Fotogrammetria usamv 2014

190
1 C U P R I N S Pag Introducere (definiţia, obiectul şi scopul fotogrammetriei) 2 Capitolul 1 Istoricul dezvoltării fotogrammetriei 9 Capitolul 2 – Elemente de fotogrammetrie 26 2.1 Baze optice şi fotografice 36 2.2 Materiale fotosensibile şi elemente de sensitometrie 38 2.3 Fotograma 47 2.3.1 Elemente de orientare interioară 50 2.3.2 Elemente de orientare exterioară 53 2.3.3 Clasificarea fotogramelor 56 2.3.4 Procedee de determinare a scării fotogramelor 60 2.3.5 Deformări pe fotogramă 61 Capitolul 3 - Fotointerpretarea 64 3.1 Noţiuni şi principii de fotointerpretare 64 3.2 Aparatura şi metodele de fotointerpretare 74 Capitolul 4 – Ridicări fotogrammetrice 83 4.1 Proiectul de aerofotografiere 91 4.1.1 Condiţiile metereologice şi optico-atmosferice ale aerofotografierii 93 4.1.2. Hărţile pentru ridicare fotoaeriană 95 4.1.3. Calculele principale necesare proiectului de înregistrare fotogrammetrică 99 4.1.4. Influenţa elementelor de aeronavigaţie şi a reliefului asupra preciziei înregistrărilor 106 4.2 Reperajul fotogrammetric 116 4.3 Sistemul de aerofotografiere ASCOT 122 Capitolul 5 - Fotogrammetria planimetrică 137 5.1 Restituţia planimetrică / Aparate de restituţie planimetrică 137 5.2 Efectul reliefului terenului asupra redresării 139 5.3 Redresarea diferenţială. Ortofotoplanul 141 Capitolul 6 - Stereofotogrammetria 143 6.1 Generalităţi 143 6.2 Baza de fotografiere 143 6.3 Orientarea stereogramelor 154 6.4 Aerotriangulaţia 160 6.5 Stereorestituţia / aparate de stereorestituţie 163 Capitolul 7 - Modelul digital al terenului obţinut prin metode fotogrammetrice 179 Bibliografie 190

description

Fotogrammetria usamv 2014

Transcript of Fotogrammetria usamv 2014

Page 1: Fotogrammetria usamv 2014

1

C U P R I N S

Pag

• Introducere (definiţia, obiectul şi scopul fotogrammetriei) 2

Capitolul 1 – Istoricul dezvoltării fotogrammetriei 9 Capitolul 2 – Elemente de fotogrammetrie 26

2.1 Baze optice şi fotografice 36 2.2 Materiale fotosensibile şi elemente de sensitometrie 38 2.3 Fotograma 47 2.3.1 Elemente de orientare interioară 50 2.3.2 Elemente de orientare exterioară 53 2.3.3 Clasificarea fotogramelor 56 2.3.4 Procedee de determinare a scării fotogramelor 60 2.3.5 Deformări pe fotogramă 61

Capitolul 3 - Fotointerpretarea 64 3.1 Noţiuni şi principii de fotointerpretare 64 3.2 Aparatura şi metodele de fotointerpretare 74

Capitolul 4 – Ridicări fotogrammetrice 83 4.1 Proiectul de aerofotografiere 91 4.1.1 Condiţiile metereologice şi optico-atmosferice ale aerofotografierii 93 4.1.2. Hărţile pentru ridicare fotoaeriană 95 4.1.3. Calculele principale necesare proiectului de înregistrare fotogrammetrică 99 4.1.4. Influenţa elementelor de aeronavigaţie şi a reliefului asupra preciziei înregistrărilor

106

4.2 Reperajul fotogrammetric 116 4.3 Sistemul de aerofotografiere ASCOT 122

Capitolul 5 - Fotogrammetria planimetrică 137 5.1 Restituţia planimetrică / Aparate de restituţie planimetrică 137 5.2 Efectul reliefului terenului asupra redresării 139 5.3 Redresarea diferenţială. Ortofotoplanul 141

Capitolul 6 - Stereofotogrammetria 143 6.1 Generalităţi 143 6.2 Baza de fotografiere 143 6.3 Orientarea stereogramelor 154 6.4 Aerotriangulaţia 160 6.5 Stereorestituţia / aparate de stereorestituţie 163

Capitolul 7 - Modelul digital al terenului obţinut prin metode fotogrammetrice

179

• Bibliografie 190

Page 2: Fotogrammetria usamv 2014

2

� INTRODUCERE

(definiţia, obiectul şi scopul fotogrammetriei)

O prezentare sintetica a stadiului actual de dezvoltare a

fotogrametriei şi teledetectiei, pe baza realizarilor cunoscute

pâna în prezent, permite aprecierea realistă a posibilităţilor şi

limitelor acestui mijloc de investigare. Revista americana de

specialitate "Photogrammetric Engineering and Remote

Sensing" defineste fotogrametria astfel : "Fotogrametria este

arta, stiinta şi tehnologia de obtinere a informatiilor sigure

despre obiectele fizice şi mediul inconjurator prin prelucrarea

inregistrarilor, măsurarea şi interpretarea imaginilor

fotografice, a modelelor de energie radiantă electromagnetică şi

alte fenomene".

Fotogrammetria este ştiinţa şi tehnica ce se ocupă cu

obţinerea datelor de bază sub forma fotogramelor, recunoaşterea

şi identificarea înregistrărilor obiectelor, determinarea formei şi

dimensiunilor acestora şi materializarea rezultatelor sub formă

analogică şi/sau digitală.

Denumirea de fotogrammetrie provine de la cuvintele

greceşti: πηωτωσ (photos=lumină), γραµα (gramma = a

înregistra) şi µετρω {metro=a măsura).

Obiectivul fotogrammetriei constă în studiul proprietăţilor

geometrice şi fizice ale reprezentărilor metrice, folosind

Page 3: Fotogrammetria usamv 2014

3

fotogramele exploatate separat sau în cuple stereoscopice

(stereograme).

Scopul fotogrammetriei este efectuarea determinărilor

metrice riguroase, în plan şi spaţiu, asupra unui obiect oarecare,

cum ar fi: suprafaţa Pământului şi a altor corpuri cereşti, un

fenomen meteorologic sau morfologic, o construcţie sau un

element al construcţiei supus deformării, o plantă, un nor, etc. ,

folosind înregistrările acestora.

Apariţia fotogrammetriei a fost impusă la începutul

acesteia de nevoia obţinerii rapide şi precise a planurilor şi

hărţilor topografice pe zone geografice cât mai mari. Astfel, în

aproape un secol de evoluţie, fotogrammetria generală

contemporană numără foarte multe ramuri de aplicare, fiecare la

fel de importantă în domeniul ei de folosire. În domeniul

cartografierii terestre, marea majoritate a planurilor şi hărţilor

sunt realizate pe cale fotogrammetrică (90% pe plan mondial şi

95% în ţara noastră). Merită, de asemenea, să fie menţionată

utilizarea fotogrammetriei în spaţiul circumterestru şi pe alte

corpuri cereşti.

O aplicaţie conventionala a fotogrametriei este elaborarea

de harti topografice cu curbe de nivel, bazate pe masuratori şi

informatii obtinute de pe fotografii aeriene şi spatiale cu

instrumente analogice optice şi/sau calculatoare analitice. În

mod similar, principiile topografice de masurători de precizie

Page 4: Fotogrammetria usamv 2014

4

sunt aplicate in fotogrammetria la mică distantă pentru

reprezentarea obiectelor a căror studiere pe alte căi întâmpină

dificultăţi pentru înregistrarea deformaţiilor măsurabile în

modelele inginereşti, pentru studierea medicală a formelor de

viată, etc.

O alta aplicatie importanta a fotogrammetriei, de mare

actualitate şi mai ales de mare viitor, este utilizarea laser

scannerului, în care imaginile sunt obţinute cu un alt sensor decât

(sau pe lânga) camera fotogrammetrică convenţională, în care o

imagine este înregistrată ca o baleiere electronică în vizibil sau

folosind radiaţii din afara domeniului vizibil pe film, cu

microunde, radar, în infrarosul termic sau ultraviolet.

O imagine reprezintă în sens larg o distribuţie

bidimensională de câmp luminos. În această clasă intră atât

imaginile fotografice cât şi orice alte inregistrari de funcţii

bidimensionale sau monodimensionale multicanal. Distribuţia

de câmp poate fi abţinută prin iluminarea unei pelicule

fotografice pe care este înregistrată această imagine, dar acest

procedeu nu este restrictiv. Prelucrarea unei imagini este o

operatie efectuată asupra funcţiei bidimensionale reale f(x,y)

ce reprezinta imaginea in scopul:

- reconstituirii imaginii initiale;

- scoaterea sau accentuarea unor caracteristici particulare;

- codificarea imaginii in scopul transmiterii sau stocarii ei in

mod eficient.

Page 5: Fotogrammetria usamv 2014

5

In procesul de transmitere şi inregistrare a imaginilor,

acestea sufera degradari determinate de imperfectiunile inerente

sistemelor respective. Astfel, imaginea originala poate suferii

transformari in procesul de propagare prin atmosfera, in sistemul

optic de formare a unei imagini secundare, in procesul de

expunere şi prelucrare a placii fotografice, etc. Se consideră că

cele mai importante surse ce contribuie la degradarea imaginii

sunt limitarea benzii sistemului de formare şi transmitere a

imaginii, aberaţiile lentilelor, mişcarea relativă a sistemului optic

fată de obiect, turbulenţa atmosferei, etc.

Dacă f(x,y) reprezintă imaginea originală şi g(x,y) imaginea

degradată de una sau mai multe din cauzele enumerate,

problema care se pune în fata sistemului de reconstituire este

aceea de a forma o imagine f^(x,y) "cit mai apropiată" de

imaginea originală.

În cazul în care sistemul ce a produs degradarea imaginei

este descris de o functie de pondere h(x,y), raspunsul la o intrare

f(x,y) este dat de relatia:

g(x,y) = f(x,y)*h(x,y) = { F(u,v)*H(u,v) }

în care H(u,v)= { h(x,y) } este funcţia de transfer a

sistemului prin care s-a format imaginea.

În consecinţă prelucrarea printr-un sistem având o

funcţie de transfer H (u,v) va reconstitui imaginea originală.

Page 6: Fotogrammetria usamv 2014

6

f^(x,y) = { F^(u,v) } = { [ F(u,v)*H(u,v) ]*H (u,v) } = f(x,y)

Această prelucrare, experimentată in mod intensiv de fizicianul

Stroke, a fost denumita convolutie. Convoluţia şi corelaţia sunt

operaţii de bază in calculatoarele optice, derivate din două

transformări Fourier, ele fiind folosite în special în

prelucrarea video-informatiilor (de televiziune) obtinute prin

metode de teledetectie.

Fotogrammetria este o disciplină a ştiinţei măsurătorilor

terestre. Fotogrammetria cuprinde un ansamblu de metode

matematice, tehnici şi tehnologii de utilizare a fotografiei în

domeniul măsurătorilor terestre.

Pe lângă aplicaţiile în domeniul măsurătorilor terestre,

fotogrammetria poate fi aplicată şi în alte domenii: arhitectură,

construcţii, geologie, geofizică, transporturi, meteorologie,

agricultură, îmbunătăţiri funciare, ingineria mediului, ş.a.

Din punct de vedere tehnologic, procesul fotogrammetriei

şi teledetecţiei se desfăşoară conform etapelor cunoscute. Astfel,

prima etapa a procesului tehnologic o reprezintă ansamblul

operaţiunilor de captare şi înregistrare a datelor. Pentru

inregistrari se folosesc camere speciale terestre sau aeriene

montate pe platforme aeriene sau spatiale purtatoare ale

sensorilor de înregistrare.

Pornind de la schema spectrului electromagnetic al luminii

naturale, prezentată în figura de mai jos, în principiu, categoriile

Page 7: Fotogrammetria usamv 2014

7

de sensori care se folosesc sunt aceleasi şi anume sensori care

inregistreaza în diferite zone ale spectrului electromagnetic dar

ei difera din punctul de vedere al conceptiei de construcţie,

corespunzător specificului inregistrarilor la diferite distante sau

inaltimi, în diferite conditii aeriene şi spatiale. Se folosesc

camere fotografice normale, metrice, multispectrale, sensori de

baleiere cu înregistrare simultana în diferite benzi spectrale în

domeniul vizibil şi infrarosu, sensori de înregistrare cu

microunde, în sistem de televiziune, radar şi altele.

Putem clasifica fotogrammetria propriu-zisă după următoare-

le două criterii: după modul de obţinere a fotogramelor şi după

modul de exploatare a fotogramelor.

Page 8: Fotogrammetria usamv 2014

8

După modul de obţinere a fotogramelor, fotogrammetria se

împarte în:

• fotogrammetria terestră sau geofotogrammetria, care se

ocupă cu tehnica obţinerii şi exploatării fotogramelor terestre,

adică a fotogramelor obţinute cu ajutorul fototeodolitului sau cu

stereo-camere (camere duble), din staţii terestre marcate în teren

ale căror coordonate spaţiale pot fi determinate riguros prin

metode topo-geodezice.

• fotogrammetria aeriană sau aerofotogrammetria, care se

ocupă cu tehnica obţinerii şi exploatării fotogramelor aeriene,

adică a fotogramelor obţinute cu o cameră aero-fotogrammetrică

ce se instalează pe un vehicul aerian (avion, elicopter, balon etc).

În acest caz, până la dotarea avioanelor cu sisteme moderne

DGPS, punctele de staţie din care se execută fotografierea nu pot

fi materializate şi determinate în prealabil.

• fotogrammetria cosmică, care a apărut ca urmare a

problemelor specifice în prelucrarea fotogramelor cosmice

obţinute din spaţiul cosmic.

Există preocupări de abordare generală a problemelor

fotogrammetriei la nivel global. Tratarea la nivel general permite

particularizarea din diverse puncte de vedere şi obţinerea

relaţiilor specifice fotogrammetriei cosmice, aeriene şi terestre.

După modul de exploatare a fotogramelor, fotogrammetria se

împarte în:

Page 9: Fotogrammetria usamv 2014

9

• Fotogrammetria planimetrică, în care exploatarea

fotogramelor se face independent (fotogramă cu fotogramă).

Măsurătorile se execută în plan obţinându-se poziţia planimetrică

a elementelor prin coordonatele X şi Y. Rezultatul principal al

fotogrammetriei planimetrice îl constituie fotograma redresată -

sub formă analogică sau digitală.

• Stereofotogrammetria (fotogrammetria spaţială), în care

exploatarea fotogramelor se face în cuple stereoscopice

(stereograme). În acest caz, măsurătorile se execută în trei

dimensiuni (X, Y, Z). Rezultatul principal al măsurătorilor

spaţiale îl constituie harta topografică, având reprezentate atât

detaliile de planimetrie, cât şi relieful terenului prin curbe de

nivel. Este domeniul cel mai răspândit al fotogrammetriei

topografice.

Capitolul 1 – Istoricul dezvoltării fotogrammetriei

Între anii 1480 – 1492, Leonardo da Vinci a introdus

noţiunile de proiecţie şi perspectivă centrală. În 1525, Albrecht

Durer şi mai târziu în 1759 Johan Heinrich Lambert au continuat

munca lui Leonardo dezvoltând principiile matematice ale

imaginii perspective preluate dintr-un punct din spatiu.

Primele ridicări fotogrammetrice datează de la mijlocul

secolului trecut, fiind condiţionate de apariţia şi dezvoltarea

fotografiei. Odată cu publicarea, în 1851, de către Skott Archer a

Page 10: Fotogrammetria usamv 2014

10

modului de obţinere a imaginii fotografice prin procedeul

coloidului umed (stratul fotosensibil se prepară şi se întinde pe

placa de sticlă înainte de fotografiere, iar expunerea şi

developarea se face în timpul cât stratul sensibil este umed) s-a

deschis posibilitatea de aplicare a fotografiei în numeroase

ramuri ale ştiinţei şi tehnicii, inclusiv în domeniul măsurătorilor

terestre.

Relaţia dintre geometria proiectivă şi fotogrammetrie a fost

dezvoltată de R. Sturms şi Guido Hauck în anul 1883 în

Germania. Legile perspectivei fotogrammetrice ale lui Hauck

sunt prezentate în imaginea următoare.

Page 11: Fotogrammetria usamv 2014

11

La început s-au făcut experienţe pentru aplicarea

fotografiei la ridicări terestre cu fototeodolitul, iar după aceea la

ridicări fotoaeriene.

Inginerul militar francez Aimé Laussedat este primul care

în 1851 a folosit un aparat fotografic anume construit

(fototeodolit), făcând experienţe de folosire a fotografiei în

scopuri topografice, folosind o nouă metodă de ridicare terestră

pe care a denunit-o "metrofotografie". Aimé Laussedat este

considerat părintele fotogrammetriei, existând şi o medalie care-i

poartă numele.

Folosirea acestui procedeu în aer s-a dovedit mai

complicată decât pe pământ şi de aceea dezvoltarea

aerofotogrammetriei s-a produs abia după o jumătate de secol.

Page 12: Fotogrammetria usamv 2014

12

În timp se dezvoltă tehnicile şi tehnologiile fotografice atât

pe linia fixării imaginii cât şi a opticii fotografice.

În 1871 se descoperă metoda de fabricaţie a emulsiei

sensibile cu strat uscat de bromură de argint şi gelatină. Aceasta

putea fi folosită pentru fotografii instantanee şi nu necesita o

expunere îndelungată, lucru important în cazul fotografiei

aeriene.

În 1887 - 1889 s-au crerat posibilităţi ca suportul emulsiei

să nu mai fie sticla ci peliculele de celuloid, cu impact direct

asupra dezvoltării fotografiei aeriene şi a aerofotogrammetriei.

La sfârşitul secolului XIX s-au construit camere

fotografice multiple de preluare a fotografiilor aeriene din

baloane dirijabile denumite panoramograf printre care cele

construite de Thiele, Cailletet şi Tribaule, Scheimpflung,

Templer etc.

Începutul fotogrammetriei este marcat prin descoperirea

legilor perspectivei şi utilizarea lor în pictură. Primul care a

folosit imaginile perspective în scopuri topografice a fost

elveţianul M.A.Kappler în anul 1726 la întocmirea hărţii

masivului muntos Pilatus după imagini desenate ale terenului. În

cartea „Perspectiva liberă” a matematicianului I.H. Lambert

apărută în 1759 la Zurich, sunt expuse soluţii geometrice privind

reconstituirea perspectivei centrale.Folosirea pentru măsurători a

imaginilor desenate din vedere nu puteau găsi o largă răspândire.

Page 13: Fotogrammetria usamv 2014

13

Ideea folosirii fotografiei în tehnica măsurătorilor terestre

aparţine fizicianului Arago care în anul 1839 descoperă metoda

de fixare a imaginii fotografice şi stabileşte primele elemente

teoretice de aplicare.

Prima cameră fotografică metrică a fost construită de

inginerul militar francez Aimé Laussedat în anul 1851 şi folosită

în cadrul procedeului de ridicare denumit de el metrofotografia

(Figura 1.1). Lucrările lui au fost recunoscute la timpul lor şi

sunt considerate ca primele aplicaţii ale fotografiei în scopuri de

cartografiere.

Figura 1.1 – Primele fototeodolite

Ideea folosirii fotografiilor aeriene ale suprafeţei terestre în

scopuri topografice aparţine fotografului francez Gaspar Felix

Tauranchon cunoscut şi sub numele de Nadar care în anul 1858

obţine prima fotografie aeriană de la înălţimea de 80 m deasupra

Parisului, folosind pentru aceasta un balon captiv (figura 1.2).

Prima fotografie din avion se obţine în anul 1909 tot în Franţa.

Page 14: Fotogrammetria usamv 2014

14

Figura 1.2. Obţinerea primei fotografii aeriene.

Relativ la aparatura de exploatare a fotogramelor ,la

începutul secolului nostru prin construirea stereocomparatorului

în anul 1901 de către C.Pulfrich apare noul principiu de măsurare

care foloseşte numai imaginea fotografică,fără a face apel la

măsurări de direcţii cu teodolitul.Acest principiu de măsurare

stereoscopică este folosit şi în prezent.

În continuare un pas important l-a constituit construirea de

către uzinele Zeiss din Jena în anul 1911 a stereoautografului, la

propunerea austriacului Orel. Acest aparat a apărut ca o

perfecţionare a stereocomparatorului asigurând o dată cu

măsurătorile stereoscopice, obţinerea automată a cotelor precum

şi desenarea planului topografic.

Datorită posibilităţilor limitate de folosire a

fotogrammetriei terestre în scopuri topografice, dezvoltarea

Page 15: Fotogrammetria usamv 2014

15

fotogrammetriei şi folosirea ei pe scară largă începe o dată cu

dezvoltarea aviaţiei.

Construirea primei camere aerofotogrammetrice automate

(figura1.3) de către O. Messter în anul 1915 a permis executarea

aerofotografierii pe benzi.

Figura 1.3 Camera aerofotogrammetrică

Cu toate experienţele izolate, mai mult sau mai puţin

reuşite, aerofotografierea nu s-a dezvoltat până la apariţia

avionului, care a permis transportul rapid, comod şi ieftin a

camerei fotoaeriene deasupra suprafeţei de ridicat.

Dezvoltarea aviaţiei în al doilea deceniu al secolului XX a

dus la succese în aerofotogrammetrie. Experimentările în

folosirea avionului la ridicări fotoaeriene încep înainte de primul

război mondial, când este folosită fotografia aeriană în

operaţiunile militare de recunoaştere.

Page 16: Fotogrammetria usamv 2014

16

După primul război mondial metodele de ridicare

fotoaeriană se extind continuu. Folosirea avionului a impus

folosirea unui timp de expunere mic. Aceasta a impus la rândul

său construirea unor obiectivi cu luminozitate mare, lipsiţi pe cât

posibil de distorsie, cu obturatoare care să funcţioneze rapid şi

sigur, precum şi a unor dispozitive mecanice de acţionare a

camerei în timpul lucrului.

Într-o perioadă scurtă, aerofotogrammetria devine

principala ramură a fotogrammetriei în domeniul măsurătorilor

terestre. Prin construirea dublu proiectorului de către M.Gasser

în anul 1915 după principii stabilite de Scheimpflug, apare

primul aparat de stereorestituţie, precum şi primele procedee de

orientare şi exploatare a fotogramelor preluate cu camerele

aerofotogrammetrice. Prin această descoperire a fost deschisă

calea dezvoltării în continuare a fotogrammetriei.

Dintre principalele camere aeriene construite şi folosite,

cele mai importante sunt RMK, MRB (Germania), RC-5

(Elveţia), AFA (U.R.S.S.), Santoni (Italia), T 11 (S.U.A.) şi SOM

(Franţa). Aceste aparate construite în prezent în variante

moderne, reflectă orientarea către folosirea tehnicilor şi

tehnologiilor moderne digitale pentru determinarea pe cale

automată a datelor necesare prelucrării fotogramelor, precum şi

realizarea unor mecanisme automate de transmisie şi comandă.

Printre pionierii fotogrametriei analitice, cu contribuţii

esenţiale în dezvoltarea acestui domeniu, îi putem menţiona:

Page 17: Fotogrammetria usamv 2014

17

Otto von Gruber (1884–1942), Prof. Earl Churh (1890–1956),

Dr. Hellmut Schmid Prof. Mahmoud (Sam) Karara

(1928-1992)

Uuvo (Uki) Vilho Helava (1923-1994)

În anul 1923, firma Cal Zeiss Jena a construit primul

aparat universal de stereorestituţie după proiectul lui

W.Bauersfeld folosind principiul proiecţiei optice. Pornind de la

principiul de reconstruire pe cale optică, optico-mecanică şi

mecanică a fasciculului fotogrammetric existent în momentul

fotografierii încep să se construiască tot mai multe tipuri de

Page 18: Fotogrammetria usamv 2014

18

aparate de restituţie stereoscopică. Realizări deosebite în acest

domeniu au avut constructorii de aparate cunoscuţi pe plan

mondial: U. Nistri, E. Santori, H. Wild şi G. Poivilliers.

Lucrările teoretice ale lui O. Gruber, Th. Scheimpflug şi S.

Finsterwalder au constituit un aport important la fundamentarea

metodelor de restituţie fotogrammetrică şi la dezvoltarea

metodelor de aerotriangulaţie instrumentală.

În ultimul deceniu, pentru toate domeniile stiinţei şi

tehnicii au fost create posibilităţi nebănuite prin prelucrarea

automată a datelor cu ajutorul calculatoarelor electronice.În

fotogrammetrie, acest procedeu a deschis calea dezvoltării

metodelor analitice de exploatare a fotogramelor, iar cuplarea

stereocomparatorului cu un calculator electronic a dus la apariţia

aparatelor de restituţie analitică de tip Helava, care sunt

construite pe principiul proiecţiei matematice. Este pentru prima

dată când se părăseşte principiul de simulare în construcţia

aparatelor fotogrammetrice. Ultima realizare în folosirea

sistemelor electronice o reprezintă automatizarea completă a

procesului de exploatare fotogrammetrică de la fotogramă la

hartă, la inventarul de coordonate ale punctelor sau la modelul

digital al terenului. Drumul în această direcţie a fost deschis de

specialiştii S.U.A. şi Canada, iar primul aparat, stereomatul

realizat în anul 1958 de către G. L. Hobrough marchează

începutul exploatării automate a fotogramelor.

Page 19: Fotogrammetria usamv 2014

19

În ţara noastră, primele încercări de folosire a fotografiilor

terestre pentru întocmirea unor schiţe topografice s-au făcut în

timpul războiului de independenţă din anul 1877. Realizările în

domeniul mijloacelor de zbor au permis obţinerea primelor

fotografii din balon executate de către Văitoianu în anul 1889 şi

din avion de către Aurel Vlaicu,în anul 1911 (figura 1.4).

Figura 1.4 Primele fotografii aeriene în România

În ţara noastră, dezvoltarea ridicărilor aerofotogrammetrice

este legată de apariţia aviaţiei. Între anii 1910 - 1914 s-au făcut

Page 20: Fotogrammetria usamv 2014

20

experimentări ale fotografiei din avion folosind avioanele

construite în ţara noastră şi cele cumpărate din străinătate.

Pregătirile pentru primul război mondial orientează şi fotografia

aeriană pentru folosirea în scopuri militare.

Astfel primele lucrări de ridicare fotoaeriană din avion

s-au făcut în aprilie 1916, de către serviciul fotoaerian creat în

cadrul flotilei de aviaţie de la Cotroceni, utilizând la început

camere fotoaeriene simple, construite din lemn, de formatul 9x12

cm.

În august 1916 acest serviciu s-a dezvoltat prin înfiinţarea

a 6 secţii fotoaeriene afectate escadrilelor de aviaţie care erau

dislocate la Tâlmaci, Braşov, Murfatlar, Piatra Neamţ, Cotroceni

şi una mobilă. La început nu s-au obţinut rezultate notabile

datorită lipsei de experienţă. Ulterior, în timpul refacerii trupelor

din Moldova, s-au adus aparate şi materiale fotografice noi,

precum şi un laborator cu care au fost înzestrate secţiile

fotoaeriene.

S-a început o activitate intensă al cărei randament a fost

apreciat în luptele de la Mărăşeşti, când s-au cunoscut înainte de

începerea luptelor tipul şi felul organizării inamice.

În timpul primului război mondial, Serviciul Geografic al

Armatei şi celelalte secţii fotoaeriene trimiteau pe front hărţile

topografice completate cu date despre inamic folosind în acest

scop fotografiile aeriene. În perioada primului război mondial,

s-au executat de către cele şase secţiuni fotoaeriene ale aviaţiei

Page 21: Fotogrammetria usamv 2014

21

militare, fotografii aeriene în scopuri de recunoaştere şi de

actualizare a hărţilor prin metode expeditive. În mod sporadic şi

pe porţiuni mici s-au efectuat încercări de aplicare a ridicărilor

fotogrammetrice şi în scopuri civile.

În urma experienţei căpătate, ofiţerii ingineri silvici în

rezervă Aurel Cernătescu şi Victor Ivănceanu întocmesc în 1918

un "Studiu asupra restituirii fotografiilor aeriene" în care se

prezentau mijloacele folosite în exploatarea conţinutului

fotografiilor aeriene.

Astfel, în anul 1924 a fost creat serviciu de cadastru aerian

pe lângă Direcţia Aviaţiei Civile, care a folosit, pentru prima dată

în ţara noastră fotogrammetria în lucrări de măsurători terestre.

Din primele lucrări se menţionează aerofotografierea oraşelor

Bacău şi Curtea de Argeş de către căpitan aviator Constantin

Gonţa şi întocmirea unor fotoscheme. Rezultatele foarte bune

date de fotoplanul la scara 1:5000 a oraşului Bucureşti întocmit

de o companie aeriană franceză au contribuit la aplicarea

metodelor fotogrammetrice în lucrări de sistematizare a

localităţilor.

