Βασίλης Φωτεινόπουλος Νικόλαος Ζαχαριάς ΑΤΜ

Βασίλης Φωτεινόπουλος Νικόλαος Ζαχαριάς ΑΤΜ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΣΚΟΠΟΣ 2. ΑΕΡΟΦΩΤΟΓΡΑΦΗΣΗ 3. ΤΡΙΓΩΝΙΣΜΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΩΤΟΣΤΑΘΕΡΩΝ 4. ΣΥΝΘΕΣΗ ΟΡΘΟΕΙΚΟΝΑΣ 5. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΛΕΓΧΟΙ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 7. ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ

ΣΚΟΠΟΣ Η παρουσίαση των μέσων, μεθόδων και διαδικασιών που χρησιμοποιήθηκαν προκειμένου να συνταχθεί ορθοεικόνα από αεροφωτογραφίες που έχουν ληφθεί από συμβατική ψηφιακή φωτογραφική Μηχανή τοποθετημένη σε UAV.

ΣΤΑΔΙΑ ΕΡΓΟΥ Τα στάδια στα οποία υλοποιήθηκε το πρόγραμμα αυτό γενικά είναι τα εξής : ΑΕΡΟΦΩΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΤΡΙΓΩΝΙΣΜΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΩΤΟΣΤΑΘΕΡΩΝ ΣΥΝΘΕΣΗ ΟΡΘΟΕΙΚΟΝΑΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΕΛΕΓΧΟΙ

ΑΕΡΟΦΩΤΟΓΡΑΦΗΣΗ Η αεροφωτογράφηση έγινε στον αρχαιολογικό χώρο της Μεσσήνης. Πρόκειται για την γνωστή αρχαιολογική περιοχή βορειοδυτικά της Καλαμάτας.

Καλύφθηκε συνολικά έκταση περίπου 800 στρ. Η περιοχή παρουσιάζει ήπιες κλίσεις με υψόμετρα που κυμαίνονται από 300 μ έως 400 μ, με μέση κλίση εδάφους περίπου στο 13%. Απόσπασμα Διαγράμματος ΓΥΣ Υπ αριθμ. 7237/1 και 7327/3 Απόσπασμα Φ.Χ. ΓΥΣ «ΜΕΛΙΓΑΛΑΣ» Απόσπασμα διαγράμματος Υψομετρίας

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΗΧΑΝΗ Χρησιμοποιήθηκε συμβατική ψηφιακή φωτογραφική μηχανή τύπου CANON EOS 500D με ανάλυση αισθητήρα στα 15,1 mpixels και με ευρυγώνιοφακό Canon 35 mm εστιασμένοστο άπειρο.

ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ Η βαθμονόμηση της μηχανής αυτής έγινε στο εργαστήριο Φωτογραμμετρίας του Ε.Μ.Π. σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο έγινε απλή βαθμονόμηση και στο δεύτερο χρησιμοποιήθηκαν τα στοιχεία αποτύπωσης του σταδίου της Μεσσήνης. Με την διπλή βαθμονόμηση του φακού της μηχανής περιορίστηκε η διαστροφή του στα 10 περίπου μικρά (2-2,5 pixels).

ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ

Η μηχανή αυτή τοποθετήθηκε σε μη Τα χαρακτηριστικά του μέσου αυτού είναι: ΑΕΡΟΠΟΡΙΚΟ ΜΕΣΟ επανδρωμένο αεροπορικό μέσο τύπου UAV SKYLITE BLUE BIRD. Βάρος: 8,5kg Μήκος ατράκτου: 1, 25 μέτρα άνοιγμα φτερών: 2,45 μέτρα ωφέλιμο φορτίο: 1,2kg Μέγιστο βεληνεκές: 35ΚΜ Μέγιστη διάρκεια πτήσεως: 3,5ώρες μέγιστο ύψος πτήσης: 11.000 ft

To παραπάνω σκάφος απογειώθηκε από αγρόκτημα πλησίον της περιοχής εργασίας. Ο έλεγχος και η γενικά η ναυτιλία της πτήσης του συγκεκριμένου μέσου έγινε από επίγειο σταθμό στην περιοχή της αεροφωτογράφησης. Το ύψος πτήσεως του μέσου ήταν 1000 μέτρα, το μέσο υψόμετρο του εδάφους περίπου 350 μέτρα και επομένως η κλίμακα των αεροφωτογραφιών που πάρθηκαν είναι περίπου 1:20.000.

