferência de uma maneira económica e eficiente, ou seja, precisão, despesa e eficiência são
os motivos de maior importância para quem produz o MDT e para quem o utiliza.
A precisão é condicionada por muitos parâmetros individuais, nomeadamente atributos dos
dados adquiridos (densidade e distribuição), características do terreno, método utilizado para a
construção da superfície digital e características da superfície MDT construída a partir dos
dados adquiridos.
3.6.2. O software ISAE (ImageStation Automatic Elevations)
Existem vários tipos de software que permitem obter MDT`s. Um desses programas é o ISAE
(ImageStation Automatic Elevations), que é um software distribuído pela Z/I Imaging.
O programa ISAE gera automaticamente pontos de um modelo digital do terreno a partir de
imagens aéreas que formam um modelo estereoscópico. Este software tem uma exactidão
total elevada porque produz um grande número de pontos. Em contraste com os métodos
convencionais de obtenção iterativa de MDT, o referido programa não tem grandes
dificuldades para adquirir pontos de elevação com extrema exactidão, fornecendo um grande
número de pontos do terreno exactos em face das combinações de características idênticas
existentes em cada uma das imagens do modelo fotogramétrico. Posteriormente o software
filtra os pontos adquiridos de forma a criar um MDT muito preciso [Zeiss/Intergraph, 2002].
O elevado grau de automatização é conseguido com o uso de estruturas hierárquicas de dados
da imagem e de métodos de processamento digital das imagens.
A geração de pontos pode ocorrer em todo o modelo disponível ou, caso seja definido um
limite de aquisição, na área pretendida.
Antes de iniciar o processo de aquisição automática de pontos de elevação de um MDT, o
processo requer, no mínimo, um par de imagens em estereoscopia, que possua uma estrutura
piramidal (várias overviews a diferentes resoluções), os parâmetros das orientações internas e
externas obtidas por triangulação aérea e alguns parâmetros do projecto.
40
Na fase do processamento, o programa ISAE utiliza o modelo hierárquico de correlação de
imagens em estrutura piramidal, em que, para cada nível, é efectuado uma correlação entre
pormenores radiométricos homólogos de cada imagem, com base no processo da geometria
epipolar, criando um modelo espacial inicial a partir desses pontos homólogos de correlação.
O processo inicia-se a partir do primeiro nível, denominado de plano horizontal, e prossegue
para os níveis seguintes, para que o modelo final de um determinado estado piramidal sirva de
modelo inicial para correlação do nível seguinte.
Figura 3.16 – Estrutura piramidal.
O processo da geometria epipolar fundamenta-se no facto das imagens utilizadas se basearem
no modelo da perspectiva central. Dadas duas imagens, o plano epipolar para um ponto no
espaço é definido à custa do plano que contém esse ponto e os dois centros de projecção de
ambas as imagens. Este plano intersecta ambas as imagens segundo duas linhas rectas,
definidas como linhas epipolares. Como a orientação relativa das imagens é conhecida, é
então possível calcular a linha epipolar da outra imagem, encontrando-se o ponto
correspondente sobre esta. O problema de correlação entre os dados é então facilitado,
passando de uma dificuldade bidimensional para unidimensional.
A geração dos pontos de elevação do MDT ocorre num processo hierárquico através dos
dados da estrutura piramidal. Em cada nível piramidal, efectuada a correlação entre pontos
homólogos, o software encontra um ponto de intersecção tridimensional (3D) no espaço
objecto dos pontos homólogos e molda um MDT com um número finito de elementos
bilineares.
41
Figura 3.17 – Modelação 3D. Fonte: [Zeiss/Intergraph, 2002].
Em cada nível piramidal, a intersecção tridimensional entre pontos homólogos
correlacionados produz uma mancha densa de pontos. O programa define o MDT por uma
rede regular com valores altimétricos que são determinados a partir da distribuição irregular
de altitudes terreno. Os elementos finitos bilineares representam a parte funcional do modelo
matemático [Zeiss/Intergraph, 2002].
d – grid width
Figura 3.18 – Interpolação finita de um elemento. Fonte: [Zeiss/Intergraph, 2002].
42
De acordo com a figura 3.18 deduz-se [Zeiss/Intergraph, 2002]:
k a :=(1-dx)(1-dy)/d 2
k b :=dx(1-dy)/d 2
(3.5)
k c :=(1-dx)dy/d 2
k d :=(dx dy)/d 2
em que
dx = x(zs ) - x(z(i, j))
(3.6)
dy = y(z s ) - y(z(i, j))
e os elementos ka, kb, kc, kd são elementos de área.
Nas fórmulas seguintes os vectores encontram-se representados a “bold”.
Os pontos medidos do terreno são:
z = {z i :i = 1,n.m}
(3.7)
onde n.m representa o número de altitudes terreno.
As curvaturas são dadas por:
z xx = {z xx (i, j):i = 1,n;j = 1,m}
(3.8)
z yy = {z yy (i, j):i = 1,n;j = 1,m}
A fórmula matemática das torções é:
z xy = {z xy (i, j):i = 1,n;j = 1,m}
(3.9)
Além dos pontos medidos do terreno, as curvaturas e as torções são introduzidas na grelha de
pontos n.m do MDT, assumindo que a fórmula (3.5) permanece verdadeira:
E ( z xx ) = 0
( )
E ( z xy ) = 0
E z yy = 0
43
(3.10)
As equações seguintes referem-se às definições na figura 3.18 para as elevações do MDT de
quatro células da grelha e de uma altitude inicial de terreno zs:
z s + ν s =k a z(i,j) + k b z(i+1,j) + k c z(i,j+1) + k d z(i+1,j+1)
z xx (i,j) + ν xx (i,j) = a 2 Tu part
(3.11)
z yy (i,j) + ν yy (i,j) = a 3 T upart
z xy (i,j) + ν xy (i,j) = a 4 T upart
Estas equações são formuladas com o vector das alturas desconhecidas da grelha de pontos:
upart T = [ z(i-1,j+1),z(i,j+1),z(i+1,j+1),z(i-1,j),z(i,j),z(i+1,j), z(i-1,j-1),z(i,j-1),z(i+1,j-1)]
(3.12)
Os resíduos, νs, νxx(i,j), νyy(i,j) e νxy(i,j) das observações introduzidas são assumidos como
valores centrados em média zero e com distribuição normal.
Os coeficientes dos vectores, ai (i=2,3,4) , resultam a partir dos centros de convolução que são
aplicados às nove alturas do terreno upart das quatro células da grelha indicada na figura 3.18
e que são definidos por:
T
⎡
1⎤
1 1 -2
-4 2⎥⎥ )
a 2 : = vec( 4 ⎢⎢21 -2
1 ⎥⎦
⎢⎣
T
T
⎡
2 1⎤
1 1 -4
-2⎥ )
a 3 : = vec( 4 ⎢⎢-2
1 2 1 ⎥⎦⎥
⎣⎢
T
(3.13)
T
⎡
⎤
1 1 0 -1
a 4 : = vec( 4 ⎢⎢-10 00 01 ⎥⎥ )
⎢⎣
⎥⎦
T
O modelo matemático é complementado com o modelo estocástico:
P ( z ) = Diag(D-1 (σ z2 ))
P ( z xx ) = Diag(D-1 (σz xx ))
2
( )
P ( z xy ) = Diag(D
2
P z yy = Diag(D-1 (σz yy ))
-1
(3.14)
2
(σz xy ))
o qual representa as matrizes de pesos das observações introduzidas e dos seus desvios padrão
à priori.
44
Minimizando a função (3.15) em cada passo da iteração ν é fornecida a solução para o vector
u de todos os valores altimétricos desconhecidos do MDT:
f ( u,σz ,σzxx ,σzyy ,σzxy ) = νT P(ν) (z) ν + νTxx P(ν) (z xx ) ν xx + νTyy P(ν) (z yy ) ν yy + νTxy P(ν) (z xy ) ν xy
(3.15)
A função é minimizada até que os valores estimados ( σ 0 ,σ zxx ,σ zyy ,σ zxy ) se tornem constantes
ou se alcance um parâmetro introduzido inicialmente. A combinação de ambas as fases da
iteração garante uma convergência global e a detecção e eliminação de erros crassos de
altitude.
Este modelo matemático para a geração de MDT representa um processo de filtro robusto
aplicável a áreas com insuficiente informação acerca da superfície do terreno. Devido ao facto
do software ISAE gerar um número elevado de pontos medidos do terreno torna o processo
altamente redundante, mesmo que seja seleccionada uma pequena largura de grelha.
Existem duas importantes razões para o modelo matemático adoptado. A primeira razão é que
os erros brutos de altitude podem ocorrer a partir de erros de correlação (por exemplo,
objectos simples como árvores ou casas podem desviar-se significativamente da superfície do
terreno). O programa elimina estes tipos de elementos isolados da superfície para garantir a
aproximação da superfície ao terreno. A segunda razão é que o ISAE detecta
descontinuidades do terreno, tais como breaklines. O programa considera as descontinuidades
desde que os pesos para as curvaturas e torções sejam modificados durante o processo
iterativo de geração automática.
Outros erros podem resultar dos erros sistemáticos da imagem digital e dos erros aleatórios
dos pontos de interesse extraídos automaticamente. É possível estimar os erros aleatórios
como erros de quantização de aproximadamente 1/ 12 do tamanho do pixel porque não
ocorre nenhuma aproximação de sub-pixel durante a fase de extracção da característica. Os
erros sistemáticos da imagem digital podem causar y-paralaxes nas imagens normalizadas e,
desta maneira, também erros sistemáticos nas alturas do terreno. A redução da influência
destes erros pode ser efectuada durante a digitalização das imagens.
Antes de poder utilizar o software ISAE é necessário efectuar uma série de procedimentos,
sem os quais não é possível gerar automaticamente os pontos de elevação, que se encontram
esquematizados na figura 3.19. As siglas ISPM (ImageStation Photogrammetric Manager),
ISSD (ImageStation Stereo Display), ISFC (ImageStation Feature Collection) e ISDC
45
(ImageStation DTM Collection) referem-se a outros produtos pertencentes ao pacote
fotogramétrico distribuído pela Zeiss/Intergraph.
Figura 3.19 – Worflow de produção automática de MDT`s utilizando o software ISAE.
Na parametrização dos dados de entrada para o processamento da aquisição automática de
pontos de elevação, o software ISAE requer a indicação da localização das imagens
estereoscópicas, com as respectivas overviews criadas, os parâmetros das orientações interior
e exterior, a localização do ficheiro onde os pontos obtidos são guardados, e alguns dados
relativos à dimensão da área do modelo, aos parâmetros de correlação, aos valores da
tolerância, etc. Um dos parâmetros que se torna necessário definir é o tipo de terreno do
modelo. Três opções são fornecidas pelo programa:
-
Terreno do tipo Flat, relativo a uma superfície de terreno primordialmente do tipo
plano, ou seja com declives suaves;
-
Terreno do tipo Hilly, relativo a uma superfície de terreno primordialmente do tipo
colina, em que não é essencialmente plano nem é essencialmente montanhoso;
-
Terreno do tipo Mountainous, relativo a uma superfície de terreno
primordialmente do tipo montanhoso.
46
Em face do tipo de terreno seleccionado, as propriedades do limite de paralaxe e da distância
da linha epipolar são alteradas pelo próprio software. Com a activação da função “Adaptive
Parallax” permite-se que o programa calcule automaticamente o seu espaço de pesquisa, da
área de trabalho, e com a função “Adaptive Matching” permite-se que o programa, no caso de
existirem combinações insuficientes, volte a filtrar as imagens com áreas pobres em textura,
com a finalidade de obter mais combinações.
Na área relativa à parametrização da reconstrução da superfície, insere-se os dados relativos à
largura da grelha, o valor do desvio padrão, e qual o filtro de adoçamento do terreno a utilizar.
Na largura da grelha deve-se ter atenção aos valores que se inserem, uma vez que, diminuindo
a largura da grelha aumenta significativamente o tempo de processamento. Por outro lado,
uma largura grande da grelha pode enfraquecer a geometria da grade. O software propõe, para
o caso de utilização de fotografias aéreas, que o valor para este parâmetro seja derivado da
seguinte equação:
Largura da Grelha = 30 * Tamanho do Pixel * Módulo da Escala da Foto
(3.16)
Relativamente ao valor do desvio padrão, este é fornecido pela triangulação aérea automática
realizada e descreve a precisão teórica da medição 3D dos pontos do terreno.
O filtro de suavização do terreno tem como função a determinação do grau com que o
programa filtra detalhes locais fora do terreno e adoça as superfícies terrestres. O seu valor
pode ser Low (Baixo), Medium (Médio) ou High (Alto). O grau de adoçamento depende do
tipo de terreno, por exemplo, quando o terreno é muito liso, um alto grau de suavização é
razoável, enquanto que, quando o terreno montanhoso é muito áspero, um médio ou mesmo
um baixo grau de suavização é recomendado [Zeiss/Intergraph, 2002].
3.6.3. Construção da Superfície do Modelo Digital de Terreno
Uma vez construídos, os MDT`s podem ser divididos, atendendo à distribuição dos seus
pontos, em duas classes [Portugal et al., 1999]:
Modelo TIN (Triangulated Irregular Network) – contem pontos espaçados
aleatoriamente, formando uma rede irregular de triângulos;
Modelo GRID – grelha de pontos espaçados uniformemente.
47
3.6.3.1. Modelo TIN
A construção do modelo TIN é realizada desenhando linhas entre todos os pontos de forma a
obter uma rede irregular de triângulos, ou seja, este modelo aproxima o terreno através de
poliedros de faces triangulares com dimensões variáveis irregulares.
Existem vários métodos possíveis para a construção desta rede diferenciando-os o critério
utilizado na ligação dos pontos, podendo-se encontrar detalhes sobre a construção desses
métodos na literatura, nomeadamente em Watson [1981], Lancaster and Salkauskas [1986],
Catalão Fernandes [1990] e Santos et al. [2001]. De todos os métodos salienta-se o critério de
triangulação de Delaunay, que consiste num processo iterativo em que para cada triângulo
construído se faz passar um círculo pelos seus vértices e se algum ponto ficar dentro desse
círculo, constrói-se um novo triângulo, garantindo-se desta forma que toda a informação
existente é utilizada na construção do modelo. Segundo Catalão Fernandes [1990], a
triangulação de Delaunay é feita a partir do polígono de Voronoi, no qual em torno de cada
ponto é construído um polígono convexo, de tal modo que dois polígonos contíguos possuam
em comum uma única aresta, que é equidistante dos pontos internos aos referidos polígonos.