Tot în anul 1924 a luat fiinţă o secţie fotogrammetrică la

Serviciul Geografic al Armatei, care era dotat cu un aerocartograf

şi alte aparate de laborator de strictă necesitate, ce au executat

lucrări de întocmire a hărţilor topografice militare. Prin

conferinţe şi publicaţii este propagată ideea aplicării ridicărilor

Page 22: Fotogrammetria usamv 2014

22

fotoaeriene în întocmirea de planuri şi hărţi. În unele instituţii de

învăţământ superior sunt introduse noţiuni de fotografie aeriană.

În anul 1929, a luat fiinţă un serviciu fotogrammetric în

cadrul Direcţiei Cadastrului Minier. Începând cu anul 1933 şi

până la cel de al doilea război mondial,serviciile fotogrammetrice

existente au fost unificate sub denumirea ”Oficiul Hidrografic şi

Aerogrammetric”, dotat cu stereoplanigrafe C5, fotoredresoaere

SEG IV, aeroproiectoare multiplex, camere aero-

fotogrammetrice, cât şi avioane amenajate în scopul ridicărilor

aerofotogrammetrice.

În paralel cu aceste realizări tehnice, au existat preocupări

de elaborare a unor lucrări ştiinţifice de către C. Gonţă, Gh.

Iacobescu, I. Gh. Vidraşcu, V. Ivănceanu, Anton Marin, Gh. V.

Nicolau-Bârlad ş.a. Dintre lucrările de bază care îşi păstrează şi

astăzi valoarea lor ştiinţifică se menţionează:

”Fotogrammetria”(1925) de I. Vidraşcu, ”Fotografia aeriană”

(1931) de Anton Marin, ”Curs de fotogrammetrie şi fotografie

aeriană” (1940), ”Fotogrammetria” volumul I, ”Fotogrammetria

matematică” (1945) de Gh. V. Nicolau Bârlad.

După cel de al doilea război mondial, dezvoltarea

diferitelor ramuri ale economiei naţionale a impus executarea

unui mare volum de măsurători terestre într-o perioadă scurtă de

timp. Pentru satisfacerea cerinţelor în acest domeniu au fost

create unităţi fotogrammetrice moderne şi a fost organizat

învăţământul de specialitate pentru pregătirea cadrelor necesare.

Page 23: Fotogrammetria usamv 2014

23

Preocupările în aplicarea ridicărilor fotogrammetrice cresc,

iar specialişti din domeniul măsurătorilor terestre încep să îşi dea

seama că avantajele folosirii fotografiei aeriene sunt de

necontestat.

Totodată, în anul 1949 ia fiinţă o secţie fotogrammetrică în

cadrul "Comitetului geologic" dotată cu camere fotoaeriene şi

aparatură modernă de exploatare a fotogramelor. Cu acestă

ocazie apar noi preocupări legate de aplicaţia fotografiilor aeriene

şi terestre în geologie, sistematizări urbane etc.

Cooperativizarea agriculturii, mai mult decât celelalte

sectoare ale economiei a ridicat problema reorganizării

procesului tehnologic de întocmire a bazei topografice din

unităţile de producţie ale Direcţiei Generale Geotopografice şi

Organizarea Teritoriului din Ministerul Agriculturii. În cadrul

acestei Direcţii ia fiinţă în anul 1958 o întreprindere

fotogrammetrică de mare capacitate numită Institutul de

Geodezie, Fotogrammetrie, Cartografie şi Organizarea

Teritoriului (IGFCOT) care are ca obiectiv întocmirea planurilor

topografice şi cadastrale la scara 1:10.000, 1:5.000 şi 1:2.000

pentru întreg teritoriul României, necesare întocmirii şi ţinerii la

zi a evidenţei funciare, organizării teritoriului, a lucrărilor de

îmbunătăţiri funciare etc.

De asemenea în 1960 s-a înfiinţat un serviciu

fotogrammetric la Institutul de Studii şi Proiectări Forestiere, iar

în 1970 şi la alte institute printre care menţionăm Institutul de

Page 24: Fotogrammetria usamv 2014

24

Studii şi Proiectări pentru Îmbunătăţiri Funciare (ISPIF),

Institutul de Proiectări Transporturi Auto, Navale şi Aeriene

(IPTANA), Institutul de Studii şi Proiectări Căi Ferate (ISPCF),

dotate cu aparatură de prelucrare a fotografiilor aeriene şi

terestre.

Odată cu crearea acestor unităţi de specialitate,

fotogrammetria a devenit principala metodă de ridicare

topografică şi de realizare a planurilor şi hărţilor topografice sau

tematice în principalele sectoare ale economiei naţionale.

După 1950, cerinţele impuse iniţial de aderarea la Tratatul

de la Varşovia şi apoi de cooperativizarea agriculturii şi ulterior

de industrializarea socialistă au impus întocmirea în scurt timp a

unui mare volum de ridicări topografice.

Această situaţie a ridicat în mod serios problema creării de

noi sectoare fotogrammetrice şi înzestrarea acestora cu aparatură

modernă de înaltă productivitate.

Fostul „Institut Geografic Militar” s-a transformat în

„Direcţia Topografică Militară” în cadrul căreia a luat fiinţă o

unitate aerofotogrammetrică. Pentru zbor s-a înfiinţat

”detaşamentul aerofotogrammetric”, care a reuşit în scurt timp să

execute aerofotografierea întregului teritoriu al ţării la diferite

scări, pentru realizarea hărţilor şi planurilor de localităţi şi

ulterior pentru actualizarea periodică a acestora. De remarcat

aerofotografierile executate în perioada 1950-1952 pentru

întocmirea şi actualizarea hărţii ţării la scara 1:25 000,din

Page 25: Fotogrammetria usamv 2014

25

perioada 1959-1962 pentru întocmirea hărţii de bază la scara 1:50

000,şi din perioada 1970-1974 pentru întocmirea hărţii de bază la

scara 1:25 000.

Dintre lucrările de bază cu valoare ştiinţifică putem

menţiona cărţile scrise de: Nicolae Oprescu ş.a., „Manualul

inginerului geodez” Volumul III, (1974), Gherasim Marton şi

Nicolae Zegheru – “Fotogrammetrie” (1972), Lucian Turdeanu,

„Fotogrammetrie analitică” (1997) şi altele mai recente.

Începând cu 1980 s-au executat aerofotografieri pentru

realizarea planurilor localităţilor la scara 1:5 000 şi 1:10 000 şi

din 1985 pentru actualizarea periodică, la interval de 5 ani, a

hărţilor de baza la scara 1:50 000 pe întreg teritoriul ţării.

Rezultatele obţinute au confirmat avantajele mari pe care

le prezintă folosirea fotogrammetriei în măsurătorile terestre

perspectivele deosebite care se deschid aplicării sale în alte

domenii netopografice ale ştiinţei şi tehnicii.

După 1990, lipsa unei instituţii responsabile de organizare

la nivel naţional şi a unei politici şi strategii unitare de utilizare a

tehnicilor şi tehnologiilor de aerofotografiere şi a tehnicilor de

teledetecţie în domeniul măsurătorilor terestre şi în alte domenii

(agricultură, ingineria mediului) a determinat aceeaşi ineficienţă

economică în folosirea resurselor disponibile, suprapunerea

eforturilor şi programelor diverselor instituţii de specialitate şi în

final imposibilitatea utilizării pe scară largă a acestor metode în

Page 26: Fotogrammetria usamv 2014

26

cadrul unor programe sectoriale, cu responsabilităţi precis

delimitate şi finanţare externă.

În anul 1997, în conformitate cu prevederile Legii

cadastrului şi publicităţii imobiliare nr.7/1996, s-a înfiinţat

Oficiul Naţional de Cadastru, Geodezie şi Cartografie (ONCGC),

instituţie publică în sub-ordinea Guvernului României, sub

directa coordonare a primului ministru, care îndruma şi controla

activitatea de geodezie, fotogrammetrie, teledetecţie, cartografie

şi cadastru la nivelul întregii ţări. În sub-ordinea Oficiului

Naţional de Cadastru, Geodezie şi Cartografie funcţionează

Institutul de Geodezie, Fotogrammetrie, Cartografie şi Cadastru

(transformat mai târziu în Centrul Naţional de Geodezie,

Cartografie, Fotogrammetrie şi Teledetecţie) precum şi 41 Oficii

de Cadastru, Geodezie şi Cartografie judeţene şi cel al

municipiului Bucureşti (transformate mai târziu în Oficii de

cadastru şi publicitate imobiliară).

În anul 2002 - ONCGC trece in sub-ordinea Ministerului

Administraţiei şi Internelor iar din 2004 se înfiinţează Agenţia

Naţională de Cadastru şi Publicitate Imobiliară (ANCPI) prin

reorganizarea ONCGC şi preluarea activităţii de publicitate

imobiliara de la Ministerul Justiţiei.

Capitolul 2 – Elemente de fotogrammetrie

Page 27: Fotogrammetria usamv 2014

27

Indiferent de domeniul de aplicare, privită din punct de

vedere geometric, problema de bază a fotogrammetriei constă în

reconstituirea unui obiect pe baza perspectivelor plane, a înregistrărilor

fotografice şi digitale ale acestuia, denumite fotograme.

Rezolvarea matematică a acestei probleme, precum şi

luarea în consideraţie a diferenţelor ce apar între modelul

matematic şi realizarea lui fizică generează procedeele numerice şi

geometrice ale fotogrammetriei.

Înregistrarea fotografică şi numerică a terenului constituie o

sursă de informaţii cu un volum imens de date. Prelucrarea

automată a acestor informaţii a constituit o preocupare încă de la

apariţia fotogrammetriei, iar în prezent, prin crearea aparatelor şi a

sistemelor automate de exploatare a înregistrărilor, fotogrammetria

se include de la sine în domeniul teoriei informaţiilor.

Fotogrammetria, privită din punctul de vedere al teoriei informaţiei,

cât şi în ceea ce priveşte aplicaţiile sale în diferite domenii de

activitate, are posibilităţi nelimitate de a înregistra progrese

importante în viitor.

Imaginea fotografică a unui obiect sau a unei suprafeţe de

teren este o piesă de mare valoare deoarece este o înregistrare

obiectivă a imaginii respective.

Pentru ca fotografia să fie un element de plecare în

măsurători şi reprezentări exacte este necesar ca ea să

îndeplinească nişte condiţii speciale metrice. O astfel de

Page 28: Fotogrammetria usamv 2014

28

fotografie este fotograma, care sub raport matematic este o

proiecţie centrală.

Deci primul principiu şi prima condiţie în măsurătorile

fotogrammetrice propriu-zise este aceea ca fotografiile să fie

proiecţii centrale cu caracteristici perfect cunoscute, adică să fie

fotograme.

Făcând referire la ridicări, se înţelege că fotogrammetria

trebuie să se supună legilor de bază ale topografiei, de unde

rezultă că plecând de la proiecţii centrale (fotograme) trebuie să

se ajungă la proiecţii paralele (planuri, hărţi). Într-adevăr,

fotograma şi harta sunt proiecţii plane ale suprafeţelor de teren

însă pe câtă vreme fotograma este o proiecţie centrală, harta este

o proiecţie paralelă ortogonală.

Dacă imaginile fotografice B1 şi C1 ale punctelor din teren

B şi C sunt simetrice cu imaginea A1 a punctului axial A, se

observă că depărtările pe hartă a proiecţiilor B0 şi C0 de A0

depind nu numai de înclinarea axului de fotografiere ci şi de

relieful terenului (figura 2.1). Problema raportului dintre

dimensiunile de pe fotogramă şi corespondentele lor de pe hartă

este o problemă complexă.

Problema de bază a fotogrammetriei este aşadar aceea de a

stabili metodele matematice şi tehnicile după care se poate

transforma o proiecţie centrală, sau mai multe, într-una sau mai

multe proiecţii paralele.

Page 29: Fotogrammetria usamv 2014

29

Dacă se consideră o singură fotogramă aeriană în cazul

particular al unui teren orizontal (figura 2.2), dată fiind

reversibilitatea fenomenelor în optica geometrică, harta terenului

poate fi obţinută printr-o simplă proiectare a fotogramei pe o

planşetă, cu condiţia ca fotograma să aibă aceeaşi poziţie,

(înclinare) faţă de planşetă pe care a avut-o în momentul de priză

faţă de teren, adică fotograma să fie redresată (întreaga proiecţie

să fie adusă la o anumită scară). După asemenea fotograme,

harta/planul se pot obţine şi prin construcţii grafice. În acest caz

particular se obţine de-a dreptul proiecţia ortogonală necesară

după proiecţia centrală. Metoda se numeşte a simplei intersecţii,

deoarece razele proiectate se intersectează fiecare în parte

simplu, cu planşeta.

Figura 2.1 – Proiectarea terenului pe fotogramă şi pe plan

Figura 2.2 – Proiectarea pe fotogramă a unui teren orizontal

Page 30: Fotogrammetria usamv 2014

30

Problema e simplă chiar atunci când terenul este înclinat,

însă de pantă continuă, când proiecţia ortogonală se obţine uşor,

printr-o transformare afină (dilatare). Totodată se înţelege că

practica admite şi mici denivelări. Relieful nu poate fi redat

pentru că nu există elemente de diferenţiere perpendiculare pe

planul fotogramei.

Privitor la transformarea unei proiecţii centrale într-o

proiecţie paralelă se poate conchide că metoda este limitată la

terenurile plane şi uşor denivelate, că pe măsură ce creşte

accidentaţia terenului scade precizia şi că pe această cale nu se

poate obţine relieful. Aceasta este fotogrammetria planimetrică şi

corespunde simplei intersecţii în plan.

Dacă se iau în considerare două fotograme luate din puncte

diferite, în aşa fel încât să aibă o acoperire, adică o importantă

porţiune de teren să fie prinsă în ambele fotograme (figurile 2.3 şi

2,4), există posibilitatea de a utiliza simultan ambele imagini.

Cele două imagini ale porţiunii comune pot fi considerate două

proiecţii ale aceluiaşi subiect şi potrivit principiilor geometriei

proiective se poate obţine o a treia proiecţie sau mai multe.

În cazul reprezentării teritoriilor, proiecţiile ce interesează

a se obţine şi care pot fi obţinute pe baza celor două proiecţii

centrale, sunt cele specifice topografiei generale, adică o

proiecţie paralelă ortogonală pentru obţinerea planimetriei şi o

proiecţie paralelă orizontală (perpendiculară pe prima) pentru

obţinerea altimetriei.

Page 31: Fotogrammetria usamv 2014

31

Figura 2.3 – Zona de acoperire a două fotograme aeriene

Figura 2.4 – Zona de acoperire a două fotograme terestre folosind o stereocameră terestră cu bază fixă

Page 32: Fotogrammetria usamv 2014

32

Matematic pot fi determinate poziţiile în x, y, z ale tuturor

punctelor ce dau imagini pe câte două fotograme cu acoperire

între ele.

Poziţiile spaţiale ale punctelor pot fi obţinute prin

construcţii grafice, pe cale analogică sau pe cale analitică

(exemplu relaţiile de mai jos, în cazul fotogrammetriei terestre).

Construcţiile grafice sunt greoaie, nu asigură precizie şi

nici randament satisfăcător însă reprezintă o posibilitate de

determinare de puncte izolate atunci când nu se dispune de

aparataj fotogrammetric.

Calea analogică presupune utilaj fotogrammetric

specializat cu ajutorul căruia se redă terenul sub formă grafică

Page 33: Fotogrammetria usamv 2014

33

convenţională (planimetric şi altimetric) prin restituţia modelului

optic punct cu punct, linie cu linie, direct, fără interpolări.

Prin model optic (stereomodel) se înţelege imaginea

spaţială (în relief) proprie vederii binoculare, ce se obţine atunci

când cele două fotograme ale cuplului sunt privite separat şi

anume cea din stânga cu ochiul stâng iar cea din dreapta cu

ochiul drept.

Pentru ca imaginea în relief (numită şi stereoscopică) să

reprezinte efectiv modelul optic propriu-zis este necesar ca

fotogramele să se găsească una faţă de cealaltă în poziţii relative

practic identice cu cele din momentul preluării (de priză). În

acest caz, la intersecţia razelor omoloage se obţine efectiv

modelul optic şi se spune că fotogramele sunt orientate relativ.

Pentru ca modelul optic să poată fi restituit este necesar ca el să

fie orientat şi absolut, adică să fie adus la o anumită scară şi într-

o astfel de poziţie încât prin restituţia lui să se obţină direct

planimetria şi altimetria terenului.

Calea analogică este specific fotogrammetrică asigurând o

precizie satisfăcătoare şi fiind de mare randament. În figura 2.5

se prezintă formarea modelului optic la intersecţia razelor

omoloage şi restituţia modelului optic cu ajutorul unui punct

marcă fixat pe o măsuţă deplasabilă şi de înălţime variabilă.

La verticala mărcii se găseşte un creion care desenează

traseele urmate cu marca.

Page 34: Fotogrammetria usamv 2014

34

Calea analitică presupune măsurarea pe fotograme a

poziţiilor punctelor (coordonate fotogammetrice plane) funcţie de

care se ajunge la poziţia lor spaţială prin calcule. Dacă se

folosesc mijloace specializate, precise de măsurare, se pot obţine

rezultate de mare precizie.

Această cale este folosită în lucrări specializate pentru a se

determina cu precizie sporită reţele de puncte precum şi în unele

ridicări la lucrări mari sau în determinări cu caracter special şi

presupun în general programe şi mijloace moderne de calcul.

Se concluzionează că după două proiecţii centrale ale

aceluiaşi obiect (teren) se pot obţine riguros proiecţii paralele

cerute de pricipiile reprezentării teritoriilor, oricare ar fi relieful,

atât în ceea ce priveşte planimetria cât şi în ceea ce priveşte

Figura 2.5 – a – schemă în secţiune b – vedere în perspectivă

Page 35: Fotogrammetria usamv 2014

35

altimetria. Aceasta este fotogrammetria stereografică şi

corespunde dublei intersecţii spaţiale.

Măsurătorile fotogrammetrice de precizie necesită

întotdeauna o legătură topografică cu terenul de ridicat pentru a

se putea determina cu precizie scara. Acest lucru este valabil atât

pentru fotogrammetria planimetrică cât şi pentru cea

stereografică, atât în fotogrammetria terestră cât şi în

aerofotogrammetrie.

În cazul fotogrammetriei terestre legătura se face de obicei

prin cunoaşterea sau determinarea poziţiilor absolute ale

punctelor de priză, determinare ce se face prin metode

topografice în cadrul reţelei geodezice.

În aerofotogrammetrie, fie că este cazul fotogrammetriei

planimetrice fie al fotogrammetriei stereografice, este necesar să

fie determinat pe cale topografică în X, Y, Z, un număr minim de

puncte denumite puncte de reper. Numărul şi poziţia acestora

sunt diferite funcţie de metodele de aerotriangulaţie folosite.

Privitor la aplicaţiile fotogrammetriei în alte domenii,

metodele matematice şi tehnice în ceeace priveşte determinarea

unor mărimi fizice (lungimi, suprafeţe, volume, forme, poziţii

etc.) şi a reprezentărilor acestora sunt comune sau derivă din

acestea. Metodele, tehnicile şi tehnologiile pot fi uneori cu totul

specifice pentru a deservi cât mai bine aplicaţia respectivă.

Trebuie observat că unele din aplicaţiile fotogrammetriei în

aceste domenii nu sunt propriu-zis fotogrammetrice deoarece nu

Page 36: Fotogrammetria usamv 2014

36

necesită măsurători şi determinări precise şi prin urmare nu

necesită nici fotograme ci doar fotografii.

Aplicaţiile netopografice implică, fiecare în parte, pe lângă

anumite cunoştinţe de fotogrammetrie, care uneori pot fi mai

aprofundate, alteori mai sumare, o specializare în domeniul

respectiv.

2.1 Baze optice şi fotografice

Potrivit celor prezentate, fotograma trebuie să fie o

proiecţie centrală a regiunii fotografiate. Practic o astfel de

proiecţie se realizează cu atât mai greu cu cât mai riguros se cere

îndeplinită condiţia de centricitate a proiecţiei.

Cauzele generale care produc abateri ale imaginii de la

perspectiva matematică sunt: eroarea de formare a imaginii

produsă de obiectiv, refracţia atmosferică, construcţia neregulată

a filmului fotografic şi rezoluţia emulsiei fotografice.

Imaginea formată de obiectivi fotogrammetrici trebuie să

fie clară, metrică şi cu o distribuţie a luminii egală în planul

imaginii.

Principalele erori de claritate, numite şi aberaţii ale

imaginii, cum sunt: aberaţia de sfericitate, aberaţiile cromatice,

coma, astigmatismul şi erorile de curbură ale imaginii, sunt astăzi

controlate. Prin asocierea mai multor lentile de curburi diferite şi

Page 37: Fotogrammetria usamv 2014

37

de indici de refracţie diferiţi s-a reuşit să se obţină obiectivi care

dau imagini clare şi precise.

Prin câmp se înţelege unghiul conului de proiecţie, adică

unghiul pe care îl fac razele limită diametral opuse. Obiectivii

fotogrammetrici pot fi grupaţi după mărimea câmpului astfel:

normal unghiulari (50g - 70g), mari unghiulari (100g) şi super

mari unghiulari (> 130g).

Sunt două categorii de obiectivi fotogrammetrici: pentru

camerele terestre şi pentru camerele aeriene.

Deoarece în fotogrammetria terestră obţinerea

fotogramelor se face din puncte fixe (la sol), timpul de expunere

poate fi mai mare şi în consecinţă luminozitatea obiectivilor

poate fi mai mică.

În cazul camerelor aeriene, datorită deplasării, expunerea

este foarte scurtă şi în consecinţă obiectivii trebuie să fie foarte

luminoşi. Numai aşa imaginea obţinută în timpul scurt cât are loc

expunerea poate fi netrenată, suficient de luminată şi poate fi

perspectivă centrală.

Totodată, pentru a mări precizia ridicărilor aerofoto-

grammetrice şi a creşte eficienţa lor se cere utilizarea unor

obiectivi cu unghi de câmp mare. Astfel de obiectivi permit

înregistrarea unor suprafeţe mai mari, de la aceeaşi înălţime de

zbor şi micşorează astfel efectul erorilor de refracţie atmosferică.

Page 38: Fotogrammetria usamv 2014

38

În prezent se construiesc obiectivi foarte luminoşi, cu

unghi de câmp foarte mare, care asigură imagini clare, cu

distorsiuni foarte mici.

În general se utilizează obiectivi cu distanţa focală de 115

mm, cu unghiuri de câmp cupinse între 100g - 130g , cu egală

distribuţie a luminii.

2.2 Materiale fotosensibile şi elemente de sensitometrie

Materialele fotografice permit obţinerea de imagini

pozitive pe acelaşi material pe care s-a făcut fotografierea. Aceste

materiale fotografice se clasifică în: materiale pozitive, negative

şi reversibile.

În funcţie de sensibilitatea spectrală se disting următoarele

categorii de materiale fotosensibile:

• Nesensibilizate – pentru fotografieri alb-negru a obiectelor alb-

negru şi albastre;

• Izoortocromatice – utilizate pentru fotografierea oricăror

obiecte cu excepţia celor cu nuanţe de roşu;

• Izocromatice – sensibile pentru orice zonă a spectrului vizibil;

• Pancromatice – sensibile pentru toate radiaţiile spectrului

vizibil, cu excepţia celor verzi pentru care au o sensibilitate mică;

Page 39: Fotogrammetria usamv 2014

39

• Infracromatice (infraroşu) – posedă o sensibilitate în afara

domeniului razelor vizibile: 680-860nm;

• Tricromatice – sensibile la culorile de bază ale spectrului

vizibil: albastru, roşu, verde, folosite la fotografierea în culori;

• Spectrozonale – având două straturi sensibile – pancromatice si

infracromatice – folosite în fotografia spectrozonală.

Materialele fotografice se produc sub formă de plăci

fotografice, filme fotografice si hârtie fotografică.

Filmele fotografice au suportul de bază din celuloid pe

care este aplicată emulsia fotosensibilă şi se pot grupa în:

• filme pentru scopuri generale;

• filme pentru fotografia aeriană şi terestră;

• filme pentru poligrafie;

• filme dentare şi medicinale.

Filmele pentru fotografierea aeriană pot fi:

• pancromatice;

• izocromatice;

• infracromatice;

Page 40: Fotogrammetria usamv 2014

40

sub formă de role cu lăţimi de 19, 24 si 32cm si lungimi de 9, 35

si 60m, perforate sau neperforate pe margine.

Bobinele de film se introduc în cutii închise ermetic, pentru a se

evita impresionarea stratului înainte de utilizare.

Caracteristicile principale ale filmelor aeriene:

• Filmul pancromatic tip 10:

• sensibilitatea generală 700-1200 GOST, D0=0,3;

• coeficientul de contrast γ = 1,7-2;

• puterea separatoare: 60-80 linii/mm, granulaţia 20;

• factorul filtrelor de lumină: 2 pentru galben, 3,3 pentru

oranj si 7,7 pentru roşu.

• Filmul pancromatic tip 11:

• sensibilitatea generală 700-1200 GOST, D0=0,3;

• coeficientul de contrast γ = 1,7-2;

• puterea separatoare: 120-130 linii/mm; granulaţia mai

fină;

• Filmul izocromatic:

• sensibilitate generală inferioară celui pancromatic;

• puterea separatoare: 65-80-linii/mm;

• sensibilitate la culori: între ortocromatic si pancromatic;

• factorul filtrelor: 2,4 pentru galben si 8,5 pentru roşu.

• Filmul infracromatic aerian:

• sensibilitate maximă pentru λ = 760nm;

Page 41: Fotogrammetria usamv 2014

41

• coeficientul de contrast γ aproape 2;

• sensibilitatea generală: 20-25% din sensibilitatea filmului

pancromatic;

• foloseşte filtrul oranj.

Hârtia fotografică se foloseşte pentru copierea prin

contact si prin proiecţie a fotogramelor originale. Scările de

nuanţă ale hârtiei fotografice şi sensibilitatea sunt mai scăzute

decât la filme, întrucât timpul de expunere poate fi mult mărit,

deoarece se lucrează în condiţii statice, fără să intervină factori

exteriori perturbatori în procesul de copiere.

Suprafaţa hârtiei poate fi:

- lucioasă,

- semimată,

- mată,

- foarte mată,

- netedă,

- granulată

- cu raster.

Claritatea imaginii depinde nu numai de calitatea imaginii

proiectate ci şi de calităţile emulsiei fotografice şi de condiţiile

fotografierii şi copierii (în cazul pozitivării).

Caracteristici cum sunt granulaţia, claritatea şi contrastul

determină microcalitatea şi posibilitatea de a lucra la scări mici.

Page 42: Fotogrammetria usamv 2014

42

Principalele caracteristici ale emulsiei fotografice sunt

sensibilitatea şi puterea de rezoluţie.

Iluminarea imagini = E · t

(E - intensitatea fluxului luminos, t - timpul de expunere).

Pe curba de înnegrire a unei imagini se disting trei

intervale (figura 2.6): AB - subexpunerea, BC - expunerea

normală, CD - supraexpunerea.

Puterea de rezoluţie cea mai mare se găseşte la mijlocul

intervalului BC.

Figura 2.6

α = 45O - se obţine un negativ normal α < 45O - se obţine un negativ cu contraste Dacă atenuate α > 45O - se obţine un negativ cu contraste exagerate

Page 43: Fotogrammetria usamv 2014

43

Pe o fotografie normal expusă pot apărea zone cu părţi

subexpuse sau supraexpuse, funcţie de remisia (reflectanţa)

obiectelor terenului. Terenurile nisipoase şi calcaroase cu mare

remisie vor apare supraexpuse, obiectele întunecate, cu slabă

remisie, vor apare subexpuse.

S-au pus la punct procedee (inclusiv electronice) care să

permită filtrarea imaginilor la copiere astfel încât să se micşoreze

efectul vălului atmosferic, să se egalizeze contrastele, să se

elimine efectele reflectanţei obiectelor. Aceste procedee

presupun aparatură suplimentară cât şi timp şi materiale

suplimentare.

Sensibilitatea emulsiilor faţă de culori.

Emulsiile fotografice redau culorile în alb-negru sau color.

În timp ce vederea umană se întinde asupra radiaţiilor în

intervalul 400 - 750 nm lungime de undă, emulsiile fotografice

obişnuite nu sunt sensibile decât pentru radiaţiile din intervalul

300 - 500 nm. De aceea a fost necesar să se producă emulsii cu

alte sensibilităţi spectrale.

Emulsiile ortocromatice au sensibilitate extinsă asupra

culorilor verde şi galben, iar emulsiile pancromatice sunt

sensibile la toate culorile. În scopuri metrice se folosesc în

general emulsiile pancromatice.

Un loc important îl ocupă emulsiile infracromatice,

sensibile la spectrul infraroşu. Ele sunt indicate pentru fotografii

Page 44: Fotogrammetria usamv 2014

44

pe timp de noapte şi la mare distanţă, precum şi în cazul

vizibilităţii reduse din cauza suspensiilor atmosferice.