Συνολικά έχουν ληφθεί περίπου 600 φωτογραφίες 16Χ11 από έκταση συνολικής επιφάνειας 800 περίπου στρεμμάτων.

Οι λήψεις έχουν γίνει κατά μήκος έντεκα ιχνών από τα οποία τα 5 καλύπτουν ικανοποιητικά την κυρίως έκταση που μας ενδιαφέρει.

Από τις λήψεις αυτές έγινε επιλογή αυτών που καλύπτουν τον κυρίως αρχαιολογικό χώρο για τον οποίο στην συνέχεια θα συνταχθεί και η ορθοεικόνα.

ΤΡΙΓΩΝΙΣΜΟΣ Επιλέχθηκε κατ αρχήν να γίνει εξάρτηση απ ευθείας από το Κρατικό δίκτυο της ΓΥΣ. Αναγνωρίσθηκαν τριγωνομετρικά βάθρα της ΓΥΣ, στις κορυφές: ΚΑΙ ΙΘΩΜΗ ΛΑΜΠΑΙΝΑ

Στην συνέχεια με εξάρτηση από τις κορυφές αυτές υπολογίστηκε ένα νέο τριγωνομετρικό (Τ1) στην περιοχή εργασίας. Οι μετρήσεις έγιναν στο Ελληνικό Γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς(εγσα 87) με την χρήση σταθμών δορυφορικού εντοπισμού(gps) διπλής συχνότητας τύπου ΤHALES Z-MAX και με την μέθοδο static. H ακρίβεια που επιτεύχθηκε είναι της τάξεως των 2-4 χιλιοστών. Διάγραμμα Τριγωνισμού ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΕΞΑΡΤΗΣΗΣ ΤΡΙΓΩΝΟΜΕΤΡΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΙΘΩΜΗ 799,615 ΟΝΟΜΑ ΣΗΜΕΙΟΥ Χ Y Z ΕΙΔΟΣ ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΗΣ Γ.Υ.Σ. "ΙΘΩΜΗ" 315803.059 4117185.992 799.615 ΒΑΘΡΟ ΓΥΣ 1.10 Γ.Υ.Σ. "ΛΑΜΠΑΙΝΑ" 317609.620 4112919.784 211.615 ΒΑΘΡΟ ΓΥΣ 1.10 Τ1 315267.642 4116000.362 320.766 ΞΥΛΙΝΟΣ ΠΑΣΣΑΛΟΣ Τ1 ΛΑΜΠΑΙΝΑ 211,615

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΩΤΟΣΤΑΘΕΡΩΝ Προσδιορίσθηκαν 271 φωτοσταθερά σημεία. Τα φωτοσταθερά αυτά είχαν κυρίως επιλεγεί εκ των προτέρων σύμφωνα με τις απαιτήσεις του αεροτριγωνισμού. Γενικά προσπαθήσαμε να προσδιορίσουμε φωτοσταθερά περιμετρικά στα άκρα της περιοχής εργασίας καθώς και στο μέσον αυτής. Δεν είχε προηγηθεί της αεροφωτογράφησης, η επισήμανση φωτοσταθερών στο έδαφος. Κατόπιν αυτού η παραγωγή της ορθοεικόνας περιορίστηκε στην κεντρική περιοχή του αρχαιολογικού χώρου όπου ήταν δυνατός ο εντοπισμός φωτοσταθερών. Φωτοσταθερά που προσδιορίσθηκαν Ενδεικτικός πίνακας 1,315089.84,4115665.63,286.17,,HRMS:0.012,VRMS:0.025,STATUS:FIXED,SATS:8,PDOP:2.9,DATE:01-01-2003,TIME:12:30:08 2,315089.58,4115665.38,286.38,,HRMS:0.011,VRMS:0.024,STATUS:FIXED,SATS:8,PDOP:2.9,DATE:01-01-2003,TIME:12:30:25 3,315079.43,4115668.18,286.08,,HRMS:0.013,VRMS:0.026,STATUS:FIXED,SATS:7,PDOP:3.1,DATE:01-01-2003,TIME:12:31:07 4,315079.52,4115667.60,286.32,,HRMS:0.012,VRMS:0.026,STATUS:FIXED,SATS:7,PDOP:3.1,DATE:01-01-2003,TIME:12:31:26 5,315076.01,4115652.99,286.09,,HRMS:0.014,VRMS:0.021,STATUS:FIXED,SATS:8,PDOP:2.5,DATE:01-01-2003,TIME:12:33:05 6,315076.34,4115653.15,286.31,,HRMS:0.014,VRMS:0.021,STATUS:FIXED,SATS:8,PDOP:2.5,DATE:01-01-2003,TIME:12:33:17 7,315086.56,4115650.57,286.08,,HRMS:0.014,VRMS:0.022,STATUS:FIXED,SATS:7,PDOP:2.4,DATE:01-01-2003,TIME:12:33:51 8,315086.34,4115650.92,286.31,,HRMS:0.014,VRMS:0.021,STATUS:FIXED,SATS:7,PDOP:2.4,DATE:01-01-2003,TIME:12:34:08 9,315165.99,4115687.51,292.92,,HRMS:0.011,VRMS:0.020,STATUS:FIXED,SATS:9,PDOP:2.2,DATE:01-01-2003,TIME:12:42:51 10,315165.19,4115682.59,292.83,,HRMS:0.010,VRMS:0.019,STATUS:FIXED,SATS:9,PDOP:2.2,DATE:01-01-2003,TIME:12:44:01 11,315235.72,4115693.03,293.70,,HRMS:0.010,VRMS:0.018,STATUS:FIXED,SATS:9,PDOP:2.1,DATE:01-01-2003,TIME:12:52:59 12,315229.17,4115692.46,293.75,,HRMS:0.010,VRMS:0.018,STATUS:FIXED,SATS:9,PDOP:2.1,DATE:01-01-2003,TIME:12:56:20 13,315161.87,4115760.65,296.59,,HRMS:0.010,VRMS:0.017,STATUS:FIXED,SATS:10,PDOP:1.7,DATE:01-01-2003,TIME:13:02:33 Η ακρίβεια προσδιορισ μού των φωτοσταθε ρών κυμαίνεται από 2-3 εκατοστά.

