Subiecte Fotogrammetrie

1.Caracteristicile imaginii digitale. Achizitia imaginii digitale1.1 Caracteristicile imaginii digitaleImaginea digitala se poate obtine prin preluarea cu ajutorul unor sisteme optico-mecanice sau opto-electronice de baleiaj in spatial obiect.Imaginea digitala este reprezentata printr-o matrice bidimensionala de elemente-imagine.Pozitia geometrica a unui pixe in cadrul imaginii este data de numarul liniei r si numarul coloanei c, nivelul de gri sau culoare fiind dat de o valoare cuprins intre 0 si 255. Aceasta valoare se stocheaza in calculator pe 8, 16, 24 sau 32 biti, care sunt tratati apoi ca o unitate.In fotogrammetria digitala imaginea alb-negru este reprezentata printr-un singur plan-imagine, imaginea color este reprezentata prin trei astfel de plane-imagine , iar imaginea multispectrala este reprezentata prin mai multe plane-imagine , preluate in interval de banda diferite.

fig 1 Sistemul de coordinate-imagine in fotogrammetria digitala

Calitatea fotogramei aeriene se defineste in termenii rezolutiilor geometrice si radiometrice a fidelitatii reprezentarii contrastelor si culorilor.Pentru a pastra precizia de masurare din fotogrammetria analitica,dimensiunile pixelului trebuie sa fie cat mai mici.In consecinta volumul de date-imagine digitae ce urmeaza a fi inregistrate si prelucrate va fi foarte mare. Trebuie mentionat faptul ca utilizarea imaginilor color sau fals-color tripleaza volumul de date. Alegerea marimii pixelului , a metodei si a raportului de compresie depinde de aplicatie. Cei mai important factori sunt: precizia ceruta,metoda de masurare,marimea si tipul obiectelor de masurat.Prelucrarea imaginii fotogrammetrice ,ca de exemplu: orientarea interioara,exterioara ,exploatarea fotogramei si a stereogramei , intocmirea modelului digital altimetric si al terenului si a ortofotoplanurilor.Pentru realizarea orientarii in mod automat, modulele de automatizare trebuie sa admita diferite tipuri de date imagine si diferite elemente de sprijin.In ceea ce priveste orientarea interioara, aceasta trebuie reconstituita si in cadrul exploatarii imaginilor digitale.

In cadrul realizarii orientarii exterioare, la exploatarea imaginii digitale sau imaginii obtinute prin scanare in mod independent se determina parametrii transformarii din spatial-imagine in spatiu-obiect ,sau din spatiul-model in spatiul-obiect in cazul exploatarii prin metode stereoscopice a doua sau mai multor imagini digitale.In cazut exploatarii a doua sau mai multor imagini orientarea exterioara se efectueaza in 2 etape:-orientarea relativa presupune determinarea celor cinci parametric in fctie de metoda de orientare aleasa.-orientarea absoluta in mod automat consta in determinarea parametrilor de transformare a stereomodelului in spatial-obiect.1.2 Achizitia imaginii digitaleAchizitia imaginii digitale se realizeaza cu ajutorul unor sisteme opto-electronice, detectorul sau senzorul reprezentand cea mai importanta component a unui astfel de sistem. Prelucrarea digitala presupune o discretizare a semnalului bidimensional. Semnalul analogic rezultat in functie de cantitatea radiatiei incidente care cade pe suprafata senzorului, este amplificat, iar apoi esantionat si reconstituit.Pentru preluarea imaginilor digitale se utilizeaza urmatoarele tipuri de senzori:-senzori optico-mecanici de baleiaj in spatial-obiect. Prin utilizarea acestui tip de sensor, imaginea se formeaza in mod secvential prin baleiaj, pixel cu pixel, sau grup de pixeli cu grup de pixeli.-senzori optico-electronici liniari de baleiaj in spatial-obiect. Sunt senzori de tipul DCS (dispositive cuplate prin sarcina), de la CCD sau senzorul liniar este plasat in planul focal al sistemului optic de focusare si transforma energia incidenta intr-un semnal electric. Semnalul este amplificat, esantionat, prelucrat si pe baza lui se formeaza imaginea,in mod secvential, linie cu linie.-senzori opto-electronici DCS sau DTS bidimensionali.

2.Prelucrarea radiometrica a imagini digitale

Prelucrările radiometrice se refera la operațiile asupra nivelului de gri sau culoare a planului-imagine, fiind specifice operațiilor de întărire sau slăbire a contrastului imaginii, de filtrare sau de analiză a imaginilor de prelucrat.Mărimi statistice – fiecare pixel al imaginii digitale este definit prin linia r, coloana c si nivelul său de gri I(r,c). Pentru un segment de imagine care trebuie prelucrat se pot defini o serie de mărini statistice:- valorilea medie se calculeaza pentru nivelurile de gri Ir,c ale segmentului de imagine de preluat (m).-dispersia (sau variatia) se noteaza cu σ.-gradientul se utilizeaza in scopul intaririi contrastului imaginii faolsind valorile de gri din imediata vecinatate a pixelului curent.-histograma si histrograma cumulativa sunt utilizata in o mare gama de prelucrari radiometrice preliminare . Histrograma arata distributia valorilor de gri Ir,c pentru un segment de imaginea de prelucrat. Histrograma cumulativa are valori cuprinse intre 0 si 1 si de utilizeaza pentru intocmirea mozaicului intocmit din mai multe fotograme pentru racordarea nivelurilor de gri ale fotogramelor adiacente , in calibrarea intrena a senzorilor inagine si in prelucrarea imaginilor pentru intocmirea ortofotohartilor , prin modificarea, adaptarea , depasarea sau egalizarea histogramei , cu ajutorul unor tabele. Intarirea imaginii- aceasta operatie se realizeaza in scopul imbunatatieii contrastului si a evidentierii principalelor elemente din imaginea de prelucrat pentru a ușura aplicarea metodelor de prelucrare, corelatie, extragere a liniilor, limitele sau diferite obiecte din imagine. Prin modificarea histogramei se poate onbine îmbunătațirea contrastului imaginii. Filtrul trece sus taie frecvențele joase , iar fecvențele înalte precum limitele sunt întărite.Slabirea imaginii- filrele trec jos taie frecventele înalte, iar imagineea este slăbită. Filtrul se aplică la eliminarea zgomotului din imagine si aplicarea diferitelor corectii. Binarizarea imaginii- acest tip de prelucrare este specific analizei in mod automat a imaginii, a corelației imaginilor , identificaării si extragerii formelor liniare din imagine . Binarizarea se efectueaza in urma întărieii contrastului formelor liniare din imaginea de prelucrat. Imaginea binara mareste viteza de cautare a formelor corespondente in imaginile de registrat si usureaza identificarea si extragerea formelor liniare din imagine.Piramida – imagine- se intelege o structură de date-imagine care reprezintă plane-imagine succesive care au inforamtia nivelurilor de gri a inginii originale compensată, mărita sau filtrată și o rezolutie geometrica sau radiometrica mai slaba sau mai mare decat imaginea originala.

3.Prelucrarea geometrica a imaginii digitaleMetodele neparametriceTransformrea imaginii se efectueaza pe baza punctelor de sprijin identificate in cele doua imagini si uniform distribuite in imaginea de referinta si in imaginea de prelucrat.Etapele transformarii in acest caz sunt:

1) Stabilirea modelului matemaatic al transformarii.2) Identificarea punctelor de sprijin corespondente intre cele doua imagini.3) Calculul parametrilor transformarii.4) Transformarea imaginii de prelucrat in sistemul imaginii de referinta prin metoda directa sau prin

reesantionare.Metodele parametrice presupun respectarea fasciculelor fotogrammetrice de la preluare si a datelor de calibrare a camerei de preluare.Etapele transformarii pentru aceste metode sunt in functie de tipul imaginii,scopul prelucrarii sau modul de exploatare a imaginilor in mod independent sau stereoscopic.Exploatarea in mod independent a fotogramelor se efectueaza in urmatoarele etape:

1) Efectuarea orientarii interioare cu aplicarea corectiilor preliminare datelor-imagine2) Efectuarea orientarii exterioare a fotogramelor in mod independent3) Transformarea imaginii pe baza modelului digital altimetric al terenului, in scopul intocmirii

ortofotoplanurilor.Etapele transformarii imaginii pentru exploatarea stereoscopica a stereogramelor sunt:

1) Efectuarea orientarii interioare cu aplicarea corectiilor preliminare datelor-imagine2) Efectuarea orientarii exterioare a fotogramelor in mod independent in serie si efectuarea orientarii

absolute a stereomodelului3) Transformarea imaginilor de prelucrat in vederea crearii imaginilor normale in vederea exploatarii

stereoscopice4) Exploatarea stereoscopica a stereomodelului.

Metode de reesantionare Transformarea imaginii prin reesantionare presupune calculul pozitiei pixelului correspondent in imaginea de transformat si corespunzator acestei pozitii se reesantioneaza nivelul de gri al acestui pixel. Pentru acest lucru se poate utilize metoda pixelului apropiat, interpolarea biliniara, convolutia cubica sau polinoame ortogonale Lagrange.

