Carte Fotogrammetrie

IOAN STOIAN & LUMINIŢA LIVIA BARLIBA ELEMENTE DE FOTOGRAMMETRIE

- 1 -

CUPRINS

CAPITOLUL1

NOTIUNI INTRODUCTIVE…………………………………….. 7

1.1. Observaţii preliminare …………………………………………. 71.2. Definiţii, procese şi produse …………………………………... 9

1.2.1. Culegerea datelor ……………………………………………… 101.2.2. Produse fotogrammetrice ……………………………………... 111.2.3. Procedee fotogrammetrice şi instrumente…………………… 12

1.3. Scurt istoric ……………………………………………………... 141.4. Evoluţia tehnicilor fotogrammetrice…………………………… 161.5. Ortofotogramele ………………………………………………... 19

CAPITOLUL2

BAZELE MATEMATICE ALE FOTOGRAMMETRIEI……… 21

2.1. Transformări de coordonate în plan…………………………... 212.2. Transformarea fină în plan ……………………………………. 242.3. Transformarea omografică între forme de ordinul II ……….. 272.4. Transformarea prin inversiune în plan ……………………….. 282.5. Sisteme de coordonate tridimensionale……………………… 292.6. Rotaţia spaţială …………………………………………………. 30

2.6.1. Condiţiile de ortogonalitate. Proprietăţile matricelorortogonale ……………………………………………………….

30

2.6.2. Determinarea rotaţiei spaţiale prin 3 rotaţii plane …………... 322.7. Transformarea conformă tridimensională …………………… 362.8. Transformarea afină în spaţiul tridimensional ………………. 392.9. Transformarea omografică între forme de ordinul II ……….. 42

2.10. Transformarea prin inversiune în spaţiu …………………….. 43

CAPITOLUL3

AEROFOTOGRAFIEREA …………………………………….. 45

3.1. Generalităţi. Camere fotogrammetrice aeriene ……….. 453.1.1. Clasificare –tipuri de camere fotoaeriene …………………… 463.1.2. Anexele camerelor fotoaeriene ……………………………….. 483.1.3. Camera aeriană digitală LEICA ADS40 (AIRBORNE

DIGITAL SENSOR) …………………………………………….52

3.1.4. Avioane utilizate în aerofotografiere………………………….. 573.2. Metode de aerofotografiere …………………………………… 583.3. Pregătirea zborului de aerofotografiere………………………. 62

3.3.1. Proiectarea aerofotografierii-exemplu proiect de zbor 62


- 2 -

pentru municipiul Craiova ……………………………………...3.3.2. Stabilirea elementelor necesare proiectării aerofotografierii. 633.3.3. Pregătirea zborului de aerofotografiere şi aprecierea

calităţii fotogramelor …………………………………………… 653.4. Elementele de orientare ale fotogramelor……………………. 733.5. Scara aerofotogramelor……………………………………….. 80

3.5.1. Determinarea scării fotogramelor nadirale…………………… 813.5.2. Scara fotogramei înclinate ……………………………………. 83

3.6. Deformaţii pe fotograme-factorii care influenţează poziţiapunctelor imagine şi a direcţiilor pe fotograme ……………… 84

3.6.1. Influenţa înclinării axei de fotografiere asupra poziţieipunctelor imagine şi direcţiilor de pe fotograme…………….. 84

3.6.2. Influenta reliefului terenului asupra poziţiei punctelorimagine şi direcţiilor de pe fotograme …………………….….. 89

3.6.3. Trenarea imaginilor pe fotograme ………………………… 913.6.4. Influenţa deformării materialelor fotosensibile asupra

poziţiei punctelor de pe fotograme …………………………… 933.7. Suprafaţa utilă a fotogramelor…………………………………. 94

CAPITOLUL4

ELEMENTE DE FOTOGRAMETRIE DIGITALĂ……………. 95

4.1. Noţiuni introductive …………………………………………….. 954.1.1. Sursele de imagini digitale…………………………………….. 974.1.2. Scannere fotogrammetrice ……………………………………. 1004.1.3. Foto – senzorii ………………………………………………….. 1044.1.4. Alte componente ale scannerelor……….…………………….. 1064.1.5. Sursele de erori în cazul scannerelor ………………………... 1074.1.6. Achiziţionarea directă a datelor imagine……………………... 1074.1.7. Camere digitale de aerofotografiere …………………………. 114

4.2. Prelucrarea imaginilor …………………………………………. 1184.2.1. Reprezentarea imaginilor digitale……………………………... 1184.2.2. Funcţii discrete şi digitizarea ………………………………….. 1194.2.3. Caracteristicile generale ale imaginilor ………………………. 122

4.3. Reprezentări convenţionale ale radiometriei ………………... 1294.4. Structuri de date ………………………………………………... 1334.5. Îmbunătăţirea imaginilor ………………………………………. 1444.6. Operaţiuni spaţiale 1…………………………………………… 1494.7. Transformări ale imaginilor……………………………………. 152

4.7.1. Determinarea conturului ………………………………………. 1534.7.2. Scheletizare …………………………………………………….. 1544.7.3. Transformări morfologice (Morphological Processing)……... 156


- 3 -

CAPITOLUL5

ELEMENTE DE FOTOGRAMMETRIE ANALITICĂ ………. 157

5.1. Introducere, conceptul imagine şi spaţiu obiect …………….. 1575.2. Sistemele de coordonate ……………………………………… 159

5.2.1. Sistemele de coordonate imagine (fotocoordonate)………... 1595.2.2. Sistemul de coordonate spaţiu - obiect ……………………… 160

5.3. Orientarea interioară …………………………………………… 1605.3.1. Transformarea prin asemănare………………….……………. 1615.3.2 Transformarea afină (affine transformation)…………………. 1615.3.3 Corecţia distorsiunii radiale …………………………………… 162

5.3.4. Corecţia refracţiei ……………………………………………… 1635.3.5. Corecţia Curburii Pământului …………………………………. 1645.3.6. Clasificarea coordonatelor luate în calcul …………………… 165

5.4. Orientarea exterioară ………………………………………….. 1675.4.1. Foto intersecţia …………………………………………………. 1695.4.2. Calculul coordonatelor imagine……………………………….. 169

5.5. Orientarea unui stereomodel …………………………………. 1695.5.1. Modelul tridimensional, Sistemul de coordonate model …… 1695.5.2. Orientarea dependentă comparativă ………………………… 1715.5.3. Orientarea independentă comparativă……………………….. 1735.5.4. Orientarea directă ……………………………………………… 1745.5.5. Orientarea absolută ……………………………………………. 175

5.6. Condiţia de coplanaritate ……………………………………… 1775.7. Orientarea relativă independentă …………………………….. 1865.8. Orientarea absolută a stereomodelului………………………. 1905.9. Relaţii matematice de bază …………………………………… 191

5.10. Determinarea valorilor aproximative ale parametrilor deorientare ………………………………………………………… 192

5.11. Compensarea orientării absolute ……………………………. 1945.12. Aerotriangulaţia analitică – compensarea în bloc…………… 1965.13. Compensarea în bloc cu benzi ……………………………….. 1985.14. Compensarea în bloc cu modele independente ……………. 1995.15. Compensarea în bloc cu fascicule fotogrammetrice……….. 2005.16. Precizia aerotriangulaţiei ……………………………………… 201

CAPITOLUL6

SISTEME DE MĂSURARE …………………………………… 203

6.1. Plotterele analitice ……………………………………………… 2036.1.1. Descrierea sistemului….....…………..……………………....... 2036.1.2. Funcţii de bază …………………………………………………. 2076.1.3. Derularea clasică a operaţiunii.............................................. 2086.1.4. Avantajele plotterelor analitice............................................... 211

6.2. Staţii Fotogrammetrice Digitale (Digital PhotogrammetricWorkstations) ........................................................................ 211

6.2.1. Situaţia actuală ..................................................................... 212


- 4 -

6.2.2. Componentele sistemului de bază........................................ 2146.2.3. Funcţii ale sistemului de bază............................................... 214

CAPITOLUL7

ELEMENTE DE FOTOGRAMMETRIE TERESTRĂ ............ 241

7.1. Generalităţi ........................................................................... 2417.2. Stereograma terestră analogică............................................ 2417.3. Bazele matematice ale fotogrammetriei terestre analogice... 2427.4. Camere fotogrammetrice terestre analogice......................... 243

7.4.1. Descrierea fototeodolitelor .................................................... 2437.4.2. Camerele stereometrice ....................................................... 2447.4.3. Exploatarea stereogramelor terestre .................................... 245

7.5. Organizarea lucrărilor de aerofotogrammetrie terestră ........ 2467.5.1. Întocmirea proiectului ........................................................... 2467.5.2. Lucrări de teren .................................................................... 2477.5.3. Lucrări de laborator .............................................................. 247

7.6. Elemente de fotogrammetrie terestră digitală........................ 2487.6.1. Eliminarea părţilor nerelevante ............................................. 2507.6.2. Controlul transparenţei.......................................................... 2517.6.3. Eliminarea distorsiuni optice ................................................. 2517.6.4. Suprafeţe curbe sau neregulate............................................ 2527.6.5. Imagini şi desene................................................................... 2537.6.6. Mozaicarea ........................................................................... 2537.6.7. Vectorizarea automată........................................................... 253

7.7. Metoda georadar .................................................................. 2547.7.1. Principiul metodei.................................................................. 2557.7.2. Adâncimea investigaţiei ........................................................ 2557.7.3. Domeniile de aplicare a metodei georadar ........................... 2567.7.4. Aplicaţii georadar pentru detectarea conductelor ................. 261

7.8. Metoda magnetică ................................................................ 267

LUCRĂRI PRACTICELUCRAREA

ITRANSFORMĂRI DE COORDONATE ................................ 273

A. PRINCIPII DE BAZĂ............................................................. 273B. EXEMPLU DE TRANSFORMAREA AFINĂ.......................... 273C. TEMA LUCRĂRII .................................................................. 276

LUCRAREAII

CALIBRAREA FOTOGRAMELOR ...................................... 277

A. CONSIDERAŢII TEORETICE ............................................... 277A.2.1. Reducerea coordonatelor măsurate la punctul principal….... 278A.2.2. Corectarea erorilor instrumentale.......................................... 279

B. CONŢINUTUL LUCRĂRII...................................................... 280


- 5 -

LUCRAREAIII

PREGĂTIREA ŞI APRECIEREA CALITĂŢII ZBORULUI ŞIA FOTOGRAMELOR ........................................................... 283

A. CONSIDERAŢII TEORETICE .............................................. 283B. CONŢINUTUL LUCRĂRII ..................................................... 284

B.3.1. Pregătirea zborului de aerofotografiere................................. 284B.3.2. Aprecierea calităţii aerofotogramelor…………………..... 287

C. TEMA LUCRĂRII................................................................... 290

LUCRAREAIV

CORECŢII APLICATE COORDONATELOR – IMAGINE … 291

A. CONSIDERAŢII TEORETICE ............................................... 291A.4.1. Deformaţii pe fotograme-factorii care influenţează poziţia

punctelor imagine şi a direcţiilor pe fotograme...................... 293A.4.2. Influenţa reliefului terenului asupra poziţiei punctelor

imagine şi direcţiilor de pe fotograme.................................... 295A.4.3. Trenarea imaginilor pe fotograme.......................................... 297A.4.4. Influenţa deformării materialelor fotosensibile asupra

poziţiei punctelor de pe fotograme........................................ 298

LUCRAREAV

LUCRĂRI DE TEREN ÎN FOTOGRAMMETRIE .................. 299

A. CONSIDERATII TEORETICE ............................................... 299A.5.1. Descifrarea fotogrammetrică ................................................ 299

A.5.1.1. Generalităţi............................................................................ 299A.5.1.2. Criterii pentru descifrare ....................................................... 300A.5.1.3. Calitatea descifrării ............................................................... 302A.5.1.4. Descifrarea detaliilor ............................................................ 302A.5.1.5. Organizarea lucrărilor de descifrare...................................... 306

A.5.2. Reperajul fotogrammetric ..................................................... 308A.5.2.1. Scopul reperajului ................................................................. 308A.5.2.2. Proiectarea şi execuţia reperajului fotogrammetric .............. 309

LUCRAREAVI

PRELUCRAREA IMAGINILOR ............................................ 313

A. CONSIDERATII TEORETICE ............................................... 313A.6.1. Consideraţii teoretice ............................................................ 314

A.6.1.1. Tehnici de îmbunătăţire a imaginilor ..................................... 314A.6.1.2. Operaţii punctuale de modificare a contrastului ................... 314A.6.1.3. Transformări neliniare ale contrastului ................................. 315

A.6.2. Detalii de implementare ........................................................ 316B. MOD DE LUCRU .................................................................. 317


- 6 -

LUCRAREAVII

DIGITIZAREA BLOCURILOR FIZICE ................................. 327

A. CONSIDERATII TEORETICE ............................................... 327A.7.1. Caracteristici esenţiale LPIS România.................................. 327A. 7.2. Abordarea vectorizării ........................................................... 330

A.7.2.1. Unitatea de vectorizare.......................................................... 330A.7.2.2. Pregătirea vectorizării............................................................ 330A.7.2.3. Obiectele care se vectorizează.............................................. 330A.7.2.4. Categorii de folosinţă eligibile ............................................... 334A.7.2.5. Scheme de vectorizare ......................................................... 335

A.7.3. Fotointerpretare / Vectorizare ............................................... 336A.7.3.1. Criterii de fotointerpretare...................................................... 336A.7.3.2. Reguli de vectorizare ............................................................ 340A.7.3.3. Reguli de codificare .............................................................. 343

A.7.4. Exemple de fotointerpretare orientată LPIS România .......... 344A.7.4.1. Exemple de vectorizare obiecte de tip BA ........................... 344A.7.4.2. Exemple de vectorizare SA ................................................. 357A.7.4.3. Exemple de vectorizare obiecte de tip NA ............................ 368A.7.4.4. Erori în ortofotograme ........................................................... 374

B. APLICAŢIA PRACTICĂ ....................................................... 374

BIBLIOGRAFIE .................................................................... 375


- 7 -

CAPITOLUL 1NOŢIUNI INTRODUCTIVE

1.1. Observaţii preliminare

Acest curs oferă o prezentare generală a Fotogrammetriei, punând accentpe teorie şi principiile generale de funcţionare a specialităţii. Fotogrammetria este odisciplină inginerească puternic influenţată de evoluţiile în informatică şielectronică.

Utilizarea tot mai intensă a calculatoarelor a avut şi va continua să aibă unimpact mare asupra fotogrammetriei. Disciplina este ca multe altele, într-o stareconstantă de schimbare. Acest fapt este evidenţiat de trecerea de la analogic lametodele analitice şi digitale.

Întotdeauna a existat un anumit decalaj tehnologic între ultimeledescoperiri făcute de cercetători şi implementarea acestora în procesul tehnologic.În acest sens, practica fotogrammetrică este un proces industrial. Un număr deorganizaţii sunt implicate în acest proces. Invenţiile sunt asociate organizaţiilor decercetare, cum ar fi universităţi, institute de cercetare şi departamentele decercetare a industriei. Dezvoltarea unui produs bazat pe cercetare este o a douafază şi se realizează, de exemplu, de către societăţile ce produc echipamente defotogrammetrie.

Între cercetare şi dezvoltare, există multe asemănări, diferenţa majoră fiindfaptul că rezultatele activităţilor de cercetare nu sunt cunoscute dinainte.Obiectivele de dezvoltare pe de altă parte, sunt precis definite, în termenele detimp şi cost şi mai ales de specificaţiile tehnice ale produsului.

A treia persoană în acest lan este fotogrammetristul, persoana carefoloseşte instrumentele şi metodele zi de zi. Acesta oferă un sprijin valoros pentrucercetători şi dezvoltători. Figura 1.1. ilustrează relaţia între diferitele organizaţii şitimpul scurs de la momentul unei invenţii, până când aceasta devine operaţionalăşi disponibilă pentru practica fotogrammetrică.

Plotterul Analitic poate servi drept exemplu pentru decalajul de timp susmenţionat.

Inventat la sfârşitul anilor cincizeci, acesta a fost fabricat în cantităţiimportante, iar aproape douăzeci de ani mai târziu, la începutul anilor optzeci, eleerau încă în uz. Un alt exemplu este triangulaţia aeriană.


- 8 -

Fig. 1.1. Timpul - decalaj între cercetarea, dezvoltarea şi utilizareaoperaţională a unei noi metode sau instrument

Fundamentele matematice au apărut în anii cincizeci, dar primeleprograme au devenit disponibile la sfârşitul anilor şaizeci, însă a fost nevoie deîncă un deceniu înainte ca această metodă sa fie utilizată pe scară largă înpractica fotogrammetrică.

Există doar câţiva producători de echipamente fotogrammetrice. Cele douăcompanii lider pe piaţa acestor produse sunt Leica (care recent a contopit în cadrulsău companiile elveţiene Wild şi Kern) şi Carl Zeiss din Germania (înainte deunificare existând două societăţi distincte: Zeiss Oberkochen şi Zeiss Jena).

Fotogrammetria şi teledetecţia sunt două domenii conexe. Acest lucru estemanifestat prin organizaţii naţionale şi internaţionale. Societatea Internaţională deFotogrammetrieşi Teledetecţie (ISPRS) este o organizaţie neguvernamentală dedicatăprogresului fotogrammetriei şi teledetecţiei precum şi aplicaţiilor acestora. Aceastaa fost fondată în 1910. Membrii acesteia sunt societăţi naţionale şi suntreprezentate prin profesionişti şi specialişti în fotogrammetrie şi teledetecţie ai unorstate. O astfel de organizaţie naţională este şi Societatea Americană deFotogrammetrie şi Teledetecţie (ASPRS).

Principala diferenţă dintre fotogrammetrie şi teledetecţie este punerea înpractică; în timp ce fotogrammetriştii produc hărţi şi determină poziţii precisetridimensionale de puncte, specialiştii în teledetecţie analizează şi interpreteazăimagini pentru obţinerea de informaţii despre pământ şi zonele de apă. Aşa cumdescrie figura 1.2. ambele discipline au legătură cu Geographic InformationSystems (GIS) în alcătuirea căruia ambele aduc informaţiile esenţiale. Foarte des,esenţa în informaţiile topografice este produsă de fotogrammetriţi sub formă dehartă digitală.

ISPRS a adoptat sistemul metric, sistem folosit şi în acest curs. În unelecazuri găsim că sistemul de măsurare în feets (picioare) este mai adecvat, înspecial în cazul distanţelor focale ale camerelor. În ciuda efortului considerabil, dinpăcate, nu există o nomenclatură comună. Vom urma cât mai îndeaproapetermenii şi definiţiile prezentate în (96). Studenţii interesaţi de o descriere maiamănunţită a fotogrammetriei vor studia (6), (7), (10), (11).


- 9 -

Fig. 1.2. Relaţia dintre fotogrammetrie, teledetecţie şi GIS

Publicaţia oficială a ISPRS se numeşte Fotogrammetrie şi Teledetecţie(Photogrammetry and Remote Sensing). Publicaţia ASPRS este intitulatăInginerie Fotogrammetrică şi Teledetecţie (Photogrammetric Engineering andRemote Sensing) PERS, apare lunar, în timp ce Evidenţa Fotogrammetrică(Photogrammetric Record), publicată de Societatea Britanică de Fotogrammetrieşi Teledetecţie, apare de şase ori pe an. O altă publicaţie de renume esteZeitschrift fur Photogrammetrie und Fernerkundung, ZPF, publicată lunar decătre societatea germană.

1.2. Definiţii, procese şi produse

Nu există nici o definiţie universal acceptată pentru fotogrammetrie.Definiţia dată mai jos cuprinde cele mai importante caracteristici alefotogrammetriei.

Fotogrammetria este ştiinţa de a obţine informaţii fiabile cu privire lacaracteristicile suprafeţelor şi corpurilor, fără a avea contact fizic cu acestea,precum şi de a măsura şi interpreta aceste informaţii.

Numele "Fotogrammetrie" este derivat din trei cuvinte în limba greacăPhos sau Phot ceea ce înseamnă lumină, Gramma ceea ce înseamnă o scrisoaresau ceva desenat, şi metrein, substantiv de măsură.

Pentru o înţelegere mai rapidă şi cu scopul de simplificare s-a adoptat odefiniţie abstractă şi anume metoda Studiului Global al Sistemelor abordat încomplexul domeniu al fotogrammetriei. Figura 1.3. ilustrează ideea. În primul rând,Fotogrammetria este considerată o "cutie neagră". Intrarea este caracterizată prin


- 10 -

obţinerea de informaţii de încredere prin procese de înregistrare a modelelorenergiei electromagnetice radiante, predominant sub formă de imagini fotografice.

Ieşirea, pe cealaltă parte, cuprinde produse fotogrammetrice generate încadrul cutiei neagră a căror funcţionare o vom descoperi în acest curs.

Fig. 1.3. Fotogrammetria prezentată sub forma studiului global al sistemelor

Intrarea este prezentată de obicei ca date culese, "cutia neagră" implicăproceduri şi instrumente fotogrammetrice iar ieşirea cuprinde produsefotogrammetrice.

1.2.1 Culegerea datelor

Culegerea datelor în fotogrammetrie este procedeul de obţinere deinformaţii de încredere cu privire la proprietăţile suprafeţelor şi obiectelor. Acestlucru este realizat fără contact fizic cu obiectele, ceea ce evidenţiază în moddeosebit diferenţa faţă de topografie. Informaţiile primite de la distanţă pot figrupate în patru categorii:

Informaţiile geometrice sunt cele care implică poziţia spaţială şi forma deobiecte. Acesta este cea mai importantă sursă de informaţii în Fotogrammetrie.

Informaţia fizică se referă la proprietăţile radiaţiilor electromagnetice, deexemplu, radiant de energie, lungime de undă, şi polarizare.

Informaţia semantică reprezintă sensul de interpretare al imaginii. Acestaeste, de obicei, obţinut prin interpretarea datelor înregistrate.

Informaţia temporală este legată de schimbarea unui obiect în timp, deobicei, obţinută prin compararea mai multor imagini, care au fost înregistrate lamomente diferite.


- 11 -

După cum se arată în tabelul 1.1 obiectele teledetectate de la distanţă potvaria de la planete la porţiuni din suprafaţa Pământului, la piese industriale, clădiriistorice sau organismele umane.

Numele generic pentru dispozitivele de achiziţie de date este senzor,constând dintr-un sistem detector optic. Senzorul este montat pe o platformă.Senzorii tipici sunt camerele, unde materialul fotografic serveşte ca detector. Elesunt montate pe avioane acestea fiind platformele cele mai comune. Tabelul 1.1.sintetizează diferite obiecte şi platforme asociindu-le cu diverse aplicaţii defotogrammetrie.

Tabelul 1.1.

Diferite domenii de specializare a Fotogrammetriei, obiectele acestora şisenzorii platformelor

Obiect Platformă desenzori

Specializare

Planeta Vehicul spaţial Fotogrammetrie spaţialăSuprafaţaPământului

AvionVehicul spaţial

Fotogrammetrie aeriana

Parte industrială Trepied Fotogrammetrie industrialăClădiri istorice Trepied Fotogrammetrie arhitecturalăCorpul omenesc Trepied Fotogrammetrie medicală (biostereometrică)

1.2.2 Produse fotogrammetrice

Produsele fotogrammetrice se împart în trei categorii: produse fotografice,rezultate numerice, precum şi hărţi.

Produse fotografice

Produsele fotografice sunt derivate din fotografii unice sau compuse dinsuprapuneri fotografice. Figura 1.4. descrie caz tipic de fotografii realizate de unaparat de fotografiat aerian. Pe durata expunerii, o imagine latentă este formată şieste dezvoltată pentru a deveni negativ. În acelaşi timp diapozitive şi imprimări pehârtie sunt obţinute. Deasemenea măririle pot fi destul de utile pentru proiectareapreliminară sau studiile de planificare. O apropiere mai bună de perfecţiune la ohartă sunt rectificările. O rectificare în plan implică doar bascularea şi înclinareadiapozitivului pentru a fi paralel cu solul. În cazul în care terenul are un relief variat,o fotografie rectificată încă mai are erori. Doar o fotografie diferenţiat rectificată,mai bine cunoscut sub numele de ortofoto, geometric este identică cu o hartă.

Produsele fotografice obţinute prin suprapunerea mai multor fotografii suntfrecvent utilizate ca primă bază pentru studii de planificare generală.Fotomozaicurile sunt cele mai cunoscute, dar şi cele compuse cu ortofotografii,numite hărţi ortofoto sunt, de asemenea utilizate mai ales acum existândposibilitatea de a le modifica cu metodele de fotogrammetrie digitală.


- 12 -

Rezultatele calculate

Triangulaţia aeriană este o aplicaţie extrem de eficientă a Fotogrammetriei.Acesta oferă poziţii de puncte tridimensionale, măsurată pe fotografii, într-unsistem de coordonate de control la sol, având ca exemplu, reţeaua geodezică destat.

Profilurile şi secţiunile transversale sunt procedee tipice pentru proiectareade drumuri, cazuri în care este nevoie de calculul cantităţilor. Forma cea mai desîntâlnită de reprezentare a porţiunilor din suprafaţa Pământului este DEM (DigitalElevation Model).

Aici, criteriile sunt evaluate la distanţe regulate între punctele din reţea.

Fig. 1.4. Negative, diapozitive, reducerea de extindereşi rectificarea în plan

Hărţi

Hărţile sunt produsul cel mai frecvent al Fotogrammetriei. Acestea suntproduse la diverse scări şi grade de precizie. Hărţile planimetrice conţin doarpoziţia orizontală a caracteristicilor terenului în timp ce hărţile topografice includdate de elevaţie, de obicei sub forma de linii de contur şi creşteri sau scăderi aleelevaţiei în locurile unde acestea sunt prezente. La. hărţile tematice accentuează oanumită caracteristică, de exemplu, reţeaua de transport.

1.2.3 Procedee fotogrammetrice şi instrumente

În încercarea noastră de a obţine o analiză generală cât mai clară asupraFotogrammetriei, am abordat metoda de studiu globală a sistemelor. Până înprezent am dezbătut intrarea şi ieşirea. Evident, scopul procedeelorfotogrammetrice este de a converti informaţia de la intrare în cea dorită dupăieşire.


- 13 -

Să luăm o fotografie aeriană în calitate de element care intră şi o hartă caprodus după ieşire. Care sunt principalele diferenţe între cele două? Tabelul 1.2.enumără trei diferenţe.

În primul rând, sistemul de proiecţie este diferit iar una dintre sarcinilemajore ale Fotogrammetriei este de a stabili parametrii corespunzători detransformare. Acest lucru este realizat prin mijloace mecanice/mijloace optice înFotogrammetria analogică, sau de programe pentru calculator, în Fotogrammetriaanalitică.

O altă diferenţă evidentă este cantitatea de date. Pentru a evidenţia acestcomentariu,să ne abatem pentru un moment să vedem câtă informaţie conţine ofotografie aeriană. Vom aborda această problemă prin împărţirea continuă afotografiei în patru părţi. După un timp, cadranele tot mai mici ajung la odimensiune în care informaţiile pe care le conţin nu sunt diferite. O astfel de micăzonă se numeşte pixel în cazul în care imaginea este stocată pe un computer.Un pixel este cea mai mică unitate a unei imagini şi mărimea sa este umbra gri alocaţiei fixe a acelei imagini. De obicei, gama continuă a valorilor gri este împărţităîn 256 de valori discrete, pentru că 1 byte este suficient pentru a stoca un pixel.Experienţa ne spune că cea mai mică dimensiune pixel este de aproximativ 5 μm.Având în vedere dimensiunea unei fotografii (9 inci sau 22,8 cm), avemaproximativ o jumătate de gigabyte (0,5 GB) de date pentru o fotografie. O hartăilustrând aceeaşi imagine va avea doar câteva mii de byte de date. Prin urmare, unalt obiectiv important este de reducerea dimensiunilor datelor.

Tabelul 1.2.Diferenţe între fotografii şi hărţi

Fotografie Harta SarcinăProiecţia Central Ortogonală TransformăriDate ≈ 0.5 GB Puţini KBInformaţii Explicite Implicite

Identificarea caracteristicilor şiextracţia caracteristicilor

Informaţia pe care vrem să o reprezentăm pe hartă trebuie să fie cât maiexactă. Prin exactă înţelegem că toată informaţia să fie marcată. Un punct sau olinie sunt caractere ce au asociate atribute care explică denumirea sau tipul desimbol reprezentat. În cazul unei imagini, pixel-ul nu are un simbol asociat care sane spună cărui obiect să fie atribuit. Astfel informaţia nu este disponibilă în cea maiexplicită formă, iar pentru a evidenţia pe hartă informaţia căutată este nevoie deidentificarea şi extragerea caracteristicilor căutate.

În cele din urmă, ne referim din nou la figura 1.3. şi subliniem diferiteleinstrumente folosite pentru a îndeplini sarcinile descrise mai sus. Un rectificatoreste un fel de copiator care face rectificări pe imagini în plan. În scopul de a generaortofotografii, este necesar un proiector ortofoto.


- 14 -

Un comparator este un instrument de măsurare precisă care ne permitesă măsurăm puncte pe diapozitive (fotocoordonate). Acesta este utilizat în principalîn triangulaţia aeriană. Pentru a măsura poziţii de puncte 3D într-un model stereo,este necesar un instrument de imprimare a stereo modelelor sau plotter-ul stereodenumire pe scurt.

Acest instrument efectuează transformarea centrului de proiecţie de peproiecţia ortogonală într-un mod analogic. Acesta este motivul pentru care acesteinstrumente, sunt uneori mai puţin oficial numite plottere analogice. Un plotteranalitic stabileşte transformarea calculelor. Ambele tipuri de plottere sunt folosite înprincipal pentru a produce hărţi, DEM şi profiluri.

Un instrument fotogrammetric mai recent este softcopy workstation , şieste primul produs tangibil al fotogrammetriei digitale. Acesta este un instrumentcare se ocupă mai mult de procesarea imaginii decât de fotografii.

1.3 Scurt istoric

Dezvoltarea fotogrammetriei în mod clar a depins de dezvoltarea generalăa ştiinţei şi tehnologiei. Este interesant de observat că cele patru etape majore aledezvoltării fotogrammetriei sunt direct legate de invenţiile tehnologice în fotografie,aeronautică, calculatoare şi electronică.

Figura 1.5. descrie cele patru etape ale Fotogrammetriei. ÎnceputulFotogrammetriei a fost inventarea fotografiei de către Daguerre şi Niepce, în 1839.Prima etapă, de la mijlocul şi spre sfârşitul secolului trecut, a fost una de pionieratşi de experimentare, cu realizări remarcabile în fotogrammetria terestră şifotogrammetria realizată din balon.

A doua generaţie denumită Fotogrammetrie analitică, este caracterizatăprin inventarea stereofotogrammetriei de către Pulfrich (1901). Acest lucru adeschis calea pentru construcţia de stereoplottere primul de către Orel, în 1908.Avioane şi camere de fotografiat au devenit operaţionale în timpul Primul RăzboiMondial. Între cele două războaie mondiale, principalele fundaţii de tehnicătopografică aeriană au fost înfiinţate şi funcţionează şi astăzi. Instrumentele derectificare analogică şi stereoplotterele, bazate pe tehnologii mecanice şi optice, audevenit disponibile la scară largă, Fotogrammetria impunându-se ca metodăeficientă de topografie şi cartografie. Teoria de bază matematică a fost cunoscută,dar cantitatea de calcule a fost prohibitivă pentru soluţii numerice şi, prin urmare,toate eforturile au fost orientate spre metodele analogice. Von Gruber se spune căa numit Fotogrammetria arta de a evita calcule.


- 15 -

Fig. 1.5. Faze majore în dezvoltarea fotogrammetriei,ca urmare a inovaţiilor tehnologice

Odată cu apariţia calculatorului, a treia etapă a început, sub denumirea deFotogrammetrie analogică. Schmid a fost unul dintre primii fotogrammetrişti careau avut acces la un computer. El a pus bazele Fotogrammetriei analogice în aniicincizeci, folosind algebra matrice. Pentru prima dată a fost făcută o încercareserioasă a teoriei de ajustare a măsurătorilor fotogrammetrice. Însă au mai trecutcâţiva ani până când au devenit operaţionale primele programe. Brown a dezvoltatprimul program de ajustare în block bazată pe legături la sfârşitul anilor 60, la scurttimp înainte ca Ackermann să raporteze un program cu modele independent încalitate de concept de bază. Ca rezultat, performanţa precizie de triangulaţieaeriană s-a îmbunătăţit cu un factor de zece procente.


- 16 -

În afară de triangulaţia aeriană, plotterele analogice sunt o altă invenţiemajoră a celei de-a treia etape. Din nou, vom observa un decalaj de timp întreinvenţie şi introducerea în practică a fotogrammetriei. Helava a inventat plottereanalogice, în anii cincizeci dar cu toate acestea, au devenit instrumente disponibiledoar în anii optzeci pe o scară largă.

A patra etapă - Fotogrammetria digitală, este în curs de dezvoltare rapidăca disciplină nouă în Fotogrammetrie. Spre deosebire de toate celelalte faze,imaginile digitale sunt utilizate în locul fotografiilor aeriene. Odată cudisponibilitatea unor dispozitive de stocare, care permite un acces rapid pentruimagini digitale, si microprocesoare cu chip-uri speciale, Fotogrammetria digitală aînceput în serios cu numai câţiva ani în urmă. Domeniul este încă la început şi nu i-a făcut întru totul loc în ştiinţa numită fotogrammetrie.

1.4. Evoluţia tehnicilor fotogrammetrice

Înregistrarea suprafeţelor de teren prin imagini aeriene este cea maieficientă tehnică de cartografiere a zonelor foarte întinse. În dezvoltareafotogrammetriei s-au parcurs trei etape tehnologice fundamentale, acestea toatefiind bazate pe utilizarea filmului ca suport al înregistrărilor fotografice.

Fotogrammetria analogică: Înregistrările se realizează cu camere clasiceanalogice, se obţin fotograme pe film lat de 19 sau 24 cm care se prelucrează laaparatură de stereorestituţie optică analogică generând hărţile pe mese de desenîn format analogic pe foi de hartă suport plastic – aşa numitele originale de editare.Aceasta a fost principala metodă utilizată în România în cartografiereafotogrammetrică.

Fotogrammetria analitică: Înregistrările se execută tot cu cameraanalogică, prelucrarea fotogramelor pe film se realizează tot cu aparatură opticădar hărţile se generează direct în format vector în memoria unui calculator.Această etapă a fost practic sărită în România.

Fotogrammetria digitală: Înregistrările sunt de regulă tot analogice darfotogramele pe film sunt scanate obţinându-se fotograme digitale care seprelucrează cu softuri specializate de stereorestituţie digitală. Evoluţia acestorsofturi a fost deosebit de rapidă ele producând date 3D prelucrabile cu programeleCAD în vederea cartografierii digitale. Această metodă este cea utilizată astăzi întoată lumea inclusiv în România.

Aerofotografierea digitală. O tehnologie care s-a impus în ultimii ani cu oviteză ameţitoare este deja prezentă şi pe piaţa românească. În acest cazînregistrările fotogrammetrice sunt direct digitale, filmul fiind complet eliminat.Acest fapt duce automat la dispariţia celor două operaţii esenţiale din lanţultehnologic aşa zis clasic, care pe lângă costurile importante, introduceau înmetodele anterioare şi diferite erori: developarea şi scanarea.


- 17 -

Avion fotogrammetric Camera digitală DMC

Fig. 1.6. Echipamente fotogrammetrice moderne

Procesul de prelucrare a imaginilor fotogrammetrice începe cudeterminarea centrului fiecărei fotograme (orientarea interioară), orientareafotogramelor între ele prin procedee de corelaţie automată şi semiautomată(orientarea relativă) şi determinarea poziţiei şi orientării absolute în spaţiu a fiecăreifotograme (orientarea absolută). În urma acestor etape se creează modelestereoscopice orientate (perechi de fotograme orientate) care pot fi astfelexploatate independent.

Dat fiind necesarul mare de puncte în procesul de orientare absolută,pentru proiecte fotogrammetrice mari, trebuie efectuată o îndesire a puncteloriniţiale corespondente teren – imagine astfel încât fiecare model stereoscopic săconţină puncte cu coordonate în sistemul fotogramei şi în sistemul teren. Aceastăoperaţie se execută automat sau semiautomat în procesul numit aerotriangulaţie

În urma aerotriangulaţiei se obţin parametrii de orientare exterioară afotogramelor şi se poate trece la operaţiile de extragere de informaţii prin aşanumitul procedeu de restituţie.

Restituţia (vectorizarea) este metoda prin care parcurgerea în modelelestereoscopice a detaliilor liniare cu ajutorul unui cursor special generează hartadigitală a zonei respective în format vectorial editabilă apoi cu softuri CAD decartografie automată.. În acelaşi fel se extrag puncte necesare modelării 3D sau sedesenează curbe de nivel pentru reprezentarea reliefului.

Aerofotografierea digitală multiplă este o tehnică nou dezvoltată maiîntâi pentru localităţi însă avantajele sale au impus-o în numeroase alte aplicaţii şi-n afara mediului urban. Ideea este bazată pe combinarea imaginilor verticale cuimaginile oblice şi gestionarea acestora cu softuri specializate care să permităefectuarea de măsurători metrice inclusiv pe imaginile oblice şi mai mult să poată fiintegrate în aplicaţii GIS. O astfel de tehnologie mai este cunoscută sub numele dePICTOMETRIE.

Astfel de sisteme se bazează pe înregistrarea simultană cu 8 sau 12camere astfel dispuse încât să preia simultan imagini în toate direcţiile, după cazimagini oblice cu unghi mare de înclinare (atunci când linia orizontului se vede în


- 18 -

imagine) sau unghi mic de înclinare (linia orizontului nu apare în imagine).Tehnologia se bazează pe determinarea precisă a vectorilor axelor de vizare şi acentrelor de fotografiere şi combinarea imaginilor astfel încât determinările metricemai ales în altitudine devin mult mai precise decât în fotogrammetria clasică(unghiurile de intersecţie pentru determinarea punctelor sunt mai mari, direcţii maimulte).

Avantajele fotografierii multiple sunt deosebite:

· La un singur zbor se înregistrează un număr mare de imagini ceea cescade costul pe imagine;

· Într-o singură imagine oblică intră mult mai multă informaţie decât într-oimagine verticală;

· Măsurătorile pe astfel de imagini sunt mai variate. Se pot efectuadeterminări inclusiv pe faţadele clădirilor ceea ce pe modelele stereoscopiceclasice nu este posibil;

· Se pot obţine produse mai uşor pentru zonele acoperite frecvent cu norideoarece imaginile oblice pot prelua şi zone acoperite cu nori.

· Imaginile oblice sunt mai intuitive pentru clienţi, mai aproape de perspectivalor naturală. Oamenii se acomodează mai uşor cu astfel de imagini, recunosc maiuşor obiectele decât într-o imagine verticală;

· Un obiect poate fi vizualizat din toate unghiurile posibile ceea ce permitemodelarea sa 3D cu mai mare acurateţe inclusiv cu preluarea faţadelor pe model;

· Determinarea Modelului Numeric al Terenului este mai precis utilizândimaginile oblice astfel încât combinarea imaginilor verticale cu cele oblice permituniformizarea preciziei la toate coordonatele spaţiale ale punctelor dintr-o imagine.

· Numărul de puncte de control necesar în teren este mai redus şi poate fidistribuit doar într-o singură zonă mai accesibilă. Parametrii determinaţi în aceazonă se pot utiliza pentru toate imaginile pentru că se referă la parametrii specificicamerei

Fig. 1.7. Exemplu de imagine oblică cu unghi mare de preluare


- 19 -

Fig. 1.8. Efectuarea de măsurători pe faţadele clădirilor

Pentru prelucrarea acestui tip de imagini se dezvoltă softuri din ce în cemai performante cum ar fi MultiVision sau Pictometry. Aceste softuri permitconectarea la o bază de date cu informaţii diverse despre obiectivele din imagini şivizualizarea acestora din toate direcţiile inclusiv verticală.

Fig. 1.9. Vizualizarea imaginilor oblice cu MultiVision

1.5. Ortofotogramele

Apariţia şi utilizarea camerelor digitale a permis realizarea de produsefotogrammetrice speciale cum ar fi aşa numitele ortofotograme în care setransformă perfect imaginea aeriană din perspectiva lor centrală în proiecţieortogonală pe baza modelului numeric al terenului. Ortofotograma se obţine printransformarea fotogramei originale, obţinută iniţial în proiecţie centrală într-o altăimagine ce teoretic s-ar obţine dintr-o proiecţie ortogonală.


- 20 -

Cum proiecţia ortogonală poate fi interpretată ca o proiecţie centrală cucentrul la infinit, rezultă că o imagine este cu atât mai aproape de transformarea saortogonală cu cât centrul de proiecţie este mai departe. Imaginile satelitare sunt unexemplu de astfel de imagini.

Fig. 1.10. Principiul ortofotogramei

Pentru transformarea ortogonală sunt necesare elementele de orientareexterioară a fotogramei care definesc exact poziţia sa în spaţiu în momentulpreluării imaginii şi Modelul Numeric al Terenul (MNT) pentru aplicarea corecţilorde relief. În cazul localităţilor unde există construcţii înalte destul de dese ceascund porţiuni de teren importante se utilizează aşa numitul Model Numeric alSuprafeţei (MNS) care include clădirile şi uneori şi vegetaţia.

În fotogrammetrie efectul de perspectivă al clădirilor înalte este diminuatprin utilizarea unei acoperiri transversale şi longitudinale de minim 60% cu 60%care să permită identificarea zonelor ascunse şi repixelizarea imaginii cu informaţiidin alte imagini mai bine plasate.

Atât MNS cât şi MNT se pot obţine prin restituţie stereoscopică a cuplelorde fotograme cu acoperire longitudinală de minim 60%. Prin procedeefotogrammetrice se extrag griduri de puncte 3D, contururi de acoperişuri pentruclădirile înalte şi alte detalii liniare ale căror elemente de reprezentare (linii, polilinii,puncte) au coordonate într-un sistem de proiecţie bine cunoscut, în cazulRomâniei, sistemul de proiecţie Stereo70. Informaţiile de relief sunt utile obţineriiortofotoimaginilor. Acestea se pot utiliza apoi pentru acoperirea modelului numericcu însăşi imaginea ortofoto rezultând un model virtual realistic al terenului.


- 21 -

CAPITOLUL 2BAZELE MATEMATICE ALE FOTOGRAMMETRIEI

Pornind de la faptul că Fotogrammetria, ca ştiinţă se ocupă cudeterminarea formei, dimensiunilor şi poziţiei obiectelor din spaţiu pe bazaimaginilor fotografice ale acestora este necesar să precizăm bazele matematiceale acestei discipline din cadrul măsurătorilor terestre. Imaginile obţinute prinintermediul obiectivilor fotografici, reprezintă proiecţii conice (sau centrale) aleobiectelor de teren. De aceea, geometria proiectivă,care studiază proprietăţilegeometrice ale proiecţiei conice reprezintă principala bază matematică afotogrammetriei. Pe de altă parte, tratările analitice ale diverselor problemefotogrammetrice au evidenţiat şi alte componente geometrice de bază, proveninddin geometria analitică.