Desta forma, todos os pontos contíguos são unidos por segmentos de recta, dando origem à
malha de triângulos de Delaunay. Ainda segundo o mesmo autor, os limites de um triângulo
nunca são interceptados pelos de outro triângulo, sendo estes triângulos o mais equiláteros
possíveis e de menor área.
Com o critério de Delaunay a rede de triângulos obtida adapta-se, de uma forma relativamente
rigorosa, ao terreno.
Após construída a rede de triângulos, existem vários tipos de interpolação que permitem
conhecer a altitude de qualquer ponto do terreno a partir do par de coordenadas planimétricas
(X e Y), destacando-se a interpolação planar, recomendada para modelos TIN com uma
grande densidade de pontos. A interpolação planar permite conhecer a altitude de qualquer
ponto do modelo recorrendo ao plano formado pelos três vértices do triângulo em que o ponto
se encontra.
O modelo TIN destaca-se do modelo GRID por ser mais rigoroso na representação do terreno,
sendo o mais indicado para representar zonas morfologicamente acidentadas.
48
3.6.3.2. Modelo GRID
O modelo GRID consiste numa representação regular do terreno, com pontos espaçados
uniformemente, formando uma rede rectangular que pode ser mais ou menos precisa
atendendo ao número de pontos que a formam.
Após a construção do modelo, a altitude de qualquer ponto do terreno é fornecida realizando
uma interpolação relativamente aos pontos da área, dos quais por inerência se conhece a
elevação.
O tipo de interpolação a adoptar depende dos parâmetros de densidade dos pontos, da precisão
e da capacidade de processamento da informação.
Existem vários tipos de interpolação que se podem utilizar, nomeadamente a interpolação
bilinear, a interpolação bicúbica e a interpolação do vizinho mais próximo.
A interpolação bilinear consiste na determinação da altitude do ponto recorrendo à
informação fornecida pelos quatro pontos, do modelo GRID, mais próximos.
A interpolação bicúbica também consiste na determinação da altitude do ponto recorrendo à
informação proporcionada pelos dezasseis pontos mais próximos.
A interpolação do vizinho mais próximo utiliza apenas a informação altimétrica do ponto que
se encontra mais próximo.
Este modelo é, em regra geral, mais fácil de manipular, do ponto de vista informático, do que
o modelo TIN.
49
50
IV
EEX
O
ÃO
ÇÃ
CÇ
AC
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M
OSS
DEELLO
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MO
D
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DO
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DIIG
O
NO
REEN
RR
TEER
4.1. Definição da Série Temporal Para a Área de Estudo
A fonte principal de informação deste estudo é a fotografia aérea. De forma a ser definida a
série temporal de estudo para a área referida no capítulo 1.4 da presente investigação, foram
contactados diversos organismos nacionais no sentido de obter as datas de voos da área. Três
entidades nacionais, Instituto Geográfico do Exército (IGeoE), Instituto Geográfico Português
(IGP) e Força Aérea Portuguesa (FAP), forneceram as datas e a respectiva escala de voo das
coberturas áreas que possuem, conforme indicado na tabela 4.1.
Assim sendo verificou-se que a zona em estudo tem sido sobrevoada, com fins cartográficos e
militares,
com
alguma
regularidade.
Constatou-se
que
o
primeiro
levantamento
fotogramétrico na área de estudo foi efectuado em 1947, pela Royal Air Force para o Serviço
Cartográfico do Exército, actual Instituto Geográfico do Exército, e o último voo ocorreu no
ano de 2000, pela Força Aérea Portuguesa.
Foram consideradas para análise 6 épocas diferentes no intervalo da série temporal, que
começa com os dados de 1947, continua com as informações fornecidas pelos voos de 1957,
de 1972, de 1983, de 1991 e termina com os dados de 2000, permitindo obter uma série
temporal de 53 anos. A caracterização do conjunto de fotografias aéreas correspondentes ao
presente estudo pode ser observada na tabela 4.2.
51
Tabela 4.1 – Voos na área de São Martinho do Porto.
ANO DO VOO
ESCALA
TIPO
ENTIDADE
1947
1:30 000
P/B
SCE / actual IGeoE
1957
1:10 000
P/B
IGC / actual IGP
1958
1: 26 000
P/B
SCE / actual IGeoE
1972
1:15 000
P/B
IGC / actual IGP
1977
1:30 000
P/B
IGC / actual IGP
1980
1:15 000
P/B
FAP
1982
1:15 000
P/B
IGC / actual IGP
1983
1:8 000
P/B
IGC / actual IGP
1983
1:15 000
P/B
FAP
1989
1:15 000
P/B
IGC / actual IGP
1991
1:8 000
COR
FAP
1998
1:6 000
P/B
IPCC / actual IGP
1999
1:26 900
COR
IGeoE
2000
1:15 000
P/B
FAP
Tabela 4.2 – Caracterização das fotografias aéreas nas 6 épocas de estudo.
DATA
25 Julho
VOO
ESCALA TIPO
RAF47
1:30 000
P/B
1957
CaldasRainha57
1:10 000
P/B
1972
DGF72
1:15 000
P/B
Alcobaça83
1:8 000
P/B
43/91
1:8 000
COR
08/00
1:15 000
P/B
1947
26 Setembro
1983
1991
15 Março
2000
FOTOS
5094
5096
3620
3621
159250
159251
1439
1440
3416
3417
1776
1777
CÂMARA
DIST.ª
FOCAL [mm]
ENTIDADE
RAZÃO DO
VOO
---------
154.2
IGeoE
Cartografia
---------
209.83
IGP
Cartografia
Wild RC5
152.05
IGP
Cartografia
Wild RC10
153.36
IGP
Cartografia
Wild RC10
152.31
FAP
Militar
Wild RC30
152.73
FAP
Militar
Para os voos de 1947 e de 1957 não existem quaisquer parâmetros de calibração das câmaras
fotogramétricas. Os diapositivos do voo do ano de 1947 apresentam 4 marcas de orientação
interna triangulares localizadas no meio dos lados da fotografia, numa dimensão de área de
227 mm por 229 mm. No caso do voo de 1957, a dimensão dos diapositivos é de 182 mm por
182 mm, enquanto que as 4 marcas fiduciais já se encontram localizadas nos cantos do
perímetro da foto. Nos restantes voos, realizados com câmaras aéreas Wild, existem todos os
52
elementos necessários a uma correcta parametrização das lentes e da orientação interna, sendo
o tamanho das fotos de 230 mm por 230 mm, formato habitual nas câmaras aéreas com
abertura de cone de grande angular, que permitem uma melhor percepção do relevo.
Importa também referir que o voo de 1947 não apresenta a melhor textura para o presente
estudo, em face das condições pancromáticas, da idade, do manuseamento, das condições de
preservação ao longo do tempo e dos meios disponíveis à data do voo.
4.2. Digitalização dos Diapositivos da Série Temporal
Todos os diapositivos referidos na tabela 4.2 foram rasterizados num PhotoScan TD da
Zeiss/Intergraph, onde cada diapositivo constitui um único ficheiro CMP (CoMposit Color).
No estudo foi adoptado a resolução do tamanho do pixel de 14 μm, resultando que, em face
das diferentes escalas de cada par de fotografias das 6 épocas consideradas, a definição da
área de cada pixel no terreno fica na ordem de:
Tabela 4.3 – Definição do pixel de digitalização e correspondentes valores no terreno.
DIGITALIZAÇÃO
DEFINIÇÃO NO
DESVIO PADRÃO
[μm]
TERRENO [m]
ASSOCIADO [m]
5094 e 5096
14
0.42
0.06
1:10 000
3620 e 3621
14
0.14
0.02
1972
1:15 000
159250 e 159251
14
0.21
0.03
1983
1:8 000
1439 e 1440
14
0.11
0.02
1991
1:8 000
3416 e 3417
14
0.11
0.02
2000
1:15 000
1776 e 1777
14
0.21
0.03
VOO
ESCALA
FOTOS
1947
1:30 000
1957
O formato escolhido neste estudo foi o “INGR JPEG compressed”, em que o valor de
compressão “JPEG Q Factor” utilizado foi de 15. Quanto maior for este factor, maior é a
compressão da imagem e consequentemente existe uma diminuição da sua qualidade.
Também se optou pela criação máxima de overviews no momento da digitalização dos
diapositivos, tendo-se utilizado o filtro de Gaussian.
53
4.3. Apoio Topográfico e Pontos Fotogramétricos
O apoio topográfico, realizado em 20 de Novembro de 2004, teve como objectivo a obtenção
de uma boa base de pontos de controlo, com exactidão geométrica, para a área em estudo.
A escolha dos pontos de controlo do terreno corresponde a uma fase muito importante no
processo fotogramétrico, pois pode condicionar todo o trabalho posterior. De acordo com
Wolf [1983], o rigor da informação a extrair das fotografias aéreas não pode ser superior ao
rigor obtido na determinação das coordenadas dos pontos de controlo do terreno em que é
baseada. Nesta conformidade e em face das 6 épocas existentes, tornou-se primordial escolher
pontos fotogramétricos (PF) que pudessem ser visualizados nas diferentes fotografias da série
temporal.
Como informação colateral obteve-se os seguintes dados [Silva, 2005]:
-
Em 1919 foi colocado o busto do comendador José Bento da Silva no largo que
recebeu o seu nome, também conhecido por Adro;
-
Em 1931 foi construída a rampa do salva-vidas do Instituto de Socorros a
Náufragos;
-
Em 1935 foi construído, junto ao cais, o edifício para alojamento dos filhos de
funcionários da então Empresa de Cimentos de Leiria, Maceira-Liz, durante a
época balnear, para gozo de férias;
-
Em 1940 foi inaugurado o Cruzeiro, na parte mais alta do monte da Vigia, por
detrás da capela de Santo António. Monumento que assinala as comemorações do
VIII Centenário da Fundação da Nacionalidade e o III da Restauração da
Independência Nacional.
Em face destes dados, apurou-se que estes elementos constavam em todas as épocas
consideradas, pelo que foram escolhidos como pontos fotogramétricos para todas os voos
aéreos em estudo. De igual forma, a Capela de Santo António também foi considerada em
todas as fotografias da área.
54
Posteriormente foram definidos outros pontos fotogramétricos, de forma a obter uma malha
mais densa de pontos de controlo de terreno para a área em investigação. Refira-se que estes
pontos fotogramétricos seleccionados não constam em todas as épocas de estudo
consideradas, especialmente nas fotografias dos voos mais antigos. Na figura 4.1 é possível
visualizar a malha de pontos considerada para a área, referindo-se que:
-
PF 100, PF 1, PF 2 e PF 3 referem-se ao Cruzeiro inaugurado em 1940;
-
PF 4 e PF 5 referem-se à Capela de Santo António;
-
PF 10, PF 15 e PF 16 referem-se à estátua do busto do comendador José Bento da
Silva;
-
PF 101 refere-se ao edifício da colónia de férias;
-
PF 103 refere-se à rampa do salva-vidas;
-
PF 105 refere-se ao vértice geodésico PEDERNEIRA.
LEGENDA
- PF Planimérico e Altimétrico
- PF Altimétrico
- N.º do PF Pla+Alt
A imagem aérea refere-se à foto 3417
do voo FAP de 1991.
Figura 4.1 – Imagem aérea com a localização dos PF`s.
55
A obtenção das coordenadas dos pontos de controlo de terreno foi efectuada a partir do
sistema de posicionamento global GPS em modo cinemático. A utilização do sistema
diferencial em tempo real consistiu na utilização em simultâneo de duas antenas receptoras
dos sinais provenientes dos satélites, de forma a aumentar o rigor dos dados obtidos por
correcção diferencial em tempo real das coordenadas.
O modo de posicionamento diferencial pressupõe o uso de duas antenas receptoras GPS em
simultâneo, em que uma das antenas é denominada de ponto base fixo, localizada num ponto
cujas coordenadas são conhecidas e registando continuadamente dados, e a outra antena,
móvel, serve para a determinação das coordenadas dos pontos pretendidos.
Foi utilizado, neste trabalho, um receptor GPS Trimble 4700, de dupla frequência L1 e L2 e
de elevado rigor posicional. O ponto fixo adoptado foi o vértice geodésico PEDERNEIRA
(PF 105).
Na determinação dos registos em cada um dos pontos pretendidos foi assumido um número
mínimo de 6 satélites, variando o tempo de observação em função do número de satélites
“visíveis” mas nunca inferior a 1 minuto, possibilitando desta forma a obtenção de precisões
de ordem centimétrica, em face do rigor obtido na estação base e do número de satélites
disponíveis. A distância dos diversos pontos ao ponto base fixo é inferior a 1250 metros.
Os dados foram processados posteriormente à campanha de recolha de dados, através do
software TGO (Trimble Geomatics Office V 1.50) da Trimble Navigation Limited, cujo
processo automático após a inserção dos dados, aceitava ou rejeitava as observações
efectuadas em função da precisão pretendida.
O modelo geóide utilizado foi o EGM96 (Earth Gravity Model 96) e a confiança dos dados
baseia-se no Teste do Qui-Quadrado (χ2) com um grau de confiança de 95%. Após o
processamento de todos os dados é possível visualizar os resultados e obter informações
estatísticas dos mesmos através de relatórios de resultados.
A malha de pontos de controlo de terreno obtida é constituída por 34 pontos fotogramétricos,
com uma precisão superior a 1 centímetro em planimetria e a 3 centímetros em altimetria
(tabela 4.4). Os resultados obtidos pela precisão das coordenadas cartográficas dos pontos
fotogramétricos demonstram que a sua aquisição superou as expectativas mais optimistas. No
entanto, refere-se que os valores da precisão estimada por mínimos quadrados são
normalmente muito optimistas.
56
Tabela 4.4 – Coordenadas HGDLx dos Pontos Fotogramétricos e respectiva precisão
estimada no ajustamento.
Nome
PF
M
[m]
Desvio
Padrão
em M
P
[m]
[m]
Desvio
Padrão
em P
H
[m]
[m]
Desvio
Padrão
em H
[m]
VG
105
114145.720
0.000
283976.360
0.000
93.140
0.000
Marca Bronze Cruzeiro
100
113518.587
0.000
283455.283
0.000
68.429
0.000
Ponto 1 do Cruzeiro
1
113517.340
0.004
283452.487
0.006
68.256
0.026
Ponto 2 do Cruzeiro
2
113514.540
0.004
283453.944
0.006
68.247
0.026
Ponto 3 do Cruzeiro
3
113515.951
0.004
283456.709
0.006
68.240
0.027
Capela Sto. António
4
113445.908
0.003
283384.944
0.006
52.592
0.026
Muro junto à Capela Sto. António
5
113443.591
0.004
283392.402
0.007
51.830
0.028
Muro da Capitania - Lado Av.