Metoda vecinului cel mai apropiat presupune asumarea unei erori de maxim o jumatate de pixel. Avantajul acestei metode este viteza mare de calcul, in schimb prezinta dezavantajul crearii unei imagini cu discontinuitati prin atribuirea unor valori de doua ori in timp ce alte valori nu sunt atribuite deloc.

Metoda interpolarii biliniare elimina dezavantajul mai sus mentionat necesitand in schimb un timp mai mare de calcul, coeficientii sunt simplu de calculate si avem o verificare pentru acestia.

Metoda de reesantionare prin convolutie cubica . utilizarea unei functii spline cubice aproximeaza cel mai bine functia de reconstituire a semnalului imagine. La calculul valorii interpolate participa 16 pixeli cei mai apropiati.

4. Principiul geometriei epipolareProcedurile automate pot fi folosite la asezarea marcii mobile sau marcii de masurare pe punctele din stereomodel. Aceasta implica identificarea punctelor corespondente din perechile de imagini corespondente ,operatie denumita corelatia sau potrivirea imaginilor ce solicita un volum de calcul foarte mare. Prin folosirea principiului geometriei epipolare, practice zona de cautare a punctului correspondent va fi restransa la o singura linie de imagine.Daca orientarea relative a perechii de imagini este cunoscuta, conditia de coplanaritate poate fi folosita pentru a defini liniile epipolare. Aceasta situatie este ilustrata principal in fig de mai jos. Figura prezinta intersectia planului epipolar cu planul imaginii din stanga si respective al celei din dreapta. Liniile de intersectie obtinute reprezinta liniile epipolare. Ele sunt importante cunoscand pozitia punctului imagine a1 pe imaginea din stanga, punctual sau correspondent a2 din imaginea din dreapta se stie ca este situate pe linia epipolara din dreapta. De exemplu daca punctual-obiect A este asezat in pozitia A, punctual sau imagine in imaginea din stanga va fi tot punctual a1. Presupunand pozitia A a punctului-obiect, pozitia corespondenta a2 a punctului sau imagine in imaginea din dreapta, poate fi calculate prin intermediul ecuatiilor de coliniaritate.Prin folosirea principiului geometriei epipolare gasirea punctelor corespondente este mult mai eficienta. Acest aspect este foarte important in special cand un numar mare de puncte corespondente trebuie sa fie identificate, asa cum este cazul generarii modelului digital altimetric. Multe sisteme de statii fotogrammetrice digitale realizeaza reesantionarea epipolara dupa orientarea relative, astfel ca liniile de pixeli din perechea de imagini ce alcatuiesc stereograma corespund cu liniile epipolare. Aceasta reesantionare poate mari in continuare eficienta operatiei de corelatie a imaginilor.

5 Modelul digital al terenului

Definit intr-o acceptiune mai apropiata de scopul sau aplicativ, modelul digital al terenului reprezinta un instrument informatic constituit din informatii de teren si programe de calcul, incluzand alaturi de modulele aferente prelucrarii si module de sortare,stocare sau editare ce formeaza o componenta principala a sistemelor informationale geografice. Procesul de generare a modelelor digitale altimetrice cuprinde urmatoarele etape:

- Culegerea datelor initiale- Prelucrarea preliminara- Prelucrarea de baza(conversia)- Evaluarea calitatii modelelor construite- Stocarea(arhivarea)- Exploatarea prin diferite procedure applicativea) Culegerea datelor initiale

Culegerea datelor de referinta reprezinta o etapa fundamentala in cadrul procesului de generare a modelelor digitale , fiin dependenta direct de tipul modelului generat si conditionata de specificatiile utilizatorului modelului.Punctele de referinta sunt culese fotogrammetric, daca se dispune de imagini preluate la scari mari, sau topographic, prin intermediul statiilor de teren totale, in cazul modelelor caracterizate printr-un nivel superior de precizie geometrica ce solicita o densitate mare de punte.

b) Prelucrarea preliminara Prelucrarea preliminara include urmatoarele operatii tipice: transformari de coordinate, corectii ale erorilor sistematice si eliminarea greselilor, filtrarea erorilor aleatorii, compresia datelor, conexarea subseturilor de date, editarea codificarilor si restructurarea.

c) Prelucrarea de baza Datele ce au fost prelucrate preliminar sunt stocate pentru a fi regasite si supuse prelucrarii de baza conform specificatiilor utilizatorului.Pentru a se asigura modelele de calitate buna sau cel putin acceptabile, sunt necesare programe sofisticate, de nivel inalt. Programele profesionale identifica si elimina erorile mari, considera riguros liniile de frangere a pantei si le integreaza in structura modelului final.

d) Evaluarea calitatii Metoda de evaluare aplicata este bazata pe compararea cotelor calculate in model, cu valori de cota de verificare distribuite aleatoriu si calculul erorii medii patratice cu ajutorul patratelor diferentelor obtinute.In general, culegerea punctelor de referinta cu un pas mic de esantionaj conduce la precizii superioare ale modelului. Pentru a se obtine aceeasi precizie sunt necesari pasi de esantionaj mai mici in terenurile accidentate, decat in terenurile plane. Curbele de nivel spre exemplu, se adapteaza intrisec la variabilitatea terenului.

e) Arhivarea Principiile de baza referitoare la arhivarea datelor de cota privesc la urmatoarele aspect:

- Datele sa poata fi regasite convenabil, actualizate si imbunatatite efficient, daca este necesar- Sa aiba la dispozitie o legatura cu o baza de punte geodezice, pentru a putea adapta modelele digitale

la revizuirea punctelor de reper- Sa fie insotite de un raport referitor la metadata.f) Prezentarea datelor

Utilizarea datelor de teren reprezentate sub forma de modele digitale in scopul rezolvarii unor probleme legate de teren constituie obiectul rularii de programe adecvate. Acestea pot fi atat module din programe de model digital cat si programe de calculator specifice.

6. Precizia modelului digital al terenului. Aplicatii ale modelului digital al terenului.

Factorii fundamentali care determină randamentul și precizia unui model sunt

-gradul de accidentare a terenului modelul digital al terenului are precizia maximă în zone uniforme , neaccidentate;-structura datelor;-modul si metoda de eșantionaj; -aparatura fososită și metode de prelucrare.

Precizia planimetrică si altimetrică care poate fi realizată utilizând metodele forogrametrice, scara finala a hărtilor si planurilor , respectv modelelor digitale sau echidistantele curbelor de nivel, depind de diferiti factori intercorelat,dinte care cei mai importanti sunt scara si rezolutia imaginilor(fotogramelor), înalțimea de preluare(H) , raportul baza/inaltime (B/H) aferent stereogramelor si precizia echipamentului de masurat utilizat.

Precizia masurarii cotelor de referinta pentru modelele digitale este conditionata de raportul dintre baza si inaltimea de preluare (B/H) , de precizia echipamentelor folosite in procesul de masurare , precum si de inaltimea de preluare(H).Raportul baza/inaltime (B/H) este dependent de distanta focala si unghiul de camp, corespunzatoare obiectivului camerei fotogrammetrie.

Exprimata ca eroare medie patratica se situeaza in intrevalul ±(0.1-3.0)m pentru inaltimile de preluare(fotografiere) posibile,pana la valoarea de 15 km , aferent misiunilor de zbor realizate cu avioane speciale.

Aplicatii ale modelului digital al terenului.

Modelul digital al terenului , cosntituind o metoda moderna si eficienta de reprezentare a terenului, faciliteaza o serie de calcule statistice , realizari de profile si analize ale terenului prin intermediul Sistemelor Informationale Geografice, precum si automatzarea proceselor in diferite domenii de activitate care utilizeaza datele terenului , si anume:

Industria constructiilor civile:-proiectarea autostraziilor, dr, cf,aeroporturilor,porturilor, canale etc.-proiectarea zonelor rezidentiale sau celor industrilae , liniilor pentru trasportul energiei electrice etc.

Industria costructiilor agricole:-proiectarea sistemelor de irigatii.-constructia santurilor , teraselor, platformelor etc.

Industria comunicatiilor:-stabilirea pozitiei releelor de transmisie a emnalului antene GSM. Industria miniera:-proiectarea si monitorizarea excavatiilor, depozitelor etc. Fotogrammertrie si teledetectie:- obtinerea ortofotoplanurilor, ortofotoredresarea imaginilor

satelitare Stiinta Pamantului- geologie tehnica , geneza formelor de relief, studii de eroziune , studii ale

acurgerii apelor in bazinele de receptie si analiza drenajului. Scopuri militare: – vizualizarea campului de lupta, ghidarea avioanelor. Conducerea focului altileriei

in care modelul digital al terenului este utilizat pentru calcuul elementelor de tragere, intrucat permite extragerea automata a cotelor pinctelor terenului si calcul rapid.

Robotica :– cerecetarea robotilor inteligenti , a robotilor de servicii, constituie un domeniu de mare interes in prezent.

7.Intocmirea ortofotoplanurilor

Daca in cazul redresarii diferentiale, ortofotoharta este obtinuta prin expunerea in mod secvential punct cu punct, linie cu linie sau element cu element de suprafata cu element de suprafata, in functie de altitudinea medie a acstui element , in cadrul fotogrammetriei digitale fiecare pixel va fi expus in functie de altitudinea sa. Daca in cazul modelelor aptice- mecanice cotele sunt citite direct pe stereomodel , in fotogrammetria digitala , cotele pixelilor sunt interpolate pe MDAT, care se formeaza pentru fiecare stereograma care se exploateaza pentru intocmirea ortofotoplanului.