Pentru a atenua acţiunea diverşilor factori atmosferici (raze

violete, ultraviolete etc.) asupra emulsiilor fotografice se folosesc

filtre de lumină. Acestea reţin lungimile de undă mai mici decât

culoarea lor şi lasă să treacă raze de anumite lungimi de undă.

Filtrele pot fi monocromatice, când permit trecerea razelor

unei singure culori, selective, când permit trecerea razelor de

anumite culori cu absorbţia celorlalte şi de compensaţie, care

combină culorile din anumite zone ale spectrului.

Puterea de rezoluţie este un indicator al emulsiei care se

mai numeşte şi puterea de separare. Ea condiţionează

reproducerea celor mai mici detalii şi claritatea imaginii.

Este limitată de fineţea granulaţiei emulsiei şi este

condiţionată direct şi de sensibilitatea emulsiei. Cele două

caracteristici sunt divergente deci problema nu este uşor de

rezolvat.

În prezent există filme aeriene cu o rezoluţie de 250

linii/mm, ceea ce practic poate duce la o rezoluţie de 400

linii/mm - foarte bună.

Funcţia de transfer a contrastului

Date fiind multiplele cauze de erori ce afectează calitatea

imaginii fotografice s-a introdus un nou criteriu de apreciere care

să înlocuiască sau să completeze criteriul clasic al puterii de

Page 45: Fotogrammetria usamv 2014

45

rezoluţie. Puterea de rezoluţie se referă la redarea detaliilor

imaginii la limita puterii de identificare şi recunoaştere, dar nu se

referă la reducerea contrastului.

Astfel s-a ajuns să se introducă, oarecum artificial, ideile

lui Fourier şi teoria informaţiei pentru a se analiza performanţele

sistemului obiectiv-cameră-emulsie-condiţii atmosferice şi de

prelucrare a fotogramelor în totalitatea lor sau pe canale.

În fond este vorba de transformarea imaginilor în frecvenţe

spaţiale şi analiza undelor sinusoidale.

Metoda concretizată sub denumirea de funcţie de transfer a

contrastului (analog cu funcţia de transfer a informaţiei folosită

în tehnica transmisiunilor) permite cercetarea şi caracterizarea

efectului de reducere a contrastului datorat fiecărui canal de

transmisie a imaginii fotografice ca: atmosfera, trenarea,

suspensia camerei, expunerea, obiectivii, emulsia. Metoda

prezintă avantajul că prin simpla înmulţire a transferurilor tuturor

canalelor rezultă transferul total. În figura 2.7 se arată schema

redării imaginii unui obiect cu contraste în unghiuri drepte.

Figura 2.7

Page 46: Fotogrammetria usamv 2014

46

Funcţia de transfer a contrastului C în ordonată este egală

cu raportul dintre contrastul imaginii şi contrastul obiectului,

fiind funcţie de frecvenţa locală (fineţea structurilor regulate ale

obiectului, măsurate în linii/mm) care se dă pe abscisă.

C = KK ' = f(F)

Prin metoda transferului de contrast a fost posibil să se

stabilească mai precis raportul dintre însuşirile obiectivului şi ale

emulsiei pentru asigurarea unei imagini de calitate şi pierderile

de contrast pe fiecare canal de transmisie.

Filmele şi plăcile fotografice dau erori de deformaţie

neuniformă şi de planeitate.

Planeitatea filmului se realizează de obicei prin vacuum în

spatele filmului. Se pot determina erorile printr-un cristal de

presiune dotat cu o reţea (grilă) de control.

Erori pot apărea şi datorită variaţiei de grosime a filmelor.

În mod obişnuit controlul filmelor se poate face prin

introducerea lor (a unor capete) în aparatele de restituţie de

ordinul I, când eliminarea paralaxelor trebuie să se facă foarte

bine.

Tendinţa în privinţa metricităţii este ca fiecare eroare să fie

redusă direct sau indirect la 2 µm astfel încât pe ansamblu erorile

de poziţie să se înscrie în maximum ± 5 µm.

S-ar putea chiar afirma că erorile ce se referă la

metricitatea imaginii şi la distribuţia luminii în planul imaginii

Page 47: Fotogrammetria usamv 2014

47

sunt practic eliminate de camerele moderne. Unele aspecte legate

de calitatea imaginii încă nu sunt rezolvate direct ci numai

indirect (contrastul). Dacă granulaţia emulsiilor filmelor aeriene

este redusă în aşa fel încât în procesul de restituţie şi

fotointerpretare imaginile să poată fi mărite de 16 - 20 - 30 de ori,

după nevoi, înseamnă că au fost puse de acord, la acelaşi nivel,

condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească fotogramele cu

cerinţele actuale.

2.3 Fotograma

Fotograma este o înregistrare fotografică metrică ce conţine

imaginile unor obiecte spaţiale, obţinută dintr-un punct de staţie

cunoscut sau determinabil. Din punct de vedere matematic, la

baza fotogramei şi a fotogrammetriei stă perspectiva

centrală. În proiecţia centrală, punctele spaţiului obiect sunt

reprezentate pe un plan de proiecţie (F), cu ajutorul razelor de

proiecţie. Razele de proiecţie trec printr-un punct comun (O),

situat în afara planului de proiecţie, care se

numeşte centrul de perspectivă sau centrul de

proiecţie (Figura 2.8).

Page 48: Fotogrammetria usamv 2014

48

Figura 2.8 - Proiecţia centrală

În proiecţia centrală, fiecărui punct P al spaţiului obiect îi

corespunde un singur punct p' în planul imaginii. Dreptelor (d)

din spaţiul obiect, cu excepţia celor care trec prin centrul de

proiecţie O, le corespund dreptele imaginii (d').

Razele de proiecţie se reprezintă în planul imaginii prin puncte.

Imaginile dreptelor paralele din spaţiul obiect se intersectează în

punctul de fugă F', care reprezintă imaginea punctului de la

infinit al dreptelor paralele. Birapoartele pe drepte şi în

fasciculele de drepte ale spaţiului obiect rămân invariante în

planul proiecţiei. În cazul folosirii perspectivei centrale în

fotogrammetrie, când spaţiul obiect este suprafaţa

terestră, deosebim următoarele plane, linii şi puncte caracteristice

ale proiecţiei centrale (Figura 2.9):

Page 49: Fotogrammetria usamv 2014

49

Figura 2.9 - Elementele proiecţiei centrale

- planul orizontal (T) al terenului, ales la o înălţime oarecare h;

- planul tabloului (fotogramei) (F) care este înclinat cu un

unghi v faţă de planul terenului;

- planul vertical principal (V) care trece prin centrul de

proiecţie şi este perpendicular pe planul terenului şi

al fotogramei;

- linia verticalei principale vv, care este urma planului vertical

în planul tabloului (F);

- linia orizontalei principale hh, care trece prin punctul H';

- raza principală OH' - este dreapta care trece prin centrul de

proiecţie şi este perpendiculară pe planul tabloului

(fotogramei);

- distanţa principală OH' - este distanţa pe perpendiculară

între centrul de perspectivă şi planul tabloului (F);

Page 50: Fotogrammetria usamv 2014

50

- înălţimea centrului de perspectivă sau a punctului de vedere,

h;

- punctul principal al tabloului H' - este intersecţia razei

principale cu planul tabloului(fotogramei);

- punctul de fugă F' - este imaginea punctului de la infinit al

dreptelor paralele cu planele (V) şi (T);

- punctul de dispariţie D - este urma în planul (T) a razei de

proiecţie care trece prin punctul O şi este paralelă cu linia vv.

În fotogrammetrie, când terenul fotografiat este plan, apare

un caz special al proiecţiei centrale, deoarece între punctele

terenului şi ale fotogramei există o corespondenţă biunivocă,

adică procesul este univoc reversibil.

În cazul terenului accidentat, nu se poate reconstitui univoc

obiectul pe baza unei singure înregistrări, deoarece fiecărui punct

imagine p' îi corespunde o dreaptă (p'O) şi fiecărei drepte d' îi

corespunde un plan (d'O) în spaţiul obiect.

Obiectul spaţial se poate reconstitui numai pe baza a două

perspective, obţinute din două centre de perspectivă distincte.

2.3.1 Elemente de orientare interioară a fotogramei

Fotograma este o fotografie specială (metrică) pe care se

pot executa măsurători de precizie. Ea este aptă pentru măsurători

şi reconstituiri, atunci cînd se cunosc elementele funcţie de care

Page 51: Fotogrammetria usamv 2014

51

se poate reconstitui fasciculul de raze (din spaţiul obiect) ce a dat

imaginea.

Aceste elemente ce definesc poziţia fotogramei faţă de

centrul ei de perspectivă, se numesc elemente de orientare

interioară. Ele sunt:

- distanţa principală, numită şi constanta camerei, adică

distanţa de la centrul de proiecţie O la planul imaginii

(fotogramei);

- punctul principal H, adică proiecţia centrului de perspectivă O pe

planul fotogramei.

Pentru o perfectă cunoaştere a perspectivei este necesar să

se cunoască şi distorsiunile (curba), însă din punct de vedere

practic acestea sunt eliminate în procesul de prelucrare a

imaginilor fotogrammetrice.

Din punct de vedere practic, distanţa principală se

asimilează cu distanţa focală F, iar punctul principal cu punctul

mijlociu M ce se găseşte la intersecţia indicilor de referinţă

(simetrici) hh' şi vv' ai fotogramei ce se pot găsi la mijlocul

laturilor (figura 2.10) sau la colţuri (figura 2.11).

Page 52: Fotogrammetria usamv 2014

52

Elementele de orientare interioară sunt elemente ca:

numărul înregistrate întotdeauna pe fotogramă împreună cu alte

de ordine, eventual imaginea cadranului unui ceas şi eventual

imaginea unei nivele sferice care să dea indicaţii asupra

orizontalităţii fotogramei în momentul fotografierii.

În fotogrammetria analitică pentru a fi exprimate în

sistemul de coordonate al fotogramei, coordonatele măsurate la

un aparat de tip comparator, trebuie reduse la punctul principal H

notat cu P în figurile 2.11 şi 2.12).

Figura 2.10 – Schema fotogramei a – elevaţie; b – vedere în plan; c – vedere în perspectivă

Page 53: Fotogrammetria usamv 2014

53

2.3.2 Elemente de orientare exterioară a fotogramei

Din punct de vedere geometric, fotograma este o

perspectivă centrală, ea putând fi considerată ca o înregistrare a

unui fascicul de raze venind din spaţiul-obiect.

Figura 2.11 – Definirea sistemului de referinţă (în planul fotogramei) cu indicii de referinţă la colţurile fotogramei (camere Wild / Leica)

Figura 2.12 – Reducerea coordonatelor la punctul principal al fotogramei

Page 54: Fotogrammetria usamv 2014

54

Pentru a putea utiliza fotogramele în scopuri geomatice de

măsurare, este necesară orientarea acestora în raport cu obiectul

fotografiat, care va putea fi astfel reconstituit şi reprezentat sub

formă grafică sau numerică. În fotogrammetria analitică, traseul

fiecărei raze poate fi descris printr-o expresie matematică în

funcţie de poziţia punctului din teren, a imaginii sale pe

fotogramă şi a centrului de perspectivă.

Elementele care definesc fasciculul de raze şi deci

fotograma în spaţiu, de exemplu faţă de un sistem de referinţă

spaţial care poate fi cel geodezic, se numesc elemente de

orientare exterioară.

Figura 2.13 – Elementele de orientare interioară (piramida mică) şi exterioară (piramida mare) ale unei fotograme.

Page 55: Fotogrammetria usamv 2014

55

Ele sunt în număr de şase şi anume:

- coordonatele Xo, Yo, Zo ale centrului de proiecţie O

faţă de sistemul de referinţă (X,Y,Z) şi unghiurile k, φ şi ω pe

care le face axa de fotografiere. k este unghiul de răsucire a axei

de fotografiere, adică a fotogramei în planul ei faţă de direcţia de

zbor; φ este unghiul de înclinare longitudinală tot faţă de direcţia

de zbor, iar ω unghiul de înclinare transversală.

În cazul aerofotografierii elementele de orientare exterioară nu se

cunosc în prealabil.

Formatul fotogramei este de obicei pătratic de dimensiuni

18 x 18 cm., 24 x 24 cm. sau 30 x 30cm. Distanţele focale cele

mai obişnuite sunt de 105 mm. şi 210 mm., dar pot fi mai mici

sau mai mari.

Între elementele geometrice ale unei fotograme şi teren

există relaţia:

κ

ω

φ

Page 56: Fotogrammetria usamv 2014

56

Nsc

L

l

D

d

h

f 1====

unde:

f -distanţă focală;

h - înălţimea de zbor deasupra terenului (relativă);

d şi D - distanţa pe fotogramă şi teren;

l şi L - latura fotogramei cu corespondentul ei pe teren;

sc - scara fotogramei

Scara fotogramei este variabilă funcţie de înclinarea axei

de fotografiere şi de gradul de accidentare a terenului.

2.3.3 Clasificarea fotogramelor

Din punct de vedere al necesităţilor de folosire şi de locul

pe care trebuie să-1 ocupe înregistrările în tehnologiile de

prelucrare fotogrammetrică, fotogrammetria face o clasificare a

fotogramelor, în funcţie de o serie de parametri care rezultă din

procedeele de obţinere, materialele folosite, forma de prezentare,

destinaţie şi scop.

Criteriile cele mai uzuale de clasificare sunt următoarele:

1. După locul unde se află sistemul de înregistrare:

• fotograme terestre - obţinute cu ajutorul aparatelor

de înregistrare fotografice, denumite fototeodolite, instalate pe

suprafaţa terestră sau în subteran;

Page 57: Fotogrammetria usamv 2014

57

• fotograme aeriene - obţinute cu ajutorul camerelor

aerofotogrammetrice, instalate pe avioane sau elicoptere;

• fotograme cosmice - obţinute cu ajutorul camerelor

fotogrammetrice, instalate pe sateliţi de cercetare şi de

teledetectie;

2. După poziţia axei de fotografiere faţă de suprafaţa de

înregistrare:

• fotograme nadirale sau orizontale - când axa de

fotografiere este perpendiculară pe suprafaţa de înregistrat, cu

o abatere de câteva grade. În cazul când v = 0, fotograma

este riguros nadirală, iar când v = ±3°, fotograma este

aproximativ nadirala. Scara fotogramei nadirale este constantă

în cazul terenului plan;

• fotograme înclinate - când axa de fotografiere are o

înclinare faţă de verticală v > 10° . în cazul când pe imagine

se înregistrează şi linia orizontului, acestea se numesc

fotograme panoramice. Fotogramele înclinate se obţin din

avioane, elicoptere, sateliţi şi, în mod obişnuit, prin mijloace

terestre. La aceste fotograme, dezavantajul scării variabile şi

al metodelor complexe de prelucrat este compensat parţial de

avantajul cuprinderii unei suprafeţe înregistrate mult mai mari

decât în cazul fotogramelor nadirale.

3. În funcţie de scara de fotografiere:

Page 58: Fotogrammetria usamv 2014

58

• fotograme la scară mare - cu scara de fotografiere mai

mare de 1:10.000;

• fotograme la scară medie - cu scara cuprinsă între 1:10.000

şi 1:30.000;

• fotograme la scară mică - cu scara mai mică de 1:30.000.

În ultima perioadă, ca urmare a perfecţionării sistemelor şi

materialelor de înregistrare, au apărut noi criterii de clasificare,

în legătura cu principiul de înregistrare şi caracteristicile

spectrale ale materialelor fotosensibile.

Astfel, în funcţie de principiul de înregistrare deosebim:

• înregistrări analogice (pe bobine de film sau plăci);

• înregistrări digitale (pe hard-discuri şi benzi magnetice

compatibile cu calculatoarele electronice).

După caracteristicile materialului fotosensibil folosit pentru

înregistrarea imaginilor deosebim:

• fotograme convenţionale alb-negru şi color;

• fotograme neconvenţionale - fotograme spectrozonale,

multispectrale, fals color şi color compus.

Atât fotogramele alb-negru cât şi cele color pot fi obţinute

atât în spectrul luminii vizibile cât şi în spectrul invizibil. Din

spectrul invizibil sunt folosite de regulă, ultravioletul şi infraroşul

apropiat.

De asemenea se pot folosi culori false, mult diferite faţă de

cele reale, aşa numitele fotograme fals-color, care folosesc

Page 59: Fotogrammetria usamv 2014

59

emulsii color sensibile la o parte din spectrul vizibil şi din

infraroşu. Cum în spectrul infraroşu ochiul uman nu vede, se

translatează culorile în vizibil în aşa fel ca reflectanţa din

infraroşu să redea culori pe care nu le au obiectele reprezentate.

Pe lângă înregistrări fotografice direct pe film, se folosesc

în prezent şi înregistrări ale imaginilor terenului prin baleiaj

electronic. Aceste înregistrări pot fi făcute în spectrul vizibil cu

ajutorul unor camere digitale sau video şi transmise la sol prin

intermediul calculatoarelor sau al televiziunii sau în spectrul

infraroşu cu ajutorul unor camere de termoviziune.

Înregistrările, atât în spectrul vizibil cât şi în cel invizibil,

se fac cu ajutorul unor sisteme de baleiaj optico-mecanic

multispectral.

Aceste înregistrări se depun pe benzi sau discuri

magnetice, optice, după care se pot converti în imagini vizibile,

putând fi prelucrate cu ajutorul calculatorului sau înregistrate

fotografic.

Se folosesc şi zone mai îndepărtate ale spectrului, cum sunt

cele ale microundelor RADAR. Şi în acest caz radiaţiile

invizibile emise şi ulterior recepţionate sunt convertite în imagini

vizibile.

În funcţie de mărimea obiectului sau terenului de

fotografiat se pot obţine:

a) fotograme izolate sau de "punct" pentru studierea unui

anumit obiectiv;

Page 60: Fotogrammetria usamv 2014

60

b) benzi de fotograme aeriene constituite din şiruri de

fotograme succesive având între ele o anumită acoprire numită

"longitudinală", care este de regulă 66%. O atfel de bandă se

poate executa în lungul unei şoşele, al unei căi ferate, al unui curs

de apă etc.

c) bloc de benzi care acoperă o suprafaţă mare de teren,

dreptunghiulară sau pătrată. Benzile au o acoperire între ele, zisă

"transversală", de aproximativ 30 %.

Cu ajutorul fotogramelor aeriene se pot realiza

fotodocumente topogeodezice în scopul obţinerii imaginii

fotografice a unei porţiuni cât mai mari de teren, prelucrată

pentru a asigura redarea unui volum cât mai mare de informaţii.

2.3.4 Procedee de determinare a scării fotogramelor

În cadrul aceleiaşi fotograme sau al unui grup de

fotograme din aceeaşi zonă, scara de fotografiere poate să varieze

datorită diferenţelor de nivel ale terenului sau înclinărilor axei de

fotografiere.

Pentru a mări precizia determinării scări fotogramelor, este

necesar să se respecte următoarele reguli:

- determinarea scării să se facă pe două sau mai multe

direcţii, luându-se ca valoare finală media valorilor obţinute din

fiecare combinaţie;

- punctele alese să fie de înălţimi egale;

Page 61: Fotogrammetria usamv 2014

61

- punctele să fie bine indentificate şi situate la distanţe mai

mari decât jumătatea laturii fotogramei;

- eroarea de măsurare grafică a distanţelor pe fotogramă sau

pe hartă să fie maximum ± 0,2 mm.

Determinarea scării se face după unul din următoarele

procedee:

a) Cunoaşterea coordonatelor geodezice a două

puncte din teren (A şi B) , identificate pe fotogramă (a şi b).

A(X,Y) şi B(X,Y) - puncte geodezice din teren

D = 22YX ∆+∆

- se măsoară pe fotogramă d între a şi b

- se calculează scara

b) Măsurând distanţe Di pe teren şi corespondentele

acestora pe fotograme di

c) Măsurând distanţe pe hartă şi corespondentele

acestora pe fotogramă

D

d

mf=

1

D

d

mhmf⋅=

11

D

d

mf=

1

Page 62: Fotogrammetria usamv 2014

62

d) Cunoscând distanţa focală (f) a camerei fotoaeriene

şi înălţimea medie de zbor H faţă de suprafaţa terenului

fotografiat

2.3.5 Deformări pe fotogramă

Cele mai mari deformări în poziţia punctelor pe fotograma

aeriană se datoresc înclinării axei de fotografiere faţă de verticala

locului şi diferenţelor mari de nivel ale terenului.

Fotogramele nadirale ale unui teren şes pot fi considerate

că au aceeaşi precizie de reprezentare ca şi harta topografică.

Eliminarea deformărilor datorită înclinării axei de fotografiere şi

aducerea la o anumită scară se face prin operaţiunea

fotogrammetrică numită fotoredresare.

De regulă se redresează fotogramele din zonele de şes sau

zonele mai puţin accidentate, pentru care deformarea datorită

diferenţelor de nivel este mică. Deformarea datorită reliefului

rezultă din faptul că punctele din teren sunt la înălţime diferită

faţă de planul mediu de aerofotografiere (figura 2.14).

H

f

mf=

1

Page 63: Fotogrammetria usamv 2014

63

Calculul deplasării (∆rh) se face cu relaţia ∆rh = r(∆h/H). În tabelul de mai jos sunt calculate corecţiile ∆rh pentru

diferite diferenţe de nivel (∆h= 50, 100, 300 m.), diferite

depărtări ale punctului considerat faţă de centrul fotogramei (r =

10, 20, 50, 90, 115, 150 mm) şi diferite înălţimi de

aerofotografiere deasupra planului mediu (H = 1000, 2000, 4000,

6000 m.).

Figura 2.14 – Deplasarea punctelor pe fotogramă datorită diferenţelor de nivel ale terenului

Page 64: Fotogrammetria usamv 2014

64

H (m)

r (mm)

∆r (mm) pentru: H= 50 m. H= 100 m. H= 300 m.

1000

10 20 50 90 115

0,5 1,0 2,5 4,5 5,8

1,0 2,0 5,0 9,0 11,5

3,0 6,0 15,0 27,0 34,5

2000

10 20 50 90 115

0,2 0,5 1.2 2,2 2,9

0,5 1,0 2,5 4,5 5,8

1,5 3,0 7,5 13,5 17,3

4000

10 20 50 90 115

0,1 0,2 0,6 1,1 1,4

0,2 0,5 1.2 2,2 2,9

0,5 1,0 2,5 4,5 8,6

6000

10 20 50 90 115

0,1 0,2 0,4 0,8 1,0

0,2 0,3 0,8 1,5 1,9

0,5 1,0 2,5 4,5 5,8

Capitolul 3 – Fotointerpretarea

3.1 Noţiuni şi principii de fotointerpretare

Fotointerpretarea este metodologia de extragere şi

clasificare a informaţiei tematice conţinute de fotograme sau de

perechile de fotograme care alcătuiesc cuplul stereoscopic.

Fotointerpretarea constă în indentificarea pe fotodocumente a

elementelor şi fenomenelor referitoare la elementele topografice

ale terenului natural (de relief, planimetrie vegetaţie, hidrografie,

etc.) şi a obiectelor artificiale existente pe teren. Procesul de

Tabel - Calculul deformării imaginii pe fotogramă datorită diferenţelor de nivel ale terenului

Page 65: Fotogrammetria usamv 2014

65

studiere şi de culegere a informaţiilor necesare, identificând

diferitele caracteristici artificiale şi naturale din spaţiul-imagine,

este numit fotointerpretare.

Fotointerpretarea este ştiinţa localizării, descrierii şi

determinării obiectelor şi fenomenelor dintr-o imagine

fotografică. Spre deosebire de o hartă, trăsăturile de pe o

fotografie aeriană nu sunt generalizate sau reprezentate prin

simboluri. Aerofotogramele înregistrează toate caracteristicile

vizibile pe suprafaţa Pământului dintr-o perspectivă centrală şi

globală.

Deşi caracteristicile spaţiului obiect sunt vizibile, ele nu

sunt întotdeauna uşor de identificat. Cu o interpretare atentă,

aerofotogramele sunt o excelentă sursă de date spaţiale pentru

studiul mediului înconjurător.

În plan calitativ imaginea fotografică poate fi interpretată

cu scopul evidenţierii diverselor caracteristici ale mediului de

către specialişti din diverse ramuri ale ştiinţelor naturii sau

inginereşti.

În plan cantitativ, fotografia aeriană şi tehnicile

fotogrammetrice multispectrale în vizibil şi infraroşu permit

măsurarea formelor si dimensiunilor terenului cu ajutorul unor

instrumente clasice, în vederea elaborării hărţilor şi planurilor.

Primul obiectiv al fotointerpretării este utilizarea intensivă

a documentelor fotografice sau a imaginilor multispectrale

pentru obţinerea şi exploatarea informaţiei necesare studiilor

Page 66: Fotogrammetria usamv 2014

66

specifice unor domenii tematice. Fotointerpretarea este

condiţionată de acumularea prealabilă a unor cunoştinţe

referitoare la realitatea socio-economică şi fizică, tipurile

morfologice şi condiţiile specifice unui areal considerat subiect al

studiului.

Avantajele utilizării fotogramelor sunt următoarele:

- Imaginea este un mijloc de percepţie relativ obiectiv al

realităţii la un moment dat,

- Imaginea conţine o reprezentare completă a unui obiect (cu

excepţia părţilor ascunse sau mascate),

- Este un document foarte unor de manipulat, cu o mare

fiabilitate în timp (atunci când sunt luate măsuri de arhivare

speciale),

- Prin aerofotografiere sau prelevări de fotograme terestre se

realizează corespondenţa dintre obiectul real din teren şi

imaginea sa (mai mult sau mai puţin obiectivă ) de pe fotogramă,

- Este posibil studiul obiectelor deformabile, fragile, sensibile,

fără a intra în contact direct cu acestea şi fără a le deteriora,

- Prin fotointerpretare se realizează operaţiunea inversă

aerofotografierii prin care se încearcă reconstituirea realităţi din

teren pe baza unor criterii de analiză specifice.

Factorii importanţi la identificarea unor trăsături sunt:

forma, modelul (pattern), mărimea, culoarea sau tonul,

umbra, textura, asocierea, timpul şi perspectiva

stereoscopică.

Page 67: Fotogrammetria usamv 2014

67

Forma (configuraţia) se referă la aspectul imaginii

obiectului reprezentat pe imagine. Este unul din cele mai

importante criterii de fotointerpretare, precum şi de identificare a

obiectelor reale prin observaţia directă. Operatorul recunoaşte

obiectul după conturul său. În aerofotointerpretare aplicarea

acestui criteriu cere un anumit efort şi pregătire specială a

interpretatorului deoarece forma obiectelor vazute de sus difera

mult de forma lor vazuta de la sol, in perspectiva.

Este nevoie de un efort de imaginaţie din partea

fotointerpretului pentru a intui cum apare forma unui obiect pe

aerofotogramă.

Mărimea obiectelor şi respectiv a imaginilor lor constituie

un alt criteriu important pentru fotointerpretare. Întrucât

aerofotogramele oferă imagini reduse la scară, drept criteriu de

identificare nu mai serveşte atât mărimea reală a obiectelor şi nici

marimea redusă la scară, cât mai ales mărimea relativă a

obiectelor adică dimensiunile unui obiect (mai corect spus, ale

imaginii lui), în raport cu dimensiunile altor obiecte.

Deşi mărimea imaginii nu permite, singură, identificarea

obiectelor, împreună cu forma sa poate duce la identificare. De

exemplu imaginea casei şi cea a cuştii câinelui apar asemănător

ca formă, dar dimensiunile diferite arată evident deosebirea

dintre cele doua obiecte şi judecate în raport şi cu dimensiunile

altor obiecte din jur (garduri, copaci, arbusti), duc la identificarea

facilă a celor două obiecte.

Page 68: Fotogrammetria usamv 2014

68

Culoarea în cazul fotogramelor color, şi tonul, în cazul

fotogramelor alb-negru, reprezintă alte criterii directe de

identificare, dar care capătă valoare doar în combinaţie cu

parametrii de formă şi mărime.

Culoarea este un criteriu mai sigur şi mai uşor de utilizat

deoarece, din experienţa, fotointerpretului îi sunt familiare

culorile diverselor categorii de obiecte. Desigur că se impune ca

redarea culorilor să fie cât mai fidelă şi să se cunoască data

aerofotografierii căci unele obiecte, de exemplu vegetatia, îşi

modifică culoarea după sezon.

Tonul constituie criteriul de fotointerpretare în cazul

fotogramelor alb-negru, dar el are o valoare relativă, căci depinde

de mai multe variabile, nu numai de proprietăţile obiectelor.

De altfel, diferite parti ale aceluiasi obiect pot sa apara în

tonuri diferite, în functie de gradul de iluminare şi de directia în

care se reflecta lumina. De exemplu, feţele unui acoperis apar cu

tonuri diferite şi acest fapt îşi are valoarea lui intrucat tocmai

diferentierile de ton sugereaza forma obiectului.