6
113743.032
0.004
283207.127
0.007
3.675
0.030
Muro da Capitania - Lado Rua
7
113744.840
0.004
283209.938
0.010
3.621
0.030
Muro Escola Primária
8
113999.387
0.007
283101.847
0.005
3.284
0.027
Muro Cruzamento Ruas
9
114021.022
0.005
283046.884
0.006
3.097
0.027
Estátua do Antigo Adro
10
113841.873
0.003
283259.962
0.004
22.675
0.026
Canteiro Sul da Estátua
15
113841.758
0.005
283259.594
0.005
22.369
0.027
Canteiro Oeste da Estátua
16
113840.572
0.004
283260.920
0.004
22.378
0.027
Ponto 1 da Entrada da Eira
17
113729.403
0.004
283911.008
0.004
66.115
0.026
Ponto 2 da Entrada da Eira
18
113728.075
0.004
283910.169
0.005
66.044
0.026
Ponto 3 da Eira
19
113728.818
0.005
283919.816
0.005
65.730
0.027
Casa do Facho
20
113124.132
0.004
283940.184
0.005
81.213
0.026
Largo da Estrada no Pico do Facho 1
21
113164.020
0.005
283912.528
0.006
76.121
0.027
22
113163.685
0.006
283909.356
0.008
76.039
0.028
23
113165.569
0.006
283905.359
0.008
75.828
0.028
24
113170.009
0.005
283902.297
0.006
75.52
0.027
25
113179.773
0.005
283899.957
0.006
75.179
0.027
26
113179.788
0.004
283899.975
0.005
75.176
0.027
27
113189.971
0.004
283899.116
0.004
74.812
0.026
28
113190.112
0.005
283906.699
0.007
74.762
0.027
29
113185.140
0.005
283909.300
0.007
75.007
0.027
30
113181.773
0.006
283912.218
0.008
75.211
0.028
31
113177.514
0.009
283915.657
0.012
75.493
0.031
32
113168.784
0.006
283917.148
0.016
76.008
0.029
Entroncamento 1
33
113210.539
0.005
283903.597
0.006
74.311
0.027
Entroncamento 2
34
113214.212
0.003
283906.354
0.004
74.161
0.026
Colónia de Férias
101
113366.399
0.001
283117.526
0.001
2.551
0.012
Rampa do Salva-Vidas
103
113336.405
0.001
283073.605
0.001
1.989
0.011
4.4. Orientação dos Pares Estereoscópicos
Com o objectivo de obter os dados de orientação externa de cada par de fotografias da série
temporal em estudo, utilizou-se o software de triangulação aérea automática ISAT. A
utilização deste programa subentende a utilização de outros softwares do grupo
57
Zeiss/Intergraph, nomeadamente os programas ISDM (ImageStation Digital Mensuration) e
ISPM, que lhe estão intrínsecos.
A utilização do software ISAT pressupôs a criação de projectos para cada época de estudo da
série temporal. A criação do projecto obrigou à introdução de diversos dados relativos a cada
ano de análise, nomeadamente as informações, indicadas na tabela 4.5, consideradas
essenciais.
Tabela 4.5 – Valores de parametrização dos 6 projectos fotogramétricos.
ALTURA
NOME
FOTOS
ESCALA MÉDIA DE
ELEVAÇÃO
MÉDIA DO
VOO [m]
TERRENO [m]
SISTEMA DE
COORDENADAS
DIST.ª
FOCAL
[mm]
IGE47
5094, 5096
1:30 000
4626
50
HGDLx
154.2
IGP57
3620, 3621
1:10 000
2100
50
HGDLx
209.83
IGP72
9250, 9251
1:15 000
2280
50
HGDLx
152.05
IGP83
1439, 1440
1:8 000
1218
50
HGDLx
153.36
FAP91
3416, 3417
1:8 000
1218
50
HGDLx
152.31
FAP00
1776, 1777
1:15 000
2290
50
HGDLx
152.73
Outras informações introduzidas correspondem à indicação do tipo de dados usados
(fotografia aérea), unidades de medida linear (metros), unidades de medida angular (graus) e o
valor do raio da Terra, tendo-se adoptado o valor existente por defeito no programa (6378000
metros).
Os parâmetros para a correcção da refracção atmosférica, assim como da curvatura da terra,
não foram utilizados uma vez que os voos foram realizados a baixa altitude e abrangem uma
área relativamente pequena, pelo que a superfície da Terra pode ser considerada plana.
Os dados relativos à câmara métrica são fornecidos através do certificado de calibração da
câmara. No Anexo 1 e no Anexo 2 da presente dissertação encontram-se definidos os
parâmetros utilizados. No caso dos voos de 1947 e 1957 considerou-se que os valores do PPS
e do PPA eram iguais a zero e que não fossem consideradas correcções às distorções da lente
da câmara utilizada.
As coordenadas terreno (X, Y e Z) dos pontos fotogramétricos são introduzidas num ficheiro
vazio gerado no momento da criação do projecto.
58
Na orientação interna efectuada em cada época de voo da série temporal, tomou-se como
precisão mínima de aceitação de orientação o valor de 10 mícrons.
O valor definido para o desvio padrão das medições foi de 5 μm, e para a tolerância de
convergência nos ajustamentos, considerou-se um máximo de 10 iterações, um erro posicional
(x,y,z) de 0.01 metros e um erro de atitude (ω, φ, κ) de 0.001 graus.
A orientação relativa foi realizada fazendo as leituras das coordenadas imagem dos pontos
fotogramétricos em todas as fotografias onde eles são identificáveis, inicialmente em
monoscopia e refinando-as posteriormente em estereoscopia. Para facilitar a identificação dos
PF’s, foi conveniente ter os croquis com a sua localização e respectivo código. No Anexo 3
poderão ser observados todos os croquis dos pontos fotogramétricos adquiridos.
Figura 4.2 – Exemplo de um registo de PF (PF103).
59
No estudo realizado garantiu-se um mínimo de cinco pontos de controlo terreno em todos os
pares estereoscópicos em investigação (o mínimo de utilização dos PF`s ocorreu na orientação
do par estereoscópico do voo de 1947, em virtude de muitos dos pontos de controle
adquiridos não constarem nas imagens do referido voo ou devido a problemas de identificação
desses pontos em face da textura apresentada por esse voo).
O valor limite de aceitação da orientação relativa foi definido para 20 mícrons.
No processamento da triangulação aérea e para cada época de estudo, o programa fez, nas
áreas de Von Gruber, a correlação entre as fotos do modelo e executou o ajustamento do par
estereoscópico em face dos parâmetros de ajustamento definidos, usando a sua técnica de
point-matching, associada à determinação dos valores pelo método de mínimos quadrados (o
valor limite de aceitação da orientação absoluta foi definido para 20 mícrons).
Após o processamento da triangulação aérea automática (para cada ano considerado),
analisou-se os dados obtidos, tendo-se verificado que, em cada época de estudo, eram criados
pontos de apoio com fraca correlação no terreno e outros localizados no mar. Os pontos de
apoio gerados no mar foram todos retirados (desligados) da TAA e os que possuíam uma
fraca correlação no terreno foram também desligados, caso existissem outros na mesma zona,
ou então introduziu-se um ponto através da leitura desse elemento nas duas fotografias do par
estereoscópico. No voo de 1947 ocorreu o maior número de pontos de apoio que foram
desligados da TAA.
Posteriormente efectuaram-se diversos pós-processamentos da TAA, obtendo-se os seguintes
dados finais:
Tabela 4.6 – Valores resultantes do processo fotogramétrico.
NOME ESCALA
N.º PF`s
N.º PONTOS
TAA - N.º
PRECISÃO DA
SIGMA RO
SIGMA AO
USADOS
GERADOS
ITERAÇÕES
TAA [μm]
[μm]
[μm]
IGE47
1:30 000
5
19
4
19.5
19.86
14.40
IGP57
1:10 000
7
41
5
14.2
14.17
4.06
IGP72
1:15 000
12
22
4
11.9
13.03
9.61
IGP83
1:8 000
14
80
4
6.6
7.04
2.75
FAP91
1:8 000
15
59
4
9.8
11.85
4.01
FAP00
1:15 000
18
56
3
7.9
7.48
6.17
60
Relativamente ao erro médio quadrático da orientação absoluta, os valores obtidos foram os
seguintes:
Tabela 4.7 – Erro médio quadrático da orientação absoluta das 6 épocas.
ANO
ESCALA
M [m]
P [m]
H [m]
MP [m]
1947
1:30 000
1.030
1.064
1.081
1.049
1957
1:10 000
0.232
0.159
0.098
0.199
1972
1:15 000
0.696
0.508
0.350
0.606
1983
1:8 000
0.128
0.122
0.111
0.125
1991
1:8 000
0.177
0.194
0.148
0.186
2000
1:15 000
0.307
0.265
0.227
0.287
Da leitura da tabela 4.6 verifica-se uma degradação na qualidade da triangulação aérea
automática em função do tempo, ressaltando, no entanto, o caso do voo de 1983, data na qual
se obteve o melhor resultado. O facto dos voos de 2000 e de 1991 não terem sido realizados
com o propósito cartográfico poderá explicar a circunstância. O mesmo fenómeno é
verificado ao nível da precisão da orientação relativa.
O voo de 1991, embora tenha sido realizado a cores e a uma boa escala, não representou uma
mais valia no processo automático, em comparação com os outros voos pancromáticos e que
possuem uma escala igual ou aproximada.
Ao nível da precisão da orientação absoluta, verifica-se que, em termos gerais, a sua
qualidade aumenta com o aumento da escala das fotografias, independentemente do tipo de
filme (níveis de cinzento) associado. Como seria de esperar o voo de 1947 apresenta o pior
valor de precisão da sua orientação absoluta.
Por análise à tabela 4.7 verifica-se que os valores obtidos satisfazem plenamente o objectivo
pretendido, uma vez que a precisão dos pontos, em planimetria e em altimetria, é inferior a 20
centímetros para os voos realizados às escalas 1:8 000 e 1:10 000. Para os voos efectuados à
escala 1:15 000, a precisão é inferior a 30 centímetros para o voo realizado em 2000 e a 61
centímetros para o voo efectuado em 1972. Relativamente ao voo de 1947, à escala 1:30 000,
a precisão é inferior a 110 centímetros.
Tendo por objectivo efectuar uma verificação sobre o erro altimétrico dos diversos voos da
série temporal em estudo, procedeu-se a uma comparação entre os valores da coordenada
61
altimétrica de 24 pontos de controlo terreno e o seu valor nos modelos estereoscópicos. Os
resultados obtidos foram os seguintes:
Tabela 4.8 – Comparação altimétrica para as 6 épocas em estudo.
PF
N.º
FAP00
H
100 68.429
FAP91
IGP83
IGP72
IGP57
IGE47
Leitura
Lt-H
Leitura
Lt-H
Leitura
Lt-H
Leitura
Lt-H
Leitura
Lt-H
Leitura
Lt-H
68.425
-0.004
68.464
0.035
68.442
0.013
68.433
0.004
68.433
0.004
68.677
0.248
1
68.256
68.168
-0.088
68.259
0.003
68.261
0.005
68.228
-0.028
68.259
0.003
68.449
0.193
2
68.247
68.192
-0.055
68.266
0.019
68.238
-0.009
68.222
-0.025
68.254
0.007
68.499
0.252
3
68.240
68.168
-0.072
68.259
0.019
68.242
0.002
68.228
-0.012
68.248
0.008
68.499
0.259
4
54.018
54.084
0.066
54.055
0.037
54.092
0.074
54.093
0.075
54.045
0.027
54.578
0.560
5
51.830
51.837
0.007
51.823
-0.007
51.842
0.012
51.828
-0.002
51.895
0.065
51.878
0.048
17
66.115
66.061
-0.054
X
66.123
0.008
66.099
-0.016
66.091
-0.024
X
18
66.044
65.961
-0.083
X
66.095
0.051
65.995
-0.049
65.979
-0.065
X
19
65.730
65.681
-0.049
X
65.818
0.088
65.695
-0.035
65.691
-0.039
X
20
81.213
81.217
0.004
81.229
0.016
81.293
0.080
81.128
-0.085
81.226
0.013
X
21
76.121
76.110
-0.011
76.056
-0.065
76.083
-0.038
76.083
-0.038
76.079
-0.042
76.123
0.002
22
76.039
76.021
-0.018
76.037
-0.002
76.009
-0.030
75.994
-0.045
75.998
-0.041
76.272
0.233
23
75.828
75.817
-0.011
75.797
-0.031
75.897
0.069
75.884
0.056
75.732
-0.096
76.099
0.271
24
75.520
75.513
-0.007
75.538
0.018
75.559
0.039
75.458
-0.062
75.524
0.004
75.903
0.383
25
75.179
75.174
-0.005
75.121
-0.058
75.167
-0.012
75.184
0.005
75.206
0.027
75.398
0.219
26
75.176
75.174
-0.002
75.121
-0.055
75.167
-0.009
75.184
0.008
75.206
0.030
75.398
0.222
27
74.812
74.819
0.007
74.793
-0.019
74.799
-0.013
74.829
0.017
74.774
-0.038
74.599
-0.213
28
74.762
74.783
0.021
74.802
0.040
74.774
0.012
74.809
0.047
74.830
0.068
74.928
0.166
29
75.007
75.003
-0.004
74.929
-0.078
74.991
-0.016
74.963
-0.044
74.997
-0.010
75.100
0.093
30
75.211
75.167
-0.044
75.151
-0.060
75.224
0.013
75.234
0.023
75.194
-0.017
75.324
0.113
31
75.493
75.469
-0.024
75.459
-0.034
75.464
-0.029
75.477
-0.016
75.491
-0.002
75.301
-0.192
32
76.008
76.029
0.021
75.953
-0.055
75.999
-0.009
75.992
-0.016
75.998
-0.010
75.698
-0.310
33
74.311
74.280
-0.031
74.326
0.015
74.272
-0.039
74.274
-0.037
74.287
-0.024
X
34
74.161
74.135
-0.026
74.147
-0.014
74.162
0.001
74.169
0.008
74.145
-0.016
X
No PF4, ao valor da sua altitude foi adicionado a altura da antena utilizada na coordenação
dos pontos fotogramétricos.
O erro de posicionamento em H encontra-se retratado na tabela 4.9.
62
Tabela 4.9 – Erro de posicionamento em altimetria.
