A procura de modelos 3D de cidades no planeamento e gestão urbanos está a aumentar. Atributos como edifícios, estradas e árvores são elementos-chave, e os diferentes tipos de edifícios estão entre os componentes mais importantes destes modelos. Atualmente, as tecnologias aerotransportadas são amplamente utilizadas no planeamento urbano porque permitem a recolha de dados 3D em grandes áreas, onde a fotogrametria é amplamente utilizada para captar informações sobre as caracterizações 3D dos objectos. No entanto, a geometria e a visualização de alguns edifícios, especialmente nas suas partes inferiores ou frontais (fachadas), podem ser distorcidas devido à visibilidade restrita a partir do ar. Por esta razão, os dados aéreos têm frequentemente de ser combinados com dados terrestres para obter informações completas e precisas para projectos de digitalização de cidades em 3D.
O DESAFIO DA MODELAÇÃO DE EDIFÍCIOS 3D UTILIZANDO FOTOGRAMETRIA AÉREA
Neste estudo, foi necessário criar um modelo 3D pormenorizado de um pavilhão localizado num complexo residencial. Os levantamentos aéreos convencionais não forneceram dados adequados para criar um modelo 3D preciso devido às limitações da vista aérea do drone. Não foi possível obter dados de levantamento completos para determinadas áreas interiores e exteriores da estrutura do edifício. O resultado foi um modelo que omitia várias áreas de superfície.
Figura 1. De cima para baixo: dados do pavilhão e do modelo 3D obtidos com o método de levantamento aéreo convencional.
As fotografias tiradas com a câmara tradicional não forneceriam uma solução eficaz devido à imprecisão da informação de localização e ao desalinhamento entre os dados terrestres e aéreos. O pós-processamento manual destas imagens também seria demorado e trabalhoso. O recetor GNSS i93, que incorpora as mais recentes tecnologias GNSS, RTK, IMU e fotogrametria de vídeo de câmara dupla, foi selecionado para este projeto porque permite uma recolha de dados rápida e precisa no terreno.
Figura 2. O CHCNAV i93 integra as tecnologias GNSS, Auto-IMU e vídeo-fotogrametria de câmara dupla.
CAPTURA DE DADOS GIS ATRAVÉS DE VÍDEO-FOTOGRAMETRIA PARA AUMENTAR A EFICIÊNCIA
A captura contínua de vídeo do pavilhão utilizando o GNSS do i93 foi efectuada em áreas onde o campo de visão do drone era limitado. O modo de modelação de vídeo do GNSS i93 forneceu imagens de vídeo de 360° do pavilhão a partir de ângulos diferentes em duas gravações independentes das partes interiores das colunas, assegurando a cobertura de toda a estrutura.
Figura 3. Medição vídeo do pavilhão com o GNSS i93 na zona residencial.
Em comparação com os métodos tradicionais utilizados para melhorar os levantamentos aéreos, o levantamento por vídeo com o GNSS i93 elimina a necessidade de operações manuais de apontar e disparar, aumentando a eficiência da recolha de dados no terreno.
COMBINAÇÃO DE IMAGENS AÉREAS E TERRESTRES PARA SIMPLIFICAR O FLUXO DE TRABALHO DE MODELAÇÃO 3D
As imagens e os dados POS do drone e da câmara do i93 GNSS foram extraídos para um processamento de dados e modelação 3D sem falhas. A aquisição de dados com o GNSS i93 é mais eficiente do que os métodos tradicionais porque não requer muito trabalho manual, especialmente no que respeita à sincronização de imagens. As imagens georreferenciadas captadas pelo i93 GNSS são compatíveis com ferramentas de modelação comuns, como o ContextCapture, Smart3D, etc., eliminando a necessidade de definir pontos de controlo. Isso simplifica muito o fluxo de trabalho de processamento de dados, economizando tempo e custos de mão de obra.
Os conjuntos de dados foram automaticamente sincronizados no ContextCapture num novo projeto com dois blocos para processar os dados aéreos e terrestres, respetivamente. Os cálculos de triangulação aérea foram efectuados nestes dois blocos para determinar a posição e orientação corretas de cada imagem. Uma vez que ambos os métodos de levantamento utilizam o mesmo sistema de coordenadas geográficas e dados de posição de alta precisão, foi possível combinar os blocos de dados sem definir pontos de ligação ou aplicar pontos de controlo de imagem; assim, após a triangulação aérea, os dados foram fundidos para criar um modelo 3D comum, melhorando significativamente a precisão e a eficiência de custos da renderização.
Figuras 4 e 5: Modelo baseado em dados aéreos (esquerda) vs. modelo conjunto após reconstrução (direita).
A VIDEOFOTOGRAMETRIA TERRESTRE GANHA FORÇA NO APERFEIÇOAMENTO DOS MODELOS DE GÉMEOS DIGITAIS
Os levantamentos aéreos podem recolher uma grande quantidade de informação num curto espaço de tempo. No entanto, a utilização de drones para efetuar levantamentos em ambientes urbanos complexos apresenta vários desafios únicos. Os riscos de segurança colocados por edifícios altos e linhas eléctricas limitam a área e a altura a que os drones podem operar nas cidades. Para ultrapassar estas limitações, os sistemas de levantamento terrestre, como o i93 GNSS, complementam as plataformas aéreas e aumentam a exaustividade da informação recolhida para a modelação 3D de edifícios.
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Sobre a CHCNAV
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