Aide Memoire Fotogrammetrie

FOTOGRAMMETRIA

AIDE MEMOIRE FOTOGRAMETRIE

IOAN STOIAN

IOAN STOIAN

FOTOGRAMMETRIE PENTRU LICENTA

AIDE MEMOIRE

PENTRU UZUL STUDENŢILOR

-2OO9-

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

CUPRINS

1. Obiectivul fotogrammetric: caracteristici si constante. aberaţiile obiectivului

fotogrammetric.

2. Notiuni se sensitometrie, noţiuni despre filme fotogrammetrice alb negru şi color,

3. Camera aerofotogrametrică optico-mecanică, părţi componente, calibrare,anexe.

4. Continutul proiectului de aerofotografiere.

5. Semnificatia si elementele orientarii interioare ale fotogramei.

6. Corectii aplicate coordonatelor – imagine

7. Metode de orientare exterioară a fotogramelor independente (conditia de coliniaritate,

parametri, puncte de sprijin)

8. Redresarea fotogrammetrică (principii, mod de lucru)

9. Condiţiile vederii stereoscopice indirecte.

10. Procedee de separare a imaginilor în fotogrametria analogică şi digitală

11. Elementele de orientare a unei stereograme

12. Metode de orientare relativă, şi eliminarea paralaxelor transversale.

13. Orientarea relativa independenta şi în serie analitică; condiţia de coplanaritate.

14. Orientarea absolută analogică elemente ,etape şi metode de determinare.

15. Orientarea absolută analitică: principiu, relatii de bază, mod de lucru

16. Exploatarea stereomodelului analogic (planimetric şi altimetric) la aparatele analogice

17. Principiul şi erorile ortofotoredresării optico-mecanice.

18. Principalele caracteristici ale fotointerpretării

19. Fotointerpretarea de teren şi de birou, mod de realizare.

20. Clasificarea aparatelor de stereorestituţie

21. Componentele unei staţii fotogrametrice digitale

22. Preluarea imaginilor digitale, sistemele ADS40 şi DMC.

23. Obţinerea imaginilor digitale prin scanare.

24. Scanere fotogrammetrice, caracteristici, tipuri.

25. Metode de transformare geometrică a imaginilor digitale.

26. Principalele tipuri de prelucrări radiometrice ale imaginii digitale.

27. Metode de identificare a punctelor corespondente în fotogrammetria digitală

28. Metode de reeşantionare a imaginii digitale

29. Orientarea interioară în fotogrammetria digitală, elemente, mod de realizare

30. Calculul coordonatelor model prin corelare în spaţiul obiect în fotogrammetria digitală.

31. Orientarea relativă în fotogrammetria digitală

32. Întocmirea ortofotohărţilor digitale.

33. Crearea modelului digital altimetric al terenului în fotogrammetria digitală.

34. Sisteme laser-scaner folosite în fotogrammetria digitală.

35. Orientarea exterioară a stereogrametor digitale folosind baza de date vectoriale.

36. Produsele care se pot obţine prin fotogrametrie digitală.

37. Clasificarea metodelor de aerotriangulaţie şi caracterizarea lor

38. Principiul aerotriangulaţiei pe benzi

39. Principiul compensării aerotriangulaţiei în bloc

40. Cazuri de preluare a fotogramelor terestre şi de la mică distanţă

41. Exploatarea fotogramelor terestre şi de la mică distanţă pe baza elementelor de orientare

exterioară şi prin transformare liniară directă

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

1.Obiectivul fotogrammetric: caracteristici si constante. aberaţiile

obiectivului fotogrammetric.

Obiectiv fotogrammetric – obiectiv fotografic în calculul şi în construcţia căruia se ţine cont de

cerinţele → fotogrammetriei referitoare la distorsiune, calitatea imaginii şi luminozitate.

Calitatea → sticlei optice este, de asemenea, deosebit de importantă pentru construcţia sa. De

menţionat că încă din 1879 a fost realizată de Otto Schott, la îndemnul fizicianului Ernst

Abbe – sticlă optică cu caracteristici dinainte stabilite, iar fabricarea pe cale industrială a

început, în Germania, din anul 1884. O.f. se caracterizează prin distanţa focală şi unghiul de

deschidere sau de câmp.

Un o.f. are caracteristicile tipului din care face parte dar elemente ca distanţa focală, distorsiunea, → puterea de rezoluţie, luminozitatea ş.a. se determină pentru fiecare exemplar în

parte. În funcţie de unghiul de deschidere (2 ) aceste obiective sunt: cu unghi de deschidere

foarte mic (2 < 300), cu unghi de deschidere mic (2 = 300–500), normal (2 500–750),

grandangular sau cu unghi de deschidere mare (2 =750–1000) şi supragrandangular sau cu

unghi de deschidere foarte mare (2 >1000).

Aberaţiile obiectivilor

a) Aberaţia de sfericitate - se datorează curburii feţelor lentilei obiectivului şi refracţiei luminii- fig.II.9. Cu cât razele marginale ce trec prin obiectiv sunt mai depărtate de central obiectivului, cu atât acestea se intersectează în puncte situate pe axul principal al obiectivului, mai apropiate de centrul acestuia. Secţionând fascicolul emergent cu un plan perpendicular ce trece prin F', obţinem o pată luminoasă, mai intensă în centru şi mai palidă spre margini. Corectarea acestei aberaţii se face prin combinarea lentilelor convergente cu cele divergente. Obiectivii corectaţi se numesc obiectivi aplanaţi.

Obiectivul fotogrammetric Super-

Aviogon

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

b) Aberaţia cromatică - se datorează faptului că părţile mai subţiri ale

lentilelor se comportă ca nişte prisme de difracţie - fig.II.10. Este cauzată

de indicele de refracţie diferit al culorilor care compun lumina albă.

Această aberaţie se accentuează atunci când razele incidente cad oblic pe

obiectiv.

Pentru eliminarea acestei aberaţii, diafragma este astfel dimensionată,

încât la deschiderea sa maximă nu descoperă zonele subţiri ale \

lentilelor. Se poate corecta în întregime prin cuplarea unei lentile

divergente cu una convergentă, cu proprietăţi de dispersie de sens

opus.

c) Astigmatismul Această aberaţie se produce atunci de raze

emergente, care nu converg într-un punct, ci se sprijină pe două segmente

de dreaptă perpendiculare între ele şi perpendiculare pe axul optic al

obiectivului - fig.II.ll.

T - imagine focală tangenţială S - imagine focală sagitală C - imagine

de difuzie minimă D - distanţa de astigmatism d) Curbura câmpului - este un

defect ce apare la fascicole incidente de mare deschidere , care cad înclinat

pe obiectiv. In acest caz punctele imaginii se formează pe o suprafaţă

curbată-fig.II.12. Pentru corectare se folosesc deschideri mici ale diafragmei

şi asocieri de lentile convergente şi divergente.

e) Coma - este o aberaţie care se produce în

cazul fascicolelor de raze paralele între ele ,

care cad oblic pe suprafaţa obiectivului. In

acest caz, razele emergente nu se intersectează

pe axul obiectivului într-un punct, ci în puncte

cu atât mai apropiate de centrul obiectivului,

cu cât raza incidenţă este mai depărtată de

axul optic al obiectivului-fig.n.13. Se

datorează refracţiei creind o imagine

asimetrică, neclară ce seamănă cu o cometă.

Se corectează prin combinarea de lentile convergente şi divergente.

f)Distorsiunea - este o aberaţie de poziţie, ce constituie un factor generator de erori în fotogrametrie -

fig.II.14.

Practic, raportul variază direct proporţional cu r şi invers pro-

porţional cu tg α.

Poziţia diafragmei (fig.II.15) şi mărimea deschiderii sale influenţează distorsiunea. In fig.II.î5a este

prezentată distorsiunea convexă sau pozitivă, datorată poziţionării difragmei în faţa obiectivului. Fig.II.15b

prezintă distorsiunea concavă sau negativă, datorată poziţionării diafragmei în spatele obiectivului

http://fig.ii.10/

http://fig.ii.ll/

http://fig.ii.14/

http://fig.ii.15/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

diafragmei (fig.II.15) şi mărimea deschiderii sale influenţează distorsiunea. In fig.II.î5a este prezentată

distorsiunea convexă sau pozitivă, datorată poziţionării difragmei în faţa obiectivului.

Fig.II.15b prezintă distorsiunea concavă sau negativă, datorată poziţionării diafragmei în spatele

obiectivului.

Distorsiunea tangenţială este mult mai mică decât cea radială. Componenta radiaîă este dată de relaţia:

Distorsiunea unui obiectiv este descrisă de curba de distorsiune a acestuia. In fig. 11.16 este dat un exemplu de curbă de distorsiune pentru obiectivul ORTHGPROTAR. Pe abscisă sunt înscrise

distanţele radiale (în milimetri sau fracţiuni de grad) măsurate din punctul principal al fotogramei spre marginile acesteia. Punctul principal este definit ca piciom perpendicularei coborâte din punctul nodal posterior al obiectivului pe fotogramă. Pe ordonată, în microni, sunt trecute valorile distorsiunii radiale.

Distorsiunea trebuie corectată, deoarece influenţează reconstrucţia fascicolului de raze

proiective, la exploatarea fotogramelor.

Pentru corectarea ei există diferite soluţii:

a)-solutii optice (plăci cu profil special aşezate mtre fotogramă şi sistemul de observare) ;

b) - principiul Porro-Koppe (folosirea aceleeaşi camere de la preluare);

c) -soluţii analitice - cele mai uşor de utilizat cu tehnologiile analitice sau digitale. Datele de calibrare ale

camerei fotogrametrice includ şi fişierul cu distorsiunile obiectivului. Acest fişier este apelat de calculator

ori de câte ori este necesară corectarea coordonatelor imagine măsurate pe fotogramă.

Aberaţie optică – fenomen datorită căruia imaginea formată de un sistem optic nu este asemănătoare

cu obiectul pe care îl reprezintă. Principalele a.o. sunt: 1. Aberaţia cromatică – se datorează dispersiei

luminii care străbate mediile transparente ale unui sistem optic. Din cauză că razele de lumină se

descompun în culorile componente, imaginea este neclară, difuză şi colorată pe margine. Fenomenul de

descompunere a luminii la trecerea prin lentile, prisme şi alte medii optice se datorează faptului că

indicele de refracţie depinde şi de lungimea de undă a fiecărei culori. Acromatizarea sistemelor optice

este posibilă întrucât diferite tipuri de sticlă dispersează lumina în mod diferit. 2. Aberaţia de

sfericitate – apare datorită formei curbe a lentilelor ca o consecinţă a faptului că razele care ajung în

zona lor subţire converg în alt focar decât cele apropiate de axa optică. Pentru atenuarea aberaţiei de

sfericitate se folosesc diafragme care reduc secţiunea fasciculelor paraxiale. 3. Astigmatism – este a.o.

datorită căreia imaginea unui punct din spaţiul obiectului situat în afara axei optice apare sub forma a

două linii scurte reciproc perpendiculare; se produce la sistemele optice diafragmate, în cazul

fasciculelor înguste şi înclinate faţă de axa optică. Distorsia, apare datorită faptului că razele de lumină

incidente care formează unghiuri mari .

http://fig.ii.15/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

2.Notiuni de sensitometrie, noţiuni despre filme fotogrammetrice

alb negru şi color,

Sensibilitate fotografică – proprietate a stratului de emulsie fotografică de a suferi transformări

chimice şi fizice sub acţiunea luminii. Există diferite sisteme de măsurare a sensibilităţii

materialelor fotografice dintre care se menţionează DIN, ASA, GOST, Schneider ş.a. Sensibilitatea

unei emulsii fotografice pentru diferite lungimi de undă ce compun lumina albă se numeşte

sensibilitate cromatică Sensitometru – aparat care realizează expunerea unui film fotografic la iluminări diferite cunoscute

şi măsurarea proprietăţilor sale la lumină . Elemente de sensitometrie

Sensitometria se ocupă cu determinarea proprietăţilor fotografice ale materialelor fotosensibile. Cu ajutorul unui aparat numit sensitometru se poate măsura densitatea optică a unui material fotosensibil pe suport transparent (fîg.II.31). Cu ajutorul acestui aparat se construieşte curba caracteristică a

emulsiei, care exprimă legătura între densitatea fotografică şi iluminare.

La o astfel de curbă (fig.II.32) se disting următoarele zone: a-b -zona voalului- în această zonă, deşi iluminarea creşte, densitatea rămâne practic aceeaş; b-c -zona subexpunerii- deşi iluminarea creşte, creşterea densităţii este destul de mică; c-d -zona expunerii corecte- densitatea creşte proporţional cu creşterea iluminării; d-e -zona supraexpunerii- densitatea creşte (dar nu proporţional) o dată cu creşterea iluminării, până la o densitate maximă. e - în continuare - zona solarizării (inversiunii) deşi iluminarea creşte, densitatea scade. Punctul I se numeşte punct de inversiune. Observând curba caracteristică a emulsiei se mai pot defini: -coeficientul de contrast:

Valoarea lui %i pentru un material fotografic de calitate bună (corect expus şi developat) este de 1,6 ±0,2.latitudinea fotografică:

fotosensibitttatea materialelor fotografice- cantitatea de lumină naturală necesară

pentru a produce o anumită înnegrire, care să depăşească densitatea voalului

fotografic cu o anumită valoare, aleasă convenţional. Se exprimă în unităţi.

GOST (sistem rusesc), grade DIN (sistem german) sau indici de expunere ASA

(sistem american). Echivalenţa între aceste sisteme este dată în tabelul alăturat.

GOST DIN ASA 22 14-15 25 45 17-18 50 90 21 100 180 24 200 350 27 400

http://fig.ii.32/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Procesul foiochimic în tehnica fotografică

Emulsia fotografică alb/negru (A/N)

Stratul fotosensibil sau emulsia fotosensibilă se obţine prin dispersarea într-un mediu coloidal a unor substanţe fotosensibile sub formă de microcristale. Substanţele fotosensibile sunt săruri minerale sau substanţe organice. Sărurile minerale fotosensibile sunt combinaţii ale halogenilor (brom, clor, iod) cu argintul. Cea mai utilizată este bromura de argint. Mediul coloidal îl constituie gelatina. In fig.II.21 se pot observa straturile componente ale unui material fotografic alb/negru (A/N)

Atunci când suportul materialului fotografic este transparent (placă de sticlă sau film), pe partea sa dorsală se întinde un strat translucid colorat, care poartă denumirea de strat antihalou. Acesta are rolul de a împiedica reflexia luminii pătrunse prin suport în timpul expunerii, care crează imagini parazite difuze.

Pe partea superioară a materialului fotografic se întinde un strat protector din gelatină, pentru protejarea stratului fotosensibil contra zgârieturilor. Mai pot exista straturi filtrante (între emulsie şi suport la emulsiile A/N). Materialele fotografice A/N moderne au 2 straturi fotosensibile, al doilea începând să lucreze la expuneri prelungite, asigurând o redare mai bună a detaliilor.

a) Gelatina fotografică - constituie 50% din volumul unui strat fotosensibil pozitiv şi 50 - 60% din volumul unui strat fotosensibil negativ. Este o proteină care se extrage din piei şi oase de animale. Are rolul de a înveli particulele de halogenură de argint, împiedicând developarea spontană a acestora la developare. In contact cu apa, gelatina se umflă lăsând revelatorul să pătrundă spre cristalele de halogenură de argint. Gelatina se tratează cu tananţi, pentru creşterea punctului de topire, deoarece la staţionarea mai îndelungată a materialului fotografic în revelator (la 20°C) poate apărea pericolul topirii acesteia.

Gelatina influenţează calităţile emulsiei fotosensibile atât prin proprietăţile sale chimice, cât şi prin impurităţile pe care le conţine. De aceea, pentru producerea unui acelaş tip de material fotosensibil , trebuie folosit acelaş tip de gelatină.

b) Bromura de argint (AgBr) - este o substanţă fotosensibilă, de culoare albă, folosită la producerea emulsiilor fotosensibile. Proporţia sa în cantitatea de substanţă fotosensibilă conţinută de emulsie este cuprinsă între 95 - 98%. Pe lângă aceasta, se mai adaugă clorură de argint (AgCl) sau iodură de argint (Agi), în proporţie de 2 - 5%, în scopul creşterii sensibilităţii emulsiei fotosensibile. Sub acţiunea razelor luminoase, halogenurile se descompun, cu formarea de argint metalic.

Prepararea emulsiilor fotografice

Prepararea emulsiilor fotografice se realizează în camere obscure, printr-un proces de fabricaţie complex, în mai multe etape: a) precipitarea; b) maturaţia fizică; c) maturaţia chimică; d) finisarea,- e) întinderea pe suport;f) uscarea. In final este asigurată formarea unor emulsii fotosensibile conţinând microcristale

de bromură de argint foarte fine, de dimensiune dată, cu sensibilitate mărită. Emulsia mai conţine: sensibilizatori chimici (săruri de aur sau substanţe care conţin sulf în cantităţi mici), coloranţi, sensibilizatori cromatici, agenţi antivoal, agenţi de înmuiere, acceleratori de developare, agenţi de modificare a contrastului, agenţi antiseptici, etc. Grosimea unui strat de emulsie este cuprinsă între 3 si 20u..

:l - strat protector

2-stratul fotosensibil

3-suportul emulsiei

4-stratul antihalou 2 strat fotosensibil 3 - suportul emulsiei 4 -

stratu

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Structura cristalelor de bromură de argint

In mod similar cu clorura de argint şi iodura de argint, bromură de argint cristalizează în reţele cubice, rezultate prin multiplicarea în spaţiu a unei celule de bază. Poziţiile în care sunt prezenţi ionii, atomii sau moleculele se numesc noduri. Halogenurile formează reţele ionice. Stabilitatea reţelei este determinată de forţele de atracţie electrostatice care se manifestă între ionii din nodurile reţelei, aşa cum se poate remarca în fig.II.22.

Natura chimică a imaginii latente

Imaginea latentă se formează în stratul fotosensibil ca urmare a acţiunii radiaţiilor luminoase. Aceasta se poate observa doar cu microscopul electronic, punerea ei în evidenţă făcându-se doar prin developare. Imaginea latentă este alcătuită din agregate de atomi de argint, răspândite în interiorul granulelor fotografice sau a microcristalelor de halogenură de argint, mai ales pe suprafaţa acestora. Locul unde se află aglomeraţiile de atomi de argint, poartă denumirea de centre de sensibilitate. Numărul atomilor dintr-un astfel de centru depinde de intensitatea expunerii şi de natura emulsiei şi variază de la câteva zeci la câteva zeci de mii. Pentru a se developa, o granulă fotografică trebuie să conţină cel puţin un centru de sensibilitate de dimensiune convenabilă

Sensibilizarea spectrală a emulsilor fotografice

Domeniul de lungimi de undă din spectrul electromagnetic pentru care o emulsie fotografică este sensibilă se numeşte sensibilitate spectrală. Emulsiile preparate pe bază de gelatină şi halogenuri de argint au un domeniu restrâns de sensibilitate (doar domeniul albastru-violet). Sensibilitatea lor poate fi extinsă pentru tot spectrul vizibil sau chiar în domeniul infraroşului. Această sensibilizare se realizează în cursul preparării emulsiei, în faza de maturaţie chimică, dar mai ales în faza de finisare când sunt adăugaţi sensibilizatorii optici sau spectrali. Această sensibilizare se numeşte sensibilizare optică sau sensibilizare spectrală. In funcţie de domeniul spectral în care materialele developare este de 20°C. In cazul folosirii unor instalaţii automate de 'elopare, la care băile sunt riguros termostatate, temperatura poate fi mai re cu câteva grade. In consecinţa developarea se face mai repede.

Spălarea - are rolul de a elimina complet fixatorul absorbit de stratul de aţină şi sărurile de argint rezultate în urma acţiunii hiposulfitului din baia de are. O spălare corectă se face în curent de apă continuu, timp de 45 de minute îtru filme sau plăci de sticlă şi 90 -120 minute pentru hârtia fotografică. Tratamente

aplicate imaginii: albirea imaginii - operaţia prin care se diminuează cantitatea de argint de pe wafaţa unei imagini cu o înnegrire prea accentuată, (datorată supraexpunerii, ţionării timp prea îndelungat în baia de developare, etc).

Cei mai utilizaţi bitori sunt fericianura de potasiu şi hipermanganatul de potasiu. ărirea imaginii -se aplică în cazul când aceasta este prea deschisă ca tonali-3 de gri (datorită subexpunerii, developării incomplete, etc.) realizează prin depunerea de argint pe imagine (folosind săruri de mercur, >m, cupru sau

prin colorarea imaginii (sepia, verde, albastru) ărirea se face în două faze: albirea imaginii şi întărirea propriu-zisă fiecare nată de spălare;

Prelucrarea fotografică a materialelor fotografice color

Straturi componente - materialele fotografice color se obţin prin aşezarea a •i straturi succesive de emulsii

diferite, pe acelaş suport. In cele trei straturi se rmează imagini color (albastru-violet, verde şi roşu). In

realitate straturile din mponenţa unui material fotografic color sunt mult mai numeroase şi sunt spuse aşa

cum se arată în fig.II.26.

http://fig.ii.22/

http://fig.ii.26/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

1 - strat protector; 2 - emulsie nesensibilizată spectral 3 - filtru galben; 4 - emulsie

ortocromatică; 5 - filtru roşu; 6 - emulsie pancromatică; 7 - suport; 8 - strat antihalou

b) Modul de formare a imaginii latente într-un material color- radiaţiile luminoase

pătrund prin stratul protector (1) şi întâlnesc stratul de emulsie nesensibilizată spectral

(2). Aceasta este sensibilă numai la radiaţiile albastru - violet, care vor forma în interiorul său o lagine latentă. Radiaţiile albastru-violet care au străbătut acest strat şi nu au îrticipat la formarea imaginii latente în primul strat fotosensibil, sunt absorbite 3 filtrul galben (3). Radiaţiile din spectrul vizibil rămase pătrund în stratul de mulsie ortocromatică (4). Aceasta este sensibilă la radiaţiile verzi, care vor )rma imaginea

latentă în acest strat. Radiaţiile verzi care nu au participat la îalizarea imaginii latente în stratul ortocromatic

sunt reţinute de filtrul roşu (5).

Radiaţiile roşii, singurele rămase din radiaţia incidenţă, formează o imagine latentă în stratul de emulsie

pancromatică (6). Prin developare, apar trei imagini colorate:

• pe negativ - culorile complementare radiaţiilor care au format cele trei imagini latente: galben, purpuriu (magenta) şi albastru (cian);

• pe diapozitiv - albastru, verde şi roşu.

