DALJINSKA ISTRAŽIVANJA

5

Sveučilište u Zadru

Izv. prof. dr. sc. Sanja Lozić

FOTOGRAMETRIJA

• Fotogrametrija - tehnologija za brzo i masovno prikupljanje

geopodataka iz aerosnimaka, terestričkih i orbitalnih snimaka

načinjenih posebnim kamerama

→ dobivanje pouzdanih kvantitativnih informacija o fizičkim

objektima na površini Zemlje i njezinom okolišu, procesom

zabilježbe, mjerenja, analiziranja i interpretacije fotografskih

snimaka dobivenih senzorskim sustavima

• Aerofotogrametrija – kamera postavljena na letjelici

• Terestrička fotogrametrija – kamera postavljena na Zemlji

• Orbitalna fotogrametrija – senzori na satelitima

• Ciljevi: uspostava topografske baze podataka, katastarska izmjera,

prostorne analize, izrada dokumentacije za zaštitu okoliša,

spomenika kulture i dr.

Razvojem tehnologije, razvijala se i fotogrametrija → u

posljednjih 30-tak godina - od analogne, preko analitičke do

digitalne fotogrametrije.

Digitalna fotogrametrija – najnovija razvojna faza fotogrametrije

koja podrazumijeva primjenu digitalnih snimaka, dobivenih

digitalnim kamerama ili skeniranjem analognih fotografija, te

primjenu digitalnih fotogrametrijskih stanica za izvođenje

fotogrametrijskih postupaka i dobivanje DMR-a, DMV-a, DOF-a,

digitalnih karti i 2D i 3D izmjere

Prednosti digitalne fotogrametrije:

• Prestaje potreba za filmovima, fotoobradom i skeniranjem

• Prilikom aerosnimanja istovremeno se bilježe PAN, R, G, B i IC

dijelovi EMG spektra

• Bolja radiometrijska i geometrijska rezolucija

• Uz pomoć GPS-a i inercijalnih sustava, moguće je već nakon

slijetanja aviona dobiti orijentirane slike (aerofotogrametrija);

• Brža i jednostavnija distribucija snimljenog materijala

Digitalne fotogrametrijske stanice:

• Veliki broj operacija je automatiziran i ubrzan

• Brza i jednostavna manipulacija digitalnim snimcima

• Automatizirano i jednostavno dobivanje DMR-a i DOF-a

• Jednostavna izmjera (2D i 3D) objekata u stereomodelu (3D)

• Mogućnost višekratnog povećavanja prikaza stereomodela

Mjerenja kooja se mogu izvršiti pomoću analogne ili digitalne

aerofotogrametrije:

• Određivanje mjerila snimka

• Visina, dužina, površina i promjer objekata ili poligona

• Određivanje sivih tonova ili nijansi boje objekta

Kvantitativna mjerenja koja se mogu provesti pomoću

stereoskopske tehnike analize fotografija i mjerenja

stereoskopske paralakse:

• Precizno određivanje (x,y) lokacije objekata, ulica, hidroloških

elemenata, obalnih područja i dr., u standardnim kartografskim

projekcijama

• Precizna visina objekata (z)

• DEM

• Batimetrijski modeli

Stereoskopija – postupak korištenja slika za rekonstrukciju

3D modela s karakteristikama istovjetnim originalu promatranim u

prirodi.

U fotogrametriji postoje tri osnovne primjene stereoskopije:

• pomoć u interpretaciji trodiemnzionalnih oblika objekata,

• procjenjivanje nagiba i relativnih visinskih razlika,

• pomoć prilikom kartiranja slojnica prilikom preciznog mjerenja

visinskih razlika.

Geometrijski aspekti tri hipotetske vertikalne aerofotograije

snimljene sukcesivno (H = ekspozicijske točke)

Serija aerosnimaka dobivena višestrukim nadlijetanjem, s 20 –

30 % preklopa

Dobivanje fotomozaika iz

serije snimaka

Bočni preklop: obično 20 -

30%

Columbia, SC

Original scale = 1:6,000

Focal length = 6” (152.82

mm)

March 30, 199360

60% - preklop duž jedne

linije leta

20% - preklop između dvije

linije leta

Geometrijski aspekti aerosnimaka – osnovni pojmovi

• Kontrolne oznake: Fiksne oznake na aerosnimcima koja

definiraju referentni okvir za mapiranje (obično 4 ili 8 oznaka)

• 8 marks: corners and center of sides.

• 4 marks: corners or center of sides.

• Nadir: Točka na Zemlji koja se nalazi direktno ispod kamere

• Glavna točka (Principal Point - PP): Površinska točka na koju se optička os kamere usmjerava tijekom izlaganja snimanju

• Coincides with the Nadir on truly vertical airphotos.

• Determined by drawing lines between opposite fiducial marks.