In fotogrammetria digitala , pentru intocmirea ortofotaoplanurilor se intalnesc urmatoarele situatii:

a. Fotograma care se transforma provine de le o stereograma.

In cadrul acestui proces , trebuie parcurse uramtoarele etape: orintarea interioara, orientarea relativa , orientarea absoluta, constructia stereomodelului, transformarea imaginii in scopul intocmirii ortofotoplanului.

Orientarea interioara poate fi efectuata de catre operator , in mod manual prin identificarea si masurarea coordonatelor indicilor de referinta, in mid semiautomat prin identificarea si masurarea unui indice, iar ceilalti pot fi identificati si masurati in mod automat sau complet automat.

Orientarea exterioara a stereogramei se poate efectua la statiile digitale urmand cele doua etape si anume :orientarea relativa si absoluta a stereomodelului.

Pentru transformarea imaginii este utilizat urmatorul principiu:imaginea se exploateaza numai in zona utila a stereomedelului.

Transformarea imaginii se face pentru zona utila a stereomodelului, parcurgand urmatoarele etape:- in planul ortofotoplanului se impune valoarea pixel in cadrul retelei create.

- Se interpoleaza pe MDAT cota pixelului corespunzator acestei pozitii(metoda biliniara)- Se calculeaza coordonatele- imagine ale pixelului care va fi transformat in planul

ortofotoplanului(relatiile de colinearitate)- Se reesantioneazavaloarea intensitatiide gri folodind metoda interpolara biliniara , metoda vecinului

cel mai apropiat sau covalenta cubica.b. Fotograma se transforma in mod independent

Se considera cunoscuta orientarea fotogramei independente sau se determina pe baza punctelor de sprijin identificat in MDAT si in planul-imagine.

Efecturea transformarii se face in doua etape: o transforame aproximativa si o transformare de precizie.Etapele transformarii imaginii sunt:-se determina elementele se orientare exterioare ale fotogramei prin metoda coliniaritatii;

- Se efectueaza o supraesantionare a imagini de trasnformat pentru rotatii mai mari de 100-150, care are rolul de a evita golurile in imginea transformata.

- Se transforma colturile imaginii in planul ortoftoplanului pe baza MDAT;- In relatiile de colooniaritate se impune o cota medie Z a planului de referinta si coordonatele –

imagine de treansformat r,c;- Din aceste relatii se calculeaza X si Y- Cu X si Y se identifica punctele care definesc elementele de suprafata in care se incadreaza valorile;- Se interpoleaza cota Z coerespunzatoare acestei pozitii- Se revine cu noua valoare a caotei si serecalculeaza noi valori pentru X si Y- Procesul continua pana ce se atinge precizia impusa in satiul obiect ptr transformare;- Se creeaza o retea imaginara corespunzatoare ortofotoplanului ce va fi creat , folosind cale 4 puncte

ale colturilor imagini- Se interpoleaza cotele in MDAT , pornindu-se din planul ortofotoplanului , dupa care prin relatiile de

coliniaritate se gasete pozitaia pixelului care va fi reesantionat.

8. Camera aeriana digitala Ultracam-D1) Elemente preliminare

De la conceptual initial al camerei aeriene UltraCam de format mare s-a ajuns la o noua camera digitala Ultracam-D,fiind considerate drept “camera digitala din a doua generatie”.Trasaturile de baza se pot reduce la:

- Salveaza culorile RVA (Rosu,Verde,Albastru) adevarate si IRA (Infrarosu Apropiat) - Asigura o inalta calitate a imaginii cu o rezolutie radiometrica de 12 biti- Creste redundant printr-o inalta acoperire, ceea ce rezulta din robustetea superioara a tuturor

procedurilor automate, ca si prin reducerea nevoii de interventie manuala.Principiul de baza al Ultracam-D consta in utilizarea senzorilor CCD si ordonarea acestora pentru a se realiza un singur sistem de coordonate ale imaginii,cu un singur centru de perspectiva.Dispunerea senzorilor in Ultracam-D s-a facut dupa cum urmeaza: noua senzori pancromatici si patru CCD-uri in tot atatea culori.

Deoarece CCD-urile nu pot fi asamblate fara lacune cele 9 chip-uri trebuie sa fie repartizate pe 4 camere Koni diferite. Acestea sunt orientate parallel,respective perpendicular pe suprafata Pamantului,si dotate cu acelasi tip de obiectiv astfel incat toate inregistrarile sa aiba aceleasi caracteristici.Informatia despre culoare provine de la alte 4 camere Koni cu obiective de 28 mm si de la fiecare CCD pentru (R) rosu, (V) verde, (A) albastru si infrarosu apropiat(IRA).2) Componentele camerei Ultracam-DPrincipalele component ale camerei sunt:

- Unitatea de senzori- Unitatea de calcul si stocare- Optiuni privind fluxul datelor.

Imaginea care rezulta are un format de 11500x7500 pixeli si corespunde imaginii unui film de 23cm/15cm.3)Functionarea sistemului Ultracam-Da) Flexibilitatea fluxului de date imagineLa teren, unutatea SCU va putea continua procesarea fie la oficiul aeroportului,fie la sediul firmei. In mod alternative,datele din SCU pot fi decarcate intr-un “server mobil. Imaginile prelucrate vor intra automat si in totalitate intr-un sistem de regasire si arhivare datelor.b) Inregistrarea cu camera digitala Ultracam-Dpentru inregistrare s-a realizat proiectarea zborului cu Ultracam-D ca la o cmera de aerofotografiere “clasica”cu o distant focala de 21cm si un format al imaginii 23x23cm. Singura diferenta este formatul

dreptunghiularin proportia laturilor 3:2, care in principiu face necesara o acoperire de 60%, adica aproape jumatate de imagini din interiorul fiecarei benzi.

9. Statia fotogrammetrica digitala Vexcel 1) Fluxul tehnologic si fotogrammetric al statieiFluxul tehnologic al statiei fotogrammetrice porneste de asemenea de la o configuratie hardware minima.Impreuna cu Ultracam-D, Vexcel a lansat linia de productie pentru UltraMap, Server Pro care reprezinta o solutie hardware si software deplin automatizata si integrate pt faza de postprocesare,arhivare si catalogare a imaginilor digitale, de management si distributie a produselor.2) Prelucrarea la teren In aceasta ultima faza sunt realizate operatiuni de prelucrare a imaginii digitale in vederea asigurarii unor parametric superiori, atat de rezolutie radiometrica sau de rezolutie geometrica cat si de calibrare stereo.3. Avantajele camerei Ultracam-D:a) rezolutia radiometrica ridicata. Rezolutia radiometrica ridicata este un avantaj major, determinand inregistrarea de imagini digitale cu 12 biti/pixel fata de numai 8 biti/pixel in cazul rolelor de film scanate,fara distorsiuni ale imaginii.b)precizie geometrica ridicataCamera fotogrammetrica digitala are o precizie geometric ace depaseste toate icercarile precedente ale celorlalti producatori :-exista un singur sistem de coordonate care este strict impus.-exista un singur punct principal datorita asa-zisei imagini sintetice.c)Calitatea totala cu procedeele fotogrammetrice existente ,cu oprtunitati de imbunatatire a productivitatii.Imaginile in format digital furnizate de UltraCam-D se prelucreaza prin metodele de lucru traditionale din fotogrammetrie ,fara a fi nevoie de programe noi ,dar cu posibilitati vaste de automatizare a etapelor de lucru ,fara costurri suplimentare .d ) Calitatea superioara a zborului Controlul caliatatii zborului si prelucrarea datelor inca din timpul zborului garanteaza un timp mai scurt pana la predarea datelor digitale .e) Investitie financiara profitabila Prin utilizarea camerei digitale UltraCam-D se elimina cheltuielile privind :-achizitionarea rolelor de fil-procesarea imaginilor-scanarea filmelor f) Furnizarea unui numar mai mare de imagini digitale redundante se face fara costuri suplimentare Imaginile digitale rezultate in urma zborului elimina costurile cu achizitionarea si prelucrarea filmelor ,deschizand noi orizonturi .g) Sesiunea de inregistrare a imaginilor pana la 6 ore Utiizand sistemul UltraCam-D se pot prelua imagini digitale timp de 6 ore cu o acoperire intre 70 -95 % ,imaginea fiecarui punc de pe pamant regasindu-se in cel putin 3 imagini .h) O claritate stereoscopica ridicata Raportul mult mai bun dintre semnal si zgomot ,rezolutia radiometrica ridicata a perechilor de imagini digitale determina o claritate stereoscopica superioara si o precizie de 2,5 ori mai mare decat in cazul filmelor scanate I )O afacere protejata Cum tehnologia avanseaza ,componentele de stocare si procesare pot fi actualizate pentru a mari timpul de zbor si viteza de prelucrare ulterioara .j) Alte avanataje -include in spectrul multi-banda IRA -efectuarea compensarii pentru a realiza pixeli foarte mici -sistemul modular functioneaza in cel mai inalt grad -rigurozitatea in operatiile avionului la mare altitudine10. Camera aeriana digitala DMC.

