Αναλυτική Φωτογραμμετρία

Σχετικά έγγραφα
Αναλυτική Φωτογραμμετρία

Αναλυτική Φωτογραμμετρία

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Φωτογραμμετρία II Ψηφιακή εικόνα. Ανδρέας Γεωργόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π.

ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑ ΙΙ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ. Ανδρέας Γεωργόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π.

ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΥΝΟΡΘΩΣΕΩΝ

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Ανασκόπηση θεωρίας ελαχίστων τετραγώνων και βέλτιστης εκτίμησης παραμέτρων

Φωτογραμμετρία ΙΙ Προσανατολισμοί φωτογραμμετρικώνεικόνων (Υπενθύμιση βασικών εννοιών- Αλγοριθμική προσέγγιση)

Ανασκόπηση θεωρίας ελαχίστων τετραγώνων και βέλτιστης εκτίμησης παραμέτρων

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπόλογιστές

Μηχανολογικό Σχέδιο με τη Βοήθεια Υπολογιστή. Αφφινικοί Μετασχηματισμοί Αναπαράσταση Γεωμετρικών Μορφών

ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ

Ειδικά Θέματα Γεωδαισίας- Μετατροπή τοπογραφικών διαγραμμάτων σε διαφορετικά συστήματα συντ/νων

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

5/3/2010. A. Στη δηµιουργία του στερεοσκοπικού µοντέλουέ B. Στη συσχέτισή του µε το γεωδαιτικό σύστηµα

Αναλυτική Φωτογραμμετρία

Διάλεξη #10. Διδάσκων: Φοίβος Μυλωνάς. Γραφικά με υπολογιστές. Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Χειμερινό εξάμηνο.

Ανδρέας Γεωργόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π.

Τηλεπισκόπηση - Φωτοερμηνεία

Εξισώσεις παρατηρήσεων στα τοπογραφικά δίκτυα

Αποτυπώσεις Μνημείων και Αρχαιολογικών Χώρων

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Φωτογραμμετρία II Άσκηση 3-Αεροτριγωνισμός Ανδρέας Γεωργόπουλος Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών

Κλασικη ιαφορικη Γεωµετρια

Απόλυτος Προσανατολισµός

Στην ουσία η Φωτογραµµετρία: Χ, Υ, Ζ σηµείων Γραµµικό σχέδιο Εικονιστικό προϊόν

Χ, Υ, Ζ σηµείων. Εικονιστικό προϊόν

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Λογισμός ΙΙ. Χρήστος Θ. Αναστασίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Σχηματισμός κανονικών εξισώσεων δικτύου και το πρόβλημα ορισμού του συστήματος αναφοράς

Μέθοδος Ελαχίστων Τετραγώνων & Φωτογραµµετρία

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Μοντελοποίηση δικτύου μέσω εξισώσεων παρατήρησης

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

Αεροτριγωνισµός. Το βασικό πρόβληµα 13/4/2010

Θέση και Προσανατολισμός

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

10. ΓΕΩΔΑΙΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 4 : Ορθογωνιότητα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Γραφικά με υπολογιστές. Διδάσκων: Φοίβος Μυλωνάς. Διαλέξεις #11-#12

Μαθηματικά Και Στατιστική Στη Βιολογία

2ο Μάθημα Μετασχηματισμοί 2Δ/3Δ και Συστήματα Συντεταγμένων

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μηχανική Ι. Ενότητα 6: Ασκήσεις. Κωνσταντίνος Ι.

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Μαθηματικά Και Στατιστική Στη Βιολογία

Μηχανική Ι - Στατική

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εντάξεις δικτύων GPS. 6.1 Εισαγωγή

(2) Θεωρούµε µοναδιαία διανύσµατα α, β, γ R 3, για τα οποία γνωρίζουµε ότι το διάνυσµα

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Γραμμικές Συναρτήσεις Διάκρισης. ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Βλάμος Π. Αυλωνίτης Μ. ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 2 : Επίλυση Γραµµικών Εξισώσεων. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Τοπογραφικά Δίκτυα & Υπολογισμοί

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μαθηματικά και Φυσική με Υπολογιστές

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ 5 ο εξάμηνο

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 3. Ενότητα 9: Ιδιότητες της κλίσης. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 2: Ταχύτητα - Επιτάχυνση

ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Η ΣΥΝΟΡΘΩΣΗ ΤΩΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ (Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΚΑΙ Η ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ)

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

ΑΠΟΤΥΠΩΣΕΙΣ - ΧΑΡΑΞΕΙΣ ΕΠΙΛΥΣΗ ΟΔΕΥΣΗΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ - ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ

ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Θεωρία μετασχηματισμών

ΘΕΜΑ ίνονται τα διανύσµαταα, β. α) Να υπολογίσετε τη γωνία. β) Να αποδείξετε ότι 2α+β= β) το συνηµίτονο της γωνίας των διανυσµάτων

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Ημερομηνία: Πέμπτη 12 Απριλίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανύσματα στους Rn, Cn, διανύσματα στο χώρο (3) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Ερωτήσεις αντιστοίχισης

Λογισμός 3. Ενότητα 4:Συνέχεια διανυσματικών συναρτήσεων-ιδιότητες της συνέχειας. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΦΥΕ 14 Διανύσματα. 1 Περιγραφή διανυσμάτων στο χώρο Γεωμετρική περιγραφή: Τα διανύσματα περιγράφονται σαν προσανατολισμένα ευθύγραμμα

Λογισμός 4 Ενότητα 18

Η μέθοδος του κινουμένου τριάκμου

Αστικά υδραυλικά έργα

ΑΠΟΤΥΠΩΣΕΙΣ - ΧΑΡΑΞΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ

Transcript:

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αναλυτική Φωτογραμμετρία Ενότητα # 3: Μαθηματικό υπόβαθρο Αναλυτικής Φωτογραμμετρίας Καθηγήτρια Όλγα Γεωργούλα Τμήμα Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μαθηματικό υπόβαθρο Αναλυτικής Φωτογραμμετρίας Ενότητα 3

Περιεχόµενα 3 ης ενότητας 1. Στοιχεία Αναλυτικής Γεωµετρίας i. ιανυσµατική Εξίσωση Συγγραµµικότητας ii. ιανυσµατική Εξίσωση Συνεπιπεδότητας iii. Αλλαγή βάσης στο επίπεδο και στο χώρο iv. Πίνακας στροφής 2. Συστήµατα αναφοράς στη φωτογραµµετρία Αναλογική από αέρα λήψη Ο πίνακας στροφής R Επίγεια ψηφιακή λήψη 3. Συνορθώσεις i. Η µέθοδος των εξισώσεων παρατηρήσεων ii. Η µέθοδος των µικτών εξισώσεων 5

Στόχοι ενότητας Η θεωρητική κατανόηση του βασικού µαθηµατικού υπόβαθρου της αναλυτικής φωτογραµµετρίας. Αναλυτικότερα: ίνονται στοιχεία Αναλυτικής Γεωµετρίας, στα οποία βασίζονται οι διανυσµατικές σχέσεις της συγγραµµικότητας και της συνεπιπεδότητας. Περιγράφονται και επεξηγούνται τα συστήµατα αναφοράς των από αέρα και επιγείων λήψεων καθώς και ο πίνακας στροφής R, ο οποίος περιγράφει τον προσανατολισµό του άξονα λήψης. Γίνεται µια ανασκόπηση των µεθόδων συνόρθωσης βάσει των οποίων επιλύονται τα προβλήµατα της Αναλυτικής Φωτογραµµετρίας 6

Λέξεις κλειδιά ιανυσµατική Εξίσωση Συγγραµµικότητας ιανυσµατική Εξίσωση Συνεπιπεδότητας Συστήµατα αναφοράς στη φωτογραµµετρία Ο πίνακας στροφής R στη φωτογραµµετρία 7

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 1. Στοιχεία Αναλυτικής Γεωµετρίας

ιανύσµατα ιάνυσµα: φυσικό µέγεθος µε διεύθυνση και φορά ιάνυσµα θέσης: έχοντας ορίσει σηµείο Ο, σε κάθε σηµείο P αντιστοιχεί ένα προσανατολισµένο ευθύγραµµο τµήµα, µε αρχή το Ο και κορυφή το Ρ Τα σηµεία του επιπέδου και του χώρου αντίστοιχα παριστάνονται µε τη βοήθεια της επιλεγµένης αρχής των συντεταγµένων Ο, από τα αντίστοιχα διανύσµατα θέσης O P 9