Diferenţele de ton sunt criterii foarte importante pentru

identificarea vegetatiei, a fazelor fenologice ale plantelor, a

modului de utilizare a terenului, a diferenţierii tipurilor de sol sau

a suprafeţelor acvatice de uscatul din jur, etc.

Umbra reprezintă un criteriu indirect de mare importanţă,

ea redând destul de bine forma unor obiecte izolate. Forma

umbrei se aseamana, adesea, cu forma siluetei obiectului care o

Page 69: Fotogrammetria usamv 2014

69

genereaza, de exemplu în cazul arborilor, al stalpilor, turnurilor,

caselor, etc.

Dupa forma umbrei proiectate, se pot identifica unele

genuri şi chiar specii de arbori. Astfel, se identifică uşor

coniferele faţă de foioase, molidul faţă de pin sau brad, fagul faţă

de stejar, plopul piramidal faţă de plopul alb, sau de cel

tremurator, etc.

Lungimea umbrei indică înălţimea obiectului, iar

orientarea ei permite stabilirea punctelor cardinale sau a orei de

fotografiere.

Densitatea imaginilor unei categorii de obiecte poate servi

drept criteriu de interpretare şi identificare a acestora. De

exemplu, densitatea arborilor dintr-o plantaţie este mai mică

decât într-o pădure naturală aparţinând aceleaşi specii.

Densitatea reţelei hidrografice poate exprima gradul de

permeabilitate al rocilor care alcătuiesc regiunea, dar şi

informaţii climatice.

Dispersia, adică gradul şi modul de imprastiere a

obiectelor pe o anumita suprafata, poate constitui un criteriu de

fotointerpretare, care se foloseste combinat cu alte criterii. De

exemplu, existenta unor bolovani mari, dispersaţi pe un relief

uşor ondulat, permite să se tragă concluzia că este vorba de

blocuri eratice; copaci dispersaţi pe o păşune sau pe terenuri

cultivate permit reconstituirea extinderii anterioare a pădurii.

Page 70: Fotogrammetria usamv 2014

70

Textura reprezintă mărimea punctelor care redau obiectele

prea mici pentru a apare cu imagini distincte la scara de

reprezentare. Deci, ea depinde de mărimea obiectelor şi de scara

imaginii şi poate constitui un criteriu de fotointerpretare.

Se pot stabili scări de textură, deosebindu-se texturi foarte

fine, fine, mijlocii, grosiere, foarte grosiere, eventual cu grade

intermediare.

Textura permite să se deosebească între ele culturile

agricole, deoarece cerealele păioase şi plantele furajere apar cu

textura fină sau foarte fină, culturile de plante prăşitoare

(porumb, floarea soarelui) apar cu textura mijlocie, cartofii şi

sfecla de zahar apar cu textura grosieră iar viţa-de vie dă textura

foarte grosieră.

În fotointerpretarea alcătuirii litologice se poate utiliza

textura, întrucat nisipurile, argilele, marnele dau o textura foarte

fină, iar bolovanisurile, prundişurile, grohotişurile dau texturi

mijlocii sau grosiere.

Structura reprezintă modul de aranjare spaţială a

imaginilor obiectelor şi proceselor de pe o imagine. Ea se

manifestă atât în cazul obiectelor suficient de mari pentru a apare

prin imagini distincte, cât şi în cazul obiectelor mici cu

reprezentare punctiformă.

Astfel, se poate vorbi de structura reţelei hidrografice, a

aşezărilor (modul de dispunere al strazilor şi al caselor), a

pădurilor, plantaţiilor, a cailor de transport, etc. Dar şi punctele

Page 71: Fotogrammetria usamv 2014

71

de pe un câmp de cereale pot prezenta o structură de obicei

liniară.

Structura poate servi la identificarea unor categorii de

obiecte sau procese geografice. De exemplu, structura divergentă

a reţelei hidrografice poate indica o miscare de ridicare a scoarţei

terestre; o structura radiară centrifugă poate trăda existenţa,

odinioară, a unui con vulcanic, astazi erodat; structura liniară

dintr-o pădure poate arăta că este vorba de o plantaţie forestieră,

dacă apar numai unele aliniamente, acestea pot trăda anumite

strate de roci, care favorizează dezvoltarea unor specii de arbori.

În multe cazuri, la identificarea obiectelor individuale sau

a gruparilor de obiecte este suficient un singur criteriu, dar mult

mai facilă şi mai exactă devine identificarea prin utilizarea mai

multor criterii deodată.

În felul acesta se poate ajunge nu numai la identificarea

imaginilor care apar pe fotograme dar şi la deducţia unor

informaţii care nu apar vizibile direct.

Se intelege că utilizarea corectă a criteriilor de

fotointerpretare depinde în mare măsură, de gradul de pregătire

tehnică şi de profil a fotointerpretului.

Cheile de fotointerpretare pot diferi în funcţie de calitatea

fotogramei şi de scara de vizualizare. Dacă textura este mai

stabilă de la o imagine la alta, tonalitatea depinde atât de

anotimpul efectuării zborului cât şi de calitatea radiometrică a

imaginii.

Page 72: Fotogrammetria usamv 2014

72

Spre exemplu, în cele două imagini de mai jos, ale

aceleiaşi zone preluate la date diferite, se pot observa toate aceste

elemente menţionate mai sus. Forma unui obiect pe o fotografie

aeriană, ajută la identificarea obiectului. Formele uniforme

regulate adesea indică o intervenţie umană. Modelul este similar

cu forma, aranjarea spaţială a obiectelor (de exemplu rândul de

culturi faţă de păşune) este de asemenea util pentru identificarea

unui obiect şi a utilizării lui. Mărimea este o măsură a suprafeţei

obiectului. Caracteristicile culorii unui obiect faţă de alte obiecte

pe fotogramă (spre exemplu nisipul are un ton deschis strălucitor,

în timp ce apa, de obicei, are un ton închis). O umbră furnizează

informaţii despre înălţimea obiectului, forma şi orientarea lui.

Textura furnizează informaţii despre caracteristicile fizice ale

obiectului, etc.

Page 73: Fotogrammetria usamv 2014

73

Fotointerpretarea ce se efectuează în procesul de

stereorestituţie şi se referă la detaliile ce trebuie să figureze pe

planurile de cea mai mare generalitate se numeşte

fotointerpretare topografică.

Fotointerpretarea ce se referă la domenii de specialitate

poartă denumirea domenilui respectiv ca: fotointerpretare

geologică, fotointerpretare forestieră. În raport cu cerinţele,

fotointerpretarea poate fi simplă şi sigură sau complexă şi

îndoielnică. Astfel, pădurile, apele, construcţiile, drumurile etc.

se identifică foarte uşor şi sigur pe fotograme pe când speciile de

arbori dintr-o pădure, gradul de eroziune a solului, natura unor

roci, culturi, gradul de umiditate a solului, natura unor construcţii

sau lucrări din teren, camuflajele, se indentifică cu dificultate şi

deseori cu incertitudine iar alteori nu se poate face.

Fotointerpretarea se intemeiază pe studiul caractersticilor

imaginii fotografice. În mod curent acestea sunt cuprinse în două

mari grupe: caracteristici calitative şi caracteristici cantitative.

Cele calitative sunt acelea care nu se masoară în sens uzual al

cuvantului, dar pot fi evaluate subiectiv: textura, modelul, tonul

şi forma. Fotointerpretarea calitativă poate fi ajutată cu chei,

teste, şi ghizi. Caracteristicile cantitative sunt acelea care pot fi

măsurate în accepţiunea largă a cuvântului ca: suprafeţe, distanţe,

unghiuri verticale sau orizontale, înălţimi şi diametre de coroane

ca şi gradul de acoperire al terenului. Aceste caracteristici pot fi

bine valorificate în procesul de fotointerpretare dacă se cunosc

Page 74: Fotogrammetria usamv 2014

74

foarte bine obiectele de fotointerpretat şi însuşirile lor, felul cum

apar în imagine, dacă imaginea este redată la o scară convenabilă

şi este de bună calitate (pot fi sesizate şi detaliile, eventual şi

culorile) şi dacă imaginile se examinează şi stereoscopic, când

perceptia formelor poate fi hotărâtoare.

3.2 Aparatura şi metodele de fotointerpretare

Executarea fotointerpretării necesită aparatură de la cea mai

simplă până la cea mai complexa, în funcţie, în primul rand, de

metoda utilizată şi posibilitaţile de dotare tehnică.

Fotointerpretarea clasică se realizează cu instrumente relativ

simple, cum ar fi: lupe, stereoscoape, mese luminoase, sau cu

aparatură mai perfecţionată: interpretoscoape, aparate de

exploatare analogică (stereoplanigrafe, stereometrografe,

aviografe s.a.) şi aparatură complexa în cazul fotointerpretarii

automate, cum ar fi: aparatura de exploatare numerica

(convertoare A/D, D/A, microcalculatoare, staţii grafice cu

sisteme de programe specializate).

Trusa cu lupe se utilizează pentru fotointerpretarea atâat în

condiţii de birou, cât şi la descifrarea pe teren. Lupele uzuale din

trusa sunt:

- lupe cu putere de marire de 2x, f = 125mm, diametrul de 70mm;

- lupe cu putere de marire de 4x, f = 62,5mm, diametrul de 35mm;

- lupe cu putere de marire de 10x , f = 12,5mm, diametrul de 14mm,

Page 75: Fotogrammetria usamv 2014

75

prevăzute cu scală gradată de 10mm, divizată în zecimi de mm.

Lupele cu putere de marire de 2x şi 4x se utilizează pentru

aprecierea generală a zonei, caracterul reliefului şi al

obiectivelor. Lupele cu putere mare de marire sunt destinate

studiului în detaliu al obiectivelor şi măsurarea de elemente

componente ale acestora.

Stereoscoapele sunt aparate ce permit analiza pe baza

imaginilor în relief ( a modelelor stereoscopice). Sunt realizate în

diverse variante: stereoscoape de buzunar, de birou, cu oglinzi şi

stereopantometre. Utilizarea stereoscoapelor prezintă avantaje

deoarece contururile obiectelor se disting mult mai uşor pe

imaginea spaţială, formele obiectelor sunt mai expresive, se

evidenţiază legăturile cu obiectele înconjurătoare şi există

posibilitatea determinării înălţimilor.

Stereoscopul cu oglinzi (Figura 3.1) este un aparat cu care se

obţine modelul terenului pe baza a doua fotograme conjugate

(acestea trebuie să îndeplinească condiţiile impuse pentru a

forma un cuplu stereoscopic). Aparatul permite fotointerpretarea

imaginilor pozitive şi negative cu formatul: 13x13, 18x18, 24x24

şi 30x30 cm.

Fotointerpretarea este comodă şi eficientă la acest aparat,

întrucât orientarea fotogramelor şi formarea modelului

stereoscopic este simplă, materialul fotografic nu necesită

prelucrări suplimentare, câmpul vizual este mare, permiţând o

Page 76: Fotogrammetria usamv 2014

76

vedere de ansamblu a zonei înregistrate pe fotograme. Aparatul

are dezavantajul că sistemul optic de marire nu permite

concentrarea asupra anumitor detalii, iar analiza se face de către

un singur operator. Aparatului i se poate ataşa un dispozitiv

auxiliar pentru măsurare (stereomicrometru) sau poate fi

prevăzut cu un sistem simplu de măsurare şi trasare grafică

(stereopantometru). Stereoscoapele se utilizează, de regulă, în

combinaţie cu mesele luminoase, care pot asigura o iluminare

corespunzătoare a imaginii.

Figura 3.1- Stereoscopul cu oglinzi

Interpretoscopul (figura 3.2) este un aparat optic construit

special pentru fotointerpretarea fotogramelor aeriene.

Caracteristicile constructive ale aparatului prezintă o serie de

avantaje: observare stereoscopică simultana a doi operatori,

iluminare directă şi reflectată, rotire optică a imaginii, dispozitive

pentru analiza materialului fotografic în role, dispozitiv pentru

masurarea paralaxelor. Fotointerpretarea la acest aparat este

Page 77: Fotogrammetria usamv 2014

77

eficientă în special datorită faptului că o mare cantitate de

material fotografic se prezintă sub formă de negativ în role.

Figura 3.2 - Interpretoscopul

De asemenea, studiul aceleiaşi zone simultan de către doi

operatori, duce la micşorarea timpului de fotointerpretare,

posibilitatea concentrării asupra unor obiective complexe şi

mărirea considerabilă a gradului de siguranţă şi precizie a

fotointerpretarii.

Aparatura fotogrammetrică analogică permite foto-

interpretarea imaginilor în procesul de exploatare fotogram-

Page 78: Fotogrammetria usamv 2014

78

metrică în scopuri cartografice sau în alte scopuri. Aparatele

utilizate sunt de tipul: stereoplanigrafe, stereometrografe,

aviografe, autografe, topocarturi etc.

Prezentarea concretă a principiilor constructive şi a modului

de lucru cu aceste aparate face obiectul cursului de stereofoto-

grammetrie. Imaginile obţinute pentru analiză sunt clare şi

expresive, dar o mare parte din aceste aparate prezintă

dezavantajul unui câmp restrans al imaginii, datorita măririi ei,

ceea ce duce la o "rătăcire" a operatorului în cadrul

stereomodelului, având ca rezultat omiterea unor zone de analiză.

Executarea fotointerpretarii concomitent cu intocmirea

originalului de stereorestituţie este o operaţiune strict necesară în

derularea normală a procesului de cartografiere. Trebuie subliniat

că utilizarea aparaturii fotogrammetrice numai pentru foto-

interpretare este neeconomică, deoarece necesită un timp

apreciabil pentru realizarea modelelor stereoscopice şi duce la o

uzură prematură a aparaturii.

Metodele de fotointerpretare se împart în două mari

categorii: metode clasice şi metode automate.

Metodele clasice de fotointerpretare se bazează pe capacita-

tea operatorului (fotointerpretatorului) de a recunoaste şi deosebi

obiectele şi fenomenele redate pe imagini fotografice. Datorită

faptului că factorul de decizie este uman, rezultatele sunt în unele

Page 79: Fotogrammetria usamv 2014

79

cazuri subiective, reprezentând principala sursă de erori în

fotointerpretare.

În funcţie de locul de desfăşurare şi aparatura utilizată, foto-

interpretarea clasică se poate realiza în laborator sau pe teren.

Metoda fotointerpretării de laborator constituie de fapt

fotointerpretarea propriu-zisă, bazată pe analiza materialului

fotografic avut la dispoziţie, în conditii de cabinet. Utilizarea

aparaturii fotogrammetrice creează cadrul fotointerpretarii

analogice. Metoda fotointerpretării la teren s-a particularizat în

practica lucrarilor specifice sub numele de descifrare

fotogrammetrică.

Descifrarea fotogrammetrică constituie o identificare la

teren a obiectelor şi fenomenelor redate pe imagini, prin

confruntarea directă dintre obiect şi imaginea sa. Prin aceasta se

urmăreste nemijlocit la teren, determinarea naturii,

caracteristicilor, destinaţiei reale şi a poziţiei obiectelor a caror

imagini se gasesc pe fotograma. Aplicarea procedeului este

condiţionată de posibilitaţile de acces în zona respectivă şi de

mijloacele de deplasare care să asigure observarea terenului şi a

detaliilor. În cele mai frecvente situaţii, descifrarea constituie o

prelungire a fotointerpretării de birou, o completare a acesteia

direct la teren. De aceea, substituirea termenului de

fotointerpretare prin descifrare nu este întotdeauna acceptabilă,

Page 80: Fotogrammetria usamv 2014

80

deoarece procedeele de identificare a obiectelor şi fenomenelor

sunt diferite.

Descifrarea se aplica în mod frecvent la întocmirea hărţilor

şi planurilor, deoarece în această situaţie nu se admit omisiuni de

conţinut şi în plus trebuie determinate direct la teren anumite

caracteristici ale obiectelor ce nu pot fi obţinute la birou.

În cadrul fotointerpretării de laborator se disting două

procedee de bază şi anume: procedeul căutării globale şi

procedeul căutării logice (selective).

Procedeul căutării globale consta în examinarea atenta a

întregii imagini sau a materialului stereoscopic, în mod

sistematic, fără a omite nici o porţiune. În acest fel, nu va rămâne

neobservat nici un obiect sau fenomen din categoria celor

căutate, toate vor fi detectate ăi luate în evidenţa. Acest procedeu

poate satisface exigenţele de exactitate şi precizie ce se impun

fotointerpretarii. Dar aplicarea procedeului necesită însă mult

timp şi efort mare din partea fotointerpretatorului, deoarece vor fi

observate amănunţit zone mari care nu conţin informaţii utile

scopului urmărit.

Procedeul căutării logice (selective) presupune examinarea

atentă doar a acelor părţi din fotogramă sau model stereoscopic

în care probabilitatea de găsire a obiectelor şi fenomenelor de

interes este mare. Economia de timp şi energie este superioară

procedeului căutarii globale. Aplicarea procedeului căutării

Page 81: Fotogrammetria usamv 2014

81

selective presupune o foarte bună pregătire de specialitate a

fotointerpretatorului, pentru a putea selecta corect porţiunile care

trebuiesc examinate. De asemenea, experienţa operatorului în

executarea acestor categorii de lucrări are o mare importanţă în

derularea cu succes a operaţiunilor. Evident că prin omiterea

conştientă a unor zone sunt omise şi obiectele de interes ce s-ar

putea găsi în porţiunile respective, dar aceste neajunsuri sunt

compensate prin economia de timp şi de manoperă.

Fotointerpretarea automată este o metodă de extragere a

informaţiilor calitative din inregistrări aeriene şi spaţiale folosind

echipamente care permit substituirea factorului uman în

procesele de prelucrare şi decizie. Problema automatizării

fotointerpretării a apărut datorită volumului mare de informaţii

(inregistrări) care trebuie analizate şi prelucrate, a numărului

mare de operaţiuni din procesul de fotointerpretare şi a timpului

relativ scurt în care sunt solicitate anumite categorii de

informaţii. Toate acestea au condus la soluţii parţiale în

rezolvarea problemei, deci la automatizarea fotointerpretării,

ajungându-se până la sisteme automate care integrează întregul

proces. Dificultatea constă în principal în asigurarea funcţionării

coerente a doua verigi de baza şi anume: înregistrarea de

informaţii cu caracteristici viabile pentru fotointerpretarea

automată şi conceperea unui sistem de prelucrare performant

capabil sa opereze eficient cu datele furnizate şi să ofere cu

Page 82: Fotogrammetria usamv 2014

82

promptitudine informaţiile solicitate. Prima verigă este în general

rezolvată în condiţii acceptabile în prezent, deoarece există o

diversitate de tipuri de înregistrări care trebuie prelucrate.

Volumul mare al acestor informaţii este un neajuns foarte serios

în comparaţie cu capacitatea de preluare-selectare-prelucrare-

stocare a sistemelor specializate actuale.

Căile de abordare şi realizare a automatizării în foto-

interpretare sunt destul de diferite. Unele verigi ale procesului au

căpătat rezolvări consistente şi globale, cum ar fi: culegerea,

indexarea şi stocarea informaţiei primare, selectarea şi gruparea

datelor, corectarea şi filtrarea datelor prin eliminarea unor

influenţe, cum sunt: înclinările sensorului, instabilitatea

vehiculului purtător, diferenţele de nivel, aberaţiile sistemelor

optice, erorile introduse de captori şi sensori, curbura

Pământului, refracţia atmosferica şi altele.

În condiţiile prelucrării numerice (digitale) a imaginilor s-au

conceput şi realizat sisteme de conversie A/D şi D/A, strict

necesare în anumite etape de prelucrare. Tehnica digitizării

imaginilor convenţionale şi neconvenţionale este aplicată cu

succes în fotointerpretarea automată, încadrându-se în parametri

de eficienţă şi precizie impuşi de prelucrările specifice acestor

procese. În ceea ce priveşte programele complexe automate

concepute pentru interpretarea automată, acestea se bazeaza pe

prelucrări statistice ale seturilor de date şi pe procese de analiză

Page 83: Fotogrammetria usamv 2014

83

corelaţională, fundamentate pe soluţii riguroase preluate din

metodele de calcul în spatii n-dimensionale.

Capitolul 4 – Ridicări aerofotogrammetrice

Ridicările aerofotogrammetrice se execută de pe

platformele aeriene purtătoare a camerelor fotogrammetrice şi a

altor tipuri de sensori. Platformele aeriene se folosesc în zborurile

aerofotogrammetrice în scopuri de cartografiere şi pentru veriga

aeropurtată a teledetecţiei necesară calibrării înregistrărilor

satelitare.

Dintre platformele aeriene deosebim: avioane, elicoptere,

baloane, dirijabile şi planoare. Avioanele sunt platforme

consacrate ca purtătoare de senzori cu ajutorul cărora se obţin

informaţii prin: aerofotografiere, baleiere, televiziune, radar etc.

Întrucât se construiesc puţine avioane proiectate special pentru

asemenea activităţi, se utilizează şi nave aeriene care, prin

anumite amenajări, îndeplinesc condiţiile minime necesare

aerofotogrammetriei şi teledetecţiei.

Avioanele amenajate pentru ridicări aerofotogrammetrice

se mai numesc şi avioane fotogrammetrice.

Condiţiile tehnice generale pe care trebuie să le

îndeplinescă un avion fotogrammetric sunt următoarele:

a) să asigure vizibilitate bună fiecărui membru al echipajului în

faţă, în jos şi în lateral;

Page 84: Fotogrammetria usamv 2014

84

b) avionul să aibă o stabilitate foarte bună şi să se menţină

riguros pe direcţia de zbor. Valorile limită ale deviaţiilor sunt: în

sens longitudinal (tangaj) ±1...2° , transversal (ruliu) ±2...3° , în

azimut ±1° , în înălţime ±0,01 din înălţimea de fotografiere (h);

c) interiorul avionului trebuie să fie spaţios pentru a instala în

condiţii optime aparatura de înregistrare şi anexele acesteia, să

aibă amenajată o cameră obscură pentru încărcarea şi descărcarea

casetelor în timpul zborului;

d) locul de evacuare a gazelor de la motoare să fie cât mai

departe de trapa deasupra căreia este instalată aparatura de

înregistare, pentru ca aerul cald şi gazele să nu influenţeze

calitatea înregistrărilor;

e) autonomia de zbor a avionului să fie mai mare de şase ore

pentru a executa misiuni la distanţe mari şi pentru a acoperi cu

înregistrări zone complete într-o singură misiune;

f) viteza ascensională trebuie să fie suficient de mare pentru a

atinge plafonul de zbor în timp scurt (l000m în 3', 3000m în 10',

6000m în 30') şi să permită folosirea la maximum a timpului

pentru misiuni de înregistrare;

g) corespunzător plafonului de zbor trebuie să poată realiza, dacă

este necesar, o viteză minimă sub 150Km pe oră, îndeosebi

pentru aerofotografiere la scară mare şi să poată decola şi ateriza,

în unele situaţii, pe aerodromuri de rezervă (improvizate), de

dimensiuni mici;

Page 85: Fotogrammetria usamv 2014

85

h) avionul trebuie să fie înzestrat cu autopilot, instalaţii de radio,

instalaţii pentru oxigen, mijloace de legătură între membrii

echipajului şi instalaţie de încălzire.

Dintre condiţiile expuse, cele referitoare la stabilitate,

vizibilitate, aparatură de bord etc. sunt obligatorii pentru orice fel

de avion folosit în misiuni de fotografiere. Elementele cu privire

la mărimea avionului, spaţiul util din interior, autonomia şi

plafonul, de zbor, se analizează având în vedere caracteristicile

geografice şi condiţiile meteorologice ale zborului de înregistrat,

situaţia aeroporturilor şi specificul lucrării ce se execută.

În cele ce urmează se prezintă câteva tipuri de avioane

folosite ca platforme purtătoare de senzori în misiuni de

aerofotografiere şi teledetecţie. Caracteristicile principale ale

acestor platforme sunt prezentate în tabelul următor:

Nr crt

AVION

Greutatea maximă

Viteza minimă

Viteza maximă

Plafon maxim de

zbor

(kg.) (km/oră) (km/oră)

(m)

1. AN 2 5.500 85 253 4350

2. IŞ 24 2000 80 220-270 4500

3. BN Islander 2722 160

5100

4. Grand Commander 3620 150 460 8000

5. AN 30 23000 - 430 8300

6. Lockheed Electra NP3A

51000 - 612 9100

Avionul AN2 (Figura 4.1) este un biplan monomotor

folosit în diferite domenii, cu exploatare economică, siguranţă în

Page 86: Fotogrammetria usamv 2014

86

funcţionare, rulaj mic la decolare şi aterizare. Avionul are o bună

vizibilitate din cabina pilotului, are stabilitate longitudinală şi

transversală. Cabina pilotului şi celelalte compartimente sunt

dotate cu instalaţii de ventilaţie şi încălzire.

Instalaţia radio asigură legătura cu Pământul pe o distanţă

de 400Km şi împreună cu aparatura de bord asigură efectuarea de

zboruri fără vizibilitate la sol.

Avionul poate fi adaptat pentru misiuni de fotografiere prin

instalarea de camere aero-fotogrammetrice şi a altor tipuri de

sensori.

Figura. 4.1. Avionul AN 2

Avionul utilitar românesc IŞ-24 (Figura 4.2), varianta

fotogrammetrică, are un singur plan situat în partea de sus a

fuselajului, tren de aterizare neescamotabil, este echipat cu un

motor de 290CP, montat pe fuselaj şi cu pilot automat.

Pe acest avion se instalează o cameră

aerofotogrammetrică, luneta de navigaţie şi aparatul de comandă

cu intervalometru. Echipajul este format din pilot, navigator şi un

Page 87: Fotogrammetria usamv 2014

87

operator fotoaerian. Stabilitatea şi vizibilitatea în timpul zborului

sunt corespunzătoare.

Figura. 4.2 Avionul IŞ - 24 (varianta fotogrammetrică).

Avionul BN-2 Islander (Figura 4.3) este un aparat de zbor

cu un singur plan situat în partea de sus a fuselajului, prevăzut cu

un tren de aterizare neescamotabil, cu două motoare şi cu pilot

automat. În cabina avionului este instalată camera

aerofotogrammetrică, în apropierea centrului de greutate -

aparatul de comandă al camerei şi luneta de navigaţie, iar în

partea din spate este amenajată o cameră obscură pentru

încărcarea şi descărcarea casetelor cu film.

Figura. 4.3 Avionul BN - 2 Islander (varianta fotogrammetrică) .

Page 88: Fotogrammetria usamv 2014

88

Avionul Aerocommander este construit în două variante

Standard Commander (Figura4.4) şi Grand Commander

(Figura.4.5), ambele amenajate şi pentru lucrări de

aerofotografiere. Este un aparat cu două motoare cu pistoane, cu

planul aripilor sus, cu tren de decolare-aterizare escamotabil

Ambele variante sunt dotate cu pilot automat.

În varianta Standard Commander, avionul este amenajat

pentru instalarea unei camere aerofotogrammetrice şi aparatura

anexă, iar în varianta Grand Commander este amenajat pentru

instalarea a două camere aerofotogrammetrice, pe o podea

specială, cu aparatură auxiliară respectivă şi este prevăzut cu o

cameră obscură. Se pot instala şi alte sisteme de înregistrare

pentru teledetecţie.

Figura. 4.4 Standard Commander

Page 89: Fotogrammetria usamv 2014

89

Figura. 4.5 Grand Commander

Avionul AN 30 (Figura.4.6) este un aparat de zbor cu

planul sus, prevăzut cu două motoare turbopropulsoare, destinat

lucrărilor de aerofotografiere şi teledetecţie, ca laborator

aeroportat de înregistrare şi prelucrare în cadrul programelor de

cercetare a Terrei din Cosmos. Avionul este prevăzut cu instalaţie

de pilotare automată, iar pentru navigaţie a fost construită o

cabină în partea din faţă, în întregime din material transparent,

care asigură navigatorului maximum de vizibiliate.

În podeaua cabinei laborator sunt prevăzute cinci

deschizături pentru montarea aparaturii de înregistare fotografică,

optico-electronice şi spectrometrice (Figura. 4.7).

De asemenea, pe lângă cele arătate, avionul este prevăzut

cu instalaţie de navigaţie pentru fotografiere în scopuri

fotogrammetrice, dispozitiv electronic pentru intrarea în bandă,

Page 90: Fotogrammetria usamv 2014

90

pilot automat pentru altitudine şi direcţie; instalaţie pentru aer

condiţionat şi două cabine laborator.

Figura. 4.6 Avionul AN 30

Figura.4.7 Amplasarea sensorilor şi dispozitivelor anexă pe avionul AN 30.