În consecinţă, vor fi dezvoltate diferitele aspecte privind transformările decoordonate plane şi spaţiale precizându-se semnificaţiile parametrilor ce ledefinesc. Este de remarcat că transformările de coordonate, prin prezentarea lorgenerală şi prin proprietăţile lor de bază sunt utile aplicaţiilor din toate domeniilemăsurătorilor terestre.

2.1. Transformări de coordonate în plan

Considerând două sisteme unul de referinţă iar celalalt arbitrar dacă seconstată o diferenţă de scară între cele două sisteme putem scrie:

÷÷ø

öççè

æ=÷÷

ø

öççè

æyx

mYX

[2.1]unde m este factorul de scară.Având în vedere posibilitatea notării simplificate a vectorilor prin prima

componentă, relaţia [2.1] se mai poate scrie sub forma:

X=mx [2.2]

Dacă se presupune sistemul arbitrar rotit a unui unghi pozitiv γ (de la Xcătre Y) faţă de sistemul de referinţă (figura 2.1.),


- 22 -

g

g

Fig. 2. 1. Sistemul arbitrar rotit faţă de sistemul de referinţă

legătura dintre coordonatele unui punct oarecare A în cele două sisteme se poateexprima prin relaţiile:

îíì

g+g=g-g=

sinxcosyYsinycosxX

[2.3]

sau,

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æggg-g

=÷÷ø

öççè

æyx

cossinsincos

YX

[2.4]

sau, simplificat,xRX ×g= [2.5]

unde X şi x sunt vectorii corespunzători coordonatelor în cele două sisteme plane,iar Rγ este matricea de rotaţie în planul (X,Y).

Pe de altă parte, translaţiile sistemului arbitrar în raport cu cel de referinţă(figura 2.2.) se pot exprima prin relaţiile:

÷÷ø

öççè

æ+÷÷

ø

öççè

æ=÷÷

ø

öççè

æyx

YX

YX

0

0 [2.6]

sau,xXX 0 += [2.7]

unde X0 şi Y0 sunt coordonatele originii sistemului arbitrar în raport cu cel dereferinţă.


- 23 -

Fig. 2.2. Translaţiile sistemului arbitrar în raport cu cel de referinţă

Se poate defini acum transformarea conformă liniară în plan catransformare ce conţine atât modificarea scării, cât şi rotaţia şi translaţia sistemuluiarbitrar (figura 2.3.) şi care se poate exprima prin relaţiile:

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æggg-g

+÷÷ø

öççè

æ=÷÷

ø

öççè

æyx

cossinsincos

mYX

YX

o

0 [2.8]

xmRXX 0 ×g+= [2.9]

Fig. 2.3. Transformarea conformă liniară în plan

Dacă se notează: a0=X0 b0=Y0 a1= m cos γ b1 =m sin γ [2.10]


- 24 -

Punând în evidenţă parametri transformării (în vederea aplicaţiilorpractice), relaţiile [2.11] se pot scrie sub forma:

÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççç

è

æ

÷÷ø

öççè

æ -=÷÷

ø

öççè

æ

1

1

0

o

baba

xy10yx01

YX

[2.11]

Această transformare (numită şi transformare ortogonală plană) depindede 4 parametri independenţi (a0, b0, a1, b1) conţinând factorul de scară m, rotaţia γşi translaţiile X0, Y0, pentru determinarea cărora sunt necesare două puncte avândcoordonatele cunoscute în cele două sisteme. Pentru o bună soluţie numerică,cele două puncte vor trebui să fie cât mai departe (unul de altul).

In cazul coordonatelor obţinute prin măsurători, la determinareaparametrilor se va utiliza metoda pătratelor minime (metoda celor mai micipătrate) şi în consecinţă, vor trebui cunoscute coordonatele (în cele două sisteme)pentru un număr n>2 puncte (de asemenea, cât mai depărtate unul de altul).

2.2. Transformarea fină în plan

Faţă de transformarea conformă, transformarea afină introduce două tipuride deformaţii şi anume: neortogonalitatea axelor şi scară diferită pe cele douădirecţii.

Se presupune astfel că faţă de sistemul de referinţă (considerat ortogonal),sistemul (x, y) introduce o neortogonalitate ε evidenţiată fie pe direcţia y (figura2.4.a), fie pe direcţia x (figura 2.4.b).

Fig. 2.4. Neortogonalitatea sistemului arbitrar

Având în vedere că neortogonalitatea ε are o valoare mică, se pot faceaproximaţiile:

sin ε ≈ ε (în radiani) cos ε ≈ 1


- 25 -

Din figura 2.4.a se poate deduce:

îíì

e=e+=

cosyYsinyxX

[2.12]

Similar pentru cazul din fig. 2.4.b se obţin, relaţiile

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æ e=÷÷

ø

öççè

æyx

101

YX

[2.13]

şi prin urmare, relaţiile [2.11] devin:

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æe

=÷÷ø

öççè

æyx

101

YX

[2.14]

Referitor la acest caz, se poate remarca faptul că rotind sistemul Oxy astfelîncât axa Ox să se suprapună peste OX, se obţine primul caz. Prin urmare, celedouă cazuri nu sunt distincte, dacă transformarea conţine şi o rotaţie.

În ceea ce priveşte al doilea tip de deformaţii, se va presupune cătransformarea se scară nu mai este uniformă, ci diferă pe cele două direcţii.

Fig. 2.5. Transformarea de scară neuniformă

Aceasta se poate exprima prin relaţiile [2.15]. După cum se poate observadin figura 2.5., o astfel de transformare face ca un pătrat (reprezentat prin liniipunctate) să devină un dreptunghi alungit pe direcţia x (ca în această figură), saupe direcţia y.

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æ=÷÷

ø

öççè

æyx

m00m

YX

y

x [2.15]

Dacă ia aceste deformaţii se adaugă o rotaţie plană (y) şi translaţia originii(Xo, Y0) se obţine transformarea afină în plan:

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æggg-g

÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

öççè

æ e+÷÷

ø

öççè

æ=÷÷

ø

öççè

æyx

cossinsincos

m00m

101

YX

YX

y

x

0

0 [2.16]


- 26 -

Se poate observa că s-a avut în vedere doar cazul a de neortogonalitate,deoarece transformarea [2.16] conţine şi rotaţia y şi prin urmare (după cum s-amenţionat anterior), în această situaţie cele două cazuri de neortogonalitate nusunt distincte.

Această transformare depinde de 6 parametri independenţi: X0, Y0, £, m*,my, y, care pot fi grupaţi prin dezvoltarea relaţiilor [2.16] şi introducerea notaţiilor:

g=

g==

ge+g-=

ge+g==

cosmb

sinmbYb

cosmsinmasinmcosma

Xa

y2

y1

00

yx2

yx1

o0

[2.17]

Cu aceste notaţii, transformarea afină în plan [2.16] se poate exprima prinforma simplificată:

ybxbbYyaxaaX

210

210

++=++=

[2.18]

Desigur, numărul parametrilor este tot 6 (a0, a1 a2, b0, b1, b2), dar formaeste liniară, iar cele două relaţii sunt independente (privind parametrii necunoscuţi)ceea ce se poate evidenţia în reprezentarea matriceală:

÷÷÷÷÷÷÷÷

ø

ö

çççççççç

è

æ

÷÷ø

öççè

æ=÷÷

ø

öççè

æ

2

1

0

2

1

0

bbbaaa

yx1000000yx1

YX

[2.19]

sau

( )÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=÷÷

ø

öççè

æ

2

1

0

aaa

yx1YX

[2.20] respectiv, ( )÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=÷÷

ø

öççè

æ

2

1

0

bbb

yx1YX

[2.21]

Pentru determinarea celor 6 parametri sunt necesare 3 puncte avândcoordonatele cunoscute în cele două sisteme, cu observaţia că în cazul aplicăriimetodei pătratelor minime numărul punctelor va trebui să fie n>3. Relaţiile [2.20] şi


- 27 -

[2.21] evidenţiază un avantaj deosebit în acest caz şi anume obţinerea aceleiaşimatrice a coeficienţilor sistemului de ecuaţii normale atât pentru X, cât şi pentru Y,diferind doar termenii liberi.

În particular, dacă cele două sisteme au aceeaşi origine, se poate aplicatransformarea centro-afină (în care nu mai apar translaţiile):

ybxbYyaxaX

21

21

+=+=

[2.22]

Aceste relaţii se aplică la corectarea coordonatelor punctelor măsurate pefotograme.

2.3. Transformarea omografică între forme de ordinul II

Transformarea omografică între două plane se poate exprima prinrelaţiile de unde se poate deduce că o transformare omografică între două planeeste definită de 8 parametri independenţi.

ïïî

ïïí

ì

a+a+aa+a+a

=

a+a+aa+a+a

=

333231

232221'

333231

131211'

yyxy

yxyxx

[2.23]

Determinantul

333231

232221

131211

aaaaaaaaa

=D se numeşte determinantul omografiei.

Împărţind relaţiile [2.23] cu <α33 şi notând aij = αij/α33, rezultă:

ïïî

ïïí

ì

++++

=

++++

=

1yaxaayaxay

1yaxaayaxax

3231

232221'

3231

131211'

[2.24]

(a11, a12, a13, a21, a22, a23, a31, a32 ) pentru determinarea cărora este necesarăcunoaşterea a 4 perechi de puncte corespondente (adică a coordonatelor x,y,respectiv x', y', ale acestora), având în vedere că pentru o pereche de puncteomologe se pot scrie două ecuaţii de forma [2.24].

Pentru ca omografia să fie proprie (Δ ≠ 0) trebuie ca 3 din cele 4 punctesă nu fie coliniare.

O aplicaţie semnificativă a acestei transformări este redresareafotogrammetrică. Deoarece imaginea fotografică preluată din avion nu esteorizontală (datorită înclinărilor avionului) şi este la o scară arbitrară, pentru a puteafi folosită la întocmirea unui fotoplan, ea va trebui redresată (adică, imaginea să fie


- 28 -

orizontalizată şi adusă la o anumită scară). Pentru aceasta este necesarăidentificarea pe fotogramă a 4 puncte din teren (având coordonate - terencunoscute), situate către colţurile fotogramei şi îndeplinind deci condiţia menţionată(ca 3 din cele 4 puncte să fie necoliniare). Operaţia de redresare se realizează laun aparat numit fotoredresator, ce va fi prezentat în partea referitoare lafotogrammetria planimetrică.

2.4. Transformarea prin inversiune în plan

Transformarea prin inversiune este o omografie particulară, având aplicaţiiîn fotogrammetrie şi în cartografie.

Pentru a defini această transformare, se consideră date: un punct fix 0(numit centrul sau polul inversiunii) şi un număr algebric K (numit puterea saumodulul inversiunii). Fiecărui punct M al unei figuri (F) se poate face să-icorespundă un alt punct M', astfel încât:

§ punctele O, M, M' să fie coliniare;§ să fie îndeplinită relaţia OM • O M' = K. [2.25]Figura astfel obţinută (F') se numeşte transformata prin inversiune a figurii

(F) sau inversa ei (figura 2.6.).

Fig. 2.6. Transformarea prin inversiune

Inversiunea conservă unghiurile, adică este transformare conformă.Aplicaţii ale inversiunii în plan: inversoriInversorii sunt dispozitive utilizate la trasarea curbelor inverse, având

aplicabilitate practică îndeosebi în fotogrammetrie. Dintre diferitele tipuri deinversori, va fi prezentat aici inversorul Peaucellier (se citeşte: "Poselie").

Acest inversor (figura 2.7.) se compune din două bare de lungime a şi 4bare de lungime b (< a, formând un romb). Cele 6 bare sunt articulate în puncteleO, M, M', Q, Q'.

Fig. 2.7. Inversorul Peaucellier


- 29 -

Trebuie menţionat întâi că prin construcţie, punctele O, M, M' vor fiîntotdeauna coliniare (fiind îndeplinită deci, prima condiţie a inversiunii) Se poateremarca apoi că:

dQQOQMQOQOM 20

200 --=-=

dQQOQQMOQOM 20

20

'0

' +-=+=fiind îndeplinită deci şi a doua condiţie, exprimată prin relaţia [2.24].

Rezultă deci că produsul

( ) kbadQQOQdQQOQOMOM 22220

2220

2' =-=+-=--=×

în consecinţă, când punctul M va descrie o figura (F), punctul M' va descrie figurainversă (F).

2.5. Sisteme de coordonate tridimensionale

Se au în vedere aici doar sistemele de coordonate rectangulare spaţiale I(triedre rectangulare), care pot fi de dispunere pozitivă sau negativă (figura 2.8.a şib), după cum sensul rotaţiei axei X către Y pe drumul cel mai scurt coincide sau Inu cu sensul pozitiv al rotaţiei în jurul axei Z. Această definiţie poate fi formulatăsimilar, dacă în locul axelor X, Y, Z, se consideră Y, Z, X, sau Z, X,Y.

Fig. 2.8. Sistem de dispunere pozitivă(a) şi sistem de dispunere negativă(b)

După cum se ştie, sensul pozitiv ai rotaţiei în jurul unei axe este dat de"regula şurubului (sau, a burghiului)" şi anume, rotaţia este pozitivă dacă imprimăşurubului (burghiului) înaintarea în sensul pozitiv al axei.


- 30 -

2.6. Rotaţia spaţială

2.6.1. Condiţiile de ortogonalitate. Proprietăţile matricelor ortogonale

Fie două sisteme de coordonate ortogonale spaţiale: OXYZ (sistem dereferinţă) şi Oxyz (sistem arbitrar, rotit), ambele de dispunere pozitivă şi avândaceeaşi origine O (figura 2.9.).

Fig. 2.9. Rotaţia spaţială

Relaţiile dintre coordonatele X, Y, Z ale unui punct A în sistemul dereferinţă şi coordonatele x, y, z ale aceluiaşi punct în sistemul rotit se pot exprimasub forma:

ïî

ïí

ì

++=++=++=

zryrxrZzryrxrYzryrxrX

333231

232221

131211

[2.25]

sau, sub formă matriceală:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

rrrrrrrrr

ZYX

333231

232221

131211

[2.26]

adică, xRX ×= [2.27]unde X şi x sunt vectorii coordonatelor în cele două sisteme, iar R este matricea derotaţie spaţială.


- 31 -

Elementele rij ale matricei R sunt cosinusurile directoare ale axelor O (x, y,z) în raport cu axele O (X, Y, Z):

Z)(x,cosrY)(x,cosrX)(x,cosr

31

21

11

===

Z)(y,cosrY)(y,cosrX)(y,cosr

32

22

12

===

Z)(z,cosrY)(z,cosrX)(z,cosr

33

23

13

===

[2.28]

Vor trebui satisfăcute egalităţile:

1rrr1rrr

1rrr

233

223

213

232

222

212

231

221

211

=++

=++

=++

0rrrrrr0rrrrrr0rrrrrr

333123211311

333223221312

323122211211

=++=++=++

[2.29]

Se poate deduce astfel că cele 9 elemente ale matricei de rotaţie R nusunt independente, trebuind să satisfacă 6 condiţii de ortogonalitate [2.29]. Prinurmare, matricea R va depinde numai de 3 parametri independenţi. Ca parametriindependenţi se pot considera fie 3 elemente ale matricei de rotaţie (de exemplu,r12 , r13 şi r23); exprimând celelalte 6 elemente în funcţie de acestea, fie cele 3 rotaţiiplane (α, β, γ) în jurul celor 3 axe, exprimând cosinusurile directoare în funcţie deele.

Matricea de rotaţie R este o matrice ortogonală, având în plus (faţă decondiţiile de ortogonalitate [2.29]) următoarele proprietăţi:

- inversa ei este egală cu transpusa R-1 = RT [2.30]- determinanta, |R| = |RT| = |R-1| [2.31](semnul fiind + când cele două sisteme de coordonate au aceeaşi

dispunere şi - dacă sistemele sunt de dispunere diferită);- fiecare element al matricei R este egal cu complementul său algebric

(cofactorul, sau minorul cu semnul corespunzător (-1)i+j);

( ).etc

rrrrrrrrrr

3123332112

3223332211

--=-=

[2.32]

- între elementele liniilor matricei R există relaţii de acelaşi tip cu condiţiilede ortogonalitate [2.29], (deoarece şi matricea RT este ortogonală):

1rrr1rrr

1rrr

233

232

231

223

222

221

213

212

211

=++

=++

=++

0rrrrrr0rrrrrr0rrrrrr

331332123111

332332223121

231322122111

=++=++=++

[2.33]


- 32 -

2.6.2. Determinarea rotaţiei spaţiale prin 3 rotaţii plane

După cura s-a arătat în paragraful precedent, matricea R corespunzătoarerotaţiei spaţiale depinde de 3 parametri independenţi. Ca parametri independenţise pot considera cele 3 rotaţii plane α, β, γ respectiv în jurul axelor x, y, z.

a) rotaţia α (în jurul axei x

Fig. 2.10. Rotaţia în jurul axei X

Relaţiile dintre coordonatele în cele două sisteme se pot scrie (după cumrezultă din figura 2.10.) în forma:

ïî

ïí

ì

a+a=a-a=

=

sinycoszZsinzcosyY

xX

sau, matriceal:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

aaa-a=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

cossin0sincos0001

ZYX

[2.34]

rezultă din figura 2.10. sub forma:xrX ×= a [2.35]


- 33 -

b) rotaţia β (în jurul axei y)


Având în vedere că sensul pozitiv al rotaţiei β (conform figura 2.8..a) estede la Z către X, relaţiile dintre coordonatele în cele două sisteme se pot scrie (dupăcum rezultă din figura 2.11.) sub forma:

ïî

ïí

ì

b-b==

b+b=

sinxcoszZyY

sinzcosxX

sau, matriceal:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

bb-

bb=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

cos0sin010

sin0cos

ZYX

[2.36]

adică:xRX ×= b [2.37]

c) rotaţia γ (în jurul axei z)


- 34 -


Această rotaţie, care a mai fost tratată în paragraful 2.1 (la transformareaconformă liniară în plan) poate fi reprezentată spaţial prin relaţiile:

ïî

ïí

ì

=g+g=g-g=

zZsinxcosyYsinycosxX

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æggg-g

=÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

1000cossin0sincos

zyx

[2.38]

sau, matriceal:

xRX ×= g [2.39]adică:

( ) ( ) ( ) ( )2121 XRX,XRX,xRX abg =×=×=

gba= RRRR [2.40]

Prin urmare, ( ) ( ) ( ) xRxRRRXRRXRXX 123 ==×=×== gbabaa

Matricea R corespunzătoare rotaţiei spaţiale se va obţine ca produs alcelor 3 rotaţii plane, considerate într-o anumită succesiune. Astfel, presupunând cărotaţiile se efectuează în ordinea γ, β, α, coordonatele transformate în cele 3 etapesuccesive vor fi date de relaţiile:


- 35 -

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

baaba-ba-aba

bb=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æggg-g

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

bb-

bb

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

aaa-a=

coscossinsincoscossincossinsin

sin0cos

1000cossin0sincos

cos0sin010

sin0cos

cossin0sincos0001

R

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

++--+-+

-=÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ -

bagagbagagbabagagbagaaba

bgbgbgggg

coscoscossinsinsincossinsincossincoscossincoscossinsinsinsincoscossinsin

sinsincoscoscos

1000cossin0sincos

[2.41]

Se poate observa că dacă rotaţiile se efectuează în ordinea y, p\ a,matricele de rotaţie se înmulţesc în ordine inversă.

Trebuie remarcat deasemenea, că produsul a 3 matrice ortogonale este toto matrice ortogonală.

Expresiile cosinusurilor directoare care definesc matricea R în forma [2.40]se obţin efectuând produsul celor 3 matrice definite în relaţiile [2.34], [2.36] şi[2.40]:

Presupunând acum că rotaţiile se efectuează în ordinea γ, α, β, matriceade rotaţie R va fi dată de produsul:

gab= RRRR [2.42]

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

abgb+gabgb-gaba-gagaabagb-gabgb+gab

=coscossinsincossincoscossinsinsincos

sincoscossincoscossinsincoscossinsincoscossinsinsin

R [2.43]

Se observă deci, că pentru altă succesiune a rotaţiilor, se obţin alteexpresii ale cosinusurilor directoare, deoarece produsul matriceal nu estecomutativ. Se pot determina astfel 6 variante ale metricei de rotaţie, având învedere numărul de permutări corespunzătoare celor 3 rotaţii (P3 = 3! = 6). Adică,aceeaşi rotaţie spaţială poate fi exprimată în 6 moduri distincte, în funcţie de cele 3rotaţii plane. Mărimile acestor rotaţii vor diferi însă de la un caz la altul (fiinddefinite diferit), deşi rotaţia rezultantă (spaţială) va fi aceeaşi.

11

1213

33

23

rrtg,rsin,

rrtg -

=g=b-

=a [2.44]

iar din relaţiile [2.43] rezultă

32

21

33

1323 r

rtg,rrtg,rsin =g=b-=a [2.45]

Astfel, din relaţiile [2.41] se pot deduce mărimile celor 3 rotaţii plane:


- 36 -

Se poate observa deci, că α, ar fi acelaşi (în cele două variante) dacă r33 arfi egal cu cos α, iar pentru ca β să fie acelaşi ar trebui ca r33 să fie egal cu cos β; înplus, dacă γ ar fi acelaşi, ar trebui ca :

r12 /r11 = r21r22, adică r11r21+ r12r22= 0, în timp ce una din proprietăţile

matricelor ortogonale [2.33] precizează că r11r21 + r12r22 = - r13r23.Trebuie menţionat de asemenea, că în locul notaţiilor generice ale

unghiurilor α, β, γ diferitele discipline din cadrul măsurătorilor terestre folosescnotaţii specifice (de exemplu, în fotogrammetrie, Ω, Φ, Κ).

În particular, în cazul rotaţiilor mici, se pot face aproximaţiile:

( )gba=q»q

q»q

,,1dcosddsin

[2.46]

Introducând aceste aproximaţii în oricare din cele 6 forme ale matricei derotaţie (şi neglijând produsele elementelor diferenţiale) se obţine matricea rotaţiilordiferenţiale:

AdRI0ddd0d

dd0

100010001

1ddd1d

dd1dR +=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

ab-a-gbg-

+÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

ab-a-gbg-

= [2.47]

unde I este matricea unitate, iar dRA este matricea antisimetrică a rotaţiilordiferenţiale.

Aceasta reprezintă forma liniarizată a matricei de rotaţie. Se observă însă,că această matrice nu mai este strict ortogonală, deoarece nu mai satisface riguroscondiţiile de ortogonalitate [2.29].

2.7. Transformarea conformă tridimensională

Dacă, pe lângă rotaţia spaţială R (tratată în paragraful anterior) seconsideră o diferenţă de scară între cele două sisteme (reprezentată printr-unfactor m), precum şi translaţia originii sistemului arbitrar oxyz faţă de cel dereferinţă OXYZ (evidenţiată prin mărimile X0, Y0 Z0, figura 2.12.), se obţinetransformarea conformă spaţială (tridimensională), sau transformareaortogonală tridimensională, reprezentând (matematic) o similitudine(asemănare).


- 37 -

Fig. 2.12. Elementele transformării conforme tridimensionale

În acest caz, relaţiile dintre coordonatele unui punct în sistemul de referinţăOXYZ şi coordonatele aceluiaşi punct în sistemul arbitrar oxyz vor fi de forma:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ+÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

333231

232221

131211

0

0

0

rrrrrrrrr

mZYX

ZYX

[2.48]

sau cu notaţii simplificate:

mRxXX 0 += [2.49]

Această transformare conţine 7 parametri independenţi (cei 3 translaţi(X0, Y0, Z0), factorul de scară m şi 3 rotaţii (α, β, γ,) incluse în matricea R). Ea va fiutilizată în fotogrammetrie la orientarea absolută a stereomodelului (imagineaspaţială obţinută cu ajutorul a două fotograme conjugate) în raport cu terenul.

Forma liniarizată a transformării conforme tridimensionale

În forma [2.48], transformarea conformă spaţială (3D) nu este liniară înraport cu parametrii necunoscuţi (de fapt, în raport cu 4 dintre aceştia: m, α, β, γ).Deoarece, după cum se ştie, pentru determinarea parametrilor necunoscuţi trebuieutilizate ecuaţii liniare, relaţiile [2.48] vor trebui liniarizate. trebuie precizat că formaliniarizată este o formă diferenţială, prin care se pot obţine corecţii ale parametrilor,pe baza unor valori aproximative ale acestora.


- 38 -

Se presupune deci, că s-a făcut în prealabil o transformare aproximativă(utilizând valori aproximative ale parametrilor) urmând a se determina (iterativ)corecţii ale acestora. Prin urmare,

- în locul factorului de scară m, se va considera 1 + dm;- în locul matricei de rotaţie R, se va considera I + dRA;- în locul translaţiilor X0, Y0, Z0, se vor considera corecţiile (0+) dXo, dY0,

dZ0.Trebuie remarcat faptul că întocmirea translaţiilor X0, Y0, Z0, cu corecţiile

diferenţiale dX0, dY0, dZ0, nu este obligatorie deoarece acestea intervin liniar înrelaţiile [2.24], dar este recomandabilă din considerente numerice (omogenitateavalorilor).

De asemenea, referitor la înlocuirile prezentate anterior, se poate precizafaptul că acestea sunt motivate (matematic) de faptul că 1 este element neutru laînmulţire, I este element neutru la produsul matriceal şi O este element neutru laadunare.

Având în vedere aceste consideraţii, relaţiile [2.48] şi [2.49] devin:

( )÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

ab-a-gbg-

++÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

1ddd1d

dd1dm1

dZdYdX

ZYX

0

0

0

[2.50]

respectiv:( )( )xdRIdm1dXX A0 +++= [2.51]

De aici, neglijând termenul de ordinul II diferenţial dm·dRA se obţine:

xdRxdmxdXX A0 ×+×++= [2.52]

adică:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ-

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

ZYX

dZdYdX

Dezvoltând relaţiile [2.53] şi evidenţiind corecţiile celor 7 parametri aitransformării, rezultă:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

ab-a-gbg-

+÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ+÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ+

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

0ddd0d

dd0dm

zyx

zyx

dZdYdX

ZYX

0

0

0

[2.53]


- 39 -

Având în vedere faptul că valorile x, y, z obţinute în urma transformăriipreliminare (pe baza valorilor aproximative ale parametrilor) sunt destul deapropiate de valorile X, Y, Z (respectiv), se va putea nota

÷÷÷÷÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççççççç

è

æ

gba÷

÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

--

-=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

ddddmdZdYdX

0xyz100x0zy010yz0x001

dZdYdX 0

0

0

[2.54]

Pentru determinarea mărimilor celor 7 corecţii va trebui format un sistem Ide 7 ecuaţii liniare cu 7 necunoscute. Având în vedere că pentru un punct (cucoordonate cunoscute în ambele sisteme) se pot forma 3 ecuaţii, pentru douăpuncte vor rezulta 6 ecuaţii, iar pentru al treilea punct va trebui formată ecuaţia în Z(deoarece pentru determinarea rotaţiei spaţiale sunt necesare 3 puncte cu cotecunoscute). Se poate remarca totodată că cele 3 translaţii se pot obţine cu ajutorulunui singur punct (cunoscut în cele două sisteme), iar factorul de scară m estedeterminat de două puncte, adică de distanţele corespondente dintre acestea.

Prin urmare, pentru cele 3 puncte vor trebui cunoscute coordonatele X1 Y1,Z1, X2, Y2, Z2, Z3, respectiv x1 y1, z1 x2, y2, z2, x3, y2, z3, pentru a se putea obţine 7ecuaţii liniare de forma [2.54] iar aceste puncte, pentru o bună determinarenumerică, vor trebui să fie cât mai depărtate (unul de altul).

În cazul coordonatelor obţinute prin măsurători, implicând aplicareametodei pătratelor minime, vor trebui cunoscute mai multe coordonate decât celemenţionate anterior. Astfel, pentru 3 puncte determinate complet în cele douăsisteme (X, Y, Z, respectiv x, y, z) se pot obţine 9 ecuaţii cu 7 necunoscute. Infotogrammetrie, se utilizează de obicei (la orientarea absolută) 4 puncte situatecătre colţurile stereomodelului (cu corespondentele din teren), asigurând totodată obună dispunere din punct de vedere geometric şi în consecinţă o bună soluţienumerică.

Pe de o parte, trebuie menţionat că aici ca şi - în general - în cazul utilizăriiunor formule obţinute prin liniarizare (şi deci aproximative) soluţia va fi iterativă,obţinându-se (succesiv) corecţii ale parametrilor necunoscuţi (care vor trebui să fiedin ce în ce mai mici, pentru ca procesul să fie convergent) şi care se vor aplicaunor valori aproximative iniţiale. Referitor la aceste valori aproximative, se poatepreciza că ele depind de aplicaţia concretă, iar determinarea lor nu reprezintă oproblemă deosebită. Totuşi, trebuie ca valorile aproximative să fie suficient deapropiate (ca ordin de mărime) de valorile reale ale parametrilor.


- 40 -

2.8. Transformarea afină în spaţiul tridimensional

Transformarea afină introduce (faţă transformarea conformă) două tipuride deformaţii: neortogonalitatea axelor care este diferită pe fiecare direcţie.

Referitor la neortogonalitate, trebuie precizat că în spaţiu aceasta apare în3 plane şi anume: e12 în planul (X, Y), e13 în planul (X, Z) şi e23 în planul (Y, Z).

Având în ere relaţia [2.40] care defineşte neortogonalitatea în planul (X, Y),ortogonalitatea spaţială se poate exprima prin produsul următoarelor 3 matrice:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æeee

=÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ e

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æee

=÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ e

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ e

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æe

10010

1

10001001

1001001

10001001

100010

01

10010

001

23

131212

23

131213

23 [2.55]

În ceea ce priveşte al doilea tip de deformaţii, se presupune cătransformarea de scară diferă pe cele 3 direcţii. Aceasta se poate exprima prinmatricea:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

x

y

x

m000m000m

[2.56]

Dacă la aceste deformaţii se adaugă rotaţia spaţială R (definită deunghiurile f, w, κ) şi translaţia originii (definită de mărimile X0, Yo, Z0), se netransformarea afină tridimensională, care se poate exprima prin ecuaţiile:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æeee

+÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

rrrrrrrrr

m000m000m

10010

1

ZYX

ZYX

333231

232221

131211

x

y

x

23

1312

0

0

0

[2.57]

Această transformare conţine 12 parametri independenţi (X0, Y0, Z0 ,e13,e12, e23, mx,my, mz, f, w, κ) pentru determinarea cărora sunt necesare 4 punctecoordonatele cunoscute în cele două sisteme (considerând că pentru un punct sepot scrie 3 ecuaţii). Dacă se aplică metoda pătratelor minime coordonatele seobţin prin măsurători, fiind necesar mai mult de 4 puncte cunoscute.

Referitor la relaţiile [2.57] se poate remarca faptul că în cazul rotaţiilor mici,matricea R = (rij ) se poate considera sub forma diferenţială [2.47].

Dezvoltând relaţiile [2.57] şi făcând notaţiile


- 41 -

33z3

33z2323y3

33z1323y1213x3

32z2

32z2322y2

32z1322y1212x2

31z1

31z2321y1

31z1321y1211x1

00

00

00

rmcrmrmb

rmrmrmarmc

rmrmbrmrmrma

rmc

rmrmbrmrmrma

ZcYbXa

=

e+=

e+e+==

e+=

e+e+==

e+=

e+e+====

[2.58]

se obţine:

zcycxccZzbybxbbYzayaxaaX

3210

3210

3210

+++=+++=+++=

[2.59]

Se observă că aceste relaţii sunt independente în raport cu cei 12parametri necunoscuţi (a0, a1 a2, a3, b0, b1 b2, b3, c0 , c1 c2, c3) şi se pot reprezentaîn forma matriceală:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççç

è

æ

=

÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççç

è

æ

=

÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççç

è

æ

=

3

2

1

0

3

2

1

0

3

2

1

0

cccc

zyx1Z,

bbbb

zyx1Y,

aaaa

zyx1X [2.60]

În cazul aplicării metodei pătratelor minime, se poate remarca obţinereaaceleiaşi matrice a coeficienţilor sistemului de ecuaţii normale, diferind doartermenii liberi.


- 42 -

În particular, dacă transformarea afină conservă originea (de exemplu, seutilizează coordonate reduse la centrul de greutate), numărul parametrilor sereduce la 9 (prin dispariţia translaţiilor), iar transformarea se numeşte centro-afină,având forma:

zcycxcZzbybxbYzayaxaX

321

321

321

++=++=++=

[2.61]

2.9. Transformarea omografică între forme de ordinul II

Transformarea omografică (proiectivă) între două forme spaţiale (3D) sepoate exprima prin relaţiile:

ïïï

î

ïïï

í

ì

a+a+a+aa+a+a+a

=

a+a+a+aa+a+a+a

=

a+a+a+aa+a+a+a

=

44434241

34333231'

44434241

24232221'

44434241

14131211'

zyxzyxz

zyxzyx

y

zyxzyxx

[2.62]

Determinantul

44434241

34333231

24232221

14131211

aaaaaaaaaaaaaaaa

=D se numeşte determinantul omografiei

Împărţind relaţiile [2.62] cu a44 şi notând cu aij = aijl a44, rezultă:


- 43 -

ïïïï

î

ïïïï

í

ì

++++++

=

++++++

=

++++++

=

1

1

1

434241

34333231'

434241

24232221'

434241

14131211'

zayaxaazayaxaz

zayaxaazayaxa

y

zayaxaazayaxax

[2.63]

Se deduce că o transformare omografică între două forme spaţiale estedefinită de 15 parametri independenţi (a11 a12,a13,a14, a21,a22,a23, a31,a32,a33,a34,a41,a42,a43,) pentru determinarea cărora este necesară cunoaşterea a 5 perechide puncte corespondente (adică a coordonatelor x, y, z, respectiv x', y", z' aleacestora), având în vedere că pentru o pereche de puncte omologe se pot scrie 3ecuaţii de forma [2.63].

Pentru ca omografia să fie proprie (Δdiferit de 0) trebuie ca 3 din cele 5puncte să nu fie coliniare şi 4 să nu fie coplanare.

O aplicaţie fotogrametrică a acestei transformări este orientarea relativă adouă fotograme conjugate (având acoperire stereoscopică), pe baza a 5 perechide puncte corespondente.

2.10. Transformarea prin inversiune în spaţiu

După cum s-a arătat anterior, inversiunea este o omografie particulară. Caaplicaţie a inversiunii în spaţiu, se prezintă proiecţia stereografică utilizată încartografie ( figura 2.13.).

Fie o sferă (Z) cu centrul O, P un punct oarecare al ei, PP' diametrul cetrece prin P şi II planul perpendicular pe acesta în O. Se numeşte proiecţiestereografică a punctului M de pe sferă, urma m a dreptei PM pe planul IT.

Fig. 2.13. Proiecţia stereografică


- 44 -

Punctul P se numeşte punct de vedere, iar II - tablou.Teoremă. Proiecţia stereografică a unei figuri trasată pe sferă este inversa

acestei figuri, luând ca pol punctul P şi ca modul 2R2.Prima condiţie (ca punctele P, M, m să fie coliniare) este îndeplinită prin

definiţie (după cum s-a arătat anterior).Pentru a demonstra că produsul PM ■ Pm = k (constant) se va considera

cercul mare trecând prin PMP' ce rezultă din figura 2.13.

Fig. 2.14. Detaliu privind proiecţia stereografică

Din asemănarea triunghiurilor PMP' şi POm (figura 2.14.) se poate deduce:

PmPP

POPM '

= adică, 2' R2RR2POPPPmPM =×=×=×

Prin urmare modulul inversiunii este 2RZ.Trebuie remarcat însă că punctele situate pe sferă sub planul II (figura

2.13.) au proiecţiile stereografice în afara cercului (T) şi deci, figura obţinută peplanul FI ar fi prea deformată. De aceea utilizarea proiecţiei stereografice încartografie este limitată la zone restrânse.


- 45 -

CAPITOLUL 3AEROFOTOGRAFIEREA

3.1. Generalităţi. Camere fotogrammetrice aeriene

Camerele fotogrammetrice aeriene sunt echipamente speciale de fotogra-fiere, care pot lucra în condiţii deosebite de presiune, temperatură şi umiditate.Distanţa până la obiectele fotografiate este cuprinsă între câteva sute de metri şicâteva zeci de mii de metri. Unele camere pot fi instalate pe vehicule spaţiale(sateliţi artificiali sau staţii orbitale) care evoluează la peste 200 km altitudine(KVR-1000, Corona). La noi în ţară, aerofotografierile se realizează cu avioane,fiind destinate realizării de hărţi şi planuri cu diverse destinaţii.

Elementele orientării interioare sunt determinate în urma unor măsurătoride calibrare precise, făcute în laborator de către firma producătoare şi sunt trecuteîn certificatul de calibrare care însoţeşte fiecare cameră,

Obiectivul camerei fotoaeriene este focusat pentru ∞, datorită distanţeimari până Ia obiectele fotografiate. înaintea executării aerofotografierii pentru ozonă dată, se întocmeşte un proiect de aerofotografiere, având în vedere o seriede date iniţiale (scopul aerofotografierii, acoperirile longitudinale şi transversaleîntre fotograme, tipul platformei şi al camerei cu care se face aerofotografierea,condiţiile climatice locale, etc. Pe baza acestor date se întocmeşte fişa tehnică azborului, calculându-se scara la care trebuie făcută aerofotografierea, înălţimea dezbor, suprafaţa de teren cuprinsă pe o fotogramă, numărul de benzi, numărul totalde fotograme şi din fiecare bandă, unghiul de derivă, timpul de aşteptare, timpul deexpunere, metrajul de film necesar, durata zborului, etc.

Pe o hartă la scara 1:50.000 sau 1:100.000, în funcţie de scaraaerofotografierii şi-mărimea zonei aerofotografiate, se marchează traseele de zbor(se aleg puncte de reper la (KVR-1000, Corona). La noi în ţară, aerofotografierilese realizează cu avioane, fiind destinate realizării de hărţi şi planuri cu diversedestinaţii.

Camerele fotoaeriene asigură, prin folosirea lor corectă, preluareafotogramelor la o anumită scară, cu acoperiri prestabilite, după un proiect dezbor întocmit în prealabil. Pe cadrul fiecărei fotograme preluată cu o astfel decameră, sunt înregistrate elemente, care asigură identificarea, facilitândexploatarea lor în continuare (indici de referinţă, număr de ordine, constantacamerei, ora preluării, altitudinea platformei aeriene, înclinări ale acesteia.

Pentru reconstituirea fascicolului de raze de proiecţie din momentulpreluării, o deosebită importanţă pentru fiecare fotogramă o au elementele deorientare interioară ale fotogramei.


- 46 -

Acestea sunt următoarele:· constanta camerei - este o caracteristică unică pentru fiecare cameră . Ea

reprezintă lungimea perpendicularei care determină punctul principal.· coordonatele punctului principal P (xp, yP) Punctul principal - este piciorul

perpendicularei coborâtă din punctul nodal posterior (N2) al obiectivului peplanul fotogramei. Coordonatele xp, yp se stabilesc faţă de punctulmijlociu (central) al fotogramei, obţinut prin unirea indicilor de referinţă dela mijlocul laturilor (de ia colţurile) opuse ale fotogramei. Primele douăelemente de orientare sunt reprezentate în fig. II.33.

· distorsiunile obiectivului fotografic al camerei au fost tratate la punctul 2.4 f

Elementele orientării interioare sunt determinate în urma unor măsurătoride calibrare precise, făcute în laborator de către firma producătoare şi sunt trecuteîn certificatul de calibrare care însoţeşte fiecare cameră,

· Dispozitive GPS - utilizate pentru determinarea coordonatelor staţiilor deaerofotografiere. O antenă de recepţie a semnalelor de la sateliţii reţeleiGPS este amplasată la bordul avionului, iar a doua amplasată la sol.Măsurarea se face în regim dinamic, asigurând precizii de ordinulcentimetrilor.

· Sisteme de compensare a trenării - prezentate în introducerea capitolului.· Sisteme inerţiale de măsurare au în componenţă senzori laser, foarte

sensibili, care înregistrează poziţiile celor trei axe (X,Y,Z) ale camerei înmomentul preluării fiecărei fotograme, etc.

3.1.1. Clasificare –tipuri de camere fotoaeriene

Wild RC10 - formatul fotogramelor 23 x 23 cm, obiectiv Universal Aviogon;distanţa focală 152 mm; obturator cu lamele, timp de expunere 1/500 -1/1000secunde; deschiderea relativă maximă 1 / 5,6; film 60 m / 24cm;

RMK Â30/23 (Zeiss Obercohen) - formatul fotogramelor 23 x 23 cm.obiectiv Pleogon; distanţa focală 300 mm; deschiderea relativă maximă 1 / 5,6;timp de expunere 1/100 -1/1000 secunde; film 120 m / 24cm;

Wild RC20 - formatul fotogramelor 23 x 23 cm, 4 obiectivi interşanjabili demare rezoluţie Aviogon sau Aviotar cu distanţele focale: 88mm, 153mm, 213mm şi303mm; obturator cu lamele; timp de expunere 1/100 - 1/1000 secunde,deschiderea relativă maximă 1/4 - 1/22; film 120-219 m / 24cm; dispozitiv decompensare a trenării;

Wild RC36 - formatul fotogramelor 23 x 23 cm, 3 obiectivi interşanjabili

Aparatul fotoaerian. În vederea întocmirii planurilor topografice,aerofotografierea terenului se execută cu ajutorul unor aparate fotoaerienespeciale (camere aerofotogrammetrice). Spre deosebire de alte aparate deînregistrare fotografică de la înălţime a scoarţei terestre, aparatele fotoaerienedestinate a furniza fotograme (deci, fotografii pe care se pot face măsurători) audistanţa focală / constantă, în orice condiţii.

http://:@fig.ii.33/


- 47 -

Aparatul fotoaerian se aşează astfel încât să fie cât mai aproape de centrulde greutate al avionului. El ocupă în cabină un spaţiu cu dimensiunile de apro-ximativ 50 x 70 x 50 cm.

Aparatul fotoaerian (fig.3.1.) se compune din următoarele părţi: camera 7,cu obiectivul 2, caseta 3, dispozitivul de comandă 4, sistemul de transmisie 5,motorul electric 6 şi suportul aparatului 7.

Fig. 3.1. Aparatul fotoaerian:1-camera; 2-obiectivul;3-caseta;

4- dispozitivul de comandă; 5-sistemul de transmisie; 6- motorul electric;7-suportul; 8-rama cadrului aplicat; 9 - placa de presare;

10- pompă de presiune;11-bobine de rulare şi derulare

Camerele aerofotogrammetrice pot fi cu film (60 ... 120 m lungime) sau cuplăci. Fotogramele pe plăci au avantajul că nu se deformează, asigurând în acestmod o mai mare precizie a lucrărilor.

La aparatele fotoaeriene moderne, toate procesele de fotografiere(bobinarea filmului, expunerea, păstrarea intervalului între expuneri etc.) suntexecutate automat. Obturatorul şi caseta sunt sincronizate electric. în partea desus a camerei se află un cadru aplicat 8, situat în planul focal al obiectivului.Imaginea cadrului aplicat apare pe fotogramă, constituind sistemul de coordonateproprii.