1. Elemantele preliminare-camera aeriana DMC, bazata pe o matrice de senzori CCD, este rezultatul unui „joint venture” intre intergraph(cu parte digitala) si Carl Zeiss(cu parte optica). Aceasta cooperare ofera o mai buan precizie geometrica pentru aplicatiile fotogrammetrice. Inalta precizie este determiata de anumite dimensiuni matriceale ale pixelilor CCD, structurate pe doua placute de silicon.

Modelul se snzor al camerei DMC este bazat pe principiul perspectivei centrale , care a fost stabilit in fotogrammetrice acum aproapte 100 de ani. Fundamentata pe sistemul FMC(forword motion compensation), camera DMC atinge o rezoutie la teren sub 2 inch(aproximativ 5 cm)

2. Componentele camerei DMC:

a) Ansamblul primcipal al camerei DMC:

4 obiectivi de inalta rezolutie –pancromatic(7k*4k) 4 obiectivi –multispectrali (3k*2k) Rezolutia imagini compozite este de 7680*13842 pixeli 1 unitate electronica a camerei 3 unitati de inregistrare si stocare a datelor din timpul zborului, cu o memorie de arhivare de 840 GB

b)Sistemul de Management al Senzorilor Camerei (SMSC), inculde:

Sofrware pentru SMSC Modul de cintrol al senzorilor SMSC videocamera

c) Girostabilizator al camerei DMC

d) Kit inelar T – AS Adapter

e) Sistem de postprocesare la teren

f) Software de planificare a misiunii

3. Functionarea sistemului DMC. In prezent ,camerele aeriene digitale sunt construite pe concepte tehnice diferite , fiecare in curs de perfctionare. DMC foloseste un sistem modular fundamental pe o matrice de senzori speciala, in scopul de a realiza , impreuna cu capabilitatiile multispectrale (MSS) o inalta rezolutie geometrica.

11. STAȚIA FOTOGRAMMETRICĂ DIGITALĂ INTERGRAPH:1. Fluxul tehnologic/fotogrammetric al stației (ImageStation):

Fluxul tehnologic al stației fotogrammetrice digitale este un lanț complet, începând cu camera DMC și sfârșind cu creearea produselor livrabile în cadrul stației de lucru ImageStation, prevăzută cu procesoare și stații grafice de înaltă perfomanță. În plus, la această stație de lucru este prevăzută legătura cu ImageStation SSK, adică cu un grup de unități hard și software care pot transforma un PC existent într-un stereoplotter digital.

Fluxul fotogrammetric începe la birou cu primul pas de pre-procesare (planificarea misiunii) și continuă în avion, cu cel de-al doilea pas, și anume zborul fotogrammetric. După descărcarea datelor la hangarul aeroportului sau la biroul stației fotogrammetrice are loc un al 3-lea pas, și anume postprocesarea (prelucrarea radiometrică și geometrică, mozaicarea, etc.), precum și arhivarea și distribuția, care se încheie cu un ultim pas, achiziționarea datelor la biroul stației ImageStation pentru a fi evaluate și exploatate.

2. Software specifice pentru corectarea și prelucrarea datelor imagine:a) Prelucrarea la teren:Obiectivul postprelucrării este acela de a pregăti imaginile în perspectivă centrală, pentru evaluarea care se

face în stația de lucru digitală ImageStation. În cadrul procesului, datele imagine captate sunt normalizate, verificate, rectificate, color codate, formatare și disponibile pentru producția fotogrammetrică. Produsele intermediare posibile pot fi sintetizate după cum urmează:- primul pas al postprelucrării (generarea imaginilor la nivelul 1 de obținere a produsului) este realizat pe baza datelor de calibrare a camerei;- al doilea pas al postprelucrării (creearea imaginilor virtuale la subnivelul 1a de producere a produselor) este considerat a fi o modalitate prin care imaginile individuale sunt convertite în imagini virtuale cu perspectivă centrală (prin mozaicare);- al treilea pas al postprelucrării (obținerea de imagini color sau color compozite la subnivelul 1b de producere a rezultatelor) este consacrat unor combinații de canale: imaginea color = Roșu + Verde + Albastru, color compozite = imagini Pan + imagini color. Ca rezultat al acestor pași, datele imagine pot fi transferate la sistemul de management (ex.:TerraShare);- ultimul pas al postprelucrării (realizarea de imagini georeferențiate la nivelul 2 de obținere a produselor) este rezervat datelor generate la subnivelele 1a sau 1b, prin măsurători GPS/INS.

Procedurile de postprelucrare servesc la transformarea celor 4 imagini individuale într-o singură imagine virtuală, care poate fi considerată a fi o proiecție centrală normală.

b) Software specifice:b1) Soluții integrate: se referă la aplicații pentru întreg fluxul de producție, incluzând managementul proiectului și datelor, prelucrarea orientărilor și realizarea aerotriangulației, colectarea caracteristicilor, generarea MDAT, realizarea ortofoto și creearea SIG-urilor.b2) TerraShare (se referă la managementul imaginii și distribuții) constă în:- Produsul Share, component de bază (include serverul, software);- Modulul de management al producției;- Modul MDAT;- Modulul de dezvoltare software.b3) Flux de lucru: începe cu planificarea misiunii și realizarea aerotriangulației, până la generarea ortofoto și distribuirea produselor.

Avantajele DMC:- rezoluția la teren este sub 2 inch (5cm), chiar pentru o scară a imaginii mai mare (implementarea FMC);- precizia DMC este definită de suprafața senzorilor de silicon, în poziție matriceală, împreună cu orientarea interioară rigidă a lentilelor de înaltă precizie; măsurătorile diferențiale GPS și rezultatele INS pot fi folosite opțional;- imprimarea cvadratică a pixelilor este realizată în condițiile în care influențele vitezei de zbor sau ale mișcărilor avionului sunt eliminate (imaginea geometrică poate fi ”înghețată”);- numărul de zile de zobr acceptabile este mai mare, chiar și în condițiile unei luminozități slabe;- compatibilitatea sistemului DMC – se bazează pe imaginea perspectivei centrale;- responsabilitatea – imaginea digitală luată cu un senzor matriceal poate fi folosită chiar dacă rezultatele GPS nu sunt de o precizie așteptată (în cazul senzorului de linie, rezultatele GPS trebuie însă să fie satisfăcătoare.

12. CAMERA AERIANĂ ADS40:

Camera aeriană digitală ADS40, realizată de firma Leica Geosystems pe baza principiului emis de dr.Otto Hofmann în anul 1970, este concepută cu 3 linii de senzori în bandă pancromatică pentru exploatarea fotogrammetrică și 4 linii de senzori pentru înregistrări multispectrale, având ca rezultat captarea simultană a 7 benzi de informații.Camera aeriană digitală ADS40 captează benzi de imagini cu șiruri liniare de senzori.

Pe de o parte, imaginile pancromatice sunt înregistrate cu 3 linii de senzori, respectiv cei din prima linie sunt înclinați în față, cei din linia de mijloc sunt în poziție verticală, iar cei din linia a 3-a sunt înclinați în spate. Pe de altă parte, imaginile în banda infraroșu apropiat se înregistrează cu un șir liniar de senzori în poziție nadirală, în timp ce benzile roșu, verde și albastru se înregistrează cu șiruri liniare de senzori amplasate în față, în direcția zborului. Astfel, imaginile care se obțin cu scanerul digital ”triliniar” ADS40 au o geometrie absolut diferită față de imaginile obținute cu camere bazate pe film, acoperind suprafața de teren în proporție de 100% cu fiecare din cele 3 benzi, ceea ce nu întâlnim în cazul camerelor clasice întrucât acestea acoperă 50% de 3 ori si 50% numai de 2 ori.

Componentele camerei ADS40:a) Interfața operator și suportul interfeței;b) Partea superioară a camerei care protejează sistemul senzorial și face legătura electronică cu computerul de la bordul avionului;c) Partea inferioară a camerei care protejează sistemul optic ”tricoid”, descompunând lumina incidentă în componentele ei de bază (roșu, verde și albastru), folosind o serie de filtre, la care se adaugă un girostabilizator;d) Memoria de masă a calculatorului și unitatea de control.

Funcționarea sistemului ADS40:a) Înregistrările Pan și MSS:

Senzorii pancromatici din configurația camerei digitale ADS40 constau în 2 șiruri liniare CCD de 12000 pixeli, fiecare amplasate decalat unul față de altul cu jumătare de pixel, rezultând imagini mult mai detaliate. Rezultatul este o imagine cu o rezoluție mai înaltă furnizată de șirurile dispuse decalat decât dacă s-ar fi utilizat un singur șir de 12000 de elemente.b) Filtrele de interferență:

Filtrele cu care este echipată camera digitală ADS40 furnizează senzitivitate pentru benzile multispectrale. La alegerea filtrelor s-au avut in vedere restricțiile cauzate de absorbția atmosferică. Camera digitală ADS40 dispune de o instalație electronică sofisticată care furnizează și transmite datele înregistrate și comprimate de la toate canalele, la calculatorul de bord, acesta incluzând un sistem separat de memorie de masă. c) Sistemul optic tricoid și senzorul digital triliniar:

Sistemul optic digital DO64 constă dintr-un ansamblu de lentile telecentric. Toate razele de lumină întâlnesc planul focal în unghiuri drepte, ceea ce permite filtrelor să ofere performanțele menționate. Planul focal cuprinde 5 grupuri de câte 3 șiruri liniare CCD, respectiv 15 șiruri liniare.d) Unitățile CU40 și MM40:

Unitatea de control CU40 este un PC robust de înaltă performață, în care este instalat Windows NT cu extensie în timp real. Are o legătură de fibră optică cu capul senzor SH40 și un receptor GPS. Volumul enorm de date de la senzori și imagini, precum și de la CU40, sunt dirijate direct către Memoria de masă MM40, memorie transferată după aterizare și conectată la o stație fotogrammetrică de prelucrare la sol.e) Sistemul FCMS:

Pentru a fi operațională, camera ADS40 este însoțită de un software special pentru rezolvarea tuturor aspectelor de rutină (Sistem de management al zborului și de control al funcționării senzorilor). Sarcina operatorului este simplificată de configurația predefinită a FCMS-ului, iar navigarea se face cu ajutorul unui meniu-arbore.