Prin suprapunerea lor, în funcţie de densitatea culorilor din fiecare strat fotosensibil, este reprodusă fie culoarea fotografiată (diapozitiv), fie culoarea complementară (negativ). Indiferent de firma producătoare, straturile filmelor negative păstrează ordinea din fig.n.26. La hârtia fotografică, care se poate prelucra în general ia lumină artificială, straturile se pot inversa.

Imaginile colorate rezultă prin folosirea unor coloranţi numiţi formatori de culoare. In funcţie de aceştia, procesele fotografice color pot fi de două feluri: cu formatori de culoare încorporaţi în straturile fotosensibile, nedizolvabili în soluţii; cu formatori de culoare încorporaţi în revelator.

c) Developarea - materialelor fotografice color se face în 2-5 băi de developare, în funcţie de tipul materialului fotografic şi al revelatorului folosit. Băile sunt termostatate, iar staţionarea materialului

fotografic în fiecare este riguros controlată. De exemplu, în cazul setului de developare Agfa-Gevaerf 82u85 procesul de developare include două băi de developare (baia de developare-regenerare şi baia de albire-fixare) şi o baie de stopare urmate de o spălare obişnuită în curent de apă.

Firmele producătoare de materiale fotografice recomandă seturile de developare, temperatura şi timpii de staţionare a materialului fotografic în fiecare baie. Seturile de developare constau în substanţe gata preparate şi ambalate, care se dizolvă într-o anumită cantitate de apă (1-5 litri). Developarea rolelor de film

(60-120 m) se face în instalaţii speciale, automate, care controlează prin intermediul unui microprocesor temperatura, gradul de epuizare al soluţiilor, deplasarea filmului şi staţionarea optimă în fiecare baie.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

3.Camera aerofotogrametrică optico-mecanică, părţi componente,

calibrare,anexe.

Camere fotoaeriene

Aerofotografierea terenului se execută cu ajutorul unor aparate fotoaeriene speciale (camere aerofotogrammetrice). Spre deosebire de alte aparate de înregistrare fotografică de la înălţime a scoarţei terestre, aparatele fotoaeriene desti nate a furniza fotograme (deci, fotografii pe care se pot face măsurători) au distanţa focală / constantă, în orice condiţii.

Aparatul fotoaerian se aşază astfel încît să fie cît mai aproape de centrul de greutate al avionului. El ocupă în cabină un spaţiu cu dimensiunile de aproximativ 50 x 70 x 50 cm.

Aparatul fotoaerian (fig. 36) se compune din următoarele părţi: camera 7, cu obiectivul 2, caseta 3, dispozitivul de comandă 4, sistemul de transmisie 5, motorul electric 6 şi suportul aparatului 7.

Camerele aerofotogrammetrice pot fi cu film (60 ... 120 m lungime) sau cu plăci. Fotogramele pe plăci au avantajul că nu se deformează, asigurînd în acest mod o mai mare precizie a lucrărilor.

La aparatele fotoaeriene moderne, toate procesele de fotografiere (bobinarea filmului, expunerea, păstrarea intervalului între expuneri etc.) sînt executate automat. Obturatorul şi caseta sînt sincronizate electric. în partea de sus a camerei se află un cadru aplicat 8, situat în planul focal al obiectivului. Imaginea cadrului aplicat apare pe fotogramă, constituind sistemul de coordonate proprii. Dispozitivul de comandă 4 acţionează obturatorul aparatului, rolele cu film etc. Cu ajutorul unor becuri de semnalizare se poate urmări modul de lucru al diferitelor mecanisme ale aparatului.

Caseta 3 cuprinde mecanismul de rulare si derulare

care deplasează filmul, cadru cu cadru, în planul focal al obiectivului, mecanisme de măsurare, precum şi de asigurare a planeităţii filmului 9 şi 10.

După mărimea distanţei focale a obiectivului, aparatele fotoaeriene pot fi: cu distanţa focală mică (de la 50 la 150 mm), cu distanţă focală medie (de la 150 la 300 mm), cu distanţă focală mare (mai mare de 300 mm).

Obiectivele cu distanţe focale de 50 mm se folosesc pentru fotografierea unor terenuri plane (scări peste 1 : 10 000), cele cu distanţe focale de 70 mm, pentru terenuri cu forme de relief diferite (dealuri, şes etc), cele cu distanţe focale de 100... 140 mm, în zone muntoase, iar cele cu distanţe focale de ia 200 mm la 500 mm, pentru descifrări şi aerofotografierea centrelor populate.

CALIBRARE

În general calibrarea se aplică echipamentelor (instrumentelor) folosite la preluarea imaginilor şi datelor suport (ajutătoare sau auxiliare). Procuratorii de servicii de cartare trebuie să determine dacă este necesară calibrarea completă a sistemului, sau dacă se poate aplica calibrarea la nivelul componentelor. Din nefericire, când se iau în considerare toate tipurile disponibile de sisteme pentru preluarea imaginilor, calibrarea la nivel de componente este esenţial imposibilă. Abordările pentru calibrarea sistemului, includ multe puncte de verificare din proiectele executate, sau sunt focusarte pe o zonă (arie) pilot şi examinarea foarte atentă şi minuţioasă a rezultatelor produselor obţinute.

Calibrarea sistemelor de culegere a datelor, astfel cum sunt staţiile de lucru pentru compilare analitică si digitală, consideră mai întâi certificarea că parametrizarea matematică din aceste staţii de lucru,

Aparatul fotoaerian:

1-camera; 2- obiectivul; 3 - caseta; 4 - dispozitivul de coman-dă; 5 -sistemul de transmisie; 6- motorul electric; 7-suportul; 8-rama cadrului aplicat; 9 - placa de presare; 10 - pompă de presiune; 11 -bobine de rulare şi derulare.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

reflectă perfect sistemul de culegere a datelor şi orice rezultate ale aerotriangulaţiei. În al doilea rând, procedurile de conversie a datelor culese într – un format de MDA final, vor fi supuse unui proces de revedere şi aprobare.

DISPOZITIVE ANEZA Dispozitive anexe ale aparatului fotoaerian. Aparatul fotoaerian este prevăzut cu o serie de

dispozitive anexe, necesare să asigure realizarea acoperirii între fotograme, să înregistreze unghiul de derivă şi să determine elementele orientării exterioare ale fotogramelor. Dispozitivul pentru asigurarea acoperirilor longitudinale şi de înregistrare a unghiului de derivă. Pentru a asigura înregistrarea pe fotograme a tuturor punctelor terenului din fîşia de zbor a avionului este necesar ca fotografiile să fie astfel înregistrate încît să aibă porţiuni cu imagini comune. Porţiunile cu imagini comune în sensul de zbor se numesc acoperiri longitudinale. Dispozitivul care asigură automat intervalul între expuneri (în scopul asigurării acoperirilor longitudinale necesare între imaginile de pe fotograme) se numeşte intervalometru. Cu acesta se poate măsura şi unghiul de derivă.

Obiectivul Super-Aviogon Obiectivul Russar-29. `

Intervalul de timp t între expunerile succesive se

calculează cu formula:

în care: H este înălţimea de zbor;

v - viteza de zbor a avionului ; l - mărimea laturii fotogramei ; f - distanţa focală a aparatului fotoaerian; p - acoperirea longitudinală (în teren plan

p = 60/100 = 0,6). Vizorul intervalometrului permite supravegherea desfăşurării procesului de fotografiere. Astfel, raportul

H/v din formula (30) se menţine constant urmă rind pe geamul mat al vizorului ca viteza de deplasare a Imaginii terenului să coincidă cu aceea a unui lănţişor (scăriţa), care se mişcă de-a lungul liniei de itinerar a vizorului

Cînd avionul se abate de la direcţia de zbor, datorită vîntului lateral, vizorul intervalometrului se roteşte cu mîna, astfel încît direcţia de deplasare a imaginilor terenului să fie paralelă cu linia de itinerar a vizorului. Pe suportul în care se roteşte vi-zorul există gradaţii, a căror origini formează o linie paralelă cu axa longitudinală a avionului. Pe aceste gradaţii se citeşte unghiul de derivă, care este format de axa longitudinală a avionului cu direcţia reală de zbor (fig. alaturata).

Dispozitive pentru înregistrarea unor elemente de orientare exterioară în timpul zborului. Dispoziti-vele folosite pentru înregistrarea unor elemente de orientare exterioară în timpul zborului (înălţimea de zbor, abaterile avionului de la plafonul mediu de zbor, unghiurile de înclinare a fotogramelor) sînt: altimetrul barometric, radioaltimetrul, sta-toscopul, camera orizont şi giroverticalul.

Pentru măsurarea înălţimii de zbor se folosesc altimetre barometrice şi radioaltimetre, iar pentru

. Cîmpul de vedere al

intervalometrului.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

înregistrarea micilor abateri ale avionului de la plafonul mediu de zbor, statoscopul.

Altimetrul barometric funcţionează după principiul barometrului aneroid şi permite determinarea înălţimii de fotografiere faţă de aerodromul de pe care a decolat avionul. Precizia determinării înălţimii este de 20 ... 30 m, ceea ce este insuficient pentru lucrări de ridicare de mare precizie prin metode fotogrammetrice.

Radioaltimetrul funcţionează pe principiul măsurării timpului necesar undelor electromagnetice să parcurgă drumul de la avion la suprafaţa pămîntului şi înapoi. înălţimea de zbor H se determină cu formula:

în care: c este viteza de propagare a undelor electromagnetice, iar t - timpul necesar undelor să parcurgă drumul avion-teren dus-întors. Timpul, măsurat în microsecunde, se determină prin metode electronice. Precizia radioaltime-trelor moderne este de 2,5 ...5,0 m.

Statoscopul este un barometru diferenţial, folosit pentru înregistrarea abaterilor avionului de la

plafonul de zbor . în vasul 1 se află aer. Cînd avionul ia înălţime pornind.de la aerodrom, robinetul 2 se deschide: presiunea din coloanele a şi o fiind egală, cele două coloane de lichid din tubul 3 în formă de U sînt la acelaşi nivel. Din momentul cînd începe aerofotografierea, robinetul 2 se închide. Ca urmare, presiunea interioară din vasul 1 şi tubul a va fi tot timpul constantă şi egală cu aceea din momentul închiderii robinetu-tului. Presiunile din tubul b variază, după cum avionul se abate în jos sau în sus de la plafonul de zbor. Diferenţele de înălţime se citesc pe o scară gradată din 5 în 5 mm. Precizia statoscopului este de 1 ... 2 m. Simultan cu înregistrarea fotogramelor se face şi înregistrarea fotografică a indicaţiilor statoscopului, astfel încît la fiecare pereche de puncte ai, bi de pe statogramă corespunde o fotogramă, respectiv poziţia centrului ei de perspectivă. .

Statoscop.

Datele statoscopice permit determinarea diferenţelor de înălţime Δh dintre punctele de fotografiere succesive, cu ajutorul formulei

în care:

h este indicaţia statoscopului (citirea pe tubul a minus citirea pe tubul b); a — coeficientul de temperatură (1 -B- 0,0037 t); B — presiunea atmosferică; c — greutatea specifică a lichidului manometric. Dacă lichidul folosit este alcool amilic, formula devine:

http://pornind.de/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

în care factorul

se numeşte grad statoscopic

Camera orizont constituie o anexă a aparatului fotoaerian, cu ajutorul căreia se pot determina unghiurile f de înclinare a fotogramei faţă de axa direcţiei de zbor sau o faţă de direcţia perpendiculară pe aceasta. înregistrarea orizontului- se face cu două sau patru camere fotografice speciale denumite camere orizont. Fotogramele orizontului se obţin în planul fotogramei simultan cu expunerea fotogramei normale, pe direcţia de zbor şi perpendicular pe aceasta.

Unghiurile de înclinare fşi w ale fotogramelor se obţin cu ajutorul relaţiilor:

Precizia determinării unghiurilor de înclinare f şi w este de ± 8

C. Dacă măsurătoarea se execută

pe cale stereoscopică, precizia creste pînă la ± 2,5C

.

Camera orizont: 1 — obiectivul aparatului fotoaerian; 2— obiectivul camerei orizont; 3 — suprafaţa care

reflectă razele pe direcţia orizontală; 4 — planul fotogramei; x1 y1, şi x2 y2 ~ coordonatele punctelor marginale ale imaginii orizontului pe direcţia de zbor şi perpendicular pe aceasta.

Giroverticalul este un aparat construit pe principiul giroscopului, cu ajutorul căruia se înregistrează înclinările fotogramei. Direcţia verticalei în punctele de fotografiere se determină cu precizie de 10 pînă la 20

c, ceea ce este suficient pentru lucru la aparatele de stereorestituţie de

ordinul II de precizie, dar nu este satisfăcător pentru lucrul la aparatele de stereorestituţie de ordinul I de precizie.

în scopul micşorării înclinărilor avionului s-au realizat suporturi ale aparatului cu girostabilizatoare, care asigură automat verticalitatea axei de fotografiere cu o precizie de 10 ... 30'.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

4.Continutul proiectului de aerofotografiere. Aerofotografierea se execută pe întreaga suprafaţă de teren aleasă . Soluţia de aerofotografiere se

alege după ce s-au analizat: Particularităţile fizico-geografice ale terenului, referitor la: direcţia principalelor linii orografice,

acoperirea cu vegetaţie, suprafeţele acvatice, diferenţele de nivel; Particularităţile meteorologice ale zonei; Densitatea şi dispunerea punctelor din reţeaua geodezică şi topografică existente, care pot folosi

ca puncte de sprijin pentru aerotriangulaţie; Posibilităţile tehnice ale avioanelor fotogrammetrice din dotare: viteză, plafon maxim, autonomie

de zbor, număr de locuri; Caracteristicile camerelor aerofotogrammetrice din dotare: distanţa focală, proprietăţile

obiectivului, etc. Unitatea normală de aerofotografiere este suprafaţa de teren corespunzătoare unei foi de hartă la

scara 1:100 000, .. În funcţie de caracteristicile geografice ale zonei, aerofotografierea este normală şi se execută pe

o singură direcţie est-vest. Stabilirea elementelor necesare proiectării aerofotografierii Pentru asigurarea documentelor tehnice necesare aerofotografierii oraşului Galaţi în vederea

realizării planului cadastral la scara 1:500 se proiectează ca aerofotografierea terenului cuprins în proiect să se execute pe baza elementelor precizate mai jos:

Categoria, acoperirea şi particularităţile terenului de aerofotografiat: mediu urban; Perioada de aerofotografiere, funcţie de condiţiile optime de zbor (aprilie – mai sau septembrie –

octombrie, orele 1000 – 1500. Cameră aerofotogrammetrică: Denumire: ADS – 40 (cameră digitală); Distanţa focală: 62.77 mm; Mărimea pixelului la sol: 5 cm; Direcţie de aerofotografiere: Est-Vest; Planul de nivel mediu al zonei de fotografiat se calculează pentru suprafaţa fiecărei foi de hartă

la scara 1:50 000, făcându-se media aritmetică a 20 – 30 puncte cotate extrase de pe hărţile existente, repartizate uniform pe suprafaţa hărţii. S-au extras 4 puncte din L-34-132-C, 13 puncte din L-34-132-D, 11 puncte din L-34-144-B şi 7 puncte din L-34-144-A. Din calcule cota planului mediu este 125 m.

Scara de aerofotografiere se stabileşte în funcţie de caracteristicile geografice ale zonei, de densitatea şi importanţa elementelor topografice situate pe suprafaţa respectivă. Scara de aerofotografiere proiectată se consideră faţă de planul de nivel mediu.

Înălţimea de aerofotografiere, deasupra planului de nivel mediu se calculează cu relaţia: Hf = mf * f în care : mf – numitorul scării de aerofotografiere f – distanţa focală a camerei aerofotogrammetrice În cazul nostru Hf =480 m Înălţimea de zbor deasupra nivelului mării se calculează cu ajutorul relaţiei : Hz = Hf + Hp Hz = 125m + 480m = 605 m Acoperirea la teren a unei benzi = 600 m; Distanţa dintre axele benzilor = 480 m; Acoperirea transversală a benzilor = 20%; Numărul de benzi = 23; Avionul va decola de pe aeroportul din Galati, având la bord pilotul,

operatorul camerei şi reprezentantul autorităţilor (este zbor clasificat). În schiţa anexată am trasat cele 23 de benzi de aerofotografiere

Lungimea totală a benzilor de aerofotografiere este de 235.80 km. Zona de aerofotografiere are o suprafaţă de 11 063.90 ha.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Pentru executarea zborului fotogrammetric se aleg repere de orientare bine vizibile din avion, care pot fi: intersecţii de drumuri sau căi ferate, râuri, construcţii mai izolate, repere în localităţi, etc.

Elementele care se calculează Formule Calcule

Înălţimea de fotografiere

Baza de fotografiere

Distanţa între benzi

Numărul de benzi

Numărul de fotograme pe o bandă

Numărul de fotograme pe toată suprafaţa care se fotografiază

Unghiul în plan vertical sub care se vede baza de fotografiere

Unghiul în planul perpendicular pe direcţia de zbor sub care se vede traseul axei benzii vecine

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

5.Semnificatia si elementele orientarii interioare ale fotogramei.

Elementele de orientare aie fotogramei

Orientarea interioară a unei fotograme este determi-nată de poziţia planului fotogramei F faţă de centrul de proiecţie S (vezi figura alăturată ). Elementele de orientare interioară sunt:

f - distanţa focală a amerei fotogrametrice,

XO , YO coordonatele punctului principal şi

distorsiunile obiectivului camerei. .

:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

6.Corectii aplicate coordonatelor – imagine

Dacă se ia ca origine a coordonatelor pe fotogramă punctul de deformaţii nule c,

Dacă se ia ca origine a coordonatelor punctul nadiral n şi nadirul fotogramei N, relaţiile vor fi:

în cazul fotogramei nadirale, deci cînd a este egal cu zero, indiferent de originea coordonatelor,

relaţiile între coordonatele punctelor de pe teren şi cele de pe fotogramă vor fi:

Relaţiile de mai sus exprimă scara fotogramei nadirale. înlocuind pe H/f cu m,.

relaţiile pot fi scrise si sub forma:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Dacă se pune problema trecerii de la sistemul de coordonate fotogrammetrice (X, Y) la un sistem de

coordonate geodezice [XG, YG], aceasta se realizează prin rotirea axelor de coordonate fotogram-

metrice cu unghiul Q şi prin translatarea originii cu distanţele XGo şi respectiv YGo. Legătura dintre

cele două sisteme de coordonate este determinată prin relaţiile.

Trecerea de la un sistem decoordonate fotogrammetrice la un sistemde coordonate geodezice.

.

Deformaţii pe fotograme-factorii care influienţează poziţia punctelor imagine şi a direcţiilor

pe fotograme

Relaţia anterioară este aplicabilă pentru cazul cînd unghiul de înclinare a fotogramei a nu

depăşeşte 3°. Dacă unghiul este mai mare de 3°, se foloseşte formula:

Deformările maxime se produc pe razele vectoare care se găsesc pe verticala principală vv. Aceste

deformări (Dramax) sînt date de relaţia:

a. Influenţa înclinării axei de fotografiere asupra poziţiei punctelor de pe fotograme.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

unde:

Deplasarea imaginii punctelor pe fotogramă,datorită înclinării

axei de fotografiere Pentru unghiul Q egal cu 90° şi 270°, deci pentru punctele situate pe orizontala hchc , deformările vor fi nule. Acest fapt se deduce şi din formulă , , din care rezultă că scara pe orizontală hcht este constantă şi egală cu scara fotogramei nadirale.

Din figura alăturată se observă că: aerofotograma înclinată este împărţită în două părţi de către orizontala h,h’, care trece prin punctul de deformaţii nule. în zona I a fotogramaei(care cuprinde punctul principal o), scara imaginii este mai mică decît scara de pe orizontala hchc care trece prin punctul de deformaţii nule. Corecţia care se aplică în punctul b, pentru a găsi punctul b„corespunzător fotogramei nadirale, se ia pe raza vectoare care uneşte punctul b cu punctul c, în sensul de la centru către margine (deci adăugind corecţia Ar).

În zona a Ii-a a fotogramei (care cuprinde punctul nadiral n), corecţia Δr se aplică pornind de la punctul a spre punctul c;

pe măsură ce unghiul de înclinare a fotogramei

scade, apropiindu-se de 3°, cele trei orizontale hchc, h0h0 şi h’h’ şi respectiv punctele c, o şi n se apropie unele de altele, astfel încît în cazul fotogramei cu axa de fotografiere perfect verticală, ele se suprapun;

din formula (Dramax) se scoate relaţia cu ajutorul căreia se poate calcula pe ce rază în jurul punctului c se mai poate considera că fotograma are erori sub cele admisibile (0,5 mm):

b. Influenta înclinării axei de fotografiere asupra direcţiilor de pe fotograme. în figură se arată deformarea unghiurilor pe fotograma înclinată în cazul cînd se ia ca origine punctul principal (o) şi punctul nadiral («). Dacă se ia ca origine punctul focal (c) direcţiile nu au nici o abatere. Mărimea abaterilor unghiulare DQ se obţine cu formula:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Q0 este unghiul pe care o direcţie oarecare îl face cu verticala principală vv, pe fotograma

nadirală; x şi y — coordonatele punctului prin care trece direcţia considerată;

f—distanţa focală;

a — unghiul de înclinare a axei de fotografiere.

Deformarea unghiurilor pe fotograma înclinată cînd se ia ca origine: a — punctul

principal; b — punctul nadiral.

Din analiza ecuaţiei rezultă următoarele: cînd fotograma este nadirală şi unghiul a este egal cu zero, deformaţiile unghiulare sînt nule; deformaţiile maxime ale direcţiilor care pornesc din punctul principal o au loc pentru valorile

unghiului 6, egale cu 45°; 135°; 225° şi 315° (Mmax == tg2 Q şi ele depind numai de unghiul de

înclinare a axei de fotografiere a deformaţiile maxime ale direcţiilor care pornesc din punctul nadiral sînt date de formulă:

care arată că acestea sînt egale, dar de semn contrar cu deformaţiile direcţiilor care trec prin punctul principal o.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

INFLUENTA RELIEFULUI TERENULUI ASUPRA POZIŢIEI PUNCTELOR IMAGINE ŞI

DIRECŢIILOR DE PE FOTOGRAME

a. Influenţa reliefului terenului asupra poziţiei punctelor de pe fotograme.