MÉDIA DAS
DIFERENÇAS
DESVIO
PADRÃO
[m]
[m]
FAP00
-0.0192
0.0358
FAP91
-0.0131
0.0375
IGP83
0.0110
0.0372
IGP72
-0.0111
0.0378
IGP57
-0.0070
0.0374
IGE47
0.1415
0.2147
VOO
Figura 4.3 – Gráfico com a representação das diferenças de valor altimétrico dos PF`s .
Em conformidade com os elementos referidos na tabela 4.9, verifica-se que as orientações dos
pares estereoscópicos, constantes na série temporal em análise, foram correctamente
efectuadas, sendo a precisão dos dados altimétricos muito superior aos objectivos propostos.
63
4.5. Estudo do Método a Utilizar na Aquisição Automática dos Modelos
Digitais de Terreno
Com o voo do ano 2000 procedeu-se ao estudo do melhor método a aplicar na aquisição dos
Modelos Digitais do Terreno em face das opções fornecidas pelo software, de geração
automática de pontos de elevação, ISAE.
Para verificar qual o tipo de terreno a escolher e qual o filtro de adoçamento do terreno a
seleccionar, na geração dos modelos tridimensionais para cada época da série temporal, bem
como validar a precisão dos MDT`s em função dos dois parâmetros indicados anteriormente,
seleccionou-se uma área teste dentro da área de estudo, figura 4.4, na qual se efectuou
também a aquisição manual do MDT para servir de base de comparação entre os modelos
gerados automaticamente.
Figura 4.4 – Indicação da área teste dentro da área de estudo temporal.
Com recurso ao software ISFC, em conjugação com o programa CAD (Computer Aided
Design) MicroStation, definiu-se a área de teste (collection boundary line), contemplando
atributos que posteriormente o programa ISAE reconhecerá como limite de MDT pretendido.
64
Na aquisição manual dos pontos de elevação, na área teste, utilizou-se o software ISDC, em
que se considerou uma grelha de 2.5 metros de lado.
Na criação automática dos modelos digitais do terreno, para a área teste, considerou-se os
seguintes parâmetros:
-
Dados de orientação do par fotográfico fornecidos pelo projecto “FAP00”;
-
Ficheiro CAD MicroStation contendo o limite da área de teste;
-
Largura de grelha – 2.5 metros;
-
Utilização do “Adaptive Parallax” e do “Adaptive Matching”;
-
Combinação Tipo de Terreno/Filtro de Adoçamento:
ο Tipo Flat / Medium;
ο Tipo Hilly / High;
ο Tipo Hilly / Medium;
ο Tipo Hilly / Low;
ο Tipo Mountainous / High;
ο Tipo Mountainous / Medium;
ο Tipo Mountainous / Low.
O tipo de terreno Flat só foi considerado uma vez, em face do tipo de terreno da área, que
apenas apresenta na zona mais elevada um perfil plano. Na largura da grelha optou-se por
manter o valor de 2.5 metros, utilizado na aquisição manual dos pontos de elevação, em
detrimento do valor aconselhado pelo programa, 6.3 metros (LG=30*14μm*15000), de modo
a que os pontos gerados automaticamente coincidissem com os pontos obtidos pelo processo
manual.
Utilizando os pontos fotogramétricos existentes na área de teste, no total de 14 (PF21 ao
PF34), foi efectuada uma comparação entre o valor da altitude dos pontos de controlo terreno
e o respectivo valor altimétrico obtido na aquisição manual do MDT, verificando-se que o
valor médio das diferenças era de 0.432 metros, sendo o desvio-padrão igual a 0.089 metros.
Estes resultados indicam que a aquisição manual tinha ocorrido de uma forma bastante
satisfatória.
65
Posteriormente as 7 representações numéricas do terreno adquiridas automaticamente para o
teste considerado foram comparadas com o MDT adquirido manualmente, tendo-se apurado
os seguintes resultados (o número de pontos gerados é análogo para todos os MDT`s
considerados e é igual a 6739):
Tabela 4.10 – Dados de comparação entre o MDT manual e os MDT`s gerados.
Flat /
Hilly /
Hilly /
Hilly /
Mountainous /
Mountainous /
Mountainous /
Medium
High
Medium
Low
High
Medium
Low
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
Média das Diferenças
2.488
0.520
0.493
0.513
0.497
0.480
0.509
Desvio-Padrão
6.934
1.098
1.037
1.084
1.040
0.947
0.992
7.304
1.126
1.061
1.109
1.065
0.968
1.013
MDT
[Terreno/Filtro]
Erro Médio
Quadrático
Da análise da tabela 4.10 conclui-se que o melhor método a aplicar na aquisição automática
dos modelos digitais do terreno para a área de estudo é considerar o terreno do tipo
montanhoso (Mountainous) e aplicar o filtro de adoçamento médio. Com este sistema obtevese um valor médio das diferenças, entre os valores altimétricos obtidos pelo processo manual
e os valores obtidos pelo processo automático, de 0.480 metros, um desvio-padrão de 0.947
metros e um erro médio quadrático de 0.968 metros.
Como seria expectável, o método de considerar o terreno do tipo plano (Flat) falhou, pois os
valores obtidos por este modo estão significativamente afastados dos resultados obtidos pelos
outros seis sistemas.
A precisão obtida pelos processos automáticos, considerando o terreno do tipo Hilly ou do
tipo Mountainous, em comparação com o processo manual, revelou precisões na ordem de um
metro, situando-se a média das diferenças na ordem dos 50 centímetros.
4.6. Aquisição Automática dos Modelos Digitais de Terreno para as Seis
Épocas de Estudo
Definidas as indicações a utilizar na aquisição automática dos pontos terreno para as 6 épocas
em estudo, procedeu-se à obtenção dos MDT`s para a área em estudo.
66
Para todas as épocas, considerou-se a definição dos seguintes parâmetros:
-
Dados de orientação fornecidos pelo respectivo projecto, obtidos na TAA;
-
Ficheiro CAD MicroStation contendo o limite da área total;
-
Tipo de terreno: Mountainous;
-
Distância da Linha Epipolar: Valor por defeito;
-
Activação do “Adaptive Parallax”;
-
Activação do “Adaptive Matching”;
-
Filtro de suavização: Médio;
-
Desvio-padrão (sigma): Valor da respectiva TAA.
Na definição do espaçamento da grelha, os valores teóricos propostos pelo software ISAE
são:
Tabela 4.11 – Definição teórica do valor de grelha a utilizar.
VOO
DIGITALIZAÇÃO
[μm]
ESCALA
GRELHA
[m]
1947
14
1:30 000
12.6
1957
14
1:10 000
4.2
1972
14
1:15 000
6.3
1983
14
1:8 000
3.36
1991
14
1:8 000
3.36
2000
14
1:15 000
6.3
No entanto, para obtermos uma melhor precisão e em face dos resultados obtidos com o
software na área de teste, optou-se por uma largura de grelha de 2.5 metros para os voos de
2000, 1991, 1983, 1972 e 1957. Relativamente ao voo de 1947, o espaçamento da grelha foi
definido para 5.0 metros, em virtude do programa não processar os dados com um valor
superior. Tal situação deve-se ao facto da escala da fotografia ser de 1:30 000 e as fotografias
possuírem uma deficiente qualidade e resolução dos seus elementos, que dificulta a correlação
de imagens efectuada pelo programa.
Processados os MDT`s de cada época da série temporal, constatou -se que, junto à linha de
separação entre o mar e a terra, os pontos gerados, em todos os anos da série, não definiam
67
morfologicamente bem o terreno, bem como se verificou que, na área de mar, eram gerados
pontos de coordenada altimétrica negativa e outros de altura superior a 10 metros. Uma das
explicações possíveis para o facto do programa falhar na área do oceano foi ter-se
considerado o terreno, da área de estudo, do tipo montanhoso.
Tendo como objectivo a definição correcta da linha delimitadora entre a zona de mar e a zona
de terra, afim de melhorar a extracção automática dos MDT`s da área de estudo e utilizar essa
informação para estudos posteriores, procedeu-se à aquisição, por processo de restituição
fotogramétrica digital, da linha de costa de cada ano considerado.
Com estes novos dados, voltou-se a proceder à obtenção dos MDT`s para a área em estudo.
As linhas de costa adquiridas foram utilizadas, para cada época de estudo, como breaklines de
informação geomorfológica. Os vértices das linhas de costa adquiridas (valor de altitude igual
a zero) foram, em cada ano de estudo, inseridos como informação de pontos de elevação.
Estes pontos de elevação são úteis em zonas de pobre textura e melhoram a exactidão do
MDT. Todos os outros parâmetros foram idênticos aos utilizados anteriormente.
Adquiridos os MDT`s, apurou-se que, de uma forma geral, as superfícies geradas
acompanhavam o relevo do terreno, ou seja, a modelação do terreno estava de acordo com a
sua morfologia, inclusive junto à zona da linha de costa. Tal situação permitiu concluir que o
software ISAE detecta, com rigor, descontinuidades de terreno.
De forma a validar, em altimetria, os dados fornecidos pelos MDT`s de cada época da série
em estudo, executou-se uma comparação entre os valores da altitude do terreno fornecida
pelos pontos dos modelos digitais de terreno criados e os pontos fotogramétricos que
abrangem a área de estudo.
Os pontos de controlo terreno considerados correspondem a 14 PF`s altimétricos, conforme
indicado na figura 4.1 (PF21 ao PF34).
A área envolvente a estes pontos fotogramétricos aparece em todas as imagens de todas as
épocas de estudo (largo da estrada no Cabeço do Facho), notando-se que se trata de uma zona
sem alterações significativas ao longo do tempo, pelo que se encarou como sendo uma zona
sem grandes variações na morfologia do terreno.
Uma vez que os pontos produzidos pelas 6 representações numéricas do terreno não
coincidem com a localização dos PF`s, realizou-se a avaliação das diferenças considerando o
ponto gerado que mais se aproximava da localização do ponto de controlo terreno, num raio
máximo de 1.40 metros. A avaliação relativa ao ano de 1947 não contempla todos os PF`s,
68
devido à grelha de pontos gerados para esse ano, originando que alguns dos PF`s se
encontrem situados num raio de vizinhança superior ao considerado.
Os resultados obtidos foram os seguintes:
Tabela 4.12 – Comparação altimétrica para os 6 Modelos Digitais de Terreno.
MDT
PF
N.º
2000
H
Valor no
Ponto
1991
≠
Valor no
Ponto
1983
≠
Valor no
Ponto
1972
≠
Valor no
Ponto
1957
≠
Valor no
Ponto
1947
≠
Valor no
≠
Ponto
21
76.121
76.592
0.471
76.945
0.824
76.060
-0.061
76.085
-0.036
76.560
0.439
X
22
76.039
76.935
0.896
76.743
0.704
76.177
0.138
76.107
0.068
76.952
0.913
75.753
-0.286
23
75.828
76.411
0.583
76.258
0.430
75.908
0.080
75.619
-0.209
76.402
0.574
74.402
-1.426
24
75.520
76.637
1.117
74.691
-0.829
75.701
0.181
75.203
-0.317
75.445
-0.075
X
25
75.179
75.561
0.382
75.388
0.209
75.445
0.266
75.541
0.362
74.454
-0.725
75.610
0.431
26
75.176
75.561
0.385
75.388
0.212
75.445
0.269
75.541
0.365
74.454
-0.722
75.610
0.434
27
74.812
75.266
0.454
75.259
0.447
75.088
0.276
75.382
0.570
74.686
-0.126
76.729
1.917
28
74.762
75.495
0.733
74.872
0.110
74.691
-0.071
75.132
0.370
74.946
0.184
X
29
75.007
75.783
0.776
75.327
0.320
75.041
0.034
75.586
0.579
75.005
-0.002
78.390
30
75.211
75.791
0.580
75.248
0.037
75.313
0.102
75.742
0.531
75.318
0.107
X
31
75.493
77.267
1.774
75.936
0.443
75.711
0.218
76.291
0.798
75.767
0.274
X
32
76.008
77.186
1.178
76.845
0.837
76.273
0.265
76.510
0.502
76.303
0.295
X
33
74.311
75.039
0.728
74.397
0.086
74.524
0.213
75.211
0.900
74.471
0.160
76.453
2.142
34
74.161
74.785
0.624
74.393
0.232
74.376
0.215
74.357
0.196
74.078
-0.083
76.130
1.969
3.383
Estatisticamente obteve-se os seguintes dados:
Tabela 4.13 – Parâmetros estatísticos relativos à comparação altimétrica para os 6 MDT.
MDT
Manual
2000
1991
1983
1972
1957
1947
[Terreno/Filtro]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
Média das diferenças
0.432
0.763
0.290
0.152
0.334
0.087
1.071
Desvio-Padrão
0.089
0.381
0.414
0.119
0.358
0.443
1.554
Por análise à tabela 4.13 pode-se afirmar que os 6 modelos automáticos do terreno gerados, na
área onde não existem grandes alterações na morfologia do terreno, se encontram modelados
de uma forma correcta, uma vez que a precisão obtida para os voos de 2000, 1991, 1983, 1972
69
e 1957 é inferior a 0.45 centímetros. Os dados obtidos no voo do ano de 1947 não podem ser
considerados como tendo defeito, em face da sua antiguidade, da textura e da escala da
fotografia. Estes resultados permitem confirmar a indicação visual de que as 6 representações
tridimensionais acompanham o relevo do terreno.
O valor de precisão obtido pelo modelo gerado automaticamente para o ano de 1983 difere em
3 centímetros relativamente ao valor obtido manualmente, com o voo do ano 2000, o que
denota que o programa realiza excelentes modelos digitais de terreno desde que a escala das
fotografias associadas seja baixa e as imagens digitais possuam boa qualidade.
Através da tabela 4.13 é novamente possível constatar que os voos realizados sem o carácter
cartográfico apresentam piores resultados, independentemente de serem voos mais recentes,
ou serem realizados a cores e possuírem a mesma escala de voo.
O processo utilizado na comparação entre os dados altimétricos obtidos pelo software ISAE e
dados de controlo de terreno precisos não podia ser aplicado a outras zonas da área de estudo
devido ao facto de, visualmente e por conhecimento da área, se saber que a restante área
sofreu alterações de índole morfológico ao longo do espaço temporal em estudo. A dúvida de
saber se essas alterações foram significativas ou não, requer que seja efectuado um estudo
posterior detalhado sobre os modelos digitais do terreno elaborados para as 6 épocas
consideradas.
Com recurso ao software ArcGIS versão 9.1, da Environmental Systems Research Institute,
Inc. (ESRI), procedeu-se à representação dos 6 modelos digitais de terreno. Estes encontramse apresentados nas figuras 4.5 a 4.10.
Todos os MDT`s realizados estão caracterizados por um exagero vertical de 1.5 valores.
