FOTOGRAMETRIJA: POVIJEST, METODA, VRSTE, APLIKACIJE - ZNANOST - 2024

Fotogrametr ed je tehnika za vađenje prostorne informacije iz slike, posebno fotografije iz zraka, ali i oni uzeti na kopnu ili u moru. Iz ovih se informacija kvantificiraju dimenzije i položaji predstavljenih objekata.

Fotografske su slike ravne, poput one prikazane na slici 1, ali kroz njih je moguće procijeniti, na primjer, visinu građevina ili stijena, bilo u odnosu na cestu, more ili neku drugu točku referenca.

Slika 1. Zračna slika snimljena za izvođenje fotogrametrijske izmjere. Izvor: Wikimedia Commons. Fotografija D Rameyja Logana

Stvaranje slika koje su vrlo bliske stvarnosti nije novost. Veliki Leonardo da Vinci (1452. - 1519.) bio je pionir perspektive, usavršavajući svoja načela primjenom takozvanih nestalih točaka.

Točke nestajanja su mjesta na horizontu gdje se paralelne linije konvergiraju, pružajući gledatelju osjećaj dubine.

Leonardo je to učinio slikama i crtežima izrađenim ručno, ali od trenutka kada je fotografija izumljena, u 19. stoljeću, fotografije su se počele koristiti i u tehničke svrhe.

Tako su Aimé Laussedat (1819.-1907.) I Albrecht Meydenbauer (1834.-1921.) Smatrani očevima moderne fotogrametrije. Laussedat je 1850. sagradio detaljne topografske karte supstituirajući različite perspektive na planu.

Sa svoje strane, Meydenbauer, koji je bio arhitekt, primijenio je tehniku ​​za dokumentiranje zgrada koje bi, ako budu uništene, mogle biti u potpunosti obnovljene zahvaljujući pohranjenim podacima.

U 80-ima, moderno računanje napravilo je fotogrametriju veliki iskorak naprijed, minimizirajući vrijeme potrebno za obradu slike.

Metoda fotogrametrije

Općenito gledajući, metoda se sastoji od snimanja predmeta, njihove obrade i konačne interpretacije. Glavni elementi za opisivanje osnovnog načela prikazani su na slici 2:

Slika 2. Osnovni princip snimanja slike. Izvor: F. Zapata.

Prije svega, potreban vam je senzor za snimanje slike i objektiv, tako da svaki zrak svjetlosti iz neke točke dodirne senzor na istom mjestu. Ako se to ne dogodi, točka se registrira kao sloj, što rezultira zamagljenim ili van fokusne slike.

Za rekonstrukciju objekta fotogrametrija je zanimljiva samo pravocrtna zraka nacrtana crnom bojom na slici 2. To je ona koja prolazi kroz točku nazvanu središte perspektive u leći.

Ako ta zraka, koja ide izravno od objekta, prođe kroz leću i dosegne senzor, to je udaljenost koja se traži.

Stereoskopski vid

Prirodna vizija ljudi je stereoskopska. To znači da možemo znati udaljenost na kojoj se predmeti nalaze, zahvaljujući činjenici da mozak obrađuje snimljene slike i procjenjuje reljefe.

Tako svako oko snima nešto drugačiju sliku, a onda mozak radi tumačenje kao jedno, s olakšanjem i dubinom.

Ali na ravnom crtežu ili fotografiji nije moguće znati koliko su udaljeni ili koliko blizu objekta, budući da su podaci o dubini izgubljeni, kao što je grafički objašnjeno na slici 3.

Kao što smo rekli, točka je na glavnoj zraci, ali ne postoji način da se zna je li bliži jer je objekt malen, ili ako je udaljeniji, ali pripada nečem većem.

Slika 3. Na ravnoj slici ne može se odrediti dubina predmeta. Izvor: F. Zapata.

Da bi se riješio problem blizine, uzimaju se dvije malo različite slike, kao što je prikazano u nastavku na slici 4.

Slika 4. Sjecište dviju linija omogućava nam da pronađemo stvarni položaj točke u prostoru. Izvor: F. Zapata.

Znajući sjecište zraka pomoću triangulacije otkriva se položaj predmeta iz kojeg dolaze. Ovaj se postupak naziva "podudaranje točaka" i provodi se pomoću posebno dizajniranih algoritama, jer je potrebno ponoviti postupak sa svim točkama objekta.