Ştiind că:

Înlocuim H din relaţia precedentă în formula lui Drh şi obţinem relaţia de calcul:

.

b. Influenţa reliefului asupra direcţiilor de pe fotograme. Abaterea DQ a direcţiilor datorită

influenţei reliefului terenului este dată de relaţia

unde:

h- este diferenţa de înălţime a*punctelor de pe teren faţă de planul mediu; f - distanţa focală : a -: unghiul de înclinare a fotogramei; H - înălţimea de fotografiere;

fj — distanţa pe fotogramă de la punctul principal o la punctul m;

Q — unghiul pe care direcţia om îl face cu verticala principală

. Formula poate fi scrisă şi sub forma:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

în care m este numitorul scării fotogramei.

Influenţa reliefului terenului asupra direcţiilor pe fotograme. Direcţiile care trec prin punctul nadiral n nu sînt influenţate de diferenţele de nivel ale punctelor

de pe teren.

3. TRENAREA IMAGINILOR PE FOTOGRAME

In momentul aerofotograiierii, pe timpul cît obturatorul aparatului fotoaerian este deschis, avionul se deplasează în raport cu detaliile de pe teren. Din această cauză, chiar în cazul unor timpi de expunere foarte mici, pe fotogramă se produce o deplasare continuă (trenare) a imaginilor, atît timp cît durează expunerea (figură).

Mărimea trenării Δs se deduce din triunghiurile asemenea S'aa', SS'A :

în care: f -este distanţa focală ; v — viteza, de zbor a avionului, în m/s; t — timpul de expunere, în s; H — înălţimea de zbor, în metri. Cu ajutorul acestei formule se poate determina viteza maximă de zbor, timpul de expunere şi

înălţimea pentru care trenarea să nu depăşească o anumită valoare (0,1 mm). Introducînd mărimea maximă a trenării (0,1 mm) şi exprimînd viteza în metri pe secundă, timpul de expunere maxim se obţine cu relaţia:

Trenarea imaginilor pe aerofotograme.

în care m este numitorul scării fotogramei. Cu ajutorul formulei s-

a întocmit tabela următoare, în care s-a calculat timpul de

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

expunere în funcţie de scara de aerofotografiere şi de viteza de zbor (în tabelă s-a dat viteza în

kilometri pe oră), înălţimea de zbor minimă se obţine cu formula

în care v se exprimă în m/s, /—în mm şi t — în s.

4. INFLUENŢA DEFORMĂRII MATERIALELOR FOTOSENSIBILE ASUPRA POZIŢIEI PUNCTELOR

DE PE FOTOGRAME

Sub influenţa proceselor fotografice (developare, fixare, uscare etc), filmele negative, ca şi hîrtia fotografică, se deformează. Deformările care se produc pot fi uniforme, neuniforme şi locale.

Deformările uniforme în sens longitudinal şi transversal au caracter sistematic şi produc numai schimbarea scării pe întreaga suprafaţă a fotogramei. Ele apar îndeosebi datorită higroscopicităţii emulsiei şi se pot corecta prin schimbarea corespunzătoare a distanţei focale a aparatului la care se face restituţia, după formula:

f'=K* f.

în care: f' este distanţa focală care se introduce la aparatul de restituţie; K — coeficientul de deformare (rezultă din raportul r' /r, unde r' este lungimea unui segment de

pe materialul deformat, iar r — lungimea corespunzătoare de pe reţeaua de control sau de pe original);

f — distanţa focală a aparatului fotoaerian.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

7.Metode de orientare exterioară a fotogramelor independente

(conditia de coliniaritate, parametri, puncte de sprijin) Elementele de orientare exterioară ale fotogramei. Elementele de orientare exterioară determină poziţia spaţială a centrului de proiecţie S şi poziţia axei de fotografiere (respectiv a planului fotogramei) faţă de un sistem de axe de coordonate. Aceste elemente sînt :

coordonatele centrului de proiecţie S în raport cu un sistem de axe de coordonate geodezice: XS, YS, şi ZS;

unghiul de înclinare a al axei de fotografiere faţă de verticala din S, care poate fi descompus în proiecţie pe planul de zbor şi pe un plan perpendicular pe acesta. Se va obţine un unghi de înclinare longitudinală a şi un unghi de înclinare transversală w;

unghiul f. de rotire a fotogramei în planul său; unghiul de orientare t, între proiecţia NO a

verticalei principale şi axa OX. Dacă elementele de orientare interioară se pot determina cu

precizie în laborator, în schimb elementele de orientare exterioară se determină cu o precizie mai mică, fiind vorba de puncte spaţiale (din care s-au executat fotografierile). Determinarea elementelor de orientare exterioară este una din problemele de bază ale fotogrammetriei, la rezolvarea căreia se folosesc şi determinări geodezice executate pe teren.

Coordonatele punctelor în planul fotogramei. Poziţia punctelor imagine pe fotogramă se

determină faţa de sisteme de coordonate rectangulare. Ca origine a sistemelor de coordonate se ia unul din punctele caracteristice de pe fotogramă (punctul principal O,. punctul focal c sau punctul nadiral n), iar ca axe: verticala principală w şi respectiv orizontala care trece prin punctele respective hh (fig. a).

Ca axe de coordonate pot fi. luate şi dreptele care unesc indicii reper opuşi de pe fotogramă (axa xx în sensul de zbor) (fig. b).

Pentru fotogramele cuplate (două cîte două, avînd acoperiri de peste 60%) (fig. c) se ia ca axă xx dreapta care uneşte punctele principale O1 şi O2 ale celor două fotograme adiacente, iar ca axă yy, perpendiculara pe axa xx în punctul principal respectiv.

Astfel, pentru fotograma F1„ axa xx este dreapta O1'O2', iar pentru fotograma F2 — O2Of. Axele yy sunt perpendicularele pe axele xx ridicate în punctele O1 şi respectiv O2.

. Elementele de orientare exteri-oară ale fotogramei.

Axe de coordonate în planul fotogramei

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

8.Redresarea fotogrammetrică (principii, mod de lucru)

Principiile fotoredresării

Fotoradresarea cuprinde totalitatea operaţiilor executate cu fotogramele, care au ca rezultat transformarea imaginii fotografice deformate înregistrată pe fotograma înclinată într-o imagine corespunzătoare cazului fotogramei nadirale adusă într-o anumită scară. Prin fotoredresare se elimină deformările liniare şi unghiulare datorite înclinării axei de fotografiere — deci se obţine poziţia planimetrică corectă a punctelor — şi se aduc fotogram-mele într-o scară dată (scara fotoplanului).

Fotoredresarea constituie una din principalele metode utilizate în fotogram-metria planimetrică. Ea constă în lucrul cu fotogramele luate separat una cîte una. O condiţie necesară pentru aplicarea metodei fotoredresării este ca diferenţele de nivel de pe teren să nu depăşească anumite limite.

Principiul fotoredresării este reprezentat în figura 115. Fotograma şi terenul plan, în momentul fotografierii, se

află în relaţie de perspectivitate. Razele care pornesc de la punctele imagine de pe fotogramă către punctele de pe teren se intersectează într-un punct al obiectivului aparatului foto-aerian, care reprezintă centrul de proiecţie. în acelaşi mod şi harta, care este în relaţie de asemănare cu terenul, poate fi adusă aşa cum se arată în figura 116, a în relaţie de perspectivitate faţă de fotogramă.

Un caz interesant este acela în care terenul nu este orizontal ci are o pantă generală (fig. 116, b). în această situaţie se spune că harta în raport cu terenul se află în relaţie de afinitate. Deoarece relaţia de afinitate reprezintă cazul general al perspectivei cînd centrul de perspectivă se află la infinit, se poate considera că fotoredresarea grafică pe patru puncte cuprinde cazul general al terenului

înclinat. Redresarea fotogramelor se poate face prin metode grafice, grafo-mecanice, optico-grafice şi optico-mecanice

Fotoredresarea unei fotograme se face cu ajutorul a patru puncte de redre-sare, care pot fi determinate prin aerotriangulaţie, cu ajutorul hărţii, sau prin măsurători executate pe teren.

Mod de lucru: Pe suportul (baza) de redresare (material plastic transparent,

nedeformabil, mat pe una din feţe) care se aşază pe ecran, se raportează cele patru puncte de redresare la scara la care se întocmeşte fotoplanul. în portclişeu se află fotograma (negativul) care se proiectează pe ecran. Prin acţionarea mecanismelor fotoredresatorului se suprapun peste cele patru puncte de fotoredresare punctele corespunzătoare ale fotogramei. Prin realizarea acestei suprapuneri se obţine pe ecran imaginea redresată a fotogramei.

Dacă fotograma reprezintă imaginea unui teren perfect plan şi orizontal, prin fotoredresare se realizează imaginea corespunzătoare fotogramei nadirale, care deci nu mai conţine imagini deplasate, din cauza înclinării axei de fotografiere.

Dacă fotograma care se redresează reprezintă imaginea unei suprafeţe de teren cu un relief accidentat, punctele imagine vor fi deplasate de la poziţia lor corectă conform unor formule speciale.

Punîndu-se condiţia ca erorile maxime în poziţia punctelor pe fotogramă datorite reliefului sa nu fie mai mari de 0,5 mm, se obţin diferenţele de

nivel maxime, admise în funcţie de scară şi de distanţa focală.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

9. Care sunt conditiile vederii stereoscopice indirecte ?

Pentru obtinerea efectului stereoscopic prin observarea a doua fotograme trebuie indeplinite urmatoarele

conditii:

1.separarea imaginilor conjugate-observarea fotogramei din stanga cu ochiul stang si a fotogramei din

dreapta cu ochiul drept

2.orientarea relativa a fotogramelor –directiile de observare de la ochi catre punctele conjugate de pe

fotograma sa fie coplanare.

3. efortul de convergenta sa nu depaseasca vederea libera

10.Procedee de separare a imaginilor în fotogrammetria analogică şi

digitală

a. in fotogrammetria analogica

Observarea stereoscopică a fotogramelor se bazează pe asemănarea dintre observarea obiectelor cu ochii liberi şi procesul înregistrării fotografice. înregistrarea fotografică a unui obiect sau fenomen din două puncte din spaţiu, situate la capetele unei baze, nu diferă din punct de vedere geometric de procesul formării imaginilor pe retina celor doi ochi. Astfel, imaginile a două puncte A şi B (fig.a) ale unui obiect din spaţiu se formează pe fotogramele F1 şi F2 în punctele a1 b1 şi respectiv a2 şi b2. Dacă se îndepărtează apoi obiectul şi se aşază în faţa ochilor cele două fotograme F1 şi F2 (fig. 137, b), astfel încît ele să ocupe una faţă de alta aceeaşi poziţie reciprocă pe care au avut-o în momentul fotografierii, razele corespondente O1a1 02a2 şi O1b1, O2b2 se vor intersecta în spaţiu, refăcînd punctele obiectului fotografiat. în cazul observării stereoscopice a fotogramelor, modelul obiectului obţinut în laborator este mai mic decît obiectul real, ori de cîte ori baza de observare b (baza oculară) este mai mică decît baza de fotografiere B. Imaginea spaţială a obiectului înregistrat pe două fotograme uate din puncte diferite, obţinută ca rezultat al orientării reciproce a foto gramelor, constituie ceea ce se numeşte stereomodelul obiectului. Fenomenul obţinerii stereomodelului se datoreşte intersecţiei spaţiale a razelor omologe (efectului stereoscopic). Cele două fotograme formează un cuplu stereoscopic.

b. in fotogrammetria digitala Probabil cel mai important produs din fotogrametria digitala este statia de lucru fotogrametrica digitala

(DPW), care mai e numita si statia de lucru ―softcopy‖. Rolul DPW-ului in fotogrametria digitala este

echivalenta cu cea a unei scheme analitice in fotogrametria analitica

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Figura: diagrama schematica a separarii temporale a imaginii din stinga si a celei din dreapta pentru a fi

vizualizat stereoscopic

In (a), un ecran polarizat este montat in fata display-ului.

Alta solutie este schitata in (b). Ecranul este vazut printr-un dispozitiv special pentru ochi care are diafragma

alternanta. Urmareste textul pentru explicatii mai detaliate.

Memoria dispozitivului de expunere a imaginilor poate contine partea imaginii care este expusa pe monitor.

De obicei, memoria display-ului este mai mare decit rezolutia ecranului ceea ce permite parcurgerea intr-un

timp scurt. Imediat ce noi parcurgem memoria display-ului, datele unei noi imagini ar trebui sa fie transmise

de disc si transmise sistemului de grafici. Sistemul de grafici apare in forma unor table de grafici de o inalta

performanta, precum tabelul RealiZm sau Vitec. Aceste sisteme de grafici foarte avansate sunt la fel de

complicate ca si sistemul CPU. Interactiunea sistemului de grafici cu intregul DPW, de ex. cererea datelor

unei noi imagini, este o masura critica al performantei sistemului. Factori ca si organizarea stocului, latimea

benzii, si procesarile aditionale cauzeaza retinerea expunerii imaginii stereo.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

11.Elementele de orientare ale unei stereograme

Stereogramă – două → fotograme preluate din staţii diferite, situate astfel încât să asigure

fotografierea aceleiaşi zone de teren sau aceluiaşi obiect, respectiv cele două fotograme să aibă o

imagine comună care se poate observa stereoscopic. Din punct de vedere matematic s. se defineşte ca intersecţia spaţială a două → fascicule fotogrammetrice care permit obţinerea unui

complex de puncte ce conturează obiectul înregistrat Avand in vedere ca orientarea exterioara a unei fotograme este definita de 6 parametri, in

cazul unei stereograme numarul parametrilor de orientare va fi 12.

Determinarea acestora se poate face mai convenabil in doua etape si anume:

(1) orientarea relativa sau reciproca a celor doua fotograme

implicand 5 parametri si in urma careia se poate obtine modelul stereoscopic

(corespunzator zonei de dubla acoperire) la o scara arbitrara si intr-o pozitie arbitrara;

(2)orientarea absoluta a stereomodelului in raport cu sistemul de coordonate - teren, implicand 7

parametri.

In fig. 155, elementele dublei intersecţii rezultă din coordonatele centrelor de proiecţie (S1 şi

S2) şi unghiurile care definesc orientarea spaţială a celor două axe de proiecţie, deci:

— pentru S1 x1 y1 z1; Φ1, w1.κ1 — pentru S2 x2, y2, z2, Φ2, w2 , κ2 adică în total 12 necunoscute.

Unghiul Φ este unghiul de înclinare a aparatului fotoaerian în sensul longitudinal (al direcţiei de zbor). Unghiul w este unghiul de înclinare a aparatului pe direcţia transversală direcţiei de zbor. Unghiul κ este unghiul de rotire a fotogramei în planul ei.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

12.Metode de orientare relativă şi eliminarea paralaxelor

transversale Orientarea relativă constă în realizarea unei astfel de poziţii reciproce a celor două fotograme

adiacente, încît să se obţină intersecţia razelor omologe pe cel puţin cinci puncte comune. în acest mod se obţine stereomodelul, dar la o scară şi cu o orientare oarecare în spaţiu.

Orientarea relativă a fotogramelor are ca scop obţinerea stereomodelului obiectului înregistrat pe două fotograme (care constituie împreună un cuplu stereoscopic — stereogramă). Ea se realizează prin obţinerea intersecţiei a cel puţin cinci perechi din razele omologe a celor două snopuri de raze proiectante ale unei stereograme. Pentru aceasta, în zona de dublă acoperire a cuplului stereoscopic, se aleg cinci puncte (punctele 1, 2, 3, 4, 5 din figura 156) în care se elimină paralaxele transversale, iar un al şaselea punct se ia pentru con-trol. Eliminarea paralaxelor se realizează prin mişcări (rotiri şi deplasări) ale camerelor proiectoare.

Efectele mişcărilor f, ω, κ, bx, by asupra paralaxelor transversale în punclele 1 ...5 sînt arătate în fig. 157, unde în coloana I sînt date mărimile paralaxelor, iar în coloanele a Il-a şi a IlI-a, componentele lor pe axele xx şi yy ale fotogramelor.

Orientarea relativă a fotogramelor se poate realiza cu ajutorul a două procedee şi anume: prin mişcări ale ambelor proiectoare, folosit la orientarea

cuplelor izolate de fotograme; prin mişcări ale unui singur proiector (procedeul construirii

stereomodelului în serie sau prin conexiune) folosit pentru înlănţuirea unei secvenţe de stereograme.

Aceste procedee' de orientare relativă se aplică la aparatele de stereorestituţie prevăzute cu dispozitive care permit executarea mişcărilor respective. .

Fiecare din cele două fascicole conjugate are câte 6 grade de libertate: 3 rotaţii (f, ω, Κ) în jurul axelor X, Y, respectiv Z şi 3 translaţii (bx, by, bz) de-a lungul axelor X, Y, respectiv Z. Pentru a afla cum trebuie acţionat asupra acestor grade de libertate în vederea realizării modelului stereoscopic, trebuie stabilită influenţa variaţiei acestor elemente asupra poziţiei unui punct în planul de proiecţie. Fie A vectorul de poziţie al unui punct A (X, Y, Z) din planul de proiecţie P (fig.rV.12). Presupunem ca îi aplicăm o rotaţie diferenţială dR având componentele (dκ, df şi dw) şi o translaţie diferenţială A cu componentele (dbx , dby, dbz). In consecinţă, punctul A se va deplasa cu vectorul dA

în A'(X', Y, Z'). Coordonatele punctului A' se pot obţine _cu expresia matriceală a vectorului de rotaţie dR:

In fig.IV.12 s-a evidenţiat numai influenţa rotaţiei. Translaţia se poate

introduce

direct în relaţie prin însumare.

Vom determina coordonatele punctului Aj(X+dX, Y+dY, Z) aflat la

intersecţia vectorului A.(A + dA) cu planul P, urmărind efectul rotaţiei şi

translaţiei în planul de proiecţie. Deoarece mişcările cu unghiul to , ale

camerelor proiectoare, necesare eli-rninării/paralaxei^' în punctul 5 fac să

apară noi paralaxe în punctele 1... 4,

http://fig.rv.12/

http://fig.iv.12/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

în punctul 5 (sau 6) se aplică paralaxei existente o supracorecţie egală cu mărimea paralaxei înmulţită cu un coeficient k — factorul de supracorecţie calculat cu formula:

care:

f- este distanţa focală a camerei proiectante; y' - ordonata pe fotogramă a punctului 5 (sau 6). Paralaxa pVi, rămasă în punctul 5 după eliminarea paralaxelor din punctele 1 ...4, se corectează cu

mărimea K pys (aplicîndu-se în sens contrar paralaxei rămase). După aplicarea supracorecţiei în punctul 5, în punctele 1 ... 4 apar paralaxe şi de aceea operaţia

de eliminare a paralaxelor py se reia în aceeaşi ordine ca în ciclul anterior. După 2—3 asemenea cicluri se realizează în final eliminarea paralaxelor py în toate punctele şi deci se obţine modelul, stereoscopic al terenului (obiectului) înregistrat pe cele două fotograme ale cuplului.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

La aparatele de stereorestituţie de ordinul I se pot aplica şi procedee numerice de orientare relativă. Un astfel de procedeu este următorul:

se marchează pe fotograme punctele în care se elimină paralaxele, prin raportarea lor pe o mască de astralon care se introduce la unul din proiectoare;

se elimină paralaxele în punctele 7 şi 2(v. fig. 156) prin mişcările x2 şi x1; în punctele 3... 6 se măsoară paralaxele py cu ajutorul unuia din şuruburile by. Acelaşi lucru — pentru control — se face şi în punctele 1 şi 2;

se calculează ; se introduce valoarea obţinută la şurubul by şi se elimină

paralaxa care apare în punctul 5 de la mişcarea 92; în mod asemănător se calculează,

se introduce la by şi se elimină

paralaxa în punctul 6 de la mişcarea ;

paralaxa în punctul 6 de la mişcarea ;

-se calculează mărimile

care sînt apropiate ca valoare.

Diferenţa lor se multiplică cu factorul de supracorecţie K, obţinut din relaţia:

iar produsul (cu semnul său) se introduce la by1 sau by2. Paralaxele care apar în urma mişcării de by se elimină de la mişcarea pentru unghiul to;

— în final se aduce by la valoarea origine, iar paralaxele care vor apărea în punctele 1 şi 2 se elimină încă o dată prin mişcări x.

Dacă se constată că mai sînt paralaxe reziduale după executarea orientării, operaţia se repetă. în ultimii ani au apărut noi metode de orientare relativă, în special numerice, care dau aceeaşi

precizie ca metoda clasică de orientare optico-meca-nică descrisă mai sus. Cînd punctele modelului sînt dispuse pe văi (suprafeţe concave), care pot fi înscrise într-un

cilindru (în care generatricea superioară o formează baza de fotografiere), apare aşa-numitul cilindru periculos. în asemenea situaţii, orientarea relativă este nesigură şi de aceea apariţia cilindrului periculos se evită prin executarea zborului perpendicular pe văi.

Dacă se consideră că terenul pe care se află punctele A şi B (fig. 146) a fost înregistrat din două centre de perspectivă Sx şi S2, se obţin pe fotograme imaginile alt bx şi respectiv a2, b2.

Atunci cînd fotogramele F1 şi F2 sînt reciproc orientate, perceperea reliefului se datoreşte diferenţelor de paralaxe longitudinale.

Paralaxa longitudinală p a unui punct este dată de relaţia:

în care:

x2 este abscisa punctului imagine de pe fotograma F2', xx — abscisa punctului imagine de pe fotograma Fv Punctele care au aceeaşi paralaxa longitudinală sînt situate pe aceeaşi suprafaţă de nivel. Astfel/punctele A0 şi B0 (fig. 146) care sînt situate la aceeaşî altitudine au paralaxele longitudinale egale (pa = pbo). Punctele situate la altitudini diferite au paralaxele longitudinale diferite. Astfel, paralaxa p* a punctului A este mai mică decît paralaxa pb a punctului B.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Paralaxele longitudinale se măsoară cu ajutorul stereomicrometrului,. avîndu-se grijă ca tija instrumentrului să fie menţinută tot timpul paralelă cu linia de orientare (v. fig. 144). Privind la stereoscopul cu oglinzi suprafaţa, stereomodelului,, se acţionează din şurubul micrometric astfel încît cele două mărci de măsurare să se contopească într-o singură marcă spaţială, aşezată pe punctul care se măsoară. Dacă marca spaţială nu este la înălţimea punctului măsurat, ea va apărea ca şi cum ar pluti deasupra acestuia sau ca si cum ar intra în interiorul stereomodelului (se dublează).

In cazul în care fotograma F2 nu este aşezată cu direcţia origine o2,ort pe linia de orientare, razele

omologe nu se vor mai.intersecta, şi deci nu mai poate avea loc efectul stereoscopic. Cantitatea cu care este deplasată fotograma .F2 faţă de fotograma Ft de la poziţia care permite intersectarea razelor omologe poartă numele de paralaxa transversală (py — fig. 147).