ιάνυσµα θέσης σηµείο (1/2) Σηµείο στο επίπεδο Σηµείο στο χώρο P x 3 = x= x 1 x 2 όπου x 1, x 2 οι συνιστώσες O x= x 1 x 2 x 1 x 2 x 3 x = OP του διανύσµατος θέσης ΟΡ ή οι συντεταγµένες του σηµείου Ρ όπου x 1, x 2, x 3 οι συνιστώσες του διανύσµατος θέσης ΟΡ ή οι συντεταγµένες του σηµείου Ρ 10

ιάνυσµα θέσης σηµείο (2/2) Συγγραµµικά ονοµάζονται δύο διανύσµατα θέσης x και y, εφαρµοστά στην αρχή Ο συν/νων όταν οι κορυφές τους είναι σηµεία πάνω σε ευθεία που να διέρχεται από την αρχή των συντεταγµένων. Αν λ πραγµατικός αριθµός, τότε : y 1 x x 1 x 2 y y = λ x Στο επίπεδο y 2 y 1 y 2 λ x 1 x 2 Η διανυσµατική εξίσωση συγγραµµικότητας = λ αποτελεί βασική συνθήκη της Αναλυτικής Φωτογραµµετρίας x x 3 x x 2 1 y = λ x Στο χώρο y1 y 2 y y 3 y 1 y 2 y 3 λ x 1 x 2 x 3

Εσωτερικό γινόµενο διανυσµάτων Αν συνεπίπεδα διανύσµατα x= ΟΑ, y OB και θ η µεταξύ τους γωνία, τότε ορίζεται ως Εσωτερικό γινόµενο x. y = x y cosθ Oρθογώνια διανύσµατα όταν x. y = 0 θ= Το εσ. γινόµενο εκφράζεται ως: x. y = x 1 x 2 y 1 y 2 = x T y = y T x 12

Εξωτερικό γινόµενο διανυσµάτων To εξωτερικό γινόµενο x y δύο διανυσµάτων είναι διάνυσµα z κάθετο στο επίπεδο των x και y, µε φορά τέτοια ώστε η τριάδα x, y και x y να είναι δεξιόστροφη και µήκος x y = z = x y sinθ Οι συνιστώσες του z είναι z = x y ή αναλυτικά z 1 0 x 3 x 2 z 2 = x 3 0 x 1 z 3 x 2 x 1 0 y 1 y 2 y 3 13

Μικτό γινόµενο διανυσµάτων Ως µικτό γινόµενο τριών διανυσµάτων x, y, z ορίζεται το τριπλό γινόµενο x. (y z ) = x T z = x 1 y 1 z 1 x 2 y 2 z 2 x 3 y 3 z 3 Όταν x, y, z συνεπίπεδα τότε x T z =0 x 1 x 2 x 3 0 y 3 y 2 y 3 0 y 1 y 2 y 1 0 z 1 z 2 z 3 = 0 Η διανυσµατική εξίσωση συνεπιπεδότητας τριών διανυσµάτων x T z =0 αποτελεί βασική συνθήκη της Α.Φ 14

Αλλαγή βάσης και συνιστωσών στο επίπεδο (1/2) e = b 11 e 1 + b 12 e 2 e = b 21 e 1 + b 22 e 2 και 2 θ e 1 = c 11 e + c 12 e e 2 = c 21 e + c 22 e 1 e = b 11 b 12 b 21 b 22 e 1 e 2 = B e e= B -1 e e= c 11 c 12 e c 21 c 22 e = C e Προφανώς C = B -1 15

Αλλαγή βάσης και συνιστωσών στο επίπεδο (2/2) x 2 x Επίσης αν x διάνυσµα θέσης, αυτό εκφράζεται ως: x 2 θ x x = x 1 e 1 + x 2 e 2 = x e + x e x 1 x = x T e= (x ) T e = (x ) T Be x= B T x = (C -1 ) T x και x = (B T ) -1 x = C T x 16