De referir que o MDT de 1991 não engloba toda a área, em virtude do modelo estereoscópico
não abranger parte da zona referida como área de estudo B (para esta referência ver
figura.1.7).
Foram seleccionadas 11 classes hipsométricas para as representações dos modelos digitais de
terreno dos anos de 2000, 1991, 1983, 1972 e 1957. Para a representação do MDT de 1947,
houve a necessidade de adicionar uma outra classe hipsométrica, ficando apresentado por 12
classes. Realce para o facto do MDT de 2000 apresentar uma classe hipsométrica (> 88) que
no entanto não tem grande representação no modelo.
70
Figura 4.5 – Modelo Digital de Terreno para a época de estudo de 2000.
71
72
73
A constituição das classes hipsométricas baseou-se na divisão por intervalos de 10 metros,
exceptuando a primeira classe, referente à representação do mar, e a última classe, referente à
representação entre o último valor do intervalo médio considerado e o valor da altitude
ortométrica máxima para esse modelo.
A representação 2D dos seis MDT`s é efectuada no Capítulo 5, através das figuras 5.1 a 5.6.
74
V
V
OSS
DO
ALL D
RA
OR
MPPO
TEEM
O--T
ÇO
AÇ
O EESSPPA
ÃO
ÇÃ
AÇ
RIIA
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VA
M
MEEN
VIIM
OV
MO
TEE
NT
TEEN
RT
VEER
DEE V
OSS D
TO
NT
5.1. Representação dos Seis Modelos Digitais de Terreno
A representação tridimensional dos seis modelos digitais de terreno da área de estudo foi
efectuada no Capítulo 4, através das figuras 4.5 a 4.10. Nessas representações é possível ter a
noção da morfologia que o terreno apresenta nas diversas datas consideradas na série
temporal.
A representação bidimensional é efectuada nesta secção pelas figuras 5.1 a 5.6.
A conjugação destes dois tipos de representação permite que sejam observados características
evidentes nos modelos representativos da realidade terrenas, ao longo das épocas de estudo.
Uma dessas evidências fornecidas pelas seis representações do terreno refere-se à variação
das altitudes máximas no terreno, na área estudada.
75
Figura 5.1 – Representação 2D do Modelo Digital de Terreno do ano de 2000.
76
77
78
Os valores máximos de altitude e o respectivo erro associado, obtidos na aquisição dos
modelos digitais da superfície topográfica encontram-se representados na tabela 5.1.
Tabela 5.1 – Valores de altitude máxima e respectivo erro associado para a área de
estudo, nas diferentes épocas consideradas.
Altitude
Máxima
Erro
Associado
[m]
[m]
1947
103.6
1.6
1957
96.4
0.4
1972
92.3
0.4
1983
92.1
0.1
1991
92.0
0.4
2000
88.3
0.4
ANO
Através da tabela 5.1 pode-se verificar que entre 1947 e 1957, o valor máximo de altitude terá
diminuído cerca de 7 metros, pese embora o erro associado à determinação da altitude
máxima para o ano de 1947.
De 1957 para 1972 a perca de altitude máxima situou-se na ordem dos 4 metros, enquanto que
entre 1972 e 1991 não houve variação no valor máximo de altitude ortométrica na área de
estudo, permanecendo o valor de 92 metros.
Para o ano de 2000 o valor supremo da altitude ortométrica situa-se nos 88.3 metros, o que
significa que a área voltou a perder altitude na ordem dos 4 metros relativamente ao ano de
1991.
Assim sendo, a área em investigação, ao longo dos 53 anos de período de tempo averiguado,
diminuiu a sua altitude máxima na ordem dos 15 metros, manifestando uma perca aproximada
de 15 % no valor da altitude máxima do terreno. Esta diminuição não tem ocorrido de uma
forma constante, havendo períodos em que a altitude da zona diminuiu significativamente,
cerca de 11 metros em 25 anos (entre 1947 e 1972) e de aproximadamente 4 metros em 9 anos
(entre 1991 e 2000), havendo outro período de tempo de 19 anos (entre 1972 e 1991) em que
o plano superior da área praticamente não se alterou.
Outra evidência possível de detectar com recurso à visualização dos seis modelos digitais de
terreno é a diminuição sofrida, em toda a área considerada, na sua superfície superior do
79
terreno. Efectivamente na representação do MDT para o ano de 1947 verifica-se que, em
comparação com as outras representações da superfície do terreno, a área sofreu em toda a sua
extensão uma diminuição do plano superior do terreno.
Relativamente ao MDT de 1947, realce para a zona de escarpa existente na vertente oeste do
modelo e à qual estava inerente a altitude ortométrica máxima da área, sendo que no modelo
de 1957 esta zona já não se encontra representada da mesma forma, o que sugere que entre
1947 e 1957 ocorreu um grande desmoronamento de escarpa naquele território. Segundo um
artigo denominado “Memórias de S. Martinho do Porto”, de Ernesto Cunha com adaptação de
Luís Manuel Silva, publicado no Correio do Litoral, Ano II, n.º 13, de Agosto de 1993, e que
foi citado por Silva [2005], diz que em 1954 registou-se um aluimento de terras no monte do
Facho, ponto mais alto da costa portuguesa, tendo a derrocada arrastado consigo o marco
geodésico ali existente e levou ao abandono de um edifício que se dedicava à restauração.
Figura 5.7 – Fotografia, dos anos Cinquenta do Século XX, no morro do Facho,
avistando-se a Nazaré. Foto exclusiva. Fonte: [Proença, 2005].
5.2. Análise da Evolução da Linha de Costa
A linha de costa é a linha fronteira entre a terra e o mar, geralmente considerada como igual
ao nível médio das águas do mar, estando associada à curva de nível de cota igual a zero
[IGeoE, 2003].
80
A restituição fotogramétrica tridimensional da linha de costa, em todos os modelos
estereoscópicos da série temporal em análise, foi efectuada numa estação fotogramétrica
digital com recurso ao pacote fotogramétrico do grupo Zeiss/Intergraph, em especial ao
software ISSD.
A sua representação é feita através da figura 5.8, na qual se pode verificar as variações da
linha de altitude zero ao longo do período temporal. Com esta imagem facilmente se percebe
que a configuração da linha de costa no ano de 1947 sofreu uma alteração radical com o
passar dos anos, em especial quando comparada com a linha delimitadora subsequente que
definiu a separação entre o mar e a terra dez anos depois.
Refere-se no entanto que as variações posteriores a 1957 não se manifestam de igual modo ao
longo de toda a área estudada, havendo zonas onde a diferença é acentuada, em especial na
zona inicial da Praia da Gralha (canto superior direito da figura 5.8), na área que forma a
pequena enseada, na vertente voltada a norte, na zona relativa à extremidade da saliência
pronunciada da costa e na zona central da vertente oeste do modelo, ou seja na faixa onde
ocorreu o grande desmoronamento de escarpa. Nas outras zonas verifica-se que a diferença da
representação das cinco linhas de costa é mínima.
Figura 5.8 – Linha de costa para as 6 épocas de estudo, enquadradas na informação
vectorial da Folha 316 da Série M888 do IGeoE de 2001.
Tendo como base a representação cartográfica constante na Carta Militar de Portugal n.º 316,
4.ª Edição, Série M888, de 2004, representou-se, através das figuras 5.9 a 5.14, cada uma das
linhas de altitude zero adquiridas nas épocas de estudo. Com estas imagens pretende-se
mostrar a alteração da linha de costa ao longo da série temporal de 53 anos, com suporte em
81
informação cartográfica recente. A área considerada é a mesma que está representada na
figura 5.8.
Reporte-se que a Carta Militar referida foi realizada com base no voo fotogramétrico
realizado à escala 1:26 900 em Junho de 1999 e a restituição fotogramétrica foi efectuada
numa estação fotogramétrica digital, em Janeiro de 2001, data referente à informação
vectorial. A rasterização dos diapositivos foi executada com um tamanho de pixel de 14
mícrons. Saliente-se que pese embora a edição da referida folha militar seja de 2004, a fonte
de dados em que se baseou a sua cartografia refere-se a uma data cinco anos anterior, ou seja
Junho de 1999.
Figura 5.9 – Linha de costa referente à época de 1947 inserida no extracto da Folha 316 –
4.ª Edição, do IGeoE.
– 4.ª Edição, do IGeoE.
82
83
Como se constata na figura 5.14, comparando a linha de costa da época de 2000 com a linha
de costa constante na cartografia do IGeoE, verifica-se que as duas linhas coincidem na maior
parte do seu traçado, excepto em três locais distintos (zona oeste da pequena enseada da área
de estudo, zona virada a norte adjacente ao lado este da enseada referida anteriormente e o
início da Praia da Gralha). As explicações para a diferença nesses três locais estão associadas
ao facto do voo do ano de 2000 ter ocorrido em pleno inverno, a escala de voo da cartografia
do IGeoE ser de 1:26 900, sendo praticamente inferior em metade da escala do voo de 2000, e
as duas zonas, referenciadas à pequena enseada, estarem situadas numa zona de escarpa, o que
dificulta a sua correcta definição em voos realizados com módulos de escala altos. Assim
sendo pode-se concluir que, para a área de estudo, a linha de costa respeitante ao ano de 2000
encontra-se validada com base na informação constante na cartografia referida.
Exceptuando o caso de 1947, em que o traçado da linha de costa difere do traçado constante
na cartografia oficial recente da área de estudo, as linhas de costa das restantes épocas de
estudo têm, tendencialmente, convergido para a delimitação existente na cartografia do
IGeoE.
Para se ter uma ideia concreta sobre a verdadeira grandeza das alterações sofridas pela linha
de altitude zero ao longo da série temporal, dividiu-se o traçado da linha de costa em 8 troços,
calculando-se, para cada um desses troços, o seu comprimento linear e a área delimitada por
cada duas épocas contíguas, de modo a obter o avanço ou o recuo da linha de costa. Na figura
5.15 encontra-se identificada a divisão dos troços.
84
Figura 5.15 – Identificação dos 8 troços considerados.
Note-se que se considera que houve um avanço da linha de costa quando a superfície térrea
ganha espaço na área de mar e que houve um recuo da linha de costa quando há uma
regressão da superfície terrestre acima do mar, ou seja o mar conquista espaço outrora
existente em solo “seco”.
Para cada período de tempo e para cada um dos troços considerados, as tabelas 5.2 a 5.7
fornecem os resultados dos cálculos efectuados. Igualmente é apresentada uma figura relativa
a cada período examinado (figuras 5.16 a 5.21).
Nas tabelas, a coluna referente a “Áreas Constituintes” refere-se ao número de áreas de
movimentos de linha de costa opostos em cada troço estudado.
O valor da área foi obtido por soma de todas as áreas do mesmo tipo de movimento,
subtraindo posteriormente a este valor o total das áreas de movimento oposto.
Menciona-se que o troço indicado como F se refere à pequena enseada que, por diversas
vezes, é referida ao longo do presente capítulo.
85
período de 1947 a 1957.
Período de 1947 a 1957
Troço
Comprimento
Áreas
Área
2
Movimento da
Valor
[m]
Constituintes
[m ]
Linha de Costa
[m]
A
92
1
615.4
Avanço
6.7
B
183
1
4616.1
Avanço
25.2
C
83
2
283.4
Avanço
3.4
D
94
1
1585.0
Recuo
16.9
E
122
1
3283.6
Recuo
26.9
F
324
2
5974.4
Recuo
18.4
G
307
2
4416.5
Recuo
14.4
H
80
1
1407.6
Recuo
17.6
Figura 5.16 – Evolução da linha de costa no período de 1947 a 1957.
No período de 1947 a 1957, por análise da tabela 5.2 e da figura 5.16, é possível constatar
que, em toda a extensão da vertente virada a oeste, a linha de altitude zero sofreu um avanço
significativo, em especial na área do troço B. Este significante aumento teve como principal
contribuição o desmoronamento de escarpa que ocorreu em 1954. Relativamente à parte norte
do modelo, verifica-se que, em toda a zona, a linha separadora entre a terra e o mar regrediu
de uma forma acentuada.
86
Troço
Comprimento
Áreas
Área
2
Movimento da
Valor
[m]
Constituintes
[m ]
Linha de Costa
[m]
A
92
2
330.6
Avanço
3.6
B
183
6
644.6
Avanço
3.5
C
83
2
517.6
Recuo
6.2
D
94
2
265.5
Avanço
2.8
E
122
2
64.6
Recuo
0.5
F
324
5
921.2
Avanço
2.8
G
307
1
950.5
Avanço
3.1
H
80
1
1560.8
Avanço
19.5
No período de 1957 a 1972, por análise da tabela 5.3 e da figura 5.17, é possível verificar que
um avanço significativo da linha de costa ocorreu na área do troço H, ou seja, junto à Praia da
Gralha, situando-se o seu valor de aumento sensivelmente idêntico ao valor estabelecido
como processo retrogrado no período de 1947 a 1957. Na restante extensão ocorreram
pequenas movimentações alternadas de recuo e de avanço da linha de costa, não sendo
significativas de forma a possibilitar qualquer tipo de conclusões.
87
Comprimento
Áreas
Área
Movimento da
Valor
[m]
Constituintes
[m2]
Linha de Costa
[m]
A
92
4
285.6
Recuo
3.1
B
183
5
691.2
Recuo
3.8
C
83
2
209.6
Avanço
2.5
D
94
4
145.9
Avanço
1.6
E
122
6
173.0
Avanço
1.4
F
324
10
156.7
Avanço
0.5
G
307
4
327.3
Avanço
1.1
H
80
1
1501.0
Recuo
18.8
Troço
Neste intervalo temporal de 11 anos (1972 – 1983), por análise da tabela 5.4 e da figura 5.18,
verifica-se novamente que uma alteração significativa voltou a ocorrer na zona do troço H,
sendo que o movimento da linha separadora entre terra e o mar voltou a ser de recuo, com um
valor idêntico ao ocorrido no período de 1947 a 1957.
88
Nas figuras 4.8 e 5.4, relativas ao modelo digital de terreno do ano de 1972, é notória a
existência de uma extensão de terreno, idêntica à existente no MDT de 1947, na extremidade
mais a norte do modelo, e em que os dados obtidos não ultrapassam os dois metros de
altitude. Esta situação é indicativa do processo de erosão que se verificou nesta área no
período de tempo referido.
O valor do recuo ocorrido situou-se perto dos 19 metros, determinando uma taxa anual média
de retrocesso de 1.7 metros, na zona junto à Praia da Gralha, para o período de tempo que
medeia 1972 e 1983.