Page 91: Fotogrammetria usamv 2014

91

4.1 Proiectul de aerofotografiere

Ridicarea fotogrammetrică începe cu proiectarea lucrărilor

fotogrammetrice ce urmează a se executa. Proiectantul trebuie să

cunoască suprafaţa de ridicat care se delimitează pe o hartă la

scara 1:100 000 sau 1:50 000. Totodată trebuie să cunoască

scopul ridicării, modul de exploatare a fotogramelor şi precizia

de atins pentru a se putea întocmi proiectul de aerofotografiere

care trebuie să precizeze: camera fotogrammetrică (distanţa

focală, formatul fotogramelor), scara fotogramelor (este funcţie

de natura rezultatului, scara planului, performanţele ansamblului

cameră-film-aparat de exploatare şi precizia ce se urmăreşte),

înălţimea de zbor deasupra terenului (se calculează funcţie de

distanţa focală f a camerei şi scara fotogramelor), traseele de zbor

trasate pe hartă (distanţa dintre ele se ia cu cca. 66 % din L pentru

a se asigura o acoperire transversală între benzi de 33 %),

acoperirea longitudinală a fotogramelor, adică în lungul benzii

(se ia 33% pentru exploatarea fotogramelor pe cuple

independente şi de 66% pentru stereocuple în serie, bineînţeles

natura filmului (pancromatic pentru scopuri metrice obişnuite) şi

timpul de expunere maxim pentru ca în condiţiile date (viteza de

zbor) să nu se producă trenarea imaginii.

Corelaţia optimă între scara planului topografic şi scara

fotogramelor se poate stabili prin relaţia lui Otto von Gruber :

mF ==== C mH

Page 92: Fotogrammetria usamv 2014

92

în care: mF este numitorul scării fotogramelor;

mH este numitorul scării planului sau hărţii;

C este factorul de economicitate care are valori în jurul

lui 200, funcţie de caracteristicile camerelor

aerofotogrammetrice şi ale aparatelor de

stereorestituţie.

După efectuarea zborului, în situaţia fotogrammetriei

convenţionale, se developează filmul, se usucă şi se fac copiile

fotografice pozitive pe hârtie, cu ajutorul cărora se întocmeşte un

mozaic la o scară convenabilă suprapunând fotogramele după detalii.

Pe mozaic se constată dacă s-au obţinut acoperirile longitudinale şi

transversale proiectate şi dacă întreaga suprafaţă a fost acoperită cu

fotograme şi nu există goluri.

Totodată se verifică calitatea negativelor, claritatea

imaginilor, se concluzionează asupra eventualelor completări şi

calea pe care vor fi realizate.

Aerofotografierea unei suprafeţe terestre în scopuri de

cartografiere se execută pe baza unui proiect tehnic de zbor

fotogrammetric care cuprinde datele privind scopul lucrării,

caracteristicile acestor lucrări, elementele calculate referitoare la

zbor şi fotografiere, aparatura şi materialele care se vor folosi,

eficienţa economică a soluţiilor stabilite etc.

Pentru proiectarea şi executarea zborurilor

fotogrammetrice este necesar să se cunoască condiţiile

meteorologice şi optico-atmosferice favorabile înregistrărilor de

Page 93: Fotogrammetria usamv 2014

93

bună calitate, datele iniţiale de prelucrare şi să se dispună de

materialele cartografice existente în zonă.

4.1.1. Condiţiile meteorologice şi optico-atmosferice ale aero-

fotografierii

Realizările tehnice în domeniul navigaţiei aeriene şi

aerofotografierii permit ca în prezent să se execute zboruri pentru

fotografierea în scopuri de cercetare şi recunoştere pe orice timp,

în orice anotimp şi la orice oră din zi şi noapte. Dacă, însă,

fotografierea se face pentru cartografierea unor suprafeţe, atunci

trebuie respectate o serie de condiţii, care reduc considerabil

numărul zilelor de fotografiere şi a orelor optime de zbor pentru

înregistrare. Astfel, datorită unor fenomene metereologice

(înnorarea şi transparenţa variabilă a atmosferei) numărul zilelor

favorabile din perioada lipsită de zăpadă scade sub o cincime, iar

în acestea durata medie a zilei de fotografiere este de 3-4 ore.

Formaţiunile de nori care fac imposibilă fotografierea sunt

cei de natură verticală (Cumulus, Cumulus-Nimbus) şi o parte

din norii din stratul mijlociu (Alto-Cumulus, Alto-Stratus),

deoarece se dezvoltă la înălţimi mici (300-500m). În cazul când

norii sunt situaţi mai sus decât avionul, pe fotograme apar

umbrele norilor sub forma unor pete de diferite forme. Totuşi,

norii Cirus şi Stratus, la mari înălţimi, nu împiedică fotografierea,

ba mai mult, în unele cazuri când trebuie să se evite umbrele

puternice ale obiectelor din teren (clădirile din oraşe, văile sau

Page 94: Fotogrammetria usamv 2014

94

râpele adânci etc), o înnorare înaltă şi continuă îmbunătăţeşte

calitatea imaginii.

În meteorologie înnorarea se apreciază după un sistem de

zece grade: 0-cerul senin, 5-cerul acoperit jumătate şi 10-cerul

acoperit complet. La apreciere se ţine seamă, de obicei, numai de

partea de mijloc a cerului, adică 45° în jurul zenitului, întrucât la

orizont este foarte greu să apreciem corect înnorarea.

În majoritatea cazurilor, norii Cumulus îngreunează sau

fac imposibilă fotografierea. Aceştia încep să apară la orizont

dimineaţa (în jurul orelor 8-10) cresc foarte repede, atingând

valoarea maximă între orele 13-15, după care dispar. Acest

fenomen apare mai ales în regiunile păduroase şi industriale şi

mai puţin în regiunile din jurul mărilor.

În condiţiile meteorologice favorabile (lipsa norilor,

vântului etc), trebuie să facem o apreciere şi asupra condiţiilor

optico-atmosferice ale timpului. Cel mai răspândit procedeu de

apreciere a acestor condiţii, este procedeul observaţiei vizuale a

vizibilităţii diferitelor obiecte terestre şi vizibilitatea orizontului,

aşa-numita vizibilitate orizontală. Prin vizibilitate se înţelege

distanţa până la care se pot distinge obiectele observate.

Aprecierea condiţiilor de vizibilitate din avion se face pentru a

stabili dacă în condiţiile respective înregistrarea va fi de bună

calitate şi pentru a stabili caracteristicile filtrelor care se vor

folosi.

Page 95: Fotogrammetria usamv 2014

95

În timpul zborului condiţiile optico-atmosferice se

determină prin vizibilitatea verticală a reperelor care se apreciază

astfel: vizibilitate foarte bună când se disting reperele până la

orizont (75° de la nadir), vizibilitate bună până la 60° de nadir

respectiv până la dublul înălţimii de fotografiere, vizibilitate

satisfăcătoare până la 45° sau până la o distanţă egală cu

înălţimea zborului şi vizibilitatea până la 30° de la nadir sau până

la jumătatea înălţimii de fotografiere. în ultimul caz fotografierea

nu este posibilă, deoarece imaginea nu este de bună calitate şi nu

este posibilă orientarea vizuală în spaţiu.

Din cele expuse reiese că fotografierea pentru cartografiere

se poate face numai după două ore de la răsăritul soarelui,

terminându-se cu trei ore înaintea apusului.

4.1.2. Hărţile pentru ridicare fotoaeriană

Hărţile folosite în lucrările de aerofotografiere se împart în

hărţi pentru zbor şi hărţi pentru fotografiere. Hărţile pentru zbor

sunt folosite pentru orientarea generală, iar cele pentru

fotografiere se folosesc de către pilot şi navigator pentru

orientarea de detaliu, Câteodată, din lipsă de hărţi la scară

convenabilă, se pot trece toate elementele pe o singură hartă. Ca

hărţi pentru aerofotografiere se folosesc hărţi topografice la

diferite scări, în funcţie de scara la care se execută fotografierea.

Pentru orientarea generală şi cea de detaliu, în timpul

fotografierii se aleg repere terestre de orientare. Reperele de

Page 96: Fotogrammetria usamv 2014

96

orientare terestre sunt elementele de pe suprafaţa terenului ce se

fotografiază, care sunt reprezentate pe hartă şi care se pot

identifica din avion pe teren.

Pentru a se putea folosi cu uşurinţă, punctele de orientare

trebuie să fie vizibile de la distanţe mari, poziţia acestora pe hartă

să corespundă precis cu poziţia lor reală din teren, configuraţia

acestora să rămână neschimbată în decursul timpului, iar

dimensiunile acestora să permită observarea lor de la înălţimea

de fotografiere.

Pentru a se putea observa în timpul zborului lăţimea minimă a reperelor de orientare trebuie să satisfacă relaţia:

hL ψ≥ ,

în care ψ este acuitatea vizuală a observatorului în radiani şi h este înălţimea de zbor la fotografiere. Valoarea minimă a lui ψ ,

în condiţii optime de vizibilitate, este ψ =60"/ρ" în care ρ" = 206207.

Ca repere de orientare terestre se pot alege: centre populate

compacte, intersecţii de şosele sau căi ferate, râuri, construcţii

mari izolate etc.

Dispunerea reperelor de orientare în zona de fotografiat

este prezentată în Figura 4.8.

Page 97: Fotogrammetria usamv 2014

97

Figura 4.8 Dispunerea reperelor de orientare

Reperele de orientare situate pe linia AA şi BB sau cât mai

aproape de ele se numesc repere de orientare iniţiale sau finale

. Reperele situate în continuarea itinerarelor de fotografiere

în afara zonei de ridicat la o distanţă de 5-6Km depărtare se

numesc repere de intrare şi ieşire (∆) şi servesc pentru orientarea

avionului către banda de fotografiere. Celelalte repere din

interiorul zonei de fotografiat sunt repere de control şi se aleg pe

itinerarul de zbor . Când nu sunt pe itinerarul de ridicare, ele

se numesc puncte de vizare laterală.

Precizia de determinare şi identificare depinde de scara

hărţii; cu cât aceasta este mai mare cu atât punctele se pot marca

mai precis pe hartă. Mai avantajoasă pentru aerofotografiere este

harta la care distanţa dintre itinerare, reprezentată la scară, este

cuprinsă între l-2cm.

Page 98: Fotogrammetria usamv 2014

98

Ţinând cont de acest fapt, în tabelul 4.1 sunt arătate scările

hărţilor de aerofotografiere, pentru fotografieri la diverse scări.

Tabelul 4.1.

Scara fotografierii aeriene Scara hărţii utilizate pentru

proiectul de fotografiere aeriană

1 : 25.000 şi mai mici 1 : 200.000

1 : 10.000 – 1 : 20.000 1 : 100.000

1 : 5.000 – 1 : 10.000 1 : 50.000

1 : 5.000 şi mai mari 1 : 25.000

Pe harta generală de zbor se trec limitele suprafeţei de

fotografiat (indicându-se ordinea de acoperire), limitele

sectoarelor separate de fotografiere, aerodromurile şi terenurile

de aterizare ce se găsesc în sectoarele de zbor, zonele interzise

pentru zboruri şi înregistrare şi valoarea declinaţiei magnetice.

Pe hărţile folosite la fotografiere se trasează limitele

sectorului de fotografiat (cu linii roşii groase), limitele trapezelor

şi itinerarele de ridicare (cu linii roşii subţiri). Direcţiile

itinerarelor de zbor în limitele sectorului de fotografiat se

trasează continuu, întrerupându-se la intersecţiile cu reperele

importante din teren, iar în afara zonei de fotografiat se

prelungesc punctat pe o distanţă de 5 – 10 km. În afară de

acestea, pe marginea hărţii se arată numărul de fotograme necesar

pentru controlul intervalului de aşteptare, direcţia megnetică de

drum şi înălţimea de fotografiere.

Page 99: Fotogrammetria usamv 2014

99

Dacă harta folosită nu este în culori, atunci aceasta trebuie

toaletată, iar pe hărţile în culori trebuie întărite reperele

principale pentru orientarea de detaliu la intrări pe bandă, precum

şi cele pentru menţinerea itinerarului de fotografiat.

4.1.3. Calculele principale necesare proiectului de înregistrare fotogrammetrică

Înainte de proiectarea şi calcularea elementelor necesare

aerofotoridicării trebuie studiate condiţiile fizico-geografice,

climatice, meteorologice şi particularităţile regiunii de înregistrat.

● Studierea caracteristicilor reliefului dă posibilitatea sa

se determine influenţa şi mărimea corecţiilor de relief aplicate

acoperirii longitudinale şi transversale ale fotogramelor,limitele

diferitelor secţiunii de fotografiat şi altitudinea medie a

sectoarelor faţă de nivelul mării.

● Caracteristicile climatice ale zonei permit stabilirea

timpului probabil de începere şi terminare a perioadei de

fotografiere, în vederea fixării numărului de avioane pentru

înregistrarea suprafeţei respective.

● Datele metereologice indică direcţia predominantă a

vântului la sol şi la înălţime(pe luni), temperatura medie lunară a

anului respectiv, numărul de zile cu precipitaţii atmosferice,

nebulozitatea şi numărul de zile senine şi noroase. Cu aceste date

se stabileşte numărul probabil de zile bune pentru fotografiere în

Page 100: Fotogrammetria usamv 2014

100

cursul unei luni şi durata medie a zilei de fotografiere, conform

precizărilor de la paragraful 4.1.1.

● Importanţă mare are şi studierea materialului

cartografic (hărţi, planuri, scheme) din zona ce urmează a fi

fotografiată. Aceste date sunt necesare pentru întocmirea grafică

a proiectului şi pentru planificarea zborurilor suplimentare,

necesare recunoşterilor zonelor de fotografiat.

● Sunt necesare, de asemenea, date asupra existentului de

terenuri bune de aterizat în regiunea de lucru şi depărtarea

acestora faţă de sectoarele de fotografiat.

Pentru obţinerea datelor iniţiale se vor utiliza şi diferite

date statistice, referitoare la regiune de fotografiat.

Dispunând de datele iniţiale prezentate, se trece la calculul

elementelor principale ale proiectului şi la întocmirea proiectului

de zbor fotogrammetric. După aprobare, proiectul devine

documentul principal de lucru al expediţiei fotogrammetrice, pe

baza căruia diferitele echipaje primesc ordinele de execuare a

lucrărilor.

Calculele pentru proiectul tehnic servesc ca bază pentru

execuatarea lucrărilor aero-fotogrammetrice şi se execută în

următoarea ordine:

1. Calculul înălţimilor.

La calculul înălţimilor se determină:

- înălţimea de fotografiere(h), înălţimea absolută(ho);

- înălţimea medie a terenului faţă de nivelul mării (hm) şi

Page 101: Fotogrammetria usamv 2014

101

- înălţimea de zbor relativă (hr) faţă de cota aerodromului.

Cunoscând scara de fotografiere (mf) se determină

înălţimea de fotografiere cu relaţia:

h = mf · f

Înălţimea absolută de zbor se calculează în funcţie de (h) cu

relaţia:

h0 = h + hm

În cazul ridicărilor la scări mari sau cu avioane de mare

viteză, se calculează înălţimea minimă admisibilă a fotografierii

cu relaţia:

hl

ftWh ∆+

⋅⋅=

max

maxmin

în care Wmax - viteza de drum maximă, t - timpul de expunere, f -

distanţa focală şi ∆lmax - deplasarea maximă a imaginii (trenarea)

în timpul înregistrării.

2. Calculul acoperirii fotogramelor.

Pentru asigurarea acoperirii se calculează următoarele

valori: acoperirea longitudinala (Ax) şi acoperirea transversală

(Ay), dimensiunile utile ale fotogramei (bx şi by), baza de

fotografiere (B), distanţa dintre itinerare (Dy), unghiul vertical al

bazei (λx) şi intervalul de aşteptare (tx).

-Unghiul vertical al bazei se calculează cu relaţia:

f

barctg

h

Barctgx ==λ

-Mărimea intervalului de aşteptare tx se calculează cu relaţia:

Page 102: Fotogrammetria usamv 2014

102

ϕW

Bt x =

unde Wφ este viteza de drum a avionului sub unghiul de derivă.

3. Calculul numărului de fotograme.

Pentru calculul numărului de fotograme, se măsoară pe

harta de aerofotografiere lungimea zonei de înregistrare (LM) şi

lăţimea acesteia (LP). Dacă itinerarele de fotografiere sunt trasate

de-a lungul paralelelor, iar zona de ridicare este formată dintr-un

număr întreg de trapeze, atunci dimensiunile pot fi calculate cu

relaţiile:

λλ η⋅= LLM , , ϕϕ η⋅= LLP

unde LM, LP sunt dimensiunile trapezelor, iar ηλ, ηφ reprezintă

numărul trapezelor de ridicare pe longitudine şi latitudine.

Dimensiunile trapezelor pot fi determinate cu relaţiile:

( ) medVEL ϕλλλ cos'85,1 −= ,

( )'85,1 sNL ϕϕϕ −= ,

unde (λE — λV) şi (φN-φS) sunt diferenţe de longitudine şi

latitudine ale marginilor trapezelor, exprimate în minute, iar

( )2

snmed

ϕϕϕ

+= .

4. Calculul numărului de benzi şi a numărului de fotograme

La calculul numărului de benzi (itinerare de fotografiere)

şi a numărului de fotograme se ţine seamă ca itinerarele limită să

Page 103: Fotogrammetria usamv 2014

103

fie amplasate pe limitele zonei, iar pe fiecare bandă dincolo de

limitele transversale, să se asigure un stereocuplu întreg.

Pornind de la aceste cerinţe, numărul de itinerare (I) se

calculează cu relaţia:

1+=Y

P

D

LI ,

iar numărul de fotograme pe banda cu relaţia:

3+=B

LF M

I

Kilometrajul liniar al porţiunii de ridicat se calculează cu

relaţia:

D = I (LM + 3 B ) .

Kilometrajul liniar al întregii zone de fotografiat este

Dz = [D].

Numărul de fotograme din cuprinsul unei porţiuni se

calculează cu relaţia:

FP = K · I · Fj ,

unde K este coeficientul de mărire a numărului de fotograme.

Mărirea numărului de fotograme pe bandă este necesară

pentru a înlătura erorile care apar datorită conducerii necorecte a

avionului pe itinerarul de înregistrare.

În dependenţă de scara de fotografiere se stabilesc

următoarele valori ale lui K : pentru scara de fotografiere

1:2000-1:600, K = 1,32; 1:6.500-1:15.000, K = 1,22 şi pentru

scara 1:15.500 şi mai mici, K = 1,16.

Page 104: Fotogrammetria usamv 2014

104

Numărul de fotograme dintr-o zonă (Fz) se obţine prin

însumarea fotografiilor din porţiunile de ridicare,

Fz = ∑FP .

Numărul fotogramelor dintr-o bobină (FB) se determină cu

relaţia:

X

BB

l

lF 9,0= ,

unde lB este lungimea peliculei de film într-o bobină, iar 0,9

reprezintă un coeficient care ia în consideraţie intervalele dintre

fotograme, un oarecare număr de fotograme la începutul şi

sfârşitul bobinei şi film pentru fotogramele de probă.

Numărul necesar de bobine se calculează cu formula:

B

ZB

F

FN =

5. Calculul timpului de fotografiere (Tf) şi al timpului de zbor

(Tz)

Timpul de fotografiere este timpul necesar echipajului

pentru fotografierea în regiunea dată şi pentru alte zboruri, cum

sunt virajele pentru intrările şi ieşirile din bandă, completarea

itinerarelor şi a golurilor fotogrammetrice. Acest timp se

calculează cu relaţia:

e

zf

V

DT = ,

Page 105: Fotogrammetria usamv 2014

105

în care Ve este viteza efectivă de zbor, adică numărul de km

fotografiaţi pe oră.

Timpul mediu de fotografiere (tm) depinde de

particularităţile climaterice ale zonei de fotografiat, distanţa la

care se găseşte zona şi autonomia de zbor a avionului

fotogrammetrie, care oscilează între 1-6 ore.

Practic se consideră că tm = 3 ore la şes şi 2 ore la munte.

Numărul de zboruri (Nz) se calculează, în funcţie de

timpul mediu de fotografiere, cu relaţia:

m

f

zt

TN =

Timpul mediu de zbor (tz) pentru deplasare şi întoarcere

din zonă se calculează cu relaţia:

tV

Dt z ∆+=

2 ,

unde D este distanţa medie la care se găseşte zona de aerodrom,

iar ∆t este timpul suplimentar pentru decolare, aterizare şi luare a

înălţimii. Acest timp diferă în funcţie de înălţimea (h) şi are

următoarele valori ∆t = 7minute pentru h = 1000m ; ∆t =

11minute pentru h = 3000m şi ∆t = 13minute pentru h =4000 m.

Timpul necesar de zbor pentru întreaga zonă (Tz) se

calculează cu formula Tz = 1,15 tz, unde 1,15 este un coeficient

în care intră întoarcerea pe aerodrom din cauza timpului

nefavorabil şi din cauza vântului.

Page 106: Fotogrammetria usamv 2014

106

Timpul general de zbor (T0) necesar pentru întreaga

misiune este T0 = Tf + Tz .

6. Calculul elementelor de intrare în bandă se face la cerere,

de către operatorul aerofotografierii. Datele se folosesc pentru a

se fixa din timp felul virajului.

7. Calculul necesarului de carburanţi şi lubrifianţi se face

după normele stabilite pentru tipul de motor folosit.

Informaţiile în legătură cu navigaţia şi pilotajul, precum şi

rezultatele fiecărui zbor şi condiţiile lui de execuţie, se

înregistrează de operatorul fotoaerian în jurnalul de bord.

4.1.4. Influenţa elementelor de aeronavigaţie şi a reliefului asupra preciziei înregistrărilor

Elementele fotogrammetrice ale proiectului de zbor s-au

calculat în funcţie de o poziţie ideală a avionului în timpul

zborului. Prin aceasta se înţelege că se păstrează totdeauna

înălţimea de fotografiere (h), iar avionul se menţine pe itinerarul

de zbor într-o poziţie riguros orizontală. În condiţii reale, datorită

condiţiilor atmosferice, itinerarele se menţin cu o anumită

precizie, instrumentele de bord au anumite erori, iar terenul în

general prezintă diferenţe de nivel. Ca atare, trebuie să cercetăm

precizia înregistrărilor, în funcţie de variaţia unor elemente de

aeronavigaţie şi a reliefului.

Navigaţia aeriană pentru fotografiere se deosebeşte de

navigaţia obişnuită prin precizia cu care trebuie executată.

Page 107: Fotogrammetria usamv 2014

107

Calcularea precisă a itinerarelor şi executarea corectă a zborului

după drumul calculat, asigură atât obţinerea unor benzi în linie

dreaptă, cât şi paralelismul între acestea. Realizarea aspectelor

semnalate asigură satisfacerea celei mai dificile condiţii puse de

fotogrammetrie, adică acoperirea transversală necesară (Ay).

Acoperirea transversală între benzile adiacente de zbor va

avea valoarea nominală de minim 30% +/5%, astfel încât să

poată facilita obţinerea de ortofotoimagini de calitate.

Aerofotografierea se poate realiza când unghiul de elevaţie

al Soarelui este mai mare de 25º . Aerofotografierea poate avea

loc doar în condiţii de vizibilitate care nu vor afecta în mare

măsură redarea culorilor naturale. Detaliile relevante nu trebuie

pierdute ca rezultat al voalului atmosferic sau prafului. Imaginile

fotogrametrice nu trebuie să prezinte nori, umbre accentuate sau

fum.

Aparatele de navigaţie aeriană nu asigură precizia necesară

unghiului de drum şi menţinerea lui în zbor. În practica lucrărilor,

corectarea drumului executat instrumental se face cu ajutorul

reperelor terestre de orientare. Se vor analiza erorile ce se fac în

zbor, fără a se ţine seamă de controlul pe repere terestre.

Dacă determinarea unghiului de drum pe prima bandă -

având direcţia azimutală stabilită A - nu a fost precisă, eroarea

comisă se menţine şi la dramul de înapoiere, benzile vor fi

paralele, dar toate vor fi dezorientate cu aceeaşi cantitate (Figura

4.9 a).

Page 108: Fotogrammetria usamv 2014

108

Figura 4.9 Itinerare de aerofotografiere .

Această dezorientare s-ar părea că nu prezintă o prea mare

importanţă, deoarece normele de recepţie admit o deviaţie de la

direcţia fixată până la ± 4°, în timp ce precizia cu care se

calculează unghiul de drum este de trei ori mai mare decât

această valoare. În realitate, însă, datorită erorilor aparatelor de

menţinere a avionului pe traiectoria de urmat (± 0,5°), precizia de

menţinere a paralelismului itinerarelor nu este suficientă,

indiferent de faptul dacă la itinerarul doi s-a ţinut seama de

Page 109: Fotogrammetria usamv 2014

109

eroarea unghiulară a primului itinerar, în funcţie de semnul erorii

direcţiilor, itinerarele se vor prezenta ca în Fig. 4.9 b şi c. În

primul caz (D'y < Dy) acoperirea transversală va fi mai mare, iar

în al doilea caz (D'y > Dy) va fi mai mică decât cea fixată. Pentru

itinerare lungi (cazul c) şi abatere mare de la paralelism se va

produce o ruptură între benzi sau acoperire incompletă.

Considerăm în continuare două benzi vecine şi paralele,

depărtate între ele la distanţa Dy, pentru care se asigură procentul

de acoperire transversal fixat (Ay). Dacă intrarea în banda a doua

se face corect, iar unghiul de drum se menţine riguros, atunci

banda a doua este la distanţa Dy şi paralelă cu prima.

Presupunem, în continuare, că intrarea pe a doua bandă

este corectă, însă zborul se face cu o eroare ∆α2 = α'2 - α2

(Figura 4.10), datorită preciziei scăzute a aparatului de bord.

Figura 4.10 Eroarea acoperirii transversale a fotogramelor.

Page 110: Fotogrammetria usamv 2014

110

Valoarea liniară a devierii la sfârşitul itinerarului al doilea

este: ∆Dy = D'y - Dy, care introduce o eroare în acoperirea

transversală ∆Ay = Ay - A'y.

În continuare, se va stabili variaţia erorii în acoperirea

transversala (∆Ay) în funcţie de unghiul Aαααα2 , pentru diferite

scări de fotografiere. Din Figura 4.3. se deduce pentru ∆Dy

următoarea relaţie:

∆Dy = LMtg∆αααα2.

Deoarece:100

100 y

fyy

AmlD

−= ;

100

'100' y

fyy

AmlD

−=

vom avea: 100

' yy

fyy

AAmlD

−−=∆ ; (A’y-Ay= -∆Ay)

rezultă : 100

yfy

y

AmlD

∆=∆

Egalând relaţiile de mai sus şi având în vedere că pentru

unghiurile mici se poate considera că 02

2 ρα

α∆

=∆tg , vom obţine în

final

0

2100%

ρα

fy

My

ml

LA

∆=∆

Aparatele de navigaţie existente asigură paralelismul

benzilor cu o precizie de ∆α2= ±2°. Ţinând seamă de această

precizie, pentru ∆Aymin = 15%, se deduce lungimea itinerarelor

de aerofotografiere pentru diferite scări, care sunt următoarele:

7,5km pentru scara 1:10000; 19km pentru scara 1:25000; 45km

pentru scara 1:60000 .

Page 111: Fotogrammetria usamv 2014

111

Aceste rezultate ne duc la concluzia că în cazul zborurilor

la scări mari, nu este avantajos să se folosească zborul

instrumental deoarece trebuie să proiectăm itinerare prea scurte,

nerentabile, care complică şi lucrul echipajului.

În ceea ce priveşte eroarea intrării pe itinerar datorită

vizării reperului de intrare, pentru a determina eroarea de

intrare în bandă admitem că vizarea reperului de intrare A s-a

făcut în momentul când avionul sub acţiunea factorilor externi s-

a rotit în jurul axei XX cu unghiul ω în sensul arătat în Figura

4.11.

Figura 4.11 Intrarea pe itinerarul de zbor.

Ca urmare, pe teren se va produce o eroare liniară AA' = ∆Dy în

vizarea reperului de intrare pe următoarea bandă.

Page 112: Fotogrammetria usamv 2014

112

Distanţa dintre itinerare, se calculează cu următoarea

relaţie:

Dy = h tgλy.

Diferenţiind relaţia în raport de variabilele Dy şi λy şi înlocuind

pe h obţinem: y

y

y

y dD

dD λλ2sin

2=

Trecând de la diferenţiale la erori, obţinem eroarea

distanţei Dy în funcţie de precizia vizării reperului pe itinerarul

vecin: 2yy

mD

my

y

D λρλ2sin

2±=

Stabilitatea avionului pe banda de fotografiat în direcţia ω,

în general, are valoarea mλy = ± 2°. Dacă la aceasta se mai

adaugă şi eroarea de orizontalizare a vizorului de navigaţie,

atunci aceasta ajunge la valoarea mλy = ± 2,8° .

Introducând în relaţia de mai sus valorile numerice

corespunzătoare camerei aerofotogrammetrice format 18x18 cm,

f = l00mm, când lucrăm la scara l:25.000, pentru Ay = 40%,

obţinem Dy = 2,7Km, iar Ay ≈47°. În aceste condiţii pentru mλy

= ± 2,8°, vom obţine mDy ≈270m, ceea ce introduce o eroare în

acoperirea transversală de ±6%.

Din cele prezentate, datorită erorilor introduse, apare

necesitatea ca pentru vizarea reperelor de intrare şi cele de

control, să se folosescă vizorul optic de navigaţie nu cel de bord.