Condiţia necesară pentru obţinerea poziţiei spaţiale a punctului A (v. fig. 146), •şi deci pentru ca razele a^ şi a2S2 să se intersecteze, este ca para-laxa transversală să fie egală cu zero, adică:

care y2 este ordonata punctului imagine a2, măsurată de la linia de orientare AB, iar y1 — ordonata punctului imagine ax de pe fotograma Fv

măsurată tot de la linia de orientare. Faţă de poziţia foto-gramelor din figura 147, pentru a face ca paralaxa transversală py să fie egală cu zero, fotograma F2 (cu linii întrerupte) trebuie deplasată în sensul arătat de săgeată cu o mărime egală cu py.

Operaţia de aducere a celor două puncte at şi a2 într-o astfel de poziţie, încît ordonatele lor faţă de linia de orientare să fie egale şi de acelaşi semn, se numeşte eliminarea paralaxei transversale. în aceasta constă de fapt orientarea reciprocă (relativă) a fotogramelor.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

13.Orientarea relativa independenta şi în serie analitică; condiţia de

coplanaritate

Orientarea exterioara consta in reconstituirea pozitiei camerei (respectiv a fotogramei) in

raport cu sistemul de coordonate al spatiului -obiect.

Desigur, aceasta definitie se refera la cazul uzual al exploatarii analitice utilizand

elementele de orientare interioara, adica reconstituind fasciculul de la preluare. Orientarea exterioara a perechilor de fotograme

Avand in vedere ca orientarea exterioara a unei fotograme este definita de 6 parametri, in

cazul unei stereograme numarul parametrilor de orientare va fi 12.

Determinarea acestora se poate face mai convenabil in doua etape si anume:

(1) orientarea relativa sau reciproca a celor doua fotograme

implicand 5 parametri si in urma careia se poate obtine modelul stereoscopic

(corespunzator zonei de dubla acoperire) la o scara arbitrara si intr-o pozitie arbitrara;

(2)orientarea absoluta a stereomodelului in raport cu sistemul de coordonate - teren, implicand 7

parametri.

Conditia de coplanaritate

Fie doua fotograme conjugate F' si F" avand sistemele de coordonate O’x’y’z’ respectiv 0

"x 'y "z ", si un punct m al stereomodelului (cu coordonatele x, y, z in sistemul acestuia) obtinut cu

ajutorul razelor corespunzatoare imaginilor m '(x’ , y', z') si m "(x ", y ", z'' ), presupunand

fotogramele orientate reciproc.

Daca se noteaza cu b vectorul 0'0" corespunzator bazei de proiectie, avand componentele

bx,by,bz in sistemul de coordonate al stereomodelului (Oxyz), se poate scrie:

0

0

0

0

0

0

'

'

'

"

"

"

z

y

x

z

y

x

b

b

b

b

z

y

x

unde x‖0 , y‖0 , z‖0 si x’0 , y’0 , z’0 sunt coordonatele centrelor de perspectiva 0' si 0" in acelasi

sistem (Oxyz).

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Fig.6.10 - Conditia de coplanaritate

'

'

'

0

0

0

''''

'

'

'

'

'

'

'

z

y

x

Ra

z

y

x

z

y

x

A

A

A

A

z

y

x

"

"

"

0

0

0

"""'

"

"

"

"

"

"

''

z

y

x

Ra

z

y

x

z

y

x

A

A

A

A

z

y

x

(15)

R' si R" sunt matricele de rotatie ale celor doua fotograme fata de sistemul stereomodelului.

Dupa cum s-a mentionat anterior, orientarea relativa este determinata de 5 parametri, care

pot fi alesi in doua moduri distincte, definind:

a) orientarea relativa in serie, cand una dintre fotograme (de obicei

cea din stanga) se considera fixata, elementele de orientare referindu-se la cealalta fotograma : by,

bz, ω‖, φ‖, k‖;

b) orientarea relativa independenta, cand componentele by si bz ale

bazei sunt egale cu zero (axa x fiind aleasa de-a lungul bazei), elementele de orientare fiind 5 din

cele 6 rotatii (una din inclinarile ω’ si ω‖ fiind considerata nula): φ’, k’, ω‖, φ‖, k‖.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Orientarea relativa in serie

Presupunand ca elementele de orientare se refera la fotograma din dreapta si deci fotograma

din stanga se considera fixata, sistemul de coordonate - model (Oxyz) poate fi ales in coincidenta

Prin unnare, sistemul de ecuatii liniare va fi de forma:

A V + B - W = 0 .

Daca se considera ca marimi masurate coordonatele - imagine (corectate) x', y' si x", y"

corespunzatoare celor doua fotograme (desi la majoritatea aparatelor doua dintre acestea se

determina prin intermediul paralaxelor), fiecare submatrice Ai (corespunzatoare unui punct i) va fi:

iiy

F

x

F

y

F

x

FA

0

"*

"*

'*

'

iar matricea A va avea forma:

masuratorile fiind independente.

Deoarece ecuatiile compensarii au fost obtinute prin liniarizare, determinarea celor 5

parametri de orientare relativa se face intr-un proces iterativ, cuprinzand urmatoarele etape:

1 - calculul coeficientilor ecuatiilor de corectii (20) si a termenilor liberi

(21 );componenta bx a bazei poate fi aleasa arbitrar, de exemplu bx= 1, sau bx=Pm (media

paralaxelor longitudinale ale punctelor masurate); pentru prima iteratie se va avea in vedere ca by

=bz =0 si se va cosidera z" = - f,

2 - determinarea corectiilor elementelor de orientare )"""( zydbdbdkdd

pein rezolvarea sistemului corespunzator de ecuatii normale;

3 - calculul elementelor matricei ortogonale de rotatie R" , pe baza valorilor df", dω" dk‖obtinute

(in radiani) in etapa precedenta;

4 - aplicatia rotatiei R" coordonatelor x", y ", z" ale punctelor fotogramei din

dreapta;

5 - calculul valorilor corectate ale componentelor by si bz ale bazei:

. In mod normal, pentru determinarea parametrilor orientarii relative sunt necesare 2 - 4 iteratii.

A1 O … O

A = O A2 O

. .

. .

. .

O O … An

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Orientarea relativa independenta

La acest mod de orientare, pozitia reciproca a celor doua fotograme se determina in raport

cu baza, care se alege ca axa x a sistemului de coordonate - model, originea acestui sistem fiind

punctul O' (fig. 10)

Prin urmare, in acest caz by = bz = 0, iar ecuatia conditiei de coplanaritate va deveni:

Avand in vedere ca aceasta ecuatie contine atat marimi masurate, cat si parametri

necunoscuti, pentru determinarea acestor parametri se va utiliza cazul general de compensare prin

metoda patratelor minime.

Prin urmare, sistemul de ecuatii liniarizate va avea urmatoarea forma:

AV + B - W = O.

Avand in vedere obtinerea prin liniarizare a ecuatiilor compensarii, determinarea celor 5

parametri de orientare relativa se va face intr-un proces iterativ, cuprinzand urmatoarele etape:

(1) - calculul coeficientilor si ai termenilor liberi ai ecuatiilor de corectii pentru cele n puncte;

componenta bx a bazei poate fi aleasa arbitrar, de

exemplu bx= 1, sau bx=pm (media paralaxelor longitudinale ale punctelor

masurate); pentru prima iteratie se va considera z '=z "= - f;

(2) - determinarea corectiilor elementelor de orientare (df', dk’, df" dw‖, dk‖ )

prin rezolvarea sistemului corespunzator de ecuatii normale ;

(3) - calculul elementelor matricelor ortogonale de rotatie R' si R" pe baza

valorilor df', dk’ respectiv df" dω‖, dk‖ obtinute in radiani in etapa

precedenta; inclinarea dw’ se considera egala cu zero;

(4) - aplicarea rotatiilor R' si R" coordonatelor x', y', z', respectiv x", y ", z":

bx

by

bz

F = r’11x’+ r’12y’+r’13z’

r’21x’ + r’22y’ + r’23z’ r’31x’ + r’32y’+r’33z’ = 0

r‖11x‖ + r‖12y‖ +r‖13z‖

r‖21x‖ + r‖22y‖ + r‖23z‖

r‖31x‖ + r‖32y‖ +r‖33z‖

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

14.Orientarea absolută analogică elemente ,etape şi metode de

determinare.

Prin orientarea relativă a celor două fotograme ale unui cuplu se realizează intersecţiile spaţiale ale razelor omologe şi cu aceasta se obţine un stereomodel, dar la o scară oarecare şi avînd o poziţie oarecare în spaţiu.

Cele şapte necunoscute care trebuie determinate pentru orientarea absolută sînt: — scara stereomodelului; — trei deplasări ale modelului faţă de hartă (foaia pe care sînt raportate reperele

fotogrammetrice); — trei rotiri ale modelului faţă de harta aşezată pe ecran (respectiv pe masa de desen a

coordonatografului). Orientarea absolută cuprinde următoarele operaţii:

aducerea în scară şi orizontalizarea stereomodelului.

1. ADUCEREA ÎN SCARA A STEREOMODELULUI

Aducerea în scară a primului stereomodel se face pe baza cunoaşterii distanţei dintre două puncte (se ia de regulă latura cea mai mare a triunghiului format de cele trei puncte de coordonate cunoscute), care se recunosc pe stereomodel.

Cu lungimea l calculată din coordonate sau raportată grafic pe plan şi cu

lungimea l’ măsurată pe stereomodel i în care lab este distanţa între a şi b pe stereomodel, în plan orizontal, iar Dh este diferenţa de nivel dintre cele două puncte), se determină coeficientul de scară k: Cu acest coeficient se multiplică componentele bazei bx, by, bz, care an fost citite

la obţinerea stereomodelului, şi valorile obţinute se introduc pe scările respective'. în acest mod,

stereomodelul este adus la o anumită scară, în vederea restituţiei.

2. ORIZONTALIZAREA STEREOMODELULUI

Stereomodelul obţinut în urma orientării relative, avînd o poziţie oarecare în. spaţiu, trebuie adus într-o poziţie orizontală prin rotirea lui în jurul unei axe longitudinale (XX) şi a unei axe transversale (YY). Determinarea unghiurilor cu. care trebuie rotit stereomodelul se face prin măsurarea cotelor a trei puncte (de coordonate cunoscute)de pe stereomodel.

Translaţii. Zincul cu hîrtia casată, pe care sînt raportate la scară punctele de sprijin, se deplasează pe direcţiile XX şi YY (fig. 158), pînă cînd unul din reperele fotogrammetrice de pe model se proiectează pe punctul corespunzător înţepat pe hîrtia casată (planşetă). Apoi se acţionează de la mişcarea pe axa ZZ (la aeroproiectorul multiplex se mişcă măsuţa de desen în înălţime, iar la stereoplanigraf se acţionează la tamburul cotelor), astfel încît să se citească pentru înălţimea punctului de pe stereomodel altitudinea sa geodezică. Rotiri. Se fixează ca centru unul din punctele de sprijin şi se roteşte

harta (planul) în jurul axei ZZ pînă cînd al doilea reper cade pe

latura triunghiului (1, 2, 3) Rotirile în jurul axelor XX (Dω) şi YY(Df) se execută de la

proiectoare, deoarece masa de desen (coordonatograful) este de regulă fixă. Pentru aceasta se iau trei repere fotogrammetrice (1, 2 şi 3) şi se compară cotele lor geodezice cu înălţimile fotogrammetrice citite pe model. Luînd, de pildă, ca oricine punctul 1, diferenţele dintre cotele geodezice şi înălţimile măsurate pe model în punctele 2 şi 3 (Dh2 şi Dh3) dovedesc că

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

modelul este rotit. Se trasează cu ajutorul coordonatografului axele XX şi YY, prin punctele 1 şi respectiv 2. Prin interpolare liniară se calculează corecţiile de cotă în punctele 1' şi 2', adică Dh'1 şi Dh'2. Se măsoară pe plan segmentele l1 şi l2 :şi apoi se calculează rotirile D f şi Aω cu formulele:

Avînd valorile unghiurilor cu care trebuie rotite proiectoarele pentru a orizontaliza setereomodelul, se calculează numărul de rotiri ale şuruburilor •de calare, respectiv ale volanelor (în funcţie de aparat) şi se execută aceste rotiri în sensul corespunzător. Noua poziţie a stereomodelului se verifică măsurînd cotele punctelor 1, 2 şi 3 (trebuie ca Dh să fie egal cu zero).

Formulele (133) exprimate în miimi (pentru aparatele gradate în miimi) vor deveni:

In cele mai multe cazuri, în fiecare zonă de dublă acoperire a fotogramelor sînt cîte patru puncte de coordonate cunoscute (rezultate din fototriangulaţie sau aerotriangulaţie), şi acest fapt este favorabil unei „orientări absolute" mai precise a stereomodelului.

În această situaţie se aşează marca de măsurare pe punctul din stînga jos a modelului, iar creionul trasor pe punctul respectiv de pe planşetă; se introduce la tamburul cotelor cota geodezică a punctului (aceasta se înscrie şi pe planşetă). Apoi se punctează pe model şi celelalte trei puncte, citindu-se cotele lor şi înscriindu-le şi pe planşetă (se trec sub formă de fracţie: la numărător cotele geodezice, iar la numitor cele fotogrammetrice citite pestereomodel). Se măsoară pe axele XX şi YY mărimea proiecţiilor •distanţelor de la punctul origine la celelalte puncte şi pe baza diferenţelor dintre cotele geodezice şi cele fotogrammetrice ale fiecărui punct se determină unghiurile Fşi W, cu care trebuie înclinat stereomodelul. După introducerea acestor unghiuri se recitesc noile cote fotogrammetrice pe puncte. Diferenţele ZG — ZF nu trebuie să depăşească 0,60 m pentru scara de restituţie 1 : 5 000 şi 0,80 pentru scara 1 : 10 000.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

15.Orientarea absolută analitică principiu, relatii de baza şi mod de

lucru

Orientarea absoluta a stereomodelului

Deoarece in procesul de orientare relativa se utilizeaza daar perechi de puncte

corespondente ale celor doua imagini conjugate, fara a se mai folosi puncte de sprijin din teren,

stereomodelul care se va determina in urma orientarii relative va avea o scara arbitrara si o pozitie

arbitrara in spatiu.

In consecinta, acest stereomodel va trebui orientat in raport cu sistemul de coordonate -

teren .

Orientarea absoluta a stereomodelului consta in aducerea in scara , pentru care sunt necesare

numai doua puncte cat mai departate unul fata de celalalt. si orizontalizarea , pentru care sunt

necesare trei puncte cat mai departate si de cote cunoscute .

In cadrul orientării absolute se pune problema orientării stereomodelului realizat în procesul de

orientare relativă , având o scară arbitrară şi o poziţie arbitrară în spaţiu , în raport cu sistemul de

coordonate teren.Din punct de vedere matematic este practic o transformare de coordonate spaţiale

între două sisteme rectangulare:

sistemul de coordonate model Oxyz

sistemul de coordonate teren OXYZ

Ţinând seama de relaţiile transformării conforme (ortogonale) tridimensionale :

X Xo r11 r12 r13 x

Y = Yo + m r21 r22 r23 y

Z Zo r31 r32 r33 z

care se poate scrie:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

X = Xo + mRx

Parametri transformarii spatiale conforme , in numar de 7 sunt:

3 translatii – Xo , Yo , Zo in raport cu sistemul OXYZ

Factorul de scara –m

3 rotatii ( W ,F , K ) , continute in matricea de rotatie spatiala R , adica expresia cosinusurilor

directoare rij

Cei 7 parametri de orientare absuluta vor fi determinati intr-un proces iterativ pe baza unor

valori aproximative obtinute in prealabil.

Spre deosebire de cazul orientarii relative unde cele 5 elemente de orientare avand valori

mici, puteau fi considerate in prima aproximatie egale cu zero, aici majoritatea parametrilor au

valori mari ce vor trebui determinate inaintea compensarii.

Totusi si in acest caz, doua din elementele de orientare absoluta pot fi aproximate cu zero

(O = ), presupunand fotogramele aproape nadirale, inclinarile stereomodelului fiind deci

foarte mici.

Prin urmare, forma aproximativa a matricei de rotatie va depinde doar de K (ce nu poate fi

considerat egal cu zero, fiind in principiu unghiul format de directia de zbor cu axa X):

Factorul de scara aproximativ, se calculeaza cu relatia :

2002000 )sin()cos( KmKmm

Avand in vedere ca stereomodelul este inclinat si deci factorul de scara calculat pe diferite

directii va avea valori sensibil diferite este recomandabila utilizarea a doua sau mai multe

combinatii de puncte (cat mai departate), aceasta permitand totodata depistarea eventualelor greseli

privind coordonatele punctelor de sprijin.

Daca diferentele valorilor obtinute prin diferitele combinatii se incadreaza in anumite

tolerante, m°cosKO si mOsinKO vor fi mediile valorilor corespunzatoare, iar m° se va

determina pe baza acestor medii.

Pentru calculul valorilor aproximative ale translatiilor se folosesc relatiile:

,)sin()cos( 00000

0 yKmxKmXX

,)sin()cos( 00000

0 yKmxKmYY

zmZZ 00

0

unde valorile aproximative ale coordonatelor - teren au fost inlocuite cu marimile masurate.

X0 X0 cosK0 -sink0 0 x

Y0 = Y0 +m0 sinK0 cosK0 0 y

Z0 Z0 0 0 1 z

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Ca si in cazul celorlalte valori aproximative, pentru fiecare translatie se pot obtine mai

multe valori (cate una pentru fiecare punct de sprijin),calculandu-se apoi mediile corespunzatoare.

In final, se determina coordonatele - model transformate cu valorile aproximative ale

parametrilor de orientare .

16.Exploatarea stereomodelului analogic (planimetric şi altimetric)

la aparatele analogice

Stereofotogrammetria studiază metodele care permit obţinerea datelor geometrice complete asupra obiectelor fotografiate, adică poziţia spaţială, forma şi dimensiunile lor. în domeniul măsurătorilor terestre,, aceasta înseamnă că. stereofotogrammetria permite obţinerea planului topografic (hărţii) al terenului cu ajutorul fotogramelor.

După locul de dispunere a staţiilor din care se înregistrează fotogramele, stereofotogrammetria se împarte în: stereofotogrammetrie aeriană, în cazul utilizării, fotogramelor preluate din vehicule

aeriene (avioane, elicoptere, baloane, rachete etc.),; stereofotogrammetrie terestră în cazul utilizării fotogramelor preluate din staţii fixe, situate pe

suprafaţa pămîntului. Metodele stereofotogrammetrice au avantajul că permit obţinerea în laborator a unui model

spaţial (în relief) al terenului (obiectului) fotografiat.

Redresare – procesul de proiectare a unei fotograme (matematic, grafic sau fotografic) din planul său pe un alt plan şi

de transformarea unei fotograme înclinate în → fotogramă nadirală la o scară stabilită, în acest mod eliminând

erorile liniare şi unghiulare datorită înclinării axei de fotografiere şi reliefului terenului. Astfel se realizează, din punct

de vedere geometric, o corespondenţă proiectivă biunivocă între punctele celor două plane.

PROCEDEE DE FOTOREDRESARE A FOTOGRAMEI

Fotoredresarea unei fotograme se face cu ajutorul a patru puncte de redresare, care pot fi determinate prin aerotriangulaţie, cu ajutorul hărţii, sau prin măsurători executate pe teren.

Pe suportul (baza) de redresare (material plastic transparent, nedeformabil, mat pe una din feţe) care se aşază pe ecran, se raportează cele patru puncte de redresare la scara la care se întocmeşte fotoplanul. în portclişeu se află fotograma (negativul) care se proiectează pe ecran. Prin acţionarea mecanismelor fotoredresatorului se suprapun peste cele patru puncte de fotoredresare punctele corespunzătoare ale fotogramei. Prin realizarea acestei suprapuneri se obţine pe ecran imaginea redresată a fotogramei.

Dacă fotograma reprezintă imaginea unui teren perfect plan şi orizontal, prin fotoredresare se realizează imaginea corespunzătoare fotogramei nadirale, care deci nu mai conţine imagini deplasate, din cauza înclinării axei de fotografiere.

Dacă fotograma care se redresează reprezintă imaginea unei suprafeţe de teren cu un relief în funcţie de diferenţele de nivel existente pe terenul a, cărui imagine este cuprinsă pe fotogramă, fotoredresarea poate fi:

simplă, cînd diferenţele de nivel nu depăşesc 15 m pentru scara 1: 10 000 si 8 m pentru scara 1: 5 000;

pe plan mediu, cînd diferenţele de nivel nu întrec 28 m pentru scara 1: 10 000 şi 14 m pentru scara 1': 5 000;

pe zone, cînd diferenţele de nivel depăşesc 28 m pentru scara 1: 10 000 şi 14 m pentru scara 1: 5 000.

Fotoredresarea pe plan mediu constă în următoarele: în funcţie de cotele cunoscute pe fotogramă (sau dacă există harta c curbe de nivel se au în

vedere aceste date) se alege un plan mediu d redresare;

pe baza diferenţelor de nivel ale punctelor de redresare faţă de plani: mediu se calculează cu formula (74) deplasările &rh, care se aplică pe direc ţiile radiale ce pornesc din punctele respective şi converg către punctul principal (prin înţepături foarte fine, cu diametrul de 0,1 mm);

noile puncte astfel stabilite sînt utilizate pentru fotoredresare, prin suprapunerea lor la proiectare pe punctele corespunzătoare de pe „baza" aşezată pe ecran.

http://locul.de/

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Aplicarea corecţiei de relief (Drh) în punctele de fotoredresare nu elimină deplasările (datorite reliefului) punctelor care formează imaginea fotografică, ci asigură numai fotoredresarea lor corectă (eliminarea influenţei înclinării axei de fotografiere). Fotoredresarea pe.zone constă în redresarea fotogramei pe mai multe planuri (echidistante), în funcţie de diferenţele de nivel (fig. 130). Diferenţa de înălţime h' dintre planurile de redresare se alege astfel încît prin redresare, eroarea în poziţia punctelor datorită reliefului, să nu depăşească +0,4 sau±0,5 mm. Punctele situate deasupra şi dedesubtul unui plan de redresare-care îndeplinesc condiţia de mai sus sînt cuprinse într-o zonă de redresare.

în funcţie de diferenţele de nivel maxime ale • punctelor se pot lua mai multe zone de redresare (T1 T2 etc). Se recomandă ca aceste zone să nu depăşească numărul de trei. Aceasta înseamnă că nu este indicat să se obţină hărţi prin intermediul fotoredresării (fotoplanului), dacă diferenţele de nivel depăşesc 90...100 m pentru harta la scara 1: 10 000 şi 45"..50 m pentru harta la scara 1: 5 000.