Πίνακας περιστροφής στο επίπεδο x Ισχύει =x 1 + x 2 = + =. και =. =. = i 2 1 θ b 11 =. =cosθ =cosθ b 12 =. =cos( - θ) =sinθ b 21 =. =cos( + θ) =-sinθ b 22 =. =cosθ = cosθ Ο πίνακας B= R(θ) = cosθ sinθ sinθ cosθ ονοµάζεται πίνακας περιστροφής 17

Πίνακας περιστροφής Οι πίνακες περιστροφής είναι ορθογώνιοι πίνακες και ισχύει επίσης R -1 (θ) = R T (θ) = R (-θ) R (θ) R T (θ) = I T θ -1 = R (θ) R (0) = I 18

Αλλαγή βάσης στο χώρο Αντίστοιχα η αλλαγή βάσης στο χώρο περιγράφεται από πίνακα R 3 e = 2 1 r 11 r 21 r 12 r 22 r 13 r 23 r 31 r 32 r 33 e 1 e 2 e 3 = R e r ij =e. e j R cos e e 1 cos e e 2 cos e e 3 cos e e 1 cos e e 2 cos e e 3 cos e e 1 cos e e 2 cos e e 3 19

Αλλαγή συνιστωσών στο χώρο z Z y Y V R cos xx cos yx coszx cosxy cosyy coszy cosxz cosyz coszz x X Ο πίνακας R εκφράζεται µε τα συνηµίτονα διευθύνσεως, ενώ επίσης είναι δυνατό να εκφρασθεί µε τη βοήθεια τριών γωνιών π.χ - γωνίες Euler(φ,θ,ψ) ή - γωνίες Gardan(ω,φ,κ) ή - γωνίες α, t, s (αζιµούθιο, κλίση, στρέψη) Αν V διάνυσµα στο χώρο, τότε οι συνιστώσες του (ή οι συν/νες της κορυφής του) στα δύο συστήµατα δίνεται από τη σχέση: x y z = R X Y Z 20

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 2. Συστήµατα αναφοράς στη Φωτογραµµετρία

Συστήµατα αναφοράς στη Φωτογραµµετρία Ζ Υ W w O u U y-y 0 y pp x-x 0 x o V v Σύστηµα αναφοράς φωτογραφικού επιπέδου ή σύστηµα εικονοσηµείων (x,y) Σύστηµα αναφοράς της φωτογραφίας (u,v,w) Σύστηµα αναφοράς της φωτογραφικής λήψης (U,V,W) Χ Επίγειο σύστηµα αναφοράς (X,Y,Z) 22

Σύστηµα φωτογραφικού επιπέδου ή σύστηµα εικονοσηµείων (x,y) αναλογικής φωτογραφίας 7 2 o y 3 x.p i y 1 5 x Συν/νες εικονοσηµείων x(mm) y (mm) 1 112.997-0.005 2-113.001-0.006 3-0.004 112.999 4-0.005-112.993 5 112.989 112.996 6 4 8 6-113.002-113.000 7-113.006 112.995 8 112.991-113.010 Ορίζεται µε τη βοήθεια των (4 ή 8) εικονοσηµείων. Στο σύστηµα (x,y) αναφέρονται οι συν/νες των εικονοσηµείων οι οποίες δίνονται στην αναφορά βαθµονόµησης της µηχανής (calibration report) Στο σύστηµα αυτό οι συντεταγµένες ενός σηµείου i είναι p i (x,y) 23

Σύστηµα αναφοράς της φωτογραφίας (u,v,w) (ενδιάµεσο βοηθητικό σύστηµα) f o w O y v x 0 y 0 pp v u p i u x Πρόκειται για σύστηµα 3D συν/νων µε αρχή το κέντρο λήψης Ο. Ο προσανατολισµός των αξόνων και η θετική φορά είναι: u//x ίδια φορά v//y ίδια φορά w στη διεύθυνση του άξονα λήψης και αντίθετη φορά y v pp u x PP πρωτεύον σηµείο, µε συν/νες x 0 = 0.007mm y 0 = -0.015mm Στο σύστηµα (u,v,w), οι 3D συν/νες ενός σηµείου p i της εικόνας είναι: u i v i w i = x i x 0 y i y 0 f 24