Dispozitivul de comandă 4 acţionează obturatorul aparatului, rolele cu filmetc. Cu ajutorul unor becuri de semnalizare se poate urmări modul de lucru al dife-ritelor mecanisme ale aparatului.

Caseta 3 cuprinde mecanismul de rulare şi derulare care deplaseazăfilmul, cadru cu cadru, în planul focal al obiectivului, mecanisme de măsurare,precum şi de asigurare a planeităţii filmului 9 şi 10.


- 48 -

După mărimea distanţei focale a obiectivului, aparatele fotoaeriene pot fi:cu distanţa focală mică (de la 50 la 150 mm), cu distanţă focală medie (de la 150 la300 mm), cu distanţă focală mare (mai mare de 300 mm).

Obiectivele cu distanţe focale de 50 mm se folosesc pentru fotografiereaunor terenuri plane (scări peste 1 : 10 000), cele cu distanţe focale de 70 mm,pentru terenuri cu forme de relief diferite (dealuri, şes etc.), cele cu distanţe focalede 100... 140 mm, în zone muntoase, iar cele cu distanţe focale de la 200 mm la500 mm, pentru descifrări şi aerofotografierea centrelor populate.

În figurile 3.2 şi 3.3 sunt date obiectivele Super-Aviogon şi Russar-29.

Fig. 3.2. Obiectivul Super-Aviogon Fig. 3.3. Obiectivul Russar-29

Intervalul de timp t între expunerile succesive se calculează cu formula:

)p1(fl

vHt -×=

în care:H - înălţimea de zbor; v - viteza de zbor a avionului ; l - mărimealaturii fotogramei; f - distanţa focală a aparatului fotoaerian;p - acoperirea longitudinală (în teren plan p = 60/100 = 0,6).

3.1.2. Anexele camerelor fotoaeriene

Dispozitive anexe ale aparatului fotoaerian

Aparatul fotoaerian este prevăzut cu o serie de dispozitive anexe,necesare să asigure realizarea acoperirii între fotograme, să înregistreze unghiulde derivă şi să determine elementele orientării exterioare ale fotogramelor.


- 49 -

Dispozitivul pentru asigurarea acoperirilor longitudinale şi de înregistrare aunghiului de derivă.

Pentru a asigura înregistrarea pe fotograme a tuturor punctelor terenuluidin fâşia de zbor a avionului este necesar ca fotografiile să fie astfel înregistrateîncât să aibă porţiuni cu imagini comune. Porţiunile cu imagini comune în sensulde zbor se numesc acoperiri longitudinale. Dispozitivul care asigură automatintervalul între expuneri (în scopul asigurării acoperirilor longitudinale necesareîntre imaginile de pe fotograme) se numeşte intervalometru. Cu acesta se poatemăsura şi unghiul de derivă.

Vizorul intervalometrului permite supravegherea desfăşurării procesului defotografiere. Astfel, raportul Hjv din formula (30) se menţine constant urmărind pegeamul mat al vizorului ca viteza de deplasare a Imaginii terenului să coincidă cuaceea a unui lănţişor (scăriţa), care se mişcă de-a lungul liniei de itinerar avizorului.

Când avionul se abate de la direcţia de zbor, datorită vântului lateral, vizo-rul intervalometrului se roteşte cu mâna, astfel încât direcţia de deplasare aimaginilor terenului să fie paralelă cu linia de itinerar a vizorului. Pe suportul în carese roteşte vizorul există gradaţii, a căror origini formează o linie paralelă cu axalongitudinală a avionului. Pe aceste gradaţii se citeşte unghiul de derivă, care esteformat de axa longitudinală a avionului cu direcţia reală de zbor (figura 3.4.).

Fig.3.4. Câmpul de vedere al intervalometrului

Dispozitive pentru înregistrarea unor elemente de orientare exterioară întimpul zborului.

Dispozitivele folosite pentru înregistrarea unor elemente de orientareexterioară în timpul zborului (înălţimea de zbor, abaterile avionului de la plafonulmediu de zbor, unghiurile de înclinare a fotogramelor) sunt: altimetrul barometric,radioaltimetrul, statoscopul, camera orizont şi giroverticalul.Pentru măsurareaînălţimii de zbor se folosesc altimetre barometrice şi radioaltimetre, iar pentruînregistrarea micilor abateri ale avionului de la plafonul mediu de zbor,statoscopul.


- 50 -

Altimetrul barometric funcţionează după principiul barometrului aneroid şipermite determinarea înălţimii de fotografiere faţă de aerodromul de pe care adecolat avionul. Precizia determinării înălţimii este de 20 ... 30 m, ceea ce esteinsuficient pentru lucrări de ridicare de mare precizie prin metode fotogrammetrice.

Radioaltimetrul funcţionează pe principiul măsurării timpului necesar unde-lor electromagnetice să parcurgă drumul de la avion la suprafaţa pământului şiînapoi. înălţimea de zbor H se determină cu formula:

2tcH ×

=

în carec - este viteza de propagare a undelor electromagnetice, t - timpul necesar undelor să parcurgă drumul avion-teren dus-întors.Timpul, măsurat în microsecunde, se determină prin metode electronice.

Precizia radioaltimetrelor moderne este de 2,5 ...5,0 m.

Statoscopul (fig.3.5.)este un barometru diferenţial, folosit pentruînregistrarea abaterilor avionului de la plafonul de zbor.

Fig.3.5. Statoscopul

În vasul 1 se află aer. Când avionul ia înălţime pornind de la aerodrom,robinetul 2 se deschide; presiunea din coloanele a şi o fiind egală, cele douăcoloane de lichid din tubul 3 în formă de U sunt la acelaşi nivel. Din momentul cândîncepe aerofotografierea, robinetul 2 se închide. Ca urmare, presiunea interioarădin vasul 1 şi tubul a va fi tot timpul constantă şi egală cu aceea din momentulînchiderii robinetului. Presiunile din tubul b variază, după cum avionul se abate înjos sau în sus de la plafonul de zbor. Diferenţele de înălţime se citesc pe o scarăgradată din 5 în 5 mm. Precizia statoscopului este de 1 ... 2 m. Simultan cuînregistrarea fotogramelor se face şi înregistrarea fotografică a indicaţiilor

http://:@pornind.de/


- 51 -

statoscopului, astfel încât la fiecare pereche de puncte a, bt de pe statogramăcorespunde o fotogramă, respectiv poziţia centrului ei de perspectivă.

Datele statoscopice permit determinarea diferenţelor de înălţime Ah dintrepunctele de fotografiere succesive, cu ajutorul formulei:

÷øö

çèæ ×+´=D c

Bahh 118015,0

în care:h - indicaţia statoscopului (citirea pe tubul a minus citirea pe tubul b);a - coeficientul de temperatură (1 -4- 0,0037 t);B - presiunea atmosferică;c - greutatea specifică a lichidului manometric.

Dacă lichidul folosit este alcool amilic, formula devine:

÷øö

çèæ +´=D

Bahh 96815,0

în care factorul ÷øö

çèæ +

B96815,0 se numeşte grad statoscopic.

Camera orizont (fig.3.6.) constituie o anexă a aparatului fotoaerian, cuajutorul căreia se pot determina unghiurile 9 de înclinare a fotogramei faţă de axadirecţiei de zbor sau o faţă de direcţia perpendiculară pe aceasta. Înregistrareaorizontului se face cu două sau patru camere fotografice speciale denumitecamere orizont. Fotogramele orizontului se obţin în planul fotogramei simultan cuexpunerea fotogramei normale, pe direcţia de zbor şi perpendicular pe aceasta.

Fig. 3.6. Camera orizont1 - obiectivul aparatului fotoaerian; 2- obiectivul camerei orizont;

3 - suprafaţa care reflectă razele pe direcţia orizontală; 4 - planul fotogramei;ylt y2, şi yC y' ~ coordonatele punctelor marginale ale imaginii orizontului pe

direcţia de zbor şi perpendicular pe aceasta


- 52 -

Unghiurile de înclinare cp şi w ale fotogramelor se obţin cu ajutorulrelaţiilor:

'

'1

'2

12

lyy

tg

lyytg

-=w

-=j

Precizia determinării unghiurilor de înclinare <p şi w este de ± 8C. Dacămăsurătoarea se execută pe cale stereoscopică, precizia creşte până la ± 2,5C

Giroverticalul este un aparat construit pe principiul giroscopului, cu ajutorulcăruia se înregistrează înclinările fotogramei. Direcţia verticalei în punctele defotografiere se determină cu precizie de 10 până la 20c, ceea ce este suficientpentru lucru la aparatele de stereorestituţie de ordinul II de precizie, dar nu estesatisfăcător pentru lucrul la aparatele de stereorestituţie de ordinul I de precizie.

În scopul micşorării înclinărilor avionului s-au realizat suporturi ale apara-tului cu girostabilizatoare, care asigură automat verticalitatea axei de fotografierecu o precizie de 10 ... 30'.

3.1.3. Camera aeriană digitală LEICA ADS40(AIRBORNE DIGITAL SENSOR)

Preliminarii

Camera aeriană digitală ADS40 (figura 3.7.), realizată de firma LeicaGeosystems pe baza principiului emis de dr. Otto Hofmann în anul 1970, esteconcepută cu trei linii de senzori în bandă pancromatică pentru exploatareafotogrammetrică şi patru linii de senzori pentru înregistrări multispectrale (benzile:infraroşu apropriat, albastru, verde şi roşu), având ca rezultat captarea simultană aşapte benzi de informaţii. Spre deosebire de imaginile de formă pătrată saudreptunghiulară, înregistrate de camerele aeriene bazate pe film, camera aerianădigitală ADS40 captează benzi de imagini cu şiruri liniare de senzori.

Pe de o parte, imaginile pancromatice sunt înregistrate cu trei linii desenzori, respectiv cei din prima linie sunt înclinaţi în faţă, cei din linia de mijloc suntîn poziţie verticală, iar cei din linia a treia sunt înclinaţi în spate.


- 53 -

Fig.3.7. Camera aeriană digitală ADS40

Pe de altă parte, imaginile în banda infraroşu apropiat se înregistrează cuun şir liniar de senzori în poziţie nadirală, în timp ce în benzile roşu, verde şialbastru se înregistrează cu şiruri liniare de senzori amplasate în fată, în direcţiazborului.

Fig. 3.8. Sistemul optic “tricoid” Fig. 3.9. Caracteristicile geometriceale senzorului digital triliniar


- 54 -

Astfel imaginile care se obţin cu scanerul digital “triliniar” ADS40 (figura3.9.) au o geometrie absolut diferită faţă de imaginile obţinute cu camere bazate pefilm, acoperind suprafaţa de teren în proporţie de 100% cu fiecare din cele treibenzi (figura 3.10.a), ceea ce nu întâlnim în cazul camerelor clasice (figura 3.10.b),întrucât acestea acoperă 50% de trei ori şi 50% numai de două ori.

a) b) Fig. 3.10. Obţinerea imaginilor

a. Camera digitală bazată pe principiul perspectivei de linieb. Camera clasică bazată pe principiul perspectivei centrale

Componentele camerei ADS 40Sistemul camerei digitale ADS40 (Airborn Digital Senzor), instalat pe

platforma aeropurtată, este format (figura 3.11.) din următoarele componenteprincipale:

a). Interfaţa operator (Operator Interface – 0I40) şi suportul interfeţei(Interface Stand – IS40);

b). Partea superioară a camerei care protejează sistemul senzorial şi facelegătură electronică cu computerul de la bordul avionului (Senzor Housing –SH40);

c). Partea inferioară a camerei care protejează sistemul optic “tricoid”,descompunând lumina incidentă (figura 3.8.) în componentele ei de bază (roşu,verde şi albastru), folosind o serie de filtre (Digital Optic – DO64), la care seadaugă un girostabilizator (PAV30);

d). Memoria de masă a calculatorului (Mass Memory – MM40) şi unitateade control (Control Unit – CU40)

Fig. 3.11. Componentele camerei ADS40


- 55 -

Tabelul 3.1.Datele tehnice

Caracteristicile electronice- Cadrul dinamic 12 biţi- Rezoluţia radiometrică 8 biţi- Modalitate de normalizare 8 bit linear- Factorul de compresie 2,5-25- Intervalul de înregistrare >1.2 m/sec.(800 Hz)- Domeniul spectral Pan, RVA, IRA

Banda Lungimea (nm)

· Pan (trapezoidal) 465-680 (λ=50%)· Roşu (rectangular) 610-660· Verde (rectangular) 535-585· Albastru (rectangular) 430-490· Infraroşu apropiat – IRA (rectangular) 835-885

Interfaţa mecanică

Senzor Head (SH40)

Greutate: 66kgDiametru: 59cmÎnălţime: 74cmSuportul: PAV30

Control Unit (CU40)Greutate: 43kgDiametru: 45cmÎnălţime: 34cm

MassMemory (MM40)Greutate portabilă: 18kgCapacitate reîncărcabilăharddisk: 540 GB

Operator Interface (0I40) Greutate: 14kgMontare: IS40

IMU/GPS (Applanix System) IMU integrat în SH40;GPS şi POS integrate în CU40

Funcţionarea Sistemului ADS 40

a) Înregistrările Pan şi MSSSenzorii pancromatici din configuraţia camerei digitale ADS40, care se

utilizează de fapt în exploatarea fotogrammetrică, constă în două şiruri liniareCCD, de 12 000 pixeli (cu Ø 6,50 μm.), fiecare amplasate decalat unul faţă de altulcu jumătate de pixel (cu Ø 3,25 μm.), soluţie care asigură imagini mult maidetailate.

De asemenea, în planul focal se mai găsesc, aşa cum s-a menţionat, pelângă şirurile liniare de senzori pancromatici (orientaţi spre partea din faţă, în


- 56 -

poziţie nadirală şi orientaţi spre poziţia din spate) şi patru şiruri suplimentare cu12000 pixeli fiecare, pentru obţinerea informaţiilor multispectrale (MSS).

Şirurile liniare de senzori pentru înregistrări pancromatice sunt în legăturăcu un sistem optic având un câmp de vedere transversal pe traseul de zbor de 64°,care furnizează lăţimea benzii şi acoperirea suprafeţei scanate.

Factorul limitativ la senzorii de acest tip este timpul de citire a informaţiilorfurnizate de şirurile liniare ale acestora şi viteza avionului deasupra solului,elemente care trebuie sincronizate, cum se întâmplă de altfel şi în cazul camerelorde aerofotografiere cu film pentru a evita trenarea imaginii. Viteza de citire a liniilorde senzori CCD este astfel sincronizată cu viteza de zbor a avionului încât producepixeli pătraţi.

Astfel, un detaliu de dimensiuni mici pe teren va avea un impact asupraradiaţiilor recepţionate la cel puţin patru poziţii de pixeli - un pixel în fiecare din celedouă şiruri ale unei perechi şi la două instantanee diferite de timp pentru fiecaredin cei doi pixeli. Rezultatul este o imagine cu o rezoluţie mai înaltă furnizată deşirurile dispuse decalat decât dacă s-ar fi utilizat cu un singur şir de 12 000elemente.

b) Filtrele de interferenţăFiltrele cu care este echipată camera digitală aeriană ADS40 furnizează

senzitivitate (cu rol de senzori) pentru benzile multispectrale; acestea au fost astfelselecţionate încât să furnizeze informaţiile necesare pentru redarea corectă aculorilor şi interpretarea imaginilor. La selecţionarea filtrelor s-au avut deasemenea în vedere restricţiile cauzate de absorbţia atmosferică.

Camera digitală ADS40 dispune de o instalaţie electronică sofisticată carefurnizează şi transmite datele înregistrate şi comprimate de la toate canalele, lacalculatorul de la bord. Unitatea de măsurători inerţiale ale POS este un sistemspecial proiectat pentru determinarea poziţiei şi orientării, montat rigid în planulfocal.

Calculatorul instalat pe platforma aeriană include un sistem separat dememorie de masă. Un asemenea sistem de memorie este necesar întrucât cameradigitală aeriană ADS40 generează până la 100 GB de date pe ora de zbor.

c) Sistemul optic tricoid şi senzorul digital triliniar (fig. 3.8. – 3.9)Sistemul optic digital DO64 constă dintr-un ansamblu de lentile

telecentrice. Un detaliu care trebuie de remarcat este faptul că toate razele delumină întâlnesc planul focal în unghiuri drepte, ceea ce permite filtrelor deinterferenţă să ofere performanţele menţionate. Lungimea distanţei focale asistemului optic este de 62,77 mm, iar câmpul de vedere sau lărgimea fasciculului(traseul transversal) este de 64°.

Planul focal poate cuprinde cinci grupuri de câte trei şiruri liniare CCD,respectiv 15 şiruri liniare. În prezent, camera digitală aeriană ADS40 utilizeazănumai 10 şiruri liniare, respectiv trei perechi de şiruri liniare pentru imaginipancromatice şi patru şiruri (a câte un rând) pentru benzile multispectrale. Aşa cums-a mai menţionat, şirurile liniare au 12 000 elemente (pixeli) şi dimensiunile unui


- 57 -

pixel sunt de 6,5 μm./6,5 μm. Şirurile în perechile pancromatice sunt şi eledeplasate unul faţă de altul cu jumătate de pixel, respectiv cu 3,25 μm.

d) Unităţile CU40 şi MM40 (fig. 3.11)Unitatea de control CU40 este un PC robust de înaltă performanţă, în care

este instalat Windows XP cu extensie în timp real. Această unitate are o legăturăde fibră optică cu capul sensor SH40 şi include subsistemul integrat Applanix POS,Position & Altitude Computer, şi un receptor GPS, de asemenea integrat. Ieşireadatelor are loc cu o medie de 45 MB/sec. la sistemul de memorie de masă MM40,constituit dintr-un şir detaşabil, robust, de şase hard-discuri de înaltă performanţăcu o capacitate de stocare de 0,5 TB. Volumul enorm de date de la sensori şiimagini, precum şi de la CU40, sunt dirijate direct spre Memoria de Masă (MM40).Astfel, toate datele de la misiunea de zbor sunt stocate în MM40, memorie careeste transferată apoi din avion, după aterizare, şi conectată la o staţiefotogrammetrică de prelucrare la sol.

e) Sistemul FCMSPentru a fi complet operaţională, camera ADS40 este însoţită de un

software special pentru rezolvarea tuturor aspectelor de rutină, denumit Sistem demanagement al zborului şi de control al funcţionării senzorilor (Flight & SenzorControl Management System – FCMS). Operatorul comunică cu acest programprin intermediul OI40. De asemenea, pilotul are prevăzut un display (Pilot Indicator– PI40). Sarcina operatorului este însă simplificată de configuraţia predefinită aFCMS – ului, iar navigarea se face cu ajutorul unui menu - arbore.

3.1.4. Avioane utilizate în aerofotografiere

Avionul fotogrammetric. Principalele caracteristici tehnice ale avionuluifotogrammetric sunt: viteza de zbor, plafonul de zbor, raza de acţiune, greutatea.

Viteza de zbor a avionului fotogrammetrie nu trebuie să depăşească 300km/oră. Când se face fotografierea centrelor populate în vederea întocmiriiplanurilor topografice la scări mari (1 :2 000... 1 :5 000), scările fotogramelor sunt:1 :4 000... 1 : 12 000. Aceasta înseamnă că înălţimile de zbor sunt egale cu 600...800 m până la 1 300 ... 1 800 m, în funcţie de distanţa focală a aparatelorfotoaeriene folosite. Deoarece în intervalul de timp în care se face expunerea(obturatorul este deschis — timpul de expunere de la 1 /75 la 1 /300 s) aparatul deaerofotografiere se deplasează o dată cu avionul, un punct de pe teren nu mai dăpe fotografie o imagine punctuară, ci liniară. Cu cât viteza avionului şi timpul deexpunere vor fi mai mari, iar înălţimea de zbor H mai mică, cu atât imaginea liniarăa punctului pe fotografie va avea o lungime mai mare. Acest fenomen estecunoscut sub numele de trenare. Pentru asigurarea preciziei măsurătorilor,trenarea maximă admisibilă este 0,05... 0,1 mm.

Plafonul de zbor al avionului fotogrammetrie (adică înălţimea maximă dezbor) trebuie să fie de 6 000... 8 000 m, pentru a se putea face fotografieri şi cuaparate cu distanţe focale mai mari. În timpul zborului, avionul trebuie să aibă o


- 58 -

bună stabilitate longitudinală şi transversală (înclinările limită fiind de 1 ... 3°) şi săpăstreze aceeaşi înălţime pe timpul fotografierii (cu precizia de 0,01 ... 0,05 H).

Greutatea avioanelor care îndeplinesc aceste condiţii este de 10... 14 tf.Raza de acţiune care se cere avioanelor fotogrammetrice trebuie să fie de

2 000 ...2 500 km.

Tabelul 3.2.Caracteristicile unor tipuri de obiective fotogrammetrice

de difracţie în linii/ mmTipul deobiectiv

înmm 1 :n 2fl° Distorsia A max,

în mm Nd, înlinii/mm

Unghiulminim

încentru

lamargine

Rodina-2b 55 1:8,2 133 0,04 220 18 35 12...15Russar-29 70 1 6,8 122 0,02...0,03 250 12 25...30 10...12Super-Aviogon

88 1 5,6 120 0,01 300 7,8 - -

Aviogon 100 1 5,6 90 0,01 300 6,8 — —Pleogon 115 1 5,6 94 0,004...0,005 300 5,9 48 20Pleogon 153 1 5,6 94 0,004...0,005 300 4,5 - -Planigon 152 1 9,3 90 0,02 270 5,0 - -Riegel 152 1 6,3 90 0,15 270 5,0 58 50Aviotar 170 1 4 60 0,01 425 2,9 47 28Aviotar 210 1 4 60 0,01 425 2,3 50 30Russar-Plazmat

200 1 9 65 0,01 190 5,5 35...40 18...20

Topar 210 1 4 63 0,004...0,005 425 2,3 35 18...20Pinatar 310 1 4 62 0,005 - - - -Tafar-3 350 1 6 40 0,005 285 2,1 40 25Ortoniar-13 500 1 7 35 0,003 240 1,7 40 25

3.2. Metode de aerofotografiere

Înregistrarea fotografică a terenului în vederea obţinerii unor fotogramecare să corespundă scopului urmărit se poate face prin mai multe metode deaerofotografiere.

După poziţia axei de fotografiere, aerofotografierea poate fi : verticală,înclinată (perspectivă) şi orizontală.

Aerofotografierea verticală se obţine atunci când axa de fotografiere nu areabateri mai mari de 3° de la verticala punctului în care s-a făcut aerofotografierea.Fotogramele obţinute se numesc fotograme nadirale, care datorită deformaţiilorperspective mici sunt larg utilizate în lucrările de întocmire a planurilor la scarămare. În anumite limite se poate considera că scara pe fotograma nadirală esteconstantă pe întreaga ei suprafaţă .

Aerofotografierea înclinată (în cazul căreia axa de fotografiere face cu ver-ticala un unghi mai mare de 3°) are avantajul că permite înregistrarea unei


- 59 -

suprafeţe mai mari de teren, în schimb are dezavantajul că pe măsura creşteriiunghiului de înclinare , scara detaliilor de pe fotogramă variază în limite tot maimari .

Aerofotografierea orizontală se foloseşte pentru înregistrarea linieiorizontului.

După numărul de aerofotograme care se înregistrează şi după dispunerealor se deosebesc: aerofotografierea obiectelor şi detaliilor izolate, aerofotografiereaîn şir (bandă) de fotograme şi aerofotografierea pe suprafaţă.

Aerofotografierea obiectelor izolate (poduri, intersecţii a unor străzi princi-pale, staţii de cale ferată etc.) constă în înregistrarea pe 2... 4 fotografii a suprafeţeide teren pe care se află construcţia care interesează.

Aerofotografierea în şir (bandă) de fotograme constă în înregistrarea uneiporţiuni de teren înguste şi lungi pe un şir continuu de fotografii aeriene (de-alungul unui curs de apă, al unei străzi principale etc.). Pentru a se asiguraînregistrarea pe fotograme a întregii fâşii de teren ce urmează a fi studiată, precumşi pentru a se putea observa stereoscopic modelul terenului, fotografierea seexecută în aşa fel încât între fotogramele şirului (benzii) să fie o acoperirelongitudinală de 60% (pentru teren şes). În cazul în care terenul este frământat,având diferenţe de nivel mari, acoperirea longitudinală necesară p se calculeazăcu formula:

÷øö

çèæ +=

Hh6,0100%p

în care:h - diferenţa de înălţime maximă între punctele terenului;H - înălţimea de fotografiere faţă de un plan de nivel mediu al terenului.

După fotografiere, acoperirea reală p obţinută între fotograme sedetermină cu formula:

100lp%p

x

x ×=

în care:lx - dimensiunea, în cm, a fotogramei în sensul de zbor;px - lungimea în sensul de zbor a zonei în care două fotograme adiacente

au imagini comune.

Aerofotografierea pe suprafaţă este folosită atunci când suprafaţa caretrebuie fotografiată are o lăţime mai mare decât poate fi cuprinsă într-o singurătrecere în zbor a avionului. Dacă lăţimea zonei este mare fotografierea se face pemai multe şiruri (benzi) paralele, având între ele acoperiri transversale de 30%.


- 60 -

a b

c

Fig. 3. 12. Aerofotografierea de suprafaţă

a) Metode de aerofotografiere după poziţia axei de fotografiere b) Aerofotografierea în şir de fotograme (bandă) c) Aerofotografierea înclinată (comparaţie cu aerofotografierea verticală)


- 61 -

Fig. 3.13. Acoperirea transversală

Acoperirea transversală (fig.3.13) obţinută după fotografiere se obţinemăsurând pe fotograme (în cm) acoperirea py realizată între fotogramele şiruriloradiacente şi folosind formula:

100lp

%qy

y ×=

în care :ly este dimensiunea în cm a fotogramei în sens transversal direcţiei de zbor

(de regulă ly = lx).După mărimea scării de fotografiere, metodele de aerofotografiere pot fi: la

scară mare (scara de fotografiere mai mare de 1 : 10 000), la scară medie (scarade fotografiere cuprinsă între 1 : 10 000 şi 1 : 30 000) şi la o scară mică (scara defotografiere mai mică de 1 : 30 000).

Scara de fotografiere se alege în funcţie de o serie de factori, ca: scaraplanului care trebuie întocmit, precizia dorită, necesitatea descifrării pe fotograme aunor detalii de dimensiuni mici etc.

Legătura între scara de fotografiere mf şi scara planului mp este dată derelaţia:

pf mcm =O dată cu perfecţionarea continuă a opticii aparatelor fotoaeriene, factorul

c a crescut de la 100 ... 130 la 200.


- 62 -

Ţinând seama şi de cerinţele privind precizia necesară pentru măsurătoricât şi de necesitatea de a putea descifra pe fotograme imaginile unor obiecte dedimensiuni mici, scările de aerofotografiere sunt cele din tabelul 3.3.

După timpul când se execută, metodele de aerofotografiere pot fi: de zisau. de noapte. Aerofotografierea în scopul întocmirii planurilor şi hărţilor seexecută numai ziua, între orele 11... 14, timp în care umbrele sunt reduse cadimensiuni.

După intervalul spectral folosit, aerofotografierea se poate face cumateriale fotografice (emulsii) sensibile la razele cu lungimi de undă X = 400... 770mm din zona vizibilă (ortocromatice, pancromatice, color etc.), cu emulsii sensibilela razele cu lungimi de undă X = 800 ... 1 800 mm. din zona infraroşie (materialeinfracromatice) şi cu emulsii mixte, sensibile atât la razele vizibile cât şi la razeleinfraroşii (materiale fotografice spectrozonale).

Tabelul 3.3.Scările de aerofotografiere

Scara planului Scara de fotografiere Lungimea maximăa benzilor in km

1 : 1.000 1:3.000 - 1:5.000 3

1:2.000 1:4.000 - 1:7.000 5

1:5.000 1:8.000 - 1:10.000 15

1:10.000 1:12.000 - 1:15.000 25

1:25.000 1:20.000 - 1:30.000 35

1:50.000 1:30.000 - 1:40.000 45

Pregătirea zborului de aerofotografiere

Proiectul de zbor

A. PROIECTAREA AEROFOTOGRAFIERII – EXEMPLU: PROIECT DEZBOR PENTRU MUNICIPIUL CRAIOVA

Aerofotografierea se execută pe întreaga suprafaţă de teren a MunicipiuluiCraiova. Soluţia de aerofotografiere s-a ales după ce s-au analizat:

- Particularităţile fizico-geografice ale terenului, referitor la: direcţiaprincipalelor linii orografice, acoperirea cu vegetaţie, suprafeţele acvatice,diferenţele de nivel;

- Particularităţile meteorologice ale zonei;- Densitatea şi dispunerea punctelor din reţeaua geodezică şi topografică

existente, care pot folosi ca puncte de sprijin pentru aerotriangulaţie;


- 63 -

- Posibilităţile tehnice ale avioanelor fotogrammetrice din dotare: viteză,plafon maxim, autonomie de zbor, număr de locuri;

- Caracteristicile camerelor aerofotogrammetrice din dotare: distanţafocală, proprietăţile obiectivului, etc.

Unitatea normală de aerofotografiere este suprafaţa de terencorespunzătoare unei foi de hartă la scara 1:100 000, în cazul nostru unitatea deaerofotografiere este mai mică deoarece suprafaţa oraşului Craiova este mult maimică.

În funcţie de caracteristicile geografice ale zonei, aerofotografierea estenormală şi se execută pe o singură direcţie est-vest.

B. STABILIREA ELEMENTELOR NECESARE PROIECTĂRIIAEROFOTOGRAFIERII

Pentru asigurarea documentelor tehnice necesare aerofotografierii oraşuluiCraiova în vederea realizării planului cadastral la scara 1:500, se proiectează caaerofotografierea terenului cuprins în proiect să se execute pe baza elementelorprecizate mai jos:

- Categoria, acoperirea şi particularităţile terenului de aerofotografiat:mediu urban;

- Perioada de aerofotografiere, funcţie de condiţiile optime de zbor(aprilie – mai sau septembrie – octombrie, orele 1000 – 1500.

- Cameră aerofotogrammetrică:- Denumire: ADS – 40 (cameră digitală);- Distanţa focală: 62.77 mm;- Mărimea pixelului la sol: 5 cm;

- Direcţie de aerofotografiere: Est-Vest;- Planul de nivel mediu al zonei de fotografiat se calculează pentru

suprafaţa fiecărei foi de hartă la scara 1:50 000, făcându-se media aritmetică a 20– 30 puncte cotate extrase de pe hărţile existente, repartizate uniform pe suprafaţahărţii. S-au extras 4 puncte din L-34-132-C, 13 puncte din L-34-132-D, 11 punctedin L-34-144-B şi 7 puncte din L-34-144-A. Din calcule cota planului mediu este125 m.

- Scara de aerofotografiere se stabileşte în funcţie de caracteristicilegeografice ale zonei, de densitatea şi importanţa elementelor topografice situatepe suprafaţa respectivă. Scara de aerofotografiere proiectată se consideră faţă deplanul de nivel mediu.

- Înălţimea de aerofotografiere, deasupra planului de nivel mediu secalculează cu relaţia:

Hf = mf * fîn care :

mf – numitorul scării de aerofotografieref – distanţa focală a camerei aerofotogrammetrice

În cazul nostru Hf =480 m- Înălţimea de zbor deasupra nivelului mării se calculează cu ajutorul

relaţiei :


- 64 -

Hz = Hf + HpHz = 125m + 480m = 605 m

- Acoperirea la teren a unei benzi = 600 m;- Distanţa dintre axele benzilor = 480 m;- Acoperirea transversală a benzilor = 20%;- Numărul de benzi = 23; Avionul va decola de pe aeroportul din Craiova,

având la bord pilotul, operatorul camerei şi reprezentantul autorităţilor (este zborclasificat). În schiţa anexată am trasat cele 23 de benzi de aerofotografiere.

- Lungimea totală a benzilor de aerofotografiere este de 235.80 km. Zonade aerofotografiere are o suprafaţă de 11 063.90 ha.

Pentru executarea zborului fotogrammetric se aleg repere de orientarebine vizibile din avion, care pot fi: intersecţii de drumuri sau căi ferate, râuri,construcţii mai izolate, repere în localităţi, etc.

Fig. 3. 14. Proiect de zbor pentru municipiul CRAIOVA

APRECIEREA CALITĂŢII ZBORULUI DE AEROFOTOGRAFIERE

Calitatea imaginii fotografice a aerofotogramelorCalitatea imaginii fotografice a aerofotogramelor este funcţie de o serie de

factori, printre care: claritatea imaginii fotografice, prelucrarea de laborator afotogramelor, scara de fotografiere etc.

Claritatea imaginii fotografice depinde la rândul ei de: aberaţiile obiectivuluiaparatului fotoaerian, difuzia luminii în stratul de emulsie (halo), trenarea imaginii(datorită translaţiei avionului în timpul expunerii, vibraţiilor produse de motorulavionului, pulsaţii ale vântului etc.), puterea separatoare a obiectivului şi a stratuluifotosensibil etc.

Prelucrarea de laborator este un proces care poate avea o mare influenţăasupra calităţii aerofotogramelor.


- 65 -

Compoziţia developantului, timpul de developare, temperaturadevelopantului pot influenţa negativ calităţile imaginii fotografice, dacă nu serespectă întocmai condiţiile impuse prin instrucţiuni. Pentru obţinerea unorfotograme pozitive de bună calitate se folosesc aparate electronice de copiat.

Scara de fotografiere aleasă determină dimensiunile imaginilor obiectelorpe fotogramă. De aceea, scara de fotografiere se alege astfel încât să apară pefotogramă imaginile unor obiecte de dimensiuni mici, care urmează a fi trecute peplanul topografic.

În tabelul 3.4. şi 3.5. se dau dimensiunile minime ale imaginilor obiectelorcompacte şi liniare, pentru a putea fi observate şi a li se stabili forma, iar în tabeladimensiunile minime ale obiectelor liniare, pentru a putea fi observate şi a li sestabili destinaţia.

Luând în considerare cazul cel mai defavorabil, când contrastul este mic,rezultă că pentru fotogramele la scara 1 : 5.000, dimensiunile minime ale obiectelorcompacte sunt egale cu 0,5 ... 1 m, spre a putea fi observate şi 1-1.5 m, spre a lise putea stabili şi forma, iar pentru fotogramele la scara 1:10 000, acestedimensiuni sunt de 1 - 4 m si respectiv 3 - 5 m.

Tabelul3.4.Dimensiunile minime ale imaginilor obiectelor compacte pentru a putea fi

observate şi a li se stabili forma, în mm

Scara defotografiere mare K > 0,7 normal 0,7 > K > 0,3 mic 0,3 > K> 0,1

1:5000observareastabilirea

formei

0,040,3

0,04...0,080,3

0,08...0,300,3... 0,5

1:10000observareastabilirea

formei

0,050,3

0,05...0,100.3

0,10...0,400,3... 0,5

Tabelul 3.5.Dimensiunile minime ale imaginilor obiectelor liniare pentru a putea fi

observate şi a li se stabili destinaţia, în mm

Contrastul imaginilorScara defotografiere mare K > 0,7 normal 0,7 > K > 0,3 mic 0,3 > K > 0,11 : 5 0001 : 10 000

0,020,02

0,02...0,05 0,02...0,05 0,05...0,100,05...0,10

În cazul obiectelor liniare se pot observa pe fotogramele la scara 1 : 5 000obiectele care au lăţimea de numai 0,25 ... 0,50 m. Astfel se poate explica de cepe fotograme apar poteci care au o lăţime mică (de 30 ... 40 cm).


- 66 -

C. PREGĂTIREA ZBORULUI DE AEROFOTOGRAFIERE ŞIAPRECIEREA CALITĂŢII FOTOGRAMELOR

1. Pregătirea zborului de aerofotografiereZborul de aerofotografiere se pregăteşte pe baza unui proiect, în care se

stabilesc o serie de elemente, ca: trasarea pe o hartă (la scara 1 : 25 000 ... 1 : 10000) a suprafeţei de ridicat, alegerea scării de fotografiere, calculul înălţimii dezbor, acoperirile longitudinale şi transversale, timpul necesar pentru fotografiere,cantitatea de materiale necesare, costul lucrărilor (ante-calcul) etc.

Scara de fotografiere se alege conform tabelului 3.3.Acoperirile se iau din tabelul 3.6.Cifrele de la numărător reprezintă acoperirea longitudinală, iar cele de la

numitor, acoperirea transversală.Tabelul 3.6.

Acoperirile longitudinale şi transversale pe planul mediu alterenului

H, 50 100 150 200 250 300 400 500 600 800 ∞

800 6335

6640

6946

7353

7862

1000 6234

6438

6742

7048

7353

7760

1 500 6132

6335

6438

6641

6844

7048

7455

2 000 6132

6234

6336

6438

6640

6742

7048

7353

7760

— —

3 000 6131

6132

6234

6335

6436

6438

6641

6844

7048

7455

__

4 000 6131

6132

6233

6234

6335

6336

6438

6640

6742

7048

7353

6 0006031

613l

6132

6132

6233

6234

6335

6436

6438

6641

6844

Timpul de zbor necesar pentru fotografierea unei suprafeţe de lungime a şilăţime c se calculează cu formula:

( )v

1Nat +=

în care:


- 67 -

N este numărul de benzi necesare pentru a acoperi suprafaţa, stabilit înfuncţie de lăţimea c;v viteza de zbor a avionului, în km/oră.

Numărul de bobine C de film necesare se calculează cu formula:( )f

km

l1lK2

c f+

=

în care:K - numărul de trapeze care se fotografiază ;fij - numărul de fotograme pe trapez;lx - mărimea fotogramei în sensul lungimii filmului, în cm;lf - lungimea totală a filmului, în cm;2 - coeficient (s-a luat pentru a se asigura necesarul zborurilor de probă, recunoaştere şi eventuale refaceri).

Cantitatea de substanţe chimice şi hârtie fotografică se calculează ţinândseama de numărul total de aerofotograme, luându-se în plus o rezervă de 30%.

Datele tehnice necesare executării zborului de aerofotografiere secalculează după exemplul din tabelul 3.7. Se dau ca date tehnice iniţiale a = 10km, c = 6 km, scara planului 1 : 5 000, scara de fotografiere 1 : 10 000, acoperirealongitudinală p = 60%, acoperirea transversală q = 30%. Se foloseşte aparatulMRB 21/1818, format 18 X 18 cm, cu f = 210 mm. înălţimea aerodromului faţadenivelul mării = 100 m

După executarea calculelor din tabelul 3.7 se pregăteşte harta de zbor,trasându-se pe hartă limitele suprafeţei de ridicat şi axele benzilor. Pe hartă semarchează reperele de intrare şi ieşire ale fiecărei benzi, precum şi reperele deorientare, aşa cum se arată în figura 3.15.

Fig.3.15. Reperele de orientare


- 68 -

Tabelul 3.7.Datele tehnice pentru executarea zborului de aerofotografiere

Elementele care secalculează Formule Calcule

Înălţimea de fotografiereBaza de fotografiere m

100p100lB

fmH

x-

=

×=

m72010000100

6010018,0B

m210021,010000H

=-

=

=×=

Distanţa între benzi m100

q100lD y-

= m125010000100

3010018,0D @-

=

Numărul de benziDcN = 5

12506000N @=

Numărul de fotograme peo bandă B

anL = 20614720

10000nL =+@=

Numărul de fotograme petoată suprafaţa care sefotografiază

Unghiul în plan verticalsub care se vede bazade fotografiere

HBtg

nNn

1

Ls

=Y

×=

'1

1

s

5718

343,02100720tg

100205n

°=Y

==Y

=×=

Unghiul în planulperpendicular pe direcţiade zbor sub care sevede traseul axeibenzii vecine

HDtg 2 =Y

'2

2

5330

598,021001250tg

°=Y

==Y


- 69 -

2. Aprecierea calităţii aerofotogramelorDupă executarea zborului de aerofotografiere se trece la verificarea aero-

fotogramelor obţinute, operaţie care se referă la: calitatea imaginilor fotografice alenegativelor, planeitatea filmului în planul focal, acoperirile longitudinale şitransversale, rectilinialitatea benzii, unghiurile de derivă, unghiurile de înclinare alefotogramelor, calitatea imaginilor de pe fotogramele pozitive, numărul de fotografiirealizate pentru suprafaţa dată şi abaterea înălţimii medii de fotografiere faţă devaloarea din proiect.

Calitatea imaginii fotografice a aeronegativelor se verifică prin metodesensitometrice (cu sensitometre, densitometre etc.), cu ajutorul cărora se deter-mină densitatea maximă Dmax, densitatea minimă Dmin şi densitatea voaluluiZ)0.Condiţiile care se au în vedere la aprecierea calităţii imaginii fotografice suntcuprinse în tabelul 3.8.

Planeitatea filmului se verifică după firele de control, din două în două foto-grame. Se aşează negativul pe o foaie de hârtie albă, iar deasupra acesteia o riglătransparentă pe care este trasată o linie foarte subţire (mai subţire de 0,05 mm).Abaterile imaginilor firelor de control (figura 3.16.) dau indicaţii asupra planeităţiifilmului în planul focal, în momentul în care s-a făcut expunerea. După mărimeaabaterilor firelor de control (măsurate cu lupe), planeitatea poate fi foarte bună(abateri până la 0,05 mm), bună (abateri până la 0,08 mm), satisfăcătoare (abateripână la 0,1 mm). Nu se admit abateri mai mari de 0,1 mm.

Fig. 3.16.Verificarea planeităţii Fig. 3.17.Măsurarea acoperirii între fotograme

Când aparatul fotoaerian nu are fire de control, planeitatea fotogramelor înplanul focal se verifică la aparate de stereorestituţie de ordinul I de precizie, prinorientarea relativă a două fotograme adiacente şi formarea stereomodelului.Condiţia unei planeităţi corespunzătoare este ca paralaxele reziduale să nu fie maimari de 0,02 mm.

Acoperirile între fotogramele din aceeaşi bandă sau din benzi vecine severifică suprapunând fotogramele două câte două pe imaginile lor comune şimăsurând cu ajutorul unei rigle speciale (cu gradaţii egale cu 1 /20 din lungimealaturii fotogramei) porţiunile de dublă suprapunere (fig.3.17).Nu sunt permiseacoperiri longitudinale mai mici de 53% şi transversale mai mici de 15%.

Calitatea zborului, după acoperirile realizate între fotograme, se apreciazăconform tabelului 3.8.


- 70 -

Tabelul 3.8.Aprecierea calităţii imaginii fotografice a aeronegativelor

Rectilinialitatea benzii (figura 3.18.) se verifică în urma executării unuimontaj atent al fotogramelor (suprapunând succesiv părţile comune alefotogramelor benzii). Unindu-se punctele principale ale fotogramelor de la capetelebenzii, se măsoară abaterea maximă AL. Abaterea maximă AL nu trebuie sădepăşească 3% din lungimea L a benzii pentru calificativul satisfăcător, 2% pentrucalificativul bine şi 1% pentru calificativul foarte bine.

Unghiul de derivă (figura 3.19.) - unghiul de rotire a aparatului fotoaerianfaţă de direcţia de zbor care nu trebuie să depăşească valorile: 2° (foarte bine), 4°(bine) şi 6° (satisfăcător).