Ενδεικτικό σκαρίφημα- κροκί των μετρήσεων ΠΙΝΑΚΑΣ ΦΩΤΟΣΤΑΘΕΡΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΤΗΣ ΜΕΣΣΗΝΗΣ No ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΣΗΜΕΙΟΥ ΚΡΟΚΙ 1 X: 315089.84 Y: 4115665.63 Z: 286.17 2 X: 315089.58 Y: 4115665.38 Z: 286.38 3 X 315079.43 Y: 4115668.18 Z: 286.08 4 X: 315079.52 Y: 4115667.60 Z: 286.32 5 X: 315076.01 Y: 4115652.99 Z: 286.09 6 X: 315076.34 Y: 4115653.15 Z: 286.31 7 X: 315086.56 Y: 4115650.57 Z: 286.08 8 X: 315086.34 Y: 4115650.92 Z: 286.31 B 9 X: 315165.99 Y: 4115687.51 Z: 292.92 1 0 1 1 X: 315165.19 Y: 4115682.59 Z: 292.83 X: 315235.72 Y: 4115693.03 Z: 293.29 1 2 X: 315229.17 Y: 4115692.46 Z: 293.75 B

ΣΥΝΘΕΣΗ ΟΡΘΟΕΙΚΟΝΑΣ Οι φωτογραμμετρικές εργασίες (μετρήσεις εικονοσυντεταγμένων, προσανατολισμοί, εξαγωγή DTM, σύνταξη ορθοεικόνων) έγιναν στον Ψηφιακό Φωτογραμμετρικό Σταθμό SSK της Z/I Imaging, στο εργαστήριο φωτογραμμετρίας του ΕΜΠ. Λογισμικά που χρησιμοποιήθηκαν: - για τον αεροτριγωνισμό χρησιμοποιήθηκε το εξειδικευμένο λογισμικό BINGO-F (http://www.gcs-abc.com/bingof.htm), για συνόρθωση αεροτριγωνισμού με δέσμες (με δυνατότητα αυτοβαθμονόμησης, συνδυασμένων επιλύσεων με μετρήσεις GPS κ.ο.κ.) -για την ορθοφωτο χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό του Ψηφιακού Φωτογραμμετρικού Σταθμού SSK της Z/I Imanging, δηλαδή τα: ISDM (Image StationDigitalMensuration), για τους προσανατολισμούς ISAE (Image StationAutomatic Elevations), για την παραγωγή αυτόματου DTM ISSD (Image StationStereo Display), για editingτου DTM ISEE (Image Station Elevation Engine), για δημιουργία TIN και επεξεργασία τους OrthoPro, για την παραγωγή της ορθοεικόνας.

