FOTOGRAMMETRIJA: VĒSTURE, METODE, VEIDI, PIELIETOJUMI - ZINĀTNE - 2025

Fotogrametr ed ir paņēmiens ieguves telpisko informāciju no attēliem, jo īpaši aerouzņēmumus, bet arī tie, kas pieņemti uz sauszemes vai zem jūras. No šīs informācijas tiek kvantitatīvi izteikti attēloto objektu izmēri un pozīcijas.

Fotogrāfiskie attēli ir līdzeni, kā parādīts 1. attēlā, bet caur tiem ir iespējams noteikt, piemēram, ēku vai akmeņu augstumu attiecībā pret ceļu, jūru vai citu punktu. atsauce.

1. attēls. Gaisa attēls, kas uzņemts fotogrammetriskās aptaujas veikšanai. Avots: Wikimedia Commons. D Ramey Logan fotogrāfija

Realitātei ļoti tuvu attēlu radīšana nav nekas jauns. Lielais Leonardo da Vinči (1452-1519) bija perspektīvas pionieris, pilnveidojot savus principus, izmantojot tā sauktos izzušanas punktus.

Pazušanas punkti ir vietas pie horizonta, kur saplūst paralēlas līnijas, dodot skatītājam dziļuma sajūtu.

Leonardo to darīja ar rokām darinātām gleznām un zīmējumiem, bet kopš brīža, kad tika izgudrota fotogrāfija, 19. gadsimtā fotogrāfijas sāka izmantot arī tehniskiem mērķiem.

Tā arī Aimé Laussedat (1819-1907) un Albrecht Meydenbauer (1834-1921), kuri tika uzskatīti par mūsdienu fotogrammetrijas tēviem. Laussedat 1850. gadā izveidoja detalizētas topogrāfiskās kartes, pārklājot plāna dažādas perspektīvas.

No savas puses Meydenbauers, kurš bija arhitekts, pielietoja tehniku, lai dokumentētu ēkas, kuras iznīcināšanas gadījumā, pateicoties uzkrātajai informācijai, varētu pilnībā pārbūvēt.

Astoņdesmitajos gados mūsdienu skaitļošana padarīja fotogrammetriju par lielu soli uz priekšu, samazinot attēlu apstrādei nepieciešamo laiku.

Fotogrammetrijas metode

Plaši runājot, metode sastāv no objektu attēlu uzņemšanas, to apstrādes un, visbeidzot, interpretācijas. Galvenie principa aprakstīšanas elementi ir norādīti 2. attēlā:

2. attēls. Attēla uzņemšanas pamatprincips. Avots: F. Zapata.

Pirmkārt, sensors ir nepieciešams attēla un arī objektīva uztveršanai, lai katrs gaismas stars, kas nāk no kāda punkta, nonāk sensora vietā. Ja tas nenotiek, punkts tiek reģistrēts kā pārklājums, kā rezultātā attēls ir izplūdis vai nav fokusēts.

Lai rekonstruētu objektu, fotogrammetriju interesē tikai taisns stars, kas melnā krāsā attēlots 2. attēlā. Tas ir tas, kas iet caur punktu, ko objektīvā sauc par perspektīvas centru.

Ja tas stars, kas iet tieši no objekta, iziet cauri objektīvam un sasniedz sensoru, ir tas attālums, kas tiek prasīts.

Stereoskopiskā redze

Cilvēka dabiskais redzējums ir stereoskopisks. Tas nozīmē, ka mēs varam zināt attālumus, kādos objekti atrodas, pateicoties tam, ka smadzenes apstrādā uzņemtos attēlus un novērtē atvieglojumus.

Tātad katra acs uztver nedaudz atšķirīgu attēlu, un tad smadzenes veic darbu, interpretējot tās kā vienu, ar atvieglojumu un dziļumu.

Bet plakanā zīmējumā vai fotogrāfijā nav iespējams zināt, cik tālu vai cik tuvu ir objekts, jo tika zaudēta informācija par dziļumu, kā grafiski paskaidrots 3. attēlā.

Kā mēs jau teicām, punkts ir uz galvenā stara, bet nekādi nevar zināt, vai tas atrodas tuvāk, jo objekts ir mazs vai arī tas atrodas tālāk, bet tas pieder kaut kam lielākam.

3. attēls. Plakanā attēlā objektu dziļumu nevar noteikt. Avots: F. Zapata.

Tātad, lai labotu tuvuma problēmu, tiek uzņemti divi nedaudz atšķirīgi attēli, kā parādīts zemāk 4. attēlā.

4. attēls. Divu līniju krustojums ļauj mums atrast reālo punkta atrašanās vietu telpā. Avots: F. Zapata.

Zinot staru krustojumu ar trīsstūrveida palīdzību, tiek atklāts objekta stāvoklis, no kura tie nāk. Šo procedūru sauc par "punktu saskaņošanu", un tā tiek veikta, izmantojot speciāli izstrādātus algoritmus, jo procedūra ir jāatkārto ar visiem objekta punktiem.