Nas restantes áreas ocorreram pequenas oscilações no traçado da linha de costa, não sendo
possível retirar grandes ilações sobre o seu comportamento.
No entanto refere-se que, como se observa na figura 5.18, na área do troço F, que coincide
com a configuração da pequena enseada, ocorreu o número máximo de movimentos opostos,
mas nos quais se consegue visualizar três movimentos distintos.
O primeiro movimento evidente ocorreu, sensivelmente, no início do lado oeste da enseada, e
significou o recuo da linha de costa. No entanto é possível visualizar logo a seguir um
segundo movimento evidente, que provocou o avanço da referida linha. O terceiro claro
movimento refere-se à formação de uma pequena ilhota, com uma área de 146.14 m2, que se
formou durante este período de tempo na zona sudeste da mencionada enseada. Esta
acumulação de material poderá estar relacionada com a perda de terreno na zona junto à Praia
da Gralha e que já foi referido nos parágrafos anteriores.
Importa também ressaltar a faixa de recuo da linha de costa na zona abrangida pelo troço A e
pelo troço B, que conjuntamente com a zona do troço H, formam as áreas onde a referida
linha sofreu uma regressão mais evidente durante esta etapa temporal.
A faixa de recuo compreendida entre o troço A e o troço B condiz, nos períodos anteriores, a
uma zona onde tinha havido um avanço da linha de costa.
No período de 1983 a 1991, a análise não contempla os troços G e H, em virtude do modelo
estereoscópico de 1991 não abranger esta área.
89
Troço
Comprimento
Áreas
Área
2
Movimento da
Valor
[m]
Constituintes
[m ]
Linha de Costa
[m]
A
92
1
440.4
Recuo
4.8
B
183
1
2161.3
Recuo
11.8
C
83
1
397.0
Recuo
4.8
D
94
1
364.6
Recuo
3.9
E
122
1
792.2
Recuo
6.5
F
324
2
3156.5
Recuo
9.7
G
307
(a)
(a)
(a)
(a)
H
80
(a)
(a)
(a)
(a)
(a) – Sem informação, referente ao modelo de 1991.
Na análise feita com base na tabela 5.5 e na figura 5.19, constata-se que a linha de costa
regrediu em toda a sua extensão estabelecida, mas de uma forma mais marcante na área do
troço B e na zona do troço F, onde a pequena ilhota que existia em 1983 desapareceu por
completo.
90
Troço
Comprimento
Áreas
Área
2
Movimento da
Valor
[m]
Constituintes
[m ]
Linha de Costa
[m]
A
92
2
422.6
Avanço
4.6
B
183
8
60.0
Avanço
0.3
C
83
2
130.4
Recuo
1.6
D
94
1
602.8
Recuo
6.4
E
122
10
120.6
Recuo
1.0
F
324
13
811.9
Avanço
2.5
G
307
(a)
(a)
(a)
(a)
H
80
(a)
(a)
(a)
(a)
(a) – Sem informação, referente ao modelo de 1991.
Neste período temporal de 1991 a 2000, a análise não contempla os troços G e H, em virtude
do modelo estereoscópico de 1991 não abranger esta área.
Através da análise da tabela 5.6 e por observação da figura 5.20 apurou-se que existem muitas
extensões onde se verificam pequenas movimentações de recuo e de avanço da linha de costa,
não sendo significativo para possibilitar qualquer tipo de conclusões.
91
Troço
Comprimento
Áreas
Área
2
Movimento da
Valor
[m]
Constituintes
[m ]
Linha de Costa
[m]
A
92
4
18.3
Recuo
0.2
B
183
1
2101.3
Recuo
11.5
C
83
1
527.3
Recuo
6.4
D
94
1
967.3
Recuo
10.3
E
122
1
912.8
Recuo
7.5
F
324
2
2344.8
Recuo
7.2
G
307
1
2949.2
Recuo
9.6
H
80
1
790.5
Recuo
9.9
Este período temporal (de 1983 a 2000) serviu para colmatar a falta de informação actual
sobre o comportamento da linha de costa nos troços referidos com as letras G e H.
Por observação da tabela 5.7 e da figura 5.21 confirma-se os dados obtidos no período de
1983 a 1991, uma vez que se comprovou que a linha de costa se encontra em recuo em toda a
zona estudada.
92
Neste período temporal de 17 anos, a taxa de recuo manteve-se de acordo com o averiguado
entre 1983 e 1991, tendo inclusive subido em alguns casos, como sejam os troços relativos às
letras D e E. O facto de nos troços referidos por A e F se notar uma diminuição da taxa de
recuo, este não é uma indicação de mudança, uma vez que o troço A tem estado
particularmente activo, como se verifica pelas áreas constituintes, podendo ser um local para
onde os sedimentos provenientes do desmantelamento das arribas e do transporte efectuado
pelo mar se acumulam temporariamente, e o troço F sofreu na primeira década deste período a
perda da ilhota que existia na sua área e por norma as zonas de enseada são bons depósitos de
material sedimentar.
Assim sendo pode-se afirmar que na presente área de estudo está a ocorrer, tal como acontece
na maioria das regiões onde existem processos de erosão costeira, o recuo da linha de costa.
Para se ter uma ideia do valor total de erosão / acreção da linha divisória entre a terra e o mar,
ao longo da área considerada e no período de tempo em estudo, calculou-se o valor médio
ponderado para cada um dos troços considerados. A fórmula utilizada no cálculo da média
ponderada foi a seguinte:
⎡⎛ n
⎢⎜ ∑ X i *CT
X v = ⎢⎜ i=1
n
⎢⎜
⎢⎜⎝
⎣
⎤
⎞
⎥
⎟
⎟ /C Z ⎥
⎥
⎟
⎟
⎥
⎠
⎦
(5.1)
em que
Xv
valor da média ponderada,
Xi
valor considerado no período i,
n
número de períodos considerados (n = 4),
CT
comprimento do Troço,
CZ
comprimento total da zona de estudo, correspondendo a 1285 metros.
Analisando a tabela 5.8, nos 53 anos de período temporal em estudo, constata-se a existência
distinta do movimento da linha de costa em duas zonas da área de estudo, i.e., nas zonas dos
troços A e B, que engloba praticamente toda a zona da vertente voltada a oeste, houve uma
acreção da linha de costa, enquanto que nos restantes troços, que englobam a totalidade da
vertente voltada a norte mais a zona relativa à saliência pronunciada da costa, a linha de costa
sofreu uma erosão, principalmente no troço F (zona relativa à pequena enseada).
93
período de tempo em estudo.
PERÍODO CONSIDERADO
Troço
Comprimento 1947 - 1957
1957 - 1972
1972 - 1983
1983 - 2000
Xv
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
A
92
+6.7
+3.6
-3.1
-0.2
+0.13
B
183
+25.2
+3.5
-3.8
-11.5
+0.48
C
83
+3.4
-6.2
+2.5
-6.4
-0.11
D
94
-16.9
+2.8
+1.6
-10.3
-0.42
E
122
-26.9
-0.5
+1.4
-7.5
-0.80
F
324
-18.4
+2.8
+0.5
-7.2
-1.41
G
307
-14.4
+3.1
+1.1
-9.6
-1.18
H
80
-17.6
+19.5
-18.8
-9.9
-0.42
[m]
5.3. Alterações ao Volume do Terreno
Nos estudos relativos às alterações volumétricas na área de estudo, considerou-se as áreas
referidas no ponto 1.4 da presente dissertação. Nas figuras 5.22 e 5.23 encontram-se
representadas as áreas referidas como Área A e Área B, com a sua visualização do terreno
obtida através da fotografia 3417 do voo FAP de 1991.
Figura 5.22 – Localização da zona de estudo A com a visualização do terreno obtida pela
fotografia 3417 do voo FAP de 1991.
94
Figura 5.23 – Localização da zona de estudo B com a visualização do terreno obtida pela
fotografia 3417 do voo FAP de 1991.
Os valores máximos de altitude de cada uma das áreas de estudo consideradas encontram-se
indicados na tabela 5.9. Os valores máximos de altitude da área A coincidem com os valores
máximos da área total de estudo.
Tabela 5.9 – Valores máximos de altitude para as áreas A e B.
Área A
Área B
Altitude
Máxima
Altitude
Máxima
Erro
Associado
[m]
[m]
[m]
IGE 1947
103.6
72.6
1.6
IGP 1957
96.4
71.0
0.4
IGP 1972
92.3
71.1
0.4
IGP 1983
92.1
69.7
0.1
FAP 1991
92.0
-
0.4
FAP 2000
88.3
71.7
0.4
ANO
O cálculo dos volumes do terreno foi realizado com o software ArcGIS versão 9.1, da ESRI.
Na avaliação efectuada, calculou-se as estatísticas relativas à área 2D, à área da superfície e
ao volume, relativamente a um plano de referência colocado a uma altitude específica.
A área 2D é referente à área plana rectangular do modelo da superfície e é calculado por
largura vezes comprimento. A área da superfície é medida ao longo do declive da superfície,
tomando em consideração a sua variação de altura. Exceptuando casos onde a área é plana, a
95
área 3D será sempre maior que a área 2D. Quanto maior for a diferença entre os dois valores,
mais íngreme é a superfície.
O volume é calculado (em m3) entre a superfície topográfica e o plano de referência colocado
a determinada altura.
Para cada uma das áreas em estudo, considerou-se planos de referência de 10 em 10 metros,
intercalados com planos de referência iguais ao valor da altitude máxima para cada ano em
investigação.
Os valores apurados encontram-se descritos nas tabelas constantes do Anexo 4 à presente
dissertação. Refere-se novamente que o voo do ano de 1991 não foi considerado para análise
na área de referência B.
A tabela 5.10 contém os valores estatísticos globais apurados para a área A, enquanto que a
tabela 5.11 se refere à área B.
Tabela 5.10 – Valores estatísticos de área e volume para a área de estudo A.
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
0
71576.24
96454.31
3326022.47
IGP57
96.4
0
70936.12
95055.44
3072360.29
IGP72
92.3
0
71622.89
90153.41
2928577.36
IGP83
92.1
0
71121.41
90090.83
2886248.91
FAP91
92.0
0
66556.94
86971.11
2853030.19
FAP00
88.3
0
66286.01
87633.11
2800491.84
Tabela 5.11 – Valores estatísticos de área e volume para a área de estudo B.
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
0
82150.27
91519.15
2161254.86
IGP57
71.0
0
76378.86
84892.79
1776063.07
IGP72
71.1
0
78767.91
84434.99
1755428.51
IGP83
69.7
0
78123.85
85260.65
1687748.39
FAP00
71.7
0
73809.57
81698.22
1690836.41
96
A diferença de volume apurada, na área A, entre o ano de 1947 e o ano de 2000 é de
525530.63 m3.
Figura 5.24 – Variação de volume verificada na área A.
Da análise da tabela 5.10 constata-se que a área 2D sofreu uma diminuição de 640 m2 entre
1947 e 1957, tendo aumentado em 687 m2 no período de estudo seguinte. Entre 1972 e 1983 a
área diminuiu 501 m2, mas a maior diminuição ocorreu entre 1983 e 1991, em que o seu valor
foi de 4564 m2. De 1991 a 2000 a diminuição da área foi de 271 m2.
As alterações volumétricas verificadas na área A ao longo dos planos de referência de 10 em
10 metros, para os seis anos considerados, estão representadas na figura 5.25.
metros para as épocas de estudo, na área A.
97
A diferença de volume apurada, na área B, entre o ano de 1947 e o ano de 2000 é de
470418.45 m3.
Figura 5.26 – Variação de volume verificada na área B.
Da análise da tabela 5.11 constata-se que a área 2D sofreu uma diminuição de 5771 m2 entre
1947 e 1957, tendo aumentado em 2389 m2 no período de estudo seguinte. Entre 1972 e 1983
a área diminuiu 644 m2, enquanto que, de 1991 a 2000, a diminuição de área foi de 4314 m2.
As alterações volumétricas verificadas ao longo dos planos de referência de 10 em 10 metros,
para os seis anos considerados, estão representadas na figura 5.27.
metros para as épocas de estudo, na área B.
98
Utilizando a função de análise volumétrica, do módulo 3D Analyst, denominada de Cut/Fill,
pode-se produzir imagens onde estão representadas as regiões da superfície onde houve
erosão ou depósito de material e ainda as áreas onde a superfície não sofreu alterações ao
longo do tempo.
Para a área A, as imagens obtidas para cada um dos intervalos de tempo em avaliação estão
representadas nas figuras 5.28 a 5.32. A figura 5.33 é utilizada para a visualização das
alterações volumétricas totais entre o ano de 1947 e o ano 2000.
Na análise volumétrica efectuada no período de 1947 a 2000 é possível verificar que a área
onde houve remoção de material é muito superior à área onde houve acréscimo de material
terreno. Destaque para a análise efectuada entre 1947 e 1957, onde é possível notar que a
linha de fêsto serviu de separação entre a área que sofreu erosão (vertente voltada a nordeste)
e a área onde houve adição de material (vertente voltada a sudoeste).
Figura 5.28 – Área A –
volumétrica entre 1947 e 1957.
Análise
99
Análise
Análise
Análise
Análise
Análise
100
Para a área B, as imagens obtidas para cada um dos intervalos de tempo em avaliação estão
representadas nas figuras 5.34 a 5.37. A figura 5.38 é utilizada para a visualização das
alterações volumétricas totais entre o ano de 1947 e o ano 2000.
Figura 5.34 – Área B – Análise volumétrica
entre 1947 e 1957.
entre 1957 e 1972.
entre 1972 e 1983.
entre 1983 e 2000.
101
Figura 5.38 – Área B – Análise volumétrica entre 1947 e 2000.
Na análise volumétrica efectuada, para a área B, verifica-se que no período de 1947 a 1957, a
zona sofreu uma redução de material em praticamente toda a sua área, confirmando-se este
juízo através da observação da figura relativa ao período de tempo entre 1947 e 2000.
De referir que a análise volumétrica efectuada confirma os dados obtidos no estudo da
evolução da linha de costa.
Finalmente para se poder ter uma ideia da grandeza das alterações sofridas pela área A ao
longo do período temporal, realizou-se a aquisição de quatro perfis de terreno, de orientação
norte – sul, espaçados ao longo da zona estudada. O comprimento de cada perfil é de
aproximadamente 400 metros.
A localização das linhas que deram origem aos perfis realizados encontra-se representada na
figura 5.39.
A razão pela qual se adoptou apenas a área A para esta análise deve-se ao facto de as
variações de altitude serem muito mais evidentes nesta zona do que na área B.
102
Figura 5.39 – Localização das linhas de perfil na área A, enquadradas no modelo TIN
de 1947.
