FOTOGRAMMETRIJA: ISTORIJA, METODAS, TIPAI, TAIKYMO BŪDAI - MOKSLAS - 2025

Fotogrametr ED yra metodas išgauti erdvinę informaciją iš vaizdų, ypač aeronuotraukas, bet ir tas, kurių ėmėsi ant žemės ar po jūra. Iš šios informacijos kiekybiškai išreiškiami vaizduojamų objektų matmenys ir padėtys.

Fotografiniai vaizdai yra plokšti, kaip parodyta 1 paveiksle, tačiau per juos galima įvertinti, pavyzdžiui, pastatų ar uolienų aukštį kelio, jūros ar kito taško atžvilgiu nuoroda.

1 pav. Atvaizdas iš oro, padarytas atliekant fotometrinį tyrimą. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. D Ramey Logan nuotrauka

Kurti vaizdus, ​​kurie yra labai artimi realybei, nėra nauja. Didysis Leonardo da Vinci (1452-1519) buvo perspektyvos pradininkas, tobulinęs savo principus naudodamas vadinamuosius nykstančius taškus.

Pranyksta taškai yra horizonto vietos, kur susilieja lygiagrečios linijos, suteikdamos žiūrovui gylį.

Leonardo tai padarė su rankomis padarytais paveikslais ir piešiniais, tačiau nuo to laiko, kai buvo sugalvota fotografija, XIX amžiuje nuotraukos taip pat buvo pradėtos naudoti techniniais tikslais.

Taip padarė Aimé Laussedat (1819–1907) ir Albrecht Meydenbauer (1834–1921), laikomi šiuolaikinės fotogrammetrijos tėvais. 1850 m. Laussedat sukūrė išsamius topografinius žemėlapius, pateikdamas įvairias plano perspektyvas.

Savo ruožtu Meydenbaueris, kuris buvo architektas, pritaikė šią techniką pastatams dokumentuoti, kurie, sunaikinti, dėl saugomos informacijos galėtų būti visiškai atstatyti.

Devintajame dešimtmetyje šiuolaikinė kompiuterija padarė fotogrammetriją dideliu šuoliu į priekį, sumažindama vaizdo apdorojimui reikalingą laiką.

Fotogrammetrijos metodas

Apskritai kalbant, šį metodą sudaro objektų vaizdų fotografavimas, apdorojimas ir galutinis interpretavimas. Pagrindiniai principą apibūdinantys elementai nurodyti 2 paveiksle:

2 pav. Pagrindinis vaizdo fiksavimo principas. Šaltinis: F. Zapata.

Visų pirma, jums reikia jutiklio, kad būtų užfiksuotas vaizdas, taip pat objektyvo, kad kiekvienas šviesos spindulys iš taško patektų į jutiklį toje pačioje vietoje. Jei taip neatsitiks, taškas užregistruojamas kaip perdanga, o vaizdas tampa neryškus arba nefokusuotas.

Norint rekonstruoti objektą, fotogrammetrijoje domimasi tik juodu brėžtu tiesiu spinduliu, pavaizduotu 2 pav., Kuris eina per objektyvo perspektyvos centrą, vadinamą perspektyvos centru.

Jei tas spindulys, einantis tiesiai iš objekto, praeina pro objektyvą ir pasiekia jutiklį, tai yra tas atstumas, kurio siekiama.

Stereoskopinis regėjimas

Natūralus žmogaus matymas yra stereoskopinis. Tai reiškia, kad mes galime žinoti atstumus iki objektų, nes smegenys apdoroja užfiksuotus vaizdus ir įvertina reljefus.

Taigi kiekviena akis užfiksuoja šiek tiek skirtingą vaizdą, o tada smegenys atlieka darbą, aiškindamos jas kaip vieną, su palengvėjimu ir gyliu.

Bet plokščiame piešinyje ar nuotraukoje neįmanoma žinoti, koks objektas yra ar arti, nes buvo prarasta gylio informacija, kaip paaiškinta grafiškai 3 paveiksle.

Kaip jau minėjome, taškas yra pagrindiniame spindulyje, tačiau nėra galimybės sužinoti, ar jis yra arčiau, nes objektas yra mažas, ar jis yra toliau, tačiau jis priklauso kažkam didesniam.

3 pav. Plokščiame paveikslėlyje negalima nustatyti objektų gylio. Šaltinis: F. Zapata.

Taigi, norint išspręsti artumo problemą, daromi du šiek tiek skirtingi vaizdai, kaip parodyta 4 paveiksle.

4 pav. Dviejų linijų sankirtos leidžia mums nustatyti tikrąją taško vietą erdvėje. Šaltinis: F. Zapata.

Žinant spindulių sankirtą trikampiu, atrandama objekto, iš kurio jie ateina, padėtis. Ši procedūra vadinama „taškų suderinimu“ ir atliekama naudojant specialiai sukurtus algoritmus, nes procedūrą būtina pakartoti visais objekto taškais.