Το ορθοφωτο-μωσαϊκό καλύπτει έκταση 511 στρεμμάτων. Χρησιμοποιήθηκαν τελικά 20 εικόνες από 5 λωρίδες πτήσης και 35 φωτοσταθερά σημεία.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΛΕΓΧΟΙ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ Επί της παραπάνω ορθοεικόνας εφαρμόζουμε τις επίγειες αποτυπώσεις τμημάτων των αρχαιολογικών χώρων που έχουμε πραγματοποιήσει. Το αποτέλεσμα των εφαρμογών αυτών φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Παρατηρούμε ότι γενικά οι μετρήσεις μας εφαρμόζουν αρκετά ικανοποιητικά επί της ορθοεικόνας. Οι αποκλίσεις που παρατηρούνται σε ορισμένα σημεία είναι της τάξεως των 20 εκατοστών περίπου.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΛΕΓΧΟΙ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ Έγινε έλεγχος σε 83 σημεία που είχαν προσδιοριστεί στο έδαφος a/a X_gps Y_gps X_ortho Y_ortho dx dy 217 315188.98 4116340.14 315189.17 4116340.09 0.19-0.05 219 315194.2 4116344.07 315193.73 4116344.1-0.47 0.03 220 315151.24 4116353.1 315151.32 4116353.04 0.08-0.06 221 315157.94 4116366.44 315157.84 4116366.38-0.1-0.06 222 315076.18 4116407.09 315075.83 4116406.81-0.35-0.28 223 315063.79 4116381.25 315063.49 4116381.25-0.3 0 225 315052.9 4116372.32 315052.64 4116372.34-0.26 0.02 227 315088.29 4116448.46 315088.18 4116448.4-0.11-0.06 228 315088.52 4116458.9 315088.55 4116459.23 0.03 0.33 230 315056.28 4116451.87 315056.31 4116451.71 0.03-0.16 232 315023.69 4116461.14 315023.71 4116460.99 0.02-0.15 233 315030.71 4116416.84 315030.72 4116416.69 0.01-0.15 234 315026 4116409.56 315026.17 4116409.53 0.17-0.03 238 315041.82 4116385.1 315041.75 4116384.63-0.07-0.47 241 315020.29 4116426.99 315020.31 4116426.7 0.02-0.29 242 315005.44 4116409.62 315005.62 4116409.5 0.18-0.12 244 314991.51 4116405.36 314991.75 4116405.24 0.24-0.12 246 314997.93 4116395.1 314998.33 4116395.07 0.4-0.03 247 315018.63 4116402.66 315018.57 4116402.8-0.06 0.14 249 315037.81 4116382.26 315037.84 4116382.17 0.03-0.09 253 315005 4116367.23 315004.47 4116367.13-0.53-0.1 Τα μέσα σφάλματα που προκύπτουν από τις μετρήσεις αυτές είναι : Rms X = 23 cm Rms Y = 19 cm max v X = 53 cm max v Y = 49 cm. Rms 0.23 0.19

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Με την χρήση συμβατικής απλής ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής, τοποθετημένης σε ειδικά διαμορφωμένη βάση επί μη επανδρωμένου αεροσκάφους, είναι δυνατή η κατασκευή ορθοεικόνας σε μεγάλη κλίμακα η οποία θα έχει ακρίβεια ταυτόσημη με αυτήν που θα επιτύγχανε μια εξειδικευμένη ψηφιακή αεροφωτογραφική κάμερα (large scale format) σε κλασικό επανδρωμένο αεροπορικό μέσο -συνήθως δικινητήριο αεροσκάφους με τριμελές πλήρωμα.

Προϋποθέσεις :

ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Προτείνεται η χρησιμοποίηση του μέσων και των τεχνικών που αναφέρονται παραπάνω για την εκτέλεση προγραμμάτων παραγωγής ορθοεικόνων μεγάλης κλίμακας (1:500, 1:1.000 ) η και μεγαλύτερης κλίμακας για εξειδικευμένες εφαρμογές. Σε έργα που θα εκτελούνται με το ίδιο αεροπορικό μέσο- ελαφρύ σκάφος UAV και με την συγκεκριμένη μηχανή, στην περίπτωση έντονου αναγλύφου του εδάφους ή σε αστικές περιοχές να χρησιμοποιείται φακός 50 mm ώστε να επιτυγχάνεται μεγαλύτερη ακρίβεια. Να ελεγχθεί το ίδιο μέσο σε πτήσεις μεγαλύτερου ύψους ώστε να αξιολογηθεί η δυνατότητα για παραγωγή ορθοεικόνων σε μικρότερες κλίμακες.

Ευχαριστώ, Βασίλης Φωτεινόπουλος Νικόλαος Ζαχαριάς ΑΤΜ