Figura 5.40 – Perfil da linha 1.
A figura 5.40, referente ao perfil da linha 1, entre os 200 e os 300 metros na zona junto ao
mar, realça a aproximação que está a ocorrer, na vertente voltada a oeste, entre a superfície
topográfica referente ao ano de 1947 e a superfície mais actual, que tendencialmente está a
voltar ao aspecto apresentado inicialmente.
No trajecto entre os 130 metros e os 300 metros do perfil 1, nota-se a evolução verificada pela
morfologia do terreno, que nos períodos referentes aos anos de 1957 e 1972 teve um aumento
de matéria, mas que nos últimos tempos tem sofrido um processo evidente de erosão.
103
Relativamente à figura 5.41, esta mostra o retrocesso da linha de costa ocorrido entre 1947 e
1957 na área norte da encosta. Também se observa que, de uma forma geral, o declive da
vertente nesta zona se mantém constante ao longo do tempo.
A grande alteração morfológica ocorrida entre 1947 e 1957 é perfeitamente perceptível nesta
imagem, uma vez que entre os 170 e os 270 metros, do comprimento da linha de perfil, houve
uma grande modificação da superfície do terreno.
104
O perfil referente à linha 3 é mostrado na figura 5.42. Neste perfil, entre os 200 e os 300
metros, observa-se um processo de erosão bastante evidente, em que a zona tem
constantemente perdido matéria ao longo da série temporal em estudo.
Neste último perfil verifica-se que, no período entre 1947 e 1957, ocorreu um decréscimo
acentuado da topologia do terreno, entre os 270 e os 380 metros do comprimento da linha de
perfil.
A variação do terreno junto ao mar, na vertente voltada a norte, também é perfeitamente
visível entre o ano de 1947 e os restantes anos.
105
106
VI
C
ÕEESS
ÇÕ
AÇ
RA
DEER
NSSIID
ON
CO
ÕEESS EE C
USSÕ
CLLU
NC
ON
CO
FFIIN
AIISS
NA
6.1. Conclusões e Considerações Finais
Neste estudo foi avaliada a possibilidade da aplicação de técnicas fotogramétricas automáticas
de estéreo-correlação na obtenção de modelos digitais do terreno que possam servir de apoio
ao estudo da detecção de variações espaço-temporais de movimentos de vertentes.
O estudo multi-temporal, realizado com fotografias aéreas que abrangem um período de 53
anos, permitiu obter modelos digitais do terreno com uma definição precisa e detalhada da
morfologia do terreno na área do Cabeço do Facho, em São Martinho do Porto.
A metodologia utilizada nesta investigação baseia-se na adopção de uma série temporal de
fotografias aéreas da área, que posteriormente são transferidas do formato analógico para o
formato digital, através da rasterização num PhotoScan TD, obtendo-se imagens digitais com
tamanho de pixel de 14 mícrons.
De modo a gerar os modelos digitais de terreno para se analisar as variações do terreno, as
imagens estereoscópicas e a tecnologia de sistema de informação geográfica são combinadas
numa série de etapas fotogramétricas.
107
Após a conversão das imagens para o formato digital, o próximo passo foi a obtenção de
coordenadas de pontos de controlo terreno actuais, mas que possam ser utilizados em todas as
imagens fotogramétricas da série temporal.
A coordenação dos pontos fotogramétricos foi efectuada através do sistema de
posicionamento global GPS em modo cinemático, obtendo-se valores de precisão inferior a 1
centímetro em planimetria e a 3 centímetros em altimetria. Estes resultados revelaram uma
superação das expectativas mais optimistas.
O passo seguinte foi a ortorrectificação das imagens, ou seja, a remoção das distorções e a
compensação do deslocamento das fotografias aéreas. Para todas as épocas consideradas
efectuou-se a triangulação aérea automática, de forma a minimizar o trabalho manual e a
intervenção do operador no processo de aquisição das orientações interna e externa de cada
par estereoscópico considerado.
De uma forma geral, verificou-se que a qualidade da triangulação aérea automática fica
degradada em função do parâmetro tempo. Os valores obtidos no processo de aquisição da
orientação absoluta dos pares estereoscópicos revelaram que a sua precisão diminui com o
aumento do módulo da escala das fotografias, independentemente do tipo de radiometria
associada às imagens.
O rigor obtido, no processo automático de triangulação aérea, revelou-se excelente, uma vez
que se obteve uma precisão das coordenadas planimétricas inferior a 20 centímetros para os
voos realizados às escalas até 1:10 000, inferior a 61 centímetros para os voos efectuados à
escala 1:15 000 e de 110 centímetros para o voo de 1947, executado à escala 1:30 000. A
precisão das coordenadas altimétricas é inferior a 4 centímetros para todos os voos estudados,
à excepção do primeiro voo, em que esta é na ordem dos 20 centímetros.
A realização de voos de carácter não cartográfico provoca com que as fotografias tenham
características contraproducentes ao processo fotogramétrico, na medida em que os dados
obtidos sofrem alterações que, por norma, não aconteceriam caso os voos fossem realizados
com o propósito cartográfico.
Cada par estereoscópico foi, à posteriori, utilizado para gerar uma superfície tridimensional
do terreno, denominada MDT. O software ISAE detecta, com rigor, descontinuidades do
terreno, desde que a informação geomorfológica seja adicionada ao processo de aquisição
automática de pontos de elevação.
108
Com este processo automático de obtenção de pontos de elevação adquiriu-se uma precisão
altimétrica de 12 centímetros no ano de 1983, de 45 centímetros nos anos de 2000, 1991,
1972 e 1957, e de 1.55 metros no ano de 1947. Estes valores, em especial no ano de 1983,
revelam uma excelente qualidade do algoritmo implementado no software ISAE.
Pelos factos anteriormente descritos, o software ISAE revelou-se um instrumento muito útil
na aquisição automática de informação digital tridimensional com precisões consentâneas
com os níveis de rigor presentemente exigidos.
Após a aquisição automática das diversas superfícies topográficas foi possível efectuar
cálculos utilizando os diferentes MDT`s multi-temporais gerados.
A filosofia adoptada permitiu verificar a tendência de recuo da linha de costa na área de
estudo, tal como acontece actualmente na maioria das regiões onde existem processos de
erosão costeira. De igual forma permitiu o cálculo preciso do volume do solo perdido ou
adicionado, no intervalo de tempo considerado.
Os estudos efectuados revelaram que ao longo dos 53 anos, a área de estudo diminuiu a sua
altitude máxima na ordem dos 15 metros, representando uma perda de 15 % no valor da
altitude máxima do terreno. No entanto deve-se referir que a precisão dos dados obtidos no
ano de 1947 pode condicionar este valor apurado.
Na área relativa à saliência pronunciada da costa, entre o mar e o Pico do Facho, a perda de
volume verificada, ao longo dos períodos da série temporal, foi de 525530.63 m3.
A metodologia empregue no decurso do presente trabalho de investigação vai de encontro aos
estudos recentes elaborados nesta área de estudo e pode ser utilizada em investigações futuras
em que se pretenda estabelecer comparações multi-temporais precisas entre elementos da
faixa costeira.
No entanto aconselha-se que os futuros estudos relacionados com o tema não adoptem
informações baseadas em voos não destinados à produção de cartografia, uma vez que estes
influenciam os dados a recolher.
109
110
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118
A1
A
O 11
XO
NEEX
AN
Certificados de Calibração das Câmaras Aéreas Utilizadas
Refere-se que, em face da respectiva idade dos certificados de calibração das câmaras aéreas,
a sua cópia, descrita nas páginas seguintes, não ostenta a melhor qualidade gráfica.
119
Certificado de Calibração da Câmara Wild RC5, f = 152.05, de 19/12/1963:
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
A2
A
O 22
XO
NEEX
AN
Coordenadas das Marcas Fiduciais para os Voos de 1947 e 1957
133
Para o voo fotogramétrico de 1947 (IGE47):
Coordenadas das Marcas Fiduciais, referidas ao Ponto Central (FC):
X [mm]
Y [mm]
1
-111.0
0.0
2
+110.5
0.0
3
0.0
-111.0
4
0.0
+108.0
Distância Focal: 154.2 mm
Área da Fotografia: 227 mm x 229 mm
134
Para o voo fotogramétrico de 1957 (IGP57):
Coordenadas das Marcas Fiduciais, referidas ao Ponto Central (FC):
X [mm]
Y [mm]
1
+82.0
-82.5
2
-82.5
-82.5
3
-83.0
+82.0
4
+81.5
+82.0
Distância Focal: 209.83 mm
Área da Fotografia: 182 mm x 182 mm
135
136
A3
A
O 33
XO
NEEX
AN
Croquis dos Pontos Fotogramétricos
137
FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DE LISBOA
REGISTO DOS PONTOS FOTOGRAMÉTRICOS
P. F.: 105 - VG
Coordenadas HG DATUM LISBOA Militares
M =.....114145,720
P = ......283976,360
Cota do Vértice = ...93,140
Coordenadas HG DATUM73
M =.....-85854,160
P = ......-16020,573
Cota do Vértice = ...93,140
DESCRIÇÃO:
Vértice
Geodésico
PEDERNEIRA,
pertencente à Rede Geodésica de 3ª
Ordem. Bolembreana assente sobre
rocha, situada a cerca de 500 metros a
Norte de São Martinho do Porto. Têm
boa visibilidade em todas as direcções,
e boas condições para GPS..................
Data de Aquisição:
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
138
P. F.: 100 - Marca de Bronze
do Cruzeiro
M = .... 113518,587
P =...... 283455,283
Cota Terreno =....... 68,429
M = .... -86481,306
P =...... -16541,635
Cota Terreno =....... 68,429
DESCRIÇÃO:
Marca de Bronze existente no Cruzeiro
comemorativo do VIII Centenário da
Independência e III da Restauração de
Portugal MCMXL...............................
............................................................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
139
P. F.: 001 – Ponto 1 do Cruzeiro
M =.....113517,340
P = ......283452,487
Cota Terreno = .......68,256
M =.....-86482,553
P = ......-16544,431
Cota Terreno = .......68,256
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no terreno, junto à
extremidade do 1º degrau do Cruzeiro
Portugal MCMXL, à esquerda da
Marca de Bronze.. ...............................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
140
M = .... 113514,540
P =...... 283453,944
Cota Terreno =....... 68,247
M = .... -86485,353
P =...... -16542,974
Cota Terreno =....... 68,247
DESCRIÇÃO:
Portugal MCMXL, oposta à Marca de
Bronze.................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
141
M =.....113515,951
P = ......283456,709
Cota Terreno = .......68,240
M =.....-86483,942
P = ......-16540,208
Cota Terreno = .......68,240
DESCRIÇÃO:
Portugal MCMXL, à direita da Marca
de Bronze.............................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
142
P. F.: 004 - Capela de Santo
António
M = .... 113445,908
P =...... 283384,944
Cota Terreno =....... 52,592
M = .... -86553,986
P =...... -16611,973
Cota Terreno =....... 52,592
DESCRIÇÃO:
Ponto situado junto ao extremo Norte
da Sacristia da Capela de Santo
António.
O
Bastão
Extensível
utilizado, onde foi colocada a Antena
GPS, tem a altura de 1,426 metros. .....
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
143
P. F.: 005 – Muro junto à Capela
de Santo António
M =.....113443,591
P = ......283392,402
Cota Terreno = .......51,830
M =.....-86556,304
P = ......-16604,514
Cota Terreno = .......51,830
DESCRIÇÃO:
Ponto situado na extremidade do Muro
junto à Capela de Santo António. O
valor da Cota é em cima do Muro.. .....
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
144
P. F.: 006 – Muro da Capitania
do lado da Avenida
M = .... 113743,032
P =...... 283207,127
Cota Terreno =....... 3,675
M = .... -86256,866
P =...... -16789,796
DESCRIÇÃO:
Ponto situado junto à extremidade do
Muro da Capitania do Porto de São
Martinho do Porto, junto à Avenida
Marginal. O Muro tem a altura de 1,28
metros... ..............................................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
145
P. F.: 007 – Muro da Capitania
do lado da Rua
M =.....113744,840
P = ......283209,938
Cota Terreno = .......3,621
M =.....-86255,059
P = ......-16786,985
DESCRIÇÃO:
Muro da Capitania do Porto de São
Martinho do Porto, junto à Rua que se
encontra empedrada. O Muro tem a
altura de 1,27 metros... ........................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
146
P. F.: 008 – Muro da Escola
Primária
M = .... 113999,387
P =...... 283101,847
M = .... -86000,514
P =...... -16895,082
DESCRIÇÃO:
Muro da Escola Primária existente na
Rua
transversal
à
Rua
General
Carmona. O Muro tem a altura de 1,60
metros... ..............................................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
147
P. F.: 009 – Muro do Cruzamento
das Ruas
M =.....114021,022
P = ......283046,884
M =.....-85978,881
P = ......-16950,046
DESCRIÇÃO:
Ponto situado junto ao Muro existente
do lado Norte do cruzamento da Rua
da Escola Primária com a Rua paralela
ao Caminho-de-Ferro. O Muro tem a
altura de 1,40 metros... ........................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
148
P. F.: 010 – Estátua do Antigo
Adro
M = .... 113841,873
P =...... 283259,962
Cota Terreno =....... 22,675
M = .... -86158,024
P =...... -16736,964
Cota Terreno =....... 22,675
DESCRIÇÃO:
extremidade
Sul
da
Estátua
ao
Comendador José Bento da Silva
existente no largo que recebeu o seu
nome, também conhecido por Adro....
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
149
P. F.: 015 – Canteiro Sul da
Estátua do Largo
M = .....113841,758
P = ......283259,594
Cota Terreno = ...... 22,369
M = .....-86158,140
P = ......-16737,331
Cota Terreno = ...... 22,369
DESCRIÇÃO:
extremidade Sul do Canteiro das Flores
adjacente à Estátua ao Comendador
José Bento da Silva existente no largo
que recebeu o seu nome, também
conhecido por Adro. ............................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
150
P. F.: 016 – Canteiro Oeste da
Estátua do Largo
M = .... 113840,572
P =...... 283260,920
Cota Terreno =....... 22,378
M = .... -86159,325
P =...... -16736,005
Cota Terreno =....... 22,378
DESCRIÇÃO:
extremidade Oeste do Canteiro das
Flores
adjacente
à
Estátua
ao
Comendador José Bento da Silva
existente no largo que recebeu o seu
nome, também conhecido por Adro....