În ceea ce priveşte influenţa diferenţelor de nivel asupra

acoperirii fotogramelor, presupunem că variaţia diferenţei de

Page 113: Fotogrammetria usamv 2014

113

nivel faţă de planul de referinţă mediu al zonei de ridicat (hoho)

este aproximativ ± ∆h, iar înălţimea de fotografiere este h (Figura

4.12). La determinarea valorii Dy am neglijat valoarea ∆h, luând

procentul de acoperire transversală (Ay), pentru planul de

referinţă hoho.

Figura 4.12 V ariaţia acoperirii transversale a fotogramelor.

În acest caz, Ay îşi va păstra valoarea calculată numai

pentru planul mediu al terenului, iar în alte planuri fotogramele

vor avea acoperirea transversală mai mare sau mai mică, după

cum planul mediu trece mai sus sau mai jos faţă de terenul

fotografiat.

Dacă avem un teren cu diferenţe de nivel pozitive (+ ∆h)

faţă de planul mediu, acoperirea transversală Ay nu va mai fi

A'oC'o = Ay şi va fi AC = AoCo = A'y (Figura 4.6.), adică se va

reduce cu valoarea A'oAo + C'oCo = ∆Ay, Se observă uşor că

Page 114: Fotogrammetria usamv 2014

114

acestă reducere se referă şi la distanţa Dy care variază cu aceeaşi

cantitate ∆Dy = A'oAo + CoC'o

Pentru o variaţie uniformă a terenului, din triunghiurile

AAoA'o şi CCoC'o se poate determina valoarea limită a lui ∆Ay:

∆Dy = ± 2 ∆h tgβ ,

care pentru β = 42° şi ∆h = ± 400m dă o variaţie ∆Dy = ± 720m.

De aici rezultă că variaţia distanţei între benzi, provocată de

variaţia diferenţei de nivel, este destul de mare.

Pentru trecerea la variaţia acoperirii transversale, folosim

distanţa dintre itinerare (Dy) calculată în funcţie de latura

fotogramei (Ly) şi acoperirea transversală (Ay):

( )100

100 YYY

ALD

−=

de unde se scoate valoarea lui Ay :

( )Y

YYY

L

DLA

−=100

în care Ly se calculează cu relaţia:

Ly = 2h • tgβ

Înlocuind în relaţia de mai sus valoarea lui Ly, se obţine:

⋅−=

βtgh

DA

y

y 21100

Notând acoperirea transversală reală obţinută cu distanţa D'y prin

A'y, obţinem relaţia:

( )

∆−−=

hhtg

DA

y

y β21100'

Page 115: Fotogrammetria usamv 2014

115

Diferenţa dintre cele două acoperiri este:

( )hhtgh

hDAAA

y

yy ∆−⋅

∆−=−=∆

β2

100'

Înlocuind valoarea lui Dy calculată în funcţie de acoperirea Ay şi

latura Ly a fotogramei, obţinem:

( )100

1002 y

y

AtghD

−⋅=

β

Înlocuind Dy , se obţine:

( )

hh

AhAA

y

yy ∆−

−∆−=−

100'

de unde rezultă: ( )h

hAAA yyy

∆−+= '100'

O formă identică are relaţia pentru Ax :

( )h

hAAA xxx

∆−+= '100'

Punând condiţia ca pentru orice diferenţă de nivel A'x =

60% şi A'y = 30%, obţinem următoarele relaţii de lucru:

h

hA

h

hA yx

∆+=

∆+= 7030,4060

În concluzie, la calculul elementelor necesare proiectului

de zbor fotogrammetric este necesar să se ţină seamă de factorii

care influenţează precizia înregistrărilor, astfel ca rezultatele

obţinute să corespundă parametrilor principali solicitaţi de

metodele fotogrammetrice de prelucrare.

Page 116: Fotogrammetria usamv 2014

116

4.2 Reperajul fotogrammetric.

Reperajul fotogrammetric este operaţia prin care se

determină topografic, pe teren, cele patru puncte de reper pentru

fiecare fotogramă sau 4-6 puncte pentru stereogramă. Aceste

puncte trebuie să se identifice uşor atât pe teren, cât şi pe

fotogramă (stereogramă).

Ca repere pot fi alese: colţuri de clădiri, colţuri de tarlale,

parcele, intersecţii de drumuri, pomi izolaţi, ş.a. Aceste puncte de

reper sunt necesare pentru exploatarea fotogramelor.

Cînd punctele de reper nu sunt suficiente, se procedează la un

premarcaj pe teren care are loc înainte de fotografiere şi care

constă din semnalizarea viitoarelor repere fotogrammetrice prin

văruire, instalarea de panouri albe, şi acestea sunt determinate

topografic.

Reperajul fotogrammetric şi determinarea coordonatelor

punctelor de reper ce se efectuează pe cale topografică la teren, cu

ajutorul sistemelor GPS sau a staţiilor totale, se realizează pe baza

unui proiect. În general sunt necesare minimum patru puncte pe

fiecare fotogramă, respectiv stereogramă, care să fie bine identificabile

pe teren şi pe fotograme, pentru a permite transformarea din sistemul

fotogrammetric în sistemul geodezic şi invers.

Cu ocazia executării reperajului la teren se execută şi

completarea fotointerpretării sau se execută descifrarea completă

a fotogramelor, folosind atlasul de semne convenţionale al hărţii

la care urmează a se realiza planul.

Page 117: Fotogrammetria usamv 2014

117

Urmează lucrările de aerotriangulaţie şi apoi lucrările de

restituţie, obţinându-se în final planul (harta) topografică prin

mijloace fotogrammetrice.

Procesele tehnologice propriu zise de orientare a

fotogramelor şi de exploatare sunt în raport cu metoda

(redresare, restituţie, stereorestituţie) şi aparatura fotogram-

metrică folosite. Această succesiune a operaţiilor este valabilă în

cazul ridicărilor terestre pentru obţinerea de hărţi şi/sau planuri

topografice prin metode aerofotogrammetrice.

Executarea măsurătorilor terestre în situaţii speciale

(ridicarea falezelor, a versanţilor, actualizarea prin metode

aerofotogrammetrice, ridicarea faţadelor în fotogrammetria

arhitecturală, în arheologie, etc.) au fiecare un specific propriu în

ceea ce priveşte preluarea fotogramelor şi realizarea reperajului

fotogrammetric.

Pentru ca fotogramele să poată fi exploatate (restituite)

este necesar ca ele să fie orientate (interior şi exterior).

Întrucât elementele de orientare exterioară nu se cunosc,

orientarea exterioară se face funcţie de puncte de reper care fac

legătura între fotograme şi teren.

Punctele de reper sunt puncte perfect identificabile pe

fotograme sau stereograme şi teren: colţuri de case, intersecţii de

drumuri etc.

Page 118: Fotogrammetria usamv 2014

118

Punctele în număr de patru pe fotogramă sau stereogramă

se aleg spre colţuri, la distanţe mai mari de cca. 2cm. de margine,

pentru a defini cât mai bine suprafaţa în cauză.

Coordonatele punctelor alese (X, Y, Z) se determină pe

cale topografică în teren în cadrul reţelei geodezice, se înţeapă

pe copiile-contact ale fotogramei pozitive, se încercuiesc, iar pe

spatele fotogramei se face o schemă de poziţie detaliată.

Punctele de reper necesare lucrărilor de redresare şi

restituţie pot fi determinate şi pe cale fotogrammetrică (prin

aerotriangulaţie). Şi în această situaţie este necesar ca un anumit

număr de puncte să se determine tot pe cale topografică (la

capătul benzilor şi de regulă la mijlocul lor, la colţurile şi în

centrul blocului de fotograme). Atât lucrările de redresare cât şi

cele de stereorestituţie necesită un reperaj prin care se face

legătura dintre fotograme (spaţiul-imagine) şi teren (spaţiul-

obiect).

Reperajul se poate executa pe cale topografică şi pe cale

fotogrammetrică. Pe cale topografică determinarea punctelor de

reper se face prin metode topografice specifice (GPS, intersecţii,

drumuiri poligonometrice, radieri) în cadrul reţelei geodezice.

Este costisitoare, însă asigură o foarte bună precizie. Calea

fotogrammetrică permite determinarea punctelor de reper şi

control pentru fiecare fotogramă, respectiv stereogramă din

cadrul unei benzi cu condiţia ca cel puţin la capetele benzii să se

facă o legătură sigură cu terenul prin reperaj terestru.

Page 119: Fotogrammetria usamv 2014

119

Deoarece precizia produsului fotogrametric final depinde

în foarte mare măsură de precizia coordonatelor punctelor de

reper, în practică se utilizează premarcajul fotogrametric. Spre

exemplu, pentru realizarea preciziei de ± 10 cm a

ortofotoplanului sc.1:1000 al capitalei Bulgariei, Sofia, reperii

premarcaţi prezentaţi în imaginile următoare s-au determinat la

teren cu precizia de ± 2 cm.

În imaginile următoare este prezentat sistemul de

premarcaj si reperaj fotogrametric pentru aerofotografierea din

elicopter utilizând sistemul FLI-MAP (Fugro - Olanda) instalat

pe Bell 206 Jetranger .

Page 120: Fotogrammetria usamv 2014

120

Page 121: Fotogrammetria usamv 2014

121

Se cunosc multe metode fotogrammetrice de reperaj ce se

pot grupa în :

- fototriangulaţii (plane);

- aerotriangulaţii (spaţiale).

Aerotriangulaţiile se pot executa analitic, plecând de la

coordonatele plane ale punctelor de pe fotograme măsurate de

obicei la stereocomparator. Metodele analitice au căpătat o mare

dezvoltare ca urmare a creşterii performanţelor tehnicii de calcul.

Deoarece cazul cel mai fericit este acela când suprafaţa

este acoperită de mai multe benzi de fotograme, este indicat să se

recurgă la compensarea unitară, în bloc a tuturor punctelor de pe

toate fotogramele şi de pe toate benzile.

Din punct de vedere al preciziei ce se poate obţine, pe

primul loc se situează compensările ce folosesc ca unităţi

independente fotogramele singulare. În practică aceste metode nu

s-au impus din cauza numărului foarte mare de necunoscute: câte

6 de fiecare fotogramă (ce privesc orientarea exterioară a fiecărei

fotograme) şi încă cel puţin 3 necunoscute de fiecare fotogramă

pentru coordonatele spaţiale ale punctului de reper ce urmează a

fi determinat şi topografic.

Metodele cele mai răspândite sunt cele care folosesc cuple

de fotograme, (definite de 7 elemente) ca unităţi independente ce

se cuprind în operaţiile de compensare. În acest caz, elementele

ce se măsoară pe fiecare model sunt coordonatele spaţiale ale

Page 122: Fotogrammetria usamv 2014

122

centrelor de proiecţie ale fiecărei fotograme ce constituie cuplul

(modelul).

Pentru compensarea analitică prin care se obţin poziţiile

spaţiale ale punctelor de reper în sistemul de referinţă geodezic,

datele ce se introduc în calcul se preiau de pe fotograme

singulare sau modele prin măsurare la monocomparatoare de

precizie pentru a se obţine o precizie corespunzătoare de

determinare.

Determinarea precisă a centrelor de proiecţie ale

imaginilor prin folosirea GNSS–ului aeropurtat nu este suficientă

pentru orientarea absolută a imaginilor. Suplimentar trebuie

efectuate observaţii GNSS pentru determinarea de reperi

fotogrametrici, care trebuie să fie premarcaţi pe teren.

La utilizarea tehnologiei DGNSS, reperii fotogrametrici de pe

limitele blocului vor fi determinaţi la intervale de cel mult 8 ori

baza de fotografiere. Reperii fotogrametrici din interiorul

blocului trebuie determinaţi la intervale de cel mult 16 ori baza

de fotografiere.

Pentru blocurile adiacente se vor folosi aceiaşi reperi

fotogrametrici. În cazul blocurilor adiacente din proiecte diferite

prestatorii lucrărilor se vor pune de acord pentru utilizarea

aceloraşi reperi fotogrametrici. Pentru fiecare din reperii

fotogrametrici utilizaţi trebuiesc întocmite descrieri topografice,

pentru o identificare clară a lor. Descrierea topografică va conţine

Page 123: Fotogrammetria usamv 2014

123

numărul reperului, coordonatele X,Y,Z, numărul imaginii,

categoriile de folosinţă ale terenului, fotografii simple ale

punctului măsurat, excentricităţi. Descrierea topografică va fi

însoţită de un decupaj din imaginea fotogrametrică aferentă, pe

care va fi numerotat şi marcat reperul respectiv.

4.3 Sistemul de aerofotografiere ASCOT Sistemul de aerofotografiere (Figura 4.15) se compune din:

• Antena GPS de pe avion;

• Camera de aerofotografiere RC 30 cu sistemul

girostabilizator PAV 30;

• Sistemul ASCOT cu GPS;

• Staţia de referinţă GPS (de la sol);

• Software de procesare date.

Figura 4.15 - Sistemul de aerofotografiere

Page 124: Fotogrammetria usamv 2014

124

Sistemul ASCOT, prezentat în Figura 4.16, este compus din:

• Componente standard:

Unitatea de control care poate fi compusă din::

- computer de control ACU30 cu cheie de protecţie a soft-

ului şi receptor GPS intern,

sau

- computer de control ACU30 E cu cheie de protecţie a

soft-ului şi receptor GPS extern.

• Alte componente:

- AOT30 C – panoul de comandă pentru operator (ecran şi

tastatură)

- APV30 - ecran de vizualizare pentru personalul navigant

- Antena GPS a receptorului

- Cabluri

- Suport susţinere pentru panoul de comandă AOT30 C

- Software ASCOT

Page 125: Fotogrammetria usamv 2014

125

Figura 4.16 - Sistemul ASCOT

În Figura 4.17 este prezentată unitatea centrală a calculatorului care controlează sistemul ASCOT

Page 126: Fotogrammetria usamv 2014

126

Figura 4.17 - ACU 30-ASCOT Control Computer

1 Comutator pornit/oprit

2 Comutator mod de lucru

3 Priză alimentare

4 Siguranţă 16 A

5 Conector Camera 1

6 Panou conector Camera 1

7 Conector mod navigare 1

8 Conector Camera 2

9 Panou conector Camera 2

10 Conector mod navigare 2

11 Conector Sistem ARINC

12 Conector RS 232 pentru sisteme auxiliare

13 Panou de protecţie şi conector pentru receptorul GPS

extern sau pentru intrarea RTCM

14 Conector pentru antenă GPS a receptorului GPS intern.

Page 127: Fotogrammetria usamv 2014

127

15 Conector pentru PV30

16 Conector pentru AOT30C

17 Suport dischetă (1.44 Mb).

18 Suport magnetic portabil (model PCMCIA).

Modul de lucru este prezentat foarte concis în figurile de mai jos:

Figura 4.18 - Comutator pornit/oprit

Figura 4.19 – Modul de lucru

Poziţia Funcţia Descriere

ON Pornit

Butonul verde aprins indică că sistemul este

operaţional

OFF Oprit

În cazul în care

sistemul nu mai este

operaţional se comută pe poziţia „oprit”

Poziţia Funcţia Descriere

ASC Regim de exploatare ASCOT

Camera este controlată prin intermediul sistemului ASCOT.

SYNC

Regim de exploatare

folosind două camere

Imaginile vor fi luate sincronizat. Nu sunt controlate de ASCOT

EXP

Regim de exploatare

folosind două camere

Prima imagine se va înregistra sincronizat. Următoarele imagini se vor înregistra funcţie de datele

oferite de calculatorul v/h. Înregistrările nu sunt controlate

de ASCOT

Page 128: Fotogrammetria usamv 2014

128

Figura 4.20 - AOT 30C- ASCOT Operator Terminal în două variante ale

camerelor RC 30 şi ADS 40 Semnificaţiile notaţiilor din Figura 4.20 sunt: 19 - Conector pentru cablul de legătură între ACU 30 şi APV 30 20 - Suport susţinere pentru panoul de comandă AOT30 C 21 - Tastatură

Figura 4.21 - APV 30C ASCOT Pilot View

Page 129: Fotogrammetria usamv 2014

129

Semnificaţiile notaţiilor din Figura 4.21 sunt:

22 - Conector pentru semnalul PAL şi alimentare 23 - Luminozitatea 24 - Butoane pentru inactivare sistem

Figura 4.22 - Camera aerofotogrammetrică WILD RC 30 (fabricată în Elveţia din 1993)

Camera aerofotogrammetrică, prezentată în Figura 4.22, are

următoarele caracteristici:

• Tip lentilă (model BK7, greutatea specifică 2,51 g/cm3,

coeficientul liniar de dilatare 7.1x10-6/k, modulul lui Young

11.8x106psi, Coeficientul Poisson µ: 0.206, modulul de

torsiune 32N/mm2, etc.)

• Geometrie (raza de incidenţă normală are deviaţia max. 5”,

variaţia locală max. ±2”(pentru un diametru de 25mm),

stratul antireflexie lucrează în lungime de undă între 400nm

şi 900nm pe ambele părţi, etc).

Page 130: Fotogrammetria usamv 2014

130

În Figura 4.23 este prezentată staţia de referinţă GPS de la

sol şi denumirile notaţiilor componentelor sale.

Figura 4.23 - Staţia GPS

1. Antena AT 501 sau 502

2. Adaptor

3. Ambază

4. Trepied

5. Mâner transport

6. Cablu pentru antenă (10M)

7. Mod alimentare (curent alternativ 110/220, transformator

tensiune 12V sau baterie de maşină 12V)

8. Senzor SR 510 sau SR 520

Page 131: Fotogrammetria usamv 2014

131

9. Terminal TR 500

10. Card memorie(10 Mb)

11. Cutie de transport

Proiectul tehnic de zbor folosind ASCOT se poate realiza

folosind o tabletă digitizoare, un mouse sau prin introducere de

valori numerice de la tastatură.

Proiectul tehnic de zbor se poate executa fie pe

calculatoare desktop / laptop, fie direct pe platforma aeropurtată

ACU30. Pentru delimitarea unei zone de aerofotografiere se pot

folosi coordonate geografice sau coordonate în sistem local,

programul conţinând facilităţile necesare transformărilor de

coordonate.

Programul ASCOT oferă trei metode de obţinere a

proiectului tehnic de planificare a zborului fotogrammetric:

„bloc”, „bandă” şi „punct”.

a) Metoda „bloc fotogrammetric”:

Un bloc fotogrammetric reprezintă o zonă definită de mai

multe puncte. Pentru obţinerea unei acoperiri stereoscopice, soft-

ul calculează numărul de benzi dintr-un bloc fotogrammetric,

precum şi numărul de fotograme de pe fiecare bandă, conform

parametrilor introduşi.

b) Metoda „bandă”:

O bandă este definită de un punct de start şi unul de final.

Aceste puncte definesc fie inclusiv prelungirea unei benzi pentru

asigurarea acoperirii stereoscopice, fie punctele de început şi

Page 132: Fotogrammetria usamv 2014

132

sfârşit ale unei benzi. Numărul de fotograme de pe o bandă se

calculează pe baza parametrilor introduşi.

c) Metoda „punct”:

Un punct reprezintă o singură fotogramă executată la o

anumită locaţie specificată. El poate fi considerat şi ca un caz

particular de bandă conţinând o singură fotogramă.

Un proiect tehnic de zbor poate conţine toate cele trei

metode de planificare a zborului fotogrammetric şi de asemenea

mai multe blocuri fotogrammetrice. Pe lângă acestea proiectul

tehnic de zbor mai conţine parametri de transformare a

coordonatelor, adnotări, etc.

Un proiect tehnic de zbor poate conţine cel mult 999

benzi/puncte. Fiecare bandă din blocul fotogrammetric, fiecare

bandă independentă şi fiecare punct sunt considerate ca fiind

unice.

Fiecare bandă (dintr-un bloc sau independentă) poate

conţine cel mult 30.000 de fotograme.

De asemenea se va avea în vedere să nu se execute

proiecte prea mari, care datorită faptului că ocupă spaţii de

memorie însemnate într-un computer, ar putea determina apariţia

unor erori sau scăderea performanţelor în timpul execuţie

zborului.

Receptoarele GPS folosesc sistemul WGS84 pentru

determinarea coordonatelor poziţiei avionului (respectiv

coordonatele punctului principal al fotogramei). Soft-ul oferă

Page 133: Fotogrammetria usamv 2014

133

toate capabilităţile necesare transformărilor de coordonate din

sistemul local în WGS84, şi invers.

Coordonatele geografice se folosesc pentru zone mari de

pe suprafaţa terestră, acolo unde apare influenţa curburii

Pământului. Coordonate rectangulare se folosesc pentru zone

mici de pe suprafaţa terestră, acolo unde nu apare influenţa

curburii Pământului

Parametri necesari în calculele de proiectare a zborului

aerofotogrammetric sunt:

• Parametri camerei de aerofotografiere.

- distanţa focală (milimetri);

- formatul fotogramei (lăţime x lungime, în milimetri);

Aceşti parametri sunt valabili pentru întreg proiectul tehnic de

zbor.

• Parametri folosiţi în calculele de proiectare a benzilor

independente:

- scara fotogrammei;

- înălţimea medie a terenului;

- acoperirea longitudinală (minimă sau fixă);

- menţinerea fixă a bazei de fotografiere (opţional);

- factorul de siguranţă la capete;

- blocarea coordonatelor fotogramelor (opţional);

- blocarea coordonatelor fotogramelor corespunzătoare

punctelor de început şi sfârşit a unei benzi (opţional);

Page 134: Fotogrammetria usamv 2014

134

- calcul automat YES/NO (doar pentru cazurile de

planificare a zborului în coordonatele rectangulare);

- coordonatele începutului şi sfârşitului zonei de acoperire

stereoscopică.

Aceşti parametri pot fi particularizaţi pentru fiecare bandă în

parte.

• Parametri folosiţi în calculele de proiectare a blocurilor

fotogrammetrice:

- scara fotogramei;

- înălţimea medie a terenului;

- acoperirea longitudinală (minimă sau fixă);

- menţinerea fixă a bazei de fotografiere (opţional);

- factorul de siguranţă longitudinal;

- acoperirea transversală (minimă sau fixă);

- stabilirea distanţei dintre itinerarii (opţional);

- factorul de siguranţă transversal;

- direcţia de zbor pentru benzi în cadrul blocului

fotogrammetric (opţional);

- calcul automat YES/NO (doar pentru cazurile de

planificare a zborului în coordonatele rectangulare);

- coordonatele începutului şi sfârşitului zonei de acoperire

stereoscopică.

Aceşti parametri pot fi particularizaţi pentru fiecare bloc

fotogrammetric din cadrul unui proiect. Toate benzile dintr-un

bloc sunt calculate folosind parametri definiţi pentru bloc. Totuşi,

Page 135: Fotogrammetria usamv 2014

135

după calculul preliminar, se pot edita individual parametri pentru

fiecare bandă din bloc. Astfel, există posibilitatea ca benzile din

acelaşi bloc să fie calculate folosind parametri diferiţi.

• Parametrii folosiţi în calculele de proiectare în cazul

punctelor:

- scara fotogramei;

- înălţimea medie a terenului;

- direcţia de intrare pe bandă;

- coordonatele centrului fotogramei.

Aceşti parametri pot fi particularizaţi pentru fiecare punct.

Factorii de siguranţă utilizaţi de programul ASCOT în

calculele de proiectare a benzilor şi fotogramelor independente

sunt:

• Factorul de siguranţă longitudinal se foloseşte atunci

când programul execută calcule de proiectare a benzilor

independente sau a celor dintr-un bloc fotogrammetric.

Introducerea unui factor de siguranţă longitudinal are ca

rezultat extinderea zonei de acoperire stereoscopică la ambele

capete ale benzilor. Astfel, programul mută punctul de start şi cel

de final al unei benzi respectând direcţia de zbor, adăugând

puncte suplimentare la capetele benzii proporţional cu valoarea

introdusă pentru factorul de siguranţă. Valoarea este introdusă în

procente corespunzătoare laturii longitudinale a fotogramei la

teren. De exemplu, pentru o valoare de 100%, punctul de start al

benzii este mutat în spate, iar cel de final în faţă, respectând

Page 136: Fotogrammetria usamv 2014

136

direcţia de zbor. Zona de acoperire stereoscopică va fi extinsă la

ambele capete ale benzii cu o suprafaţă egală cu 100% din

dimensiunea la teren a laturii pe direcţia longitudinală a unei

fotograme.

Figura. 4.24 - Exemplu de bloc fotogrammetric cu factor de siguranţă

longitudinal 0% şi factor de siguranţă transversal 0%.

• Factorul de siguranţă transversal se foloseşte atunci

când programul execută calcule de proiectare a benzilor

independente.

Introducerea unui factor de siguranţă transversal are ca

rezultat extinderea zonei de acoperire stereoscopică pe părţile

laterale ale acesteia. Astfel, programul mută punctele de pe

partea stângă, respectiv dreaptă, care definesc zona de

aerofotografiere, raportându-se la direcţia de zbor.

Valoarea este introdusă în procente corespunzătoare laturii

longitudinale a fotogramei la teren.

De exemplu, pentru o valoare de 50%, zona acoperită

stereoscopică este extinsă pe partea stângă, respectiv pe partea

Page 137: Fotogrammetria usamv 2014

137

dreaptă a acesteia, raportându-se la direcţia de zbor. Fiecare

punct care defineşte graniţa zonei de aerofotografiere pe partea

dreaptă sau pe partea stângă a acesteia, va fi mutat în exterior cu

o suprafaţă egală cu 50% din dimensiunea la teren a laturii pe

direcţia transversală a unei fotograme.

În cazul în care planificarea grafică a unui bloc/bandă sau

punct este finalizată, soft-ul calculează numărul de fotograme

corespunzătoare, pe baza parametrilor introduşi de către operator.

Parametri sunt setaţi iniţial în cadrul meniului Project, existând

ulterior posibilitatea modificării acestora, pentru fiecare

bloc/bandă sau punct în parte.

Figura 4.25 - Exemplu de bloc fotogrammetric cu factor de siguranţă longitudinal 100% şi factor de siguranţă transversal 50%.

Page 138: Fotogrammetria usamv 2014

138

După introducerea tuturor valorilor numerice necesare

calculelor, se apasă pe butonul Computation, programul

determinând toate elementele necesare proiectării zborului.

5 FOTOGRAMMETRIA PLANIMETRICĂ

5.1 Restituţia planimetrică

Restituţia fotogramelor prin metode clasice una câte una

dă numai rezultate planimetrice. Metoda este proprie terenurilor

plane şi chiar uşor denivelate, în raport cu scara de reprezentare

şi cu precizia cerută.

Pentru camerele fotogrammetrice cu unghi normal de

deschidere, terenurile se consideră aproximativ plane dacă este

îndeplinită condiţia:

∆H max < (1/500) * mp

unde mp este numitorul scării planului.

Pentru camerele fotogrammetrice cu unghi mare de

deschidere, terenurile se consideră aproximativ plane dacă este

îndeplinită condiţia:

∆H max < (1/700) * mp

unde mp este numitorul scării planului sau hărţii.

Între fotograme, ca proiecţii centrale şi hartă, ca proiecţie

ortogonală se stabilesc relaţii proiective precise, care se vor

studia la cursul de fotogrammetrie analitică.

Page 139: Fotogrammetria usamv 2014

139

Punerea în scară a fotogramelor şi aplicarea corecţiilor de

înclinare se fac în cadrul metodei de redresare fotogrammetrică.

Operaţiunea de redresare se execută la aparate numite

fotoredresatoare. Fiecare fotogramă pentru a putea fi redresată,

are nevoie de 4 puncte de sprijin situate spre cele patru colţuri ale

fotogramei dar nu mai aproape de 1,5 – 2cm. de marginea

fotogramei.

Restituţia fotogramelor se poate face prin construcţii

grafice (s-a folosit la începuturile fotogrammetriei până în anii

1960 - 1970) şi prin proiecţie cu ajutorul aparatelor de

fotoredresare, când imaginea redresată se copiază fotografic.

Aparatele analogice de restituţie planimetrică (utilizate în

România până în anii 1980 – 1990) sunt:

A. optico-grafice - camera Clara - se suprapun imaginile

punctelor de pe fotogramă cu corespondentele lor de pe hartă cu

ajutorul unui ansamblu oglindă - prismă.

B. optice - fotoredresatoare - asigură imagini clare şi la

scară. Dintre aceste tipuri de aparate, cele mai folosite au fost:

- Fotoredresatoarele Zeiss - SEG IV şi V

- Fotoredresatorul Wild E2, E4;

- Fotoredresatorul Zeiss Rectimat, ş.a.

Page 140: Fotogrammetria usamv 2014

140

5.2 Efectul reliefului terenului asupra redresării

Să considerăm schema din figura 5.1, unde s-a luat cazul

unei fotograme aeriene nadirale, cu axul de fotografiere vertical,

şi planul fotogramei FF pozitiv, în faţa obiectivului.