Unghiurile de înclinare a axei de fotografiere pot fi apreciate pe fotogramădupă poziţia bulei din imaginea nivel ei sferice înregistrate (figura 3.20.). Valorileunghiului de înclinare a nu trebuie să depăşească 1° pentru calificativul foarte bine,2° pentru calificativul bine şi 3° pentru calificativul satisfăcător.

Fig. 3.18. Verificarea rectilinialităţii benzii

Calificativul

Indiciide apreciere

Foarte bine Bine Satisfăcător

Intervalul de densitate ACDensitatea maximă DmaxVoalul Dg

0,7...0,91,2...1,5până la 02

1,0...1,2 sau 0,61,6...1,7 sau 1,1până la 0,2

1,3 sau 0,51,8 sau 1,0până la 0,3


- 71 -

Fig. 3.19. Unghiul de derivă

Fig.3.20. Determinarea unghiului de înclinare a axei, după imagineanivelei sferice (a = 2°6')

Alegerea punctelor pentru determinarea unghiului de înclinarelongitudinală (9).

Pentru calculul unghiului de înclinare longitudinală 9 se aleg în zona dedublă acoperire câte doua segmente, astfel încât segmentele T-2 şi 3-4, respectivV-2' şi 3'-4', să treacă cât mai aproape de punctele principale Ov 02 şicorespondentele lor pe fotograma vecină 0’2 şi 0'v Se măsoară pe fotograme cuprecizie de 0,1 mm lungimile lv l2, l1 şi 1%. Distanţele a1 şi a2 dintre cele douăperechi de linii se măsoară cu o precizie mai mare de 1 mm. Unghiurile deînclinare longitudinală (q^ pentru fotograma Fx şi <p2 pentru fotograma F2) secalculează cu formulele:


- 72 -

'

21

1'1

2

'

12

2'2

1

falll

;falll

r×××-

=j

r×××-

=j

în care: l este distanţa focală a aparatului fotoaerian, iar p' este factorul de

transformare a unghiurilor din radiani în minute, egal cu 3 438.Pentru calculul unghiurilor de înclinare transversală w se iau tot două câte

două fotograme, dar din benzi vecine (figura 3.21.). Alegerea punctelor, măsurareasegmentelor şi distanţelor se face ca în cazul precedent.

Fig. 3.21. Alegerea punctelor pentru determinarea unghiului de înclinaretransversală

Unghiul de înclinare transversală relativă (Aco) se calculează cu formula:( ) ( ) '

mm

2'21

'1 f

ylllll

r××D×

---=wD

Calitatea imaginilor de pe fotogramele pozitive se apreciază prin compa-rarea lor cu fotograme pozitive-etalon. Imaginile trebuie să fie clare, iar tonuldiferitelor pozitive să fie uniform. Pe fotogramele pozitive trebuie să existeimaginile indicilor-repere, firelor de control (când aparatul fotoaerian este prevăzutcu dispozitiv de înregistrare a acestora). Nu se admit deteriorări mecanice, bule deaer etc.

Numărul de fotografii realizate pentru o suprafaţă dată serveşte şi el laaprecierea calităţii zborului (tabelul 3.9.).

Pentru a se verifica în ce măsură a fost acoperită cu fotograme întreagazonă proiectată pentru a fi fotografiată şi cum s-au realizat acoperirile între benzietc, se execută un mozaic cu pozitivele obţinute, suprapunând porţiunile comune


- 73 -

între fotograme. Fotogramele se aşează în mozaic astfel încât să li se vadănumerele.

Se trasează pe mozaic liniile care încadrează suprafaţa pentru care s-aproiectat zborul (la nevoie, în interiorul acesteia se marchează laturile trapezelor,dacă suprafaţa cuprinde mai multe trapeze) şi se trec inscripţiile necesare astfel:deasupra laturii de nord a cadrului, la mijloc, nomenclatura trapezului şilocalitatea, în partea stângă distanţa focală a camerei cu care s-a lucrat, îndreapta numele celor care au executat aero-fotografierea şi a celui care a întocmitmozaicul; sub latura de sud se trece scara fotogramelor. De pe mozaic se fac copiifotografice, care servesc ca documente în lucrările ulterioare de laborator.

Tabelul 3.9.Aprecierea calităţii zborului după numărul de fotografii

numărul de fotografii mai mare decât cel proiectat,în %

1

1

2 000...1 : 6 000

6 500...1 : 15 000

sub 20%

sub 10%.

20...30%

10...22%

peste 30%

peste 22%

Abaterea înălţimii medii de fotografiere între fotograme faţă de valoarea dinproiect duce la diferenţe mari de scară. După mărimea abaterii înălţimii medii defotografiere faţă de valoarea proiectată H se apreciază zborul ca foarte bun, cândabaterea nu întrece 3% H, ca bun, când abaterea este cuprinsă între 3 si 5% H, şica satisfăcător, când abaterea este mai mare de 5% H.

3.4. Elementele de orientare ale fotogramelor

Fotograma este imaginea fotografică a suprafeţei terestre (a unuia sau maimultor obiecte) obţinută cu ajutorul unor aparate fotoaeriene speciale.

Din punct de vedere geometric, fotograma este o proiecţie centrală obţi-nută prin intersectarea fasciculului de raze proiectante care pornesc de la puncteleterenului şi trec prin centrul de proiecţie (obiectivul aparatului fotoaerian), cu unplan tablou (planul fotogramei) situat în planul focal al obiectivului.

Din punct de vedere tehnic, fotograma este o fotografie specială, pe care,sau cu ajutorul căreia, se pot efectua măsurători care permit determinareacaracteristicilor obiectelor (dimensiuni, poziţie spaţială etc.).

Elementele geometrice ale aerofotogramei nadirale (cu axa de fotografiereverticală) sunt (fig. 3.22): centrul de proiecţie S; punctele de pe teren A,B, C, Detc.; planul fotogramei F; punctul principal al fotogramei o; distanţa principală(focală) l; înălţimea (distanţa) de fotografiere H; axa de fotografiere (razaprincipală) oSO.


- 74 -

Fig.3.22. Schema aerofotogramei încazul general

Fig. 3.23. Schema aerofotogrameinadirale

În cazul general, când axa de fotografiere face cu verticala centrului deproiecţie un unghi oarecare oc (figura 3.23.), punctele şi liniile caracteristice alefotogramei sunt: centrul de perspectivă (de proiecţie) S, punctul principal o,distanţa principală (focală) /, planul fotogramei F, planul orizontal G care trece princentrul -de perspectivă, verticala care trece prin centrul de proiecţie nSN, punctulnadir N, punctul nadiral n, linia orizontului (orizontul fotogramei) h-h, verticalaprincipală (trece prin o şi n) v-v, punctul principal de convergenţă (de fugă) i, planulvertical principal V (trece prin S, cuprinde pe vv şi este perpendicular pe planurile Fşi G), punctul de deformaţii nule (focal) c, care este punctul în care bisectoareaunghiului format de razele oS şi nS înţeapă planul fotogramei, orizontala principalăh0-h0, orizontalele hc-hc şi h„~hn care trec prin punctele c şi respectiv n, razanadirală SN, înălţimea de fotografiere H.

Cunoaşterea punctelor şi a liniilor caracteristice ale aerofotogramelor esteabsolut necesară în studiul şi utilizarea proprietăţilor geometrice ale acestora.

Poziţiile relative ale punctelor caracteristice de pe fotograme se obţinastfel:- din triunghiul oSn se determină distanţele on şi Sn:

;cos

fSn

;tgftgoSon

a=

a×=a×=


- 75 -

- din triunghiul oSc rezultă:

;2

tgfoc a×=

- din triunghiul 0S1 se obţine:

;sin

fSi

;ctgfoi

;cos

2tg

f2

tgtgfoconcn

a=

a×=a

a

×=÷øö

çèæ a

-a=-=

Deoarece:

.sin

fciSi

,2

90icSiSc

a==

a-=Ð=Ð

Când axa de fotografiere este verticală, distanţele on şi oc sunt egale cuzero, ceea ce arată că pe fotograma nadirală, punctul focal coincide cu punctulprincipal. Punctul principal de fugă i se găseşte în acest caz la infinit şi decidistanţele oi şi Si au valoarea infinită.

Elementele de orientare ale fotogramelor sunt acele mărimi matematice, acăror cunoaştere permite refacerea fasciculului de raze existent în momentulfotografierii şi orientarea acestui fascicul în raport cu un sistem de coordonategeodezice ales. Elementele de orientare cu ajutorul cărora se poate refacefasciculul de raze sunt elemente de orientare interioară, iar cele cu care seorientează fasciculul faţă de un sistem de axe geodezice sunt elemente de orien-tare exterioară.

Elementele de orientare interioară ale fotogramei. Orientarea interioară aunei fotograme este determinată de poziţia planului fotogramei F faţă de centrul deproiecţie S (figura 3.24. ). Elementele de orientare interioară sunt: distanţa focală /şi poziţia punctului principal o faţă de punctul central M al fotogramei, determinatăde coordonatele x0y0.

Aparatul fotoaerian se reglează astfel încât x0y0 să aibă valori cât mai mici,practic punctul o să coincidă cu M.


- 76 -

Fig.3.24. Elementele de orientare interioară ale fotogramei

Elementele de orientare exterioară ale fotogramei. Elementele de orientareexterioară (figura 3.25.) determină poziţia spaţială a centrului de proiecţie S şipoziţia axei de fotografiere (respectiv a planului fotogramei) faţă de un sistem deaxe de coordonate.

Fig.3.25. Elementele de orientare exterioară ale fotogramei

Aceste elemente sunt :- coordonatele centrului de proiecţie 5 în raport cu un sistem de axe de

coordonate geodezice: Xs, Y, şi Zs;- unghiul de înclinare a al axei de fotografiere faţă de verticala din S, care

poate fi descompus în proiecţie pe planul de zbor şi pe un plan perpendicular peacesta. Se va obţine un unghi de înclinare longitudinală 0 şi un unghi de înclinaretransversală w;

- unghiul v de rotire a fotogramei în planul său; - unghiul de orientare t, între proiecţia NO a verticalei principale şi axa OX.


- 77 -

Dacă elementele de orientare interioară se pot determina cu precizie înlaborator, în schimb elementele de orientare exterioară se determină cu o preciziemai mică, fiind vorba de puncte spaţiale (din care s-au executat fotografierile).Determinarea elementelor de orientare exterioară este una din problemele de bazăale fotogrammetriei, la rezolvarea căreia se folosesc şi determinări geodeziceexecutate pe teren.Coordonatele punctelor în planul fotogramei. Poziţia punctelor imagine pefotogramă se determină faţă de sisteme de coordonate rectangulare. Ca origine asistemelor de coordonate se ia unul din punctele caracteristice de pe fotogramă(punctul principal o, punctul focal c sau punctul nadiral n), iar ca axe: verticalaprincipală w şi respectiv orizontala care trece prin punctele respective hh (figura3.26., a).

3.26. Axe de coordonate în planul fotogramei

Ca axe de coordonate pot fi. luate şi dreptele care unesc indicii reper opuşide pe fotogramă (axa xx în sensul de zbor) (figura 3.26., b).

Pentru fotogramele cuplate (două câte două, având acoperiri de peste60%) (figura 3.26., c) se ia ca axă xx dreapta care uneşte punctele principale ox şio2 ale celor două fotograme adiacente, iar ca axă yy, perpendiculara pe axa xx înpunctul principal respectiv.

Astfel, pentru fotograma Fx„ axa xx este dreapta Of02', iar pentru fotogramaF2 - o2of. Axele yy sunt perpendicularele pe axele xx ridicate în punctele ot şirespectiv o2.


- 78 -

Relaţii matematice între punctele de pe teren şi direcţiile de pefotograme

Fie un teren plan T (figura 3.27.) cu o serie de puncte şi imaginile lor peplanul fotogramei F, având S ca centru de proiecţie.

Fig. 3.27. Relaţii între punctele de pe teren şi imaginile lor pefotograme

Pentru a găsi relaţiile între punctele situate în planul T şi imaginile lor peplanul F, se consideră ca axă xx pe fotogramă verticala principală vV, iar pe terenlinia VV, care marchează direcţia de zbor. Ca origine a coordonatelor în planul F(al fotogramei) se ia punctul principal o, iar în planul T al terenului punctul 0. Fie Aun punct din planul T şi a - imaginea lui în planul fotogramei. Proiecţiile acestorpuncte pe axele vV şi VV vor fi punctele a' şi respectiv A'.

Din punctele o şi a' se duc perpendiculare pe verticala nSN. Dintriunghiurile asemenea SA A' şi Saa' şi respectiv SA'N şi Sa'K rezultă:

,sinxKd;cosfSd;KdSdSK

,SKH

SaSA

yY

a

'

'

a

A

a×=a×=

-=

==


- 79 -

a×-a×= sinxcosfSK a

,xsinxcosf

HyYa

aa ×-a××=

( ) ,cossinxcosf

HxXa

aA aa×-a×=

Dacă se ia ca origine a coordonatelor pe fotogramă punctul de deformaţiinule c,

a×-×=

sinxfHxXc

cc

si.

sinxfHyYc

cc a×-×=

Dacă se ia ca origine a coordonatelor punctul nadiral n şi nadirul fotogra-mei N, relaţiile vor fi:

a×-a

a×=

sinxcos

fcosHxX

n

nN

sia×-

a

=sinx

cosf

HyYn

nN

În cazul fotogramei nadirale, deci când a este egal cu zero, indiferent deoriginea coordonatelor, relaţiile între coordonatele punctelor de pe teren şi celede pe fotogramă vor fi:

fHxX ×=

si.

fHyY ×=

Relaţiile de mai sus exprimă scara fotogramei nadirale. Înlocuind pe H/fcu m, relaţiile pot fi scrise si sub forma:

mxX ×= si .myY ×=Dacă se pune problema trecerii de la sistemul de coordonate

fotogrammetrice (X, Y) la un sistem de coordonate geodezice [XG, YG), aceasta serealizează prin rotirea axelor de coordonate fotogrammetrice cu unghiul şi printranslatarea originii cu distanţele XGl şi respectiv YGo. Legătura dintre cele douăsisteme de coordonate este determinată prin relaţiile.

.sinYcosXY

,sinXcosYX

AAG'

AAG'

A

A

q×-q×=

q×+q×=

Trecerea de la un sistem de coordonate fotogrammetrice la unsistem de coordonate geodezice.


- 80 -

.sinYcosXY

,sinXcosYX

AAG'

AAG'

A

A

q×-q×=

q×+q×=

.YYY

XXX

AoA

;AoA

G'

GG

G'

GG

+=

+=

3.5. Scara aerofotogramelor

Scara fotogramei nadirale rezultă din raportuldintre lungimea unui segment ab de pefotogramă si lungimea segmentuluicorespunzător AB de pe terenul T consideratplan (figura alăturată). Din asemănareatriunghiurilor Sal şi SAB rezultă:

ASaS

ABab '

=

iar din asemănarea triunghiurilor ccS şi AOS,

Hf

SOSo

ASaS

==

Se obţine astfel formula generală a scăriifotogramei nadirale:

Hf

ml=

în care: f este distanţa focală a aparatuluifotoaerian, m-numitorul scăriiiar H — înălţimea de fotografiere

Scara pe fotograma nadirală, în cazul când terenul este plan şi orizontal,este constantă pe întreaga suprafaţă a imaginii fotografice. Aceasta înseamnă căfotograma nadirală este o imagine fotografică asemenea cu a terenului (redusă lascară). Unghiurile dintre diferitele direcţii de pe teren păstrează aceeaşi valoare şiîntre direcţiile corespunzătoare de pe fotogramă. Relaţiile între coordonatelepunctelor de pe teren şi hartă rămân aceleaşi pe fotogramă.


- 81 -

3.5.1. Determinarea scării fotogramelor nadirale

În folosirea fotogramelor se pune problema determinării scării lor. Aceastădeterminare se poate face cu ajutorul elementelor de orientare / (distanţa focală) şiH (înălţimea de fotografiere), cu ajutorul hărţii sau cu dimensiunile cunoscute aleunor obiecte, precum şi prin măsurarea reţelei kilometrice.

Determinarea scării fotogramei cu ajutorul elementelor de orientare constăîn aflarea înălţimii de zbor H, distanţa focală / fiind cunoscută (constanta aparatuluifotoaerian utilizat). Valorile lui / şi H se introduc în formula şi astfel se obţine scarafotogramei.

Înălţimea de fotografiere poate fi determinată prin măsurători executate intimpul zborului cu: radioaltimetrul (precizia de ±1,5 m), cu altimetrul (precizia 20...30 ni), sau la cabinet cu ajutorul fotogramelor şi hărţii (cu cât scara hărţii va fi maimare, precizia de determinare va fi mai ridicată).

În cazul determinării înălţimii de fotografiere cu ajutorul hărţii şi fotogramei(figura 3.28.) se iau pe fotogramă două puncte a şi b comune fotogramei şi hărţii.Pe fotogramă aceste puncte se află la distanţa d unul de altul iar pe teren ladistanţa D. Distanţa D se determină cu ajutorul hărţii. Se notează cu ra şi rbdistanţele punctelor imagine a şi b faţă de punctul principal o al fotogramei.

,d

DDfH D+=

de unde:

( ).DDdfH D+=

Distanţa ΔD se obţine din relaţia:

( )fhZZD ABg

-=D

în care ZA şi ZB sunt altitudinile punctelor A şi B de pe teren, determinate pe hartă.Pentru controlul determinării se alege încă o pereche de puncte comune

fotogramei şi hărţii, dispuse pe diagonala fotogramei.


- 82 -

Fig. 3.28. Determinarea înălţimii de fotografiere

Determinarea scării fotogramei cu ajutorul hărţii se face prin măsurarea cuo precizie de 0,1 mm a distanţelor dintre două puncte de pe fotogramă şi punctelecorespunzătoare lh de pe harta la scara m. Valorile găsite pentru cele douădistanţe se introduc în formula:

hh

f

mll

m1=

Calculul se face pentru două perechi de puncte, iar ca valoare finală se iamedia celor două determinări, care nu trebuie să difere între ele cu mai mult de 5... 10%. Pentru obţinerea unor rezultate mai precise este indicat ca distanţele întrepunctele alese pe fotogramă să nu fie mai mici de 4 ...5 cm.

Pentru a verifica dacă o fotogramă poate fi considerată nadirală (atuncicând determinarea scării ei se face cu ajutorul hărţii — cu scara Mh), se utilizeazăformula:

,Ml3,0adm h=D

în care:Δadm este diferenţa admisibilă între scările segmentelor măsurate; l -

lungimea cea mai mare de pe fotograma (în cm) cu care se determină scaragrafică; Mh — scara grafică a hărţii.

Exemplu:Pe o fotogramă s-a determinat scara grafică Mx egală cu 164 m/l cm, şi

scara grafică M2 egală cu 172 m/l cm. Lungimea celui mai mare segment măsuratpe fotogramă l este de 15 cm. La determinări s-a folosit harta la scara 1 : 50 000(deci M/j = 500).


- 83 -

.cm1/m8164172MM

,cm1/m1050015

3,0

,cm1/m1682

172164M

12

adm

mediu

=-=-

±=×=D

=+

=

Deoarece M2-Mt este mai mic decât h-tim., fotograma poate fi consideratăca fiind nadirală.

Determinarea scării fotogramei cu ajutorul unor obiecte de dimensiunicunoscute se face cu formula:

,Ll

m1=

în care:l este mărimea imaginii obiectului pe fotogramă şi L a obiectului de pe

teren.Determinarea scării prin măsurarea reţelei kilometrice este posibilă atunci

când aceasta este trasată pe fotogramă (de la lucrări anterioare). Scara fotogrameiîn acest caz poate fi determinată introducând mărimea l a laturii carourilor înrelaţia:

1000l

m1=

De fapt se revine la cazul precedent, de data aceasta L având mărimea de1 000 m.

Deoarece datorită abaterii axei de fotografiere de la poziţia verticală şi ainfluenţei reliefului scara fotogramei nu este aceeaşi pe întreaga eisuprafaţă, se măsoară mai multe segmente, luându-se media. Dacă diferenţeledintre valorile obţinute sunt mai mari de 5 ... 10%, înseamnă că fotograma esteînclinată.

3.5.2. Scara fotogramei înclinate

Scara pe o orizontală oarecare de pe fotograma înclinată se obţinepornind de la ecuaţia generală, care se scrie sub forma :

Hsinxcosf

Yy

m1 a-a

== sau

.sinfxcos

Hf

m1

÷øö

çèæ a×-a=

Scara pe orizontala principală (h0h0) se obţine din relaţia precedentă ,ţinînd seama că în punctul principal coordonata x este egală cu zero:

.cosHf

m1

a×=


- 84 -

Scara pe orizontala (hch() ce trece prin punctul ie deformaţii nule cse obţine ţinînd seama că abscisa xc este egală cu –f • tg a:2

a×= secHf

m1

.sinfxcos

Hf

BBbb

''

'

÷øö

çèæ a-a=

Scara pe verticala principală se deduce din asemănarea triunghiurilorSW - SBB" si Sbi - SBK (fig.3.29)

Fig. 3.29. Scara pe verticala principală

Din consideraţiile făcute, rezultă că orizontala hchc (care trece prin punctulde deformaţii nule) împarte fotograma în două părţi cu următoarele caracteristici:

— în zona unde se află punctul nadiral n, scara fotogramei înclinate estemai mare decât a celei nadirale;

— în zona unde se află punctul principal, scara fotogramei înclinate estemai mică decât a celei nadirale.

3.6. Deformaţii pe fotograme. Factorii care influenţează poziţiapunctelor imagine şi a direcţiilor pe fotograme

3.6.1. Influenţa înclinării axei de fotografiere asupra poziţiei punctelorimagine şi direcţiilor de pe fotograme

a. Influenţa înclinării axei de fotografiere asupra poziţiei punctelor de pefotograme. Comparându-se relaţiile matematice obţinute la scara fotogramelornadirale şi cele obţinute la fotogramele înclinate, rezultă că abaterile axei de


- 85 -

fotografiere de la poziţia nadirală fac ca pe fotogramă, scara să nu mai fieconstantă. Scara fotogramei nu mai este constantă, deoarece imaginile punctelorsunt deplasate de la poziţia lor normală cu cantităţi variabile, în funcţie de poziţiapunctului pe fotogramă şi de mărimea unghiului de înclinare a axei de fotografiere.

Fie pe fotograma înclinată (figura 3.30.), punctul a care este imaginea unuipunct A de pe teren. Se pune problema să se calculeze mărimea segmentului Aracare determină poziţia punctului a0, corespunzător imaginii punctului A din teren pefotograma nadirală.

Se fac notaţiile: 00 rca,rca == ; aD=-= rrraa 00

Triunghiurile ica şi a'0a0a fiind asemenea, se poate scrie relaţia:

icaa

rr '

00a =D

Dar:

qcos0'00 raa = şi

asinfic =

de unde rezultă:

fsincosr

fsincosrrr

20 a×q×

@a×q×

=D a

Relaţia anterioară este aplicabilă pentru cazul când unghiul de înclinare afotogramei a nu depăşeşte 3°. Dacă unghiul este mai mare de 3°, se foloseşteformula:

a×q×-a×q×

@a×q×-

aq×=D a sincosrf

sincosrsincosrf

sincosrrr2

0

Fig.3.30. Deplasarea imaginii punctelor pe fotogramă, datorită înclinării axeide fotografiere


- 86 -

Deformările maxime se produc pe razele vectoare care se găsesc peverticala principală vv. Aceste deformări (Dramax) sunt date de relaţia:

00

2

max frr a×r×

±=D a

unde:

.3,571sin

1o

0 ==r

Pentru unghiul Θ egal cu 90° şi 270°, deci pentru punctele situate peorizontala hchc , deformările vor fi nule. Acest fapt se deduce şi din formulă, dincare rezultă că scara pe orizontală hcht este constantă şi egală cu scara fotogrameinadirale.

Fig. 3.31. Aerofotograma înclinată care trece prin punctul de deformaţii nule

Din figura 3.31. se observă că aerofotograma înclinată este împărţită îndouă părţi de către orizontala h,h., care trece prin punctul de deformaţii nule. Înzona i" a fotogramei (care cuprinde punctul principal o), scara imaginii este maimică decât scara de pe orizontala hckc care trece prin punctul de deformaţii nule.Corecţia care se aplică în punctul b, pentru a găsi punctul b„corespunzător fo-togramei nadirale, se ia pe raza vectoare care uneşte punctul b cu punctul c, însensul de la centru către margine (deci adăugind corecţia Ar).

În zona a II-a a fotogramei (care cuprinde punctul nadiral n), corecţia Ar seaplică pornind de la punctul a spre punctul c;

Pe măsură ce unghiul de înclinare a fotogramei scade, apropiindu-se de3°, cele trei orizontale hchc, hoh0 şi h„h„ şi respectiv punctele c, o şi n se apropieunele de altele, astfel încât în cazul fotogramei cu axa de fotografiere perfectverticală, ele se suprapun;


- 87 -

Din formula (Δramax) se scoate relaţia cu ajutorul căreia se poate calculape ce rază în jurul punctului c se mai poate considera că fotograma are erori subcele admisibile (0,5 mm):

o

ofrra

r×D= a

Exemplu:

Să se determine care este raza cercului în interiorul căruia se mai poateconsidera ca plan al terenului fotograma F, având caracteristicile: / egal cu 210mm, formatul 18 X 18 cm, a egal cu 3°, Draadm < 0,5 mm.

Aplicând formula razei se obţine:

.mm453

3,572105,0r @××

=

Deci, în interiorul unui cerc cu centrul în punctul de deformaţii nule c şi curaza de 45 mm, abaterile Ara vor fi mai mici decât cele admisibile (0,5 mm).

b. Influenta înclinării axei de fotografiere asupra direcţiilor de pe fotograme.În figura 3.32. se arată deformarea unghiurilor pe fotograma înclinată în

cazul când se ia ca origine punctul principal (o) şi punctul nadiral («). Dacă se ia caorigine punctul focal (c) direcţiile nu au nici o abatere.

Mărimea abaterilor unghiulare ΔΘ se obţine cu formula:

( ) ( )( ) ( ) aq×+-a+q

aq×--a-q×=qD

sintgyxcostgfsintgxycos1tgf

002

00

Θ0 este unghiul pe care o direcţie oarecare îl face cu verticala principalăvv, pe fotograma nadirală;

x şi y - coordonatele punctului prin care trece direcţia considerată;f - distanţa focală;a - unghiul de înclinare a axei de fotografiere.


- 88 -

Fig. 3.32. Deformarea unghiurilor pe fotograma înclinată când se ia caorigine:

a - punctul principal; b - punctul nadiral

Din analiza ecuaţiei rezultă următoarele:— când fotograma este nadirală şi unghiul a este egal cu zero,

deformaţiile unghiulare sunt nule;— deformaţiile maxime ale direcţiilor care pornesc din punctul principal o

au loc pentru valorile unghiului 6, egale cu 45°; 135°; 225° şi 315° (Mmax = tg2 Q şiele depind numai de unghiul de înclinare a axei de fotografiere a.

În tabela 19 se dau valorile abaterilor maxime ale direcţiilor pe fotogramaînclinată în funcţie de unghiul a. Din tabelă se observă că pe fotogramele aproapenadirale (a mai mic de 30) sunt deformări ale direcţiilor de două ori mai mici (±2,3')faţă de cerinţele privind precizia trasării grafice ale direcţiilor (±5'). Deci, peasemenea fotograme, direcţiile care pornesc din punctul principal pot fi folositepentru construcţii grafice în fototriangulaţie.

Tabelul 3.10Abaterile maxime ale direcţiilor de pe fotograma înclinată

Abaterileunghiulare

Unghiuri deînclinare a axei Ide fotografiere j°

2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9° 10°

DQmdx 0,3' 1,0' 2,3’ 4,2’ 6,5’ 9,4' 12,9' 16,8' 21,8' 26'8',

— deformaţiile maxime ale direcţiilor care pornesc din punctul nadiral suntdate de formulă:

2tg2

maxa

-=qD

care arată că acestea sunt egale, dar de semn contrar cu deformaţiiledirecţiilor care trec prin punctul principal o.


- 89 -

3.6.2. Influenta reliefului terenului asupra poziţiei punctelor imagine şidirecţiilor de pe fotograme

a. Influenţa reliefului terenului asupra poziţiei punctelor de pe fotograme.În cazul unui teren cu relieful accidentat (figura 3.33.), punctele situate

deasupra sau sub un plan mediu M dau pe fotogramă imagini deplasate faţă decazul în care terenul ar fi fost plan. Aceste deplasări ale imaginilor punctelor de pefotogramă sunt cu atât mai mari, cu cât diferenţele de nivel h ale punctelor de terensunt mai mari. Imaginile se deplasează pe raza care uneşte punctul imagine cupunctul nadiral n de la poziţia corectă (a0, b0 etc.) spre punctul nadiral n sau spremarginea fotogramei, după cum punctul de pe teren este situat sub planul mediu Msau deasupra lui.

Fig. 3.33. Fotograma executată pe un teren cu relieful accidentat

Mărimea deplasării imaginii Δrh se determină pornind de la asemănareatriunghiurilor aSan si A'aSAa. Se fac notaţiile:

hraa D=0 ; hAA =0 ; ran = ; 00 rna = ; SN=H; Sn=f.

Astfel, se poate scrie:HfAArh 0

'0=D

Din asemănarea triunghiurilor aSn şi A'9AA0 rezultă:fhrAAo×

=0'

Deci:H

hrrh×

=D

Ştiind că:Hf

m=

1


- 90 -

Înlocuim H din relaţia precedentă în formula lui Δrh şi obţinem relaţia decalcul:

mfhrrh ××

=D

b. Influenţa reliefului asupra direcţiilor de pe fotograme.Abaterea ΔΘ a direcţiilor datorită influenţei reliefului terenului este dată de

relaţia:

q××a××

=qD sinrH

fh

1 ,unde:

h este diferenţa de înălţime a punctelor de pe teren faţă de planul mediu;f - distanţa focală ;a - unghiul de înclinare a fotogramei;H - înălţimea de fotografiere;fj - distanţa pe fotogramă de la punctul principal o la punctul m;Θ - unghiul pe care direcţia om îl face cu verticala principală

Formula poate fi scrisă şi sub forma:

,sinmr

h

1

q×a×

=qD

în care:m este numitorul scării fotogramei.

Dacă se admit abateri ale direcţiilor de mărimea ΔΘ egală cu 5', pentru Hegal cu 2 500 m, / egal cu 100 mm, a egal cu 3°, rx egal cu 100 mm şi Θ egal cu90°, rezultă că diferenţa de nivel maximă pe teren faţă de planul mediu va fi Dmax =±74 m. După cum se observă, în cazul unor diferenţe de nivel nu prea mari,direcţiile care trec prin punctul principal sunt deformate în limitele erorilor graficeadmisibile ( figura 3.34.).

Fig. 3.34. Influenţa reliefului terenului asupra direcţiilor pe fotograme

Direcţiile care trec prin punctul nadiral n nu sunt influenţate de diferenţelede nivel ale punctelor de pe teren.


- 91 -

Abaterile maxime ale direcţiilor cu vârful în punctele o, c şi n sunt date întabelul 3.11. După cum se remarcă, direcţiile care trec prin punctul de deformaţiinule c au abateri de două ori mai mici decât direcţiile care trec prin punctulprincipal o.

Tabelul 3.11Abaterile maxime ale direcţiilor

(pentru a = 3°; r ~ 70 mm; / : H = 1 : 10 000)

Diferenţele de nivel (±D), în mPunctul luatca vârf

±25±50 ±100

00n

+ 3,1'1,6'0

±6,1'3,2'0

+ 2,2'6,1'0

Întrucât de regulă se ia ca punct central pentru măsurarea direcţiilor pefotograme un punct în apropierea punctului principal o, în tabela se dau abaterilemaxime ale direcţiilor care trec prin punctul o (pentru r egal cu 70 mm şi pentrudiferenţe de nivel şi scări diferite).

Tabelul 3.12Abaterile maxime ale direcţiilor în funcţie de scară şi diferenţele de nivel

Diferenţe de nivel mmnivel, în m

Scara defotografiere 10 25 50 1001 : 5000

1 : 10000

5,1'

2,6'

12,8'

6,4'

26,0'

13,0'6,5'

52,0'

26,0'

Concluzia care rezultă analizând cifrele din tabelă este că în terenuri cudiferenţe de nivel mari, direcţiile care se obţin pe fotograme au abateri care potdepăşi limitele admisibile (3' ... 5'). Cu cât scara de fotografiere este mai mică, cuatât scade influenţa diferenţelor de nivel asupra acestor abateri.

3.6.3. Trenarea imaginilor pe fotograme

În momentul aerofotografierii, pe timpul cât obturatorul aparatului foto-aerian este deschis, avionul se deplasează în raport cu detaliile de pe teren. Dinaceastă cauză, chiar în cazul unor timpi de expunere foarte mici, pe fotogramă seproduce o deplasare continuă (trenare) a imaginilor, atât timp cât dureazăexpunerea (figura 3.35.).


- 92 -

Fig. 3.35. Trenarea imaginilor pe aerofotograme

Mărimea trenării As se deduce din triunghiurile asemenea S'aa', SS'A :

,tvHfs ××=D

în care:f este distanţa focală ;v - viteza, de zbor a avionului, în m/s;t - timpul de expunere, în s;H - înălţimea de zbor, în m.Cu ajutorul acestei formule se poate determina viteza maximă de zbor,

timpul de expunere şi înălţimea pentru care trenarea să nu depăşească o anumităvaloare (0,1 mm). Introducând mărimea maximă a trenării (0,1 mm) şi exprimândviteza în metri pe secundă, timpul de expunere maxim se obţine cu relaţia:

,vm1,0lmax =

în care :m este numitorul scării fotogramei. Cu ajutorul formulei s-a întocmit tabelaurmătoare, în care s-a calculat timpul de expunere în funcţie de scara deaerofotografiere şi de viteza de zbor (în tabelă s-a dat viteza în kilometri pe oră),Înălţimea de zbor minimă se obţine cu formula:

,1,0

tvfHmin××

=

în care: v se exprimă în m/s, f în mm şi t în s.


- 93 -

Tabelul 3.13

Timpul de expunere în secunde, pentru mărimea maximă a trenării (0,1 mm)

Scara de aerofotografiereViteza dezbor

în km/oră 1: 1000 1 : 2 000 1 : 5 000 1:10 000 1:25000

100200300400

1/2801/5601/830

1/1 000

1/1401/2801/4201/560

1/601/1101/1701/220

1/301/601/801/110

1/101/201/301/40

3.6.4. Influenţa deformării materialelor fotosensibile asupra poziţieipunctelor de pe fotograme

Sub influenţa proceselor fotografice (developare, fixare, uscare etc.), fil-mele negative, ca şi hârtia fotografică, se deformează. Deformările care se producpot fi uniforme, neuniforme şi locale.

Deformările uniforme în sens longitudinal şi transversal au caracter sis-tematic şi produc numai schimbarea scării pe întreaga suprafaţă a fotogramei. Eleapar îndeosebi datorită higroscopicităţii emulsiei şi se pot corecta prin schimbareacorespunzătoare a distanţei focale a aparatului la care se face restituţia, dupăformula:

f'=K* f.în care:

f' este distanţa focală care se introduce la aparatul de restituţie;K - coeficientul de deformare (rezultă din raportul r' jr, unde r' este

lungimea unui segment de pe materialul deformat, iar r - lungimeacorespunzătoare de pe reţeaua de control sau de pe original);

f - distanţa focală a aparatului fotoaerian.Pentru determinarea coeficientului de deformare se poate folosi distanţa

dintre indicii repere de pe „cadrul aplicat" şi aceea dintre indicii repere de pefotogramă. Dacă diferenţa dintre mărimea deformaţiei longitudinale şi transversalenu depăşeşte 0,5%, se poate considera că deformarea are caracter uniform.

Deformările neuniforme se caracterizează prin aceea că deşi sunt sistema-tice, cele longitudinale sunt deseori de 1,5 ori mai mici decât cele transversale (lafilme deformările longitudinale Kx sunt egale cu 0,20%, iar cele transversale Ky cu0,30%, iar la hârtie lucioasă 0,35%, şi respectiv 0,54%). Aceste deformărineuniforme rezultă din structura suportului stratului fotosensibil, în sensul fibrelordin care este constituit suportul, deformările sunt mai mici faţă de cele de pedirecţia perpendiculară.

Deformările locale, deşi mici (între ±0,03 şi ±0,06 mm), se caracterizeazăprin aceea că sunt diferite de la un punct la altul, dar nu după o anumită lege. Elenu pot fi eliminate, având caracter întâmplător (accidental). Chiar şi straturile de peplăcile fotografice pot avea astfel de deformări, ele datorându-se unorneomogenităţi locale ale suportului.


- 94 -

Hârtia fotografică se deformează mai mult ca filmul, deoarece este maihigroscopică (deformaţii uniforme de 3... 5%) de aceea, în unele cazuri estenecesar a se folosi hârtia specială „corectostat" (care are un strat subţire metalicde aluminiu), cu deformaţie uniformă de 0,1 ...0,5%, faţă de hârtia fotograficăobişnuită care dă deformaţii neuniforme mari, hârtia corectostat are deformaţii denumai 15 y.

Pentru a nu se produce deformări mari, sunt necesare anumite măsuriprivind prelucrarea fotografică. Astfel, nu trebuie să se usuce filmele cu alcool, cusubstanţe organice sau cu săruri solubile. Se recomandă ca după spălare, filmul săfie uscat timp de 30 min, în aparatul de uscat cu aer (la temperatura de 30°), şiapoi să fie ţinut 3... 4 ore într-o încăpere în care temperatura şi umiditatea suntconstante. De asemenea, filmele nu trebuie păstrate.

3.7. Suprafaţa utilă a fotogramelor

Suprafaţa utilă a unei fotograme este partea sa centrală, limitată de drep-tele care împart în două părţi egale zonele de acoperire longitudinală şi trans-versală cu fotogramele vecine din aceeaşi bandă şi respectiv din benzile vecine (înfigura 3.36. partea haşurată).

Fig. 3.36. Suprafaţa utilă a fotogramei

La stabilirea suprafeţei utile pe fotograme se caută, pe cât posibil, calimitele ei să nu taie imaginile unor detalii unitare de pe teren (căi de comunicaţii,vetre de sat, cursuri de apă etc.). Pentru uşurinţă, în descifrarea detaliilorplanimetrice pe teren se poate alege ca limită un curs de apă, o cale ferată etc.,dacă ele sunt situate în imediata apropiere a liniilor care marchează suprafaţa utilă.

Suprafaţa fotogramei care nu intră în zona utilă poate fi folosită pentrualegerea punctelor ajutătoare.

Când fotograma nadirală este folosită ca document final, pe care seexecută măsurători (şi nu ca document intermediar pentru întocmirea fotoplanuluisau pentru restituţie), trebuie determinată raza suprafeţei în limitele căreiadeformările datorite înclinării axei de fotografiere (a până la 3°) şi r reliefului nuîntrec o anumită valoare.


- 95 -

CAPITOLUL 4ELEMENTE DE FOTOGRAMETRIE DIGITALĂ

4.1. Noţiuni introductive

Fotogrammetria digitală (HEIPKE 1995) este ramura fotogrammetrieicare studiază tehnologiile de achiziţie, stocare, prelucrare şi analiză a imaginilordigitale (2D şi 3D) utilizând informaţii geometrice, radiometrice şi semantice alespaţiului obiect.

Fig.4.1.Geometria unui stereomodel orientatModificând înălţimea în punctul P (situat pe suprafaţă) se obţine o deplasare liniarăale punctelor (P’ – stânga şi P’ - dreapta) din imagini, în interiorul planului epipolar


- 96 -

Prelucrările imaginilor în cazul utilizării staţiilor fotogrammetrice digitalesunt complexe şi necesită hardware şi software specializate precum şi sistemede măsurare performante. Aplicaţiile informatice au la bază procedurilefotogrammetrie analitice şi realizează cu succes integrarea deplină în mediul GIS.

Procesele interactive ce au loc într-un sistem de tip staţie fotogrammetricădigitală sunt concepute astfel încât datele obţinute din prelucrarea imaginilor săconveargă în seturi de date structurate topologic şi care sunt compatibile cuanalizele spaţiale ce se produc în mediul GIS. Una dintre cele mai importanteaplicaţii ce necesită integrarea datelor de tip vector sau raster în mediul GIS esteutilizarea datelor multitemporale pentru analizarea modificărilor apărute laobiectele sau fenomenele studiate, cu scopul de a actualiza datele raster sauvector existente.

Staţia de lucru digitală, privită ca un sistem complex de hardware şisoftware, are capacitatea de a realiza vederea stereoscopică (tridimensională) şiasigură posibilitatea măsurătorilor precise în coordonate tridimensionale (X, Y, Z).

În mediul GIS este necesară afişarea datelor şi prelucrarea vectorilor înformat 3D, fapt ce fotogrammetria digitală reuşeşte să realizeze.

În epoca electronicii administrarea şi distribuirea datelor şi imaginilor este ooperaţiune extrem de complexă. Cu ajutorul tehnicilor şi aparaturii fotogrammetricedigitale se realizează date compatibile cu sistemul de tip GIS care gestioneazădatele de tip geoimagini (imagini georeferenţiate, modele digitale ale terenului,rastere digitizate etc.), de la culegerea lor la exploatarea, la stocarea şi distribuireaacestora.

Procesul de prelucrare a imaginilor fotogrammetrice începe cudeterminarea centrului fiecărei fotograme (orientarea interioară), orientareafotogramelor între ele prin procedee de corelaţie automată şi semiautomată(orientarea relativă) şi determinarea poziţiei şi orientării absolute în spaţiu afiecărei fotograme (orientarea absolută). În urma acestor etape se creeazămodele stereoscopice orientate (perechi de fotograme orientate) care pot fi astfelexploatate independent.

Fig.4.2.Sistemul fotogrammetric digital


- 97 -

Dat fiind necesarul mare de puncte în procesul de orientare absolută,pentru proiecte fotogrammetrice mari, trebuie efectuată o îndesire a puncteloriniţiale corespondente teren – imagine astfel încât fiecare model stereoscopic săconţină puncte cu coordonate în sistemul fotogramei şi în sistemul teren. Aceastăoperaţie se execută automat sau semiautomat în procesul numit aerotriangulaţie.

În urma aerotriangulaţiei se obţin parametrii de orientare exterioară afotogramelor şi se poate trece la operaţiile de extragere de informaţii prin aşanumitul procedeu de restituţie.

Restituţia (vectorizarea) este metoda prin care parcurgerea în modelelestereoscopice a detaliilor liniare cu ajutorul unui cursor special generează hartadigitală a zonei respective în format vectorial editabilă apoi cu softuri CAD decartografie automată.. În acelaşi fel se extrag puncte necesare modelării 3D sau sedesenează curbe de nivel pentru reprezentarea reliefului.

