ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑΣ. Βασίλης Γιαννακόπουλος, Δρ. Δασολόγος

Transcript

1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑΣ Βασίλης Γιαννακόπουλος, Δρ. Δασολόγος

2 Φωτογραμμετρία Εισαγωγή Ορισμοί Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Εφαρμογές

3 Εισαγωγή Προσδιορισμός θέσεων Με τοπογραφικά όργανα Σχήμα Μέγεθος Συντεταγμένες θέσης στις τρεις διαστάσεις Μετρήσεις Μηκών Γωνιών Φωτογραμμετρία Φως Γραμμή Μετρώ

4 Ορισμός Φωτογραμμετρία είναι η τέχνη, επιστήμη και τεχνική απόκτησης αξιόπιστων μετρητικών πληροφοριών για φυσικά αντικείμενα και το περιβάλλον, μέσω διαδικασιών καταγραφής, μέτρησης και ερμηνείας φωτογραφικών εικόνων, προτύπων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και άλλων φαινομένων (Α. Γεωργόπουλος ΣΑΤΜ, ΕΜΠ)

5 Εικόνα είναι η αναπαράσταση αντικειμένων σε επίπεδη επιφάνεια. Με άπειρο αριθμό σημείων (συνεχής ή αναλογική εικόνα) Με πεπερασμένο αριθμό σημείων (διακριτή ή ψηφιακή εικόνα), των οποίων είναι γνωστά η θέση (x, y) και η τιμή του γκρίζου τόνου (ή το χρώμα) f(x,y)

6 Διαδικασία

7 Προσομοίωση ανθρώπινης όρασης

8 Πλεονεκτήματα Δυνατότητα πολυάριθμων εφαρμογών Ταυτόχρονη καταγραφή ποσοτικής και ποιοτικής πληροφορίας Καταγραφή σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή Ταχύτατες διαδικασίες καταγραφής Ανεξαρτησία από καιρικές συνθήκες

9 Μειονεκτήματα Απαίτηση ειδικευμένου προσωπικού, τόσο για τη δουλειά υπαίθρου, όσο και για την επεξεργασία Απαίτηση για εξειδικευμένο και καμιά φορά υψηλού κόστους εξοπλισμό Εξάρτηση από γεωδαιτικές μετρήσεις

10 Εφαρμογές Η Φωτογραμμετρία κατάλληλη για αντικείμενα Πολύ μεγάλα Πολύ μικρά Κινούμενα Μεταβλητά Απρόσιτα Πολύπλοκα Οτιδήποτε μπορεί να φωτογραφηθεί, μπορεί και να μετρηθεί

11 Η Φωτογραμμετρία εφαρμόζεται όταν Απαιτείται απόδοση μεγάλου πλήθους λεπτομερειών Απαιτούνται ισοϋψείς καμπύλες Δεν είναι σίγουρο αν οι μετρήσεις θα χρειαστούν ή όχι Δεν είναι γνωστό από πριν ποιες μετρήσεις θα χρειαστούν και πότε

12 Χαρακτηριστικές εφαρμογές Εναέρια και δορυφορική Χαρτογραφήσεις Κτηματολόγιο Οδοποιία Επίγεια Αρχαιολογία Αρχιτεκτονική Βιομηχανία Παρακολούθηση Κατασκευών Ιατρική

13 Εφαρμογές εναέριας & δορυφορικής Σε κατακόρυφο άξονα Χαρτογραφήσεις Δορυφορικές λήψεις κλίμακα έως 1:25000 Αεροφωτογραφίσεις κλίμακα έως 1:1000 Σε κατακόρυφο ή οριζόντιο άξονα Αποτυπώσεις μεγάλων κλιμάκων, κλίμακα > 1:200 Εφαρμογές Οδοποιίας, κλίμακα > 1:2000 Σε οριζόντιο άξονα Βιομηχανικές εφαρμογές, κλίμακα > 1:50 Ιατρικές εφαρμογές, κλίμακα > 1:50 Τεχνικά έργα, κλίμακα > 1:500

14 Κατηγορίες Ανάλογα με Θέση λήψης Αριθμό εικόνων Είδος εφαρμογής Μορφή εικόνων κατηγορία Εναέρια Επίγεια Μονοεικονική στερεοσκοπική Τοπογραφική Μη τοπογραφική Αναλυτική Ψηφιακή

15 Κλίμακα & αεροφωτογραφίες

16 Κλίμακα εικόνας

17 Μέση κλίμακα εικόνας

18 Κλίμακα & ύψος πτήσης

19 Κλίμακα & ύψος πτήσης

20 Κλίμακα μη κατακόρυφων εικόνων

21 Φωτογραφική εικόνα Φιλμ Γαλακτώματα Παραμορφώσεις

22 Αρνητικό και Διαθετικό Το διαθετικό είναι η αρνητική απόδοση του αρνητικού Παράγεται Με εξ επαφής έκθεση σε ειδικό εκτυπωτή Φωτογράφιση του αρνητικού