Σύστηµα αναφοράς της λήψης W O y pp V U x (U,V,W) Το σύστηµα (U,V,W) της λήψης, έχει αρχή το κέντρο λήψης Ο. Ο προσανατολισµός των αξόνων και η θετική φορά είναι: U//x ίδια φορά V//y ίδια φορά W στη διεύθυνση του άξονα λήψης και αντίθετη φορά Το σύστηµα (U,V,W) είναι άκαµπτα συνδεδεµένο µε τη µηχανή λήψης 25

Σύστηµα αναφοράς της λήψης j W 1 V 1 W 2 O 1 O 2 O 3 V 2 U 1 U 2 Άξονας λήψης Σε κάθε θέση λήψης Ο j όπου j=1,2,, υλοποιείται ένα αντίστοιχο σύστηµα αναφοράς λήψης (U,V,W) j Με τη βοήθεια του συστήµατος (U,V,W) j προσδιορίζεται η θέση λήψης και ο προσανατολισµός του άξονα λήψης ως προς επίγειο σύστηµα αναφοράς (Χ,Υ,Ζ), δηλαδή ο Εξ.προσανατολισµός της λήψης j 26

Αποτέλεσµα στροφών περί τους άξονες U, V, W ιαφορετικοί προσανατολισµοί άξονα λήψης W W V W W W = W V = V V V U = U U U U U

Προσανατολισµός λήψης Z Y X Περιγράφεται µε τη βοήθεια του πίνακα R, o οποίος εκφράζεται συναρτήσει τριών γωνιών, τις: Z +κ +φ +ω Y X (Roll) ω: περιστροφή περί τον Χ (Pitch) φ: περιστροφή περί τον Υ (Yaw) κ: περιστροφή περί τον Ζ ώστε το σύστηµα (Χ,Υ,Ζ) να ταυτισθεί µε το σύστηµα (U,V,W) ιεθνώς, είναι ο επικρατέστερος τρόπος ορισµού του πίνακα R 28

Πίνακας στροφής R (1/2) R = R(κ) R(φ) R(ω) R(ω) = 1 0 0 0 cosω sinω 0 sinω cosω R(φ) = cosφ 0 sinφ 0 1 0 sinφ 0 cosφ R(κ) = cosκ sinκ 0 sinκ cosκ 0 0 0 1 29

Πίνακας στροφής R (2/2) Αναλυτικά τα στοιχεία του πίνακα R είναι: R = R(κ) R(φ) R(ω) = R 11 R 12 R 13 R 21 R 22 R 23 = R 31 R 32 R 33 cosκ cosφ cosκ sinφ sinω sinκcosω cosκ sinφ cosω sinκ sinω sinκ cosφ sinκ sinφ sinω cosκ cosω sinκ sinφ cosω cosκ sinω sinφ cosφ sinω cosφ cosω 30

Προσανατολισµός λήψης Η γεωµετρία λήψης στις εναέριες λήψεις είναι τυπική επικαλυπτόµενες κατακόρυφες λήψεις Οι γωνίες στροφής ω και φ είναι πολύ µικρές, δηλαδή προσεγγιστικά ω ~ φ ~ 0 Η γωνία κ, αντιστοιχεί στο αζιµούθιο του άξονα λήψης 31

Επίγειο Σύστηµα Αναφοράς Το επίγειο σύστηµα αναφοράς, στο οποίο θα προσδιοριστούν φωτογραµµετρικά τα στοιχεία εξωτερικού προσανατολισµού λήψεων ή/και οι συν/νες αγνώστων σηµείων ορίζεται από το σύστηµα στο οποίο έχουν µετρηθεί τα γνωστά σηµεία (Ground Control Points) τα οποία είναι απαραίτητα και χρησιµοποιούνται για την επεξεργασία των εικόνων 32

Επίγειο Σύστηµα Αναφοράς Εναέριες εφαρµογές Τα Σηµεία ελέγχου προσδιορίζονται: Επίγειες µετρήσεις µε Τοπογραφικά όργανα ή GPS Από ψηφιοποίηση υπάρχοντος και κατάλληλης κλίµακας χαρτογραφικού υπόβαθρου Ανεξάρτητα από τη µέθοδο, η οποία εφαρµόσθηκε για τον προσδιορισµό τους, τα σηµεία ελέγχου µετασχηµατίζονται, έτσι ώστε τελικά να αναφέρονται στο Ελληνικό Γεωδαιτικό σύστηµα αναφοράς (Γεωδαιτικό datum) ΕΓΣΑ 87 33