Lai iegūtu labus rezultātus, tiek ņemta vērā arī tāda informācija kā kameras novietojums, leņķis un citas īpašības.

Veidi

Atkarībā no tā, kā tiek iegūti attēli, pastāv vairāki fotogrammetrijas veidi. Ja attēli ir uzņemti no gaisa, tā ir fotometrija no gaisa.

Un, ja tos ņem uz zemes, tehniku ​​sauc par zemes fotogrammetriju, kas bija pirmais tehnikas pielietojums.

Aerofotometrija ir viena no visplašāk izmantotajām filiālēm mūsdienās, jo tā ļauj ģenerēt ļoti precīzus plānus un kartes. Attēlus var iegūt arī caur satelītu, šajā gadījumā mēs runājam par kosmosa vai satelīta fotogrammetriju.

Tāpat fotogrammetriju klasificē pēc izmantotajiem instrumentiem un attēla apstrādes, kas var būt:

-Analogs

-Analītika

-Digitāls

Analogā fotogrammetrijā attēlveidošana un apstrāde ir pilnīgi optiska un mehāniska.

Analītiskajā fotogrammetrijā kadri ir analogi, bet apstrādāti datorā. Visbeidzot, digitālā fotogrammetrijā gan rāmis, gan apstrādes sistēma ir digitāli.

Fotogrammetrija vs. topogrāfija

Topogrāfijas mērķis ir arī reprezentēt lauku vai pilsētas reljefu plaknē, izceļot interesējošos punktus. Un otrādi, ja nepieciešams, ņem plaknes punktus un novieto tos kosmosā.

Šī iemesla dēļ topogrāfijai un fotogrammetrijai ir daudz kopīga, tomēr pēdējai ir dažas priekšrocības:

- Tas gandrīz vienmēr ir lētāks.

- Datu iegūšana - aptauja - ir ātrāka, piemērota lieliem apgabaliem.

- Vislabāk darbojas uz ļoti nelīdzena reljefa, ja vien tos neaptver bieza veģetācija.

- Visi punkti tiek reģistrēti vienādi.

- Informāciju var saglabāt, un, lai to atkal iegūtu, nav nepieciešams atgriezties laukā.

Viena attēla fotogrammetrija

Parasti fotografētu objektu nav iespējams rekonstruēt no vienas fotogrāfijas, ja vien netiek izmantota cita papildu informācija, jo, kā mēs jau redzējām, plakanā attēlā nav ierakstīts dziļums.

Tomēr attēli joprojām sniedz vērtīgu informāciju, kaut arī ar dažiem ierobežojumiem.

Piemēram, pieņemsim, ka vēlaties veikalā vai bankā identificēt laupītāju. Attēlu no novērošanas kameras var izmantot, lai noteiktu noziegumu izdarījušās personas augstumu un celtni, salīdzinot to ar zināmo mēbeļu vai citu attēlā redzamo cilvēku izmēru.

5. attēls. Krēsli ir vienāda izmēra, un mēs uzreiz zinām, kurš ir vistuvākais. No otras puses, paralēlas līnijas uz grīdas, kas saplūst tālumā, nodrošina dziļuma sajūtu fotoattēlā. Avots: Pixabay.

Lietojumprogrammas

Fotogrammetrija tiek plaši pielietota dažādās disciplīnās, piemēram, arhitektūrā, inženierzinātnēs un arheoloģijā, lai nosauktu tikai dažus. Kā paskaidrots iepriekš, tas tiek piemērots kriminālistikā un, protams, speciālajiem efektiem filmās.

Inženierzinātnēs labi attēli var atklāt informāciju, piemēram, par reljefa reljefu un konfigurāciju. Šeit ir norādītas dažas īpašas interešu jomas:

-Sakaru ceļu izpēte.

-Maršrutu izveidošana.

-Sāpes kustības.

-Urbanas plānošana.

-Hidrogrāfisko baseinu izpēte.

-Aeroloģiskās izpētes ieguves rūpniecības meklējumos.

Turklāt fotogrammetrija ir ļoti novērtēts rīks:

- Arhitektūra : pieminekļu un ēku celtniecībā.

- Arheoloģija : rekonstruēt vecās ēkas no mūsdienās saglabātajām atliekām.

- Zooloģija : palīdz izveidot pašreizējo un izmirušo dzīvnieku trīsdimensiju modeļus.

- Mehānika : automašīnu, motoru un visu veidu mašīnu modelēšanā.

Atsauces

1. Adam Technologies komandas emuārs. Kā darbojas fotogrammetrija? Atgūts no: adamtech.com.au.
2. Armilārā, lietišķā ģeomātika. Fotogrammetriskās metodes. Atgūts no: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Fotoattēlu modeļa tehnoloģijas. Kā darbojas fotogrammetrija? Atgūts no: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Ievads fotogrammetrijā un kartogrāfijā, ko izmanto inženierbūvē. Publicējusi Extramadura Universitāte.
5. Sánchez, J. Ievads fotogrammetrijā. Kantabrijas universitāte. Atgūts no: ocw.unican.es.