As de médio formato!
As primeiras câmaras aéreas digitais comerciais foram anunciadas há cerca de dez anos. Depois de uma década de utilização, pode-se constatar a consolidação desta brilhante tecnologia para o aerolevantamento. Na última Semana Fotogramétrica, realizada em setembro de 2009 na simpática Stuttgart, Alemanha, ouvi de vários colegas que na Europa quase não se fazem mais voos fotogramétricos com filme. As câmaras analógicas ainda existem, mas participam de muito poucos trabalhos no mundo. Dizem também que elas são, e ainda serão utilizadas, principalmente nos países africanos, sul-americanos e nos mais pobres, de modo geral. Devido ao elevado custo das câmaras aéreas digitais de grande formato, à rápida evolução dos sensores de imagem, à grande demanda de serviços de menor porte e à pressão das empresas compradoras sobre os fabricantes, o mercado vem sendo invadido por uma grande oferta de câmaras aéreas digitais de médio formato. Em abril de 2010, no congresso da American Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS) em San Diego, EUA, cerca de quinze fabricantes anunciaram, divulgaram e debateram diferentes e interessantes concepções das câmaras aéreas digitais de médio formato.
Durante muitos anos da história da aerofotogrametria, as câmaras de grande formato foram produzidas por pouquíssimas empresas. Estas, ou a essência delas, ainda existem e produzem hoje as câmaras aéreas digitais de grande formato. As empresas Intergraph (Zeiss) e Leica (Wild) são exemplos disso e são elas, além de poucas outras como a Microsoft (Vexcel), que acabam definindo o conceito de grande, médio e pequeno formato. Afinal, o que é grande formato hoje, amanhã poderá ser o médio e depois de amanhã o pequeno. Tais empresas foram as responsáveis pela introdução e consagração de inúmeros recursos tecnológicos que, acrescidos aos mais recentes, compõem o mundo digital das câmaras aéreas.
As últimas câmaras aéreas analógicas produzidas, as famosas LMK 2000, RC-30 e RMK-TOP, nunca custaram mais do que meio milhão de dólares. Possuem longa vida útil e, até os dias atuais, permitem obter imagens com alta qualidade, principalmente geométrica. Suas sucessoras digitais, as não menos famosas ADS, DMC e UltraCAM, custam bem mais de um milhão de dólares, têm um alto custo de manutenção e se desatualizam muito rapidamente; no entanto, produzem imagens com excepcional qualidade geométrica e radiométrica. O mercado contratante e as empresas prestadoras de serviço, pressionadas pela acirrada concorrência, exigiram dos fabricantes câmaras de menor porte, não tão caras e sofisticadas, mas que atendessem às exigências de uma demanda crescente por serviços de menor porte, em geral de engenharia, que em sua maioria podem abrir mão de alta qualidade radiométrica da imagem e também das distorções perspectivas das lentes de menor distância focal. A resposta dos fabricantes foi a simplificação das grandes câmaras digitais.
Muitas são as opções de médio e pequeno formato existentes no mercado, e ainda as soluções “domésticas”, aquelas que são construídas geralmente pela própria prestadora de serviços e por vezes sem produção em escala comercial. Com todas as opções existentes, torna-se tarefa nada fácil a qualquer profissional estabelecer as condições mínimas e desejáveis a qualquer câmara aérea.
Para construir uma câmara aérea que custe entre 10 e 40% do custo de seus concorrentes de grande formato, as câmaras de médio formato tiveram de abrir mão de parte dos recursos tecnológicos que permitiram às de grande formato obter imagens com altíssima qualidade radiométrica e geométrica. A verdade é que a maior perda foi na resolução radiométrica e na distorção perspectiva. De um modo geral, não é errado afirmar que as principais economias aconteceram nos seguintes recursos: formas de aquisição de imagem, sensores de imagem, qualidade e quantidade das lentes, plataforma estabilizadora, sistema de compensação de arrasto e sistema inercial.
A situação ideal para a obtenção de uma imagem com a melhor radiometria possível, seria que cada pixel da imagem tivesse um valor espectral adquirido diretamente para cada uma das bandas espectrais: Vermelha (R – Red), Verde (G – Green), Azul (B – Blue), Infravermelha (NIR – Near Infra Red) e Pancromática (PAN), sendo ainda os pixels de mesmo tamanho em cada uma das bandas. Esta condição ideal só acontece hoje nas câmaras aéreas de sensores lineares, conhecidas também como pushbroom.