Συστήµατα αναφοράς σε επίγειες λήψεις V y y c Σήµερα, οι επίγειες λήψεις, ή γενικότερα οι λήψεις εγγύς απόστασης, πραγµατοποιούνται µε ερασιτεχνικές ψηφιακές µηχανές Ζ W x r U x Σύστηµα εικονοψηφίδων x r, y c Σύστηµα αναφοράς φωτογραφικού επιπέδου (x,y) Σύστηµα αναφοράς της Υ Χ φωτογραφικής λήψης (U,V,W) Επίγειο σύστηµα αναφοράς (X,Y,Z) 34

Σύστηµα εικονοψηφίδων x r, y c Ένα σηµείο έχει συντεταγµένες p(x r, y c ) 0,0 y c x r 35

0,0 r Σύστηµα αναφοράς φωτογραφικού επιπέδου (x,y) y o c y c x Αρχή του συστήµατος θεωρείται η κεντρική ψηφίδα o(n,m) Ο άξονας x αντιστοιχεί στην µεσαία γραµµή (n) και ο άξονας y στη µεσαία στήλη (m) εικονοψηφίδων x r y Αν x, y οι διαστάσεις της ψηφίδας (συνήθως x= y=s), τότε οι συν/νες ενός σηµείου p(x r,y c ) στο σύστηµα (x,y) είναι x x p y p = y c co Δy x r ro Δx όπου c o, r o οι συν/νες της κεντρικής ψηφίδας 36

Σύστηµα φωτογραφικής λήψης (U,V,W) y Έχει αρχή το κέντρο λήψης Ο Z Y V O W U x Ο προσανατολισµός των αξόνων και η θετική φορά είναι: U//x ίδια φορά V//y ίδια φορά W στη διεύθυνση του άξονα λήψης και αντίθετη φορά Ορίζοντας ένα επίγειο σύστηµα αναφοράς (Χ,Υ,Ζ), µε τη βοήθεια του συστήµατος (U,V,W) προσδιορίζεται η θέση και ο προσανατολισµός της λήψης 37

Προσανατολισµός επιγείων λήψεων (1/2) Η γεωµετρία λήψεων στις επίγειες εφαρµογές δεν είναι τυπική αλλά σχεδιάζεται ανάλογα µε το αντικείµενο, τον περιβάλλοντα χώρο και το είδος της εφαρµογής Σχηµατικό διάγραµµα γεωµετρίας περιµετρικών λήψεων για την 3D αποτύπωση κτιρίου Ο προσανατολισµός των λήψεων µπορεί να µεταβάλλεται σηµαντικά σε διαδοχικές λήψεις 38

Προσανατολισµός επιγείων λήψεων (2/2) 39

Παράδειγµα Οι λήψεις 1, 2 και 3 έχουν πραγµατοποιηθεί µε διαφορετικούς προσανατολισµούς των αξόνων λήψης, οι οποίοι επίσης περιγράφονται µε τη βοήθεια πινάκων στροφής R = R(κ) R(φ) R(ω) Z Y 1 V W y U x 1 2 3 V y 2 x U y 3 x V U W 40

Z +κ Παράδειγµα προσδιορισµού των γωνιών ω,φ,κ V +φy 1 W U +ω y x V y y 2 x U 3 x V U W Λήψη 1: ω=90 ο,φ=κ=0 R= R(ω=90) Λήψη 2: ω=90 ο, φ= 45 ο, κ=0 R = R(φ=45) R(ω=90) Λήψη 3: ω=90 ο, φ-90 ο, κ=0 R = R(φ=-90) R(ω=90) 41

Επίγειο Σύστηµα αναφοράς Επίγειες εφαρµογές Συνήθως στις επίγειες εφαρµογές χρησιµοποιείται ένα τοπικό σύστηµα αναφοράς (Χ,Υ,Ζ), στο οποίο προσδιορίζονται τα σηµεία ελέγχου, στα οποία βασίζεται η φωτογραµµετρική επεξεργασία των εικόνων Z Y Y X Σε πολλές επίγειες εφαρµογές χρησιµοποιείται ένα στραµµένο σύστηµα αναφοράς X Z 42