13.Statia fotogrammetrica digitala leica geosystems

Componentele principale ale acestui sistem sunt :-camera aeriana digitala ADS 40-statia de scanare digitala din seria DSW-statia fotogrametrica digitala leica geosystemsStatia de scanare digitala :DSW500,DSW700

Avantajele scanerului DSW 700 comparativ cu DSW 500 sunt urmatoarele :-imbunatateste viteza de scanare cu 30 %-are un pret de cost mai redus sub raport functional-rolfilmul se transporta automat la formatul extins de 260*260 mm-computerul gazda este un PC de inalta performanta -camera digitala este de 12 biti ,cu 11 senzori

Fluxul tehnologic al statie fotogrametrice curpinde calculatoare performante ,plottere si accesorii specifice.Datele imagini provenite de la camera aeriana ADS 40 sunt descarcate din MM40 si incarcate in statia fotogrammetrica digitala ,urmand in principiu ,fazele de pre si posprocesare a datelor ,cuprinzand principalele etape cunoscute:de vizualizare ,orientare ,analiza si masurare

E de precizat ca dupa faza de preprocesare ,datele pot fi aduse imediat in toate compartimentele de productie ale fluxului fotogametric :realizarea aerotriangulatiei ,generarea MDAT,obtinerea de ortofofoto,de date vector si raste de diferite SIG-uri specializate.

Etapele initiale ale procesarii la sol pot fi realizate optional prin folosirea softului leica Gpro .Pozitionarea si datele imagine sunt regasite in MM40 cu ajutorul acestui software ,reformatat in datele POS ,la nivelul 0.Datele de pozitionare sunt procesate in continuare prin utilizarea softului Applanix POS si formarea fisierului datelor de orientare (FDO)

Procesarea la nivelul 1 implica ,in mod normal ,rectificarea datelor imagine de la nivelul 10,folosindFDO si metadatele .Generatorul nivelului 1 poate fi conceput ca avand doua partii:-rectificarea rapida .care foloseste formarea imaginilor la nivelul 0 si FDO-rectificarea de precizie ,care foloseste rezultatele corelate de la aerotriangulatie

In fiecare din cele doua cazuri ,rezultatele sunt vizualizate stereo in statia fotogrammetrica digitala .Procesarea la nivelul 1 poate sa aiba loc inainte ori dupa aerotriagulatie .

Software leica Gpro poate fi utilizat pentru administrarea procesarii si realizarii de livrari finale .Gpro paote face apel atat la software ORIMA si la functia APM ale pachetului de software Socet Set.

Leica geosystems furnizeaza la cerere informatii utile infokit ,constand in specificatii de format,detalii privind modelul de senzor si alte date necesare celor care vor sa dezvolte un software avut la dispozitie in scopul de a-l utiliza mai bine in prelucrarile curente.

Infokit include,mai exact ,urmatoarele informatii despre:-modelul matematic al senzorilor ADS 40-orientarea interioara ,calitatea camerei ,rectificarea-procesarea la teren indeplinita de leica geosystems-generatorul nivelului 0-postprocesarea pozitionarii-generatorul nivelului 1 -descrierea formatului de fisier -metadatele-formarea de imagini

Procesul aerotriangulatiei in fotogrametria digitala este similar cu cel folosit in fotogrametria conventionala .Datele imagine de la nivelul 1 si datele de orientare sunt trecute printr-un proces dautomat ,reprezentand puncte de legatura la intrarea in benzile ajustate ,aflate in conjunctie cu punctele de contorl si datele de orientare de la avion.Iesirile de la benzile corectate constituie date de orientare precise,parametri de autocalibrare si emtadate.Aceasta procedura poate fi indeplinita de leica geosystem gpro cu socet set si orima ,ambele solicitate de la gpro sau de la gpro sau de la a treia parte a softului fotogrametric digital ,cu modulele ADS 40 dezvoltate prin folosirea leica infokit.Unul din avantajele orima pentru imaginile ADS 40 este si manipularea flexibila a daelor GPS si IMU,respectiv unitatea de masurare inertiala a pozitiei de la aeronava ,precum si a capacitatii parametrilor sistematici ai GPS.

Solutiile sistemului fotogrametrica)Rezolutia la teren este de 5 cm ,cunoscandu-se ca pixelul variaza in functie de inaltimea de zbor.La o rezolutie tipica de zbor de 4700 AGL va culege imagini cu o rezolutie de 15 cm (6’’)b)Precizia ADS 40 est definita de utilizarea unui scaner de linie ,avand o larga arie de acoperire si captand simultan date PAN si MSSc)Numarul amre de zile de zbor se datoreaza reducerii timpului de prelucrare in afara si in cadrul statiei digitale leicad)Prin introducerea unui flux tehnologic complet se reduce semnificativ efortul si costul datelor achizitionate ,concomitent cu imbunatatirea calitatilor imaginilore) Softurile sunt modulate cu un sistem deschis racordarii altor procese de aplicatie ,fotogrametrice si de teledetectief)Inalta preciie geometrica este realizata folosind la bord o instrumentatie speciala formata dintr-un GPS diferential de frecventa directa si o unitate de masurare inertiala (IMU)

Avantajele camerei ADS Principalele trasaturi specifice sunt:-partea optica stabilizata sub presiune-CCD si partea optica se afla sub temperatura stabilizata-compensarea pentru condensare-observarea cu inalta precizie-precizia geometrica mai buna decat 1/3 din pixel -precizia radiometrica -8 biti-dinamica cadrului-12 biti-compensarea in ‘’timp real ‘’a zgomotului -controlul mediului electronic -controlul camerei automatizat in intregime-dispunerea rationala a senzorilor multivalenti

14.Scanarea laser terestra (Principii generale .Componentele hardware ale unui sistem de scanare terestru)Principii generale

In documentarea unor constructii si instalatii existente ,precum si in restaurarea unor monumente istorice ,cunoasterea geometriei obiectului este de cea mai mare importanta.Scanarea laser terestra este o noua tehnologie geodezica prin intermediul careia poate fi masurata complet automat geometria unei structurii fara ajutorul unui mediu refelectorizant ,cu inalta precizie si cu viteza ridicata.Rezultatul masuratorilor este reprezentat de o multime de puncte ,numit in literatura de specialitate nor de puncte.

Tehnologia curenta de scanare laser poate fi clasificata in doua categorii statica si dinamica.Scanarea laser statica este definita in cazul in care scanerul este instalat intr-o pozitie fixa pe durata achizitionarii datelor .Avantajele utilizarii acestei metode se regasesc in precizia ridicata a rezultatelor si in densitatea relativ mare a punctelor .Scanerele laser statice mai sunt intalnite si sub denumirea de scnaere laser terestre insa nu exista o delimitare clara intre aceste doua notiuni.

In cazul scanari laser dinamice ,scanerul laser ,scanerul laser dinamic este montat pe o platforma mobila .Aceasta paltforma poate fi un avion sau un vehicul in miscare.Aceste sisteme sunt insa mai complexe si mai costisitoare pentru ca lucreaza de cele mai mulre ori in combinatie cu sisteme aditionale de pozitionare(INS- sisteme de navigatie inertiale ,GPS –sisteme de pozitionare globala)

Scanerul laser terestru inregistreaza puncte tridimensionale ,prin masurarea unghiului orizontale si vertical precum si o distantei spatiale spre fiecare punct .Unghiul orizontal si vertical sunt modificate in mod automat cu intervale prestabilite. Scanarea laser consta in devierea unei raze laser prin intermediul unei oglizni ,reflectarea razei laser de pe suprafata obiectului masurat si receptarea razei refelctateParametrii principali in aceasta functie sunt distanta de la scaner pana la obiect ,unghiul de incidenta si proprietatiile reflectorizante ale suprafetelor.

Raza modulata de luumina este emisa de o unitate electronica A si intalneste elementul optic D care se rotestre cu o viteza foarte mare.De pe suprafata acestui mediu optic raza laser B este reflectata si se propaga sub un unghi specific ζ .In momentul in care scanerul a parcurs intreg profilul spatiul obiect ,partea superioara a scanerului C se roteste cu un unghi mic α in jurul axei verticale ,in scopul de a incepe parcurgerea unui alt profil ,adiacent

primului.Operatiunile se repeta pana la parcurgerea tuturor profilelor prestabilite ale spatiului obiect supus investigatiei.