Din figura 130 se observă că punctele situate către marginile suprafeţei utile a fotogramei au deformările maxime. Aceste deformări sînt:

Echidistanţa maximă h' dintre planurile de redresare (T1 T2 ,,,, Tn etc.) se determină cu formula:

în care: H este înălţimea de zbor ; r distanţa măsurată pe fotogramă de la punctele marginale ale zonei utile pînă la centrul fotogramei.

Ţinînd seama că pentru fotografierea terenurilor cu diferenţe de nivel mari se folosesc aparate fotoaeriene cu distanţe focale de 200 mm şi mai mari, şi că pentru zona utilă a fotogramelor de

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

format 18 X 18 cm distanţa r este egală cu 7...8 cm, rezultă că pentru scara 1:5 000, echidistanţa dintre planurile de redresare este de 12...15 m, iar pentru scara 1: 10 000 de 20...25 m.

După stabilirea echidistanţei dintre planurile de redresare se trasează pe suportul (baza) de redresare contururile zonelor de redresare, folosind pentru aceasta hărţi anterior executate (mărite la scara de întocmire a fotoplanului).

Operaţiile de redresare se desfăşoară în modul următor:

se trasează pe baza de redresare, cu ajutorul hărţii, curbele de nivel! care limitează zonele (pentru zona 7 curbele de 100 şi 120 m, pentru zona a 2-a curbele de 120 şi 140 m, iar pentru zona a 3-a curbele de 140 şi 160 m). Aceste zone se haşurează;

se calculează deplasările radiale ale fiecărui punct de redresare, cores punzător diferitelor zone, cu formula:

în care:

r este distanţa de la punctul de redresare la punctul corespunzător centrului fotogramei ;

8h - diferenţa dintre cota punctului de redresare şi cota planului de redresare;

H - înălţimea de zbor; se marchează pe suportul de redresare poziţia corectă a

punctelor de redresare pentru diferitele planuri de redresare (cu precizia de 0,1 mm);

redresarea se execută în continuare, ca şi în cazul terenului plan.

TEHNICA FOTOREDRESĂRII

La fotoredresatorul mare (SEG I), operaţiile din cadrul procesului de foto-redresare se desfăşoară în următoarea succesiune: se aduc toate elementele aparatului la gradaţiile de origine;

se introduce fotograma (negativul), în portclişeul fotoredresatorului păstrînd poziţia orizontală a planurilor portclişeelor, obiectivului şi ecranului, se schimbă scara imaginii proiectate pe ecran, pînă cînd se realizează coincidenţa pe două puncte 1 şi 2 (fig. 132, d) raportate la scară pe suportul de redresare. Pe celelalte două puncte 3 şi 4, dacă nu se realizează coincidenţa (datorită înclinării axei de fotografiere), prin rotire cu unghiul x se aduc punctele în poziţia din figura 132, b. Prin înclinarea ecranului de la discul de picior din dreapta, se reface scara pe axa longitudinală; refacerea coincidenţei pe punctele / şi 2 se realizează de la discul de picior din stînga (mărirea şi micşorarea scării — fig. 132, b);

erorile 3—3"' şi 4—4"', care au valori diferite, se elimină de la mişcarea x (fig. 132, c); scara transversală corectă se obţine prin mişcări transversale ale fotogramei (perpendiculare

pe axele de înclinare) (fig. 132, d).

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

La fotoredresorul mic (SEG IV): în cazul cînd cele trei planuri de bază F, S şi E sînt orizontale, poziţia punctelor 1, 2, 3, 4,

după aducerea în scară pe punctele 1 şi 2, va fi aceea din figura 132, b;

prin rotirea în jurul axei x a ecranului, modificînd simultan şi scara / ... 2, latura 3" — 4" (fig. 132, b) devine egală ca mărime cu latura 3 — 4 (fig. 133, a);

prin înclinarea ecranului în jurul axei transversale se obţine ca deplasările 3"' — 3 şi 4"' —4 să devină egale între ele (fig. 133, a);

fotogramei i se dă apoi o translaţie pe o direcţie transversală, rezul-tînd paralelismul din direcţiile 3

/// — 4

!v şi 3 — 4 (fig. 133, b);

printr-o translaţie longitudinală a fotogramei toate (patru) reperele proiectate vor

coincide cu cele raportate pe „baza" de redresare (fig. 133, c). După ce s-au suprapus punctele repere proiectate pe reperele fotogrammetrice de pe suportul de

fotoredresare, pe ecran se aşază o hîrtie fotografică, cu stratul fotosensibil îndreptat spre obiectivul fotoredresatoriilui, şi se face expunerea.

înainte de expunere se va aplica corecţia def contracţie a hîrtiei fotografice, corecţie care se determină, în prealabil (pentru sortul de hîrtie folosit)r cu ajutorul unor reţele de control gravate pe cristal. De asemenea se ţine seama şi de corecţia de scară, datorită grosimii suportului stratului fotosensibil.

Imaginea obţinută (după prelucrarea fotografică obişnuită) va fi o fotogramă (pozitiv) redresată, deci fără erori datorite înclinării axei de fotografiere şi adusă la scara de întocmire a fotoplanului (hărţii).

În cazul fotoredresării pe zone, coincidenţa pe punctele de redresare.după procedeele descrise se face numai pentru prima zonă, pentru celelalte zone modificîndu-se numai scara (de la tamburul de picior). Dacă la redresarea iniţială s-a acţionat şi asupra descentrărilor, pentru zonele următoare se va. acţiona, după aducerea în scară, şi de la celelalte mişcări. Pentru fiecare zonă se execută cîte o copie fotografică.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

17.Principiul şi erorile ortofotoredresării optico-mecanice

Metodele optico-mecanice utilizează aparatură perfecţionată de mare randament, care leface aplicabile cu precădere în marile laboratoare fotogrammetrice.

Condiţiile obţinerii unei imagini redresate clare. Pentru a redresa o fotogramă preluată cu un unghi de înclinare v este necesar să se refacă relaţiile geometrice din momentul înregistrării, adică orientarea interioară şi exterioară a camerei fotoaeriene.

Datorită distanţelor foarte mari existente în momentul expunerii de la terenul fotografiat la obiectivul aparatului fotoaerian, atunci cînd se reia procesul invers (de la fotogramă spre punctele de pe ecran), se obţin imagini clare numai în planul ecranului. Dacă.distanţa focală a obiectivului de proiectare este diferită de aceea a aparatului fotoaerian, imaginea clară nu se poate obţine pentru întreaga suprafaţă a fotogramei, ci numai în lungul unei linii care satisface ecuaţia lentilelor.

Condiţiile pentru obţinerea unei imagini clare a întregii suprafeţe a fotogramei proiectate pe planul ecranului E (fig. 122) sînt:

— cele trei planuri (planul fotogramei F, planul obiectivului S şi planul ecranului E) trebuie să se intersecteze după aceeaşi dreaptă l. Aceasta este condiţia intersecţiei celor trei plane (Scheimpflug);

-să fie satisfăcută ecuaţia lentilelor

în care:

a- este distanţa MS1 măsurată pe axa optică principală de la planul fotogramei F pînă la planul principal al obiectivului din S1; a' - distanţa S1M0;

f - distanţa focală a obiectivului fotoredresatorului. Condiţia centruhu de coliniaţiune. Rotindu-se planul ecranului E în jurul axei / cu unghiul e, perspectivitatea între planele F şi E se menţine, dacă centrul de proiecţie S se roteşte de asemenea cu un unghi g în raport de dreapta de fugă i ajungînd în S2. Pentru diferitele poziţii ale ecranului, centrul de proiecţie S1 se deplasează pe un arc de cerc cu centrul în I şi cu raza egală cu 1/sin g.

Satisfacerea acestor condiţii este asigurată cu ajutorul unor mecanisme speciale denumite inversori

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

18.Care sunt principalele carecteristici ale fotointerpretării?

Fotointerpretarea (descifrarea fotogramelor) constă în stabilirea naturii, destinaţiei, caracte-risticilor şi poziţiei obiectelor situate pe suprafaţa de teren aerofotografiată. Detaliile descifrate se marchează pe fotograme prin semne convenţionale.

INDICII DE DESCIFRARE DIRECTE

Indiciile de descifrare directe sînt: forma, dimensiunile, tonul şi structura imaginilor, umbrele. Forma obiectului este unul din principalele indicii de descifrare. Ea se schimbă prea puţin atunci

cînd variază scara de fotografiere şi atît timp cît dimensiunile imaginilor rămîn mai mari de 0,3 ...0,5 mm. Dimensiunile imaginilor obiectelor constituie criteriul de bază atunci cînd forma diferitelor obiecte este asemănătoare. Astfel, deşi forma drumurilor de diferite categorii (şosele, drumuri de exploatare, poteci etc.) este aceeaşi, ele pot fi diferenţiate prin compararea lăţimii (fig. 89). Cunoscînd scara de fotografiere şi măsurînd pe fotogramă o dimensiune l a imaginii obiectului, valoarea reală L de pe teren este obţinută din relaţia:

L = l * m. Tonul imaginii fotografice a unui obiect depinde, în primul rînd, de puterea de reflexie a obiectului. Diferenţele de ton ale imaginilor fotografice au o deosebită importanţă în special la descifrarea vegetaţiei şi a solurilor. Pe fotogramele pozi tive, tonurile cele mai deschise le dau drumurile, nisipurile, faţadele în culori deschise ale clădirilor, culturile agricole aproape de seceriş etc Tonul imaginilor depinde de: culoarea naturală a obiectului, cantitatea de lumină care cade pe el, proprietăţile de reflexie ale obiectelor, direcţia razelor care luminează obiectul etc.

Structura imaginii fotografice a obiectelor este indiciul de descifrare principal pentru unele obiecte. Astfel, suprafeţele cu păduri se deosebesc de celelalte din jur, datorită structurii granulare a imaginii coroanelor arborilor (v. fig. 89). După structura imaginii pot fi deosebite pădurile bătrîne de cele tinere.

Umbrele obiectelor permit descifrarea uşoară mai ales a obiectelor înalte (turnuri, coşuri de fum, clădiri înalte etc). Umbrele se împart în: umbre proprii şi umbre purtate ale obiectelor înseşi şi umbre acoperitoare, care provin de la alte obiecte şi care acoperă obiectele ce trebuie descifrate.

Prin umbră proprie se înţelege umbra care acoperă partea neluminoasă a obiectului. Umbra purtată este umbra proiectată de obiect pe suprafaţa pămîntului sau pe alte obiecte (fig. 90). Datorită contrastului lor mare faţă de forma unor obiecte chiar la scări mai mici de fotografiere. în figura 89 se observă în zona triajului (zona încercuită din dreapta, jos) umbrele a trei coşuri ale unei întreprinderi industriale.

. INDICII DE DESCIFRARE INDIRECTE

Indiciile de descifrare indirecte se folosesc la descifrarea obiectelor care nu au imagini pe fotograme. Descifrarea se bazează pe legăturile reciproce dintre obiectele care dau imagini certe şi acele obiecte ale căror imagini nu apar de loc sau apar insuficient pe fotograme. Astfel, dacă pe fotogramă se vede că un drum ajunge la malul unui rîu şi continuă pe celălalt mal, se poate stabili că în acel loc există un vad. Dacă se observă aglomeraţie de bărci, se admite că este vorba de un debarcader.

Staţiile de autobuze, tramvaie, troleibuze se descifrează după aglomerarea mijloacelor respective în anumite locuri şi prezenţa unei aglomeraţii mari a pietonilor pe trotuare.

Tot în categoria indiciilor indirecte poate fi cuprinsă şi schimbarea proprietăţilor unor obiecte, sub influenţa altor obiecte sau fenomene. Astfel,, schimbarea umidităţii solului influenţează asupra puterii de reflexie a vegetaţiei. Zonele mai umede, cu apa freatică mai la suprafaţă, apar pe fotogra-mele pozitive în tonuri mai închise aşa cum se observă în lunca de pe malul opus centrului populat .

Fig. 90. Umbrele obiectelor înalte.

fond, umbrele purtate uşurează descifrarea

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

CALITATEA DESCIFRĂRII

Calitatea descifrării depinde de modul în care indiciile de descifrare dau: informaţiile necesare cu privire la obiectele care trebuie să figureze pe planul topografic. Principala caracteristică ce asigură utilizarea în bune condiţiuni' a indiciilor de descifrare este scara fotogramei, fotoplanului sau fotoschemei folosite la descifrare. Pentru descifrare se folosesc de regulă copii pozitive mărite (la scara planului ce se întocmeşte) ale aeronegativelor.

Cerinţele privind precizia de determinare a poziţiei obiectelor şi contururilor la descifrare cresc pe măsură ce scara fotogramelor scade în raport cu scara fotoplanului (planului topografic). Pentru obiectele şi contururile importante erorile admisibile variază între ±0,4 ... ±0,6 mm, iar pentru celelalte obiecte între 0,6 şi 0,8 mm.

Descifrarea pe fotoplanuri a obiectelor în raport cu detaliile cele mai apropiate se face cu precizia de ±0,4 mm. Erorile limită pentru poziţia celor mai-importante detalii (construcţii industriale, căi ferate, autostrăzi, etc.) nu trebuie să depăşească ±0,8 mm, iar pentru celelalte detalii şi contururi: ±1,2 mm.

19.Fotointerpretarea de teren şi de birou, principii de realizare,

proiectul de fotointerpretare.

După conţinut şi domeniul de aplicare, fotointerpretarea poate fi topografică şi specială.

Fotointerpretarea topografică are ca scop identificarea şi trasarea pe fotograme (fotoscheme, fotoplanuri etc.) a detaliilor planimetrice precum şi a unor detalii de nivelment care trebuie să figureze pe planul topografic la scara dată. O fotogramă descifrată cuprinde detalii planimetrice şi de nivelment trasate în tuş (prin semne convenţionale), o serie de caracteristici ale acestora precum şi denumirile lor (toponimia).

Fotointerpretarea specială constă în identificarea şi trasarea pe fotograme a datelor necesare în lucrări speciale din domeniul agriculturii (pedologiei), geologiei (prospecţiuni), silviculturii, construcţiilor, arheologiei, hidrologiei, hidrografiei, sistematizărilor urbane şi teritoriale etc.

După locul în care se execută, descifrarea poate fi de laborator (fotoin-terpretare) şi de teren, după cum determinarea naturii şi caracteristicilor obiectelor se execută în laborator sau respectiv pe teren.

Fotointerpretarea de laborator (fotointerpretarea) are avantajul unei mai mari operativităţi şi economicităţi şi tendinţa actuală este ca ea să constituie baza în întocmirea planului topografic, care se definitivează şi completează apoi prin lucrări de teren. Fotointerpretarea se caracterizează îndeosebi prin stabilirea aspectului calitativ al detaliilor care au imagini pe aerofotograme (natura şi poziţia obiectelor şi parţial unele caracteristici şi destinaţia lor). Cînd se pune însă problema determinării cu precizie a unor caracteristici cantitative (dimensiuni în plan şi în înălţime, coordonate etc), a toponimiei, a poziţiei unor detalii care nu au imagini pe fotograme dar trebuie să figureze pe hartă (puncte geodezice, linii telegrafice, izvoare, unele caracteristici ale pădurilor şi cursurilor de apă, diverse detalii din centrele populate, destinaţia unor clădiri publice etc.) este necesar a se face descifrarea pe teren.

Practica a arătat că descifrarea combinată (iniţial la birou şi finalizarea pe teren) este cea mai indicată.

Fotointerpretarea în laborator a fotogramelor se execută cu ajutorul lupelor (cu putere de mărire de 2", 4

X, 8

X şi 10

x) şi a stereoscopului. Precizia măsurătorilor cu ajutorul lupelor cu scări

gradate cu puterea de mărire 10x este de 0,1 mm. La stereoscop se pot examina imaginile în relief

ale terenului fotografiat. Fotointerpretarea se termină prin trasarea pe fotogramă a contururilor, desenarea prin

semne convenţionale a obiectelor şi scrierea denumirilor. Pe foto gramă se lucrează cu creionul, iar la sfîrşitul zilei de lucru se trasează totul în tuş (hidrografia în verde, relieful în sepia, hotarele administrative în roşu, iar restul detaliilor în negru).

La descifrarea obiectelor trebuie rezolvate următoarele probleme: găsirea imaginilor obiectelor pe fotogramă; identificarea obiectelor care reprezintă imaginile de pe fotogramă; determinarea caracteristicilor obiectelor, care trebuie să fie figurate

pe planul topografic (dimensiuni etc).

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Pentru rezolvarea acestor probleme se folosesc proprietăţile specifice imaginilor obiectelor care apar pe fotogramă. Aceste proprietăţi constituie indiciile de descifrare, care pot fi directe şi indirecte.

Organizarea lucrărilor de descifrare

Lucrările de descifrare a fotogramelor în vederea întocmirii planurilor topografice se desfăşoară pe baza unui plan de organizare. Planul de organizare prevede suprafaţa de teren pentru care se execută descifrarea, împărţirea suprafeţei de descifrat pe echipe de lucru, timpul de lucru şi modul cum se asigură îndrumarea şi controlul.

în faza de pregătire a lucrărilor de descifrare se execută următoarele: se procură şi se studiază materialele cartografice (hărţi, planuri) care

există pentru zona respectivă; Se trasează zona de lucru pe mozaic; în funcţie de forţele existente se împarte zona de lucru în sectoare şi se

repartizează la echipe. Apoi se dau fiecărei echipe fotogramele respective împreună cu materialele cartografice necesare;

se pregătesc fotogramele (fotoplanurile) pentru deccifrare; se întocmesc graficele cu ordinea de lucru, timpul necesar şi urmărirea

realizărilor. Este indicat să se întocmească modele de fotograme descifrate, care sînt de mare ajutor mai ales

operatorilor cu mai puţină experienţă.

ORGANIZAREA LUCRĂRILOR DE DESCIFRARE PENTRU FOTOPLANURI

în cazul ridicării unei zone de teren prin metoda combinată (planimetria prin metode fotogrammetrice, iar nivelmentul prin ridicări pe teren), documentul pe care se face descifrarea în condiţii optime este fotoplanul.

Fotoplanul reprezintă un fotodocument cu fotogramele asamblate şi redresate (corectate de erorile datorite unghiului de înclinare a axei de fotografiere). Fotoplanul redă imaginea continuă a suprafeţei de teren. Are avantajul că nu mai necesită delimitarea suprafeţelor utile ale fotogramelor şi că reduce şi simplifică lucrările de centralizare a datelor şi de raportare a elementelor descifrate.

Deoarece planurile la scările 1 : 5 000, 1 : 2 000 şi mai mari conţin un număr mare de detalii, este indicat ca descifrarea fotoplanurilor să fie efectuată separat de ridicarea reliefului.

Descifrarea se execută prin parcurgerea terenului cu fotoplanul în mînă, identificîndu-se şi raportîndu-se toate detaliile care trebuie figurate pe planul la scara respectivă. Pentru ca operaţia să se desfăşoare cu randament cît mai mare, se studiază în prealabil zona de descifrat şi se aleg itinerariile astfel încît să permită identificarea unui număr cît mai mare de detalii într-un timp scurt. Pe fotoplan se trasează cu creion moale, bine ascuţit, toate detaliile descifrate.

Detaliile care au forme geometrice regulate (clădiri, străzi, porţiuni rectilinii de cale ferată poduri etc.) se trec pe fotoplanuri prin înţepături la colţuri şi se unesc cu linii trasate cu ajutorul riglei. Natura detaliilor se indică prin scriere cursivă {parc, livadă etc), iar la definitivare se trece numai semnul convenţional corespunzător.

Detaliile care nu apar pe fotoplan se trasează prin metodele arătate. Cînd porţiunea de descifrat din aceeaşi staţie este mare, se poate folosi planşeta topografică, pe

care se aşază fotoplanul. Dacă obiectele sînt numeroase şi nu este loc pentru inscripţii, imaginile obiectelor se numerotează, iar datele culese pe teren (numărul clădirii, destinaţia, numărul de etaje, materialul de construcţie etc.) se trec într-un carnet de descifrare care este folosit la întocmirea originalului de teren.

ORGANIZAREA LUCRĂRILOR DE DESCIFRARE PENTRU FOTOGRAME

Cînd întocmirea planului se face prin metoda restituţiei sau cînd fotoplanu trebuie întocmit într-un timp scurt, descifrarea se face pe fotograme separate

Ţinînd seama că pentru ridicările centrelor populate acoperirile longitudinale ale fotogramelor sînt de 60%, iar cele transversale de 20 ... 30%, fiecare fotogramă are o zonă utilă de 1/3 din suprafaţa sa. Restul de 2/3 aparţine zonelor utile fotogramelor alăturate. Pentru a se şti în care porţiune a fotogramei se execută descifrarea, se trasează zona utilă.

în zona cu construcţii dense, fotogramele se măresc la o scară aproximativ egală cu scara planului sau chiar mai mare.

Pentru restul situaţiilor se pot folosi şi fotograme mărite numai de 1,5 ...2 ori, acestea permiţînd o mai uşoară şi clară trasare grafică a detaliilor descifrate.

Pentru fiecare fotogramă se determină scara şi se trasează zona utilă cu linii de 0,5 ... 0,6 mm grosime. Descifrarea trebuie să depăşească laturile zonei utile cu 1 ... 2 cm, aceasta uşurînd racordarea şi prevenind situaţii în care unele detalii nu ar fi descifrate.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Elementele descifrate pe fotograme sînt apoi trecute pe fotoplan, sau folosesc pentru întocmirea originalului la restitutia executată la aparate de ordinul I. Descifrarea pe fotograme izolate (pozitive prin contact) are avantajul unei imagini fotografice

superioare celei a fotoplanului obţinut, ca urmare a unei serii de prelucrări (redresare, proiectare).

Aceasta permite o uşoară recunoaştere a detaliilor şi obiectelor după imaginile lor. De asemenea,

cuplele de foto grame separate pot fi descifrate cu ajutorul stereoscopului, care uşurează şi mai

mult descifrarea, mărind procentul obiectelor şi detaliilor care pot fi fotointerpretate

20.Clasificarea aparatelor de stereorestituţie, tipuri de aparate.