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 3. Συνορθώσεις

Τα προβλήµατα της αναλυτικής φωτογραµµετρίας είναι τυπικά προβλήµατα προσδιορισµού ενός αριθµού αγνώστων από ένα αριθµό παρατηρήσεων οι οποίες είναι επηρεασµένες από Τυχαία Συστηµατικά και Χονδροειδή σφάλµατα Ο αριθµός των παρατηρήσεων είναι µεγαλύτερος από τον αριθµό των αγνώστων Επίλυση των προβληµάτων µε εφαρµογή µεθόδων συνόρθωσης Συνορθώσεις στην 44

Η µέθοδος των εξισώσεων παρατηρήσεων (1/4) Μαθηµατικό µοντέλο = f i (,,, ) i=1,2,.., n y α = f(x α ) x α διάνυσµα mx1 αληθινών τιµών αγνώστων παραµέτρων f nx1 γνωστές συναρτήσεις y α nx1 αληθινών τιµών παρατηρούµενων µεγεθών Όµως Η παρατήρηση = + v i όπου v i σφάλµα παρατήρησης y b = y α + v = f(x α ) + v 45

y b = f(x α ) + v Στη γενική περίπτωση η συνάρτηση f(x α ) είναι µη γραµµική γραµµικοποίηση γραµµικοποιηµένες εξισώσεις παρατηρήσεων Με στοιχεία: b= Ax + v b i =y - f i (x, x,, x ) = y - y, i=1, 2,, n x j = x - x, j= 1, 2,, m A ji = Η µέθοδος των εξισώσεων 0 παρατηρήσεων (2/4) 46

Η µέθοδος των εξισώσεων παρατηρήσεων (3/4) n εξισώσεις, m άγνωστοι n>m άπειρες λύσεις b= Ax + v επιλέγεται εκείνη που ικανοποιεί v T Pv = min Για πίνακα βάρους P= C -1 βέλτιστες ανεπηρέαστες γραµµικές εκτιµήσεις Συνήθως C = σ 2 Q P Q -1 όπου σ άγνωστη µεταβλητότητα αναφοράς Κανονικές εξισώσεις (A T PA) x = A T Pb N x = u 47

Η µέθοδος των εξισώσεων N x = u mxm mx1 mx1 παρατηρήσεων (4/4) 2 = N -1 u α = x 0 + = b - A = σ 2 N -1 = σ 2 ( P -1 - A N -1 A T ) α = y b - α = σ 2 A N -1 A T 48

ii. Η µέθοδος των µικτών εξισώσεων Μαθηµατικό µοντέλο (x, x,, x, y, y,, y ) k=1,2,.., s s εξισώσεις m άγνωστες παράµετροι n παρατηρήσεις u(x α, y α )= 0 x α διάνυσµα mx1 αληθινών τιµών αγνώστων παραµέτρων u nx1 γνωστές συναρτήσεις (1/3) y α nx1 αληθινών τιµών παρατηρούµενων µεγεθών 49

ii. Η µέθοδος των µικτών εξισώσεων (2/3) γραµµικοποίηση u(x 0, y b )= 0 γραµµικοποιηµένες µικτές εξισώσεις Με στοιχεία: w + A x B v = 0 (sx1) (sxm) (mx1) (sxn) (nx1) w i = u (x, x,, x, y, y,, y ) A ji = 0, b και Β ji = 0, b 50

ii. Η µέθοδος των µικτών εξισώσεων (3/3) w + Ax Bv = 0 M = BP -1 B T N = A T M -1 A u=a T M -1 w = -N -1 u α = x 0 + 2 = σ 2 N -1 = σ 2 P -1 B M -1 (w+a ) = P -1 B T M -1 (w+a ) α = y b - α = σ 2 P -1-51

Βιβλιογραφία ερµάνης Α., Γραµµική άλγεβρα ερµάνης Α., Αναλυτική Γεωµετρία ερµάνης Α. Michail E., Bethel J., McGlone Ch., Introduction to Modern Photogrammetry 52

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Βασιλική Φραγκουλίδου Θεσσαλονίκη, Χειμερινό Εξάμηνο 2013-14