Descrierea suprafetei unui obiect se face printr*un numar cat mai mare de puncte preluate ,distanta dintre

acestre puncte poate fi de ordinul milimetrilor pana la centimetri .Coordonatele carteziente 3D ale fiecariu punct masurat sunt furnizate prin intermediul masurari distantelor ,a

directiilor orizontale si a unghiurilor verticale.Acesta este principiul cunoscut in tehnica masuratorilor terestre sub denumirea de metoda coordonateloe polare.

De cele mai multe ori ,alaturi de informatiile cu caracter geometric sunt oferite inregistrari ale intensitatii norului de puncte,iar cu ajutorul unei camere fotografice incorporate se poate obtine o fotografie a spatiului obiect.

Se poate vorbi in acest caz chiar de LIDAR definita ca o tehnologie de teledetectie optica ,prin intermediul careia se masoara proprietatile luminii difuze pentru a gasi distanta si /sau alte informatii referitoare la o tinta indepartata .Determinarea coordonatelor se realizeaza prin metoda polara ,raza laser emisa de aparat fiind reflectata de obiect si se masoara distanta ,directia in spatiu si intensitatea luminii reflectate.Componetele hardware ale unui sistem de scanare terestruUn sistem de scanare terestru are urmatoarele componente principale-unitatea de scanare-unitarea de control-sursa de energie- accesorii

Unitatea de scanare are 3 componente principale :sistemul de masurare a distantelor si a reflectantei ,sistemul de masurare a unghiurilor si sistemul de deflectie.

a)Sistemul de masurare a distantelor.Obiectul este scanat pe ambele directii orizontal si vertical ,cu viteze de la mii pana la mii de sute de puncte pe secunda ,in functie de distanta la care se afla obiectul fata de scaner .Raza laser reflectata este detectata ca o fotodioda,iar amplitudinea semalului detectat reprezinta intensitatea.Parametrii atmosferici pot influenta undele electromagnetice .Pot aparea aberatii optice ,cum ar fi :refractia,scintilatia ,dispersia.b)Sistemul de masurarea a unghiurilor.Metoda se bazeaza pe energia luminoasa transmisa sau reflectata.In cele mai multe cazuri se foloseste o codificare binara.Pentru rezolutii mai ridicate se foloseste codificarea incrementatac)Sistemul de deflectie .Elementul principal al acestui sistem este oglinda de scanare ,care produce deflectia razei laser pe o directie verticala si uneori de pe o directie orizontala.Rezultatul deflectiei razei laser in ambele directii folosind un unghi incremental constant ,este acea retea de puncte care definesc in final norul de puncte.Norul de puncte este o colectie de puncte ,definite ca pozitie prin coordonatele XYZ intr-un sistem de referinta comun.Norul de puncte contine doua tipuri de informatii :-metrice ,descriu geometria obiectului si relatiile spatiale ale acestuia cu mediul inconjurator-tematice ,care sunt utilizate pentru a descrie proprietatile suprafetelor scanate si pentru a estima increderea acordata datelor achizitionatefie capacitatea de stocare a datelor

Sursa de energie este reprezentata de una sau mai multe baterii Accesorile sunt reprezentate de trepied pentru aplicatiile sstatice ,tinte de vizare,bastoane,etc.

15. Principalele operatiuni ale etapelor de scanare laser terestra

Notiunea de scanare statica presupune ca atat scanerul cat si obiectul care urmeaza a fi scanat sunt fixe pe tot parcursul de achizitionare a datelor . Produsele finale ale procesului de scanare se obtin prin post-procesarea informatiilor oferite de norii de puncte, utilizand component software adecvate. In general , achizitionarea datelor se realizeaza intr un timp foarte scurt, lucru care confera un avantaj essential acestor sisteme in raport cu sistemele tahimetrice , de exemplu :

- Planificarea (proiectarea ) masuratorilor

- Operatii effectuate pe teren

- Pregatirea datelor

- Registratie si Georeferentiere

- Procesarea datelor

- Controlul calitatii si Sustinerea si predarea lucrarii.

1. Proiectarea masuratorilor Proiectarea sau planificarea preliminara reprezinta o etapa extreme de importanta , decisive de cele mai multe ori in obtinerea rezultatelor respective a informatiilor necesare pt a descrie obiectul ce urmeaza a fi scanat. Etapa de proiectare este indispensabila desfasurarii procesului de masurare si datorita faptului ca in aceasta etapa sunt puse in balanta forma si marimea obiectului ,pozitia acestuia in mediul inconjurator si nu in ultimul rand cerintele beneficiarului in ceea ce priveste precizia care trebuie obtinuta in final la reprezentarea obiectului . Utilizarea scanerului laser ptr reprezentarea 3D a unei cladiri (de ex) presupune cunoasterea in amanunt a sistemului de masurare si a procesului de masurare . O parte a operatiunilor de scanare sunt suficient de automatizate , dar ele presupun o munca intensa . Pornind de la aceste considerente , se pot contura urmatoarele etape ale proiectarii :

- Definirea ariei de scanat si investigatiile preliminare

- Stabilirea rezolutiei si acuratetei necesare ptr punctele care alcatuiesc norii de puncte , in functie de cerintele beneficiarului

- Selectarea tipului de scanner laser care urmeaza a fi utilizat , functie de tipul lucrarii pe care ne propunem sa o realizam

- Proiectarea pozitiilor optime ale punctelor de statie (ptr scanare)

- Alegerea tipurilor de tinte care vor fi utilizate in operatiunile de registratie si georeferentiere si a pozitiilor in care ele vor fi amplasate .

- Estimarea volumului de date care vor fi achizitionate in timpul procesului de scanare Proiectarea masuratorilor in scanarea laser terestra poate contine urmatoarele etape principale :

a. Determinarea scopului si a obiectivelor b. Analiza ariei care urmeaza a fi scanatac. Determinarea pozitiilor optime ptr scanared. Managementul datelor

Foarte importanta este insa si analizarea zonei , a imprejurimilor amplasamentului respectiv. Eventualele obstructii determina alegerea pozitiilor punctelor de statie . Odata ce s-a finalizat documentarea asupra amplasamentului si s a ales scanarea laser ca fiind cea mai efectiva tehnica de inregistrare , trebuie proiectate pozitiile de scanare si cele in care se vor amplasa tintele de vizare . Tintele de vizare sunt utilizate in special ptr a asugura registratia norilor de puncte preluati din pozitii de scanare diferite . In mod curent exista o larga varietate de tipuri de tinte de vizare : tinte reflectorizante , tinte sferice , tinte de hartie , prisme , etc In functie de tehnica de registratie utilizata se utilizeaza de regula minim 4 puncte de control / tinte de vizare ptr fiecare statie de scanare .

2. Operatii de teren Faza de pregatire a masuratorilor include si decizia referitoare la tehnica de registratie care urmeaza a fi utilizata .Aceste tehnici se impart in 3 categorii : stationarea libera , stationarea pe puncte de coordinate cunoscute si registratia utilizand puncte de constrangere din nori de puncte diferiti.

Pregatirea masuratorilor

-Asezarea in statie a scanerului ( aceasta operatiune urmeaza in general aceleasi proceduri ca si in cazul unei statii totale , de ex: asezarea trepiedului , asezarea scanerului pe trepied , centrarea , calarea instrumentului . -Conectarea scanerului ( inainte de setarea scanerului acesta trebuie conectat la laptopul care receptioneaza si stocheaza toate datele .-Setarea parametrilor de scanare : Definirea sectiunii 3D care urmeaza a fi scanata Definirea rezolutiei de scanare - operatorul trebuie sa aiba in vedere ca alegand o rezolutie de scanare mai mare decat precizia de masurare a distantei pana la un punct poate genera extra-zgomote , iar timpul rezervat procesarii va creste substantial - Filtrarea primara

Achizitia datelor

-Scanarea obiectelor / constructiilor - in functie de rezolutia aleasa si de zona vizata , procesul de scanare poate dura de la 5 pana la 120 de minute sau chiar mai mult . Timp in care se pot face observatii , descrieri si schite ale zonei de scanat .-Scanarea tintelor de vizare - in cazul in care sunt utilizate tinte artificiale sau naturale ptr registratia norilor de puncte rezultati din scanare , aceste tinte trebuie etichetate si masurate foarte précis . Datorita vitezei , procesul de scanare se desfasoara in 2 faze : In prima faza se scaneaza spatial obiect cu rezolutia adecvata cerintelor ptr produsele finale – scanare generala In faza a doua se efectueaza o scanare fina a tintelor de vizare ptr a atinge o precizie inalta

Determinarea pozitiei tintelor de vizare – aceasta operatiune se poate executa fie printr-o drumuire poligonometrica (utilizand statii totale ) sau utilizand tehnologia GPS , ptr a reduce la minim erorile in procesul de scanare .

Verificarea scanarii – aceasta operatiune de foarte mare importanta se desfasoara la teren la sfarsitul scanarii si consta in verificarea completitudinii datelor scanate .

3. Pregatirea datelor pentru prelucrare In general , fiecare tip de scanare stocheaza informatii referitoare la norul de puncte in diferite formate . Pentru atingerea scopurilor propuse este f important ca formatele fisierelor sa fie usor accesibile si general recunoscute . La aceste fisiere se adauga fisierele de meta-date , care contin schite de teren , observatii , descrieri si toate celelalte informatii stranse in etapa de pregatire a masuratorilor de scanare .