23 Φωτοευαίσθητες επιφάνειες Φωτοευαίσθητο γαλάκτωμα Βάση στήριξης του γαλακτώματος Φιλμ Γυαλί Χαρτί Αντί άλω, που εμποδίζει την ανάκλαση του φωτός

24 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

25 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

26 Φασματική ευαισθησία γαλακτωμάτων Ασπρόμαυρα (διαβαθμίσεις του γκρι) Κοινό (υπεριώδης και κυανή ακτινοβολία) Ορθοχρωματικό (+ πράσινη ακτινοβολία) Παγχρωματικό (όλο το ορατό φάσμα) Υπέρυθρο (+ υπέρυθρη ακτινοβολία) Έγχρωμο Τρία στρώματα της ορατής ακτινοβολίας (ερυθρό, πράσινο, μπλε) υπέρυθρο

27 Οι παραμορφώσεις του φιλμ Θερμοκρασία Σχετική υγρασία Μεταβολές της τάσης Ηλικία

28 Η μετρική φωτομηχανή

29 Μέρη της μετρικής φωτομηχανής Σκοτεινός θάλαμος Επίπεδο σχηματισμού ειδώλου (φωτοευαίσθητο φιλμ) Σύστημα φακών Κέντρο του φακού (Κέντρο προβολής Ο) Πρωτεύουσα ευθεία Πρωτεύον σημείο Σύστημα σταθερής σήμανσης εικόνων (εικονοσήματα)

30 Μέρη συστήματος φωτογράφησης

31 Φωτομηχανές

32 Μετρική φωτομηχανή

33 Γεωμετρία της φωτομηχανής

34 Αεροφωτογραφία με εικονοσήματα

35 Παραμορφώσεις στην εικόνα Από το φιλμ (πλάκες reseau) Λόγω της γεωμετρίας των φακών Λόγω ατμοσφαιρικής διάθλασης Λόγω της καμπυλότητας της γης

36 Βαθμονόμηση Calibration Προσδιορίζονται βασικά χαρακτηριστικά της μηχανής Γεωμετρικά χαρακτηριστικά Η θέση του πρωτεύοντος σημείου σε σχέση με τα εικονοσήματα Η εστιακή απόσταση του συστήματος φακών Η σχετική θέση των εικονοσημάτων μεταξύ τους Η θέση των σημείων reseau σε σχέση με τα εικονοσήματα Φυσικά χαρακτηριστικά Η επιπεδότητα του εστιακού επιπέδου Η παραμόρφωση των φακών Η διακριτική ικανότητα των φακών

37 Μέθοδοι βαθμονόμησης Εργαστηριακές Ευθυγραμμιστές Γωνιόμετρα Στο πεδίο

38 Camera calibration report

39 Μονοεικονική φωτογραμμετρία Σύστημα συντεταγμένων Ορθή Κεντρική προβολή Κλίση της αεροφωτογραφίας Ακτινική μετατόπιση Αναγωγή κεκλιμένης αεροφωτογραφίας Διαφορική αναγωγή ορθοφωτογραφία Παραγωγή ορθοφωτογραφιών Εξωτερικός προσανατολισμός Φωτομωσαϊκό

40 Σύστημα συντεταγμένων

41 Ορθή Κεντρική προβολή

42 Κεντρική προβολή

43 Κλίση της αεροφωτογραφίας Αυστηρά κατακόρυφες Γωνία λήψης ακριβώς 0 ο Κατακόρυφες Γωνία λήψης μικρότερη από 5 ο Κεκλιμένες Γωνία λήψης μεταξύ 5 ο και 50 ο Πλάγιες Γωνία λήψης μεγαλύτερη από 50 ο

44 Κλίση της αεροφωτογραφίας

45 Ακτινική μετατόπιση

46 Ακτινική μετατόπιση

47 Αναγωγή κεκλιμένης αεροφωτογραφίας Αναγωγή ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία σημεία που βρίσκονται σε ένα επίπεδο προβάλλονται σε ένα άλλο επίπεδο με τη βοήθεια κεντρικής προβολής Στη φωτογραμμετρία γίνεται αναγωγή πλάγιας αεροφωτογραφίας σε οριζόντια

48 Διαφορική αναγωγή ορθοφωτογραφία Στη φωτογραμμετρία μια ανηγμένη αεροφωτογραφία διορθώνεται και από παραμορφώσεις εξ αιτίας του αναγλύφου του εδάφους Παραγωγή ορθοφωτογραφίας

