Apostila ( 16 )- Topografia

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Autora:

Profª Maria Cecília Bonato Brandalize – PUC-PR

29.7. Altitude de Vôo

A altitude de vôo é determinada, basicamente, através dos seguintes processos:

a)Por instrumentos

Altímetro

Giroscópio

APR (Air Profile Recorder)

b)Por relações matemáticas

através da fórmula da escala;

através de uma equação do 2o. grau;

por um processo iterativo.

29.8. Exercícios

1.A distância terrestre entre dois pontos A e B com altitudes de 410 e 520 metros respectivamente, é de 619 metros. As coordenadas fotográficas destes pontos são:

x(a) = 35.2mm

x(b) = -15.1mm

y(a) = -41.5mm

y(b) = 5.4mm

Para uma distância focal de 152mm, determine a altitude de vôo através da fórmula da escala.

2.Numa foto vertical tomada com uma distância focal de 152,6mm aparece a imagem de um ponto A e de um ponto B de altitudes 177 e 262 metros respectivamente. A distância terrestre entre A e B é de 2600 metros. As coordenadas fotográficas das imagens são:

x(a) = -15.7mm

x(b) = 19.6mm

y(a) = 44.3mm

y(b) = -8.6mm

Determine a altitude de vôo pela fórmula da escala.

29.9. Outros Tipos de Deslocamentos de Imagens

As causas mais freqüentes do deslocamento da imagem de pontos, numa fotografia aérea vertical, são devidas:

a)À inclinação do plano da fotografia

no sentido radial (a partir do centro da foto);

positivas para fora e negativas para dentro;

as devidas correções devem ser efetuadas em fotos com inclinação superior a  1°;

o ponto do centro é isento deste deslocamento.

b)Ao movimento do relevo ou à altitude dos pontos

no sentido radial (a partir do centro da foto);

positivas para fora e negativas para dentro;

diretamente proporcional às diferenças de nível entre os pontos;

minimizado para grandes altitudes de vôo;

o ponto do centro é isento deste deslocamento.

c)Ao arrastamento

na direção da linha de vôo;

é diretamente proporcional à velocidade do avião (V), expressa em Km/h;

é diretamente proporcional ao tempo de exposição (t), expresso em horas;

é diretamente proporcional à distância focal (f), expressa em mm;

é inversamente proporcional à altura de vôo (H), expressa em Km;

o tempo de exposição deve ser tal, que o deslocamento não pode exceder a 0,05mm. A partir deste valor haverá, necessariamente, um arrastamento da imagem.

d)À curvatura da Terra

no sentido radial (a partir do centro da foto);

é diretamente proporcional à altura de vôo (H), expressa em Km;

é diretamente proporcional ao ângulo de campo (a), expresso em graus;

o ponto do centro é isento deste deslocamento.

e)À refração atmosférica

é função do índice de refração atmosférica, pois, a camada atmosférica é composta de várias camadas distintas, cada uma com um índice de refração específico;

este índice de refração depende: da temperatura, da pressão, da umidade e da quantidade de gás carbônico no ar;

é diretamente proporcional à altura de vôo (H), expressa em Km;

é diretamente proporcional à distância focal (f), expressa em mm;

é diretamente proporcional ao ângulo de campo (a), expresso em graus.

onde

a = -2.560.E-08

b = 75.E-08

f)À distorção das lentes

podem ser radiais ou tangenciais;

as radiais são produto de imperfeições na fabricação das lentes e são influenciadas pela posição do diafragma;

as tangenciais são causadas por defeito na centragem das lentes da objetiva;

estas, nunca são eliminadas completamente.

g)À deformação do material sensível

que não é uniforme;

que sempre ocorre em função da temperatura, da umidade e do tratamento físico-químico que é dado ao material;

só é minimizada quando se trabalha com material especial ou quando a câmara utiliza placa de vidro reticulada.

h)Ao olho humano

a nitidez da imagem fica prejudicada por problemas de miopia, hipermetropia, presbiopia e astigmatismo.

29.10. Exercícios

1.Uma catedral com altura (h) se encontra a 500m acima do nível do mar. Esta catedral aparece numa fotografia aérea tomada de uma altitude de vôo de 11.648m e com uma câmara de distância focal de 88,5mm. O ângulo de inclinação da foto é de 1° e o deslocamento do topo da catedral, devido a esta inclinação, é de 2,5mm. O deslocamento da imagem entre o topo e a base da catedral foi medido na fotografia e é de 1,0mm. Calcular a altura da catedral e o deslocamento radial total sabendo-se que a distância do ponto principal à base da imagem é de 8,85cm e que a câmara é uma grande-angular.