4. Procesarea datelor ( nor de puncte 3D )In general , procesarea norilor de puncte se poate impartii in 2 categorii :

Extragerea produselor finale direct din norii de puncte , fara o procesare ulterioara Crearea mai intai a modelului 3D al modelului suprafetei din punctele norilor de puncte si extragerea

produselor finale din acest model .5. Controlul calitatii si Livrarea produselor finale .

Documentarea adecvata in teren asigura realizarea calitatii optime . Schitele , descrierile , fotografiile de referinta , elementele de verificare a dimensiunilor constituie premise unei lucrari de calitate si pot fi utilizate mai tarziu in pasii de prelucrare .

16. Registratia si Georeferentierea

Registratia -reprezinta procesul de combinare a rezultatelor din diferite pozitii ale scanerului laser ( nori de puncte diferiti ) sau transformarea acestor rezultate intr un sistem comun de coordinate ( nor de puncte comun ) .Practic , pentru realizarea registratiei si georeferentierii exista mai multe variante :

a. Registratia bazata pe tinte de vizare artificiale b. Registratia bazata pe “tinte de vizare” naturale c. Registratia utilizand suprapuneri de suprafete – procedeul consta in suprapunerea de suprafete commune in

norii de puncte vecini . Avantajul acestui procedeu este obtinerea unor solutii mai bune decat in cazul utilizarii la transformare a punctelor discrete

d. Registratia folosind nori de puncte – acest procedeu permite transformarea a doua sau a mai multor seturi de date in unul singur fara a folosi tinte de vizare

Georeferentierea-reprezinta procesul de transformare a rezultatelor scanarilor din diverse puncte de statie intr-un sistem unic de coordinate definit ( de ex : sistem local al zonei sau sistem de coordinate national ) In principiu , fiecare operatiune de scanare genereaza un nor de puncte , puncte ale caror pozitie este caracterizata de coordonatele (x,y,z) intr un sistem propriu (intern) al scanerului . In practica scanarii laser terestre , se regasesc 2 procedee de georeferentiere :

a. Georeferentiere directa : se considera faptul ca stationarea se face intr un punct de coordinate cunoscute ( scanner centrat , calat ) si vizarea unui alt punct de coordinate cunoscute , pe care este amplasata o tinta de vizare.

b. Georeferentierea indirecta : georeferentierea norului de puncte rezultat in urma masuratorilor este posbila si prin intermediul unor puncte de coordinate cunoscute , amplasate in aria de scanare , respective in spatial obiect

17. Platforme pilotate si satelitare .1.Platforme pilotate fara echipaj uman la bord (drone)Acestea include sondele de avertizare, baloanele captive pentru observatii si de asemenea diferite modele de elicoptere si avioane controlate prin unde radio . O mare parte din ele permit culegerea imaginilor fotografice de mic format (35x35 mm la 70x70mm), corespunzatoare suprafetelor de interes. Camera purtatoare a sezorului poate fi o camera clasica ce opereaza cu film , dar in ultima perioada a devenit dominant utilizarea camerelor digitale . Montarea camerei se realizeaza la capatul unui dispozitiv pendular care asigura mentinerea axului optic in pozitia vertical sau direct pe platform prin intermediul unui system de amortizar , ce are rolul de a-i asigura izolarea de vibratii. Operatia de declansare se realizeaza prin telecomanda ( remote control) sau printr-un sistem cu ceas electronic. La utilizarea platformelor aeropurtate pilotate fara echipaj uman la bord , trebuie avute in vedere diferite considerente. Este necesar sa fie foarte précis determinati parametrii standard de proiectare ai zborului , astfel cum sunt: dimensiunile zonei de interes , scara imaginilor si acoperirea stereoscopica , daca este solicitata utilizarea sa. Rezolutia si calitatea imaginii se obtin de la o platform in miscare unde va trebui in mod special luat in considerare efectul combinarii vibratiilor motorului cu greutatea mica a platformei , care pot produce neclaritatea imaginii.Un exemplu de vehicul aerian pilotat fara echipaj uman la bord din ultima generatie este Predator , utilizat de fortele armate ale SUA . 2.Avioane pentru preluarea imaginilor aeriene . In prezent se utilizeaza o foarte mare varietate de avioane ptr scopuri de cartare fotogrammetrica . Diapazonul acesteia cuprinde de la aparatele de zbor clasice echipate cu un singur motor cu alice , pana la cele cu multiple motoare cu reactie. Un avion foarte stabil este important in primul rand pentru reducerea influentei fenomenului de trenare asupra calitatii imaginilor inregistrate .O metoda alternative de instalare a camerei fotoaeriene , folosita la unele avioane cu reactive consta in montarea camerei intr o usa modificata . Usa in care se monteaza camera poate fi usor schimbata cu o usa standard permitand unui avion standard sa fie folosit ca platform de cartare part time .Costul unui avion bimotor de mare viteza , evident va fi mai mare decat al unui avion obisnuit , dar va necesita un timp mai mic de tranzit , ce va reduce costul solicitat ptr echipaj si va permite sa fie acoperita o zona de teren mai mare . Cresterea razei de actiune si a timpului de zbor va permite sa se realizeze un volum mai mare de lucrari 3.Platforme satelitare pentru prelucrarea imaginilorPreluarea imaginilor din spatiul cosmic prezinta un numar de provocari tehnice,la care se adauga dificultatea considerabila a plasarii obiectelor cu greutati mari pe orbita .Mediul ostil din spatiul cosmic pare sa fie incompatibil

cu cerintele de preluare precisa a imaginilor ,dar acum sunt disponibile zilnic din spatiu,ca o activitate de rutina,imagini pancromatice si multispectrale de inalta si foarte inalta rexolutie.Proiectarea unei platforme satelitare pentru preluarea imaginilor ,se incepe cu stabilirea exacta a misiunii sale.Daca imaginile vor fi folosite pentru cartare topografica ,aplicatii de teledetectie ,aplicatii meteorologice sau alt gen de aplicatii ,constituie elementul principal in functie de care se determina caracateristicile de baza ale senzorului astfel cum sunt :numarul de benzi spectralecorelat cu rezolutia radiometrica si rezolutia geometrica la nivelul terenului ,echivalenta cu GSD sau dimensiunea pixelului Apoi urmatorul aspect de care trebuie sa se tina seama este de orbita ,care determina procentul din suprafata Pamantului ce va fi acoperit si cat de des satelitul va trece sau revizita aceeiasi locatie.Un satelit de pe o orbita geostationara sau geosincrona ,ramane permanent in aceeiasi pozitite in raport cu Pamantul.Obtinerea imaginilor de inalta rezolutie utilizand un satelit geostationar este dificila ,deoarece satelitul trebuie sa ramana la o distanta de 35800 km .Geometria senzorului poate fi de tip frame (cadru),panoramica si de tip liniara pushbroom,respectiv whiskbroom.Uni sateliti au capacitatea de aschimba directia pe care usnt orientati senzorii cu care au fost echipati.Acestia pot fi plasati transversal directiei de deplasare a satelitului sau traiectoriei sale ,respectiv in lungul acesteia .Principalul avantaj al schimbarii directiei de orientare a senzorilor ,este reprezentat de facilitatea preluarii inregistrarilor stereoscopice.Acoperirea steroscopica paote fi obtinuta in ambele configuratii de orientare .In varianta dispunerii transversal traiectoriei ,senzorul este orientat sa inregistreze zona comuna dintre traseele a doua orbite adiacente,iar cand este orientat in lungul traseului orbitei ,intai inregistreaza imaginea zonei dispusa in fata paunctului nadiral al satelitului,dupa care este reglat sa inregistreze aceeasi zona cand se gaseste in spatele puncutlui sau nadiral.

Imaginile preluate de platformele satelitare trebuie sa fie returnate printr-o modalitate sigura la sol ,unde acestea urmeaza sa fie prelucrate.Sistemele satelitilor care au utilizat filmul fotografic ,de regula ejectau un container cu filmul expus ,container recuperat ulterior din zona de parasutare.Prelucrarea si stocarea continua de iamgini ,iar apoi descarcarea lor solicita o statie terestra apropriata de zona a carei iamgine a fost preluata ,ceea ce din punct de vedere logistic este foarte complicat si implica resurse financiare mari .Dar sistemele care stocheaza imaginile pentru ca aceastea sa fie descarcate ulterior au nevoie de putine statii la sol ,insa necesita spatii mari de stocare la bordul satelitului ,problema rezolvata acum ,odata cu generalizarea tehnologiei digitale .Primele imagini preluate cde la bordul satelitilor au fost imaginile folosite in cadrul apluicatiilor de predictie meteorologica ,In acest sens ,primul satelit TIROS ,lansat in anul 1960 a utilizat doua camere video ,care transmiteau imagini ale formatiilor de nori.Satelitii CORONA, care au preluat primele lor imagini in anul 1960, au folosit camere panoramice ce operau cu film, iar imaginile inregistrate au fost aduse la sol cu vehicule separate. Primele imagini aduse la sol au avut rezolutia de aproximativ 7,71 m, imbunatatirile ulterioare ajungand la valori alre rezolutiei de sub 1,83 m. Primul satelit CORONA a fost echipat cu o singura camera pentru preluarea imaginilor , iar cei care au urmat, s-au bazat pe doua camere ce au permis obtinerea de imagini cu acoperire stereoscopica.Ultima misiune CORONA s-a efectuat in anul 1972, data dupa care sistemele satelitilor americani destinati misiunilor de recunoastere au fost echipate cu senzori digitali.Trebuie subliniat faptul ca satelitii curenti destinati misiunilor de recunoastere, indiferent de tara care i-a lansat pe orbita, sunt tinuti ultrasecret.

