GSD – Ground Sample Distance – e sua relação com a fotogrametria

Ground Sample Distance (GSD), em tradução livre, distância da amostragem do solo, corresponde ao tamanho de cada pixel representado nas imagens capturadas durante o levantamento fotogramétrico do terreno, comumente em centímetros. Por exemplo, quando falamos em uma imagem com GSD de 3 cm, significa que cada pixel na foto representa 3 cm do terreno.

Mas o que seriam esses pixels? Você alguma vez já deu zoom em uma foto e notou vários quadradinhos formando ela? Pois bem, são esses pequenos quadradinhos, o menor elemento de uma imagem, que chamamos de pixels.

A título de exemplo, quando trabalhamos com uma câmera de smartphone com 5 megapixels de resolução, isto significa que toda a foto criada a partir dela conterá 5 milhões de pixels.

Aplicação do GSD nos levantamentos fotogramétricos

Estamos acostumados a entender que quanto mais pixels houver em uma imagem, melhor será a qualidade dessa, e podemos trazer esse mesmo conceito para o campo da aerofotogrametria.

Portanto é correto afirmar que quanto menor o tamanho do GSD (pixel no solo) de um aerolevantamento, melhor será a qualidade da imagem final – a qual será composta consequente por mais pixels.

Demonstração da mesma imagem com diferentes GSD/resoluções (cm/pix). Fotogrametria.
Fotos obtidas com diferentes resoluções, desde o menor GSD até o maior.

Por outro lado, para gerar uma ortofoto sem distorções, nós precisamos não de uma, mas de dezenas, centenas e, algumas vezes, até milhares de fotos que precisam ser corrigidas para formar uma única imagem final (leia mais sobre o que são ortofotos). Por conta disso, na fotogrametria com drone, a quantidade de fotos utilizadas no processo, passa a ser mais importante que a quantidade de megapixels da câmera em si.

É exatamente por isso que uma mesma empresa ou equipamento podem oferecer diferentes GSDs, adequados a cada necessidade do cliente, sem precisar alterar a câmera aérea utilizada.

Relação entre GSD e altura do voo

Quando a câmera for utilizada mais próximo ao solo, ela produzirá um GSD menor, e por conta disso precisará utilizar mais imagens para cobrir a mesma área. Por outro lado, a mesma câmera e aeronave voando um pouco mais alto podem produzir um GSD maior e, consequentemente, conseguir capturar uma área maior em um único voo.

Colocando de outro modo, quanto mais distante está a câmera da aeronave em relação ao solo, maior será a imagem fotografada e, com isso, os pixels dessa câmera representaram uma área igualmente maior em solo.

Portanto, na fotogrametria existe uma relação entre a altura do voo e o tipo da câmera utilizada que acarretará uma variação no GSD, pois quanto menor o pixel que forma a imagem, menor o GSD e melhor a resolução da fotografia aérea, e vice versa.

Representação da cobertura da câmera de uma aeronave ao fotografar um terreno sob diferentes altitudes de voo, gerando diferente GSD em cada uma delas. Fotogrametria.
É recomendável estudar o impacto da altura do voo no momento captação das fotos do terreno

É por esse motivo que o GSD comumente recebe destaque no planejamento de um levantamento fotogramétrico. Contudo vale ressaltar que o GSD mais baixo possível nem sempre é o mais indicado para garantir o resultado final desejado.

A escolha do GSD é diferente em cada levantamento

Na hora de escolher o melhor GSD para um determinado levantamento, deve-se observar os aspectos físicos do terreno, bem como a finalidade do projeto.

Um exemplo clássico é a fotogrametria em áreas de mata fechada: as fotografias pequenas, decorrente do voo baixo, representam um desafio na hora de realizar o alinhamento das imagens, já que todas essas fotografias representam detalhes de folhagens muito semelhantes entre si. 

Nesse caso, é recomendável utilização de um GSD um pouco mais alto (com voos mais elevados e captação maior da área em cada fotografia), onde será possível obter resultados mais precisos. Pois a maior distinção entre as fotos resulta em um alinhamento mais confiável entre as imagens e contribui para uma melhor acurácia final do projeto. 

Assim, podemos concluir que por mais que o GSD impacte na qualidade visual e o detalhamento da ortofoto final produzida com uso da fotogrametria, ele não  garante a precisão métrica, nem a acurácia do seu levantamento. 

O que é acurácia?

Acurácia é a qualidade mais importante de um levantamento desse tipo. Mas o que viria a ser essa acurácia? Pois bem, ela tem um conceito mais amplo que o GSD e abrange tanto a precisão na localização dos elementos presentes no levantamento (largura, altura e profundidade de estradas, cercas, postes, entre outros), quanto a perfeita colocação desses elementos no exato lugar de existência no globo terrestre. 

Em contrapartida, o GSD é mais específico e relaciona-se com qualidade e detalhamento fotográfico, buscando a captação e representação nítida dos elementos presentes no solo.

Conclusão

Assim, fica mais fácil entender porque a importância do GSD e o motivo do seu impacto no orçamento de um levantamento fotogramétrico (entenda mais sobre as diferenças para a topografia tradicional). 

Contudo, ele nunca deve ser visto como o principal critério utilizado para aferir a qualidade de um levantamento desse tipo. A margem de erro RMS calculada através de pontos de checagem, por exemplo, é um indicador melhor da qualidade métrica e acurácia de um levantamento (entenda mais sobre o assunto nesse artigo).

Portanto, para tirar o máximo proveito desse de um levantamento topográfico com drone, é preciso entender qual o GSD indicado para sua aplicação. Porém, deve-se também procurar uma empresa experiente nesse tipo de levantamento, que possua técnicos qualificados para aferir e comprovar a qualidade do trabalho executado, e assim evitar surpresas desagradáveis na hora de executar a obra. 

Ao contar com os maiores especialistas do mercado, nós da GeoSensori, podemos garantir através do cumprimento das normas técnicas internas, oferecer aos nossos clientes o melhor que a fotogrametria pode oferecer. Seja em termos de qualidade visual, racionalização de custos ou acurácia final do levantamento.

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