Dacă se ia planul QQ al terenului drept plan de proiecţie se

observă că punctele oarecare P şi R vor da pe fotogramă imagini

în p' şi r' astfel că prin proiecţie vor da pe plan punctele P1 şi R1

în loc de P0 şi R0 aşa cum o cere principiul de bază al ridicărilor

topografice. Totodată se observă că erorile e şi e' se produc în

sensuri diferite dacă cele două puncte se găsesc de o parte şi de

alta a planului mediu QQ. Numai punctele ce se găsesc în planul

mediu precum şi punctul nadiral N fac excepţie (nu dau erori) aşa

cum se vede în figura 5.1.

În tabelul de mai jos sunt prezentate deformările imaginii

pe fotograme datorită diferenţelor de nivel ale terenului

Page 141: Fotogrammetria usamv 2014

141

Triunghiurile PP0P1 şi ON'p' fiind asemenea se poate scrie:

dh

e=

f

d, de unde e = f

d⋅ dh,

adică eroarea este proporţională cu diferenţa de nivel dh dintre

punctul P şi planul mediu QQ, cu depărtarea d de la centrul

fotogramei şi invers proporţională cu distanţa focală a camerei

fotoaeriene.

Dacă d=6 cm; f= 20 cm şi dh=50 m, rezultă e=6/20 x 50 =

15 m. Dacă planul se redresează la scara 1:10 000 rezultă e plan =

1,5 mm. Este evident că pe măsură ce scara scade în aceeaşi

măsură devine şi efectul mai mic şi invers.

Figura 5.1 – Erorile provocate de denivelările terenului

Page 142: Fotogrammetria usamv 2014

142

Dacă este necesar să se întocmească planurile redresate ale

unor terenuri accidentate se vor lua măsuri ca fotografierea să se

facă cu acoperire mare pentru a se utiliza numai porţiunile

centrale ale fotogramelor (d mic).

Pentru a se şti cât de mari pot fi diferenţele de nivel din teren

pentru ca erorile provocate de ele să nu depăşească anumite

limite, eroarea redusă la scara de redresare va fi :

e r=f

d⋅

N

dh, unde N este numitorul scării

Dacă f=20cm şi d max. util = 12cm pentru o fotogramă format

24 x 24cm şi se cere o precizie de 5mm, adică e < 0,005 m, se obţine

N

dh < 1200

1, adică diferenţa de nivel din teren să fie mai mică decât

1/1200 din numitorul scării. Pentru scara 1:10 000 s-ar admite în aceste

condiţii diferenţe de nivel de 8,5 m, iar pentru scara 1:25 000 de 21 m.

5.3 Redresarea diferenţială. Ortofotoplanul

Dat fiind interesul deosebit pentru reprezentarea terenului

pe cale fotogrammetrică a existat de foarte multă vreme

preocuparea întocmirii de planuri şi hărţi pe cale fotografică

(ortofotoplanuri şi ortofotohărţi) şi în terenuri accidentate.

Atingerea acestui deziderat se poate realiza prin redresarea

diferenţială a fotogramelor.

Dintre metodele iniţiale de a transforma fotograma cu

perspectivă centrală, într-o proiecţie fotografică apropiată de cea

Page 143: Fotogrammetria usamv 2014

143

paralelă se pot menţiona redresarea pe zone şi redresarea pe

faţete. Acestea au fost abandonate deoarece ridicau o serie de

inconveniente practice majore.

În zilele noastre dispunem de aparate şi procedee care

asigură transformarea riguroasă şi automată a perspectivelor

centrale (fotogramele) în proiecţii paralele (hărţi, planuri) în orice

teren prin modificarea înălţimii de proiecţie corespunzător

accidentării terenului.

Ortoproiectorul este conectat cu un aparat de restituţie care

dă modelul optic orientat al aceluiaşi teren (sau modelul analitic

al terenului). Dacă se parcurge un profil cu marca la nivelul

terenului şi dacă diferenţa de nivel este transmisă

ortoproiectorului astfel încât distanţa centru de proiecţie-plan

(planşetă) să se modifice după acelaşi profil şi dacă pe plan se

înregistrează imaginile fotografice succesive ale traseului

parcurs, acestea reprezintă proiecţiile ortogonale ale terenului.

Practic, întreaga suprafaţă a imaginii este parcursă pe benzi

paralele, de câţiva mm lăţime, ce se fotografiază printr-o

diafragmă în formă de fantă.

Aparatul poate lucra prin transmisiune directă de la un

aparat de stereorestituţie sau după date memorate în prealabil.

Tipuri de astfel de aparate:

- optico-mecanice , ex. Topocartul;

- optico-mecanice analitice, ex. Kartoflexul şi Rectimatul.

Page 144: Fotogrammetria usamv 2014

144

6 STEREOFOTOGRAMMETRIA

6.1 Generalităţi

Existenţa a două perspective distincte ale unui obiect sau a

terenului permite redarea spaţială a obiectului cuprins în cele

două perspective.

Pentru ca determinarea şi reprezentarea obiectului sau

terenului să se poată face exact nu este suficient să se cunoască

fotogramele numai ca perspective ci trebuie cunoscute şi poziţiile

lor în spaţiu în momentul fotografierii sau să se cunoască poziţia

spaţială a cel puţin trei puncte ale obiectului sau terenului.

Restituţia (reprezentarea) se poate realiza prin

stereorestituţie (pe cale analogică) şi prin exploatare

fotogrametrică pe cale analitică sau digitală.

6.2 Baza de fotografiere. Precizia de determinare a unor mărimi spaţiale funcţie de

măsurătorile efectuate pe fotograme stereoscopice sau pe modele

optice este funcţie nu numai de calitatea imaginilor fotografice

ale fotogramelor şi a metodelor de lucru folosite ci şi de valoarea

unor elemente (relaţii) caracteristice stereogramei. O astfel de

relaţie este raportul bazei, ce reprezintă raportul dintre baza de

fotografiere C şi înălţimea de zbor relativă h (figura 6.1)

Page 145: Fotogrammetria usamv 2014

145

Dacă se consideră că axele de fotografiere sunt nadirale se

poate considera că şi razele limită sunt paralele, astfel că plecând

de la relaţia

L

l=

H

f, unde L=b+Lx

sau L=b/(1-x), unde x este procentul de acoperire;

înlocuind obţinem:

h

b=

f

l(1-x)

Mărimea raportului bazei caracterizează mărimea

unghiului de convergenţă al razelor conjugate. Cu cât va fi mai

mare unghiul corespunzător lui L, cu atât va fi definită mai precis

Figura 6.1 – Raportul bazei cu distanţa de fotografiere

Page 146: Fotogrammetria usamv 2014

146

poziţia punctelor de intersecţie şi cu atât mai precise vor fi

determinările făcute pe modelul optic.

Sistemele fotografice sunt grupate în: camere fotografice

normale, metrice şi multi-spectrale.

În perioada de început a fotogrammetriei şi a înregistrărilor

spaţiale, camerele fotografice normale (nemetrice) au avut un rol

deosebit pentru înregistrarea terenului. Aplicându-se metodele de

început ale fotogrammetriei - metode fotogrammetrice expeditive

de prelucrare - înregistrările respective au fost folosite pentru

cercetarea fotoaeriană, descifrarea elementelor topografice şi

tactice, corectarea şi obţinerea hărţilor topografice. Camerele

fotoaeriene de cercetare nu asigură constanţa elementelor de

orientare interioară, planeitatea riguroasă a filmului în momentul

înregistrării şi geometria riguroasă a înregistrărilor.

Sistemele funcţionale şi elementele principale ale

camerelor fotoaeriene de cercetare sunt, în mare parte, aceleaşi

cu cele ale camerelor aerofotogrammetrice şi, de aceea, nu vor

mai fi prezentate separat. Primele misiuni spaţiale cu oameni la

bord au fost înzestrate cu camere fotoaeriene nemetrice, uneori

modificate pentru folosirea în spaţiu extraatmosferic, în vederea

înregistrării Terrei şi Selenei.

Din cadrul sistemelor fotografice de înregistrare, camerele

fotografice metrice reprezintă aparatura de bază pentru

înregistrarea fotogramelor necesare lucrărilor de cartografiere

automată a scoarţei terestre şi a altor planete. Acestea sunt

Page 147: Fotogrammetria usamv 2014

147

aparate fotografice automate de înaltă precizie, construite în

condiţii speciale, care asigură funcţionarea şi reglajul în diferite

condiţii de temperatură şi presiune. Prin construcţia lor, camerele

aerofotogrammetrice permit realizarea unor înregistrări riguroase

din punct de vedere geometric, care redau clar obiecte de

dimensiuni foarte mici în condiţiile deplasării platformei aeriene.

Elementele caracteristice, care asigură caracterul de camere

fotoaeriene matrice, sunt: distanţa focală a obiectivului,

coordonatele punctului principal şi distorsiunea obiectivului, care

sunt cunoscute sau pot fi determinate cu mare precizie.

Deoarece înălţimea de fotografiere este cuprinsă între

câteva sute de metri şi mii de metri, aceasta fiind mai mare decât

distanţa hiperfocală, pot fi asimilate cu infinitul fotografic. În

aceste condiţii, planul de dispunere al filmului se confundă cu

planul focal al obiectivului şi dispare necesitatea focusării

camerei (camere nefocusabile).

Calitatea înregistrărilor depinde de o serie de factori,

printre care un rol principal îl au şi caracteristicile camerelor

aerofotogrammetrice. Din acest punct de vedere condiţiile pe

care trebuie să le îndeplinească o cameră sunt următoarele:

- să fie înzestrată cu obiectivi fotogrammetrici de calitate foarte

bună, de mare deschidere, lipsiţi de aberaţii şi distorsiune;

- să asigure o iluminare simultană şi uniformă, a tuturor punctelor

din planul focal;

Page 148: Fotogrammetria usamv 2014

148

- să asigure o planeitate riguroasă a filmului, în planul focal, în

timpul expunerii;

- să permită expuneri scurte în timpul funcţionării;

- din punct de vedere constructiv, să aibă un minim de volum şi

greutate;

- să menţină constante elementele de orientare interioară.

În prezent, firmele constructoare produc o gamă foarte

largă de camere fotoaeriene, cu diverse destinaţii şi posibilităţi de

funcţionare. O clasificare riguroasă a acestora este mai greu de

făcut. În practica curentă este acceptată clasificarea în funcţie de

caracteristicile lor principale: formatul fotogramei, unghiul de

câmp al obiectivului şi principiul de acţionare.

În funcţie de formatul fotogramei, camerele aerofoto-

grammetrice pot fi:

a) de format mic, cu dimensiunile fotogramei mai mici de

18 x 18cm;

b) de format normal, cu dimensiunile de 18 x 18cm;

c) de format mare, cu dimensiunile mai mari de 18 x 18

cm, până la 30 x 30cm.

Formatul fotogramei are deosebită importanţă deoarece

determină aparatura de laborator şi aparatura fotogrammetrică cu

care urmează să fie exploatate fotogramele.

Din punct de vedere al unghiului de câmp şi al distanţei

focale, camerele aerofotogrammetrice se împart în:

Page 149: Fotogrammetria usamv 2014

149

a) camere cu distanţa focală mare (400-10.000 mm) şi

unghiul de câmp: 2β < 50°;

b) camere normale cu distanţa focală f=170 - 400 mm şi cu

unghiul de câmp: 70° > 2β >50°;

c) camere cu unghiul de câmp mare 2β >70° şi distanţa

focală f= 100-200 mm ;

d) camere cu unghiul de câmp foarte mare 2β > 100° şi cu

distanţa focală f = 55 – l00mm.

Există camere aerofogrammetrice care permit schimbarea

conului obiectivului în funcţie de distanţa focală şi unghiul de

câmp dorit, acest gen de camere se numesc universale.

După modul de acţionare, camerele aerofotogrammetrice

se pot clasifica în: camere cu acţionare prin impulsuri şi camere

cu acţionare continuă. Această clasificare se referă la

funcţionarea intermitentă sau continuă a dispozitivelor de

acţionare automată ale camerei. Tipurile moderne de camere au

acţionare prin impulsuri.

Firmele constructoare produc în prezent şi camere

aerofotogrammetrice care funcţionează cu plăci sau care pot

folosi atât casete cu plăci, cât şi casete cu peliculă fotografică

Aceste camere sunt propri ridicărilor fotogrammetrice de foarte

mare precizie, la scări mari pentru suprafeţe de teren reduse ca

suprafaţă.

Camerele aerofotogrammetrice, folosite în prezent pentru

cartografierea terenului, din punct de vedere constructiv,

Page 150: Fotogrammetria usamv 2014

150

reprezintă un complex de dispozitive optico-mecanice şi electrice

de o foarte mare precizie, care dau camerei caracterul de aparat

de înregistrare şi măsurare. Soluţiile constructive şi tipurile de

camere sunt foarte numerose, însă se vor prezenta caracteristicile

generale ale acestora şi diferitele părţi componente ale camerei

aerofotogrammetrice normale automate, în general.

Componenta principală a camerei este corpul camerei, care

constă dintr-o carcasă metalică construită, în general, dintr-un

metal uşor şi rezistent. Forma, dimensiunile, grosimea pereţilor şi

rezistenţa sa asigură montarea în interior şi exterior a diferitelor

mecanisme necesare funcţionării camerei. Obiectivul camerei

este montat în conul obiectivului. Corpul aparatului de comandă

susţine conul cu obiectivul montat în parte inferioară a acestuia.

Pe partea superioară a aparatului de comandă se găseşte un ecran

mat , cu imaginea unui lănţişor dirijat de un dispozitiv. Prin acest

ecran, operatorul fotoaerian urmăreşte deplasarea concomitentă şi

sincronizată a imaginii detaliilor din teren cu deplasarea

lănţişorului, reglează acoperirea longitudinală a fotogramelor şi

comandă rotirea camerei cu unghiul de contraderiva necesar.

Ca mijloc de acţionare a camerei se foloseşte un

electromotor care primeşte energie electrică de la o sursă de 24V

de la reţeaua de bord a avionului.

Funcţionarea camerelor automate este asigurată de un

aparat de comandă (intervalometru) care primeşte şi transmite

toate comenzile necesare executării zborului fotogrammetric;

Page 151: Fotogrammetria usamv 2014

151

acestea se referă la acoperirile fotogramelor, intervalul de

aşteptare, timpul de expunere, contraderiva, funcţionarea

continuă sau la comandă.

O anexa a camerei aerofotogranimetrice este luneta de

navigaţie (vizor de navigaţie) cu care se observă terenul pentru

dirijarea navigaţiei, se instalează în podeaua avionului la orice

distanţă de camera aerofotogrammetrică. Aceasta este prevăzută

cu un dispozitiv de reglaj a acoperirii longitudinale şi are reticuli

cu indici de referinţă pentru controlul acoperirii şi navigaţiei.

Luneta de navigaţie este înzestrată cu elemente de

comandă pentru transmiterea înclinării camerei şi corecţiile

corespunzătoare servomotoarelor camerei respective.

Timpul de expunere pentru aerofotografiere se stabileşte

cu ajutorul exponometrului, care este prevăzut cu scale pentru

sensibilitatea filmului în sistemul DIN şi ASA. Valorile timpului

de expunere se introduc în sistemul de expunere al camerei care

dirijează automat expunerea.

Pentru asigurarea acoperirii longitudinale stabilită între

fotograme, fotografierea trebuie făcută de la înălţimea (h) de

fotografiere calculată şi la o distanţă riguros determinată între

fotograme (B) denumită bază de fotografiere. Prin bază de

fotografiere înţelegem distanţa dintre centrele de perspectivă a

două fotograme adiacente ce aparţin aceluiaşi şir de fotograme.

Baza de fotografiere este decisivă în proiectul de zbor

Page 152: Fotogrammetria usamv 2014

152

fotogrammetric. Determinarea acesteia se face funcţie de latura

fotogramei şi de acoperirea longitudinală necesară.

Baza de fotografiere redusă la scara fotogramei este:

( )100

100 xx Alb

−=

unde lx este latura în direcţia de zbor a fotogramei.

Folosind scara de fotografiere, baza se calculează cu

ajutorul relaţiei:

( )f

xx

f mAl

mbB ⋅−

=⋅=100

100

În timpul zborului baza de fotografiere se menţine

constantă prin intervalul de fotografiere sau intervalul de

aşteptare între două înregistrări.

Acoperirea longitudinală a fotogramelor depinde de

înălţimea de fotografiere, care variază şi ea în funcţie de relieful

terenului fotografiat. Pentru a menţine acoperirea longitudinală

constantă este necesar ca baza de fotografiere să fie variabilă,

adică să se menţină un raport convenabil între baza şi înălţimea

de fotografiere. Acest raport se numeşte raportul bazei şi el

constituie un element important al ridicărilor

aerofotogrammetrice.

În tabelul următor se prezintă caracteristicile principale ale

câtorva tipuri de camere aerofotogrammetrice clasice, cu

înregistrare pe film, utilizate la noi în ţară.

Page 153: Fotogrammetria usamv 2014

153

Firma constructoare

Denu- mirea

camerei

Formatul fotogra- mei (cm)

Tipul obiectivului f (mm)

Tipul obturatorului şi timpul de expunere

Film sau plăci

Volumul casetei m/cm

Wild Heerbrugh Elveţia

RC8 18x18 18x18 23x23

Aviotar f=210 Aviogon f=115 Aviogon f=152

central 1/100-1/700

film 60/19 sau

60/24

RC9 23x23 Super-Aviogon 1:5,6; f=88

central 1/300

film 60/24

RC 10 23x23

Aviogon-universal 1:5,6; f=152

Super-Aviogon lî 1:5,6; f=88

obturator cu lamele 1/500- 1/1000

film 60/24

VEB Carl Zeiss

Jena Germania

MRB 9/2323

23x23 Super-Lamegon

f=90 Central

1/100 - 1/1000 film 120/24

MRB 11,5/1818

18x18 Lamegon 1:4;

f-115

obturator cu discuri 1/100 - 1/1000

film

120/20 sau

120/19

MRB 21/1818

18x18 Pinatar 1:4;

f=210

obturator cu discuri 1/50 - 1/100; 1/100 - 1/1000

film 120/20

LMK 2000

22,8x22,8 Lamegon f=300 Lamegon f=210

obturator cu discuri 1/60 - 1/1000

film 120/24

Carl Zeiss Oberkochen Germania

RMK A 21/23

23x23 Toparon 1:5,6

f=210 obturator cu discuri film 60/24

RMK A 60/23

23x23 Telikon 1:6,3

f=610 obturator cu discuri

1/60- 1/1000 film 60/24

Ottica Mecanica Italiana

FOMA 54/A

23x23 Rigei 1:6,3

f=153 1/100, 1/200,

1/300 film 120/24

Anglia EF. 49

MARK II 23x23 Ross 1:6,3 f=153 1/50 şi 1/300 film

60/23 76/23

Page 154: Fotogrammetria usamv 2014

154

În cazul fotogrammetriei terestre pentru baza de fotografiere B, există patru cazuri de fotografiere stereoscopică terestră:

Page 155: Fotogrammetria usamv 2014

155

6.3 Orientarea stereogramelor

Pentru ca modelul optic să fie obţinut în condiţiile de a fi

restituit este necesar să fie restabilit procesul optico-geometric

din momentul fotografierii. Pentru aceasta este necesar ca

fotogramele ce formează stereograma (acoperire mai mare de

60%) să fie orientate mai întâi interior şi apoi exterior. Orientarea

interioară are ca scop restabilirea congruenţei razelor iar

orientarea exterioară restabilirea poziţiei fotogramelor în

momentul fotografierii. În Figura 6.2 sunt prezentate elementele

de orientare interioară şi exterioară ale unei stereograme.

• Orientarea interioară

Figura 6.2 – Orientarea unei perechi de fotograme (stereograme)

Page 156: Fotogrammetria usamv 2014

156

Elementele de orientare interioară se cunosc direct.

Teoretic, elementele care definesc perspectiva sunt punctul

principal şi distanţa principală, iar practic, punctul mijlociu M ce

se găseşte la intersecţia indicilor de referinţă şi distanţa focală f

numită şi constanta camerei.

Deci orientarea interioară a fotogramei (negativului) în

camera aparatului de restituţie se face potrivind fotograma în

portclişeu în aşa fel încât indicii de referinţă să suprapună indicii

(liniari) corespunzători ai camerei şi introducând distanţa focală f

a camerei de aerofotografiere.

• Orientarea exterioară

Valorile elementelor de orientare exterioară înregistrate în

momentul fotografierii sunt aproximative (exceptând

georeferenţierea) şi de aceea orientarea exterioară se face indirect

funcţie de punctele de reper (cel puţin 3 în cazul congruent, 4 în

cazul afin, sau 5 în cazul optim) riguros determinate prin

măsurători terestre în X, Z şi Z sau prin aerotriangulaţie.

Elementele de orientare exterioară a fotogramei, prezentate

în Figura 6.3, sunt: X,Y,Z (coordonatele centrului de perspectivă

a imaginii), ω, φ, κ (rotaţiile în jurul celor trei axe ale sistemului

de coordonate: ruliu, tangaj, giraţie,) şi factorul de scară.

Page 157: Fotogrammetria usamv 2014

157

Figura 6.3 - Elementele de orientare exterioară.

Pentru a construi relaţia matematică dintre spaţiul-imagine

şi spaţiul-obiect sunt necesare identificarea în ambele sisteme a

unor puncte de control. În cazul în care coordonatele centrului de

perspectivă sunt cunoscute prin utilizarea unui GPS conectat la

cameră, atunci sunt necesare 5 puncte de control, câte unul în

fiecare colţ al blocului fotogrammetric şi unul în mijloc, pentru

control. În plus se identifică pe fiecare fotogramă câte 9 puncte

de legătură cu fotogramele adiacente.

O fotogramă este definită ca orientare exterioară de 6

elemente şi anume 3 elemente liniare (3 translaţii) şi 3 elemente

unghiulare (3 rotaţii). Pentru simplificare să considerăm că axa

OX a sistemului general de referinţă corespunde cu direcţia

generală de zbor.

Page 158: Fotogrammetria usamv 2014

158

Prin urmare orientarea exterioară a unei stereograme va fi

definită de 12 elemente. Dacă se consideră fotogramele F1 şi F2

ale cuplului, cu elementele de orientare respective, avem:

F1 → x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1

F2→ x2 , y2 , z2 , k2 , φ2 , ω2

Dacă se face diferenţa elementelor corespunzătoare se

constată că orientarea exterioară a unei stereograme poate fi

definită şi funcţie de orientarea exterioară a unei singure

fotograme şi diferenţele ce indică poziţia unei fotograme faţă de

cealaltă.

Astfel relaţia ∆h = c • ∆p, care indică diferenţa de paralaxă

dintre două puncte de pe stereomodel, funcţie de diferenţa de

nivel între ele, se poate scrie sub forma:

F1 → x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1

F2 → x2 , y2 , z2 , k2 , φ2 , ω2

∆x, ∆y, ∆z, ∆k, ∆φ, ∆ω

Diferenţa ∆x este de fapt componenta bazei de fotografiere

pe direcţia x, care se notează Bx.

Dacă axa x corespunde cu direcţia generală de zbor, atunci

conform figurii

Bz

O2 O1 Bx

By

se poate scrie

Page 159: Fotogrammetria usamv 2014

159

∆x ≅ Bx; ∆y ≅ By; ∆z ≅ Bz

iar Bz

By =tgγby şi Bx

Bz =tgγbz

Cu aceste date, elementele de orientare exterioară ale unei

stereograme pot fi date sub forma:

x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1 , Bx By, Bz, ∆k, ∆φ, ∆ω (1)

x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1 , Bx γby , γbz , ∆k, ∆φ, ∆ω (2)

În ambele cazuri cele 12 elemente s-au grupat în două şi

anume: în rândul întâi s-au dat elementele de orientare ale unei

fotograme a cuplului plus depărtarea pe x până la cea de a doua

fotogramă, iar în rândul al doilea s-au dat elementele diferenţiale

sub formă directă (1) şi sub formă exclusiv unghiulară (2).

Această grupare este foarte importantă deoarece

elementele din rândul al doilea, ce exprimă poziţia relativă a unei

fotograme faţă de cealaltă, pot fi cunoscute în mod nemijlocit.

Operaţia de determinare a elementelor din rândul al doilea

se numeşte orientare relativă şi corespunde cu operaţia de

obţinere a modelului optic, numită şi operaţia de eliminare a

paralaxelor.

Prin urmare plecând de la 12 elemente de orientare

exterioară necunoscute, date în sistemul perechii de fotograme

F1F2 , s-a ajuns la 7 elemente date în rândul 1 din sistemele (1) şi

(2), iar operaţia de orientare exterioară are loc în două etape de

Page 160: Fotogrammetria usamv 2014

160

lucrări şi anume: orientarea relativă ce nu necesită nimic

cunoscut dinainte şi orientarea absolută condiţionată de cele 7

elemente.

Orientarea relativă, adică obţinerea modelului optic

geometric, se consideră realizată atunci când razele omoloage se

intersectează două câte două şi deci când pe tot cuprinsul

modelului optic nu se mai constată nici o paralaxă.

Ea se poate face pe cale analitică sau prin procedeul

optico-mecanic al apropierii succesive în aparatele de

stereorestituţie.

Orientarea absolută constă în determinarea elementelor de

legătură dintre coordonatele (x,y,z) ale modelului fotogrammetric

3D (obţinut în urma orientării relative) şi coordonatele X,Y,Z ale

sistemului de referinţă a terenului fotografiat.

Modelul optic geometric obţinut trebuie pus în scară şi

înclinat (în ansamblu) în aşa fel încât cotele ce se citesc pe el să

corespundă cu cotele reale din teren.

Funcţie de cele 7 elemente rămase din orientarea

exterioară se poate face orientarea absolută ce cunoaşte două

etape:

- punerea în scară a modelului ce necesită poziţia

planimetrică (cunoscută) a două puncte cât mai depărtate între

ele, adică 4 elemente (x1, y1 şi x2, y2);

- înclinarea modelului ce necesită cunoaşterea cotelor a cel

puţin 3 puncte (de asemenea caracteristice şi care să nu fie

Page 161: Fotogrammetria usamv 2014

161

coliniare). Se recomandă ca acestea să nu fie identice cu punctele

folosite pentru aducerea în scară.

6.4 Aerotriangulaţia Aerotriangulaţia este un procedeu de îndesire fotogram-

metrică a reţelei de sprijin (altimetrică şi planimetrică) pe baza

relaţiilor rezultate din dubla şi tripla acoperire a fotogramelor

succesive - procesul prin care imaginile sunt aduse din sisteme

relative în sisteme absolute (coordonate teren). Mai putem spune

că aerotriangulaţia transformă elementele din spaţiu-imagine în

spaţiu-obiect cu ajutorul unor elemente de sprijin, care sunt

puncte determinate la teren, premarcate şi presemnalizate, bine

definite geometric şi distribuite uniform în planul imagine.

Aerotriangulaţia permite georeferenţierea simultană a

tuturor imaginilor unui bloc de fotograme, folosind pe cât este

posibil suprapunerile dintre imagini şi benzi, cu un număr minim

de puncte de referinţă. Această operaţie presupune în primă fază

măsurarea unui anumit număr de puncte pe cât mai multe

imagini, după care calcularea în întreg blocul permite

determinarea unui set de parametri fotogrammetrici. Anumite

module de calcul ale aerotriangulaţiei din sistemul

fotogrammetriei digitale folosesc aceleaşi formule de la

fotogrammetria analitică.

Măsurarea punctelor de referinţă se face cu ajutorul

ferestrelor multiple. Odată ce un punct a fost măsurat într-o

imagine, sistemul poate afişa în ferestre mici toate imaginile care

Page 162: Fotogrammetria usamv 2014

162

ar putea conţine punctele respective. Singurul lucru pe care

operatorul rămâne să-l facă este de a măsura poziţia punctului în

fereastra în care este prezent, monoscopic sau stereoscopic. Pe de

altă parte măsurarea punctelor de legătură este automată.

Un exemplu privind fluxul tehnologic pentru executarea

aerotriangulaţiei în fotogrammetria digitală este prezentat în

schema următoare.

Imagini digitale

SocetSet

ORIMA APM

- rezolutia de la scanare 12.5 microni - se specifica mărimea unui fişier - se specifica scara pentru restituit - formatul imaginilor *.tif

- definim proiectul - facem orientarea interioara - specificam RMS pentru IO si nr. de puncte prin care se face calculul IO - import image frame - editam camera calibration pentru SocetSet si Orima - editam fişierul punctelor de control

- aducem imgaginile de tip *.sup - editam proiectul pentru Orima - definim identificatorii camerei pentru SocetSet si Orima - definim bloc - punem APM pentru orientarea relative - punem GCP pentru orientarea absoluta - compensam cu CAP-A verificam Sigma 0 - importam rezultatele

Verificare şi control

- verificam blocul - stabilim preciziile in funcţie de precizia de măsurare de la CAP_A ± 8.5 / 10 microni - verificam RMS al blocului - se verificam RMS pentru punctele de control

STEREOMODEL - se va face validarea datelor

Page 163: Fotogrammetria usamv 2014

163

Prof. dr. Lucian Turdeanu a prezentat foarte concis în

schemele următoare fluxul tehnologic pentru executarea

diverselor metode de aerotriangulaţie analitică (Figura 6.4) şi

clasificarea metodelor de aerotriangulaţie (Figura 6.5):

Figura 6.4 – Fluxul tehnologic al diferitelor metode de aerotriangulaţie analitică

Page 164: Fotogrammetria usamv 2014

164

Punctele de legătură între stereomodele trebuie măsurate şi

folosite pentru evaluarea preciziei finale a aerotriangulaţiei,

modelului digital al terenului, precum şi a ortofotoplanurilor

finale. Punctele de verificare trebuie să fie puncte bine definite la

nivelul solului, cu coordonatele X, Y şi Z.