Ceea ce deosebeşte în mai mare măsură între ele aparatele din această categorie este modul în care se refac razele proiectante (de transmitere a punctelor imagine de la fotograme la planul ecranului). Din acest punct de vedere, aparatele de stereorestituţie se împart în:

aparate cu proiecţie optică ; aparate cu proiecţie mecanică; aparate cu proiecţie optico-mecanică.

a. Aparate cu proiecţie optică. La aparatele

de restituţie cu proiecţie optică, razele proiectante de la planul fotogramelor şi pînă în spaţiul modelului sînt realizate prin raze luminoase care trec prin sisteme optice (fig. 159). Constructiv, aparatele cu proiecţie optică sînt realizate în trei variante, după cum razele proiectante îndeplinesc una din condiţiile următoare:

— formarea unei imagini intermediare in- terceptabile care poate fi observată (stereo- planigraful, aeroproiectorul multiplex, foto- cartografele I—VI etc.);

— obţinerea unei imagini virtuale neinterceptabile (stereosimplexul I, foto-stereogr'aful Alfa, stereofotul SOM etc.);

— dirijarea dispozitivelor de urmărire a direcţiilor (liniale optice), fără să dea imagini care să poată fi observate (Aeromat).

Proiecţia optică este realizată sub trei forme, şi anume:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

în figura 160, c, în punctul P se găseşte o sursă de lumină punctiformă: fasciculele de raze care pornesc de la punctul P şi trec prin diafragmele perforate Si şi S2 acţionează ca o directrice optică pe fotocelulele (cu patru segmente) pe care se află punctele px şi pz. Fotocelulele sînt fixate de port-clişee. Cu ajutorul unui servomotor, portclişeele sînt mişcate pînă cînd razele ce pornesc din punctul P întîlnesc fotocelulele. Observarea se face cu ajutorul u-nui sistem de stereoscop cu oglinzi.

b. Aparate-cu-proiecţie-mecanică. La-aparatele-de-restituţie-cu-proiecţie-mecanică-(fig.161), razele-proiectante-sînt-materializate prin organe de transmitere mecanice-(tijele:Lt—Lu) sub două variante:cu proiecţie spaţială (autografele Wild Â5 pînă la A9, B8, B9, stereometrograful Zeiss, ste-reoproiectorul SPR-2, PGl-Kern, stereocartografele I—IV-Galileo, stereosimplexul III etc); — cu proiecţie în plan şi în elevaţie (stereoautograful,

stereotopog'raful — D-SOM etc).

c. Aparate-cu-proiecţie-optico-mecanică. La-aparatele-de-restituţie-cu-proiecţie-optico-mecanică (fig. 162), razele-proiectante-sîntrealizate-pe-cale-optică în spaţiul imagine (de la fotogramă-la-obiectivul-camerei-proiectoare) şi pe cale mecanică în spaţiul-modelului. \Aceste-aparate-sînt-constite,ca-şi-cele-cu-proiecţie mecanică, în două variante:—cu-proiecţie-spaţială-autografele Wild A2 şi A4,restitutorul Thompson-Watts,fotostereograful Beta-2, aerocartograful); — cu proiecţie în planaşi în elevaţie (Stereotopograful B, autocartografui). Schemele de principiu ale principalelor tipuri de aparate de stereoresti-tutie grupate după

sistemul de proiecţie si precizia lor sînt date în figurile 163 şi 164. 1 Un element constructiv important la aparatele de stereorestituţie îl constituie modul cum este

realizată intersecţia pe punctele stereomodelului. La toate aparatele, în general, camerele de proiecţie trebuie să aibă aceleaşi înclinări şi rotiri (9, <n, x) pe care le-au avut în momentul fotografierii (sau în caz că au altă poziţie sînt prevăzute cu dispozitive de corecţie). în ceea ce priveşte baza de fotografiere B, redusă la scară este b şi se introduce în aparat prin baza de proiectare şi componentele bx, by, bz ale bazei. Dimensiunile mici ale camerelor proiectoare la unele aparate (de exemplu, la aeroproiectorul multiplex), în care se introduc fotograme micşorate (5 x5cm),

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

21.Componente ale unei staţii digitale fotogrammetrice

Staţia digitală fotogrammetrică se compune din: scaner fotogrammetric de mare rezoluţie pentru digitizarea prin

scanare a imaginii digitale sau dintr-o unitate de bandă pentru citirea imaginilor digitale

obţinute prin baleiaj în spaţiul obiect. Staţia pentru exploatarea stereoscopică dispune de două monitoare, iar observarea stereoscopică se realizează numai la unul dintre ele, cu ajutorul ochelarilor speciali, la celălalt display efectuându-se operaţii GIS-CAD.

Pentru vizualizarea rezultatelor, staţia trebuie să dispună de un plotter performant. Aceste sisteme sunt legate de un server de reţea şi lucrează sub controlul unui sistem software foarte puternic şi performant. Exploatarea se poate face cu ajutorul soft-mouseului care dispune de toate funcţiile necesare sau, opţional, sistemului îi poate fi ataşat un disc de picior pentru controlul deplasării mărcii de măsurare în direcţia z sau a deplasării modelului faţă de marcă în aceeaşi direcţie. Funcţiile unei asfel de staţii trebuie să acopere următoarele domenii şi operaţii fotogrammetrice de bază:

exploatarea stereofotogrammetrică a imaginii digitale sau digitizate;

generarea modelului altimetric al terenului (MDAT) în mod automat;

efectuarea aerotriangulaţiei în mod automat; exploatarea fotogrammetrică monoscopică;

Deosebim 2 tipuri de funcţii ale unei staţii fotogrammetrice digitale: • funcţii generale: funcţia ZOOM, rotaţia imaginii, întărirea contrastului,

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

histograma, analiza interactivă, crearea vederilor perspective, vizualizarea tridimensională, întocmirea hărţilor topografice. • funcţii fotogrammetrice de bază: orientarea interioară, orientarea relativă şi absolută, crearea modelului altimetric al terenului, întocmirea ortofotohărţilor. Una dintre principalele funcţii ale unei staţii digitale fotogrammetrice este

afişarea pentru observarea steroscopică, stocarea şi organizarea pentru prelucrarea imaginilor.

Separarea imaginilor pentru vederea steroscopică se efectuează cu respectarea primei condiţii a vederii steroscopice indirecte. Există mai multe metode utilizate pentru separarea imaginilor digitale:

Cu ajutorul stereoscopului, utilizând filtre de polarizare. Orientarea interioară se poate efectua interactiv, semiautomat sau

automat. Orientarea relativă permite afişarea imaginilor de orientat, identificarea

în mod interactiv sau automat a punctelor corespondente, identificarea în mod automat a punctelor de sprijin, determinarea parametrilor transformării, editarea şi analiza rezultatelor precum şi generarea stereomodelului.

Orientarea absolută presupune identificarea în mod interactiv a punctelor de sprijin şi control, calculul parametrilor transformării şi analiza rezultatelor.

Exploatarea stereomodelului presupune colectarea formelor liniare, a coordonatelor elementelor extrase în etapa de exploatare a acestei conversii de date.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

22.Preluarea imaginilor digitale cu sistemele ADS40 şi DMC

Camera aeriană digitală ADS40 (vezi fig. III.1.4.1), realizată de firma Leica Geosystems pe

baza principiului emis de dr. Otto Hofmann în anul 1970, este concepută cu trei linii de senzori în

bandă pancromatică pentru exploatarea fotogrammetrică şi patru linii de senzori pentru inregistrări

multispectrale (benzile: infraroşu apropriat, albastru, verde şi roşu), având ca rezultat captarea

simultană a şapte benzi de informaţii. Spre deosebire de imaginile de formă pătrată sau

dreptunghiulară, înregistrate de camerele aeriene bazate pe film, camera aeriană digitală ADS40

captează benzi de imagini cu şiruri liniare de senzori.

Pe de o parte, imaginile pancromatice sunt înregistrate cu trei linii de senzori, respectiv cei

din prima linie sunt înclinaţi în faţă, cei din linia de mijloc sunt în poziţie verticală, iar cei din linia

a treia sunt înclinaţi în spate.

Fig.III.1.4.1 Camera aeriană digitală ADS40

Pe de altă parte, imaginile în banda infraroşu apropiat se înregistrează cu un şir liniar de senzori în

poziţie nadirală, în timp ce în benzile roşu, verde şi albastru se înregistreză cu şiruri liniare de senzori

amplasate în fată, în direcţia zborului.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Fig. III.1.4.2. Sistemul optic “tricoid” Fig. III.1.4.3. Caracteristicile geometrice

ale senzorului digital triliniar

Astfel imaginile care se obţin cu scanerul digital ―triliniar‖ ADS40 (vezi fig. III.1.4..3) au o

geometrie absolut diferită faţă de imaginile obţinute cu camere bazate pe film, acoperind suprafaţa

de teren în proporţie de 100% cu fiecare din cele trei benzi (vezi fig.4a), ceea ce nu întâlnim în

cazul camerelor clasice (vezi fig.4b), întrucât acestea acoperă 50% de trei ori şi 50% numai de

două ori.

a.Camera digitală bazată pe b.Camera clasică bazată pe

principiul perspectivei de linie principiul perspectivei centrale

Fig. III.1.4. 4. Obţinerea imaginilor

Componentele camerei ADS 40

Sistemul camerei digitalE ADS40 (Airborn Digital Senzor), instalat pe platforma

aeropurtată, este format (vezi fig.1.4.5) din urmatoarele componente principale:

a). Interfaţa operator (Operator Interface – 0I40) şi suportul interfeţei (Interface Stand –

IS40);

b). Partea superioară a camerei care protejează sistemul senzorial şi face legătură

electronică cu computerul de la bordul avionului (Senzor Housing – SH40);

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

c). Partea inferioară a camerei care protejează sistemul optic ―tricoid‖, descompunând

lumina incidentă (vezi fig. 2) în componentele ei de bază (roşu, verde şi albastru), folosind o serie

de filtre (Digital Optic – DO64), la care se adaugă un girostabilizator (PAV30);

d). Memoria de masă a calculatorului (Mass Memory – MM40) şi unitatea de control

(Control Unit – CU40)

Fig. III.1.4.5. Componentele camerei ADS40

Funcţionarea Sistemului ADS 40

a). Înregistrările Pan şi MSS

Sensorii pancromatici din configuraţia camerei digitale ADS40, care se utilizează de fapt în

exploatarea fotogrammetrică, constă în două şiruri liniare CCD, de 12 000 pixeli (cu Ø 6,50 μm.),

fiecare amplasate decalat unul faţă de altul cu jumătate de pixel (cu Ø 3,25 μm.), soluţie care

asigură imagini mult mai detailate.

De asemenea, în planul focal se mai găsesc, aşa cum s-a menţionat, pe lângă şirurile liniare de

sensori pancromatici (orientaţi spre partea din faţă, în poziţie nadirală şi orientaţi spre poziţia din

spate) şi patru şiruri suplimentare cu 12000 pixeli fiecare, pentru obţinerea informaţiilor

multispectrale (MSS).

Şirurile liniare de sensori pentru înregistrări pancromatice sunt în legătură cu un sistem optic

având un câmp de vedere transversal pe traseul de zbor de 64°, care furnizează lăţimea benzii şi

acoperirea suprafeţei scanate.

Factorul limitativ la sensorii de acest tip este timpul de citire a informaţiilor furnizate de

şirurile liniare ale acestora şi viteza avionului deasupra solului, elemente care trebuie sincronizate,

cum se întâmplă de altfel şi în cazul camerelor de aerofotografiere cu film pentru a evita trenarea

imaginii. Viteza de citire a liniilor de sensori CCD este astfel sincronizată cu viteza de zbor a

avionului încât produce pixeli pătraţi.

Astfel, un detaliu de dimensiuni mici pe teren va avea un impact asupra radiaţiilor

recepţionate la cel puţin patru poziţii de pixeli - un pixel în fiecare din cele două şiruri ale unei

perechi şi la două instantanee diferite de timp pentru fiecare din cei doi pixeli. Rezultatul este o

imagine cu o rezoluţie mai înaltă furnizată de şirurile dispuse decalat decât dacă s-ar fi utilizat cu

un singur şir de 12 000 elemente.

b). Filtrele de interferenţă

Filtrele cu care este echipată camera digitală aeriană ADS40 furnizează senzitivitate (cu rol

de sensori) pentru benzile multispectrale; acestea au fost astfel selecţionate încât să furnizeze

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

informaţiile necesare pentru redarea corectă a culorilor şi interpretarea imaginilor. La selecţionarea

filtrelor s-au avut de asemenea în vedere restricţiile cauzate de absorbţia atmosferică.

Camera digitală ADS40 dispune de o instalaţie electronică sofisticată care furnizează şi

transmite datele înregistrate şi comprimate de la toate canalele, la calculatorul de la bord. Unitatea

de măsurători inerţiale ale POS este un sistem special proiectat pentru determinarea poziţiei şi

orientării, montat rigid în planul focal.

Calculatorul instalat pe platforma aeriană include un sistem separat de memorie de masă.Un

asemenea sistem de memorie este necesar întrucât camera digitală aeriană ADS40 generează până

la 100 GB de date pe ora de zbor.

c). Sistemul optic tricoid şi senzorul digital triliniar (fig. III.1.4. 2, 3)

Sistemul optic digital DO64 constă dintr-un ansamblu de lentile telecentric. Un detaliu care

trebuie de remarcat este faptul că toate razele de lumină întâlnesc planul focal în unghiuri drepte,

ceea ce permite filtrelor de interferenţă să ofere performanţele menţionate. Lungimea distanţei

focale a sistemului optic este de 62,77 mm, iar câmpul de vedere sau lărgimea fasciculului (traseul

transversal) este de 64°.

Planul focal poate cuprinde cinci grupuri de câte trei şiruri liniare CCD, respectiv 15 şiruri

liniare. În prezent, camera digitală aeriană ADS40 utilizează numai 10 şiruri liniare, respectiv trei

perechi de şiruri liniare pentru imagini pancromatice şi patru şiruri (a câte un rând) pentru benzile

multispectrale. Aşa cum s-a mai menţionat, şirurile liniare au 12 000 elemente (pixeli) şi

dimensiunile unui pixel sunt de 6,5 μm./6,5 μm. Şirurile în perechile pancromatice sunt şi ele

deplasate unul faţă de altul cu jumătate de pixel, respectiv cu 3,25 μm.

d). Unităţile CU40 şi MM40 (fig. III.1.4.5)

Unitatea de control CU40 este un PC robust de înaltă performanţă, în care este instalat

Windows XP cu extensie în timp real. Această unitate are o legătură de fibră optică cu capul sensor

SH40 şi include subsistemul integrat Applanix POS, Position & Altitude Computer, şi un receptor

GPS, de asemenea integrat. Ieşirea datelor are loc cu o medie de 45 MB/sec. la sistemul de

memorie de masă MM40, constituit dintr-un şir detaşabil, robust, de şase hard-discuri de înaltă

performanţă cu o capacitate de stocare de 0,5 TB. Volumul enorm de date de la sensori şi imagini,

precum şi de la CU40, sunt dirijate direct spre Memoria de Masă (MM40). Astfel, toate datele de la

misiunea de zbor sunt stocate în MM40, memorie care este transferată apoi din avion, după

aterizare, şi conectată la o staţie fotogrammetrică de prelucrare la sol.

e) Sistemul FCMS

Pentru a fi complet operaţională, camera ADS40 este însoţită de un software special pentru

rezolvarea tuturor aspectelor de rutină, denumit Sistem de management al zborului şi de control al

funcţionării senzorilor (Flight & Senzor Control Management System – FCMS). Operatorul

comunică cu acest program prin intermediul OI40. De asemenea, pilotul are prevăzut un display

(Pilot Indicator – PI40). Sarcina operatorului este însă simplificată de configuraţia predefinită a

FCMS – ului, iar navigarea se face cu ajutorul unui menu-arbore.

Înafară de preciziile ridicate, optice şi mecanice, camerele de aerofotografiere utilizează formate

mari de filme. Dacă o cameră de amator utilizează un format de 24 mm X 36 mm, camerele de

aerofotografiere normale utilizează formate de 23 cm X 23cm. Acest lucru este necesar pentru a

asigura receptarea unei bune rezoluţii a terenului în fotografii. În consecinţă, valoarea lungimii

distanţei focale diferă în cazul camerelor cu deschidere ―grand angulară‖ de cea a camerelor

―normale‖ sau ―teleobiectiv‖. Mai des utilizată a fost camera de aerofotogarfiere cu deschidere

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

grand angulară şi având distanţa focală de 153 mm, spre deosebire de o cameră cu deschidere

normală şi care are distanţa focală de 305 mm.

Mai mult, sistemul de lentile al camerelor de aerofotografiere este construit unitar cu corpul

camerei. Pentru a realiza o stabilitate bună şi o bună corecţie a erorilor datorate lentilelor, nu este

posibilă nicio modificare a lentilelor sau ―zoom‖. Distanţa focală este fixă iar camera are un

declanşator central automat.

Fig.10.2: Camera DMC (Digital Mapping Camera) – un exemplu de cameră digitală de aerofotografiere. În stânga – camera montată în sistemul de susţinere; în dreapta – vedere din faţă, se pot observa lentilele celor patre senzori.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

23.Obţinerea imaginilor digitale prin scanare

Unitatea de achiziţie a datelor transformă imaginea în format numeric astfel încât fiecărei valori

radiometrice (discretă) să i se asocieze valoarea corectă a coordonatelor 2D de referinţă, trecând

prin coordonatele pixel şi corectând erorile sistematice (distorsiunile optice, calibrarea, etc…).

Unitatea de restituţie permite operatorului să manevreze imaginile digitale. Să efectueze operaţiile

fotogrammetrice (orientarea interioară, orientările relativă şi absolută, cartografierea, etc….).

Imaginile digitale utilizate în fotogrammetria digitală pot fi obţinute prin două metode:

- prin achiziţie directă, cu ajutorul camerelor de fotografiere digitale;

- prin achiziţie indirectă, utilizând fotogramele clasice care sunt digitizate prin procedeul de

scanare.

Fotogramele clasice sunt realizate cu ajutorul camerelor de fotografiere analogice, au ca suport

filmul fotografic (negativ şi pozitiv, alb-negru sau color) sub formă de rolă şi au dimensiuni

de 23 cm X 23 cm, iar în cazul fotogramelor satelitare 12‖ X 18‖. Rezoluţia geometrică a acestor

imagini este de 15 μm/pixel iar acurateţea este de 2 μm la acurateţea poziţionării în

aerotriangulaţie. Rezoluţia radiometrică este de 10 sau 15 biţi (intern sau 8 bit la datele ieşire).

Instrumentul care realizează transformarea imaginii din forma analogică (fotogramă) în digitală

(îmagine) este densitometrul. Acesta permite achiziţia de date prin metoda indirectă..

SCANNERE FOTOGRAMMETRICE

Imaginea analogica inregistrata pe un suport transparent, poate fi digitizata prin scanare cu

ajutorul unor scanare de constructie speciala.

Aceasta operatie se efectueaza dupa prelucrarea la laborator a fotogramei.

Pentru un scanner fotogrammetric de precizie, utillizat in fotogrammetria digitala se impun o

rezolutie mare si o pozitionare precisa, conditii satisfacute numai de putine tipuri de scannere.

O importanta deosebita o are operatia de calibrare geometrica a semnalului, functie de care se

corecteaza imaginea scanata inainte de alte prelucrari geometrice ale imaginii digitizate.

Sistemele de scanare pot fi echipate cu urmatoarele tipuri de senzori:

- senzor unic

Imaginea este baleiata in mod secvential pixel cu pixel pana la completarea unei linii prin

deplasarea senzorului de-a lungul acesteia , dupa care imaginea se deplaseaza pentru inregistrarea

liniei urmatoare.(exemple:sistemele Optronics,Hell si Crossfield)

-senzor DCS unidimensional, la scanarea unei imagini se realizeaza prin baleiaj linie cu

linie.

Corespunzator acestei scheme sunt construite scannerele Photoscan PS1-Zeiss Opton,Intergraf.

Linia de baleiaj are 2048 deetectori montati in linie.

-senzor DCS bidimensional

Digitizeaza prin scanare si se memorizeaza segmente de imagine care sunt asamblate cu

ajutorul unei retele de coordonate pentru a obtine imaginea digitizata.

Pentru o fotograma de 23/23 cm sunt necesari 940 Mbytes de memorie.

Imaginea digitizata poate primi aceleasi corectii ca si fotogramaanalogica in cazul exploatarii

analitice.

Calibrarea geometrica a camerelor DCS se poate efectua pe cale analitica folosind relatii

polinomiale in aproximarea distorsiunii radiale si tangentiale sau a deformatiilor datorate miscarii

neliniare a oglinzii de baleiaj in directia de baleiere.

Modelul de calibrare a camerelor DCS , dotate cu senzori unidimensionali trebuie sa tina seama

de deformatiile ce afecteaza formarea imaginii :

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

-distiorsiuni ale sistemelor optice de preluare a imaginii;

-deformatii ale imaginii originale care sedigitizeaza;

-miscarii neliniare ale senzorului unidimensional

Deformatiile sistemului optic de preluare sunt: distorsiunea radiala si tangentiala, distorsiunea

de excentricitate cauzata de excentricitatea axelor geometrice si a centrului optic al sistemului

optic.

Deformatiile imaginii digitizate cuprind:deformarea suportului emulsiei;senzorul

unidimensional nu este paralel cu axa imaginii cauzand o rotatie a liniilor imaginii baleiate si

deformatia de afinitate datorata variatiei diferentiale a marimii detectorilor.

Miscarea neliniara a senzorului unidimensional se datoreaza instabilitatii motorului pas cu pas,

sistemelor electronice , diverselor zgomote.

Pentru calibrarea unei astfel de camere poate fi adoptat un model matematic parametric sau unul

nepararametric.

Imaginile digitizate se inregistreaz pe suport magnetic de densiattae medie ( 1600 sau 6250 bpi -

bit per inch, care exprima densitatea informatiei stocata peo banda magnetica).

Capacitatea de memorie se exprima in: Kilo-octeti, Mega-octeti sau Giga-octeti.

Volumul de date obtinut prin digitizarea unei fotograme este mare. In lucrarile curente trebuie

gasita o solutie optima intre precizia necesara, eficienta lucrarilor si marimea pixelului.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

24.Scanere fotogrammetrice, caracteristici, tipuri

După principiul de construire, scannerele fotogrammetrice se împarte în:

- scannere platforamă sau plane: senzorii se mişcă în suprafaţa imaginii;

- scannere cu tambur rotativ: filmul se mişcă şi el pe un suport cilindric;

Scannerele platformă sau plane sunt utilizate mai mult şi folosesc senzori cu semiconductori,

scannerele cu tambur rotativ utilizează fotomultiplicatori de tip fotodiodă. Aceştia din urmă sunt

utilizai mai rar deoarece procesul de calibrare este mai dificil datorită suportului cilindric.