Norint gauti gerus rezultatus, taip pat atsižvelgiama į tokias detales kaip fotoaparato padėtis, kampas ir kitos savybės.

Tipai

Priklausomai nuo to, kaip gaunami vaizdai, yra keletas fotogrammetrijos tipų. Jei vaizdai yra daromi iš oro, tai yra aerometrinė fotometrija.

Ir jei jie imami ant žemės, technika vadinama antžemine fotogrammetrija, kuri buvo pirmasis praktinis šios technikos pritaikymas.

Oro fotogrammetrija yra viena iš šiandien plačiausiai naudojamų šakų, nes ji leidžia sudaryti labai tikslius planus ir žemėlapius. Vaizdus taip pat galima gauti per palydovą, tokiu atveju mes kalbame apie kosmoso ar palydovo fotogrammetriją.

Taip pat fotometrija klasifikuojama pagal naudojamus instrumentus ir vaizdo apdorojimą, kurie gali būti:

-Analog

-Analitikai

-Digital

Analoginėje fotogrammetrijoje vaizdavimas ir apdorojimas yra visiškai optiniai ir mechaniniai.

Analitinėje fotogrammetrijoje rėmeliai yra analoginiai, bet apdorojami kompiuteryje. Galiausiai, skaitmeninėje fotogrammetrijoje, kadras ir apdorojimo sistema yra skaitmeniniai.

Fotogrammetrija vs. topografija

Topografija taip pat siekia pavaizduoti kaimo ar miesto reljefą plokštumoje, išryškinant lankytinas vietas. Ir atvirkščiai, jei reikia, paimkite plokštumos taškus ir padėkite juos į kosmosą.

Dėl šios priežasties topografija ir fotogrammetrija turi daug bendro, tačiau pastaroji turi keletą privalumų:

- Tai beveik visada yra pigiau.

- Duomenų gavimas - apklausa - yra spartesnis, tinkamas dideliems plotams.

- Geriausiai veikia labai nelygiame reljefe, nebent juos apdengtų stora augalija.

- Visi taškai registruojami vienodai.

- Informaciją galima išsaugoti ir nebūtina grįžti į lauką, kad vėl ją gautumėte.

Vieno vaizdo fotogrammetrija

Apskritai negalima atstatyti fotografuoto objekto iš vienos nuotraukos, nebent būtų naudojama kita papildoma informacija, nes, kaip mes jau matėme, plokščiame paveikslėlyje nėra gylio įrašo.

Nepaisant to, vaizdai vis dar teikia vertingos informacijos, nors ir su tam tikrais apribojimais.

Tarkime, kad norite nustatyti banko plėšiką. Vaizdas iš stebėjimo kameros gali būti naudojamas nusikaltimą padariusio asmens ūgiui ir pastatymui nustatyti, palyginus jį su žinomu baldo ar kitų atvaizdo žmonių dydžiu.

5 pav. Kėdės yra vienodo dydžio ir mes iškart žinome, kuri yra arčiausiai. Kita vertus, lygiagrečios grindų linijos, susiliejančios per atstumą, nuotraukoje suteikia gilumo pojūtį. Šaltinis: „Pixabay“.

Programos

Fotogrammetrija plačiai taikoma įvairiose disciplinose, tokiose kaip architektūra, inžinerija ir archeologija. Kaip paaiškinta anksčiau, jis taikomas kriminalistikoje ir, žinoma, specialiesiems efektams filmuose.

Inžinerijoje geri vaizdai gali atskleisti, pavyzdžiui, reljefo reljefą ir konfigūraciją. Čia pateikiamos kelios labai dominančios sritys:

- Ryšių maršrutų tyrimas.

- Maršrutų sudarymas.

-Aukšti judesiai.

-Miesto planavimas.

-Hidrografinių baseinų tyrimas.

- Kasybos žvalgymo oro tyrimai.

Be to, fotometrija yra labai vertinamas įrankis:

- Architektūra : keliant paminklus ir pastatus.

- Archeologija : rekonstruoti senus pastatus iš išlikusių liekanų.

- Zoologija : padeda sudaryti esamų ir išnykusių gyvūnų trimačius modelius.

- Mechanika : modeliuojant automobilius, variklius ir visų rūšių mašinas.

Nuorodos

1. „Adam Technologies“ komandos tinklaraštis. Kaip veikia fotogrammetrija? Atkurta iš: adamtech.com.au.
2. Armiliary, taikomoji geomatika. Fotogrammetriniai metodai. Atkurta iš: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Fotomodelių technologijos. Kaip veikia fotogrammetrija? Atkurta iš: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Fotogrammetrijos ir kartografijos, įgytos civilinėje inžinerijoje, įvadas. Išleido Ekstramaduros universitetas.
5. Sánchez, J. Įvadas į fotogrammetriją. Kantabrijos universitetas. Atkurta iš: ocw.unican.es.