2.Considerando-se f igual a 152,4mm, H igual a 4.000m e a igual a 94° determine o deslocamento da imagem de um ponto A de uma fotografia, em mm, devido à curvatura da Terra.

3.Com os dados do problema anterior, determine o deslocamento da imagem do ponto A devido à refração atmosférica.

4.Fotografa-se, a partir de uma altitude de 5.000m e com uma distância focal de 152mm um terreno cuja altitude varia de 400m a 2200m. Qual a escala nos pontos mais baixos e mais altos do terreno e quais os deslocamentos devido ao relevo para as imagens a e b situadas, respectivamente, a 2 e a 10cm do centro da fotografia?

5.Uma imagem está a 90mm do centro da fotografia. Sua elevação é de 2000m e a altura de vôo foi de 10.000m em referência a um Datum. Calcular o deslocamento da imagem devido ao relevo.

6.Num planejamento aerofotogramétrico o vôo de mapeamento indica que a posição da base de uma montanha de 1.500m de altura aparecerá a 75mm do ponto principal de uma fotografia de escala previamente determinada. Se a altitude de vôo é de 6.000m, a que distância da posição da base estará o topo da montanha? E a que distância da margem da fotografia, que mede 228,6 x 228,6mm, estará a imagem?

30. Planejamento de Vôo

Todo projeto fotogramétrico, envolve um planejamento de vôo fotogramétrico.

Um vôo fotogramétrico nada mais é que um vôo tecnicamente executado, com o objetivo de obter a cobertura aerofotográfica de uma determinada região do terreno, que será levantado, através da aerofotogrametria.

A cobertura aerofotográfica, portanto, é o nome dado ao conjunto de fotografias aéreas verticais, tecnicamente obtidas de uma aeronave e que representam correta e completamente a superfície do terreno a ser estudado.

Os fatores que devem ser levados em consideração, durante o planejamento de um vôo fotogramétrico são:

Finalidade das fotografias: se quantitativa (medição) ou se qualitativa (interpretação).

Produto final desejado: se mapas, dados numéricos, mosaicos, fotoíndices, ortofotos etc.

Precisão exigida pelo projeto: se é um vôo de reconhecimento, detalhado ou semi-detalhado. Quanto maior a precisão, maior a escala da foto e maior o custo do levantamento.

Forma e tamanho da área que será fotografada: para isso, utiliza-se um mapa da região, de onde serão extraídas as informações: limites da área do projeto, as cidades mais importantes, a localização e o número de pontos de apoio terrestre, a direção do vôo (se N-S ou L-O), o número de linhas de vôo, a quantidade de fotografias, o recobrimento longitudinal e recobrimento lateral, etc.

Tipo de relevo que a área apresenta: para prever e planejar uma ou mais alturas de vôo, em função das diferenças de nível entre os pontos, que afetam significativamente a escala das fotos.

obs.: a 3D só é possível em fotos com diferença de escala de até 15%, porém, para trabalhos que exigem observação constante, diferenças superiores a 5% são prejudiciais à visão.

Escala da fotografia em função do produto final desejado: é função das limitações físicas e óticas do equipamento de restituição que será utilizado.

Escala da fotografia em função da altura de vôo e da distância focal: para evitar distorções acentuadas.

Pontos de apoio horizontais(X,Y) e verticais(Z) necessários à aerotriangulação: são pontos terrestres constituídos por vértices pertencentes às redes de 1a, 2a e 3a ordem, e suas coordenadas (geodésicas, geográficas ou planas) são determinadas através da Geodésia, Astronomia ou Topografia.

Características dos equipamentos de restituição disponíveis para o projeto: são levados em consideração elementos tais como: distância de projeção ótima, distância focal, base, tamanho do negativo etc.

Características das câmaras métricas disponíveis: distância focal, poder de resolução das lentes, formato, tempo de exposição, ângulo de campo etc.

Características do avião: velocidade de cruzeiro (250 a 960Km/h), altura de cruzeiro (8500 a 10000m), autonomia de vôo (3 a 6h), estabilidade, manejo, etc.

Características dos filmes e filtros: dependendo da finalidade do projeto.

Período ou época propícia para a tomada das fotografias: condições atmosféricas normais (dias claros, sem nuvens, pouco vento), altura mínima (30°) e máxima do sol (45°), etc.

obs.: para os interessados no cálculo (técnico-financeiro) de um planejamento de vôo completo, recorrer à bibliografia indicada no início do ano letivo.

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