Caracteristicile comune celor două tipuri de scannere constau în aceea că senzorii lor detectează

lumina ce vine de la sursa calibrată, şi care traversează o suprafaţă mică din filmul fotogramei

analogice.

Scannerele fotogrammetrice au o rezoluţie geometrică forte mare, de obicei de 2/5 μm. Aceste

scannere sunt livrate împreună cu o aplicaţie software specifică ce permite realizare orienţarii

interioare precum şi cu o colecţie de indici de referinţă specifici camerelor aerofotogrammetrice

utilizate. Timpul de scanare este de obicei mai îndelungat, între 15 şi 45 de minute, pentru o

rezoluţie geometrică de 15 μm. Dezavantajele acestor scannere constau în preţurile destul de mari

şi software-urile complicate

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Scaner ZI

Scaner DSW600

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

25.Metode de transformare geometrică a imaginilor digitale.

Transformări geometrice ale imaginilor

Transformări liniare

o Transformări euclidiene (Euclidean transformations)

Translaţia

Rotaţia

o Scalarea

o Oglindirea

o Shear

Transformări afine

Sunt caracterizate de faptul că păstrează paralelismul între linii.

Transformări euclidiene

Sunt caracterizate de faptul că păstrează distanţele şi unghiurile.

Scalarea

Implică mărirea sau micşorarea imaginilor iniţiale. În general mărirea se face făra pierderea

informaţiei, în timp ce micşorarea duce la pierderea informaţiei.

Rotirea

Implică rotirea imaginii în plan. În general se pierde informaţie, însă în cazul rotirii cu

unghiuri a căror măsura este multiplă de 90, nu se pierde informaţie.

Oglindire

Se efectuează făra pierderea informaţiei.

26.Principalele tipuri de prelucrări radiometrice ale imaginii

digitale. Pixelul este definit ca fiind ―picture element‖, ceea ce înseamnă că un element al imaginii este

asociat cu o valoare numerică ce reprezintă radiometria.

Pixelii sunt, în mod, curent de formă pătrată, dar pot fi definiţi şi cu alte forme (hexagonali,

octogonali, logaritmici, etc…), iar, în mod obişnuit, o imagine digitală are aceeaşi rezoluţie

geometrică pe cele două direcţii ale sistemului de referinţă intern.

Dimensiunea pixelilor este dată depinzând de densitatea de prelevare a lor (sau de rezoluţie), iar

aceasta indică numărul de pixeli pe unitatea de lungime: Dot Per Inch (puncte pe inch) = DPI (1

inch = 2,54 cm).

De la această definiţie pleacă relaţia dintre dimensiunea pixelului şi densitatea sau rezoluţia, iar

aceasta se exprimă în microni (µm)

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Rezoluţia geometrică

Rezoluţia

geometrică

Numărul de

pixeli

Memoria de stocare

pentru imagini 8bit

= 1 Byte (gri sau

paletă)

Memoria de

stocare pentru

imagini RGB 3

Byte

Dimensiunea

pixelului

O imagine de 9‖ X 9‖ are o dimensiune de 23 cm X 23 cm. Se pune problema: care trebuie să fie

rezoluţia optimă pentru o geometrie adecvată scopurilor fotogrammetrice?

Această problemă poate fi privită din mai multe puncte de vedere, luând în considerare:

1. informaţia conţinută pe fotogramele tradiţionale (film) şi care este de 80 lp/mm;

2. acurateţea cerută în restituţie;

3. capacitatea de afişare a monitorului (în jur de 1000 dpi);

4. capacitatea de sesizare a ochilor umani (6 – 8 lp/mm = 300 – 400 dpi)’

Pentr

u a

menţine aceeaşi ―informaţie‖ de pe fotograma clasică trebuie adaptat intervalul de prelevare la

rezoluţia fotogracă. Rezoluţia R este exprimată în linie/mm [sau lp/mm] şi ea reflectă câte linii pe

mm pot fi distincte din spaţii adiacente cu grosimi egale.

Din teoria prelevării poate fi determinat intervalul maxim de prelevare care reproduce toate

informaţiile, şi acesta este:

Pentru moment, pentru o rezoluţie de 50 lp/mm (valoare neadecvată, cazul contrastului scăzut),

intervalul de prelevare este:

Ipoteza I : imaginea digitală poate avea aceeaşi rezoluţie cu imaginea realizată pe film

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Punctând cu ajutorul metodelor stereoscopice ale stereoperechilor, sau făcând posibilă aceasta prin

intermediul algoritmilor automaţi de corelare (autocorelare), acurateţea în determinarea pixelilor

omologi tinde către 0,5δ (δ = dimensiunea pixelului).

Pentru geometria în cazul normal (nadiral) eroarea medie pătratică pe înălţime este dată de

expresia:

Unde:

Z = înălţimea relativă de zbor;

c = distanţa principală;

B = baza;

σpx = acurateţea paralaxei.

Cu ipoteza de a avea c = 150mm, Z/b = 2 e σpx = ± 0,5δ µm, rezultă:

In tabelul următor s-a trecut valoarea lui z corespunzător diferitelor rezoluţii ale imaginii:

REZOLUŢIA [DPI] DIMENSIUNEA δ A PIXELULUI [µm] σz

În restituţie, este considerată acceptabilă o eroare medie pătratică de z 10-4 Z, iar densitatea

minimă aceeptabilă este de 2400 dpi !!

S-au testat proceduri care au dat rezultate bune şi au îmbunătăţit acurateţea până la 0,2d. Altfel

spus, utilizând datele prezentate anterior şi px = ± 0.2d, acurateţea pe înălţime capătă valorile din

tabelul de mai jos:

REZOLUŢIA [DPI] DIMENSIUNEA δ A PIXELULUI

[µm] σz

Ipoteza II : imaginea digitală poate tinde să obţină aceeaşi acurateţe ca în fotogrammetria

analitică

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Chiar şi dacă se utilizează o rezoluţie scăzută (600 dpi) acurateţea este acceptabilă dacă se

utilizează aparatura şi programele adecvate scopurilor propuse.

Acurateţea planimetrică depinde, în mare parte, de acurateţea poziţie unui singur pixel, dacă

aceasta este egală cu jumătate din dimensiunea unui pixel.

Acurateţea planimetrică

REZOLUŢIA [DPI] DIMENSIUNEA δ A

PIXELULUI [µm] σx,y [µm] PE

FOTOGRAMĂ

Aplicând rezultatele la scara medie a fotogramelor utilizate pentru a produce hărţi la scări mari, se

obţin următoarele valori:

REZOLUŢIA [DPI]

mb = 10000

harta 1:2000

σx,y (m)

mb = 5500

harta 1:1000

σx,y (m)

mb = 3000

harta 1:500

σx,y (m)

Şi în aceste cazuri, chiar dacă se ia în consideraţie o rezoluţie scăzută, acurateţea este mult mai

scăzută decât cea acceptată de obicei în astfel de lucrări.

Experienţă arată că:

determinarea indicilor de referinţă (în cazul achiziţiei indirecte a imaginilor digitale din

fotograme) poate creşte acurateţea satisfăcător, cu rezoluţia de 1200 dpi, suficient pentru

eroare medie pătratică de 600 dpi, realizată utilizând autocorelaţia pătratelor minime;

fenerarea automată a DTM favorizează acurateţele înâlte până la ordinul ± 10 -4

Z cu

rezoluţia de peste 800 dpi;

aerotriangulaţia realizată pe fotograme cu 800 dpi duce la obţinerea de rezultate bune;

realizarea ortoimaginilor cu fotograme de 800 dpi dă rezultate foarte bune;

acurateţile obţinute în diverse faze ale procesului fotogrammetric digital de măsurare sunt

similare cu cele din fotogrammetria analitică dacă se utilizează imagini cu 1200 dpi, ceea

ce duce la rezultate suficient de bune şi care pot fi obţinute şi cu 600 dpi;

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

fotointerpretarea poate fi corectă dacă se utilizează imagini cu 1200 dpi. Pentru imagini cu

rezoluţie mai mică (600 dpi) se pot obţine rezultate bune în cazul imaginilor color,

optimizate radiometric şi observate stereoscopic.

În concluzie:

pentru orice fel de aplicaţie fotogrammetrică rezoluţia de 1200 dpi este suficientă;

în cazul analizelor automate (aerotriangulaţie automată, producerea DTM automat, etc…)

se pot utiliza, cu bune rezultate, şi imagini cu rezoluţii mai mici (600 – 800 dpi);

rezoluţia geometrică optimă depinde de fotogramele utilizate;

dacă se utilizează imagini cu 600 – 1200 dpi se poate lucra pe un simplu PC şi nu sunt

necesare staţii fotogrammetrice digitale (DPW) puternice.

Reprezentări convenţionale ale radiometriei

În cazul imaginilor monocromatice:

B/W : 0/1 1 pixel = 1 bit

valori de gri: 0-255 1 pixel = 0, 1, …, 255 = 28 valori

posibile = 8 bit = 1 Byte

imagini color: diferite formate:

- RGB

- CMY;

- YIQ;

- HIS;

- COLOUR LUT (look-up-table) – PALETTE;

- Lab;

- ….

Rezoluţia

radiometrică

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Imaginile color

- tip RGB suprapune cele trei culori fundamentele (aditive primare);

saturaţia culorii (fără culoare → culoare întreagă) este exprimată în valori cuprinse în

intervalul 0 – 255;

radiometria unui singur pixel este reprezentată prin trei valori numerice ce dau saturaţia pe

cele trei culori fundamentale → 3 Byte / pixel;

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Spaţiul culorilor RGB

Altfel spus, imaginile sunt descrise prin 3 imagini monocromatice (matrici). De fapt sunt ―3 layere

de imagini‖. Astfel, numărul diferitelor culori este de 256 3

.

- tip CMY culorile componente sunt Cyan, Magenta şi Yellow;

CMY este utilizat atunci când se dispune de imprimante cu cerneală de tip (CMYK);

Transformarea de la RGB în CMY este liniară;

Dacă RGB este reprezentat uzual prin 256 de culori pe fiecare layer, CMY este în mod

curent normalizat de la 1 la 100.

- tip YIQ Y este luminozitatea;

I şi Q sunt componentele cromatice;

Q = magenta-green; este comlementară lui I.

YIQ exploatează avantajele proprităţilor vederii umane, în particular senzitivitatea la

luminiscenţă;

YIQ este folositor deoarece componenta Y conţine toate informaţiile unei afişări

monocromatice;

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Transformarea liniară din RGB se realizează prin:

Y face posibilă transformarea unei imagini color în imagine de tonuri de gri;

Y ia valori între [0, 1], Y şi Q pot fi atât negative cât şi pozitive.

- tip HSI HIS (Hue saturation Intensity - IHS) sau HSL (unde L = luminosity);

Hue (tonalitate) = perceperea culorilor dominant cu lungime de undă scurtă – oranj,

purpură, etc…

Saturation (saturaţia) = saturaţia culorilor prin comparaţie cu lumina albă (oranj închis sau

deschis, etc…);

HIS separă informaţiile cu privire la intensitatea culorilor: tonalitatea şi saturaţia corespund

perceopţiei vizuale umane, ceea ce face această reprezentare forte utilă în dezvoltarea

algoritmilor de procesare a imaginii;

Algoritmii de îmbunătăţire a imaginii (de exemplu funcţia de egalizare) când sunt aplicaţi

fiecărei componente ale imaginii RGB, pot fi în contrast cu percepţia culorilor, dar devin

mult mai sesizabili când sunt aplicaţi la componenta I din HIS (şi îndepărtează informaţiile

netransformabile din culori);

Nu există relaţii liniare de transformare din RGB în HIS şi invers;

- tip PALETTE

din imagine sunt selectate un număr fix de culori (label - etichete) care sunt în mod curent

de la 0 la 255;

acest număr întreg de culori este ―table pointer‖ (paleta de punctare) şi conţine descrierea

celor 256 culori reprezentative selectate;

avantajul tipului acesta este că volumul de stocare a imaginii pentru informaţiile

radiometrice ale unui pixel este de 1 Byte;

bineînţeles că trebuie stocate şi alte informaţii referitoare la paleta de culori;

în acest fel se pot defini diferite ―palete‖ dintre care câteva sunt ―palete convenţionale‖

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

27.Metode de identificare a punctelor corespondente în

fotogrammetria digitală Matricea care reprezintă imaginea digitală este de forma:

unde g {g0 g2 …… gMax } este număr întreg şi reprezintă diferitele valori de gri.

Cu ajutorul acestei notaţii, o imagine color (în trei canale RGB) poate fi reprezentată ca:

gcol = (g1(xy), g2(x,y), g3(x,y))

O imagine din nuanţe de gri este realizată într-un singur ―canal‖ şi de aceea depinde doar de o

singură funcţie de nivele de gri g (x,y).

O imagine realizată în mai multe canale este o imagine ce depinde de n funcţii imagine de tip:

gi(x,y) i=0,1,…,n-1. Fiecare pixel este considerat ca element al unei matrice, este unic identificat prin intermediul a

două numere întregi care reprezintă indexul liniei şi al coloanei din care face parte.

O imagine binară are doar un singur canal conţinând doar două valori diferite, în mod uzual 0 şi 1.

Sau, în mod general, o imagine este divizată în părţi ―interesante‖ sau ―neinteresante‖

(segmentare).

Imaginile multicanal sunt utilizate, deasemenea, pentru a reprezenta imaginile depinzând şi de

variabila timp (de exemplu succesiuni de imagini video): gt(x,y). Acestea au un rol important în

sistemele de cartografiere mobile (care procesează informaţia în timp real).

Histograma:

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

pi(z): frecvenţa relativă de apariţie a nivelului de gri k (situat într-un interval de valori dat) în

imaginea f(x,y). Fie u: numărul de nivele de gri din intervalul i, atunci se poate scrie:

Momentele: sunt invariabile care traduc translaţiile, rotaţiile şi variaţiile de scară, astfel încât

rezultatele să fie utile în identificarea punctelor comune (de potrivire).

Informaţiile metrice în imaginea digitală

O corespondenţă biunivocă este determinată între poziţia pixelului şi coordonatele (). Poziţia

pixelului este, prin definiţie, ―fixată‖ în imagine.

xi-baricentru = iΔ x yi-baricentru = iΔ y

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Măsurarea coordonatelor imagine este substituită prin alegerea pixelului adecvat din interiorul

matricei imagine şi atunci când este posibil, aceasta se realizează automat. Acesta este modul de

achiziţionare a datelor prin asocierea valorii radiometrice pixelului dat.

Sau altfel spus:

Valoarea coordonatelor nu este dată în imaginea digitală. Corespondenţa poziţie pixel/ coordonate

este dată în mod direct printr-un sistem de achiziţie a datelor.

În figura de mai sus, sistemul de coordonate este dat cu originea mutată cu o jumătate de pixel

înafara imaginii. Prin multiplicarea indexului i (linie) cu Δy, se obţine aducerea coordonatei y în

centrul pixelului gij. În acelaşi fel, prin multiplicarea indexului j (coloană) cu Δx se obţine

coordonata imagine x .

28.Metode de reeşantionare a imaginii digitale

O fotogramă digitala este formata din pixeli, dispusi in randuri si in coloane, ca o matrice. Fiecare

pixel reprezinta un esantion din realitate (proiectat de un sistem optic – de exemplu obiectivul in

cazul aparatului foto digital) iar, prin alaturarea tuturor acestor esantioane, se obtine o imagine care

reproduce terenul.

Transpunerea pe suport de hârtie se poate realiza cu o imprimantă sau cu alte metode de imprimare.

De cele mai multe ori, dorim sa imprimăm fişierul digital intr-un format de anumite dimensiuni, dar

foarte rar dimensiunile fişierului se potrivesc perfect formatului dorit. O imagine este necesar si

suficient daca are intre 200 si 300 pixeli/inch.

Să considerăm două exemple: avem un fisier de imagine digitala a carui latura maxima are 750

pixeli si dorim sa-l imprimam pe un format cu latura mare de 15 cm. Ar rezulta 50 pixeli/cm sau

aproximativ 125 pixeli/inch, cam putin pentru a satisface pretentia de calitate „foto‖. Un alt

exemplu: o imagine cu dimensiunea pe latura maxima de 3000 pixeli, pe acelasi format de 15 cm ar

determina 200 pixeli/cm sau 500 pixeli/inch, care ar duce la prea multa informatie; surplusul de

pixeli ar fi greu de observat, iar timpul de imprimare ar fi mult crescut.

x

y

v1 i

v2

u1 j u2

Pij

Sij

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

In ambele situatii se pot realiza imagini bune din punct de vedere tehnic si economice ca timp de

imprimare, prin reesantionare.

Reesantionarea este o metoda matematica prin care se creeaza o imagine derivată din original,

dar cu alte dimensiuni in pixeli.

Cresterea numarului de pixeli dintr-o imagine se realizeaza prin reesantionare prin interpolare (in

limba engleza: upsampling), iar scaderea numarului de pixeli prin reesantionare prin reducere (in

engleza: downsampling).

Interpolarea unei imagini digitale se face deci prin cresterea numarului de pixeli comparativ cu

imaginea-sursa. Dar nu pot fi create noi detalii, absente in imaginea initiala. Pixelii nou aparuti sunt

calculati prin medierea valorilor de luminozitate si crominanta ale pixelilor invecinati. Ca urmare,

imaginea noua are un contrast mai redus comparativ cu sursa.

Reducerea dimensiunilor (downsampling) se face pe seama indepartarii definitive a unor pixeli.

Astfel incât, dacă vom reduce dimensiunile unei imagini-sursă să zicem de patru ori, apoi asupra

imaginii rezultate aplicam un proces de interpolare, tot de patru ori, imaginea finala nu va avea

aceleasi detalii ca imaginea sursă, indiferent de programele folosite. Prin reducere, o imagine

capată in mod subiectiv un plus de contrast si de acutanţă.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

29.Orientarea interioară în fotogrammetria digitală, elemente, mod

de realizare Orientarea interioară presupune identificarea automată a indicilor de referinţă şi calculul

elementelor orientării interioare pe baza datelor de calibrare, care pe lângă elementele clasice

trebuie să cuprindă şi forma şi dimensiunile indicilor de referinţă.

Orientarea relativă a imaginilor digitale se face prin identificarea punctelor corespondente în

cele două imagini în mod automat prin corelaţie plană în cazul terenurilor plane, prin corelaţie

stereoscopică în cazul terenurilor accidentate. Numărul punctelor corespondente este mult mai

mare decât în cazul metodei clasice iar dispunerea acestor puncte corespondente nu respectă

condiţiile Gruber. .(principiile şi formulele sunt similare cu orientarea absolută în cazul

fotogrammetriei analitice vezi subiectul nr.13)

Parametri orientării interioare pot fi exprimaţi în funcţie de mărimea pixelului

În figuara de mai sus, se poate observa poziţia punctului principal PP în sistemul (Dacă

pixelul este suficient de mic, este suficient să se cunoască în ce pixel se află PP fals. Distanţa

principală c poate fi exprimată utilizând pixelii ca unitate de măsură (numai în situaţia pixelilor cu

formă pătrată

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

30. Calculul coordonatelor model prin corelare în spaţiul obiect în fotogrammetria digitală

Orientarea absolută a stereogramei digitale se face pe baza utilizării punctelor precum şi a

formelor liniare drept elemente de sprijin. Acest lucru se intemeiaza pe baza structurii digitale

a bazei de date în care trebuie să se integreze datele exploatării stereogramei. Exploatarea

stereomodelului se face prin extragerea formelor liniare,limite şi linii, a elementelor punctiforme şi

de suprafaţă din stereomodel.(principiile şi formulele sunt similare cu orientarea absolută în cazul

fotogrammetriei analitice vezi subiectul nr.14)

34.Laser- scanerul.

Scanerul aeropurtat este o tehnologie dezvoltată după anii 1970-1980 în SUA şi Canada de

generare directă a MDAT şi a MDST cu ajutorul unui senzor activ. Laserul aeropurtat furnizează

date despre: distanţele senzor-spaţiul obiect, poziţiile succesive ale platformei de zbor, unghiurile

de orientare ale acesteia şi coordonatele teren ale punctelor din spaţiul obiect obţinute din prima sau

din a doua reflexie. Densitatea punctelor măsurate este cuprinsă între 1 şi 20 puncte pe metru pătrat

fiind o funcţie de corelaţie între: viteza platformei, rata pulsurilor laser utilizate, unghiul de câmp al

senzorului, altitudinea de zbor, altitudinile suprafeţei topografice etc. Sistemele laser de scanare se

evidenţiază prin o precizie ridicată, o rată mare de eşantionare în spaţiul obiect. Laser scanerul

măsoară partea vizibilă a suprafeţei topografice în prima reflexie şi puncte la sol în a doua reflexie

(radiaţia in proporţie de 20%-40% pe timp de vară şi de 70% pe timp de iarnă, pătrunde prin

vegetaţie până la suprafaţa solului).

Scanerul este un sistem activ care poate opera pe timp de zi şi noapte, generează puncte în

spaţiul obiect care sunt în funcţie de acoperirea terenului. Punctele generate prin metodele

fotogrammetrice pot fi predefinite, permiţând o culegere tematică a datelor, dar când sunt generate

în mod automat depind de textura imaginii şi de imaginea terenului. Având în vedere performanţele

înregistrate până acum de această tehnologie, aceasta arată o mare expansiune în viitor. Principiul

de funcţionare şi principalele părţi componente ale scanerului aeropurtat sunt prezentate în figura

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Fi

gura Laser-scanerul aeropurtat, principiu de funcţionare, părţi componente.

Faţă de sistemele care operează în domeniul hiperfrecvenţelor laserul de scanare are următoarele

avantaje:

emite pulsuri de înaltă energie la intervale scurte de timp iar lungimea de undă mică permite

o focusare pentru deschidere foarte mici permiţând obţinerea unei precizii foarte mari de

măsurare. Pe piaţă se găsesc asemenea sisteme sub denumirea de LADAR ( Laser Detection

And Ranging) sau LIDAR (Light Detection And Ranginmg).Sunt utilizate două mari

principii de măsurare cu laser – scanerul şi anume : determinarea distanţei prin măsurarea

timpului de propagare dus-întors a impulsurile laser sau determinarea distanţei prin

măsurarea diferenţelor de fază între semnalul transmis şi cel recepţionat după interacţiunea

acestuia cu spaţiul obiect, această metodă este utilizată de sistemele laser care emit o

radiaţie luminoasă continuă. Sistemele de scanare măsoară distanţa înclinată de la senzor la

punctul obiect şi anume:

datele de poziţionare a senzorului, datele de scanare cu unghiul instantaneu de înregostrare,

a datelor de calibrare şi a datelor privind unghiurile de orientare. Etapele determinării

acestor coordonate pot fi urmărite în figura........