Pojedinosti poput položaja, kuta i drugih karakteristika fotoaparata također se uzimaju u obzir za postizanje dobrih rezultata.

vrste

Ovisno o načinu dobivanja slika, postoji nekoliko vrsta fotogrametrije. Ako su slike snimljene iz zraka, to je zračna fotogrametrija.

A ako se uzmu na zemlju, tehnika se naziva zemaljska fotogrametrija, što je bila prva praktična primjena tehnike.

Zračna fotogrametrija jedna je od najčešće korištenih grana danas jer omogućuje izradu vrlo točnih planova i karata. Slike se mogu dobiti i putem satelita, u kojem slučaju govorimo o svemirskoj ili satelitskoj fotogrametriji.

Isto tako, fotogrametrija se klasificira prema korištenim instrumentima i tretmanu slike koji može biti:

-Analog

-Analitika

-Digital

U analognoj fotogrametriji, snimanje i obrada su u potpunosti optička i mehanička.

U analitičkoj fotogrametriji okviri su analogni, ali obrađeni na računalu. I na kraju, u digitalnoj fotogrametriji digitalni je i okvir i procesni sustav.

Fotogrametrija vs. topografija

Topografija također ima za cilj da na ravnini predstavlja ruralni ili urbani teren, ističući točke interesa. I obrnuto, ako je potrebno, uzmite točke ravnine i smjestite ih u prostor.

Iz tog razloga topografija i fotogrametrija imaju mnogo toga zajedničkog, međutim, ova posljednja ima neke prednosti:

- Gotovo je uvijek jeftinije.

- Prikupljanje podataka - istraživanje - je brže, prikladno za velike površine.

- Najbolje uspijeva na vrlo neravnom terenu, osim ako nije prekriven gustom vegetacijom.

- Sve točke su registrirane podjednako.

- Podaci se mogu spremiti i nije potrebno vraćati se u polje kako bi ih ponovo dobili.

Fotogrammetrija s jednom slikom

Općenito, nije moguće rekonstruirati fotografirani objekt s jedne fotografije, osim ako se ne iskoriste neki drugi dodatni podaci, jer kao što smo već vidjeli, na ravnoj slici nema zapisa dubine.

Ipak, slike još uvijek pružaju vrijedne informacije, iako imaju određena ograničenja.

Na primjer, pretpostavimo da želite identificirati razbojnika u trgovini ili banci. Slika sa nadzorne kamere može se koristiti za određivanje visine i građe osobe koja je počinila zločin, uspoređujući je s poznatom veličinom namještaja ili drugim ljudima na slici.

Slika 5. Stolice su iste veličine i odmah znamo koja je najbliža. S druge strane, paralelne linije na podu koje se konvergiraju u daljini pružaju osjećaj dubine na fotografiji. Izvor: Pixabay.

Prijave

Fotogrammetrija se široko primjenjuje u raznim disciplinama, kao što su arhitektura, inženjerstvo i arheologija. Kao što je ranije objašnjeno, primjenjuje se u forenzičkoj znanosti i, naravno, za posebne efekte u filmovima.

Na primjer, dobre slike mogu otkriti podatke o reljefu i konfiguraciji terena. Evo nekoliko specifičnih područja od velikog interesa:

- Istraživanje komunikacijskih putova.

-Ostanak ruta.

Zemljini pokreti.

-Urbano planiranje.

- Istraživanje hidrografskih bazena.

- Zračne ankete za istraživanje rudarstva.

Uz to, fotogrametrija je vrlo cijenjen alat u:

- Arhitektura: u podizanju spomenika i građevina.

- Arheologija: rekonstruirati stare građevine od danas sačuvanih ostataka.

- Zoologija: pomaže u izradi trodimenzionalnih modela postojećih i izumrlih životinja.

- Mehanika: u modeliranju automobila, motora i svih vrsta strojeva.

Reference

1. Blog tima Adam Technologies. Kako djeluje fotogrametrija? Oporavak od: adamtech.com.au.
2. Armilarna, primijenjena geomatika. Fotogrametrijske tehnike. Oporavak od: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Photomodeler Technologies. Kako djeluje fotogrametrija? Oporavak od: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Uvod u fotogrametriju i kartografiju primijenjenu na građevinarstvo. Objavio Sveučilište Extramadura.
5. Sánchez, J. Uvod u fotogrametriju. Sveučilište u kantabriji. Oporavak od: ocw.unican.es.