Aerofotografierea digitală multiplă este o tehnică nou dezvoltată maiîntâi pentru localităţi însă avantajele sale au impus-o în numeroase alte aplicaţii şi-n afara mediului urban. Ideea este bazată pe combinarea imaginilor verticale cuimaginile oblice şi gestionarea acestora cu softuri specializate care să permităefectuarea de măsurători metrice inclusiv pe imaginile oblice şi mai mult să poată fiintegrate în aplicaţii GIS. O astfel de tehnologie mai este cunoscută sub numele depictometrie. Astfel de sisteme se bazează pe înregistrarea simultană cu 8 sau 12camere astfel dispuse încât să preia simultan imagini în toate direcţiile, după cazimagini oblice cu unghi mare de înclinare (atunci când linia orizontului se vede înimagine) sau unghi mic de înclinare (linia orizontului nu apare în imagine).Tehnologia se bazează pe determinarea precisă a vectorilor axelor de vizare şi acentrelor de fotografiere şi combinarea imaginilor astfel încât determinările metricemai ales în altitudine devin mult mai precise decât în fotogrammetria clasică(unghiurile de intersecţie pentru determinarea punctelor sunt mai mari, direcţii maimulte).

4.1.1. Sursele de imagini digitale

Dezvoltarea fotogrammetriei este strâns legată de dezvoltarea în domeniulfotografiei şi a aviaţiei. În aproape 100 de ani fotografiile erau realizate pe plăci desticlă fotosensibile sau pe materiale fotosensibile de tip film (negativ sau pozitiv). Înprincipiu, camerele de fotografiere fotogrammetrice (numite şi camere fotograficemetrice) funcţionează ca şi cele obişnuite, nonmetrice, de amatori. Diferenţelerezultă din cerinţele calitative pe care primele trebuie să le îndeplinească.

În afară de preciziile ridicate, optice şi mecanice, camerele deaerofotografiere utilizează formate mari de filme. Dacă o cameră de amatorutilizează un format de 24 mm X 36 mm, camerele de aerofotografiere normaleutilizează formate de 23 cm X 23cm. Acest lucru este necesar pentru a asigurareceptarea unei bune rezoluţii a terenului în fotografii. În consecinţă, valoarealungimii distanţei focale diferă în cazul camerelor cu deschidere “grand angulară”de cea a camerelor “normale” sau “teleobiectiv”. Mai des utilizată a fost camera deaerofotografiere cu deschidere grand angulară şi având distanţa focală de 153


- 98 -

mm, spre deosebire de o cameră cu deschidere normală şi care are distanţa focalăde 305 mm.

Fig. 4.3. Camera DMC (Digital Mapping Camera)– un exemplu de camerădigitală de aerofotografiere.

În stânga – camera montată în sistemul de susţinere; în dreapta – vedere din faţă,se pot observa lentilele celor patru senzori.

Mai mult, sistemul de lentile al camerelor de aerofotografiere este construitunitar cu corpul camerei. Pentru a realiza o stabilitate bună şi o bună corecţie aerorilor datorate lentilelor, nu este posibilă nici o modificare a lentilelor sau “zoom”.Distanţa focală este fixă iar camera are un declanşator central automat.

Unitatea de achiziţie a datelor transformă imaginea în format numericastfel încât fiecărei valori radiometrice (discretă) să i se asocieze valoarea corectăa coordonatelor 2D de referinţă, trecând prin coordonatele pixel şi corectând erorilesistematice (distorsiunile optice, calibrarea, etc.).

Unitatea de restituţie permite operatorului să manevreze imaginile digitale.Să efectueze operaţiile fotogrammetrice (orientarea interioară, orientările relativă şiabsolută, cartografierea, etc.).

Imaginile digitale utilizate în fotogrammetria digitală pot fi obţinute prindouă metode:

- prin achiziţie directă, cu ajutorul camerelor de fotografiere digitale;- prin achiziţie indirectă, utilizând fotogramele clasice care sunt digitizate

prin procedeul de scanare.Fotogramele clasice sunt realizate cu ajutorul camerelor de fotografiere

analogice, au ca suport filmul fotografic (negativ şi pozitiv, alb-negru sau color) subformă de rolă şi au dimensiuni de 23 cm X 23 cm, iar în cazul fotogramelorsatelitare 12” X 18”. Rezoluţia geometrică a acestor imagini este de 15 μm/pixel iaracurateţea este de 2 μm la acurateţea poziţionării în aerotriangulaţie. Rezoluţiaradiometrică este de 10 sau 15 biţi (intern sau 8 biţ la datele ieşire).


- 99 -

Instrumentul care realizează transformarea imaginii din forma analogică(fotogramă) în digitală (imagine) este densitometrul. Acesta permite achiziţia dedate prin metoda indirectă.

Fig.4.4.Densitometrul

Densitometrul este alcătuit din:- o sursă de lumină calibrată;- o suprafaţă plană unde este plasată fotograma, având o micădeschidere către sursa de lumină şi permiţând astfel accesul luminiicalibrate;- un senzor care receptează lumina după ce aceasta a trecut prin film(fotogramă);- filtre pentru a separa pe straturi diferite cele trei culori primare (roşu,verde, albastru) şi în cazul filmelor infraroşu şi pe un al patrulea strat;- convertor analog/digital care furnizează datele ieşire în format digital;- un display care afişează rezultatele măsurătorilor (de exemplu:densitatea locală);- un sistem de înregistrare a datelor digitale.


- 100 -

Aşa cum se ştie, lumina are o intensitate cunoscută şi constantă, iaraceasta este atenuată de film, astfel cu cât filmul este mai întunecat cu atâtintensitatea luminii la trecerea prin film este mai atenuată. Lumina care ajunge maiapoi la senzor îl face pe acesta să producă un curent proporţional cu intensitateluminii.

Suprafaţa pixelului (picture element) rezultat este de dimensiune variabilă,în concordanţă cu rezoluţia geometrică şi depinde de performanţa densitometrului(peste 5000 dpi - Dots per inch).

Fig.4.5. Densitometru - schema generală

4.1.2. Scannere fotogrammetrice

După principiul de construire, scannerele fotogrammetrice se împarte în:- scannere platformă sau plane: senzorii se mişcă în suprafaţa imaginii;- scannere cu tambur rotativ: filmul se mişcă şi el pe un suport cilindric;

Fig.4.6. Schema de principiu a unui scanner


- 101 -

Scannerele platformă sau plane sunt utilizate mai mult şi folosesc senzoricu semiconductori, scannerele cu tambur rotativ utilizează fotomultiplicatori de tipfotodiodă. Aceştia din urmă sunt utilizai mai rar deoarece procesul de calibrareeste mai dificil datorită suportului cilindric. Caracteristicile comune celor două tipuride scannere constau în aceea că senzorii lor detectează lumina ce vine de lasursa calibrată, şi care traversează o suprafaţă mică din filmul fotogrameianalogice.

În funcţie de rezoluţie şi acurateţe, scanerele pot fi clasificate în:Tabelul 4.1.

Clasificarea scanerelor

ScannerFormat

cm x cm(UNI)

Rezoluţiageometrică

(DPI)

Rezoluţiaradiometrică

(bit)Utilizare

DTP (Desktoppublishing)

21x3042x30 300-1200 8-36 afişare desktop

fotogrammetric 26x26 1200-4096 8-24 Scanarefotogrammetrică

Scannerele fotogrammetrice au o rezoluţie geometrică forte mare, deobicei de 2/5 μm. Aceste scannere sunt livrate împreună cu o aplicaţie softwarespecifică ce permite realizare orientării interioare precum şi cu o colecţie de indicide referinţă specifici camerelor aerofotogrammetrice utilizate. Timpul de scanareeste de obicei mai îndelungat, între 15 şi 45 de minute, pentru o rezoluţiegeometrică de 15 μm. Dezavantajele acestor scannere constau în preţurile destulde mari şi software-urile complicate.

Fig.4.7.Scaner DSW600 Fig.4.8.Scaner ZI


- 102 -

Tabelul 4.2.Caracteristicile scanerelor

Tehnologia de bază CCD fix, fotogramă mobilăRezoluţie geometrică 0.5 μmPrecizie geometrică < 2 μm

Formatul ce-l poate scana 260 X 260 mmSenzorul CCD

(charge-coupled device)1024 X 1536,

2029 X 2044, 2056 X 3072Dimensiune pixelilor la achiziţionare 9 μm

Rezoluţia optică 33 lp/mm, 40 lp/mm, 100 lp/mm

Dimensiune 1238 mm x 1003 mm x 1175mm

Greutate 150 kg

Hardware şi sistem operareSUN workstation

PC WINDOWS NT (512 MbRAM)

SoftwareCalibrare geometrică şi radiometrică,

orientarea interioară se execută în modautomat

Formatul de ieşire a datelor .tiff, .jpeg

Timpii de achiziţie date 4 minute în tonuri de gri (12.5μm) – 9.5 minute îi RGB

Scannerele DTP (DeskTop Publishing) nu au fost dezvoltate pentruaplicaţiile fotogrammetrice, au preţuri mai scăzute şi folosesc senzori CCD dispuşiliniar. Rezoluţia lor geometrică şi radiometrică este de peste 1200 dpi şi peste 24bit, şi este în continuă creştere . Au însă acurateţe geometrică salbă datorităpărţilor lui mecanice, ale distorsiunilor lentilelor şi a software-ul de calibrareneperformant.

Scannerele fotogrammetrice sunt utilizate numai după ce au fost calibrategeometric şi radiometric, şi asta se face cu ajutorul unui cristal cu grid. Gridul sescanează cu rezoluţia dorită, iar poziţia digitală a crucilor de intersecţie a griduluise compară cu cel date de către producătorul scannerului. Această comparaţie dăun model de calibrare ce se aplică tuturor fotogramelor scanate


- 103 -

Fig.4.9. Scanner DTP (DeskTop Publishing)

Fig.4.10. Combinaţii şi dispuneri ale senzorilor


- 104 -

Sunt trei tipuri de combinaţii şi dispuneri ale senzorilor:- un singur senzor, achiziţionează imaginea după filmul aşezat pe tamburul

rotativ, pixel cu pixel, linie cu linie;- senzori aşezaţi sub formă liniară, achiziţionează imaginea linie cu linie

(ex. PhotoScan PSi (Zeiss/Intergraph) are o linie de senzori alcătuită din 2048 desenzori singulari, iar dimensiunea cea mai mică a pixelului este de 7,5 µm;

- senzori aşezaţi sub formă de matrice, achiziţionează imaginea dindiviziuni de regiuni. O astfel de regiune are poziţionată numeric printr-un grid decruciuliţe - puncte de referinţă ale căror coordonate sunt cunoscute.

Senzorii dispuşi liniar sunt mai des utilizaţi pentru că ei au o sensibilitatemai mare şi viteza de scanare este mai mare.

Fig.4.11. Dispunerea senzorilor

Pentru a obţine o rezoluţie geometrică mai bună sunt utilizate scannerelecu tambur rotativ. Oricare dintre scannerele prezentate au anomalii radiometrice ceproduc discrepanţe locale ale uniformităţii. Pentru reducerea acestor anomalii seutilizează filtre locale “trecere lină”. Însă scanerele cu tambur rotativ nu asigură oacurateţe geometrică optimă, ele producând mici deplasări ale diverselor părţi aleimaginii.

4.1.3. Foto – senzorii

Rolul senzorului este de a “măsura” densitatea filmului. Sunt mai desutilizate două tipuri de senzori: fotomultiplicatori şi cu semiconductori.

Senzorii fotomultiplicatori au la bază efectul exterior fotoelectric: cândlumina atinge catodul, câţiva electroni sunt eliberaţi şi sunt atraşi şi capturaţi decătre anod şi astfel curentul poate fi măsurat. Pentru a mări senzitivitatea, fluxulelectronic este amplificat cu ajutorul unor catozi auxiliari, de aceea senzorul se mainumeşte şi fotomultiplicator. Aceştia dau răspuns foarte rapid şi produc rezoluţiegeometrică mărită, dar nu pot fi utilizaţi în combinaţii de tip liniar sau matricial.

Semiconductorii funcţionează cu efect intern fotoelectric. Fotonii luminiiating semiconductorii şi produc perechi de sarcini negative (electroni liberi) şisarcini pozitive (“găuri”) care pot călători în interiorul semiconductorului, dacă se


- 105 -

aplică o diferenţă de potenţial, atunci se produce un curent detectabil. Elementelefotosensibile sunt cuplate la dispozitive electronice pentru a transfera şi măsuracurentul →CCD (Charge Coupled Devices = dispozitive de încărcare cuplate).

Fig.4.12. Efectul intern fotoelectric

Senzorii CCD au sensibilităţi diferite în cele trei benzi de culoare R (roşu),Green (verde) şi Blue (albastru), de aceea ei au probleme în alinierea celor treimatrici (senzitivitate mai scăzută la lumina albastră).

Lumina directă: un amplificator de lumină proiectează lumina pesteîntreagă suprafaţă a imaginii. Avantajele acestui procedeu constau în:

- soluţia energetică bună (sunt utilizate lămpile cu radiaţii pe bază detemperatură şi deasemenea cele cu fibră optică);

- câmp de profunzime sporit (lumina directă are un unghi de deschideremic);

- sensibilitate scăzută la efectul de “estompare” Dar, cu acest procedeu se pot vedea unele difracţii.Lumina difuză: este obţinută prin interpunerea unei plăci de sticlă ce face

ca lumina de la sursă să fie difuză. Cele mai performante scannerefotogrammetrice utilizează lumina difuză pentru că aceasta conferă o calitate maibună a imaginilor scanate: în imagine nu sunt proiectate posibilele particule de prafsau zgârieturile de pe film. Şi nu în ultimul rând, lumina difuză produce, lascanarea filmului, mai puţine erori reziduale decât lumina directă.


- 106 -

Lumină directă Lumină difuză

Fig.4.13. Sistemul de iluminare din interiorul unui scanner

4.1.4. Alte componente ale scannerelor

Portclişeul: în mod uzual, acesta este o versiune modificată a portclişeuluide la aparatura fotogrammetrică analogică sau analitică şi asigură aceeaşiacurateţe geometrică de aproximativ 2 µm ca şi acestea. Viteza maximă descanare este aproximativ de 10-20 mm/s şi trebuie să fie constantă pentru a obţinepixeli de dimensiuni uniforme. Imaginile sunt scanate pe porţiuni a cărordimensiune este dată de dimensiunea senzorului (multiplicată printr-un sistem demărire optică). Pentru a asigura o bună acoperire între imaginile succesive scanatetrebuie mai întâi, să se realizeze o poziţionare foarte precisă a filmului în sistemulportclişeu.

Fig.4.13. Poziţionarea filmului în portclişeul unui scanner

Diferite dimensiuni ale pixeluluiDimensiunea pixelului în lungul liniei senzorilor depinde de dimensiunea

senzorului şi de mărirea optică;Dimensiunea pixelului în direcţia de scanare este funcţie de viteza de

scanare şi de intervalul de integrare. Mai mult, dimensiunea pixelului rezultat după


- 107 -

scanare, de obicei de formă pătrată, este rezultatul unor treceri succesive alesenzorilor, de mai multe ori, pentru a preleva imaginea respectivă.

Dimensiunea pixelului senzorului interior al scannerului este de 15 şi 20 µm.

Dimensiunea pixelului scanat (brută) este proiecţia pixelului pe filmulscanat. Dimensiunea pixelului imaginii scanate depinde de performanţelescannerului, a sistemului său optic, de viteza de scanare şi de timpul de integrare.

Dimensiunea “rafinată” a pixelului este rezultatul scanării şi postprocesăriişi uneori, este aceeaşi cu dimensiunea brută a pixelului.

Rezoluţia geometrică, prelevarea pixelilor şi CCDIntervalul de prelevare a pixelului nu trebuie confundat cu dimensiunea

pixelului. În mod ideal, procesul de prelevare a pixelilor poate fi identic pentru toţiaceştia. Cazul ideal este ca pixelii să fie prelevaţi clar separaţi şi niciodatăsuprapuşi în cadrul aceleaşi porţiuni din imagine. În cazul unora dintre scannere,intervalul de prelevare este mai mic decât dimensiunea senzorului şi, în acest cazapar suprapuneri de pixeli şi alte efecte secundare.

4.1.4. Sursele de erori în cazul scannerelor

Geometria: poziţia şi rezoluţiaScannerele fotogrammetrice sunt scannere precise şi au o acurateţe 2 µm

pe toată imaginea. Dar chiar şi în cazul acestor scannere, problemele ce pot săapară, în ceea ce priveşte precizia datelor, se pot datora faptului că senzorii nusunt aşezaţi pe o linie perfectă sau pentru că benzile de scanare adiacente fie sesuprapun, fie pot să aibă distanţă între ele.

Alte erori pot surveni din diferenţele de scară, fie în lungul liniei senzorilorfie ortogonal pe aceasta, amândouă situaţiile provocând deformarea pixelilor, einemaiavând formă de pătrat.

4.1.5. Achiziţionarea directă a datelor imagine

Camerele digitaleImaginea plană conţine doar două dimensiuni date de câmpul senzorului.

Stadiul de încărcare a senzorului (în cazul semnalului analogic) se poate citi doarla momentul oportun. Semnalele analogice se convertesc, mai apoi, în semnaledigitale. Cele mai des utilizate camere folosesc senzori cu semiconductori, de celemai multe ori CCD. De asemenea, se mai utilizează şi camere ce au senzori de tip“tub fotoconductor”, cunoscuţi şi sub denumirea “vidicon”.

Primul CCD a fost inventat în 1970, primul senzor avea 96 de pixeli, în1980 senzorul ajungea la dimensiunea de 500 X 500 de pixeli. Astăzi există dejasenzori cu mai mult de 5000 X 5000 de elemente (4096 X 4096, are cipul realizatde Ford-Aerospace şi este conţinut de telescopul spaţial Hubble).


- 108 -

Camerele cu semiconductoriAceste tipuri de camere au flexibilitatea spectrală şi rezoluţia geometrică

mai mari decât cele anterior amintite. Ele au avut impedimentul rezoluţieigeometrice slabe precum şi dimensiunea redusă a câmpului de vedere.Camerele digitale pentru realizarea imaginilor utilizate în fotogrammetrie pot fiîmpărţite în:

- camere digitale pentru fotografiere terestră;- camere digitale pentru aerofotografiere;- camere digitale cu senzori de imagine;

- camere digitale cu senzori liniari (şi nu numai).Cele mai multe avantaje, prin comparaţie cu vechile camere de fotografiere,

constau în operabilitatea cu care se obţin imaginile, pentru procesare şi analizareşi asta a contribuit substanţial la dezvoltarea “fotogrammetriei în timp real”. Acum,cu ajutorul unor vehicule pe care sunt montate astfel de camere digitale sau prinsistemul “machine vision”, timpul dintre preluarea imaginii şi analizarea ei a scăzutla 20 ms.

Senzorul este ataşat pe planului imaginii prin elemente (SEL) dispuse dupăun model liniar sau areolar. De obicei este protejat de plăcuţe de sticlă saumicrolentile, şi poate fi fix (cazul camerelor convenţionale) sau poate fi mutat înplanul focal, pentru a creşte rezoluţia.

Fig.4.14. Ataşarea senzorilor element pe planul imaginii-SEL

Fig.4.15. Principiul de funcţionare a camerelor cu semiconductori


- 109 -

Cipul de tip semiconductorul este alcătuit dintr-o serie de elemente micifotosensibile, fiecare element (Senzor Element – SEL) este, de regulă, pătratic, areo dimensiune de numai câţiva µm şi poate înregistra intensitatea luminii ce atingesuprafaţa sa. Componenţa, schematică, a unui CCD este: un acumulator(condensator) şi un semiconductor (de regulă silicon). Electrozii metalici suntdespărţiţi printr-o substanţă de tip oxid.

Fig.4.17. Transmiterea radiaţiei electromagnetice - EMR

Când radiaţia electromagnetică (EMR) atinge elementul senzorului, fotonulcu energie mai mare decât cea a semiconductorului energetic, poate fi absorbitîntr-o “depresiune de golire” creând perechi de “găuri de electroni”. Prin aplicareaunui curent de voltaj pozitiv asupra electrodului, electronii sunt constrânşi sărămânâ în zona de “depresiune de golire” cu “găuri de electroni” (sarcini pozitive),schimbând astfel “fondul electric”. Rezultatul este colectarea şi mutarea într-o altăparte a regiunilor izolante, şi astfel sarcinile electrice apărute pot fi adunate şimăsurate.

Noua sarcină electrică este proporţională cu numărul de fotoni absorbiţi iarsuma totală a sarcinilor electrice în fiecare celulă este proporţională cu intensitatearadiaţiei şi cu timpul de expunere. Grupul de decalaje de energie a siliconuluicorespunde fotonilor cu lungimea de undă de 1,1 μm. Fotonii cu energie mare(având lungimi de undă mai mici) pot fi absorbiţi de “depresiunile de golire”, fotoniicu energie mai scăzută nu produc însă perechi de “găuri de electroni”. Unelefotografii nu produc curent, eficacitatea acestora fiind mai mică decât 1.


- 110 -

Fig.4.18. Filtre de culori

O soluţie alternativă o reprezintă noul tip de senzori FOVEON. Trei straturidiferite de senzori, care lucrează şi ca filtre, detectează în mod independent celetrei culori primare. Imaginea finală este generată din informaţia venită din cele treistraturi.

Fig.4.19. Senzori tip FOVEON


- 111 -

Fig.4.20. Semiconductori complementari metal - oxid

Fig.4.21. Transferul de sarcină

Un CCD este structurat ca un dispozitiv de transfer de sarcină (CTD). Osecvenţă a pulsului voltaic mută sarcinile electrice de la un senzor la cei adiacenţi,menţinând ordinea. Când sarcina electrică ajunge la capătul liniei de senzori eaeste descărcată, colectată şi măsurată. Poziţia originală a descărcărilor de sarcinicumulate depinde de numărul de pulsări utilizat şi poate fi stocată împreună cuinformaţia colectată, ceea ce se concretizează în poziţia pixelului. Mai mult,aceasta depinde de faza de pulsare (2, 3, sau 4), numărul de elemente descărcateşi colectate este dat de faptul că o descărcare măsurată (integrată) este suma maimultor elemente de sarcină electrică descărcate.

Astfel, un singur element de imagine, PIXEL, constă din aria acoperită denumărul de senzori descărcaţi. Pentru a realiza un transfer mai rapid şi mai sigur alsarcinilor electrice, au fost dezvoltate mai multe tipuri de tehnici. În funcţie dediferitele moduri de organizare a colectării semnalului transferat, CCD pot fi clasaţiîn:

- transfer interlinii (Interline Transfer (IT));- transfer cadre (Frame Transfer (FT));- transfer matrice liniară cu citire biliniară a datelor ieşire;- transfer cu timp de intârziere şi integrare.


- 112 -

Fig. 4.22.Transfer cadre (frame)


- 113 -

Fig. 4.23. Transfer interlinii

Transfer cu timp de intârziere şi integrare

Acest tip de transfer a sarcinilor electrice substituie dispozitivul FMC.Constă în deplasarea în planul imaginii (ca în cazul filmului de la camera aeriană),iar mişcarea imaginii este compensată prin transferul de sarcini electrice. În timpulintegrării, sarcina este mutată de la un pixel (sau coloană) la cei (cele) adiacenţi(adiacente), cât durează integrarea. Aceasta este echivalentă cu mişcareasenzorului pe perioada timpului de expunere.


- 114 -

4.1.7. Camere digitale de aerofotografiere

Proiecţia la sol a unei matrici de pixeli se numeşte IFOV (IstantaneousField Of View – câmp de vedere instantaneu).

În cazul IFOV, timpul de integrare şi de transfer al schimbărilor defineştegeometria datelor achiziţionate, în ceea ce priveşte dimensiunile efective a pixelilorla nivelul terenului.

Dacă intervalul de transfer a informaţiei este foarte scurt, achiziţia datelorpoate fi considerată ca fiind continuă. Dar, dacă viteza sau sau direcţia de zborsunt variabile, atunci imaginile vor fi distorsionate.

În cazul sistemului de dispunere a senzorilor sub formă de matrici liniare,problema majoră ce rămâne de rezolvat este determinarea orientării exterioare,pentru că fiecare linie trebuie orientată. În rezolvarea problemei orientăriiexterioare, aplicaţiile informatice actuale au ajuns deja la o viteză de 300 deorientări exterioare/secundă.

Totodată, este posibilă utilizarea mai multor senzori simultan pentru aachiziţiona imagini cu diferite înclinaţii. În acest fel este posibil să se realizezebenzi independente de imagini ce au o zonă de suprapunere pentru a obţineperechi stereoscopice (imaginile respective sunt înregistrate ca fiind şi relativorientate).

Fig.4.24. Dispunerea senzorilor în camerele digitale de aerofotografiere


- 115 -

§Camera LH systemADS40§3 senzori liniari

similari cu ceimontaţi pe sateliţi;§ imaginile liniare

sunt orientate deja,una câte una,utilizând un sistemintegrat IMU(INS/GPS);§achiziţionează în

timp real imaginistereoscopice.

§Camera Z/I Imaging DMC§4 senzori DMC cu matrice

perspectivă centrală§sunt mozaicate patru imagini pentru

a forma una singura finală

Fig.4.25. Caracteristici ale camerelor digitale de aerofotografiere

Camera de aerofotografiere Airborne Digital Scanner (ADS40)

Fig.4.26. Camera ADS40

Producătorul acestui tip de cameră este Leica – Helava. Camera aresistem de lentile ce permite ,vedere” pe trei direcţii şi totodată să realizeze imaginistereoscopice în lungul direcţiei de zbor a avionului. De asemenea este de

SSiisstteemm LLiinniiee

SSiisstteemmmmuullttiiccoonn


- 116 -

menţionat că la această cameră în planul de proiecţie se regăsesc diferiteconfiguraţii de linii de CCD. Aerofotografierea se face cu asistenţă GPS/INS.

Fig.4.27 Configuraţii de linii CCD

Fig.4.28.Sistemul de lentile al camerei digitale

În planul focal sunt montate trei linii de senzori pentru pancromatic şi altelinii pentru multispectral şi toate au un singur sistem optic.

Fig.4.29.Condiţiile de aerofotografiere cu camera digitală

ADS40 utilizează 8 linii paralele de senzori. Cele trei linii color (cu 12000pixeli fiecare) sunt suprapuse optic încă din timpul efectuării aerofotografierii,utilizând un sistem de oglinzi. Stereoperechile sunt obţinute din faptul că benzilesunt preluate sub trei unghiuri de vedere diferite (înapoi, nadiral, înainte).


- 117 -

Evoluţia utilizării camerelor digitale de aerofotografiere2005 2010

ADS40 DMC Ultracam D

RMK RC

· 3 producători carerealizează 10 noisisteme/an;

· sistemele analogice scadcu aproximativ 30/an

Fig.4.30. Evoluţia utilizării camerelor digitale de aerofotografiere


- 118 -

4.2. Prelucrarea imaginilor

După achiziţionarea imaginilor digitale, operaţiune pe care am tratat-o pelarg în subcapitolul precedent, ne ocupam în cele ce urmează de prelucrareapreliminară a imaginilor digitale cu mijloace şi metode valabile pentru toateimaginile digitale, nu neapărat restrictiv la cele fotogrammetrice, urmând ca apoisă ne preocupam în capitolele următoare de metodele de exploatarefotogrammetrică a acestora. În acest capitol am preluat din bibliografia studiatăpentru redactarea acestor note de curs, pasajele care se pretează cel mai binepentru domeniul fotogrammetriei digitale.

Prelucrarea imaginilor digitale este: procesul de îmbunătăţire aimaginilor digitale obţinute din diverse surse, direct (camere digitale) sau indirect(scanarea fotogramelor).

4.2.1. Reprezentarea imaginilor digitale

Imagini digitaleStocarea: tehnici de depozitare a datelor şi de comprimarea acestora pe

suporturi magnetice.Procesarea: tehnici de accentuare şi restaurare a imaginii pentru o mai

bună vizualizare sau pentru corectarea ei.Analizarea: segmentarea imaginii şi extragerea unor părţi sau a unor

obiecte din imagine pentru a permite ca imaginea să fie mai bine înţeleasă.Vizualizarea: afişarea, tipărea imaginii prin intermediul unor diverse

periferice: video, imprimantă, plotter, etc.

Modele imagine şi reprezentări ale imaginilor digitaleModelele matematice sunt cele care descriu cel mai bine imaginile şi

semnalele.Un semnal este o funcţie ce depinde de câteva variabile fizice. Funcţiile

(semnalele) pot fi:· monodimensionale – funcţia depinde doar de timp f(t);· bidimensionale – funcţia depinde de coordonatele plane f(x,y);· tridimensionale – funcţia depinde de coordonatele spaţiale f(x,y,z)· cuadri – n dimensionale – funcţia depinde de diverşi alţi factori.

O funcţie scalară depinzând de variabile 2D este utilizată pentru a descrieo imagine monocromatică. Funcţia vectorială este utilizată pentru a descrie imaginimultispectrale (RGB are 3 componente).

Modelele imagineImaginile analogice pot fi considerate ca funcţii continue de tip g(x,y). De

aceea ele pot fi tratate ca:§ Funcţii determinante;§ Sistem liniar;§ Procese stocastice.


- 119 -

Imaginea ca funcţie continuă: g(x,y)g: nivel de gri (valoare de gri, strălucire)x,y: variabile ale spaţiului 2D.

Valorile funcţiei imagine corespund la luminozitate, sau strălucire îndiverse puncte ale imaginii. Valorile funcţiei imagine poate fi definită şi din punct devedere a unor cantităţi fizice, ca de exemplu: temperatură, presiune, etc.

Funcţia g (x,y) ce defineşte imaginea nu poate fi exprimată analitic.Modelele imagine sunt: funcţii continue g(x,y) şi funcţii discrete.

4.2.2. Funcţii discrete şi digitizarea

De la funcţii continue la funcţii discreteFuncţiile discrete ale imaginii sunt imagini digitale obţinute prin prelevarea

variabilelor spaţiale şi prin discretizarea valorilor de gri. Funcţiile pot fi clasificate cafiind: continui, discrete sau digitale.

O funcţie continuă dacă are intervalul şi domeniul continue. Dacă domeniuleste discret, atunci şi funcţia este discretă. Dacă şi intervalul de valori este discret,atunci vorbim despre o funcţie digitală.

Modele imagine – sisteme liniareÎntr-un sistem (optic, în cazul dat) formarea imaginii poate fi descrisă ca

fiind „răspunsul” g(x,y) a „sistemului £” la un set de „semnale” intrare f(x,y).Altfel spus, radianţa de intrare (imaginea) f (x,y) este transformată cu

ajutorul unui sistem optic, este interpretată de un specialist £ şi transformată într-oradianţă de imagine g(x,y).

Fig.4.31. Imaginea ca sistem liniar

Imaginea ca procese stocasticeFuncţia g(x,y) poate fi tratată şi ca o variabilă statistică. Valorile de gri au o

distribuţie a probabilităţii, o medie, o varianţă şi o histogramă. Acestea sunt toateafectate de erori. Avantajul constă că informaţia conţinând imaginea şi

ff((xx,,yy)) == ddaattee iinnttrraarree:: rraaddiiaannţţaa →→ ££ ((ssppeecciiaalliisstt)) →→ ddaattee iieeşşiirree == rraaddiiaannţţaa iimmaaggiinniiii ==gg((xx,,yy))gg == ££ ff


- 120 -

“redundanţele sale” pot fi tratate prin metode statistice (valori de gri estimatestatistic, filtrări de “zgomote”, grupări pentru segmentări…)

DiscretizareaDiscretizarea este de două feluri:

- discretizare spaţială;- discretizare radiometrică.

Discretizarea se face de la funcţia continuă f(x,y) la matricea MxN.Cuantificarea constă în intervalul rezultatelor dividerii funcţiei f în k

intervale.Pentru a extrage valorile discrete ale imaginilor este necesar:1. să se definească intervalul de eşantionare (perioada) Δx;2. să se definească poziţiile geometrice a punctelor eşantionate (grid

de eşantionare).Alternativa la metoda discretă este transformarea Fouriei (sau altă funcţie

de bază ce poate asigura descompunerea).Procesul de digitizare spaţială constă în: (1D)g(x) → g(xi) cos xi = i*Δx

Fig. 4.32. Discretizarea spaţială

În procesul de transformare din continuă în discretă, unele informaţii sepierd.

Procesul de digitizare spaţială constă în: (2D)g(x,y) → g(xi, yj) cu xi = i*Δx , yi = j*Δy

Fig. 4.33. Trecerea de la continuu la discret


- 121 -

Plecând de la funcţia g (x,y) se ajunge la o matrice de numereProcesul de discretizare radiometrică

g (xi, yj) : g Δ{g0 g2 …… gMax }

Imaginile sunt divizate în pixeli şi fiecărui pixel îi este asociat un numărîntreg reprezentând radiometria părţii corespondente din imagine.

Fig. 4.34. Discretizarea radiometrică

Imaginile digitale utilizabile în fotogrammetrie se pot obţine, în formatuldorit, prin două procedee:

- direct, prin achiziţia imaginii prin intermediul senzorilor;- prin digitizarea fotogramelor clasice, prin intermediul unor instrumente

speciale numite scanere fotogrammetrice.

Reprezentarea imaginii digitale: rasterMatricea care reprezintă imaginea digitală este de forma:

unde g Δ (g0 g2 …… gMax ) este număr întreg şi reprezintă diferitele valori de gri.Cu ajutorul acestei notaţii, o imagine color (în trei canale RGB) poate fi

reprezentată ca:

gcol = (g1(xy), g2(x,y), g3(x,y))

O imagine din nuanţe de gri este realizată într-un singur “canal” şi deaceea depinde doar de o singură funcţie de nivele de gri g (x,y).

O imagine realizată în mai multe canale este o imagine ce depinde de nfuncţii imagine de tip: gi(x,y) i=0,1,…,n-1.

Fiecare pixel este considerat ca element al unei matrice, este unicidentificat prin intermediul a două numere întregi care reprezintă indexul liniei şi alcoloanei din care face parte.


- 122 -

Fig. 4.35. Poziţia unui pixel în matricea imagine

O imagine binară are doar un singur canal conţinând doar două valoridiferite, în mod uzual 0 şi 1, sau, în mod general, o imagine este divizată în părţi“interesante” sau “neinteresante” (segmentare).

Imaginile multicanal sunt utilizate, deasemenea, pentru a reprezentaimaginile depinzând şi de variabila timp (de exemplu succesiuni de imagini video):gt(x,y). Acestea au un rol important în sistemele de cartografiere mobile (careprocesează informaţia în timp real).Caracteristicile generale ale imaginilor (matricea valorilor întregi = valori de gri)

Media şi deviaţia standard

Valoarea medie ga luminozitatea totală

Deviaţia standard σ contrast

4.2.3. Caracteristicile generale ale imaginilor

Histograma:pi(z): frecvenţa relativă de apariţie a nivelului de gri k (situat într-un interval

de valori dat) în imaginea f(x,y).Fie u: numărul de nivele de gri din intervalul i, atunci se poate scrie:


- 123 -

Momentele: sunt invariabile care traduc translaţiile, rotaţiile şi variaţiile descară, astfel încât rezultatele să fie utile în identificarea punctelor comune (depotrivire).

Informaţiile metrice în imaginea digitalăO corespondenţă biunivocă este determinată între poziţia pixelului şi

coordonate. Poziţia pixelului este, prin definiţie, “fixată” în imagine.

xi-baricentru = iΔΔ x yi-baricentru = iΔΔ y

Măsurarea coordonatelor imagine este substituită prin alegerea pixeluluiadecvat din interiorul matricei imagine şi atunci când este posibil, aceasta serealizează automat. Acesta este modul de achiziţionare a datelor prin asociereavalorii radiometrice pixelului dat.

Sau altfel spus:Valoarea coordonatelor nu este dată în imaginea digitală. Corespondenţa

poziţie pixel / coordonate este dată în mod direct printr-un sistem de achiziţie adatelor.

Fig. 4.36. Sistemul de coordonate al pixelilor

În figura 4.36, sistemul de coordonate este dat cu originea mutată cu ojumătate de pixel înafara imaginii. Prin multiplicarea indexului i (linie) cu Δy, seobţine aducerea coordonatei y în centrul pixelului gij. În acelaşi fel, prinmultiplicarea indexului j (coloană) cu Δx se obţine coordonata imagine x .

Parametri orientării interioare pot fi exprimaţi în funcţie de mărimeapixelului:


- 124 -

Fig. 4.38. Poziţia punctului principal al imaginii în funcţie de sistemulde coordonate

În figura de mai sus, se poate observa poziţia punctului principal PP însistemul (X,Y). Dacă pixelul este suficient de mic, este suficient să se cunoască înce pixel se află PP fals. Distanţa principală c poate fi exprimată utilizând pixelii caunitate de măsură (numai în situaţia pixelilor cu formă pătrată).

Rezoluţia geometricăFotogrammetria digitală îşi propune să atingă sau chiar să depăşească

acurateţea finală obţinută prin fotogrammetrie analitică. Astfel, utilizând camerefotogrammetrice digitale este necesar să se obţină pixeli cu dimensiuni foarte mici,de ordinul micronilor. În diversele aplicaţii - chiar şi în situaţia în care nu este cerutun nivel ridicat de acurateţe (fotointerpretare sau stereo observare rapidă) - se potutiliza şi pixeli cu dimensiuni mari. Un caz tipic este ortofoto care poate fi produs cualegerea unor pixeli de dimensiuni mari. Dar, chiar dacă noile camere digitale suntputernice, se pare că ele nu au ajuns la nivelul posibilităţilor camerelor deaerofotografiere cu film. De exemplu, un senzor cu 6 Mp ajunge la rezoluţia de 40l/mm, comparativ cu 150 l/mm care se obţine cu un film de calitate bună. Pentru aobţine rezultate similare cu cele ale filmului este necesar să se utilizeze camere cu25 Mp.

Densitatea de prelevarePixelul este definit ca fiind “picture element”, ceea ce înseamnă că un

element al imaginii este asociat cu o valoare numerică ce reprezintă radiometria.Pixelii sunt, în mod, curent de formă pătrată, dar pot fi definiţi şi cu alte

forme (hexagonali, octogonali, logaritmici, etc.), iar, în mod obişnuit, o imaginedigitală are aceeaşi rezoluţie geometrică pe cele două direcţii ale sistemului dereferinţă intern.


- 125 -

Dimensiunea pixelilor este dată depinzând de densitatea de prelevare a lor(sau de rezoluţie), iar aceasta indică numărul de pixeli pe unitatea de lungime: DotPer Inch (puncte pe inch) = DPI (1 inch = 2,54 cm).

De la această definiţie pleacă relaţia dintre dimensiunea pixelului şidensitatea sau rezoluţia, iar aceasta se exprimă în microni (µm)

Tabelul 4.3.Rezoluţia geometrică

Rezoluţiageometrică

Numărul depixeli

Memoria de stocarepentru imagini 8bit =

1 Byte (gri saupaletă)

Memoria destocare pentruimagini RGB 3

Byte

Dimensiuneapixelului

O imagine de 9” X 9” are o dimensiune de 23 cm X 23 cm. Se puneproblema: care trebuie să fie rezoluţia optimă pentru o geometrie adecvatăscopurilor fotogrammetrice?

Această problemă poate fi privită din mai multe puncte de vedere, luând înconsiderare:1. informaţia conţinută pe fotogramele tradiţionale (film) şi care este de 80 lp/mm;2. acurateţea cerută în restituţie;3. capacitatea de afişare a monitorului (în jur de 1000 dpi);4. capacitatea de sesizare a ochilor umani (6 – 8 lp/mm = 300 – 400 dpi)


- 126 -

Pentru a menţine aceeaşi “informaţie” de pe fotograma clasică trebuieadaptat intervalul de prelevare la rezoluţia fotografică. Rezoluţia R este exprimatăîn linie/mm [sau lp/mm] şi ea reflectă câte linii pe mm pot fi distincte din spaţiiadiacente cu grosimi egale.

Din teoria prelevării poate fi determinat intervalul maxim de prelevare carereproduce toate informaţiile, şi acesta este:

Pentru moment, pentru o rezoluţie de 50 lp/mm (valoare neadecvată, cazulcontrastului scăzut), intervalul de prelevare este:

Punctând cu ajutorul metodelor stereoscopice ale stereoperechilor, saufăcând posibilă aceasta prin intermediul algoritmilor automaţi de corelare(autocorelare), acurateţea în determinarea pixelilor omologi tinde către 0,5δ (δ =dimensiunea pixelului).

Pentru geometria în cazul normal (nadiral) eroarea medie pătratică peînălţime este dată de expresia:

Unde:Z = înălţimea relativă de zbor;c = distanţa principală;B = baza;σpx = acurateţea paralaxei.

Cu ipoteza de a avea c = 150mm, Z/b = 2 e σpx = ± 0,5δ µm, rezultă:

În tabelul 4.4.s-a trecut valoarea lui Δz corespunzător diferitelor rezoluţii aleimaginii:

IIppootteezzaa II :: iimmaaggiinneeaa ddiiggiittaallăă ppooaattee aavveeaa aacceeeeaaşşii rreezzoolluuţţiiee ccuu iimmaaggiinneeaa rreeaalliizzaattăăppee ffiillmm

IIppootteezzaa IIII :: iimmaaggiinneeaa ddiiggiittaallăă ppooaattee ttiinnddee ssăă oobbţţiinnăă aacceeeeaaşşii aaccuurraatteeţţee ccaa îînnffoottooggrraammmmeettrriiaa aannaalliittiiccăă


- 127 -

Tabelul 4.4.Valoarea lui Δz

REZOLUŢIA [DPI] DIMENSIUNEA δ A PIXELULUI[µm] σz

În restituţie, este considerată acceptabilă o eroare medie pătratică de ΔzΔ10-4 Z, iar densitatea minimă acceptabilă este de 2400 dpi !!

S-au testat proceduri care au dat rezultate bune şi au îmbunătăţitacurateţea până la 0,2d. Altfel spus, utilizând datele prezentate anterior şi Δpx = ±0.2d, acurateţea pe înălţime capătă valorile din tabelul de mai jos:

Tabelul 4.5.Valorile acurateţei pe înălţime

REZOLUŢIA [DPI] DIMENSIUNEA δ APIXELULUI [µm] σz

Chiar şi dacă se utilizează o rezoluţie scăzută (600 dpi) acurateţea esteacceptabilă dacă se utilizează aparatura şi programele adecvate scopurilorpropuse.

Acurateţea planimetrică depinde, în mare parte, de acurateţea poziţiei unuisingur pixel, dacă aceasta este egală cu jumătate din dimensiunea unui pixel.

Tabelul 4.6.Valorile acurateţei planimetrice

REZOLUŢIA [DPI] DIMENSIUNEA δ APIXELULUI [µm]

σx,y [µm] PEFOTOGRAMĂ

Aplicând rezultatele la scara medie a fotogramelor utilizate pentru aproduce hărţi la scări mari, se obţin următoarele valori:


- 128 -

Tabelul 4.7.Valori utilizate pentru hărţi la scări mari

REZOLUŢIA [DPI]mb = 10000harta 1:2000

σx,y (m)

mb = 5500harta 1:1000

σx,y (m)

mb = 3000harta 1:500

σx,y (m)

Şi în aceste cazuri, chiar dacă se ia în consideraţie o rezoluţie scăzută,acurateţea este mult mai scăzută decât cea acceptată de obicei în astfel de lucrări.