49 Παραγωγή ορθοφωτογραφιών Λωρίδες σταθερού υψομέτρου Λωρίδες μεταβαλλόμενου υψομέτρου Διαφορικές επίπεδες επιφάνειες Διαφορικές κυρτές επιφάνειες

50 Εξωτερικός προσανατολισμός Ορίζεται από: Τη θέση του σημείου λήψης στο χώρο Συντεταγμένες Χ, Υ, Ζ στο επίγειο σύστημα αναφοράς Τον προσανατολισμό του οπτικού άξονα Γωνίες ω, φ, κ Στηρίζεται στη συνθήκη της συγγραμικότητας

51 Φωτομωσαϊκό Ελεγχόμενο Μη ελεγχόμενο

52 Στερεοσκοπική Φωτογραμμετρία Στερεοζεύγος Παράλλαξη Στερεοσκόπια Στερεοαναγωγείς

53 Στερεοζεύγος Ζεύγος φωτογραφιών του ίδιου αντικειμένου, έχουν ληφθεί από διαφορετικά σημεία και παρουσιάζουν ποσοστό επικάλυψης Χρησιμοποιούνται στην εξαγωγή τρισδιάστατης πληροφορίας Οι αεροφωτογραφίες που χρησιμοποιούνται θεωρούνται ή πρέπει να είναι κατακόρυφες

54 Παραλλακτική γωνία Η γωνία σύγκλισης των οπτικών αξόνων των ματιών, σχηματίζεται από το κέντρο των δύο ματιών, με κορυφή ένα δεδομένο σημείο παρατήρησης στο χώρο Όσο μεγαλύτερη γωνία, τόσο μικρότερη η απόσταση του παρατηρούμενου σημείου

55 Τεχνητή στερεοσκοπική όραση Στερεοσκόπια Φακών Κατοπτρικά Κάθε μάτι παρατηρεί το ίδιο αντικείμενο σε διαφορετική αεροφωτογραφία

56

57 Στερεοσκοπική παράλλαξη Παράλλαξη ονομάζεται η φαινομενική μετατόπιση της θέσης ενός αντικειμένου, ως προς ένα σύστημα αναφοράς, η οποία προκαλείται από μετατόπιση της θέσης παρατήρησής του Αναλύεται σε δύο συνιστώσες x-παράλλαξη Px y-παράλλαξη Py

58 x παράλλαξη Px Δίνεται από τη διαφορά των συντεταγμένων του ίδιου σημείου ως προς τον άξονα των x (τον άξονα πτήσης) Έχει άμεση σχέση με την παραλλακτική γωνία Έχει άμεση σχέση με το υψόμετρο του σημείου Είναι μεγαλύτερη για σημεία με μεγάλο υψόμετρο Είναι μικρότερη για σημεία με μικρό υψόμετρο Χρησιμοποιείται για προσδιορισμό υψομέτρων

59 x-παράλλαξη Οφείλεται στην αλλαγή θέσης του αεροπλάνου

60 Η μέτρηση της x-παράλλαξης

61

62

63 y-παράλλαξη Py Δίνεται από τη διαφορά των συντεταγμένων του ίδιου σημείου ως προς τον άξονα των y Είναι μια ποσότητα που πρέπει να απαλείφεται για να είναι δυνατή η στερεοσκοπική παρατήρηση

64 Η αρχή της ιπτάμενης μάρκας Υλοποιείται με μαρκάρισμα σε διαφάνεια του ίδιου σημείου στις δύο διαφορετικές αεροφωτογραφίες Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό: Υψομέτρων Ισοϋψών καμπυλών

65

66 Παραλλακτική ράβδος Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της παράλλαξης Υλοποιείται με δύο σημεία πάνω σε διαφάνειες, η απόσταση των οποίων μετράται σε μια κλίμακα Εναλλακτικό όργανο ο Παραλακτικός Σφήνας

67 Επιπολικό επίπεδο Το επίπεδο που περιέχει τα προβολικά κέντρα των δύο αεροφωτογραφιών και ένα δεδομένο σημείο του χώρου Επιπολική ευθεία είναι η ευθεία που ενώνει τις εικόνες του δεδομένου σημείου του χώρου πάνω στις αεροφωτογραφίες και περιέχεται στο επιπολικό επίπεδο Υφίσταται όταν οι αεροφωτογραφίες δεν είναι αυστηρά κατακόρυφες

68

69 Υπολογισμός συντεταγμένων Χρησιμοποιείται η x-παράλλαξη Px Οι αεροφωτογραφίες πρέπει να είναι αυστηρά κατακόρυφες

70 Υπολογισμός τρισδιάστατων συντεταγμένων Με τη βοήθεια της Px

71 Υπολογισμός τρισδιάστατων συντεταγμένων Με τη βοήθεια της Px

72 Προσανατολισμοί Εσωτερικός Εξωτερικός Σχετικός Απόλυτος