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
151
P. F.: 017 – Ponto 1 na Entrada
da Eira
M =.....113729,403
P = ......283911,008
Cota Terreno = .......66,115
M =.....-86270,479
P = ......-16085,915
Cota Terreno = .......66,115
DESCRIÇÃO:
Ponto situado sobre a Eira existente a
100 metros a Este da Quinta da Gralha,
a Norte de São Martinho do Porto. O
referido ponto localiza-se na entrada da
Eira, do lado direito. ...........................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
152
P. F.: 018 – Ponto 2 na Entrada
da Eira
M = .... 113728,075
P =...... 283910,169
Cota Terreno =....... 66,044
M = .... -86271,807
P =...... -16086,754
Cota Terreno =....... 66,044
DESCRIÇÃO:
referido ponto localiza-se na entrada da
Eira, do lado esquerdo. ......................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
153
P. F.: 019 – Ponto 3 na Eira
M =.....113728,818
P = ......283919,816
Cota Terreno = .......65,730
M =.....-86271,064
P = ......-16077,107
Cota Terreno = .......65,730
DESCRIÇÃO:
referido ponto localiza-se no oposto à
entrada da Eira. ...................................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
154
P. F.: 020 – Casa do Facho
M = .... 113124,132
P =...... 283940,184
Cota Terreno =....... 81,213
M = .... -86875,749
P =...... -16056,725
Cota Terreno =....... 81,213
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no terreno, no extremo
Noroeste da última Casa na zona do
Pico do Facho. Refira-se que todas as
Casas
no
local
se
encontram
destruídas. ..........................................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
155
P. F.: 021 – Largo da Estrada no
Pico do Facho 1
M =.....113164,020
P = ......283912,528
Cota Terreno = .......76,121
M =.....-86835,863
P = ......-16084,382
Cota Terreno = .......76,121
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no terreno, no lado
direito do entroncamento entre o Largo
da Estrada Municipal 242-7 com o
Caminho de acesso às Casas no Pico
do Facho. ............................................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
156
Pico do Facho 2
M = .... 113163,685
P =...... 283909,356
Cota Terreno =....... 76,039
M = .... -86836,198
P =...... -16087,554
Cota Terreno =....... 76,039
DESCRIÇÃO:
esquerdo do entroncamento entre o
Largo da Estrada Municipal 242-7 com
o Caminho de acesso às Casas no Pico
do Facho. ............................................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
157
Pico do Facho 3
M =.....113165,569
P = ......283905,359
Cota Terreno = .......75,828
M =.....-86834,313
P = ......-16091,551
Cota Terreno = .......75,828
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no terreno, a cerca de 4,5
metros à direita do PF022, no limite do
Largo da Estrada Municipal 242-7, no
Pico do Facho. Este Ponto só serve
para validação da Cota do local. .........
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
158
Pico do Facho 4
M = .... 113170,009
P =...... 283902,297
Cota Terreno =....... 75,520
M = .... -86829,873
P =...... -16094,613
Cota Terreno =....... 75,520
DESCRIÇÃO:
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
159
Pico do Facho 5
M =.....113179,773
P = ......283899,957
Cota Terreno = .......75,179
M =.....-86820,110
P = ......-16096,953
Cota Terreno = .......75,179
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no terreno, a cerca de 10
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
160
Pico do Facho 6
M = .... 113179,788
P =...... 283899,975
Cota Terreno =....... 75,176
M = .... -86820,095
P =...... -16096,935
Cota Terreno =....... 75,176
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no terreno, no mesmo
local do PF025, no limite do Largo da
Estrada Municipal 242-7, no Pico do
Facho. Este Ponto só serve para
validação da Cota do local. ................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
161
Pico do Facho 7
M =.....113189,971
P = ......283899,116
Cota Terreno = .......74,812
M =.....-86809,912
P = ......-16097,795
Cota Terreno = .......74,812
DESCRIÇÃO:
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
162
Pico do Facho 8
M = .... 113190,112
P =...... 283906,699
Cota Terreno =....... 74,762
M = .... -86809,771
P =...... -16090,211
Cota Terreno =....... 74,762
DESCRIÇÃO:
metros à esquerda do PF029, no limite
do Largo da Estrada Municipal 242-7,
no Pico do Facho. Este Ponto só serve
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
163
Pico do Facho 9
M = .....113185,140
P = ......283909,300
Cota Terreno = ...... 75,007
M = .....-86814,742
P = ......-16087,610
Cota Terreno = ...... 75,007
DESCRIÇÃO:
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
164
Pico do Facho 10
M = .... 113181,773
P =...... 283912,218
Cota Terreno =....... 75,211
M = .... -86818,109
P =...... -16084,692
Cota Terreno =....... 75,211
DESCRIÇÃO:
para validação da Cota do local. ........
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
165
Pico do Facho 11
M =.....113177,514
P = ......283915,657
Cota Terreno = .......75,493
M =.....-86822,368
P = ......-16081,252
Cota Terreno = .......75,493
DESCRIÇÃO:
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
166
Pico do Facho 12
M = .... 113168,784
P =...... 283917,148
Cota Terreno =....... 76,008
M = .... -86831,098
P =...... -16079,762
Cota Terreno =....... 76,008
DESCRIÇÃO:
para validação da Cota do local. ........
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
167
P. F.: 033 – Entroncamento 1
M =.....113210,539
P = ......283903,597
Cota Terreno = .......74,311
M =.....-86789,343
P = ......-16093,313
Cota Terreno = .......74,311
DESCRIÇÃO:
esquerdo
do
entroncamento
do
Caminho, que vêm junto à Costa desde
o Cais de São Martinho do Porto, com
a Estrada Municipal 242-7, na zona do
Pico do Facho. ....................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
168
P. F.: 034 – Entroncamento 2
M = .... 113214,212
P =...... 283906,354
Cota Terreno =....... 74,161
M = .... -86785,670
P =...... -16090,556
Cota Terreno =....... 74,161
DESCRIÇÃO:
direito do entroncamento do Caminho,
que vêm junto à Costa desde o Cais de
São Martinho do Porto, com a Estrada
Municipal 242-7, na zona do Pico do
Facho. .................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
169
P. F.: 101 – Extremo do Muro da
Colónia de Férias
M = .....113366,399
P = ......283117,526
Cota Terreno = ...... 2,551
M = .....-86633,502
P = ......-16879,389
Cota Terreno = ...... 2,551
DESCRIÇÃO:
Muro existente à entrada do edifício da
Colónia de Férias da Empresa de
Cimentos de Maceira-Liz. O Muro tem
a altura de 1,13 metros. .......................
.............................................................
.............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
170
P. F.: 103 – Rampa do Salva
Vidas
M = .... 113336,405
P =...... 283073,605
M = .... -86663,497
P =...... -16923,310
DESCRIÇÃO:
Ponto situado no limite da rampa do
Salva Vidas, junto ao paredão, no Cais
de São Martinho do Porto. ..................
............................................................
............................................................
............................................................
............................................................
20
/
Novembro
/
Elaborado por:
____________________________
2004
___________________
171
172
A4
A
O 44
XO
NEEX
AN
Valores Estatísticos de Área e Volume
173
Para a área A:
Tabela A4.1 – Valores estatísticos de área e volume, relativos ao plano de referência de
valor igual a 0 metros, para a área de estudo A.
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
2
VOLUME
[M]
[M]
[M ]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
0
71576.24
96454.31
3326022.47
IGP57
96.4
0
70936.12
95055.44
3072360.29
IGP72
92.3
0
71622.89
90153.41
2928577.36
IGP83
92.1
0
71121.41
90090.83
2886248.91
FAP91
92.0
0
66556.94
86971.11
2853030.19
FAP00
88.3
0
66286.01
87633.11
2800491.84
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
10
57274.41
78899.82
2669891.00
IGP57
96.4
10
55159.36
76011.61
2446792.07
IGP72
92.3
10
56641.22
73318.17
2309061.59
IGP83
92.1
10
56185.13
72784.09
2275999.36
FAP91
92.0
10
54493.94
72254.90
2260969.62
FAP00
88.3
10
53837.08
72484.40
2210979.35
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
20
50291.25
68899.39
2133387.78
IGP57
96.4
20
48722.43
66318.00
1927269.06
IGP72
92.3
20
49463.32
63449.78
1777904.31
IGP83
92.1
20
48791.73
62722.99
1749369.24
FAP91
92.0
20
47680.58
62498.89
1748433.36
FAP00
88.3
20
47350.94
62888.55
1703826.37
174
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
[M]
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M2]
[M2]
VOLUME
[M3]
IGE47
103.6
30
43071.38
58669.65
1668103.29
IGP57
96.4
30
42217.90
56852.39
1473667.74
IGP72
92.3
30
41831.64
53306.50
1322563.82
IGP83
92.1
30
41451.88
53003.55
1299183.53
FAP91
92.0
30
40990.42
53104.81
1306456.56
FAP00
88.3
30
40547.95
53277.03
1264596.31
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
40
37692.13
50205.63
1265648.41
IGP57
96.4
40
36266.20
48146.20
1081441.92
IGP72
92.3
40
35419.75
44156.38
936881.92
IGP83
92.1
40
35080.57
44159.46
917572.24
FAP91
92.0
40
35083.63
44416.24
927091.10
FAP00
88.3
40
34421.35
44373.89
890383.64
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
50
33257.39
42724.04
911815.69
IGP57
96.4
50
30615.50
39610.93
746324.94
IGP72
92.3
50
29789.91
35985.37
610671.98
IGP83
92.1
50
29132.86
35654.55
595949.51
FAP91
92.0
50
29288.70
35829.23
604089.30
FAP00
88.3
50
28779.92
35929.18
573267.81
175
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
[M]
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M2]
[M2]
VOLUME
[M3]
IGE47
103.6
60
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60
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465660.29
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92.3
60
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92.1
60
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27417.82
333906.18
FAP91
92.0
60
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27591.00
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FAP00
88.3
60
22232.96
26751.26
318334.39
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
70
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IGP57
96.4
70
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230238.44
IGP72
92.3
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19349.11
140845.23
IGP83
92.1
70
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130498.76
FAP91
92.0
70
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FAP00
88.3
70
16265.38
18508.77
125071.32
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
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IGP83
92.1
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FAP91
92.0
80
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FAP00
88.3
80
5328.10
5966.68
13308.12
176
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
[M]
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M2]
[M2]
VOLUME
[M3]
IGE47
103.6
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IGP83
92.1
88
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926.41
FAP91
92.0
88
615.97
748.89
958.30
FAP00
88.3
88
25.16
25.95
3.06
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
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5628.18
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351.41
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92.1
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FAP91
92.0
90
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258.19
158.17
FAP00
88.3
90
0.00
0.00
0.00
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
92
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IGP72
92.3
92
6.69
7.22
0.72
IGP83
92.1
92
0.06
0.07
0.00
FAP91
92.0
92
0.03
0.04
0.00
FAP00
88.3
92
0.00
0.00
0.00
177
ALTITUDE
MODELO
PLANO
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
VOLUME
IGE47
103.6
96
2796.16
3139.23
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IGP57
96.4
96
6.95
8.27
1.04
IGP72
92.3
96
0.00
0.00
0.00
IGP83
92.1
96
0.00
0.00
0.00
FAP91
92.0
96
0.00
0.00
0.00
FAP00
88.3
96
0.00
0.00
0.00
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
103.6
100
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1221.47
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IGP57
96.4
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0.00
0.00
0.00
IGP72
92.3
100
0.00
0.00
0.00
IGP83
92.1
100
0.00
0.00
0.00
FAP91
92.0
100
0.00
0.00
0.00
FAP00
88.3
100
0.00
0.00
0.00
Para a área B:
valor igual a 0 metros, para a área de estudo B.
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
2
VOLUME
[M]
[M]
[M ]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
0
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0
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IGP72
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0
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IGP83
69.7
0
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FAP00
71.7
0
73809.57
81698.22
1690836.41
178
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
[M]
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M2]
[M2]
VOLUME
[M3]
IGE47
72.6
10
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72131.30
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IGP57
71.0
10
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64639.89
1112749.00
IGP72
71.1
10
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1079034.79
IGP83
69.7
10
59001.66
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1020960.77
FAP00
71.7
10
58257.96
64237.75
1039234.35
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
20
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71.0
20
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IGP72
71.1
20
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41000.29
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IGP83
69.7
20
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39141.37
547646.06
FAP00
71.7
20
36974.70
40804.36
561723.18
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
30
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IGP57
71.0
30
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IGP72
71.1
30
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IGP83
69.7
30
20109.92
22369.93
274367.35
FAP00
71.7
30
20852.65
23351.55
280288.03
179
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
[M]
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M2]
[M2]
VOLUME
[M3]
IGE47
72.6
40
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17726.87
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IGP57
71.0
40
11928.87
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153005.73
IGP72
71.1
40
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11397.61
129501.27
IGP83
69.7
40
9587.52
10947.29
123404.10
FAP00
71.7
40
10360.76
11848.40
123076.14
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
50
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IGP57
71.0
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IGP72
71.1
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IGP83
69.7
50
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52285.80
FAP00
71.7
50
5180.23
6028.81
50942.54
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
60
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IGP57
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IGP72
71.1
60
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IGP83
69.7
60
2574.58
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14265.23
FAP00
71.7
60
2468.45
2823.41
13469.25
180
ALTITUDE
MODELO
PLANO
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
VOLUME
IGE47
72.6
69
1860.06
1909.08
3392.99
IGP57
71.0
69
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IGP72
71.1
69
730.09
748.01
531.65
IGP83
69.7
69
410.41
416.23
145.90
FAP00
71.7
69
447.19
470.37
401.31
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
70
1392.89
1416.31
1737.72
IGP57
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70
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89.04
16.77
IGP72
71.1
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275.77
281.83
78.51
IGP83
69.7
70
0.00
0.00
0.00
FAP00
71.7
70
174.66
181.72
140.02
ALTITUDE
MODELO
PLANO
MÁXIMA REFERÊNCIA
ÁREA
ÁREA
2D
3D
VOLUME
[M]
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
IGE47
72.6
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874.42
882.67
602.44
IGP57
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71
0.00
0.00
0.00
IGP72
71.1
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1.07
1.12
0.03
IGP83
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71
0.00
0.00
0.00
FAP00
71.7
71
64.67
65.69
18.18
181
ALTITUDE
MODELO
PLANO
ÁREA
ÁREA
2D
3D
[M]
[M2]
[M2]
[M3]
MÁXIMA REFERÊNCIA
[M]
VOLUME
IGE47
72.6
72
201.39
202.75
35.38
IGP57
71.0
72
0.00
0.00
0.00
IGP72
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72
0.00
0.00
0.00
IGP83
69.7
72
0.00
0.00
0.00
FAP00
71.7
72
0.00
0.00
0.00
182
183

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