Experienţa arată că:§ determinarea indicilor de referinţă (în cazul achiziţiei indirecte a imaginilor

digitale din fotograme) poate creşte acurateţea satisfăcător, cu rezoluţia de 1200dpi, suficient pentru eroare medie pătratică de 600 dpi, realizată utilizândautocorelaţia pătratelor minime;

§ fenerarea automată a DTM favorizează acurateţile înalte până la ordinul ±10 -4 Z cu rezoluţia de peste 800 dpi;

§ aerotriangulaţia realizată pe fotograme cu 800 dpi duce la obţinerea derezultate bune;

§ realizarea ortoimaginilor cu fotograme de 800 dpi dă rezultate foarte bune;§ acurateţile obţinute în diverse faze ale procesului fotogrammetric digital de

măsurare sunt similare cu cele din fotogrammetria analitică dacă se utilizeazăimagini cu 1200 dpi, ceea ce duce la rezultate suficient de bune şi care pot fiobţinute şi cu 600 dpi;

§ fotointerpretarea poate fi corectă dacă se utilizează imagini cu 1200 dpi.Pentru imagini cu rezoluţie mai mică (600 dpi) se pot obţine rezultate bune în cazulimaginilor color, optimizate radiometric şi observate stereoscopic.

În concluzie:§ pentru orice fel de aplicaţie fotogrammetrică rezoluţia de 1200 dpi este

suficientă;§ în cazul analizelor automate (aerotriangulaţie automată, producerea DTM

automat, etc.) se pot utiliza, cu bune rezultate, şi imagini cu rezoluţii mai mici (600– 800 dpi);

§ rezoluţia geometrică optimă depinde de fotogramele utilizate;§ dacă se utilizează imagini cu 600 – 1200 dpi se poate lucra pe un simplu

PC şi nu sunt necesare staţii fotogrammetrice digitale (DPW) puternice.


- 129 -

4.3. Reprezentări convenţionale ale radiometriei

În cazul imaginilor monocromatice:

· B/W : 0/1 1 pixel = 1 bit

· valori de gri: 0-255 1 pixel = 0, 1, …, 255 = 28 valori posibile = 8 bit = 1 Byte· imagini color: diferite formate:

- RGB- CMY;- YIQ;- HIS;- COLOUR LUT (look-up-table) – PALETTE;- Lab;

Fig. 4.39. Radiometria în cazul unor imagini monocromatice

RReezzoolluuţţiiaarraaddiioommeettrriiccăă


- 130 -

Imaginile color tip RGB· suprapune cele trei culori fundamentele (aditive primare);· saturaţia culorii (fără culoare → culoare întreagă) este exprimată în valoricuprinse în intervalul 0 – 255;· radiometria unui singur pixel este reprezentată prin trei valori numerice ce dausaturaţia pe cele trei culori fundamentale → 3 Byte / pixel;

Spaţiul culorilor RGB

Fig. 4.40. Radiometria în cazul unor imaginilor color


- 131 -

Altfel spus, imaginile sunt descrise prin 3 imagini monocromatice (matrici).De fapt sunt “3 layere de imagini”. Astfel, numărul diferitelor culori este de 256 3

.

tip CMY· culorile componente sunt Cyan, Magenta şi Yellow;· CMY este utilizat atunci când se dispune de imprimante cu cerneală de tip(CMYK);· Transformarea de la RGB în CMY este liniară;· Dacă RGB este reprezentat uzual prin 256 de culori pe fiecare layer, CMY esteîn mod curent normalizat de la 1 la 100.

tip YIQ· Y este luminozitatea;· I şi Q sunt componentele cromatice;· Q = magenta-green; este complementară lui I.· YIQ exploatează avantajele proprietăţilor vederii umane, în particularsenzitivitatea la luminiscenţă;· YIQ este folositor deoarece componenta Y conţine toate informaţiile unei afişărimonocromatice;· Transformarea liniară din RGB se realizează prin:

· Y face posibilă transformarea unei imagini color în imagine de tonuri de gri;· Y ia valori între [0, 1], Y şi Q pot fi atât negative cât şi pozitive.

tip HSI· HIS (Hue saturation Intensity - IHS) sau HSL (unde L = luminosity);· Hue (tonalitate) = perceperea culorilor dominant cu lungime de undă scurtă –oranj, purpură, etc.· Saturation (saturaţia) = saturaţia culorilor prin comparaţie cu lumina albă (oranjînchis sau deschis, etc.);· HIS separă informaţiile cu privire la intensitatea culorilor: tonalitatea şi saturaţiacorespund percepţiei vizuale umane, ceea ce face această reprezentare forte utilăîn dezvoltarea algoritmilor de procesare a imaginii;· Algoritmii de îmbunătăţire a imaginii (de exemplu funcţia de egalizare) când suntaplicaţi fiecărei componente ale imaginii RGB, pot fi în contrast cu percepţiaculorilor, dar devin mult mai sesizabili când sunt aplicaţi la componenta I din HIS(şi îndepărtează informaţiile netransformabile din culori);· Nu există relaţii liniare de transformare din RGB în HIS şi invers;


- 132 -

tip PALETTE· din imagine sunt selectate un număr fix de culori (label - etichete) care sunt înmod curent de la 0 la 255;· acest număr întreg de culori este “table pointer” (paleta de punctare) şi conţinedescrierea celor 256 culori reprezentative selectate;· avantajul tipului acesta este că volumul de stocare a imaginii pentru informaţiileradiometrice ale unui pixel este de 1 Byte;· bineînţeles că trebuie stocate şi alte informaţii referitoare la paleta de culori;· în acest fel se pot defini diferite “palete” dintre care câteva sunt “paleteconvenţionale”

Fig. 4.41. Imagini color tip palette


- 133 -

4.4. Structuri de date

Structuri tradiţionale de date:· Matrici;· Lanţuri;· Structurile topologice ale datelor;· Relaţii între structuri de date.

Ierarhizarea structurilor de date:· Piramide : T (tree - arbori) şi M (matrice);· Quadtree.

MatriciO matrice este cea mai comună structură de date pentru cel mai de jos nivel dereprezentare a unei imagini. Elementele matricii sunt numere întregi corespunzândstrălucirii sau altor proprietăţi similare ale unui eşantion de grid de pixeli.

Tipul de date de acest fel provin direct de la dispozitivul de achiziţie(capturare) a imaginii, ca de exemplu de la scaner. Fie că este rectangular sauhexagonal, gridul de pixeli poate fi reprezentat printr-o matrice:

Utilizând un grid hexagonal corespondenţa dintre poziţia datelor şielementele matricii este decalată cu o jumătate de pixel la fiecare linie. O matriceeste reprezentarea completă a unei imagini, independent de conţinutul acesteia şiconţine relaţiile spaţiale între părţi semnificative şi numai în formă implicită.

Cele mai multe limbaje de programare utilizează funcţia ARRAY pentru areprezenta matrici, ceea ce pentru imagini mari necesită un timp de procesarefoarte îndelungat. Algoritmii pot fi acceleraţi dacă se furnizează informaţii globalederivate de la prima matrice a imaginii originale. Pentru moment histograma saumatricea de co-apariţie reprezintă probabilitatea ca pixelul (i1, j1) să aibăintensitatea ‘g 1’ şi pixelul (i2, j2) să aibă intensitatea ‘g 2’.

LanţuriLanţurile sunt utilizate pentru descrierea limitelor, în limbajul calculatorului şi îngeneral pentru linii de tipul “un pixel lăţime”. Sunt o descriere utilă în tipare (shape)de recunoaştere. În imaginile reale, utilizarea unei linii de lăţimea unui pixel este încontrast cu prezenţa “zgomotului”, ceea ce induce incertitudinea şi dificultatea de alua în consideraţie aceste “zgomote”. Codul unui lanţ este relativ în fapt: datelesunt mereu definite în raport cu “un punct de plecare” iar liniile sunt descrise înraport cu o orientare predefinită.


- 134 -

Fig. 4.42.Un exemplu de lanţ Fig. 4.43. Rularea lungimii de codificare

Rularea lungimii de codificare descrie doar pixelii care conţin cu adevăratinformaţii (FAX).

Structurile topologice ale datelorAcestea descriu imaginile ca pe un set de elemente precum şi relaţiile

geometrice dintre ele (poziţia relativă sau apropierea). Aceste relaţii dintre seturilede elemente sunt reprezentate, de obicei, prin grafice.

Fig. 4.44. Exemplu: graficele regiunii adiacente

Marginile tuturor regiunilor sunt marcate prin etichete, iar eticheteleregiunilor vecine sunt memorate. Graficele regiunilor adiacente pot fi utilizatepentru potrivirea (=recunoaşterea) şabloanelor (petterns) memorate.

Structuri de date relaţionaleBazele de date relaţionale pot fi utilizate pentru reprezentarea informaţiilor

ce provin de la o imagine. Informaţiile sunt condensate în relaţiile dintre părţilesemnificative ale unei imagini: “obiectele” care rezultă din segmentarea uneiimagini.


- 135 -

Fig. 4.45. Descrierea obiectelor utilizând structuri relaţionale

Tabelul 4.8.Tabelul relaţional

Nr. Nume obiect Culoarea Liniamin.

Coloanamin.

Interior

1. soare alb 5 40 22. cer albastru 0 0 -3. nor gri 20 180 24. trunchi de pom maro 95 75 65. coroana copacului verde 53 63 -6. deal verde deschis 97 0 -7. iaz albastru 100 160 6

Descrierea prin intermediul structurilor relaţionale este convenabilă pentruînţelegerea la nivel complex a nivelelor imaginii. Căutare utilizând chei poateaccelera considerabil procesul de procesare a imaginii.

Ierarhizarea structurilor de dateAcestea permit utilizarea de algoritmi de prelucrare care decid strategia de

procesare în funcţie de cantitatea relativ mică de date.Lucrările pot fi realizate cu o rezoluţie mare, doar atunci când este nevoie,

sau pentru unele părţi din imagine, care necesită o astfel de rezoluţie, utilizândcunoştinţe de specialitate şi experienţă în loc de “muncă brută” în scopul de adinamiza şi facilita procesul de prelucrarea a informaţiilor.

Piramidele

Sunt ierarhizări simple ale structurilor de date. Se disting următoarele tipuride piramide: piramide matrici (Matrix-pyramids (M-pyramids)) şi piramidearborescente (Tree- pyramids (T-pyramids)).

PPIIRRAAMMIIDDAA TT ((ttrreeee)) MM ((mmaattrriixx)) şşii QQUUAADDTTRREEEE


- 136 -

O piramidă matrice este o succesiune (ML, ML-1, ML-2….. M0) de imagini, încare ML are aceeaşi dimensiune şi aceleaşi elemente ca şi imaginea originală, Mi-1este dedus din Mi reducând rezoluţia la jumătate, şi aşa mai departe.

Fig. 4.46. Ierarhizări de date tip piramidă


- 137 -

Când se creează piramidele, este recomandat să se lucreze cu matricipătratice pentru a avea dimensiuni egale cu puteri ale lui 2, astfel încât M0 săcorespundă doar unui pixel.

M-Piramidele se utilizează doar când este necesar să se lucreze în modsimultan cu imagini de rezoluţie diferită. O imagine cu un nivel de rezoluţie scăzut,conţine ¼ din date, şi de aceea procesul rulează într-o perioadă de timp de 4 orimai mică. Valorile pixelilor dintr-un nivel este media valorilor a 4 pixeli din nivelulfinal sau doar o extracţie din aceasta.

Fig. 4.47.Ierarhizare piramidală pe nivele

Nodurile piramidelor T corespund unui nivel k dat, la puncte ale imaginiipiramidei M pe acelaşi nivel. Valorile nodurilor structurii arborescente sunt mai multsau mai puţin, valorile mediei aritmetice a patru noduri inferioare sau sunt definiteprin prelevare, păstrând valorile nodurilor inferioare selectate.

Fig. 4.48. Piramidă TQuadtreeAceasta este o transformare a trei Piramide: fiecare al treilea nod, excepţie

făcând ultimul (“frunzele”), are patru noduri primare (NV, NE, SV, SE). Ca şipiramidele, imaginea se divide la fiecare nivel ierarhic, în patru cadrane.

Dar nu este necesar să se menţină fiecare nod în fiecare nivel. Dacănodurile superioare care derivă din câte patru noduri primare au aceeaşi valoareca şi aceste din urmă, nu este necesar să se memoreze toate aceste noduri (şicele primare şi cele superioare).


- 138 -

Această reprezentare este mai puţin costisitoare pentru imaginile care auregiuni uniforme din punct de vedere al lăţimii.

Fig. 4.49. Quadtree

Stocarea datelorSetul de reguli care se referă la memorarea datelor se numesc FORMAT.

Formatul cuprinde structura datelor şi o descriere a acestei structuri. El estealcătuit din secvenţe de date stocate convenţional precum şi informaţii globale cuprivire la acestea precum şi modul de citire al lor. De exemplu: matricea de numerea cărei antet descrie modul în care numere conţinute de aceasta trebuie citite.Diferitele tipuri de organizare şi comprimare a datelor au fost dezvoltate cu scopulde a elimina informaţiile redundante.

Formatul pentru o imagine digitală trebuie:- să asigure o minimă ocupare a memoriei de stocare;- să ofere posibilităţi de comprimare;- să se adreseze publicului larg;- să conţină stocate toate reprezentările radiometrice.Chiar şi aşa formatul informaţiei conţine de asemenea tipul de comprimare.

Dar, în principiu, este necesar ca formatul să permită şi utilizarea datelornecomprimate.

Formatul BITMAPEste cel “mai brut” format de organizare a datelor. Se mai numeşte şi DIB

– Device Independent Bitmap. Un format de tip bmp conţine următoarele datestructurate:§ Antet 1 – informaţii despre fişier (identificatorul de format, dimensiunea);§ Antet 2 – informaţii despre date (lăţime şi….., în pixeli, bit/pixel, N.O culori ….);§ Tabelul de culori;§ Datele.

Formatul Bitmap poate fi, în principiu, comprimat, dar acest lucru nu seutilizează.


- 139 -

Metode de comprimare a datelorComprimările de date se pot face fără pierdere de informaţii (lossless) sau

cu pierdere de informaţii (lossy).

Fig. 4.50.Comprimarea datelor fără pierdere de informaţii - lossless

Cu metodele de comprimare lossless factorii de comprimare de ordinul 2sau 3 sunt realizaţi

Fig. 4.51.Comprimarea datelor cu metode lossy

Metodele de comprimare de tip Lossy au fost create pentru a îmbunătăţiifactorii de comprimare până la valoarea 20, în timp ce imaginea păstrează ocalitate excelentă. Calitatea scade la compresii mai mari, de exemplu la un factorde comprimare de 100.

Factorul de comprimare este dat de următoarea formulă:

Factorul de comprimare trebuie să aibă valoare mare, iar coeficientul deinformaţie pierdută trebuie să fie mic.

Transformarea discretă a imaginiiImaginile sunt reprezentate prin intermediul coeficienţilor de transformare

discretă, apoi sunt ordonate în funcţie de importanţa informaţiilor pe care le poartă;cele cu coeficienţi mai puţin importanţi (componente slabe) sunt îndepărtate, astfelmai puţine date sunt stocate. Pentru a îndepărta corelarea datelor se utilizeazătransformarea Karhunen-Loeve. Aceasta este singura transformare care dă date


- 140 -

comprimate şi necorelate, dar este foarte greoaie din punct de vedere al calculelor,de aceea ea este utilizată mai mult teoretic la compararea cu alte metode detransformare.

Alte tipuri de transformări discrete ale imaginilor sunt:§ DCT - Discrete Cosine Trasform (transformarea discretă a

vecinătăţii), (foarte asemănătoare cu transformarea Karhunen-Loeve);§ DFT - Discrete Fourier Trasform – transformarea discretă Fourier;§ DWT -Discrete Wavelet Transform…. Hadamard, Walsch, binary.Aceste transformări lucrează cu imagini în bloc de 8 X 8 sau 16 X 16 pixeli.

Metode predictive de comprimareUtilizează informaţii redundante (date corelate) pentru a estima nivelul de

gri dintr-un pixel din valorile pixelilor vecini. În zonele în care datele nu suntcorelate, valorile estimate sunt foarte diferite de valorile originale. Împreună cuparametri modelului predictiv şi codurile sale sunt stocate şi transmise deasemenea şi diferenţele dintre datele originale şi cele estimate.

Cuantificarea vectorialăImaginea este divizată în mici blocuri care sunt reprezentate ca vectori.

Acesta este un cod foarte complicat. Este eficient în cazul utilizării “asimetrice”(datele sunt comprimate odată şi decomprimate de către diferiţi utilizatori).

Ierarhizarea şi metodele progresivePiramidele şi quadtree sunt utilizate pentru a reduce datele uniform sau pe

regiuni “mai puţin interesante”, ca şi ochiul uman. Acest tip de comprimări suntfoarte utilizate în transmiterea progresivă de date.

CodificareaDenumirile codificărilor comprimării datelor au plecat de la text, de

exemplu: LZW (run length code) este acum un format standard de comprimare adatelor.

Degradarea geometrică duce la comprimare cu pierderi de informaţiiconstând în:

1. efect de estompare la marginea zonei radiometrice;2. transformarea regiunilor cu mici diferenţe de cromatică în regiuni

uniforme;3. deplasări în interiorul zonei radiometrice.Aceste efecte fiind suprapuse nu se pot identifica întotdeauna în mod clar.

Ele pot fi locale sau globale iar intensitatea lor depinde de variaţia de luminozitatedin imagini şi de factorul de comprimare.

Vom examina doar tipul de format “bitmap”, unde codul imaginii este ca unset de pixeli care poartă informaţii cu privire la culoare şi luminozitate, fără formatede tratare, folosind codificarea de tip format vectorial şi fiind forte util în stocarea degrafice şi figuri geometrice dar nu şi pentru fotografii.

Următoarele formate au devenit astăzi formate standard (chiar şi pentrumail şi transmitere):


- 141 -

1. BMP – bitmap. Formatul BMP stochează date color pentru fiecare pixeldin imagine fără a aplica vreo compresie;

2. GIF - Graphic Interchange Format;3. TIFF - Tag Image File Format;4. ECW - Enhanced Compressed Wavelets;5. JPEG = Joint Photographic Experts Group.

GIF, TIFFFormatul GIF (.gif) este utilizat mai mult în domeniul internetului, a apărut

în anul 1987 şi facilitează transmisia de date prin intermediul modemului pe web.Este utilizat mai ales pentru grafice şi desene, utilizează algoritm de

comprimare de tip “LZW” (Lempel şi Zivsunt sunt creatorii lui, în anul 1977, Welchl-a dezvoltat în anul 1984). Poate manipula cel mult 256 de culori.

Formatul TIFF (.tif) a fost inventat în anul 1986 şi este utilizabil doar înWindow nu şi în Mac şi a evoluat incluzând şi imagini de tip RGB. Este cel mairăspândit format şi permite stocarea imaginilor de până la 24 bit pixel. Permitestocarea într-un singur fişier a mai multor imagini (piramidele de imagini) şitotodată permite compresia datelor de tip LZW ceea ce duce la ocuparea uneimemorii diminuate la jumătate, pentru cazul imaginilor de tip RGB.

ECW, JPEGECW este formatul specific aplicaţiei Ermapper şi este utilizat la afişarea

imaginilor pe ecranul displayului. Asigură o vizualizare rapidă, nu necesită timp decomprimare şi realizează sporirea progresivă a rezoluţiei. Rezoluţia este crescutădoar dacă este necesar să se mărească prin zoom, un detaliu.

Formatul JPEG (.jpg) poartă denumirea grupului care l-a inventat grupulExperţilor Fotografi, este doar pentru Window nu şi pentru Mac. Acest formatprovine dintr-o tehnică de compresie aplicată imaginilor color pentru a le aduce ladimensiunea de 24 bit X pixel. Imaginile sunt decomprimate automat atunci cândfişierele ce le conţin sunt încărcate.

JPEG este cel mai utilizat format de comprimare şi trimitere a imaginilorprin e-mail. Trebuie avut în vedere, însă, că de fiecare dată când un fişier de tip.jpg este salvat, are loc o nouă comprimare ceea ce duce la posibile pierderi deinformaţii. Această comprimare are loc în mod progresiv, astfel, cu un factor decomprimare superior, la a patra sau la cincia salvare se poate constata odeteriorare vizibilă a imaginii). Este recomandat ca în timpul în care se lucrează cuo imagine de tip .jpg să se facă salvări intermediare ale imaginii respective, fărăcomprimări ale acesteia, sau utilizând o metodă de comprimare adecvată.

Acum JPEG are cinci tipuri de comprimări diferite:§ Secvenţială DCT (cu pierderi de informaţii)§ Progresivă DCT (cu pierderi de informaţii)§ Secvenţial predictivă (cu pierdere mai puţină de informaţii)§ Ierarhică (cu pierderi de informaţii sau cu pierdere mai puţină de informaţii)§ DWT valabil pentru format JPEG2000


- 142 -

Comprimările în cazul formatului JPEG se fac pe porţiuni de imagine(tiles), sub formă rectangulară, fără suprapuneri, pe blocuri care sunt comprimateseparat.

Fig. 4.52. Comprimările în cazul formatului JPEG

Porţiunile de imagine (tiles) au aceleaşi dimensiuni, iar o parte dintre eleau doar două margini. Subdivizarea în porţiuni de imagine reduce calitatea imaginiişi poate introduce defecte. Procesul de comprimare are loc asupra unei singureporţiuni de imagine ceea ce favorizează viteza procesului. Prima etapă constă însepararea unei variante de aproximare a imaginii (filtru de trecere joasă) şidetaliilor (filtru de trecere înaltă) iar a doua etapă constă în subdivizarea şinetezirea imaginii pentru a crea o altă subbandă de detalii, procesul este iterativ.Salvarea în memorie se bazează pe cuantificare: porţiunea cu detalii fine conţinemulte valori apropiate valorii zero, ceea ce face ca procesul de comprimare să fieuşor şi să se bazeze pe reducerea informaţiilor redundante.

Formatul JPEG2000 este un format mai nou al formatului .jpg wareutilizează tehnici noi de comprimare bazate pe ondulaţii (DWT) n loc detransformări de tip cosinus. Se folosesc tot porţiuni de imagine de tip rectangular,comprimate independent, fiecare porţiune de imagine este decomprimată în diferitenivele utilizând DWT. Astfel, cu o transformare de tip „vecin”, diferiţii paşi aitransformării separă o versiune aproximativă a imaginii (filtru de trecere joasă)pentru detalii (filtru de trecere înaltă) în mod iterativ.

Fig. 4.53. Tehnica de comprimare bazată pe ondulaţii


- 143 -

Memoria de salvare este bazată pe cuantificare dar într-un mod mult maieficient.

Testul empiric demonstrează că formatul jpeg2000 poate fi utilizat înscopuri fotogrammetrice deoarece el reproduce imaginile cu acurateţe mare chiarşi când factorul de comprimare este de 20-30. După valoarea de 30 pentru factorulde comprimare, apar distorsiuni cauzând imposibilitatea definirii punctelor.

Teste pentru JPEG2000S-au realizat două tipuri de teste. O imagine digitală a fost comprimată şi

apoi decomprimată, cu diferiţi factori de comprimare. Acestea au fost utilizatepentru procedura automată a LSM (media pătratică cea mai mică) şi pentruprocedura manuală de măsurare a coordonatelor. Procedura automată de potrivireşi greşelile umane au introdus distorsiuni, care s-au manifestat în diverse feluri.

Fig. 4.54.Graficul rapoartelor de compresare

Tabelul 4.9.Rezultatele LSM – valori în pixeli


- 144 -

Rezultatul 2

Fig. 4.55. Graficele deformaţiilor induse de comprimarea JPEG2000

Ca şi concluzie, se poate spune că formatul jpeg2000 poate fi utilizatefectiv pentru scopuri fotogrammetrice, pentru că dă mai puţine distorsiuni decâtformatele anterior prezentate. Factorul de comprimare poate fi până în 1/30,dincolo de această valoare se produc distorsiuni importante care provoacăprobleme serioase în măsurarea stereoscopică a coordonatelor punctelor.

4.5. Îmbunătăţirea imaginilor

Scopul acestor prelucrări îl constituie accentuarea sau punerea în evidenţăa unor caracteristici conţinute în imagine pentru a putea fi observate mai uşor (maibine) la studiul acestora. Metodele utilizate în algoritmii de îmbunătăţire aimaginilor amplifică anumite caracteristici fără a mări cantitatea de informaţiiconţinută în acestea. În cele ce urmează vor fi prezentate câteva tehnici grupatedupă algoritmii utilizaţi în următoarele două clase:

· Operaţiuni punctuale prin care se poate realiza creşterea contrastului,reducerea zgomotului, etc. şi

· Operaţiuni spaţiale care permit eliminarea zgomotului, filtrări, etc.Pentru simplificarea prezentării, vom presupune că imaginile prelucrate

prin aceste metode sunt de tip 2 (după clasificarea dată în [3]), deci conţin diversenuanţe de gri.

Operaţiuni punctualeAceste operaţiuni permit trecerea de la o nuanţă de gri uÎ[0,L] la altă

nuanţă vÎ[0,L] , conform unei transformări v=f(u) , unde f : [0,L]®[0,L].

a) Accentuarea contrastuluiAceastă transformare este recomandată imaginilor cu contrast scăzut

(obţinute de exemplu într-un mediu cu iluminare slabă).


- 145 -

Fiind date două limite a şi b ( 0 < a < b < L ) pentru care se cunosc valorileva = f(a)<a, respectiv vb = f(b) < b, transformarea este:

Observaţie:* Valorile a şi b se pot obţine din histograma imaginii;* Parametrii va şi vb precizează amplificarea contrastului;* Pentru va > a şi vb < b se obţine transformarea inversă (reducerea contrastului).

Pentru o accentuare respectiv reducere (a contrastului) netedătransformările sunt date de următoarele funcţii:1) f1(u) = ( sin(p* u/L-p/2) + 1) / 2 * L ,2) f2(u) = ( arcsin(2u/L-1) + p/2) / p * L

b) Reducerea zgomotuluiAceastă transformare se realizează prin limitarea culorilor imaginii, ştiind

că acestea se află în domeniul [a,b]. Prin această metodă se pot pune în evidenţănuanţe greu vizibile. Operaţia este un caz particular al celei precedente ( a) )pentru va = 0 şi vb = L. Transformarea se poate realiza conform unuia din celedouă grafice de mai jos:

Observaţie:Valorile a şi b se pot fixa studiind histograma imaginii.


- 146 -

c) Binarizarea imaginilorAceastă operaţie are ca obiectiv obţinerea unei imagini alb-negru dintr-o

imagine care conţine şi alte nuanţe nedorite provenite din diverse motive tehnice(de exemplu copiere). Aceste zgomote apărute în imagine vor fi eliminate prinstudierea histogramei imagini. Transformarea este un caz particular al celeiprecedente ( b) ) pentru a=b = valea histogramei (vezi graficul următor):

0 (sau o valoare minimă vmin ) pentru 0 £ u £ af(u) =

L pentru a< u £ L.

d) Negativarea imaginilorAceastă operaţie de inversare a imaginilor se poate utiliza în situaţia în

care dispunem de negativul unei imagini (de exemplu în prelucrarea imaginilormedicale).

Operaţia de inversare se realizează prin transformarea următoare:

v = f(u) = L – u

e) Operaţiuni de tip fereastrăTransformările de acest tip permit extragerea anumitor caracteristici

conţinute în regiuni reprezentate prin diferite nuanţe de gri.Decuparea respectiv accentuarea acestor zone (definite prin intervalul

nuanţelor [a,b] ) se poate realiza astfel:


- 147 -

f) Extragerea unui bitTransformarea se aplică în determinarea biţilor nesemnificativi din punct

de vedere vizual dintr-o imagine (deoarece putem spune că doar primii şase ausemnificaţie vizuală, contribuţia celorlalţi fiind legată doar de redarea detaliilor finedin imagine, fără a oferi informaţii asupra structurii acesteia).

Operaţia de extragere a bitului k corespunzătoare codificăriiu = bn2n + bn-12n-1 + ... + bk2k + ... + b12 + b0

se realizează prin transformarea:

g) Compresia de contrastÎn situaţia în care dinamica datelor din imagine este foarte largă este

recomandată o astfel de operaţie prin care se îmbunătăţeşte vizibilitatea punctelorde amplitudine relativ mică faţă de ceilalţi.

Operaţia de compresie se realizează printr-o transformare logaritmică detipul:

v = f(u) = cst * Log(1+|u|)Pentru transformarea reprezentată alăturat, formula de calcul este următoarea:

v = f(u) = L / (Ln(L+1) * Ln(1+u)

h) Scăderea imaginilorOperaţia de scădere a două imagini este necesară la compararea acestora

dacă deosebirile dintre ele sunt relativ mici faţă de complexitatea imaginilor. Prinscăderea celor două imagini se pun în evidenţă diferenţele dintre cele douăimagini.


- 148 -

i) Modelarea imaginilor prin histogramePrin histogramă înţelegem reprezentarea grafică a frecvenţei de apariţie a

culorilor (nuanţelor de gri) conţinute într-o imagine. Prin această metodă(modelarea histogramei) se obţine o imagine cu o histogramă dorită. De exempluo imagine cu contrast scăzut (având o histogramă îngustă) se poate transformaprintr-un procedeu de egalizare a histogramei într-o imagine cu o histogramăuniformă.

Dacă notăm cu t(u) numărul de pixeli de culoare u ( adică frecvenţa nuanţeiu, uÎ{0,1,...,L} ), iar cu T numărul total de pixeli din imagine ( T= t(0)+ t(1) + ... +t(L) ), atunci probabilitatea ca un punct să fie de nuanţă mai închisă, eventual egalăcu u este p(u) = ( t(0) + t(1) + ... + t(u) ) / T.

Se observă că 0£p(u)£1, deci transformarea este v = f(u) = p(u) * L.

În exemplul de mai jos se poate vedea histograma iniţială:

a) graficul transformării b) histograma egalizată obţinută c) rezultate din datele dintabelul alăturat pentru L=100.

Tabelul 4.10.Rezultate cu datele pentru L=100

u t(u) p(u) p(u)*L f(u)0 0 0.00 0.00 0

10 30 0.07 7.32 720 60 0.22 21.95 2230 90 0.44 43.90 4440 100 0.68 68.29 6850 70 0.85 85.37 8560 30 0.93 92.68 9370 20 0.98 97.56 9880 10 1.00 100.00 10090 0 1.00 100.00 100100 0 1.00 100.00 100

Modificarea histogramei se realizează de fapt şi prin compresia de contrastprezentată anterior ( g) ) şi de asemenea se mai poate realiza prin alte transformăridefinite în intervalul [0,L] cu valori în acelaşi interval, de exemplu :

f(u) = Sqrt(u) * Sqrt(L) .


- 149 -

4.6. Operaţiuni spaţiale 2

Transformările spaţiale ţin cont la schimbarea culorii unui punct şi deculorile punctelor din apropierea acestuia. De asemenea, imaginea poate fi filtratăutilizând o mască spaţială. În cele ce urmează vor fi prezentate trei clase de astfelde transformări spaţiale.

a) Mediere şi filtrare spaţială trece-josAceste metode modifică culoarea fiecărui punct Pi,j dintr-o imagine printr-o

medie ponderată ( pk-i,l-j ) a culorilor punctelor Pk,l dintr-o vecinătate Wi,j a acestuia.Dacă notăm cu uk,l culoarea punctului Pk,l

atunci noua culoare a punctului Pi,j notată cu vi,j semodifică după formula :

Ponderile pk-i,l-j sunt date de poziţiile relative alepunctelor Pk,l Î Wi,j faţă de punctul Pi,j pentru care secalculează culoarea. În funcţie de alegerea acestorponderi se obţin următoarele filtre spaţiale uzuale:

· pentru ponderi egale pentru toate puncteledin vecinătate (conform figurilor alăturate, pentruvecinătăţi de 2x2 respectiv de 3x3) formula de calculeste următoarea:

unde prin |W| am notat aria ferestrei de calcul,adică numărul de pixeli pentru care se calculează media(în exemplele de mai sus fiind 4 respectiv 9).

· pentru ponderi diferite în funcţie de poziţiapunctului vecin (vezi figurile alăturate, pentru vecinătăţide 3x3) formula de calcul sunt următoarele:

vi,j = (ui,j + ( ui-1,j + ui+1,j + ui,j-1 + ui,j+1) / 4 ) / 2


- 150 -

Mediere spaţialăPentru o imagine dată de relaţia: vi,j = ui,j + ti,j ; unde ti,j reprezintă

zgomotul alb (de valoare medie nulă), operaţia de mediere spaţială este dată deformula :

unde prin |W| am notat aria ferestrei de calcul, iar ti,j este media zgomotului ti,j .

Filtrare direcţionalăAceastă transformare permite protejarea conturului atenuat în general prin

operaţii de mediere spaţială. Relaţia de calcul este următoarea:vi,j = vi,j (a*)

unde:a* este acel a pentru care se realizează minimul expresiei | ui,j - vi,j (a ) |

(direcţia optimă, vezi figura alăturată)

Filtrare medianăOperaţia de filtrare mediană permite eliminarea punctelor (sau chiar a

liniilor) izolate din imagine menţinând aspectul spaţial al imaginii. Transformareaeste următoarea:

unde:xs ( s = 1,2, ... ,n=|W| ) este şirul ordonat (crescător sau descrescător)

format din elementele mulţimii { uk,l / Pk,l Î Wi,j }.

b) Accentuarea contururilorOperaţia de accentuare a conturului se utilizează în scopul punerii în

evidenţă a liniilor şi arcelor conţinute într-o imagine. Această tehnică se bazeazăpe scăderea din imaginea iniţială a unor imagini filtrate. Transformarea este deforma:

vi,j = ui,j + l * gi,junde :

l>0 iar gi,j este gradientul funcţiei ui,j ales convenabil, de exemplulaplacianul discret:

gi,j = ui,j - fi,j fi,j reprezentând rezultatul filtrării;fi,j = ( ui-1,j + ui+1,j + ui,j-1 + ui,j+1) / 4


- 151 -

c) Filtrare spaţială trece-sus şi trece-bandăExtragerea sau accentuarea conturului se poate realiza şi prin printr-o

filtrare trece-sus sau trece-bandă. Aceste transformări prin care se poate realizaîmbunătăţirea conturului utilizează operaţiile de tip trece jos (notate cu tr_josx)prezentate anterior şi sunt de forma:

tr_susi,j = ui,j - tr_josi,j ,respectiv

tr_bandăi,j = tr_jos1i,j - tr_jos2i,j .

d) Inversarea contrastului şi scalare statisticăAcest tip de transformare permite obţinerea unei imagini cu un contur de

contrast mărit plecând de la o imagine cu contur de contrast slab şi de asemeneapermite punerea în evidenţă a unor detalii slab reprezentate (nedetectabile) într-oimagine. Operaţia este de forma:

unde:

,iar

e) Dilatarea imaginilorÎn cele ce urmează vom prezenta două modalităţi de dilatare a imaginilor şi

anume scalarea cu un factor supraunitar f Î N şi interpolarea liniară.· Scalarea se obţine prin repetarea unui pixel de f ori atât pe linii cât şi pe

coloane, astfel încât fiecare pixel se transformă într-un pătrat de latură f.Transformarea unei imagini de dimensiuni m x n este dată de formula:

vi,j = uk,l ,unde : k=[(i-1) / f ] + 1, l=[(j-1) / f ] + 1 , iar

1£ i £ f * m , 1£ j £ f * n .


- 152 -

· Interpolarea liniară se realizează în două etape :- interpolare pe linii :vi,j = (1-a) * uk,p + a * uk,p+f dacă (i-1) Mod f = 0 ,

unde :k=[(i-1) / f ] + 1, p = [(j-1) / f ] + 1, iar a = (j-p) / f ;

- interpolare pe coloane :vi,j = (1-b) * uq,l + b * uq+f,l dacă (i-1) Mod f ¹ 0 ,

unde :l=[(j-1) / f ] + 1, q = [(i-1) / f ] + 1, iar b = (i-q) / f ;

De exemplu, pentru f=2, prelucrarea imaginii dată prin matricea :

se realizează în următoarele etape :- interpolare pe linii :

- interpolare pe coloane :

4.7. Transformări ale imaginilor

În general, putem spune că transformarea unei imagini se adreseazăochiului uman, pentru a putea observa mai bine anumite caracteristici ale imaginiistudiate, sau prelucrării automate în scopul recunoaşterii formelor.

Scopul transformărilor descrise în acest paragraf este de a obţine anumitestructuri formate din linii şi curbe (imagini de tip 3) necesare recunoaşterii formelor.În analiza imaginilor, o etapă importantă o constituie extragerea caracteristicilor înscopul descrierii sau interpretării scenelor, urmată de o altă etapă şi anumesegmentare care presupune printre altele determinarea conturului.


- 153 -

4.7.1. Determinarea conturului

Determinarea conturului este transformarea unei imagini de tip 2 (alb-negru) în imagine de tip 3 (formată din linii şi curbe), după clasificarea dată în [3].

Muchiile, care caracterizează conturul obiectului (conturul fiind descris prinmuchii), sunt utile în recunoaşterea obiectelor (clasificarea în cazul reprezentărilorcodificate). Muchiile sunt locaţii de pixeli cu salturi mari de nuanţă (nivel) de gri. Înimaginile alb-negru, muchiile sunt formate din puncte (pixeli) de culoare neagră cucel puţin un punct alb în vecinătate.În rezolvarea aceste probleme trebuie precizate următoarele :

a) Conexitatea, adică definirea vecinătăţii.Putem considera că un punct P(j,i) are patru vecini ( pe cele patru direcţii,

r(P), u(P), l(P), d(P) ) din fereastra ecran (VE) :

V4(P) = { Q Î VE / d(P,Q) =1 }

sau opt vecini :V8(P) = { Q Î VE / 1£ d(P,Q) < 2 }

b) Precizarea apartenenţei conturului (Interior sau Exterior). Imaginea este alb-negru, atunci vom preciza culoarea fondului şi culoarea

obiectului. Practic vom preciza o culoare (alb sau negru) care reprezintă culoareapunctelor pentru care se verifică apartenenţa la contur (figura 4.56.) unde conturulpoate fi unul din cele două).

Fig. 4.56. Conturul interior şi exterior

De exemplu: PÎConturului dacă :· Culoare(P)=Negru şi· | {QÎVv(P) / Culoare(Q)=Alb } | >1Practic se verifică pentru fiecare punct PÎVE condiţiile de tipul celor de mai

sus, sau mai simplu, putem spune că P Î Conturului dacă următoarea expresieeste adevărată:


- 154 -

Ob(P) Xor (Ob(u(P)) Or (Ob(d(P))) Or (Ob(P) Xor (Ob(l(P)) Or (Ob(r(P))) ,unde :

Ob(P) = (Culoare(P)= Culoare_Obiect) , Culoare_ObiectÎ { Alb, Negru }.

c) Obţinerea descrierii conturului prin traversarea punctelor determinate.Mulţimea punctelor P determinate anterior se va ordona, prin parcurgerea

acesteia din vecin în vecin (rezultând şi şirul comenzilor de descriere, adică P-cuvântul corespunzător) începând cu un punct ales din contur (de exemplu cel maidin stânga-sus), până se revine la punctul iniţial sau nu se mai poate deplasa.

Dacă mai există puncte din contur netraversate se construieşte alt cuvântde descriere şi aşa mai departe. În final vom avea o mulţime de P- cuvinte dedescriere, deci un P - limbaj (aşa cum se poate vedea în figura alăturată unde vorfi două cuvinte de descriere).

Fig. 4.57. Obţinerea descrierii conturului

4.7.2. Scheletizare

Obiectele sau scenele pot fi descrise prin diverse structuri compuse dindiferite elemente (linii, curbe, etc.). De exemplu în recunoaşterea caracterelor,amprentelor, cromozomilor, a norilor, etc., sunt necesare transformări ale axeimediane în scopul obţinerii unei descrieri a obiectului studiat. În cele ce urmeazăvor fi prezentate două clase de algoritmi şi anume: de scheletizare şi de subţiere.

Intuitiv, putem să definim scheletul ca fiind mulţimea punctelor în care seîntâlnesc cel puţin două tangente la contur care pleacă cu aceeaşi viteză (figura4.58).

Fig. 4.58. Principiul scheletizării unui obiect


- 155 -

Practic, scheletul unui obiect Ob este definit ca fiind mulţimea punctelorPÎOb pentru care distanţa până la cel mai apropiat punct de pe contur (notată cud(P) ) realizează un maxim local.

Fig. 4.59. Scheletul unui obiect

Algoritmul de determinare a scheletului unui obiect este următorul:· Se calculează d(P) pentru toate punctele PÎOb:

1. d0(P) = Culoare(P) Î {0, 1} , "PÎOb;0 = Negru este culoarea fondului iar1 = Alb este culoarea obiectului;

2.)(

)()()(

4

1

PVQQMinPCuloareP k

k

Î+= -dd

, "PÎOb,

k=1,2,...,lăţimea obiectului;

· Se determină Scheletul = { S Î Ob / d(S) ³ d (P) , "P Î V(S) }Reconstituirea obiectului având scheletul acestuia se poate realiza

utilizând formula :

(practic prin desenarea discurilor de centru Pşi rază d(P), pentru fiecare punct PÎOb)

SubţiereAlgoritmii de subţiere urmăresc transformarea obiectelor într-un set de

arce digitale aflate de-a lungul axelor mediane


- 156 -

O caracteristică importantă a acestor algoritmi constă în faptul că structuraobţinută nu depinde de neregularităţile mici ale conturului. Strategia acestoralgoritmi poate fi următoarea: se elimină punctele P Î Ob Ç Contur(Ob), adicăacele puncte de pe marginea sau frontiera obiectului, care îndeplinesc următoarelecondiţii:

· au cel puţin doi vecini (ÎOb): |V8(P)ÇOb| ³ 2 (Nv(P)>1)· nu provoacă prin eliminare o deconectare a obiectului (rupere a

legăturilor) :Ob este conex ® Ob \ {P} este conex.

4.7.3. Transformări morfologice (Morphological Processing)

Termenul de morfologie provine din studiul formelor plantelor şi animalelor,dar pentru noi, Morphological Processing, înseamnă determinarea structuriiobiectelor din imaginile acestora.

Transformările morfologice constau în operaţii prin care un obiect X estemodificat de către un element structural B rezultând o formă convenabilăprelucrărilor ulterioare (recunoaşterea formei). Cele două elemente careinteracţionează (X şi B) sunt reprezentate ca mulţimi din spaţiul Euclidianbidimensional.

Majoritatea operaţiilor morfologice pot fi definite prin două operaţii de bază,eroziune şi dilatare descrise în cele ce urmează.

Translaţia lui B în x notată cu Bx, este acea translaţie pentru care origineaelementului structural B (OB) va coincide cu x (figura 4.59.).

Fig. 4.59. Translaţia punctului B

Eroziunea lui X de către B, notată cu XΘ- B, este mulţimea tuturorpunctelor x pentru care Bx este inclusă în X:

XΘ- B = { x / Bx Ì X }.

Dilatarea lui X prin B, notată cu XΘ+ B, este mulţimea acelor puncte xpentru care Bx şi X au cel puţin un element (punct) comun:

XΘ+ B = { x / Bx Ç X ¹ Æ }.