Satelitii din seriile Landset pot fi cosiderati primii sateliti de teledetectie. Primul satelit Landset , denumit in prima faza a evolutiei sale ERTS sau satelitul tehnologic pentru resursele terestre, a fost lansat in anul 1972. Sistemul sau a fost echipat cu un set de trei camere RBV si un scanner multispectral , care a operat in patru benzi spectrale. In timp ce performanta sistemului camerelor RBV si a benzilor video asociate s-a degradat foarte repede dupa lansare, scannerul MSS a functionat pe o perioada de mai multi ani.Satelitii Landsat plasati pe orbita ulterior, cum au fost spre exemplu Landsat 4 si 5, au fost echipati cu sistemul TM , un sistem de senzori multispectrali imbunatatit, ce a inclus 7 benzi spectrale, una din acestea au operare in infrarosu. Rezolutia geometrica a sistemului TM a fost si ea imbunatatita, valoarea sa ajungand la 30 m.Sistemul Landsat a reprezentat primul satelit dintre diversele sisteme de sateliti pentru teledetectie, sistem care a revolutionat observarea resurselor Pamantului.Satelitul SPOT, lansat in anul 1986 a fost dotat cu un senzor multispectral, care opereaza in patru benzi avand fiecare rezolutia 20 m si un senzor pancromatic cu rezolutia de 10 mIn timp ce atat Landsat cat si SPOT au fost la origine fundamentate ca proiecte guvernamentale, datorita costurilor foarte mari si riscurilor tehnologice implicate, in anii recenti s-a trecut la lansarea de sateliti pur comerciali de foarte inalta rezolutie, destinati aplicatiilor de cartare topografica, precum si aplicatiilor de teledetectie.Lansarea lor a fost posibila prin dezvoltarea continua a tehnologiei de lansare a satelitilor si vehiculelor spatiale, precum si prin disponibilitatea serviciilor comerciale cu siguranta crescuta de lansare.

18. COMPONENTELE UNUI SISTEM UAV Un sistem UAV include doua componente principale: un vehicul aerian fara pilot, constituind platforma

aeriana pentru colectarea datelor si un segment terestru , care asigura controlul,comunicatiile si logistica necesara desfasurarii misiunii platformei aeriene.

Vehiculul aerian este o platforma aeriana performanta, cu decolare orizontala sau verticala de pe uscat, de pe apa sau de la bordul unei alte platforme aeriene, construit in general din materiale de ultima generatie, care include:- sistem de propulsie- sist de navigatie si de georeferentiere (INS, GPS)- sistemele de control a pozitiei aparatului si sistemele de navigatie, care includ un sistem INS si un receptor GPS.- sarcina utila (senzorii pentru preluarea datelor spatiale), avand in componenta de obicei un senzor electro-optic multispectral, un senzor pentru domeniul infrarosu si/sau un senzor radar SAR + medii de stocare a informatiilor la bord '.-sistemele de comunicatii pentru legatura cu statia de comanda si control de la sol si/sau cu un satelit folosit ca releu, atunci cand platforma se afla in afara razei de actiune a statiei.- sistemul de control de bord care asigura functionarea si controlul sistemelor de mai sus.Segmentul terestru asigura :- echipamentu necesar lansarii si recuperarii platformei aeriene;- echipamentul de comanda si control al misiunii aeriene; acesta include si echipamente pentru preluarea, prelucrarea si stocarea datelor spatiale preluate de platforma aeriana;-modulul si antena de comunicatii prin satelit, care asigura integrarea celor doua module, aerian si terestru cu satelitul releu, pentru cazul cand vehiculul aerian este in afara razei de actiune a sistemului de comanda si control; modulul de comunicatii prin satelit si sistemul de comanda si control a misiunii aeriene pot functiona in locatii diferite;-logistica necesara pentru alimentarea cu combustibil, energie electrica si intretinerea celor doua module, aerian si terestru.-personal inalt calificat pentru deservirea echipamentelor enumerate mai susIn cazul UAV cu destinatie militara, sarcina utila a platformei aeriene este suplimentata cu:sisteme de detectare a unor substante chimice,biologice,nucleare,de detectare a unor tinte in miscare cu armament si sisteme de ghidare a focului asupra tintelor detectate, iar sistemul de comunicatii integreaza vehiculul aerian cu alte unitati UAV, sateliti, avioane, tancuri sau nave participante la misiunea militara in desfasurare.

CLASIFICAREA UAVDin pct de vedere tehnic, piata UAV a fost impartita in diferite categorii care sunt obisnuite in industria aerospatiala. Unele dintre acestea sunt la limita dintre categorii, astfel incat este dificila clasificarea lor, dar categoriile sunt utile pentru evaluarea performantelor si estimarea costurilorCategoriile sunt urmatoarele :- Micro-UAV- Un UAV suficient de mic pentru a fi tinut in mana, cu o greutate de obicei, mai mica de un kilogram.

- Mini-UAV- Un UAV suficient de mic pentru a fi lansat de catre o persoana.- UAV Tactice- Un UAV utilizat pentru recunoastere de catre forte armate de dimensiunea unei divizii sau mai mici, cu autonomia de cateva ore si raza de actiune de sub 200 km. Cateva exemple tipice sunt: Pheonix- britanic, Tucan- german, Shadow- american, Searcher- Israelian , Crecerelle/Sperwer francez.- MALE UAV - cu autonomia de aproximativ 24 de ore si raza mare de actiune, utilizate in general pentru recunoasteri operationale. Exemplu Predator si Eagle 1-UAV -NAVALE - Un UAV tactic adaptat pentru utilizare de la bordul navei folosind o statie de control, operationala de la bordul navei.- HALE- UAV - cu rezistenta de 24 de ore sau mai mult si cu o raza lunga de actiune, utilizate in general pentru recunoasteri strategice- UCAVs - Un UAV cu performante inalte destinat in primul rand pentru atacuri la sol.- UAV Civile- UAV - uri dezvoltate in programe distincte sau derivat din modele militare cu dimensiuni si greutati foarte diferite , dotate cu senzori pentru o gama variata de aplicatii civile, utilizate de companii civile

19. AVANTAJE SI DEZAVANTAJE ALE UAVPrincipalele avantaje si dezavantaje ale utilizarii in domeniul civil a UAV sunt prezentate sintetic in cele ce

urmeaza :a. AVANTAJE :

-Cele mai multe necesita aeroporturi pentru decolare si recuperare-Reducerea costurilor cu pregatirea personalullui calificat si pilotajului mai ales in misiuni stintifice unde exista bugete reduse ;-Pilotarea relativ simpla,cu viteza de reactie superioara.Operatorul nu trebuie sa fie supercalificat in pilotaj sau aerodinamica, putand realiza misiuni foarte precise si complexe;- Rezistenta la suprasolicitari mari, datorita materialelor compozite ulizate la constructie;- Costuri mult reduse pentru combustibil si intretinere , poluare redusa, avand in vedere greutate redusa ;- Nu necesita conditii speciale de zbor, putand evolua in conditii si in medii periculoase pentru viata umana;- Precizie inalta de pozitionare si control in zbor cu ajutorul sistemelor moderne de navigatie INS/IMU/GPS- Sarcina utila moderna, miniaturizata si versatila: camere multispectrale in domeniul optic,IR, radar SAR, sistem LIDAR-Plafon de zbor variat, de la joasa altitudine-2000 m la altitudine inalta- 30000m. La altitudini de peste 15000 m nu deranjeaza traficul aerian-Rezolutie mare la sol

b. DEZAVANTAJE-Unul dintre primele dezavantaje este legat de trioul siguranta/costuri/erori. Orice echipament automat se poate defecta.Unele erori in functionarea calculatorului si echipamentelor de control de la bord, daca nu ar fi unele fiabile,de ultima generatie, ar conduce la accidente.Un pilot uman ar evalua situatia si ar lua hotararile necesare pentru evitarea accidentelor in zone populate, asftfel incat raportul accident/fatalitate ar putea fi redus ;- Tandemul viteza si durata induce alti factori de risc- Capacitatea de perceptie a fiabilitatii in functie de rata de uzura a vehiculului, fata de aeronavele cu pilot'- Pentru mini-UAV, datorita dimensiunilor si greutatii reduse exista probleme la zborulin conditii de vant foarte puternic.- Lipsa reglementarilor in ceea ce priveste raspunderea civila pentru proasta lor functionare- Lipsa unor frecvente sigure ne-militare pentru functionarea UAV civileDupa cum se poate remarca, avantajele utilizarii UAV sunt mult mai numerose.Avand in vedere progresul fulminant al tehnologiilor informatice, din ce in ce mai fiabile, este foarte posibil ca in scurt timp rezervele sau limitarile legate de acestea sa dispara.