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Fig Etapele calculului coordonatelor de teren.

După calculul coordonatelor în sistemul WGS 84 se impune crearea MDAT care are drept sistem

de referinţă un sistem de coordonate local. Se creează o reţea ordonată de puncte de coordonate

teren cunoscute pe baza căreia se reprezintă MDAT

Figura Generarea MDAT cu sistemul laser-scaner. a) punctele teren, b) curbe de nivel, c) şi d)

reprezentarea perspectivă a MDAT .

Procedeul folosit.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Stereogramele digitale reprezintă materia primă pentru realizarea unui model 3D. Ele sunt obţinute

cu ajutorul camerelor digitale de înaltă rezoluţie, care sunt dotate cu senzori liniari bidimensionali.

Imaginea digitală obţinută se prelucrează prin stereoscopie în mod automat, semiautomat sau

interactiv, în funcţie de gradul de precizie dorit, prin implicarea totală sau parţială a factorului

uman în interpretarea modeluui stereo.

Exploatarea modelului stereo se face ulterior prin extragerea elementelor de referinţă: forme

liniare, linii, imite, elemente punctiforme sau de suprafaţă. Organizarea datelor poate fi total

diferită de la un model la altul, în funcţie de aşteptări: navigarea prin model, nevoia de obţinere a

unei analize spaţiale, a unor elemente de design sau proiectarea unor elemente din teren, cum ar fi

amplasarea unor clădiri noi în raport cu spaţiul înconjurător.

Exploatarea stereogramei digitale.

Stereograma digitală poate fi obţinută prin aerofotografiere cu ajutorul camerelor digitale de

tipul ADS40(Airborne Digital Sensor) dotată cu senzori DTS liniari de câte 12 000 de

detectori,DMC (Digital Modular Camera) dotată cu senzori bidimensionali de câte 4096/7168

detectori,o imagine digitală de 7908/15468 pixeli formându-se prin compunerea a patru segmente

imagine,sau prin scanarea fotogramelor analogice.Operaţia de scanare pe lângă faptul că este

costisitoare introduce şi o serie de erori geometrice şi radiometrice în imaginea obţinută.Aceste

erori în parte pot fi compensate.Imaginea digitală sau digitizată este prelucrată la staţii digitale

fotogrammetrice prin stereoscopie.

Exploatarea stereogramei digitale se poate face în mod interactiv,semiautomat sau automat.Lucrul

interactiv este mare consumator de timp având un randament scăzut şi presupune efectuarea

principalelor funcţii de către operator şi interpretarea stereomodelului de către acesta.Exploatarea

semiautomată presupune intervenţia operatorului în principalele etape de decizie şi adoptarea

soluţiei optime.Reprezintă o îmbunătăţire a procesului tehnologic combinată cu o optimizare a

soluţiilor adoptate.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

37Clasificarea metodelor de aerotriangulaţie şi caracterizarea lor

Aerotriangulatia este procesul de laborator, de determinare a coordonatelor–teren X,Y, Z ale

punctelor de indesire, necesare exploatarilor fotogrammetrice, folosind coordonatele-model

masurate la aparat si coordonatele-teren ale unui numar restrans de puncte de sprijin in cadrul unor

transformari spatiale intre spatiul-imagine sau model si spatiul-teren.

In cazul aerotriangulatiei analitice sunt utilizate coordonatele-imagine masurate pe

fotograma sau stereograma la monocomparatoare sau stereocomparatoare.

Domeniile de utilizare a punctelor de sprijin, determinate prin aerotriangulatie sunt :

- redresarea fotografica optico-mecanica sau analitica a fotogramelor independente

- stereorestitutia analogia analitica sau digitala a stereogramei;

ortofotoredresarea optica sau digitala a fotogramelor; diferite lucrari ingineresti cu aplicatii in caile

ferate, arheologie, arhitectura, proiectarea drumurilor, autostrazilor etc.

Exista diferite criterii de clasificare a metodelor de aerotriangulatie, printre care:

a) in functie de unitatea de lucru se deosebesc urmatoarele metode:

- aerotriangulatia prin incluziune, care reprezinta problema de baza a aerotrianguIatiei si consta

in utilizarea fotogramelor la scara mica pentru determinarea punctelor de indesire necesare

exploatarii stereogramelor la scara mare;

- aerotriangulatia in benzi, care consta in legarea modelelor adiacente prin asigurarea transferului

elementelor de orientare in scopul formarii benzii de aerotrianguIatie.

Transformarea acesteia in sistemul-teren si compensare se efectueaza pe baza punctelor de

sprijin si de control pe cale analitica:

- aerotriangulatia in bloc, care consta in formarea blocuIui de aerotriangulatie din modele

independente, triplete, benzi sau sectiuni de banda, fiecare constituind unitatea de lucru in cadrul

compensarii. Se deosebesc in acest caz doua metode si anume:

1. aerotriangulatia in bloc pe benzi, caz in care benzile se formeaza cum s-a aratat mai sus iar

transformarea si compensarea se efectueaza in bloc pe benzi;

2. aerotriangulatia in bloc cu modele independente, caz in care transformarea si compensarea se

efectueaza pe modele independente in bloc, simuItan sau secvential.

Trebuie mentionat ca blocurile de aerotriangulatie analitica folosesc drept unitate de lucru

fasciculul fotogrammetric, transformarea si compensarea in acest caz se efectueaza in bloc pe

fascicul.

b) in functie de distributia su numarul punctelor de sprijin, deosebim:

- aerotriangulatie cu reperaj complet;

- aerotriangulatie cu reperaj rarit, care asigura la teren un numar minim de puncte de sprijin

pentru o banda sau pentru un bloc;

c) in functie de modul de culegere si prelucrare a datelor avem:

- aerotriangulatie analogica, care utilizeaza aparatele de stereorestitutie pentru etapele de

reconstituire a fasciculelor fotogrammetrice, formarea stereomodelului, legarea modelelor

adiacente si pentru formarea benzilor de aerotriangulatie.

Transformarea in sistemul-teren si compensarea se efectueaza numeric.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Aceasta metoda, dupa dezvoltarea tehnicii de calcul si interfatarea aparatelor de

stereorestitutie cu un calculator, este mai putin folosita;

- aerotriangulatia analitica, care utilizeaza fotogramele independente sau stereogramele

drept unitate de lucru.

Dupa masurarea fotogramelor sau stereogramelor toate etapele procesului de aerotriangulatie se

desfasoara analitic.

In acest scop sunt utilizati algoritmi bazati pe metoda coliniaritatii, metoda coplanaritatii sau

coangularitatii.

Aparatele de masurare sunt interfatate cu calculatoruI, iar procesul este controlat pe etape in

mod interactiv de catre operator.

Masuratorile, rezultatele intermediare si rezultatele finale sunt inregistrate pe suport magnetic

pentru prelucrarile ulterioare.

d) in functie de modul de utilizare a datelor auxiliare se deosebesc metodele:

- aerotriangulatie cu date auxiliare, date furnizate G P S, altimetre etc. ;

- aerotriangulatie fara date auxiliare.

Din punct de vedere istoric in dezvoltarea aerotriangulatiei, cea mai lunga perioada de

timp, care a coincis si cu dezvoltarea tehnologiei clasice, a fost dedicata intelegerii, formarii si

compensarii benzii de aerotriangulatie.

Aceasta perioada a coincis cu dezvoltarea aparaturii analogice, iar aparitia calculatoarelor a

permis dezvoltarea si diversificarea metodelor de aerotriangulatie.

In cadrul sistemelor moderne de prelucrare digitaIa a imaginii, determinarea punctelor de

sprijin ramane economica metoda de asigurare a corespondentei intre planul imagine de prelucrat

si imaginea de referinta, intre imagine si harta.

In prelucrarea digitala automata a imaginii pentru registratia relativa sau absoluta a

imaginii, de aducere in corespondenta geometrica a doua plane imagine sunt utilizate in mod curent

forme liniare corespondente identificate si extrase din cele doua plane sau spatii.

e) in functie de dezvoltarea istorica metodele de aerotriangulatie se clasifica astfel:

- metoda aeropoligon este o metoda clasica de aerotriangulatie in banda efectuata la aparate

universale de stereorestitutie, ce permit exploatarea in serie a stereogramelor;

- metoda aerotriangulatiei cu modele independente reprezinta o metoda realizata cu ajutorul

aparatelor de stereorestitutie de mare precizie care nu permit exploatarea in serie a stereogramelor;

- metoda aerotriangulatiei analitice, dezvoltata in banda sau bloc se poate realiza prin metoda

fasciculelor, metoda modelelor independente, triplete. Aceasta metoda a fost dezvoltata dupa

aparitia calculatoarelor performante si cunoaste mai multi algoritmi de rezolvare.

In cadrul acestor metode punctele de indesire se pot determina prin utilizarea zboruIui

fotogrammetric curent, pe baza punctelor de sprijin determinate la teren sau prin metoda

incluziunii, caz in care punctele de sprijin, pentru a determina punctele de indesire pe zborul curent,

sunt preluate din alte zboruri la scara mai mica pentru care cunoastem elementele de orientare

exterioara ale fotogramelor sau Ie determinam pe baza unui numar redus de puncte de sprijin in

mod simultan cu exploatarea zborului curent.

Metoda de aerotrianguIatie cu date auxiliare este o metoda de actualitate ce presupune

utilizarea la preluare a unor aparate de masurare a coordonatelor a statiei de preluare cu aparate de

tipul GPS a unor platforme de navigatie de tipul INS (Inertial Navigation Systems) sau a unor

sisteme de navigatie de tipul Doppler, Omega, Loran , sisteme ce furnizeaza date ce pot fi utilizate

in calculul parametrilor transformarii si compensarii aerotriangulatiei.

In functie de dotarea fiecarei unitati fotogrammetrice se poate dezvolta si implementa

metoda care asigura precizia ceruta in conditiile cele mai economice.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

38.Principiul aerotriangulaţiei pe benzi

In procesul de determinare a punctelor de indesire prin aerotriangulatie se deosebesc

urmatoarele etape importante:

pregatirea lucrarilor si proiectarea retelei de aerotriangulatie;

marcarea si numerotarea punctelor de aerotriangulatie, de legatura si de sprijin;

masurarea si inregistrarea datelor, prelucrarea preliminara a acestora;

transformarea in sistemul teren si compensarea aerotriangulatiei

Datorita erorilor considerabile pe care le implica legarea modelelor in special in cazul

benzilor lungi, modelul general al benzii prezinta deformatii(curbura, torsiune) care nu se manifesta

liniar de-a lungul benzii, ci dupa functii de grad superior.

Desi au fost efectuate numeroase studii privind propagarea erorilor la alcatuirea unei benzi

si in consecinta modul care se deformeaza o banda de aerotriangulatie, metodele de compensare

recomandate de diferiti specialisti sunt sensibil diferite.

Cele mai multe procedee de compensare pe benzi folosesc formule de interpolare de gradul

II, ale caror coeficienti se d – teren

ale punctelor de sprijin (X, Y, Z) si coordonatele – model (x, y, z) ale acelorasi puncte in sistemul

benzii.

Se pot utiliza coordonate reduse la centrul de greutate al punctelor de sprijin, sau la unul din

aceste puncte, sau la alte puncte corespondente. In cazul metodei recomandate de K.Schwidefsky, compensarea se

executa separat pentru cele 3 coordonate pe baza unor polinoame de gradul II de forma:

,2

210 xPxaxaax

,2

3

2

210 yPxbxybybby (12)

.2

43210 zPxcxycycxccz

Semnificatiile termenilor din ultima iteratie (cea mai complexa) arata ca

la compensarea cotelor se au in vedere : translatia pe directia z, inclinarea longitudinala a benzii, inclinarea transversala, torsiunea hiperbolica si curbura parabolica a benzii.

Deoarece pentru fiecare punct se poate scrie cate o ecuatie in x, una in y si una in z, determinarea parametrilor necunoscuti, adica coeficientilor polinomiali se poate face aplicand principiul patratelor minime.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Astfel, pentru a afla coeficientii polinomului Px se poate forma un sistem de 6 ecuatii cu 3 necunoscute, pentru Py un sistem de 6 ecuatii cu 4 necunoscute, iar pentru Pz un sistem de 6 ecuatii cu 5 necunoscute.

Desi fiecare ecuatie contine atat necunoscute, cat si marimi masurate, cazul general de compensare pe care l-ar implica aceasta situatie se poate reduce la aplicarea metodei masuratorilor indirecte pentru obtinerea parametrilor necunoscuti.

Pentru acesta se are in vedere ca valorile coeficientilor polinomiali fiind foarte mici, derivatele partiale in raport cu marimile masurate(particularizate pentru valorile aproximative) se reduc practic la forma:

Ax1 = (1 0 0 -1 0 0 ) , Ay1 = (0 1 0 0 -1 0 ) , Az1 = (0 0 1 0 0 -1 ) . Observam ca la fiecare din cele 3 variante, valorile masurate (x, y, z; X,

Y, Z)i comparabile numeric in urma transformarii aproximative si corectiile lor (vx , vy , vz , vX , vY , vZ)i apar intr-o singura ecuatie(cea corespunzatoare punctului i) :

,ii

xiXx vvv

,ii

yiYy vvv

.ii

ziZz vvv

iar pe baza relatiilor (12) se vor putea scrie ecuatiile:

iixix vxP

iiyiy vyP

iiziz vzP

Dupa determinarea valorilor coeficientilor polinomiali, relatiile (12) vor

permite calculul corectiilor x, y, z care se vor apica tuturor punctelor benzii pentru a obtine coordonatele compensate ale acestora :

X = x + x

Y = y + y

Z = z + z

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Dupa cum s-a mentionat anterior, cele 3 polinoame se pot prezenta

sub diverse forme. Astfel, ele pot fi scrise sub forma :

,2

543

2

210 yxaxyayaxaxaax

,2

543

2

210 yxbxybybxbxbby (17)

.2

543

2

210 yxcxycycxcxccz

Compensarea se executa separat pe cele 3 directii (ca si la metoda

Schwidefsky) , dar numarul necunoscutelor fiind mai mare , se recomanda ca cele 3 siruri de puncte de sprijin sa se completeze cu cate un punct situat in apropierea axei x a benzii.

Desigur, pot fi folosite si alte formule polinomiale de gradul III, dar s-a constatat ca se obtin rezultate mai bune cand benzile de aerotriangulatie nu sunt prea lungi si se compenseaza cu formule de gradul II.

Deci, construirea benzilor lungi si compensrea lor cu polinoame de grad superior care cer un nunar mai mare de puncte de sprijin (dispuse dupa anumite criterii) conduce in general la rezultate mai slabe.

De aceea este preferabil ca astfel de benzi sa fie fragmentate si sa se compenseze cu formule de gradul II.

Mai trebuie mentionat ca, in cazul benzilor scurte(formate din maxim 6 fotograme) se poate considera ca deformatiile au un caracter liniar.

In general, exploatarea fotogrammetrica nu se limiteaza la o banda de fotograme.

Intre benzi vor trebui sa existe puncte de legatura transversala. Compensarea benzilor se face separat, aceste puncte de legatura vor

primi coordonate duble, provenind din cele doua benzi alturate. Ele vor trebui insa mediate, daca diferentele lor nu depasesc o anumita

toleranta. In caz contrar, ele vor fi considerate ca puncte distincte si se vor

renumerota.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

39.Principiul compensării aerotriangulaţiei în bloc

Este cel mai general si cel mai riguros mod de compensare.

Unitatea de calcul este fasciculul fotogrametric corespunzator fiecarei fotograme.

Acest fascicul este definit de coordonatele imagine ale punctelor de pe fotograma

respectiva si de elementele orientarii interioare ( f, xp, yp), (se face abstractie de distorsiune).

Fiecarui punct imagine j de pe fotograma k:(xj(k)

, yj(k)

) ii vor corespunde parametrii

directori:

f

xu

kjk

j

)()(

f

yv

kjk

j

)()(

Avem doua grupe de necunoscute:

1) cate 6 parametri de orientare pentru fiecare fascicol

- 3 rotatii: f,w, K;

- 3 translatii: Xo, Yo, Zo;

2) coordonatele teren ale punctelor de aerotriangulatie: Xj, Yj, Zj;

Aceste ecuatii se scriu folosind coordonatele teren cunoscute ale reperilor si o ecuatie de

conditie, ca pentru un punct de legatura comun mai multor fotograme, sa se obtina coordonatele

compensate egale.

Necunoscutele se determina intr-un proces iterativ, pe baza unor valori aproximative ale

parametrilor necunoscuti, determinate in prealabil.

Aceasta metoda necesita insa un volum foarte mare de calcul.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

40.Cazuri de preluare a fotogramelor terestre şi de la mică distanţă

Fotogrammetria terestră este o metodă precisă de măsurare, care se aplică în diferite domenii ale ştiinţei şi tehnicii. Ea a pătruns şi dă rezultate foarte bune în construcţii, arhitectură, zootehnie, medicină etc, iar în ultimul timp chiar în verificarea polizării suprafeţelor metalice (permite trasarea curbelor de nivel cu echidistanţe de 0,02 mm şi mai mici).

Fotogrammetria terestră în scopuri topografice constă în înregistrarea din staţii terestre (de coordonate cunoscute) a obiectului ce interesează, înregistrarea se face cu ajutorul unor aparate speciale numite fototeodolite. Avînd staţii fixe, care se pot alege pentru îndeplinirea anumitor cerinţe, posibilităţile fotogrammetriei terestre sînt mai mari în ceea ce priveşte precizia. Deşi nu poate da randamentul aerofotogrammetriei în ridicările topografice ale teritoriului pe spaţii mari, este în măsură a da rezultate bune în ridicările unor porţiuni de teren (versanţi abrupţi, pereţi, zone în unghi mort), care nu pot fi redate pe plan prin aerofotogrammetrie.

In fotogrammetria terestră, ca şi în aerofotogrammetrie, elementul de bază pe care se execută măsurătorile este stereomodelul, obţinut ca urmare a orientării relative şi absolute a celor două fotograme luate din staţii diferite.

Stereograma terestră

Elementele caracteristice ale unei stereograme terestre comune cu ale stereogramei formate din

fotografii aeriene (fig. 190), sînt: — punctele nucleale K1 şi K2; — axa nucleală S1K1K2S2', — planele nucleale S1P, S1S2M etc.; — razele nucleale K1p1, K2p2, K1m1, K2m2 etc.; — baza de fotografiere S1S2; — distanţa focală f = S1o1 = S2o2.

Cunoscînd poziţia în spaţiu a punctelor nucleale Kt şi K2 şi ţinînd seama de proprietăţile proiective şi perspective ale fotogramelor, se poate determina pe axa nucleală baza de fotografiere S1S2 ajungîndu-se la reconstituirea obiectului fotografiat.

Bazele matematice ale fotogrammetriei terestre

1. ECUAŢIA ANALITICĂ DE CONDIŢIE

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Orice punct spaţial (care are imagini în cele două fotograme conjugate Fx si F2 — fig. 191) este

determinat prin trei ecuaţii, care dau coordonatele X, 'Y si Z

RELAŢIILE MATEMATICE DE BAZĂ ÎN CAZUL STEREOGRAMELOR NORMALE

în cazul stereogramelor normale, relaţiile matematice de legătură a punctelor de pe teren cu punctele imagine corespunzătoare pe fotograme rezultă din asemănarea unor triunghiuri (fig. ) şi ele sînt:

înlocuind pe Y din ecuaţiile (a) şi (c) cu expresia din ecuaţia (b), se obţine.

Comparînd aceste formule cu cele corespunzătoare din aerofotogramme-trie, se constată că ecuaţia

care dă pe X, şi într-un caz şi în altul, are aceeaşi expresie. Ecuaţia care dă Y în aerofotogrammetrie

iar aceea care dă pe Zţ este

Se observă că ecuaţiile lui Y şi Z diferă, deoarece s-au schimbat Y şi Z între ele.

Fig. 193. Relaţii matematice în cazul stereogramelor terestre normale.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

41.Exploatarea fotogramelor terestre şi de la mică distanţă pe baza

elementelor de orientare exterioară şi prin transformare liniară

directă Cazul fotogramelor preluate normal

În cazul stereogramelor normale, relaţiile matematice de legătură a punctelor de pe teren cu punctele imagine corespunzătoare pe fotograme rezultă din asemănarea unor triunghiuri şi ele sînt:

înlocuind pe Y din ecuaţiile (a) şi (c) cu expresia din ecuaţia (b), se obţine.

Cazul fotogramelor preluate paralel deviat

In figura 198 se dă schema de înregistrare fotografică terestră şi a restituţiei pentru fotograme paralel deviate. S1 şi S2 sînt punctele de staţie, bx şi by componentele bazelor, iar A un punct al obiectului fotografiat. Centrele de proiecţie la aparat sînt S1 şi S2. Punctul restituit are aceeaşi poziţie relativă faţă de fotograme, deoarece raza S0AI s-a obţinut prin deplasare paralelă faţă de S2A1.

FOTOGRAMMETRIA


IOAN STOIAN

Mecanismul pentru determinarea poziţiilor planimetrice ale punctelor (fig. 199) se compune din tijele L1 şi L2, care materializează poziţia în plan a razelor proiectante. La capătul tijei L2 se pot introduce componentele bK şi by ale bazei. Distanţele focale f1 şi f2 se introduc la ambele tije, prin aşezarea distanţelor S1P1 şi S2P2 (proiectate pe axa y). Tija L2 se poate roti în jurul lui S2, de la —2

g

la +5g, făcînd astfel posibilă restituţia stereogramelor uşor convergente sau divergente.

în figura 200 se dă schema de principiu a dispozitivului de determinare a cotelor punctelor stereomodelului. Pentru planul orizontal şi vertical este un cărucior comun, care conduce în plan orizontal pe Kx, iar în plan vertical pe Kz. La căruciorul Kz se pot introduce componentele bazei by şi bz. Tijele L1 şi L2 au ca centru de rotaţie punctul I.

Observarea stereoscopică se realizează cu ajutorul unui microscop binocular. Sistemul de observare are precizia mm, iar al coordonatelor de mx = mz = ^0,01 mm.

Rapoartele de amplificare între aparat si masa de desen este 0,5X ; l

xşi

x 2

X.

Mai există şi alte stereoautografe destinate pentru restituţia fotogramelor terestre, ca: terragraful, autograful mic Zeiss-Aerotopograph (formatul fotogramelor 6 X 9 cm; distanta focală de 53 ... 67 mm, puterea de mărire v

x = 8

X).

Date post:	25-Jul-2015
Category:	Documents
Upload:	iulianstef884746
View:	84 times
Download:	2 times

Aide Memoire Fotogrammetrie

Documents