- 157 -

CAPITOLUL 5ELEMENTE DE FOTOGRAMMETRIE ANALITICĂ

5.1. Introducere, conceptul imagine şi spaţiu obiect

Fotogrammetria este ştiinţa obţinerii informaţiei de încredere despreobiecte precum şi măsurarea şi interpretarea acestor informaţii. Obţinereainformaţiei este denumită culegerea datelor, proces dezbătut în capitolul 2. Figura5.1. (a) descrie procesul de culegere a informaţiei.

Fig. 5.1. Recoltarea datelor (a). Procesul de reconstrucţie (b).

Razele de lumină reflectate de punctele din spaţiul obiect , să spunem dinpunctul A reprezintă un fascicul divergent care este transformat în fasciculconvergent de către lentile. Razele principale ale fiecărui fascicul ale tuturorpunctelor obiect, trec prin centrul de proiecţie şi ies neschimbându-şi direcţia.

Un alt scop major al fotogrammetriei este reconstituirea obiectului dinimagine. Aceasta întâmpină două probleme:

- Reconstrucţia geometrică (exemplu: poziţia obiectelor) şi construcţiaradiometrică (exemplu: umbrele gri ale unei suprafeţe);

- Generarea produselor ortofotografice.Fotogrammetria se ocupă în principal de reconstrucţia geometrică.

Obiectul spaţiu este reconstituit doar parţial. Prin reconstrucţia parţială înţelegemcă doar o fracţiune a informaţiei înregistrate de la obiectul spaţiu este folosită


- 158 -

pentru reprezentarea acestuia. O hartă de exemplu, ne arată doar perimetrulclădirilor nu şi toate detaliile unei clădiri reale.

Evident, succesul reconstituirii în termeni de claritate geometrică depindeîn mare parte de asemănarea fasciculului de imagine comparat cu fascicululrazelor principale care au străpuns lentilele în timpul momentului expunerii. Scopulcalibrării camerei este de a definii un spaţiu imagine pentru ca asemănarea sădevină cât mai apropiată.

Relaţia geometrică dintre imagine şi obiectul spaţiu poate fi stabilită cel maibine introducând sistemul de coordonate adecvat pentru a referenţia ambelespaţii. Descrierea sistemelor de coordonate este făcută în secţiunea următoare.Între imagine şi spaţiul obiect există mai multe legături. În tabelul 5.1. este descrisăcea mai comună relaţie, împreună cu procedurile fotogrammetrice şi modelele debază matematice.

Tabelul 5.1.Clasificarea celor mai importante legături dintre imagine şi spaţiul obiect

Relaţia dintre Procedeu Model matematicSistem de măsurare şisistem de fotocoordonate Orientare interioară Transformarea 2D

Sistem de fotocoordonateşi sistem de coordonateobiect

Orientare exterioară Ecuaţia colinearităţii

Sistem de coordonate alstereopair Orientarea relativă

Ecuaţia colinearităţiicondiţionată decoplaneitate

Sistem de coordonatemodel şi sistemul decoordonate obiect

Orientarea absolută Transformarea cu 7parametrii

Sistem model de multicoordonate şi sistemcoordonate obiect

Corecţia (bundle block)fasciculelor în bloc Ecuaţia colinearităţii

Sistem multi coordonate şisistem coordonate obiect

Corecţia model blocuri(independent model block)independente

Transformarea cu 7parametrii

În acest capitol facem descrierea acestor procedee şi modele matematiceiar aerotriangulaţia (corecţia în bloc) în principial va fi tratată în paragraful 5.12.Pentru unul şi acelaşi procedeu pot exista mai multe modele matematice dedeterminare. Acestea diferă în principal prin gradul lor de complexitate, adică, câtde îndeaproape descriu procedeul fizic.

De exemplu, o transformare de asemănare este o descriere aproximativăa procedeului de translatare a coordonatelor măsurate în coordonate fotografice.Acest procedeu simplu poate fi extins pentru a descrie îndeaproape procesul debază al măsurării. Cu doar câteva excepţii, vom descrie modelele matematice.


- 159 -

5.2. Sistemele de coordonate

5.2.1. Sistemele de coordonate imagine (fotocoordonate)

Sistemele de coordonate imagine sunt folosite ca referinţă pentrupoziţionarea în spaţiu şi legătură a spaţiului imagine. Acesta este un sistemcartezian 3D cu originea în centrul de perspectivă. Figura 5.2. descrie un diapozitivcu punctele de sprijin care definesc centrul de sprijin (orientare) FC. Pe durataprocesului de calibrare abaterea proporţională dintre centrul de orientare şi punctulprincipal de autocolmaţiune PP, este determinat la fel ca şi originea distorsiuniiradiale PS. Planul de coordinate X,Y, este paralel cu fotografia iar punctele axei Xîn direcţia de zbor.

Fig. 5.2. Definiţia sistemului de coordonate imagine

Poziţiile în spaţiul imagine sunt exprimate de puncte vector.De exemplu, punctul vector p defineşte poziţia punctului P pe diapozitiv

(figura 5.2.). Punctele vector ale poziţiilor pe diapozitive (sau negative) sunt deasemenea numite şi vectori imagine.

De reţinut că pentru un diapozitiv, a treia componentă are valoareanegativă. Aceasta devine pozitivă în rarul caz în care un negativ este folosit în loculunui diapozitiv.

[5.1.]


- 160 -

5.2.2. Sistemul de coordonate spaţiu - obiect

Pentru a păstra dezvoltarea matematică a relaţiei imagine şi spaţiu - obiectsimplă, ambele spaţii folosesc sistemul de coordonate cartezian 3D. Poziţiilepunctelor de control în spaţiu - obiect sunt disponibile şi în alte sisteme decoordonate ce de exemplu coordonatele din Reţeaua geodezică de stat. Esteimportant să convertim orice coordonate date în sistemul cartezian înainte deaplicarea procedurilor fotogrammetrice, cum ar fi orientările sau aerotriangulaţia.

5.3. Orientarea interioară

Introducerea termenului de orientare interioară a fost deja făcută îndescriere calibrării camerei (vezi capitolul 2), pentru a defini caracteristicile metriceale camerelor aeriene. Aici vom folosi acelaşi termen pentru un scop puţin diferit.

Din tabelul 5.1. concluzionăm că scopul orientării interioare este de astabili relaţia dintre un sistem de măsurare1 şi sistemul de coordonate imagine.Această relaţie este necesară deoarece nu este posibilă măsurarea direct afotocoordonatelor. Unul dintre motive este că originea sistemului de fotocoordonateeste definită doar matematic, deoarece nu este vizibilă nu poate coincide cuoriginea sistemului de măsurare.

Fig. 5.3. Relaţia dintre sistemul de măsurare şi sistemul de coordonateimagine

1 Sistemele de măsurare sunt discutate în acelaşi capitol


- 161 -

Figura 5.3. ilustrează cazul în care diapozitivul ce urmează a fi măsurateste introdus în sistemul de măsurare ale cărui axe de coordonate sunt Xm, Ym.Scopul de a determina parametrii de transformare în aşa fel încât punctele săpoată fi transformate în coordonate imagine.

5.3.1. Transformarea prin asemănare

Cel mai simplu model matematic pentru orientarea interioară estetransformarea prin asemănare cu patru parametrii: vectorul de translaţie t, factorulde scară s şi unghiul de rotaţie α.

Aceste ecuaţii pot fi scrise în două feluri 5.2, 5.3 şi 5.4, 5.5, două modelematematice cu acelaşi rezultat.

Considerăm că a11, a12, X12, Xt, Yt că parametrii pot fi folosiţi în ecuaţiide observare pentru ajustarea cel puţin pătratică. Două ecuaţii de observare suntformate pentru fiecare punct cunoscut în ambele sisteme de coordonate.

Punctele cunoscute în sistemul de coordonate imagine sunt punctele dereferinţă sau orientare. De fapt punctele de referinţă sunt cunoscute ca fiindraportate la centrul de referinţă Xf, Zf .

Având în vedere că originea sistemului de coordonate imagine estecunoscută în sistemul de referinţă Xo, Yo, coordonatele sunt obţinute printranslatare.

5.3.2. Transformarea afină (affine transformation)

Transformarea afină este un model matematic îmbunătăţit pentruorientarea interioară deoarece descrie mai îndeaproape realitatea fizică asistemului de măsurare. Parametrii sunt din factori de scară Sx, Sy, un unghi derotaţie α, un unghi oblic Є şi un vector de translaţie t=[Xt,Zt]T. Sistemul de măsurareeste un produs imperfect.

De exemplu, două axe de coordonate nu sunt perfect rectangulare aşacum este indicat în figura 5.3 (b). Unghiul oblic exprimă neperpendicularitatea. Deasemenea scara este diferită între cele două axe. Avem:


- 162 -

Unde:

Ecuaţiile 5.8. şi 5.9. sunt liniare în parametrii iar în cazul unei transformăriprin asemănare, aceste ecuaţii pot fi direct folosite ca ecuaţii de observare. Cupatru puncte de referinţă obţinem opt ecuaţii lăsând două în plus.

5.3.3. Corecţia distorsiunii radiale

După cum este prezentat în capitolul 2, distorsiunea radială provoacădeplasarea radial a punctelor ce nu se află pe axe. O distorsiune pozitivă sporeşteexpansiunea laterală în timp ce una negativă o reduce.

Valorile distorsiunii sunt determinate pe durata procesului de calibrare. Deobicei sunt aranjate sub formă tabelară, sau ca funcţii a razei sau a unghiului lacentrul de perspectivă. Pentru camerele aeriene, valorile de distorsiune sunt foartemici. Aşadar este suficientă interpolarea liniară a distorsiunii. Să presupunem căvrem să determinăm distorsiunea pentru punctual imaginii Xp,Yp. Distanţa esterp=(X²p+Y²p)½.

Vom obţine astfel distorsiunea dri pentru ri<rp şi drj pentru rj>rp.Distorsiunea pentru rp este interpolată.

După cum indică figura 5.4. corecţiile în direcţiile X şi Y sunt:

Fotocoordonatele trebuie corectate după cum urmează:

Distorsiunea radială mai poate fi reprezentată de un polinom de puterepară de forma:


- 163 -

Coeficientul lui pi se află prin potrivirea înclinaţiei polinomului la valoriledistorsiunii. Ecuaţia 5.15. este o ecuaţie de observare liniară. Pentru fiecarevaloare de distorsiune este obţinută o ecuaţie.

Pentru a evita problemele numerice, ordinul polinomului nu trebuie sădepăşească valoarea lui 9.

Fig. 5.4. Corecţia distorsiunii radiale

5.3.4. Corecţia refracţiei

Figura 5.5. ilustrează modul în care o rază oblică de lumină este refractatăde atmosferă. După legea lui Snell, o rază de lumină este refractată la intersecţia adouă medii diferite. Diferenţele de densitate în atmosferă sunt de fapt mediidiferite. Refracţia face ca imaginea să fie arătată în afară, asemănător uneidistorsiuni radiale pozitive.

Deplasarea radială cauzată de refracţie poate fi calculată astfel:

Aceste ecuaţii se bazează pe un model atmosferic definit. Înălţimea dezbor H şi elevaţia solului f trebuie să fie calculate în kilometri.


- 164 -

Fig. 5.5. Corecţia refracţiei

5.3.4 Corecţia Curburii Pământului

După cum am menţionat la începutul capitolului, derivata matematică arelaţiei dintre imagine şi spaţiul - obiect este bazată pe adaptarea pentru ambelespaţii a sistemului de coordonate cartezian 3D. Deoarece punctele de control de lasol nu pot fi disponibile în sistemul menţionat mai devreme, acestea trebuiesc maiîntâi transformate, să zicem în sistemul reţelei naţionale de sprijin, care este unsistem cartezian.

Valorile X şi Y ale sistemului naţional Stereo 70, sunt carteziene, dar nu şielevaţia Z.

Figura 5.6. ne arată relaţia dintre elevaţiile deasupra datumului şi elevaţiileîn sistem 3D cartezian. Dacă aproximăm datumul printr-o sferă de rază R=6372,2Km, deplasarea radială poate fi calculată astfel:

La fel ca distorsiunea radială şi refracţia corecţiilor pe direcţiile X şi Y suntrapid determinate de ecuaţia 5.13. şi 5.14. Vorbind strict de corecţia coordonatelorimagine, datorită curbei Pământului nu este o corectare a formulei matematice.


- 165 -

Este mai bine să eliminăm influenţa curburii Pământului, transformând spaţiul -obiect în sistemul cartezian 3D înainte de stabilirea relaţiei cu sistemul de la sol.Acest lucru este tot timpul posibil, excepţie făcând alcătuirea unei hărţi. O hartăprodusă cu un plotter analitic, de exemplu, va fi imprimată preferabil în sistemul decoordonate de referinţă naţional. Acestea fiind elevaţiile raportate la datum şi nu laplanul XY al sistemului de coordonate cartezian. De aceea, în timpul elaborării uneihărţi coordonatele sunt „corectate” în aşa fel încât fasciculele să intersectezespaţiul obiect în poziţiile raportate la elipsoidul de referinţă.

Fig. 5.6. Corecţia coordonatelor datorată curburii Pământului

5.3.5. Clasificarea coordonatelor luate în calcul

Am enumerat principalii paşi necesari determinării fotocoordonatelor.Procedeul de corecţie al erorilor de sistem, cum ar fi distorsiunea radială, refracţiaşi curbura pământului mai este denumit şi rafinarea imaginii. Figura 5.7. descriesistemul de coordonate implicat, un punct de imagine P şi corecţia vectorială dr,dref, dteren.

1. Introducerea diapozitivului în sistemul de măsurare (exemplu-Comparator, plotter analitic) şi măsurarea reţelei de sprijin în mecanismulsistemului de coordonate Xm, Ym, calcularea transformării parametrilor printr-otransformare afină de asemănare. Transformarea stabileşte o relaţie între sistemulde măsurare şi sistemul de referinţă.


- 166 -

2. Translatarea sistemului de referinţă în sistemul de fotocoordonate(ecuaţiile 5.6 şi 5.7).

3. Corecţia coordonatelor imagine de distorsiunea radială. Distorsiunearadială drp pentru punctul P este determinată interpolând liniar valorile date deprotocolul calibrării (ecuaţia 5.10).

4. Corectarea fotocoordonatelor pentru refracţie după ecuaţia 5.16 şi 5.17.Această corecţie este negativă. Deplasarea cauzată de refracţie este o relaţiefuncţională a lui dref=f(H, H, r, c). Cu o înălţime de zbor H=2000m, elevaţiedeasupra solului h=500m obţinem pentru o cameră cu unghi deschis larg(c≈0,15m) o corecţie de -4µm pentru r =130mm. Un exemplu extrem este o camerăcu unghi super larg , H=9000m, h=500m unde dref =-34 µm pentru acelaşi punct.

5. Corecţia pentru curbura Pământului se face doar dacă punctele decontrol (elevaţie) nu sunt în sistem de coordonate cartezian sau dacă seelaborează o hartă. Folosind exemplul maxim la fel ca mai sus obţinemdteren=65µm. Deoarece această corecţie este ci cu semn opus refracţiei, corecţiacombinată pentru refracţie şi curbura Pământului ar fi dcomb=31µm. Corecţiadatorată curburii Pământului este mai mare decât cea datorată refracţiei.

Fig. 5.7. Orientarea interioară şi rafinarea imaginii


- 167 -

5.4. Orientarea exterioară

Orientarea exterioară este relaţia dintre imagine şi spaţiul - obiect, aceastafiind înfăptuită determinând poziţia camerei în sistemul de coordonate al obiectului.Poziţia camerei este dată de locaţia centrului ei de perspectivă şi de poziţiaacesteia exprimată de trei unghiuri independente.

Problema stabilirii celor şase parametrii ai camerei poate fi soluţionată prinmetoda coliniarităţii. Această metodă exprimă condiţiile centrului de perspectivă c,punctului de imagine Pi şi punctului obiect Po, acestea fiind aşezate pe o liniedreaptă (figura 5.8.). Dacă orientarea exterioară este cunoscută, atunci vectorulimagine pi şi vectorul q în spaţiul obiect sunt coliniare.

Fig. 5.8. Orientarea exterioară

Aşa cum este prezentat în figura 5.8., vectorul q este diferenţa dintre celedouă puncte vector c şi p. Pentru a îndeplini condiţia de coliniaritate am rotit şiscalat q din obiectul imagine.

Avem:

Cu R matrice de rotaţie ortogonală cu trei unghiuri ω, θ şi κ:


- 168 -

Împărţind prima la a treia şi a doua la a treia ecuaţie, factorul de scară 1/λeste eliminat conducând la următoarele două ecuaţii coliniare:

Cu:

Cei şase parametrii: Xc,Yc, Zc, ω, θ şi κ sunt elementele necunoscute aleorientării exterioare. Coordonatele imaginii X,Y sunt normal cunoscute (măsurate)iar lungimea focală calibrată c este o constantă. Fiecare punct măsurat duce ladouă ecuaţii, dar adaugă alte trei necunoscute, coordonatele punctului obiect(Xp,Yp,Zp). Mai puţin dacă punctele obiect sunt cunoscute (puncte de control),problema nu poate fi rezolvată cu o singură fotografie.

Modelul de coliniaritate prezentat aici poate fi extins pentru a include şiparametrii orientării interioare. Numărul de necunoscute va fi mărit la trei2. Aceastăabordare combinată ne permite să determinăm simultan parametrii orientărilorinterioare şi exterioare ai camerelor.

Există doar aplicaţii limitate pentru o singură fotografie. Am discutat pescurt calculul parametrilor de orientare exterioară cunoscută ca resecţie a uneisingure fotografii şi calculul fotocoordonatelor cunoscând parametrii de orientareinterioară. Fotografiile singure nu pot fi folosite pentru îndeplinirea vastului scop alfotogrammetriei, reconstrucţia spaţiului obiect.

Presupunem că, cunoaştem orientarea exterioară a fotografiei . Punctele şispaţiul - obiect sunt nedefinite, doar dacă nu cunoaştem factorul de scară d (1/λ) alfiecărui fascicul pentru distorsiunea tangenţială.

2 Parametrii orientării interioare: poziţia punctului principal şi calibrarea lungimii focale. Adiţional, 3parametri pentru distorsiunea radială şi mai pot fi adăugaţi 3 parametri.


- 169 -

5.4.1. Foto intersecţia

Poziţia şi perspectiva camerei raportate la sistemul de coordonate(orientarea exterioară a camerei) poate fi determinată cu ajutorul ecuaţiilorcoliniare. Ecuaţiile 5.26 şi 5.27 exprimă cantităţi3 măsurate ca funcţii aleparametrilor orientării exterioare, chiar dacă ecuaţiile de coliniaritate pot fi folositedirect ca ecuaţii de observaţie, după cum ne arată funcţia următoare:

Pentru fiecare punct sunt obţinute două ecuaţii. Dacă sunt măsurate treipuncte, rezultă un total de şase ecuaţii pentru cei şase parametrii ai orientăriiexterioare.

Ecuaţiile coliniare nu au parametrii liniari. De aceea, ecuaţiile 5.25 şi 5.26trebuiesc liniarizate raportându-le la parametrii. Acest procedeu necesită valoriaproximative cu care să înceapă procesul repetitiv.

5.4.2. Calculul coordonatelor imagine

Cu elemente cunoscute de orientare exterioară fotocoordonatele pot fi uşorcalculate prin ecuaţiile 5.25 şi 5.26. Acestea sunt folositoare pentru studii desimulare în care sunt calculate fotocoordonate sintetice sau artificiale.

O altă utilizare pentru ecuaţiile este „bucla” în timp real pentru plottereleanalitice unde fotocoordonatele punctelor de la sol sau a punctelor model suntcalculate după orientarea absolută sau relativă (vezi capitolul plottere analitice).

5.5. Orientarea unui stereomodel

5.5.1. Modelul tridimensional. Sistemul de coordonate model

Utilizarea în fotogrammetrie a unei singure fotografii este limitatădeoarece, nu poate fi folosită pentru reconstituirea unui obiect spaţiu. Chiar şipentru orientarea exterioară, nu va fi posibilă determinarea punctelor de la soldecât dacă factorul de scară şi fiecare rază fascicul vor fi cunoscute. Aceastăproblemă se va rezolva prin folosirea stereopsisului, adică folosind o a douafotografie a aceleiaşi scene dar din altă poziţie.

Două fotografii care prezintă aceiaşi zonă, cel puţin parţial, sunt denumiteca procedeu perechi stereoscopice. Presupunem că cele două fotografii suntorientate astfel încât punctele corespondente să se intersecteze. Aceastăintersecţie este denumită model space (model tridimensional sau 3D). Pentru aexprima relaţia din modelul tridimensional vom introduce un sistem de referinţănumit sistem de coordonate model (model coordinate system). Acest sistem este

3 Presupunem că fotocoordonatele sunt măsurate. Corelarea cauzată de transformare este neglijată.


- 170 -

un sistem cartezian 3D. Figura 5.9. ne prezintă conceptul de spaţiu model şi sistemde coordonate model.

Introducerea sistemului de coordonate model necesită definirea poziţieispaţiale şi scara. Aceştia sunt cei şapte parametri pe care i-am întâlnit întransformarea sistemului 3D cartezian. Decizia în ceea ce priveşte introducereparametrilor depinde de aplicaţie. Definirea sistemului de coordonate model ar fiindicată în funcţie de scopul urmărit. În ceea ce urmează vor fi demonstrate diferitedefiniţii.

(a) (b)

Fig. 5.9. Conceptul de model spaţial(a) şi model sistem de coordonate (b)

Orientarea unei sume de perechi stereoscopice pentru determinareaorientării exterioare a parametrilor ambelor fotografii raportate la sistemul decoordonate model. De la fotointersecţie ne amintim că ecuaţiile de coliniaritateformează un model matematic pentru a exprima orientarea exterioară. Avemurmătoarea relaţie funcţională între fotocoordonatele observate şi parametriiorientării:

Unde f se referă la ecuaţiile 5.25 şi 4.26.

Fiecare punct măsurat într-un sistem de fotocoordonate generează douăecuaţii. Punctul trebuie de asemenea măsurat în al doilea sistem defotocoordonate. Astfel, pentru un punct model obţinem patru ecuaţii sau patru n


- 171 -

ecuaţii pentru n puncte obiect. Pe altă parte, n puncte model necunoscute duc laparametrii 3n, sau la total 12+3n-7. Acestea sunt elementele orientării exterioare acelor două fotografii, minus parametrii pe care i-am eliminat prin definireasistemului de coordonate model. Egalizând numărul de ecuaţii cu numărul deecuaţii cu numărul de parametrii am obţinut numărul minim de puncte nmin, pe caretrebuie să le măsurăm pentru rezolvarea problemei orientării.

Ecuaţiile coliniare la care se face trimitere în ecuaţia 5.28 nu sunt liniare.Prin liniarizarea formei funcţionale obţinem:

Cu fº rezolvând funcţia cu estimările iniţiale ale parametrilor.

Pentru un punct pi, i=1,……n obţinem următoarele patru ecuaţii deobservare generice:

Aşa cum am menţionat mai devreme, definirea sistemului de coordonatemodel reduce numărul de parametric la 7. Există câteva tehnici de calcul:

1. Cea mai simplă abordare este de a elimina parametrii din listă. Vomfolosi această abordare pentru dezbaterea orientării comparative dependente şiindependente.

2. Cunoaşterea celor 7 parametrii poate fi introduşi în modelul matematicca şapte pseudo-observaţii independente (ex. ΔXc=0), sau ca şi ecuaţiicondiţionate adăugate ecuaţiilor normale. Această a doua tehnică este mai flexibileşi mai potrivită pentru implementarea în computer.

5.5.2. Orientarea dependentă comparativă

Definirea sistemului de coordonate model în cazul orientării independentecomparative este arătat în figura 5.10. Poziţia şi orientarea este identică unuiadintre cele două sisteme de fotocoordonate, să-i spunem sistem primar sau debază. Acest pas conduce la introducerea orientării exterioare a sistemului defotocoordonate aşa cum îl cunoaştem, însemnând că îl putem elimina din lista deparametrii.

Urmează să definim scara sistemului de coordonate model, fapt carenecesită definirea distanţei dintre cele două centre (bază) de perspectivă sau maiprecis definind componenta X.

Definind astfel sistemul de coordonate model va rezultă următorul modelfuncţional:


- 172 -

Cu cinci puncte obţinem 20 de ecuaţii de observare. Pe altă parte avem 5parametrii de orientare exterioară şi 5*3 coordonate model. De obicei cinci punctesunt măsurate. Surplusul este r = n-5. Cazul tipic de orientare comparativă pe unstereoplotter de 6 puncte Von Gruber, duc la un surplus de 1. Este recomandat săse măsoare mai multe, să zicem 12 puncte, caz în care vom avea r =7 . În cazulorientării dependente comparative avem:

Estimările iniţiale ale celor 5 parametrii ai orientării exterioare sunt puşi pe0 pentru aplicaţiile aeriene deoarece, unghiurile de orientare sunt mai mici de 5º şiXmc>>Ymc; Xmc>>Zmc => Yºmc=Zºmc=0. Poziţiile iniţiale pentru pnctele model potfi estimate din fotocoordonatele corespondente măsurate. Dacă scara sistemuluide coordonate model aproximează scara sistemului de fotocoordonate, vomestima punctele modelului iniţial prin:

Orientarea dependentă comparativă lasă una dintre fotografiineschimbată, iar pe cealaltă o orientează în raport cu sistemul neschimbat. Acestaeste avantajul fotografiilor succesive îmbinate într-o bandă. În acest fel toatefotografiile din aceeaşi bandă pot fi unite în sistemul de coordonate al primeifotografii.

Fig.5.10. Definiţia sistemului de coordonate model şi a parametrilor deorientare ai orientării relative dependente


- 173 -

5.5.3. Orientarea independentă comparativă

Originea este identică celei a sistemului de fotocoordonate ( figura 5.11.sistemul primar - de bază). Orientarea este aleasă astfel încât axa pozitivă Xm sătreacă prin centrul de perspectivă al celuilalt sistem de fotocoordonate. Acestprocedeu necesită determinarea a două unghiuri de rotaţie în sistemul primar decoordonate. Mai mult, elimină componentele de bază by şi bz.

Rotaţia în jurul axei X (ω0 este reglată pe 0. Asta înseamnă că axa Ym esteplanul X-Y al sistemului de fotocoordonate. Scara este aleasă definind X’’mc=bx.Cu această definiţie a sistemului de coordonate model am eliminat poziţia ambelorcentre de perspectivă şi un unghi de rotaţie. Se va aplica următorul model defuncţie:

Numărul de ecuaţii, numărul de parametrii şi surplusul sunt identice cuorientarea dependentă comparativă. De asemenea se aplică aceleaşiparametrizări estimate.

Fig. 5.11. Definiţia sistemului de coordonate al orientării independentecomparative


- 174 -

De reţinut că parametrii orientării exterioare ai ambelor tipuri de orientăricomparative sunt asemănători. De exemplu unghiurile de rotaţie Φ’ şi k’ pot ficalculate din direcţia spaţială a bazei spre orientarea dependentă comparativă.

5.5.4. Orientarea directă

În orientarea directă, sistemul de coordonate model devine identic cusistemul de coordonate de la sol, de exemplu, sistemul statal de coordonate (figura5.12.). Deoarece aceste sisteme sunt deja definite nu putem introduce informaţiiprimare privind parametric orientării exterioare la fel ca în ambele cazuri deorientare comparativă. În schimb folosim informaţii despre unele puncte obiect.Punctele ce au coordonate cunoscute se numesc puncte de control. Un punct cucele trei coordonate cunoscute este denumit punct de control plin . Evident cu unpunct de control de elevaţie cunoaştem doar coordonatele Z.

Fig. 5.12. Orientarea directă a unei perechi stereoscopice raportate lasistemul de coordonate de la sol

Informaţiile necesare despre şapte coordonate independente pot rezultadin diferite aranjamente ale punctelor de control. De exemplu, două puncte decontrol pline şi o elevaţie, sau două puncte de control planimetrice şi trei elevaţii,vor reprezenta informaţia necesară. Modelul funcţional:


- 175 -

Coordonatele Z ale punctelor de control 1 şi 2 nu sunt cunoscute dar totuşirămân în lista de parametrii. De asemenea, coordonatele X,Y ale punctelorelevaţie de control 3,4,5 sunt parametrii care trebuiesc determinaţi. Dar, săverificăm numărul de ecuaţii de observaţie pentru acest caz particular. Având învedere că măsurăm cele 5 puncte parţiale de control de pe ambele fotografiiobţinem 20 de ecuaţii de observaţie. Numărul de parametrii ai elementelororientării exterioare este de 12 şi 8 coordonate. Deci avem numărul exact deecuaţii pentru a rezolva problema. Pentru fiecare punct adiţional se adaugă patruecuaţii şi trei parametrii. În ciuda faptului că surplusul creşte liniar cu numărul depuncte măsurate, punctele de control adiţionale cresc şi mai mult surplusul,exemplu, punctele de control pline cu patru şi elevaţiile cu doi.

Ca şi în cazul orientării comparative (modelul matematic al orientăriicomparative), modelul matematic al orientării directe este de asemenea bazat peecuaţiile coliniare. Având în vedere parametrizarea neliniară avem nevoie de obună aproximare pentru a asigura o bună acoperire.

Estimarea valorilor iniţiale pentru parametrii orientării exterioare poate firealizată prin metode diferite. Pentru a estima Xºc, Yºc de exemplu, putem efectuao transformare 2D a fotocoordonatelor în punctele de control planimetrice. Aceastava rezulta dintr-o bună estimare a lui Kº şi a scării foto care în schimb poate fifolosită pentru a estima Zºc= scara C. Pentru aplicaţii aeriene s-a stabilit ωº=Δº=0.Cu aceste valori iniţiale ale orientării exterioare se pot calcula aproximativ Xºi, Yºiale punctelor obiect unde Zºi=h mediu.

De menţionat că numărul minim de puncte măsurate în orientareacomparativă este de 5. Cu orientarea directă, avem nevoie doar de 3 puncte avândîn vedere că două puncte sunt puncte de control complete . Pentru orientareaperechilor stereoscopice raportate la sistemul de la sol, nu este nevoie de orientarecomparativă urmată de orientare absolută.

Această abordare tradiţională rezultă din instrumentele analogice unde nueste posibilă orientarea directă prin mijloace mecanice.

5.5.5. Orientarea absolută

Când spunem orientare absolută, ne referim la procesul de orientare astereomodelului pe sistemul de control de la sol. Figura 5.13. ilustrează acestconcept. Aceasta este de fapt o misiune directă şi dreaptă dezbătută mai devremeîn timpul transformării celor şapte parametrii. De reţinut, că transformarea cu şapteparametrii stabileşte legătura dintre două sisteme 3D carteziene.

Sistemul de coordinate model este cartezian dar, sistemul de coordonatede la sol nu, din cauza elementelor raportate unui alt datum. În acest caz sistemulde la sol trebuie transformat mai întâi în sistem ortogonal.

Transformarea poate fi soluţionată doar dacă o parte din informaţia debază în legătură cu parametrii este introdusă. Acest lucru este făcut de cătrepunctele de control. Acelaşi considerent se aplică în cazul orientării directe.

Din figura 5.13. reiese următoarea ecuaţie vector care raportează modelulla sistemul de coordonate de control de la sol.


- 176 -

p = sRpm – t [5.39]

Unde pm = |Xm,Ym,Zm|T este punctul vector în sistemul de coordonatemodel, p = |X,Y,Z|T este vectorul din sistemul de la sol trimiţând către obiectulpunct P şi t = |Xt,Yt,Zt|T vectorul de translaţie dintre originile a două sisteme decoordonate.

Matricea de rotaţie R, roteşte vectorul pm în sistemul de la sol şi s factorulde scară care scalează conform. Cei şapte parametrii ce trebuiesc determinaţicuprind trei unghiuri de rotaţie ale matricei de rotaţie R, trei parametrii de translaţieşi un factor de scară.

Fig. 5.13. Orientarea absolută determină calculul parametrilor dintre model şisistemul de la sol


- 177 -

Următorul model funcţional se aplică astfel:

Pentru a determina cei şapte parametrii trebuie să avem măcar şapteecuaţii. De exemplu, două puncte de control complete şi un punct de elevaţie ar dao soluţie. Dacă mai multe ecuaţii (asta însemnând mai multe puncte de control)sunt disponibile atunci, problema determinării parametrilor poate fi tratată cumetoda celor mai mici pătrate . Ideea e de a minimiza discrepanţa dintre punctelede control disponibile şi cele transformate. O ecuaţie de observaţie pentru punctulPi în forma de vector poate fi descrisă astfel:

ri = sRpmi – t - pi [5.41]

Cu r vectorul rezidual [rx, ry, rz]T. Evident, modelul nu este în parametriiliniari. Ca şi de obicei ecuaţii de observaţie liniare obţinute luând derivatele parţialeîn raport cu parametrii. Aproximările pot fi obţinute în primă etapă transformând în2D doar cu coordonatele X şi Y.

Orientarea exterioară constă în reconstituirea poziţiei camerei (respectiv afotogramei) în raport cu sistemul de coordonate al spaţiului - obiect.

Desigur, această definiţie se referă la cazul uzual al exploatării analiticeutilizând elementele de orientare interioară, adică reconstituind fasciculul de lapreluare.

Orientarea exterioara a perechilor de fotogrameAvând în vedere că orientarea exterioară a unei fotograme este definită de

6 parametrii, în cazul unei stereograme numărul parametrilor de orientare va fi 12.Determinarea acestora se poate face mai convenabil în două etape şi

anume:(1) orientarea relativă sau reciproca a celor două fotograme implicând 5

parametrii şi în urma căreia se poate obţine modelul stereoscopic (corespunzătorzonei de dublă acoperire) la o scară arbitrară şi într-o poziţie arbitrară;

(2) orientarea absolută a stereomodelului în raport cu sistemul decoordonate - teren, implicând 7 parametrii.

5.6. Condiţia de coplanaritate

Fie două fotograme conjugate F' şi F" (figura 5.14.) având sistemele decoordonate O’x’y’z’ respectiv 0 "x 'y "z ", şi un punct m al stereomodelului (cucoordonatele x, y, z în sistemul acestuia) obţinut cu ajutorul razelorcorespunzătoare imaginilor m '(x’ , y', z') şi m "(x ", y ", z'' ), presupunândfotogramele orientate reciproc.

Dacă se notează cu b vectorul 0'0" corespunzător bazei de proiecţie,având componentele bx,by,bz în sistemul de coordonate al stereomodelului (Oxyz),se poate scrie:


- 178 -

÷÷÷

ø

ö

---

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

=

0

0

0

0

0

0

z

y

x

'z'y'x

"z"y"x

b

bb

b

[5.42]

unde x”0 , y”0 , z”0 şi x’0 , y’0 , z’0 sunt coordonatele centrelor de perspectiva 0' şi 0"în acelaşi sistem (Oxyz).

Fig. 5.14. Condiţia de coplanaritate

Ca şi în cazul condiţiei de coliniaritate, se vor nota cu A', a' şi A ", a"vectorii de poziţie ai punctului m şi ai imaginilor m ' şi m" în raport cu cele douăcentre de proiecţie (0 ' respectiv 0 "):

A ' = O'm , a' = O'm'A " = O"m , a" = O"m".

De asemenea, similar condiţiei de coliniaritate, relaţiile dintre vectorii A', A"şi a', a" se pot scrie sub forma:

A ' = Δ’a’ ,A ” = Δ’’a’’

şi se pot exprima matriceal în raport cu sistemul de coordonate Oxyz:


- 179 -

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

l=l=÷÷÷

ø

ö

---

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

='

'

'

0

0

0

z

y

x

zyx

'R''a''z'y'x

zyx

'A'A'A

'A

[5.43]

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

l=l=÷÷÷

ø

ö

---

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

="

"

"

0

0

0

z

y

x

zyx

"R""a'"z"y"x

zyx

"A"A"A

''A

[5.44]

R' şi R" sunt matricele de rotaţie ale celor doua fotograme fata de sistemulstereomodelului.

După cum s-a arătat, orientarea relativa consta în realizarea intersecţieirazelor conjugate.

Prin urmare, vectorii A' şi A", reprezentând o pereche de razecorespondente (ce nu pot fi paralele), vor trebui să fie coplanari pentru a seintersecta.

În acest plan va trebui să se afle şi vectorul bazei b care uneşte originile 0'şi 0" ale vectorilor A' şi A".

Condiţia de coplanaritate a acestor 3 vectori (b, A' şi A”) se poate scrie subforma produsului mixt nul:

b * A' x A"= 0 [5.45]

având în vedere semnificaţia geometrica a acestuia şi anume: volumulparalelipipedului determinat de cei 3 vectori este nul când vectorii sunt coplanari.

Pentru a obţine ecuaţia condiţiei de coplanaritate, se va utiliza expresiaanalitica a produsului mixt în funcţie de componentele vectorilor:

0AAAAAAbbb

"z

"y

"x

'z

'y

'x

zyx

=

[5.45]

Ţinând seama de relaţiile [5.45] şi [5.46] ecuaţia [5.47] se poate scrie subforma:

0"xR"xR"xR'xR'xR'xR

bbb",'

"3

"2

"1

'3

'2

'1

zyx

==ll

[5.47]


- 180 -

unde R’1, R'2, R'3 şi R"1, R"2, R"3 sunt liniile matricelor de rotaţie R' şi respectiv R",iar cu x' şi x" s-au notat vectorii corespunzători coordonatelor - imagine x' y', z’respectiv x", y", z''.

Deoarece Δ’ ¹ 0 şi Δ” ¹ 0, ecuaţia anterioară se va limita ladeterminant (considerat ca o funcţie F) şi ţinând seama de notaţii rezultă:

0"zr"yr"xr"zr"yr"xr"zr"yr"xr'zr'yr'xr'zr'yr'xr'zr'yr'xr

bbbF

"33

"32

"31

"23

"22

"21

"13

"12

"11

'33

'32

'31

'23

'22

'21

'13

'12

'11

zyx

=++++++++++++=

[5.48]

Ecuaţia orientării relative a fost dedusă şi sub alte forme, punând condiţiaca:

- minimul distantei dintre razele corespondente să fie zero;- paralaxa transversală în spaţiul - model să fie egală cu zero (după cum

se procedează la orientarea relativă optico - mecanică);- paralaxa transversală în spaţiul - imagine (în anumite condiţii) să fie nulă.Totuşi, în fotogrammetria analitica s-a impus condiţia de coplanaritate

exprimata prin ecuaţia (5.47) ca bază matematică a orientării relative.După cum s-a menţionat anterior, orientarea relativa este determinata de 5

parametri, care pot fi aleşi în două moduri distincte, definind:a) orientarea relativa în serie, când una dintre fotograme (de obicei cea

din stânga) se considera fixată, elementele de orientare referindu-se la cealaltăfotogramă : by, bz, ω”, φ”, k”;

b) orientarea relativa independenta, când componentele by şi bz alebazei sunt egale cu zero (axa x fiind aleasa de-a lungul bazei), elementele deorientare fiind 5 din cele 6 rotaţii (una din înclinările ω’ şi ω” fiind considerată nulă):φ’, k’, ω”, φ”, k”.

Presupunând că elementele de orientare se refera la fotograma dindreapta şi deci fotograma din stânga se considera fixata, sistemul de coordonate -model (Oxyz) poate fi ales în coincidenta cu sistemul 0'x’y'z' (figura 5.14.) şi înconsecinţa R '= I şi z '= - f.

În acest caz, relaţia va deveni:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æl=

f-y'x'

'A '

Iar ecuaţia condiţiei de coplanaritate se va scrie sub forma:

0"zr"yr"xr"zr"yr"xr"zr"yr"xr

'z'y'xbbb

F"33

"32

"31

"23

"22

"21

"13

"12

"11

zyx

=úúú

û

ù

êêê

ë

é

++++++=


- 181 -

Având în vedere ca aceasta ecuaţie conţine atât mărimi măsurate cât şiparametric necunoscuţi, pentru determinarea acestor parametri se va utiliza cazulgeneral de compensare prin metoda pătratelor minime.

Prin urmare, sistemul de ecuaţii liniare va fi de forma:A V + BΔ - W = 0 .Dacă se considera ca mărimi măsurate coordonatele - imagine (corectate)

x', y' şi x", y" corespunzătoare celor doua fotograme (deşi la majoritatea aparatelordoua dintre acestea se determina prin intermediul paralaxelor), fiecare submatriceAi (corespunzătoare unui punct i) va fi:

i

0

i "yF*

"xF*

'yF*

'xFA ÷÷

ø

ö¶¶

¶¶

¶¶

çèæ¶¶

=

iar matricea A va avea forma:

÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççç

è

æ

=

A000.0A0.0...0A

A

N

2

1

măsurătorile fiind independente.Dacă se calculează derivatele parţiale ale unui determinant, rezultă:

0

1 'xFa ÷øö

çèæ¶¶

="yb"zb

"z"y"x001bbb

a zy

zyx

1 +-==

0

2 'yFa ÷÷ø

öççè

æ¶¶

="xb"zb

"z"y"x010bbb

a zx

zyx

2 -==

0

3 "xFa ÷øö

çèæ¶¶

='ybfb

001f'y'x

bbba zy

zyx

3 --=-=


- 182 -

0

4 "yFa ÷÷ø

öççè

æ¶¶

='xbfb

010f'y'x

bbba zx

zyx

4 +=-=

Pe de altă parte, submatricea derivatelor parţiale în raport cu cei 5parametrii de orientare (ω”, φ”, k”,by, bz) va fi (pentru un punct i):

i

0

zyi b

F*"b

F*"k

F*"

F*"

FB ÷÷ø

ö

¶¶

¶¶

¶¶

j¶¶

çèæ

w¶¶

=

iar matricea B va avea forma:

÷÷÷÷÷

ø

ö

ççççç

è

æ

=

n

2

1

B

BB

BM

Particularizând derivatele parţiale pentru orientarea relativă în serie (z’ = -f), rezultă:

"z'xb"y'xb)"fz"y'y(b"

Fb zyx

0

1 ---=÷øö

çèæ

w¶¶

=

"z'yb)"fz"x'x(b"x'yb"

Fb zyy

0

2 --+-=÷÷ø

öççè

æj¶¶

=

)"y'y"x'x(b"fyb"fxb"k

Fb zyx

0

3 +++=÷øö

çèæ¶¶

=

"fx"z'xbFb

0

y4 --=÷

÷ø

öççè

æ

¶¶

=

".x'y"y'xbFb

0

z5 -=÷÷

ø

öççè

æ¶¶

=


- 183 -

De asemenea, termenul liber corespunzător ecuaţiei unui punct se obţineprin particularizarea relaţiei [5.49]pentru z '= - f :

w = bx (y”z”+ fy") - by (x' z"+ fx") + bz (x' y"- y' x") .

Având în vedere că vectorul corecţiilor mărimilor măsurate are (pentru unpunct i) 4 componente:

,)vvvv(V i"y"x'y'xT

i =iar vectorul corecţiilor parametrilor de orientare este :

),dbdb"dk"d"d( zyT jw=D

pentru fiecare punct i se poate scrie o ecuaţie de forma:

,0wdbbdbb"dkb"db"dbvavavava izi5yi4i3i2i1"yi4"xi3'yi2'xi1 iiii=-++j+w++++

[5.50]

Notând cu n numărul punctelor ale căror coordonate - imagine au fostmăsurate, matricile care definesc sistemul de ecuaţii liniarizate vor aveaurmătoarele dimensiuni:

A *V + B*Δ - W = 0 .(n,4n) (4n,1) (n,5) (5,1)(n,1) (n,1)

Se poate observa de asemenea că pentru n > 5 puncte, condiţiile precizatesunt îndeplinite (n<4n+5 şi 5<n), iar numărul gradelor de libertate este n-5.