• Izocentar: Točka na pola puta između PP i nadira

• Izmjenjiva glavna točka (Conjugate Principle point - CPP): Glavna točka premještena sa susjedne snimke tijekom linije nadlijetanja

Geometry of

Overlapping

Vertical Aerial

Photographs

• Principal Points

• Conjugate Principle

Points

PP

lens

f

H

A B

B’ A’

Optical

axis

Film plane

PP, Nadir

lens

f

H

A B

B’ A’

Optical

axis

Film plane

Nadir

Vertikalni

aerosnimak Kosi aerosnimak

Isocenter

Locating

Principle

Points

Flightline #4

Photo #5

Columbia, SC

Original scale = 1:6,000

Focal length =6”

(152.82mm)

March 30, 1993

corner

side

Mjerilo aerosnimaka

• Mjerilo može biti izraženo kao:

• Verbal Scale: e.g. 1-inch on the airphoto equals 2,000-ft. in the real world

• Representative Fraction (RF) (dimensionless): e.g. 1/2,000 or 1:24,000

• Graphic Scale:

• Snimci krupnog mjerila: manja vrijednost nazivnika u razlomku

Typically: RF 1:20,000

• Snimci srednjeg mjerila:

Typically: RF between 1:20,000 and 1:100,000

• Snimci sitnog mjerila: veća vrijednost nazivnika u razlomku

Typically: RF 1:100,000

• Ratio between photo distance and ground distance, e.g., f/H =

12”/12000”=1/1000

• Fokalna udaljenost kamere (Focal Length of the camera (f))

• Visina leta aviona (Flying Height of the aircraft (H)).

Metode određivanja mjerila

Ravan teren Neravan teren

1. Comparing with source map:

Scale = (PhotoDist/MapDist*MapScale)

2. Comparing with real world

features: Scale = Photo Distance/Real Distance

3. Using flying height and focal

distance: Scale = f/H

1. Using flying height and

focal length distance:

Scale = f/(H-h)

Comparison of

photographic scales

Saint Gall,

Switzerland

Enlarged to

1:2,000

Original RF was

1:5,800 adapted from Avery and Berlin, 1992

Scale is also often labeled on the

periphery of the airphoto, but can

be erroneous. Always make your

own scale calculations.

Computing Scale

over Level Terrain

on A Single Aerial

Photograph using

distances measured

on the airphoto (ab)

and distances found

in the real world

(AB)

Jensen, 2009

Based on similar

triangles:

and

Computing Scale

over Level Terrain

on A Single Aerial

Photograph using

focal length (f) and

altitude above

ground level (H)

Jensen, 2009

Based on similar

triangles:

and

H

fs

Geometrijski elementi

vertikalnih aerosnimaka

neravnih terena

► Veliki broj različitih mjerila zbog različitih visina reljefa

Higher elevations: larger scale (closer)

Lower elevations: smaller scale (farther away)

► Obično se koristi prosječna vrijednost svih mjerila

min

minhH

fs

max

maxhH

fs

avg

avghH

fs

Geometrijski elementi

vertikalnih aerosnimaka

neravnih terena

000,28:1'14000

"6

'6000'20000

"6

min

min

s

6000’

8000’

10000’

6”

20000’

000,20:1'10000

"6

'10000'20000

"6

min

max

s

000,24:1'12000

"6

'8000'20000

"6

avg

avgs

Mjerenje visine objekta na aerosnimcima na

temelju reljefne dislokacije

Veličina reljefne dislokacije je:

• Direktno proporcionalna razlici u visini h između

vrha objekta i podnožja

• Direktno proporcionalna radijalnoj udaljenosti r

između vrha objekta i glavne točke (PP)

• Obrnuto proporcionalna visini H kamere iznad

podnožja

Mjerenje visine

objekta s

aerosnimka na

temelju reljefne

dislokacije

fth 3.172"23.2

'5.2978"129.0

Metode

stereoskopske

vizualne

analize

Paralaksa = kut između dvije linije vida pri promatranju jednog objekta iz

dva različita položaja

Cilj ortografske projekcije: smjestiti objekte zabilježene na

aerosnimcima (udaljenost, smjer) u njihovu ispravnu planimetrijsku

poziciju (geometrija ravnine)

Jensen, 2009

Digitalna ortofoto karta (DOF)

• Digitalni ortofoto - geometrijski

ispravljena fotografija u

digitalnom zapisu → rezultat

računskog prevođenja digitalnih

snimaka iz centralne u

ortogonalnu projekciju→ plan, po

izgledu fotografski, a po

geometrijskim karakteristikama

podudaran klasičnoj geodetskoj

izmjeri

• Digitalni ortofoto prikazuje

kompletnu topografiju snimljenog

područja u ortogonalnoj

projekciji; temelj:

aerofotogrametrijske snimke. http://www.geofoto.hr/index.php/hr/digitalni-ortofoto.html

DOF - Trogir

Ortofoto karta - karta sastavljena

od jedne ili više ortofoto snimki

jedinstvenog mjerila

• Službena državna karta - u

mjerilu 1:5 000 za cjelokupno

područje Republike Hrvatske.

• DOF se na području Republike

Hrvatske sustavno izrađuje od

2000. godine.

• Cijeli teritorij Republike

Hrvatske prekriven je s 10945

listova DOF (od ukupno

10945). Površina jednog lista

obuhvaća područje od 600 ha.

http://www.geofoto.hr/index.php/hr/digitalni-ortofoto.html

DOF - Uzgajalište ribe u

Drveničkom kanalu

Goosenecks

of the San

Juan River

in Utah

Vertikalni aerosnimak

Jensen, 2000

Vertikalni aerosnimak

Kosi aerosnimak manjeg područja

Jensen, 2000

Low-oblique photograph of a bridge

on the Congaree River near

Columbia, SC.

High-oblique photograph of the

Grand Coulee Dam in

Washington in 1940

Kosi aerosnimak većeg područja

Photogrammetric Aerial Frame

Camera

Two Frame Cameras Mounted in the Fuselage of a

Plane

Jensen, 2009

Aerial Camera Lens Angle-of-

View

Jensen, 2000

Multiband Aerial Photography of Century City, Los

Angeles