Alguns fabricantes de câmaras se utilizam de um artifício que consiste em coletar somente a banda pancromática com a resolução geométrica do tamanho ideal e, simultaneamente, coletar as bandas espectrais R, G, B e NIR em outra resolução geométrica, geralmente de duas a cinco vezes menor. Posteriormente, a partir de processamento, utilizam-se das imagens de baixa resolução para colorir a de maior resolução geométrica. Dessa forma, o pixel pancromático recebe a informação RGB do pixel maior e passa a “ter” valores multiespectrais com a resolução geométrica da imagem pancromática. Esta técnica é chamada pan-sharpening e tem sido empregada com muito sucesso nas imagens aéreas e também nas imagens de satélite, onde sua aplicação conquistou inúmeros adeptos.
Embora pareça não ser a solução ideal, várias câmaras usam esta técnica, até porque o olho humano não faz distinção de uma imagem com ou sem o pan-sharpening, desde que o pixel multiespectral não seja muito maior que o pancromático. Muitos concordam que o fator cinco seja o limite, entretanto dois ou três são os mais indicados. Com este cuidado e um bom algoritmo no processamento, a perda de resolução espectral só seria percebida por softwares específicos e teria fundamental importância no processamento digital de imagem, principalmente na classificação digital e processos decorrentes. Este recurso está presente em várias câmaras de sensores matriciais.
No que diz respeito à forma de aquisição da imagem, muitas das câmaras aéreas de médio formato hoje se assemelham mais às câmaras digitais comuns do que às suas irmãs de grande porte
No que diz respeito à forma de aquisição da imagem, muitas das câmaras aéreas de médio formato hoje se assemelham mais às câmaras digitais comuns do que às suas irmãs de grande porte. As de médio formato, em sua maioria, se utilizam de sensores com tecnologia CCD (Charge Coupled Device) e com o filtro de Bayer, também conhecido como matriz RGGB. Esta matriz de filtros é colocada na frente do sensor CCD e permite coletar pixels com resolução radiométrica alternada, ou seja, uma linha com pixels verdes e vermelhos e outra com azuis e verdes, alternados. Após o processamento, por interpolação, obtêm-se os valores espectrais ausentes a partir dos pixels vizinhos, assim a imagem passa a ter valores espectrais em cada pixel. De cada quatro pixels da imagem original, dois são verdes, um vermelho e outro azul. Chamo de câmaras digitais comuns, ou turísticas, àquelas que todos nós conhecemos e utilizamos em viagens e passeios. Como se pode observar, há perdas evidentes na qualidade da imagem.
Utilizando distintas tecnologias de aquisição, com diferentes resultados e custos, chega-se a imagens que, para o olho humano -e só para ele-, não apresentam grandes diferenças entre si. Somente especialistas e bons softwares é que podem de fato perceber tais diferenças. Por isso, não são incomuns situações em que uma melhor imagem pareça feia e uma de qualidade inferior pareça bonita aos nossos olhos. Tal como as fotografias de modelos e celebridades que vemos nas revistas.
Todos nós vemos lindíssimas e impressionantes imagens de satélite, mas não há como elas serem melhores do que uma imagem aérea, pois a informação coletada a mais de 400 quilômetros de distância não tem como ser melhor, qualitativamente, do que uma coletada a algumas centenas de metros, desde que seja utilizada tecnologia semelhante para a aquisição da imagem, como é o caso quando comparamos boas imagens de satélites com boas imagens aéreas. A regra de ouro é a seguinte: quanto menor for a distância câmara-objeto, melhor será a imagem obtida. Foi anunciado recentemente pela DigitalGlobe, produtora das imagens QuickBird e um reconhecido e importante player do mercado internacional das imagens de satélites, que a empresa recobrirá a superfície americana e parte da europeia com imagens aéreas multiespectrais de pixel com 30 centímetros de resolução. É o projeto denominado “Clear 30”. E muitos perguntam: por que não com imagens de satélite? Isto só vem a comprovar a regra citada anteriormente.
Valther Xavier Aguiar
Engenheiro cartógrafo e atua como diretor técnico na Esteio Engenharia e Aerolevantamentos
valther@esteio.com.br