Trebuie să existe cel puţin un punct de verificare la 20 de imagini

aeriene. Trebuie întocmit un plan care să arate numărul şi

distribuţia punctelor reţelei geodezice de sprijin din zonă.

Punctele de verificare trebuiesc localizate, bine distribuite

în cadrul blocului fotogrametric, precum şi pe imagini (nu doar în

Figura 6.5 – Clasificarea metodelor de aerotriangulaţie

Page 165: Fotogrammetria usamv 2014

165

apropierea centrului de proiecţie). Punctele de verificare trebuie

măsurate în timpul procesului de aerotriangulaţie ca orice alt

punct, dar ele nu trebuie tratate asemeni reperilor fotogrametrici

în procesul de compensare al aerotriangulaţiei. Pentru o

identificare corectă a punctelor de verificare se vor întocmi

descrieri topografice clare.

Pentru executarea aerotriangulaţiei digitale, trebuiesc

executate măsurători asupra punctelor de legătură în mod

automat sau manual. Când punctele măsurate automat nu sunt

suficiente pentru orientarea relativă a stereomodelelor, operatorul

este obligat să execute măsurători ale punctelor de legătură în

mod manual. Detaliile referitoare la acest lucru vor fi incluse în

propunerea tehnică la capitolul unde se descrie abordarea, softul

şi hardul (plotterul analitic sau staţia de lucru fotogrametrică

digitală) care urmează să fie folosit şi modul de respectare a

toleranţelor impuse. Prestatorul va decide asupra numărului

optim de puncte de legătură pentru asigurarea unei bune orientări

relative a stereomodelelor. Dacă blocul de aerotriangulaţie este

împărţit în subblocuri, vor fi folosite cel puţin două imagini

adiacente la calcularea celui de-al doilea bloc. Punctele de

legătură sau centrul de proiecţie cel mai apropiat de noul bloc

trebuie să fie considerat ca liber şi să fie compensat din nou.

Pentru racordarea blocurilor fotogrametrice adiacente se va folosi

metoda clasică, adică: măsurarea la capătul fiecărei benzi a trei

puncte de legătură care să fie aceleaşi şi în blocul fotogrametric

Page 166: Fotogrammetria usamv 2014

166

vecin. Evaluarea calităţii racordării se face prin compararea

valorilor coordonatelor X, Z, Y, obţinute din compensarea celor

două blocuri vecine. Compensarea aerotriangulaţiei digitale

trebuie executată prin metode riguroase cu evidenţierea preciziei

obţinute. Imaginile adiţionale trebuie incluse în aerotriangulaţie

pentru a asigura consistenţa geometrică între zonele adiacente de

proiect.

Scopul Aerotriangulaţiei este de a furniza punctele de

sprijin necesare pentru orientarea absolută a modelelor

stereofotogrametrice şi de asemenea să asigure îndesirea reţelei

de sprijin, ceea ce diminuează volumul măsurătorilor la teren.

Din acest motiv, punctele de legătură măsurate în mod manual

trebuie să reprezinte detalii punctiforme vizibile pe fotogramă,

identificabile uşor la teren, ca şi reperii permanenţi de la sol sau

ca reperii noi, stabiliţi cu acest scop.

Trebuie să se pună accent pe măsurarea punctelor de

legătură identificate în cât mai multe imagini fotogrametrice

posibile (puncte de suprapunere), minim patru în cadrul blocului.

Punctele măsurate în doar două fotograme trebuie să apară numai

la capetele benzilor de zbor. Punctele măsurate în trei fotograme

trebuie să apară obligatoriu pe direcţia centrelor de proiecţie ale

imaginilor precum şi la marginile de nord şi sud ale blocului

footgrametric.

Compensarea aerotriangulaţiei digitale trebuie astfel

realizată încât erorile grosolane să fie eliminate complet. Erorile

Page 167: Fotogrammetria usamv 2014

167

reziduale cele mai mari obţinute în timpul procesului de

aerotriangulaţie nu trebuie să fie mai mari de 1.2 din mărimea

pixelului. Erorile medii pătratice σ (sigma) pentru compensarea

finală a aerotriangulaţiei nu trebuie să fie mai mari de 0.8 din

mărimea pixelului.

6.5 Stereorestituţia / aparate de stereorestituţie Operaţia de exploatare a modelului optic orientat exterior

se numeşte restituţie stereofotogrammetrică sau stereorestituţie.

Fiecare detaliu se urmăreşte pe modelul optic cu marca

stereoscopică, urmărindu-se atât deplasarea în plan cât şi evoluţia

spaţială (z) a fiecărui detaliu.

Aparatelele de stereorestituţie analogică utilizate pot da

poziţiile planimetrice şi altimetrice ale punctelor terenului

cuprins în porţiunea comună a două fotograme sub formă grafică

sau numerică. Dintre aceste aparate, folosite cca. 4 decenii în

secolul XX, şi care acum au devenit piese de muzeu, menţionăm:

- Stereoplanigraful Zeiss;

- Aviografele Wild A5, A7;

- Stereocomparatoarele Zeiss;

- Aviografele Wild B8;

- Stereometrografele Zeiss.

Din punct de vedere tehnologic, procesul fotogrammetriei

se desfăşoară conform etapelor cunoscute.

Page 168: Fotogrammetria usamv 2014

168

Astfel, prima etapa a procesului tehnologic o reprezintă

ansamblul operatiunilor de înregistrare a datelor. Pentru

inregistrari se folosesc camere speciale terestre sau aeriene

montate pe platforme aeriene sau spatiale purtatoare ale

sensorilor de înregistrare.

A doua etapă a procesului tehnologic fotogrammetric şi de

teledetecţie o reprezintă prelucrarea primară şi corectarea

datelor obţinute sub formă analogică sau digitală. Dacă în ceea

ce priveşte prelucrarea analogică se utilizeaza echipamentele

clasice de prelucrare şi interpretare a fotogramelor aeriene sau

terestre, pentru prelucrarea analitică şi digitală exista

echipamente noi de forma statiilor fotogrametrice de lucru

interactive.

Astfel de staţii de lucru fotogrammetrice moderne care

folosesc sisteme interactive sunt produse şi comercializate de

firme cu renume, cum sunt Leica (Elveţia ), Zeiss (Germania),

Galileo Siscam (Italia), etc., prezentate spre exemplu în figurile

6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 6.10 şi 6.11.

Aparatura fotogrammetrică Leica utilizează pachetul de

programe MAP, care lucrează sub sistemele de operare MS-DOS,

Windows, UNIX şi VMS. Sistemul interactiv care foloseste

MAP-ul (cu versiunile sale MAPDE, MAPOP, RISIS/MAP)

poate primi date de la intreaga gamă de aparate AC1, BC1,

BC2, BC3, SD 2000 şi SD 3000.

Page 169: Fotogrammetria usamv 2014

169

Firma Leica, pe lângă stereoploterele analitice care

asigură precizii ridicate (1-2 µm) a produs staţia fotogrammetrică

digitală DVP, prezentată în Figura 6.6 (a cărei precizie este de 30

µm) utilizată la lucrări în care cererea de asigurare a unei

precizii ridicate este mai puţin importantă.

Figura 6.6 – Staţia fotogrammetrică digitală DVP (Leica - Elveţia)

Imaginile preluate digital vor fi compensate prin retuşare

(filtrare) de petele luminoase (Hot Spots) şi se vor elimina

diferenţele datorate unghiului solar diferit.

Imaginile individuale trebuie să fie clare iar detaliile să se

distingă foarte clar. În ansamblu, imaginile trebuie să fie

omogene, fără diferenţe de contrast şi tonalitate în cazul în care

imaginile provin din surse diferite.

Page 170: Fotogrammetria usamv 2014

170

Figura 6.7 – Staţia de lucru fotogrammetrică SD 2000 ( Leica – Elveţia )

Figura 6.8 – Stereoplotterul analitic fotogrammetric KERN DSR ( Elveţia)

Page 171: Fotogrammetria usamv 2014

171

Figura 6.9 – Stereoplotterele fotogrammetrice analitice Planicomp P2 şi Planicomp P3 (Zeiss – Germania)

Page 172: Fotogrammetria usamv 2014

172

Aparatele de stereorestituţie analitică produse de firma

Galileo Siscam, de tipul DIGICART 40, STEREOCART,

STEREOBIT 20, au implementate pachete de programe care

rezolvă automat :

- orientarea interioară;

- orientarea relativă şi absolută;

- corectarea erorilor instrumentale sistematice, corectarea

distorsiunii

obiectivului şi corectarea deformaţiilor filmului;

- restitutia numerică şi grafică;

- aerotriangulaţia;

- aplicaţiile speciale pentru fotogrammetria la scurtă distanţă;

- calibrarea instrumentului.

Figura 6.10– Stereorestitutoarele analitice fotogrammetrice Stereocart şi Digicart 40 (Italia)

Page 173: Fotogrammetria usamv 2014

173

Figura 6.11 - Stereorestitutorul analitic fotogrammetric

Stereobit 20 (Italia)

Firma Galileo Siscam a produs sistemele grafice

interactive GART şi GRES al caror editor grafic interactiv

permite vizualizarea, corectarea, analizarea şi cartografierea

automata a datelor primite de la un aparat de restituţie

analogic, analitic sau digital.

Urmatoarele etape ale procesului tehnologic fotogrametric

se refera la prelucrarea tematica a datelor şi interpretarea,

modelarea matematica şi valorificarea tematica a lor.

Avantajul pe care îl oferă sistemele fotogrammetrice

interactive, concepute sub forma staţiilor de lucru

fotogrammetrice, este acela de reconstituire tridimensionala a

Page 174: Fotogrammetria usamv 2014

174

elementelor din spaţiul obiect şi de a crea modele ale unor

obiecte care nu mai exista fizic, efectuind asupra lor

activitati specific ingineresti.

Odata cu dezvoltarea sistemelor hardware, care permit

stocarea cu rapiditate a unor matrici n-dimensionale mari, în

multe activitati de cercetare, proiectare, inginerie

tehnologică şi mai ales în industria geomatică, tendinţa actuală în

lume este de a se lucra tot mai mult cu modelul analitic şi digital

al elementelor din spaţiul obiect.

Page 175: Fotogrammetria usamv 2014

175

În afara sistemelor clasice de interacţiune legate de ecran şi

hărţi sau planuri la diverse scări editate pe suport nedeformabil,

o amploare tot mai mare capătă sistemele industriale de culegere

a datelor prin digitizare în 3D sau sistemele de culegere a datelor

prin scanarea imaginilor cu rezolutie mecanica şi de preluare

ridicată. Tehnicile de modelare a suprafeţelor şi de modelare 3D

a corpurilor solide în memoria calculatorului deschid largi

perspective utilizării sistemelor fotogrametrice de digitizare

tridimensionala.

În Figura 6.12 este prezentat sistemul de digitizare

manuală a planurilor de situaţie cu ajutorul staţiei de digitizare

PD Digitizing Workstation produsă de firma germană Zeiss.

Figura 6.12 – Staţia de lucru digitizoare PD cu rezoluţia de 0,025 mm.

Page 176: Fotogrammetria usamv 2014

176

Metodele de fotogrammetrie digitală utilizează scannerele

care nu sunt altceva decât dispozitive de digitalizare

(transformare în binar) a unei imagini sau a unui text.

Funcţionarea sa se aseamănă întru-câtva cu cea a

fotocopiatorului.

Imaginea este explorată şi analizată punct cu punct. În

funcţie de tonalitatea de gri sau de culoare, scannerul furnizeaza

computerului o marime digitală care poate fi stocata în memoria

calculatorului, inregistrata pe discheta, vizualizată pe monitor sau

transmisă şi reprodusă la imprimantă sau plotter.

Page 177: Fotogrammetria usamv 2014

177

Gama de scannere este foarte variată, performanţele lor fiind în

funcţie de: numarul de puncte per inch (1200.... 9600 dpi pentru

scannere de uz profesional ), numarul nivelelor de gri ( 32, 64,

256 ), numarul de culori (256 pana la 16,6 milioane de culori) şi

format (de la scannere de mână ( 10,5 cm.) la A4 .....A0). Spre

exemplu, printre ultimele apariţii, putem menţiona scannerul

rotativ de birou cu forma aerodinamica “Hi Scan” comercializat

de firma franceza Service July. Acest produs foarte compact şi

rapid poate digitiza imagini de 10 x 10 cm la 10.000 dpi într-un

minut sau chiar mai puţin, în funcţie de rezolutie. Programul care

se livrează împreună cu Hi Scan, este cunoscut pentru

posibilităţile sale de îmbunătaţire a digitizării şi prelucrării

imaginilor. În figurile 6.13a şi 6.13b sunt prezentate câteva tipuri

de scanere performante utilizate în fotogrammetrie (de fabricaţie

Leica Helava şi Zeiss), care folosesc un soft şi un hard complex

(procesor rapid, memorie suficientă, controlor hard disc de tip

SCSI, interfaţă video adecvată).

Figura 6.13a - Scanere fotogrammetrice tip DSW 300 şi RM-1/DOS.

Page 178: Fotogrammetria usamv 2014

178

Figura 6.13b - Scaner fotogrammetric tip PHODIS SC.

Figura 6.13c - Scaner fotogrammetric tip Z Imaging Intergraph

Page 179: Fotogrammetria usamv 2014

179

9 Modelul digital al terenului obţinut prin metode de fotogrammetrie digitală

Scopul modelului digital al terenului (MDT) este, pe de o

parte, de a fi folosit în ortofotoredresare, iar pe de altă parte,

pentru a avea o descriere exactă a terenului în alte scopuri.

Spre exemplu, pentru scara ortofotoplanului 1:5000, MDT

este de obicei realizat pe o grilă cu echidistanţa de 5 m iar

precizia este de ± 1.00m. După generarea automată a modelului

digital al terenului, acesta trebuie editat în sensul corectării

cotelor greşite.

Punctele MDT trebuiesc livrate întrun fişier tip ASCII.

Dimensiunile fişierelor care cuprind coordonatele punctelor din

alcătuirea MDT nu trebuie să depăşească 80 MB. Toate rupturile

de teren (breaklines) mai mari de 1 m, precum şi alte detalii

(schimbările de pantă neevidenţiate în grilă, firele de apă,

suprafeţele de apă – extrase ca poligoane închise, taluzurile,

digurile) trebuie preluate în mod manual şi vor fi livrate în fişiere

format .dxf, ca elemente grafice de tip polilinie 3D.

În domeniul aplicatiilor grafice pe calculator, o

importanta deosebita o are modelarea matematica a terenului şi

corpurilor în spaţiu, precum şi studiul imaginilor obţinute pe cale

fotogrammetrică sau de teledetectie. Reprezentarea imaginilor

pe ecranul unui dispozitiv grafic se face în mai multe moduri

astfel încât aceasta să fie cât mai sugestivă:

- reprezentari prin puncte sau prin sectiuni transversale);

Page 180: Fotogrammetria usamv 2014

180

- reprezentari tip " wire-frame " ("cadru de sirma");

- reprezentare prin retea de poligoane (reprezentare

poliedrala), etc.

Toate aceste reprezentari ridica fiecare probleme specifice,

în literatura tehnică de specialitate acestea fiind tratate cu mare

atentie în funcţie de aplicaţiile grafice în care se întâlnesc.

Sistemele fotogrammetrice digitale sunt sisteme de

exploatare a imaginilor digitale sau digitizate. Dezvoltarea

fotogrammetriei a cunoscut transformări profunde determinate de

progresele făcute în domeniile matematicii, fizicii şi tehnicii de

calcul care au permis perfecţionarea sistemelor de prelucrare a

fotogramelor în toate zonele spectrului electromagnetic, folosind

senzori din ce în ce mai performanţi. Apariţia în ultimul deceniu

al secolului XX a camerelor fotogrammetrice digitale permite

salvarea înregistrărilor direct în memoria aparatelor sub forma

unor fişiere imagine. Formatul digital rezultat se caracterizează

printr-o precizie radiometrică şi geometrică mare. Această

dezvoltare a fotogrammetriei şi apariţia teledetecţiei de înaltă

rezoluţie a dus la dezvoltarea metodelor de recunoaştere a

formelor prin fotointerpretare semiautomată /automată.

Modelarea digitală a reliefului realizată convenţional cu

ajutorul mijloacelor fotogrammetrice , foloseşte ca structuri de

referinţă puncte distribuite în lungul curbelor de nivel , pe profile

şi în reţele. Totdeauna acestea se completează cu punctele care

Page 181: Fotogrammetria usamv 2014

181

descriu liniile şi poziţiile, ce prezintă importanţă sub aspect

morfologic.

Fotogrammetria digitală prelucrează imaginile digitale sau

digitizate. Specific acestor noi tehnologii de fotogrammetrie au

apărut pe lângă produsul tradiţional, care este harta, noi produse

precum sistemele informaţionale geografice (SIG) sau sistemele

informaţionale ale teritoriului (SIT).

Pentru generarea modelelor digitale culegerea datelor de

referinţă reprezintă o fază fundamentală , dependentă direct de

tipul modelului generat. Datele iniţiale (punctele de referinţă)

sunt culese fotogrammetric dacă se dispune de imagini

(fotograme) preluate la scări mari. Metodele fotogrammetrice au

o largă utilizare şi operează cu imagini provenite de la senzori

optici aeropurtaţi, precum şi cei amplasaţi la bordul sateliţilor sau

navelor spaţiale. Datele se culeg prin digitizarea stereomodelelor

(în principal pentru modele destinate aplicaţiilor la scări mari şi

medii) sau aplicând tehnici de corelaţie a imaginii (modele

utilizate pentru aplicaţii la scări medii şi mici).

Principala sursă de informaţie este fotograma care în

fotogrammetria digitală poate fi scanată în vederea exploatării

monoscopice sau stereoscopice, poate fi digitizată la tabela de

digitizare prin fotointerpretare de către operator.

Fotogramma digitală o putem defini ca fiind o fotogramă

obţinută prin baleaj (scanare ) în spaţiul obiect.

Page 182: Fotogrammetria usamv 2014

182

Când o fotogramă analogică este stocată pe un suport

magnetic prin scanare se obţine o fotogramă digitală. Obţinerea

modelului digital al terenului se realizează conform schemei

următoare:

Obţinerea modelului digital se realizează cu ajutorul

reţelelor de tip TIN şi de tip GRID. Modelul Digital Altimetric

(MDA) este o reprezentare matematică a altitudinilor unei

suprafeţe topografice din spaţiul obiect pentru o zonă de teren

bine definită. MDA conţine pentru fiecare punct şi informaţia

altimetrică pentru obiectele aflate la suprafaţa solului, cât şi sub

această suprafaţă (creste, dealuri, gropi). Această suprafaţă a

apărut datorită metodelor fotogrammetrice automate de

determinare a punctelor corespondente la exploatarea

stereogramei digitale sau în cazul laser-scaner-ului la

determinarea punctelor. Această suprafaţă a apărut datorită

metodelor fotogrammetrice automate de determinare a punctelor

Scanare fotograme

Aerotriangulaţie

- Modelul Digital al Terenului (DTM) - Ortofoto digital

Restituţie

Page 183: Fotogrammetria usamv 2014

183

corespondente la exploatarea stereogramei digitale sau în cazul

laser-scaner-ului la determinarea punctelor obţinute pe baza

datelor din prima reflexie. Corespunzător acestor metode se

determină coordonatele planimetrice şi cotele punctelor .

Reţeaua TIN (triangulated irregular networks) face o

distincţie referindu-se strict la modelele digitale structurate sub

formă de retele triangulare neuniforme. Ele includ seturi de

triunghiuri adiacente, ce nu se suprapun, obţinute prin calcul

folosind puncte distribuite neunuiform, pentru care se cunosc

coordonatele X,Y,Z. De asemenea, stochează legăturile

topografice dintre triunghiuri şi vecinii lor adiacenţi.

Reţeau de tip GRID este formată din triunghiuri regulate.

Reţeaua de triunghiuri regulate se formează între punctele

specifice care determină informaţiile de altitudine .

Fluxul tehnologic de obţinere a modelului digital al

terenului este prezentat în schema din Figura 7.1.

În principiu, DTM (Digital Terain Model) constituie o

matrice de altitudine exprimată prin cote conformă cu vârfurile

unei grile în modul vectorial şi printr-o imagine în modul raster

unde valoarea fiecărui pixel corespunde cotei sale.

Rezultatul interpretării imaginilor satelitare şi, implicit,

oportunităţilor de utilizare a acestora, sunt condiţionate de

puterea de rezoluţie a senzorului, natura detaliilor, perioada

înregistrărilor, modul de înregistrare şi de însuşirile modelului

optic realizat de operator.

Page 184: Fotogrammetria usamv 2014

184

Figura 7.1

STEREOMODEL

SocetSet (INPUT)

GENERARE DTM ATE

- se specifica rezolutia de la scanare - se specifica scara pentru restituit - formatul imaginilor *.tif

- incarcam proiectul - incarcam imaginile

- extragere automata prin modulul ATE - extragere curbe de nivel manual in zonele de padure, muntoase, accidentate si interpolate prin modulul PRODTM de la restitutie - se specifica tipul si rezolutia de obtinere a dtm-ului - tipul: GRID, TIN - rezolutia: se specifica in functie de scara fotogramelor distanta dintre puncte la scara planului care va reprezenta rezolutia de calculare a dtm - se va alege o rezolutie mai mica de lucru pentru obtinerea unei precizii mai bune

CORECTARE DTM

- dtm-ul calculat la restitutie se transfera la statia de lucru DTM - editarea se face prin modulul ITE care face o corectare punct de punct, pe poligoane sau prin breakline acolo unde avem zone accidentate - se verifica erorile circulare si liniare

MERGE

- se verifica in zonele cu probleme - se va face validarea datelor - se face exportul fisierelor in *.dxf

VERIFICARE (OUTPUT)

- se va face unirea mai multor dtm-uri care au fost corectate si taiate in scopul obtinerii unui dtm final care va avea o anumita precizie in functie de :tipul, rezolutia, metoda de unire si nr. de puncte care sunt luate in calcul in zona de acoperire - dtm-ul final trebuie sa fie de tip GRID iar fisierul va fi convertit ca ASCII cu o anumita rezolutie finala

GENERARE DTM

PRODTM

Page 185: Fotogrammetria usamv 2014

185

Calitatea modelului digital al terenului depinde, la rândul

său, de nivelul detaliilor, respectiv rezoluţia acestora şi de

precizia determinării datelor de bază, a cotelor individuale.

Cerinţele minime , în cazul ambelor aspecte, sunt impuse de

contextul şi de natura aplicaţiei fixată pe utilizator. În pas cu

automatizarea procedurilor de obţinere a DTM-ului apare şi

nevoia crescândă de sporire a preciziei acestuia care se reflectă în

produsele finale. Din acest punct de vedere rezoluţia se dovedeşte

a fi un factor mai puţin limitativ, exceptând anumite regiuni; în

consecinţă, erorile de determinare a cotelor sunt tot mai mult

luate în considerare, căutându-se soluţii de diminuare a lor.

În imaginile următoare (figurile 7.2, 7.3 şi 7.4) este

prezentată o zonă de MDT obţinut prin fotogrammetrie aeriană,

cu culmile şi pantele unor versanţi văzuţi sub diverse unghiuri.

Modelul digital al terenului şi produsele derivate, cum ar

fi panta, aspectul, hidrologia , reprezintă elemente importante în

alcătuirea şi interpretarea hărţilor. MDT oferă o serie de date

suplimentare legate de vegetaţie, utilizarea terenului, fiind ştiut

faptul că distribuţia vegetaţiei este influenţată de pantă, aspect.

Spre exemplu, harta drenajului, realizată pe baza reţelei

hidrologice, corelată cu date despre precipitaţii, gradul de

împădurire, şi panta terenului, oferă informaţii legate de

posibilitatea producerii de inundaţii şi despre cât de expusă este

zona la astfel de fenomene de risc.

Page 186: Fotogrammetria usamv 2014

186

Figura 7.2

Figura 7.3

Page 187: Fotogrammetria usamv 2014

187

Figura 7.4

Figura 7.5 Modelul digital al terenului pentru o zonă cu risc major de inundaţie

Page 188: Fotogrammetria usamv 2014

188

Figura. 7.6 Modelul digital al terenului - perspectivă a unei văi în moment

de inundaţie maximă

În concluzie, modelul digital al terenului devine un

instrument, un obiect de studiu de un real folos pentru diverse

sectoare de activitate şi penru diverşi utilizatori. Deoarece MDT

este redat în format digital poate fi oricând utilizat, modificat sau

prelucrat cu uşurinţă în scopuri diverse, reprezentând asfel un

mijloc, o oportunitate eficientă de lucru, demnă de luat în

considerare în studiile şi analizele principalelor sectoare ale

economiei naţionale.

Page 189: Fotogrammetria usamv 2014

189

• BIBLIOGRAFIE: 1. Albertz J.

Kreiling W. Photogrammetric Guide, 3-rd Edition, Germany, 1980

2. American Society of Photogrammetry

Non-topographic Photogrammetry. 2 –nd Edition ASP, 1982

3.

American Society of Photogrammetry and Remote Sensing

Manual of Photogrammetry and Remote Sensing. 3-rd Edition, ASPRS Press, 1997

4.

Bahr H.P.

Procesamiento Digital de Imagenes (Aplicacionesen Fotogrametria y Teledeteccion). Eschborn, 1991

5.

Baltac V., Roman D., Lustig A., Stănescu C.

Calculatoarele electronice, grafică interactivă şi prelucrarea imaginilor. Editura Tehnică, 1985

6. Daratech Associates CAD/CAM/CAE. Present Technology. Cambridge, Massachusetts, 1984.

7. Ecker R. Jansa J.

Geocoding Using Hybrid Bundle Ajustment and a Sophisticated DTM. 11th Symposium of EARSEL, 1991

8. Fejes Iuliu Funcţii Spline în teoria mecanismelor. Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1981

9. Foley J.D.,Dam van A Wesley Addison

Fundamentals of interactive computer graphics. Publishing Company , London 1983

10. Graham L The Architecture of a Softcopy Photogrammetry System. PE&RS, 1997

11. Hill Mc.Graw Principles of Interactive Computer Graphics. New York, 1979

12. ISPRS History of Photogrammetry, Center of training 2002

13. ISPRS Manual of Photogrammetry and Remote Sensing – Editia a V-a 2006

14. Ionescu Ion Fotogrametrie inginerească, UTCB, Editura Matrix Rom 2003.

15. Koben B Mapping: Ways of Representing the World. ITC Press, 1998

16. Leica Geosystems GIS & Mapping

Leica ASCOT - Aerial Survey Control Tool, Elveţia, 2008.

17. Marton Gherasim Zegheru Nicolae

Fotogrammetrie. Editura Ceres, 1972

18. Oprescu Nicolae Calistru Virgil Turdeanu Lucian

Fotogrametrie, I.C.B., 1982

Page 190: Fotogrammetria usamv 2014

190

19. Petrescu Florian Kovari Dana

Pattern Recognition în Remote Sensing, ITC. Symposium on Remote Sensing, Enschede, 1992

20.

Popescu Gabriel

Sisteme interactive de modelare a informaţei fotogrammetrice, Editura Matrix Rom, 2009.

21.

Popescu Gabriel

Avantajele metodelor holo-fotogrammetrice combinate cu tehnicile de teledetecţie pentru modelarea 3D a elementelor din spatiu obiect. Simpozion CIPA, Sinaia 1993.

22. Răducanu, N., Spatariu, A.

Fotogrammetrie planimetrică, A.T.M., Bucureşti,1993

23. Roman D. Lustig A., Stănescu C.

Algoritmi de automatizare a proiectării. Editura Militară, 1988

24. Rosenfeld A. Kak A.C.

Digital Picture Processing. Academic Press, New York, 1982

25. Shelly & Cashman Introduction to computers and data processing. U.S.A., 1980

26. Turdeanu Lucian Fotogrametrie analitică. Editura Academiei, 1996

27. Van Wingerden, A. Future Trends and Directions în GIS. GEOINFORMATICS, March, 1998

28. Volker W. Geodata-Based Applications în the World Wide Web. Geoinformatics, March, 1998

29.

Wilson P.R

Euler Formulas and Geometrical Modelling. IEEE Computer Graphics and Applications 5, 8 / 1985

30. *** Close-Range Photogrammetry & Surveying: State of the art.