Prelucrarea acestui sistem, determinarea corecţiilor necunoscute şicalculul preciziilor se realizează, după cum se arată în paragraful menţionat, cuobservaţia că P= 1 (considerând măsurătorile de aceeaşi precizie).

Totuşi, rezolvarea problemei se poate face mai simplu prin"pseudoindirecte", având în vedere modul în care apar submatricile Ai în A.

Astfel, deoarece valorile măsurate (x', y', x", y ")i şi corecţiile lor (v x', vy",vx”, vy”)i apar într-o singură ecuaţie, suma primilor 4 termeni din relaţia (21) sepoate nota astfel:

i"yi4"x3'yi2'xi1 vvavavavaiii1i

-=+++ [5.51]

corespunzând unei măsurători fictive cu ponderea rezultând din relaţia:

i2

42

32

22

1i

)aaaa(P1

+++= [5.52]

presupunând cele 4 mărimi x', y', x", y" cu precizii egale pentru toate punctele.Prin urmare, rezolvarea problemei se va putea face ca în cazul

măsurătorilor indirecte, după cum se arată în paragraful anterior, echivalând însănotaţiile diferite ale unor matrice pe baza semnificaţiilor lor.


- 184 -

Deoarece ecuaţiile compensării au fost obţinute prin liniarizare,determinarea celor 5 parametrii de orientare relativă se face într-un procesiterativ, cuprinzând următoarele etape:1 - calculul coeficienţilor ecuaţiilor de corecţii (20) şi a termenilor liberi [5.52];componenta bx a bazei poate fi aleasa arbitrar, de exemplu bx= 1, sau bx=Pm(media paralaxelor longitudinale ale punctelor măsurate); pentru prima iteraţie seva avea în vedere ca by =bz =0 şi se va considera z" = - f,2 - determinarea corecţiilor elementelor de orientare )"""( zy dbdbdkdd jw prinrezolvarea sistemului corespunzător de ecuaţii normale;3 - calculul elementelor matricei ortogonale de rotaţie R" , pe baza valorilor dz",dy" ,dx”obţinute (în radiani) în etapa precedentă;4 - aplicaţia rotaţiei R"coordonatelor x", y ", z" ale punctelor fotogramei din dreapta;5 - calculul valorilor corectate ale componentelor by şi bz ale bazei:

,dbbb iy

1iy

iy += -

,dbbb iz

1iz

iz += -

[5.53]

cu observaţia că valorile iniţiale by0= bz

0=0 Procesul iterativ se reia apoi cu etapele descrise, folosind coordonatele x",

y ", z" transformate în iteraţia precedentă.Iteraţiile se opresc când este îndeplinită condiţia:

mm02,0fb

l"y'yq

x

max £»-= [5.54]

rezultând din relaţia [5.50] pentru by = bz= 0, z” = -f şi w = - l, sau când valorilecorecţiilor devin nesemnificative.

Numărul iteraţiilor depinde de configuraţia terenului, de calitatea zboruluifotogrammetric, precum şi de calitatea aproximaţiei iniţiale.

În mod normal, pentru determinarea parametrilor orientării relative suntnecesare 2 - 4 iteraţii.

Pe de altă parte, trebuie precizat că în cazul aerofotogrammetriei, valorileiniţiale ale tuturor celor 5 parametrii de orientare relativă pot fi considerate egale cuzero şi prin urmare procesul iterativ poate începe fără a mai fi necesară o altăetapă preliminară.

În final, se poate calcula eroarea medie pătratică a unităţii de pondere curelaţia:

[ ]5n

pv 2

0 -±=s

[5.55]


- 185 -

şi se vor putea determina erorile medii pătratice ale celor 5 elemente de orientarerelativă cu formula:

ij0i qs=s j = (1,....,5) [5.56]

În cazul utilizării parametrilor directori în locul coordonatelor - imagine,fiecare ecuaţie de corecţii se împarte cu z’ = z” =f2 şi luând bx = 1 coeficienţii[5.49]devin:

'ub"v'ub)"v'v1('b zy1 --+='vb)"u'u1(b"u'v'b zy2 -++-=

)"v'v"u'u(b"vb"u'b zy3 ++--= [5.57]'u"u'b 4 -=

"u'v"v'u'b 5 -=Similar, termenului liber se va scrie:

)"u'v"u'u(b)"u'u(b)"v'v()"z'z(w'l zy -+---=-=-

[5.58]

Procesul iterativ se va desfăşura în acelaşi mod, cu observaţia că înprealabil (înaintea primei etape) vor trebui calculaţi parametrii directori iniţiali u', v',u ", v" , iar în etapa a 4 – a, în locul coordonatelor x ", y", z ", se transformăparametrii directori:

1ii

*

*

*

1"v"u

"R"w

"v

"u -

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

1i

333231

232221

131211

i

*

*

*

1"v"u

rrrrrrrrr

"w"v

"u -

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

[5.59]

i*

i*i

)"w()"u("u =

[5.60]

i*

i*i

)"w()"v("v =


- 186 -

Condiţia de oprire a iteraţiilor devine:

mm02,0f*l"y'yqmax

' £»-=

Desigur, şi corecţia fiecărei măsurători fictive se va împărţi cu z' z" ~ f2 şi înconsecinţă, se va calcula mai întâi :

( )5n

fvp

2

2'

0 -úûù

êëé

±=s [5.61]

Se va putea obţine eroarea medie pătratică a unităţii de pondere cu relaţia:'

02

0 f s=s [5.62]

5.7. Orientarea relativă independentă

La acest mod de orientare, poziţia reciprocă a celor două fotograme sedetermină în raport cu baza, care se alege ca axă x a sistemului de coordonate -model, originea acestui sistem fiind punctul 0' (figura 5.10.)

Prin urmare, în acest caz by = bz = 0, iar ecuaţia condiţiei de coplanaritateva deveni:

0"zr"yr"xr"zr"yr"xr"zr"yr"xr'zr'yr'xr'zr'yr'xr'zr'yr'xr

bbbF

"33

"32

"31

"23

"22

"21

"13

"12

"11

'33

'32

'31

'23

'22

'21

'13

'12

'11

zyx

=++++++++++++=

[5.63]

Având în vedere că această ecuaţie conţine atât mărimi măsurate, cât şiparametri necunoscuţi, pentru determinarea acestor parametri se va utiliza cazulgeneral de compensare prin metoda pătratelor minime.

Prin urmare, sistemul de ecuaţii liniarizate va avea următoarea formă:

AV + BΔ- W = O.

Fără a mai relua consideraţiile referitoare la matricea A din paragrafulprecedent (valabile şi aici), trebuie precizat doar ca expresiile [5.49] ale celor 4componente ale vectorului Ai vor trebui actualizate pentru funcţia F dată:


- 187 -

0

1 'xFa ÷øö

çèæ¶¶

=0

"z"y"x00100b

ax

1 ==

0

2 'yFa ÷÷ø

öççè

æ¶¶

=0"zb

"z"y"x01000b

a x

x

2 ==

[5.64]

0

3 "xFa ÷øö

çèæ¶¶

='0

001'z'y'x

00ba

x

3 ==

0

4 "yFa ÷÷ø

öççè

æ¶¶

='zb

010f'y'x

00ba x

x

4 -=-=

De asemenea, având în vedere ca în cazul orientării relative independente,parametrii de orientare sunt 5 din 6 rotaţii, vectorul Bi va avea forma:

i

0

i "kF

"F

"F

'kF

'FB ÷

øö

¶¶

j¶¶

w¶¶

¶¶

ççè

æj¶¶

=

Particularizând derivatele parţiale corespunzătoare pentru acest caz:

(by = bz = 0), rezultă:

,"y'xb'

Fb x

0

1 =÷÷ø

öççè

æj¶¶

=

,"z'xb'k

Fb x

0

2 =÷øö

çèæ¶¶

=


- 188 -

),"z'z"y'y(b"

Fb x

0

3 +=÷øö

çèæ

w¶¶

= [5.65]

,"x'yb"

Fb x

0

4 -=÷÷ø

öççè

æj¶¶

=

".x'zb"k

Fb x

0

5 -=÷øö

çèæ¶¶

=

În mod similar, termenul liber devine:

-w = bx(y'z"-z'y"). [5.66]

Având în vedere că vectorul corecţiilor mărimilor măsurate (corespunzător unuipunct i) are 4 componente:

),vvvv(V "y"x'y'xT

i =iar vectorul corecţiilor parametrilor de orientare este:

),"dk"d"d'dk'd(T jwj=D

Pentru fiecare punct i se poate scrie o ecuaţie de forma:0w"dkb"db"db'dkb'dbvavavava ii5i4i3i2i1"yi4"xi3'yi2'xi1 iiii

=-+j+w++j++++ [5.67]

După cum s-a arătat în paragraful anterior, rezolvarea problemei se poatesimplifica dacă se ţine seama de faptul că valorile măsurate (x’, y', x", y") şicorecţiile lor (v x', v y’ ,v x”, v y” )i apar într-o singură ecuaţie ( cea corespunzătoarepunctului i).

În consecinţă, folosind dezvoltările [5.65]şi [5.66], ecuaţia [5.67] devine:

iiiiiziixiixiiiixiixix v)"z'y"y'z(b"dk"x'zb"d"x'yb"d)"z'z"y'y(b'dk"z'xb'd'xb =---w-w+++j

Aceasta se poate trata ca o ecuaţie de corecţii şi prelucrarea se va puteaface ca în cazul măsurătorilor indirecte.

Având în vedere obţinerea prin liniarizare a ecuaţiilor compensării,determinarea celor 5 parametri de orientare relativă se va face într-un procesiterativ, cuprinzând următoarele etape:

(1) - calculul coeficienţilor şi ai termenilor liberi ai ecuaţiilor de corecţii deforma [5.67] pentru cele n puncte; componenta bx a bazei poate fi aleasă arbitrar,de exemplu bx= 1, sau bx=pm (media paralaxelor longitudinale ale punctelormăsurate); pentru prima iteraţie se va considera z '=z "= - f;

(2) - determinarea corecţiilor elementelor de orientare (dy', dx’, dx" dy”,dz” ) prin rezolvarea sistemului corespunzător de ecuaţii normale ;


- 189 -

(3) - calculul elementelor matricelor ortogonale de rotaţie R' şi R" pe bazavalorilor dx', dy’ respectiv dx" dy”, dk”obţinute în radiani în etapa precedentă;înclinarea dz’ se consideră egală cu zero;

(4) - aplicarea rotaţiilor R' şi R" coordonatelor x', y', z', respectiv x", y ", z":

,'z'y'x

'R'z'y'x 1i-

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

[5.68]

,"z"y"x

"R"z"y"x 1i-

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

Procesul iterativ se reia apoi cu etapele descrise, folosind coordonatele x',y', z' şi x", y", z" transformate cu relaţiile (5.40) în iteraţia precedentă.

Iteraţiile se opresc când corecţiile elementelor de orientare devinnesemnificative, adică :

"k,",",'k,',10d 5 jwj=q£q -

[5.69]sau când valorile termenilor liberi devin suficient de mici.Ca şi în cazul orientării în serie, presupunând fotogramele nadirale, valorile

iniţiale ale celor 5 parametrii de orientare relativă pot fi considerate egale cu zero şiprin urmare procesul iterativ poate începe fără a mai fi necesară vreo altă etapăpreliminară.

În final, se poate calcula eroarea medie pătratică a unităţii de pondere şi sevor putea determina erorile medii pătratice ale elementelor de orientare.

În cazul utilizării parametrilor directori în locul coordonatelor - imagine,fiecare ecuaţie de corecţii se împarte cu z’z’ = - f2 şi luând bx= 1, coeficienţii devin:

"v'ub '1 =

'ub '2 =

"v'v1b '3 += [5.70]

"u'vb '4 -=

"ub '5 -=

Similar, termenul liber [5.66] se va scrie sub forma:

"v'v"z'zw'l -=-=-

[5.71]Prin urmare, ecuaţia [5.66] devine:

iiiiiiiiiii v)"v'v("dk"u"d"u'v"d)"v'v1('dk'u'd"v'u =-+-j-w+++j [5.72]


- 190 -

ProcesuI iterativ se va desfăşura în acelaşi mod, cu observaţia ca înprealabil (înaintea primei etape) vor trebui calculaţi parametrii directori iniţiali, iar înetapa a 4-a, în locul coordonatelor x’,y’,z’ şi x ",y ", z ", se transformă parametriidirectori corespunzători:

1ii

*

*

*

'w'v'u

'R'w

'v

'u -

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

[5.73]

1ii

*

*

*

"w"v"u

"R"w

"v

"u -

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ=

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

( )( )i*

i*i

'w'u'u =

( )( )i*

i*i

'w'v'v =

[5.74]

( )( )i*

i*i

"w"u"u =

( )( )i*

i*i

"w"v"v =

5.8. Orientarea absolută a stereomodelului

Deoarece în procesul de orientare relativă se utilizează doar perechi depuncte corespondente ale celor două imagini conjugate, fără a se mai folosi punctede sprijin din teren, stereomodelul care se va determina în urma orientării relativeva avea o scară arbitrară şi o poziţie arbitrară în spaţiu.

În consecinţă, acest stereomodel va trebui orientat în raport cu sistemulde coordonate - teren.

Orientarea absolută în mod automat presupune determinareaparametrilor de transformare a stereomodelului în spaţiul – obiect.


- 191 -

În cadrul metodei de coangularitate şi coliniaritate sunt utilizate, încă dintimpul etapei anterioare elemente de sprijin din spaţiul – obiect.

Pot fi utilizate puncte de sprijin presemnalizate care sunt bine definitegeometric şi au valori radiometrice inconfundabile, fiind proiectate să fie vizibile dintoate direcţiile de aerofotografiere.

Punctele de sprijin trebuie să fie uniform distribuite în planul imagine,independente de conţinutul informaţional al imaginilor şi de scara acestora şi uşorde reprezentat în două sau trei dimensiuni.

Ele pot fi constituite din elemente naturale sau artificiale în funcţie dedezvoltarea economica a zonei de reprezentate pe fotograme.

Elementele de sprijin pot fi extrase din baze de date , precum: GIS, SIT dinalte imagini sau hărţi digitizate. Pentru cote se foloseşte MNAT.

Etapele de realizare a orientării absolute în mod automat sunt: - identificarea elementelor de sprijin şi control - definirea primitivelor formelor liniare utilizate drept elemente de sprijin

şi control şi extragerea lor din imagine - corelarea primitivelor folosind eventual constrângeri din spaţiul obiect - calculul parametrilor de orientare absolutaTrebuie specificat şi în acest caz că utilizarea la preluare a fotogramelor

aeriene a platformelor INS şi a sistemelor GPS nu mai impune determinareaacestor parametrii.

5.9. Relaţii matematice de bază

În cadrul orientării absolute se pune problema orientării stereomodeluluirealizat în procesul de orientare relativă, având o scară arbitrară şi o poziţiearbitrară în spaţiu, în raport cu sistemul de coordonate teren. Din punct de vederematematic este practic o transformare de coordonate spaţiale între două sistemerectangulare:

· sistemul de coordonate model Oxyz· sistemul de coordonate teren OXYZŢinând seama de relaţiile transformării conforme (ortogonale)

tridimensionale :

X Xo r11 r12 r13 xY = Yo + m r21 r22 r23 yZ Zo r31 r32 r33 z

care se poate scrie:

X = Xo + mRxParametrii transformării spaţiale conforme, în număr de 7 sunt:

· 3 translaţii – Xo , Yo , Zo în raport cu sistemul OXYZ· Factorul de scara –m· 3 rotaţii ( W ,F , K ) , conţinute în matricea de rotaţie spaţiala R ,

adică expresia cosinusurilor directoare rij


- 192 -

Fig. 5.15. Orientarea absoluta a stereomodelului

Orientarea absolută a stereomodelului ( figura 5.15), constă în aducereaîn scară, pentru care sunt necesare numai două puncte cât mai depărtate unulfaţă de celalalt şi orizontalizarea, pentru care sunt necesare trei puncte cât maidepărtate şi de cote cunoscute .

5.10. Determinarea valorilor aproximative ale parametrilor de orientare

După cum s-a arătat în paragraful anterior, cei 7 parametrii de orientareabsolută vor fi determinaţi într-un proces iterativ pe baza unor valori aproximativeobţinute în prealabil.

Spre deosebire de cazul orientării relative unde cele 5 elemente deorientare având valori mici, puteau fi considerate în prima aproximaţie egale cuzero, aici majoritatea parametrilor au valori mari ce vor trebui determinate înainteacompensării.

Totuşi şi în acest caz, două din elementele de orientare absolută pot fiaproximate cu zero, presupunând fotogramele aproape nadirale, înclinărilestereomodelului fiind deci foarte mici.

Prin urmare, forma aproximativă a matricei de rotaţie va depinde doar deK (ce nu poate fi considerat egal cu zero, fiind în principiu unghiul format dedirecţia de zbor cu axa X):

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ -=

1000KcosKins0KinsKcos

A 00

00

[5.75]


- 193 -

Particularizând relaţiile transformării conforme spaţiale [5.75] pentruvalorile aproximative, rezultă:

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ -+

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

=÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

zyx

1000KcosKins0KinsKcos

mZYX

ZYX

00

00

0

0

0

0

0

0

0

[5.76]S-au dezvoltat:

y)Ksinm(x)Kcosm(XX 000000

0 -+=

y)Ksinm(x)Kcosm(YY 000000

0 ++=

zmZZ 000

0 += [5.77]Dacă se consideră două puncte de sprijin i şi j şi se scriu primele două

egalităţi iar pentru aceste puncte, scăzând relaţiile corespunzătoare se eliminătranslaţiile, obţinându-se sistemul:

)yy)(Ksinm()xx)(Kcosm(XX ji00

ji000

j0 ---=-

)xx)(Ksinm()yy)(Kcosm(YY ji00

ji000

j0 -+-=-

[5.78]Notând Xi - Xj = ΔX (unde valorile aproximative au fost înlocuite eu

mărimile măsurate), xi-xj=Δx, yi-yj=Δy şi rezolvând sistemul [5.77] în raport cunecunoscutele (m0cosK0), (m0sinK0) prin regula lui Cramer, rezultă:

2200

yxyYxXKcosm

D+DDD+DD

= [5.79]

2200

yxyYxXKsinm

D+DDD-DD

=

Cu ajutorul acestor valori se poate obţine factorul de scară aproximativ:2002000 )Ksinm()Kcosm(m += [5.80]

Având în vedere că stereomodelul este inclinat şi deci factorul de scarăcalculat pe diferite direcţii va avea valori sensibil diferite, este recomandabilăutilizarea a două sau mai multe combinaţii de puncte (cât mai depărtate), aceastapermiţând totodată depistarea eventualelor greşeli privind coordonatele punctelorde sprijin.

Dacă diferenţele valorilor obţinute prin diferitele combinaţii se încadreazăîn anumite tolerante, m°cosKO şi mOsinKO vor fi mediile valorilor corespunzătoare,iar m° se va determina pe baza acestor medii.

Pentru calculul valorilor aproximative ale translaţiilor se folosesc relaţiile:,y)Ksinm(x)Kcosm(XX 00000

0 +-=

,y)Ksinm(x)Kcosm(YY 000000 --= [5.81]


- 194 -

zmZZ 000 -=

rezultând din ( 5.48), unde valorile aproximative ale coordonatelor - teren au fostînlocuite cu mărimile măsurate.

Ca şi în cazul celorlalte valori aproximative, pentru fiecare translaţie se potobţine mai multe valori (câte una pentru fiecare punct de sprijin), calculându-seapoi mediile corespunzătoare.

În final, se determină coordonatele - model transformate cu valorileaproximative ale parametrilor de orientare utilizând relaţiile [5.81].

5.11. Compensarea orientării absolute

Presupunând că valorile aproximative X0, Y0, Z0 calculate în etapaanterioară cu relaţiile [5.80] sunt suficient de apropiate de coordonatele – teren X,Y, Z corespunzătoare, se vor utiliza ecuaţiile pentru determinarea iterativa acorecţiilor parametrilor de orientare.

Se va avea în vedere ca în locul coordonatelor - model x, y, z la primaiteraţie se vor folosi coordonatele transformate pe baza valorilor aproximative aleparametrilor X0, Y0, Z0 iar apoi, la fiecare iteraţie, coordonatele transformate îniteraţia anterioară.

Prin urmare, se vor putea scrie următoarele relaţii iterative:i

x1ii1ii1ii1ii

0 vdXdKYdZdmXdX =--F++ ----

iy

1ii1ii1ii1ii0 vdYdKXdZdmYdY =-+W-+ ----

(5.3)i

z1ii1ii1ii1ii

0 vdZdXdYdmZdZ =-F-W++ ----

unde:dXi-1 = X - Xi-1,dYi-1 = Y - Yi-1,dZi-1 = Z – Zi-1

iar i reprezintă numărul iteraţiei.La fiecare iteraţie, pentru cele n puncte de sprijin se va putea forma un

sistem de ecuaţii de corecţii de forma:

A * L = V(3n+7) (7,1) (3n,1) (3n,1)

Prin aplicarea principiului pătratelor minime rezultă sistemul de ecuaţiinormale, cu soluţia, reprezentând valorile cele mai probabile ale corecţiilor celor 7parametrii de orientare absolută.

Cu ajutorul acestor corecţii se va calcula un nou set de coordonatetransformate (imbunătăţite) :


- 195 -

,ZYX

'R'm

dZ

dY

dX

'Z'Y'X

1i

1i

1i

'0

'0

'0

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

+

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

=÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ

-

-

-

[5.82]

unde mi =1 +dmi, iar Ri este matricea ortogonală de rotaţie calculată, cu valorile :d id i, dKi.Aceste coordonate transformate vor permite formarea unui nou sistem de

ecuaţii pentru cele 11 puncte de reper, iar prin aplicarea principiului pătratelorminime se va obţine un nou set de corecţii.

Procesul iterativ va continua în mod similar, până când corecţiile devinnesemnificative, adică:

),Z,Y,X(H0001.0d

),K,,(10d

,10dm

000

5

5

=g£g

FW=f£f

£-

-

[5.83]

unde H se poate calcula cu relaţia aproximativă H ~ m * f .Coordonatele obţinute în ultima iteraţie vor prezenta coordonatele

calculate ale punctelor de sprijin (Xc, Yc, Zc).Având în vedere că în ultima iteraţie corecţiile parametrilor sunt practic

nule, se poate scrie:c

x XXv -=c

y YYv -=c

z ZZv -=

Pe baza acestor valori se va putea calcula eroarea medie pătratică aunităţii de pondere, numărul ecuaţiilor suplimentare fiind 3n-7.


- 196 -

5.12. Aerotriangulaţia analitică – compensarea în bloc

Datorită erorilor considerabile pe care le implică legarea modelelor înspecial în cazul benzilor lungi, modelul general al benzii prezintă deformaţii(curbura, torsiune) care nu se manifestă liniar de-a lungul benzii, ci după funcţii degrad superior.

Deşi au fost efectuate numeroase studii privind propagarea erorilor laalcătuirea unei benzi şi în consecinţă modul care se deformează o banda deaerotriangulaţie, metodele de compensare recomandate de diferiţi specialişti suntsensibil diferite.

Cele mai multe procedee de compensare pe benzi folosesc formule deinterpolare de gradul II, ale căror coeficienţi se determină pe baza discordanţelorΔx, Δy, Δz dintre coordonatele – teren ale punctelor de sprijin (X, Y, Z) şicoordonatele – model (x, y, z) ale aceloraşi puncte în sistemul benzii.

Se pot utiliza coordonate reduse la centrul de greutate al punctelor desprijin, sau la unul din aceste puncte, sau la alte puncte corespondente.

În cazul metodei recomandate de K.Schwidefsky, compensarea seexecută separat pentru cele 3 coordonate pe baza unor polinoame de gradul II deforma:

,Pxaxaax x2

210 º++=D

32

210 bxybybby +++=D y2 Px º

[5.84]xcycxccz 3210 +++=D z

24 Pxcy º+

Semnificaţiile termenilor din ultima iteraţie (cea mai complexă) arată că lacompensarea cotelor se au în vedere : translaţia pe direcţia z, înclinarealongitudinală a benzii, înclinarea transversală, torsiunea hiperbolică şi curburaparabolică a benzii.

Deoarece pentru fiecare punct se poate scrie cate o ecuaţie în x, una în yşi una în z, determinarea parametrilor necunoscuţi, adică coeficienţilor polinomialise poate face aplicând principiul pătratelor minime.


- 197 -

Astfel, pentru a afla coeficienţii polinomului Px se poate forma un sistemde 6 ecuaţii cu 3 necunoscute, pentru Py un sistem de 6 ecuaţii cu 4 necunoscute,iar pentru Pz un sistem de 6 ecuaţii cu 5 necunoscute.

Deşi fiecare ecuaţie conţine atât necunoscute, cât şi mărimi măsurate,cazul general de compensare pe care l-ar implica aceasta situaţie se poate reducela aplicarea metodei măsurătorilor indirecte pentru obţinerea parametrilornecunoscuţi.

Pentru acesta se are în vedere că valorile coeficienţilor polinomiali fiindfoarte mici, derivatele parţiale în raport cu mărimile măsurate (particularizate pentruvalorile aproximative) se reduc practic la forma:

Ax1 = (1 0 0 -1 0 0 ) ,Ay1 = (0 1 0 0 -1 0 ) ,Az1 = (0 0 1 0 0 -1 ) .

Observăm că la fiecare din cele 3 variante, valorile măsurate (x, y, z; X, Y,Z)i comparabile numeric în urma transformării aproximative şi corecţiile lor (vx , vy ,vz , vX , vY , vZ)i apar într-o singură ecuaţie (cea corespunzătoare punctului i) :

,vvv iixiXx -=-

,vvv iiyiYy -=-

.vvv iiziZz -=-

iar pe baza relaţiilor [5.84]se vor putea scrie ecuaţiile:

iixix vxP =D-

iiyiy vyP =D-

[5.85]

iiziz vzP =D-

După determinarea valorilor coeficienţilor polinomiali, relaţiile [5.80] vorpermite calculul corecţiilor Δx, Δy,Δz care se vor aplica tuturor punctelor benziipentru a obţine coordonatele compensate ale acestora :

X = x + ΔxY = y + Δy [5.86]Z = z + Δz

După cum s-a menţionat anterior, cele 3 polinoame se pot prezenta subdiverse forme.

Astfel, ele pot fi scrise sub forma :yxaxyayaxaxaax 2

5432

210 +++++=D

,yxbxybybxbxbby 2543

2210 +++++=D [5.87]

yxcxycycxcxccz 2543

2210 +++++=D


- 198 -

Compensarea se execută separat pe cele 3 direcţii (ca şi la metodaSchwidefsky) , dar numărul necunoscutelor fiind mai mare , se recomandă ca cele3 şiruri de puncte de sprijin să se completeze cu câte un punct situat în apropiereaaxei x a benzii.

Desigur, pot fi folosite şi alte formule polinomiale de gradul III, dar s-aconstatat că se obţin rezultate mai bune când benzile de aerotriangulaţie nu suntprea lungi şi se compensează cu formule de gradul II.

Deci, construirea benzilor lungi şi compensarea lor cu polinoame de gradsuperior care cer un număr mai mare de puncte de sprijin (dispuse după anumitecriterii) conduce în general la rezultate mai slabe.

De aceea este preferabil ca astfel de benzi să fie fragmentate şi să secompenseze cu formule de gradul II.

Mai trebuie menţionat că, în cazul benzilor scurte (formate din maxim 6fotograme) se poate considera că deformaţiile au un caracter liniar.

În general, exploatarea fotogrammetrică nu se limitează la o bandă defotograme.

Între benzi vor trebui să existe puncte de legătură transversală.Compensarea benzilor se face separat, aceste puncte de legătură vor

primi coordonate duble, provenind din cele doua benzi alăturate.Ele vor trebui însă mediate, dacă diferenţele lor nu depăşesc o anumită

toleranţă.În caz contrar, ele vor fi considerate ca puncte distincte şi se vor

renumerota.

5.13. Compensarea în bloc cu benzi

Principala caracteristică a metodelor de compensare în bloc constă înfolosirea tuturor relaţiilor dintre fotogramele alăturate rezultate atât din acoperirilelongitudinale, cât şi din cele transversale.

Clasificarea acestor metode se poate face după unităţile de compensarefolosite: fascicule fotogrammetrice spaţiale corespunzătoare fiecărei fotograme,modele stereoscopice independente sau modele stereoscopice duble (triple)independente şi stereomodele generale pe benzi.

a) Compensarea în bloc cu benziPentru realizarea acestui mod de compensare se utilizează formule

polinomiale de gradul doi:dX = Px;dY = Py;dZ = Pz;

ale căror coeficienţi, proprii fiecărei benzi, sunt determinaţi în bloc pe bazadiscordanţelor absolute: dxr

(i), dyr(i), dzr

(i) dintre coordonatele teren şi coordonatelemodel general ale reperilor şi a discordanţelor relative: dxj

(i+l), dyj(i+1), dzj

(i+1) dintrecoordonatele punctelor de legătură în două benzi alăturate, după ce au fost adusetoate benzile într-un sistem comun.


- 199 -

Astfel, pentru fiecare reper se pot scrie (în raport cu X, Y, Z) ecuaţii decorecţii:

1) Ecuaţii de corecţii pentru punctele de reper:

P(x)r(i)-dxr

(i)=v(x)r(i)

P(y)r(i)-dyr

(i)=v(y)r(i)

P(z)r(i)-dzr

(i)=v(z)r(i)

în care:Dxr

(i) - reprezintă discordantele absolute (termenul liber);P(X)r

(i) - reprezintă polinomul corespunzător lui X;r - este indicele corespunzător reperului;i - este banda în care acesta apare.

2) Ecuaţii de corecţii pentru punctele de conexiune

Pentru punctele de conexiune se pune condiţia ca un punct comun la douăbenzi alăturate, să aibă coordonatele egale, adică:

Xj(i)-xj

(i+1)=(xj(i)+dxj

(i))-(xj(i+1)+dxj

(i+1))=0Având în vedere ca discordanta relativă în x este dxj

(i+1)=xj(i+1)-xj

(i) rezultăurmătoarea ecuaţie de observaţie (pentru x):

P(x)j(i)-Pxj

(i,i+1)=v(x)j(i,i+1) (ecuaţiile pentru y şi z vor fi de aceeaşi formă).

Se va întocmi un sistem pentru punctele de reper şi pentru punctele deconexiune şi se vor obţine valorile cele mai probabile ale coeficienţilorpolinoamelor fiecărei benzi prin metoda pătratelor minime pentru fiecare bandă înparte.

Cu ajutorul acestora, se pot determina şi aplica corecţiile dx, dy, dz,corespunzătoare tuturor punctelor din fiecare banda în parte.

5.14. Compensarea în bloc cu modele independente

Principiul acestui mod de compensare constă în minimizareadiscordantelor absolute şi relative, aplicând metodele transformării liniare.

Între compensarea în bloc şi compensarea pe benzi există o diferenţărezultată în punctele de conexiune şi se obţin coordonate egale.

Unităţile de calcul sunt modele stereoscopice independente care pot fiobţinute prin calcul cât şi la un aparat de stereorestituţie.

De asemenea, trebuie menţionat ca în acest caz aerotriangulaţia şicompensarea se realizează simultan.

Dintre modelele de compensare în bloc cu modele independente, se vadezvolta metoda de compensare planimetrica ANBLOCK (realizata de Van denHout).

Pe baza relaţiilor de transformare liniară plană de forma:


- 200 -

÷÷ø

öççè

æ+÷÷ø

öççè

æ÷÷ø

ö-ççè

æ=÷÷

ø

öççè

ædydx

yx

*kcos

ksinksinkcos

*myx

unde se notează:

a= m*cos k;b= m*sin k;c=dx;d=dy;

Se pot scrie două tipuri de ecuaţii de corecţii:

- Pentru reperea(i)*xr

(i)-b(i)*yr(i)+c(i)-xr=v(x)r

(i)

b(i)*xr(i)-a(i)*yr

(i)+d(i)-xr=v(x)r(i)

unde xr,yr sunt coordonatele teren ale reperului r, iar xr(i), yr

(i) sunt coordonatelecorespunzătoare în modelul (i), în care aceasta apare;

- Pentru punctele de conexiune:a(i)*xj

(i)-b(i)*yj(i)+c(i)-xj=v(x)j

(i)

b(i)*xj(i)-a(i)*yj

(i)+d(i)-xj=v(x)j(i)

unde coordonatele teren ( xj , Y j) ale punctelor de conexiune sunt necunoscute,urmând a fi determinate prin compensare, alături de parametrii de transformare aimodelelor (a(i), b(i), c(i), d(i).

Ecuaţiile scrise mai sus sunt tratate ca ecuaţii de corecţii şi sistemulcorespunzător tuturor reperiIor şi punctelor de conexiune este rezolvat apIicândmetoda pătratelor minime. Se obţin astfel cele doua grupe de necunoscute:parametrii de transformare şi coordonatele teren ale punctelor de legătură.

5.15. Compensarea în bloc cu fascicule fotogrammetrice

Este cel mai general şi cel mai riguros mod de compensare.Unitatea de calcul este fasciculul fotogrammetric corespunzător fiecărei

fotograme. Acest fascicul este definit de coordonatele imagine ale punctelor de pe

fotograma respectiva şi de elementele orientării interioare ( f, xp, yp), (se faceabstractie de distorsiune).

Fiecărui punct imagine j de pe fotograma k:(xj(k), yj

(k)) ii vor corespundeparametrii directori:

fx

u)k(

j)k(j =

fy

v)k(

j)k(j =


- 201 -

Avem două grupe de necunoscute:

1) cate 6 parametrii de orientare pentru fiecare fascicol- 3 rotaţii: f,w, K;- 3 translaţii: Xo, Yo, Zo;

2) coordonatele teren ale punctelor de aerotriangulaţie: Xj, Yj, Zj;

Aceste ecuaţii se scriu folosind coordonatele teren cunoscute ale reperilorşi o ecuaţie de condiţie, ca pentru un punct de legătură comun mai multorfotograme, să se obţină coordonatele compensate egale.

Necunoscutele se determină într-un proces iterativ, pe baza unor valoriaproximative ale parametrilor necunoscuţi, determinate în prealabil.

Această metodă necesită însă un volum foarte mare de calcul.

5.16. Precizia aerotriangulaţiei

Precizia aerotriangulaţiei depinde de foarte mulţi factori, dintre care cei maiimportanţi sunt:

§ calitatea (metrica şi fotografica) fotogramelor;§ precizia de marcare şi transpunere a punctelor de aerotriangulaţie;§ precizia de identificare a imaginilor reperilor ( se recomanda

folosirea pe scara largă a reperilor premarcaţi);§ numărul şi dispunerea reperilor;§ precizia de determinare a reperilor în teren;§ metoda de aerotriangulaţie folosită.

O problemă importantă legată de precizia rezultatelor, constă în asigurareaunei precizii omogene a elementelor de bază şi a punctelor de reper.

În acest scop, trebuie introduse o serie de verificări în cadrul procesului deaerotriangulaţie.

Astfel, discordanţele constatate în punctele comune ale stereomodelelorsuccesive nu trebuie să depăşească o anumită valoare ( de trei ori eroarea mediede măsurare a elementelor de bază).

Determinarea preciziei reale de măsurare se face în faza de calcul aelementelor de orientare relativă.

În cazul compensării riguroase în bloc cu modele independente, se poateobţine: eroarea medie pătratică a unităţii de pondere (care exprimă precizia demăsurare a elementelor bază), eroarea medie pătratică mr calculate pe bazatuturor corecţiilor în punctele de reper şi eroarea medie pătratică m1 calculată pebaza tuturor corecţiilor în punctele de legătură, folosind relaţiile:

[ ]r

vv±=m

[ ]'n3

vvmr

rrr ±=


- 202 -

[ ]'n3

vvmr

111 ±=

unde s-au notat:

r=3*(nr’+n1’)- 7*nm+3*n1

r - numărul ecuaţiilor supraabundente;nm - numărul stereomodelelor (din bloc);n1 - numărul punctelor de legătură;nr' - numărul total de apariţii ale reperilor în cele nm modele;n1' - numărul total de apariţii ale punctelor de legătură în cele nm modele.

Determinarea mărimilor μ, mr , m1 nu este însă suficientă pentruaprecierea preciziei aerotriangulaţiei, un rol important având numărul şi dispunereareperilor. În acest sens, studiile au evidenţiat următoarele:

- în cazul reperilor situaţi numai la colturile blocului, rezultatele suntsatisfăcătoare şi anume cu atât mai mult cu cât mărimea blocului creşte;

- Dacă reperii sunt situaţi pe întreg perimetrul blocului (cel puţin un punctla două baze), precizia obţinută este foarte bună.

Precizia blocului este omogenă şi este practic independentă de mărimea şiforma blocului;

- în cazul reperilor rari pe perimetru, erorile se măresc între reperi, lamarginea blocului însă, precizia părţii centrale a blocului nu este serios afectată ,un reper suplimentar în centru ar îmbunătăţii precizia;

- practic, se recomandă să existe un reper planimetric la distanţa de 5baze pe laturile blocului paralele cu direcţia benzilor şi respectiv la distanţa de 4baze (adică în două benzi pe colţurile transversale);

- referitor la reperii altimetrici, dispunerea standard a acestora este în şiruritransversale blocului.

Practic fiecare bandă va trebui să aibă cel puţin 3 reperi altimetrici, pentruorizontalizare.


- 203 -

CAPITOLUL 6SISTEME DE MĂSURARE

Cele mai multe procedee fotogrammetrice analitice necesită coordonate caşi cantităţi măsurate. Acestea în schimb necesită instrumente precise şi eficientepentru măsurarea punctelor pe stereoimagini. Precizia depinde de aplicaţie.Preciziile tipice variază între 3 şi 10 micrometri. În consecinţă, instrumentele pentrumăsurat trebuie să aibă un grad ridicat de perfecţiune repetabilă de câţivamicrometri pe toată suprafaţa fotografiei, adică o zonă de 23x23 cm.

În acest capitol vom dezbate funcţiile de bază şi principiile de funcţionareale plotterelor analitice şi ale staţiilor de lucru fotogrammetrice digitale.

6.1. Plotterele analitice

Plotterul analitic (înregistrator grafic analitic sau trasator de curbe analitic)a fost inventat în 1957 de Helova. Conceptul inovativ a fost primit cu suspiciune,deoarece computerele în acea perioadă erau prea scumpe şi nu prezentaugaranţii. Au trebuit aproape 20 de ani pentru ca marii producători de echipamentefotogrammetrice să adopte ideea şi să dezvolte plotterele analitice. Cu ocaziacongresului ISPRS din 1976, plotterele analitice au fost prezentatefotogrammetriştilor din întreaga lume.

Încet plotterele analitice au fost achiziţionate pentru a lua loculatereoplotterelor analogice. Până în anul 1980 aproximativ 5500 de stereoplottereerau în folosinţă pe glog, însă doar câteva sute erau analitice. Astăzi numărul lor acrescut la peste 1500. Leica şi Zeiss au fost principalii fabricanţi, cu o gamă largăde sisteme, producţia fiind oprită la începutul anilor 1990.

6.1.1. Descrierea sistemului

Figura 6.1. descrie componentele de bază ale unui plotter analitic dupăcum urmează: observatorul stereo (stereo viewer), interfaţa de utilizare (userinterface), procesorul în timp real (real time processor), componentele electroniceşi computerul gazdă (host computer).


- 204 -

Fig. 6.1 Componentele principale ale unui plotter analitic

Observatorul stereo (stereo viewer)

Sistemul de vizualizare sau observatorul stereo, este foarte asemănător cuun comparator stereo binocular, sistem optic de înaltă calitate cu zoom şi funcţiede rotire a imaginii. De asemenea reperul de măsurare şi sistemul de iluminaresunt sisteme asemănătoare şi readaptate cu cele ale comparatorului stereo.

Mărimea scenelor (suprafaţa vizualizată) trebuie să permită măsurareafotografiilor aeriene. Unele instrumente oferă mărimi de scenă mai mari, ca deexemplu 18*9 inch pentru adaptarea la imagini panoramice.

O parte importantă a observatorului stereo este sistemul de măsurare şiînregistrare. După cum am relatat în secţiunea anterioară, translaţia scenelor,măsurarea şi înregistrarea sunt combinate prin folosirea decodoarelor liniare sau aaxelor de combinare.

Sistemul de translaţie

Pentru a muta reperul de măsurare dintr-un punct în altul sau sistemul deobservare, trebuie să fie mutat în raport cu un sistem staţionar de măsurare orisistemul de măsurare incluzând şi fotografia se mişcă opus unui sistem demăsurare fix. Cei mai mulţi comparatori X-Y au un sistem de scene în mişcare.Flanşa de antrenare pe care este prins diapozitivul, se mişcă în raport cu o scarăgradată pe sticlă şi cu un sistem de observare ( figura 6.2. şi 6.3.). În cele maimulte cazuri translaţia liniară este efectuată doar prin mijloace mecanice. Figura6.3. este ghidul translaţiei clasice. Diferite forme în special mecanice sunt folositepentru a reduce fricţiunea şi uzura. O soluţie ingenioasă o reprezintă lagărele deaer (air bearings). Aerul este captat prin mici orificii localizate pe partea dinspreuna din cele două suprafeţe plane. Acesta produce un strat subţire şi uniform deaer care separă cele două suprafeţe, asigurând o mişcare fină.


- 205 -

Forţa de mişcare este cel mai des produsă prin intermediul şuruburilorconductoare de precizie. Poziţionarea (reglarea) brută este efectuată prinintermediul unui cursor cu mişcare liberă. După poziţionare scenelor, o pereche derotiţe permit poziţionarea precisă.

Sistemul de măsurare şi înregistrare

Dacă sistemul de translaţie foloseşte şuruburi conductoare de precizie,atunci măsurarea este aproape efectuată numărând rotaţiile şurubului. Deexemplu, o singură rotaţie va produce o translaţie relativ egală cu nivelul şurubului.Dacă nivelul este uniform, o parte fracţionară a rotaţiei poate fi raportată unei părţifracţionare a nivelului. Rotaţiile întregi sunt calculate pe o scară brută, în timp cepărţile fracţionare sunt de obicei interpretate pe o scară separată mult mai precisă.

Fig. 6.2. Privire asupra capătului unui mijloc mecanic de translaţie

Pentru a înregistra măsurătorile automat, este necesară transformarea dinanalog în digital (A/D) deoarece citirile lui X şi Y sunt analogice în natură. Astăzi ,convertoarele A/D sunt compuse din piese electronice solide care prezintăgaranţie, precizie şi nu sunt nici foarte costisitoare(figura 6.2.).

Fig. 6.3. Principiu de funcţionare al decodificatorilor liniari


- 206 -

Figura 6.3. ilustrează unul dintre cele câteva principii ale procesului A/D,folosind prelucrătoarele de program liniar. Scara gradată a sticlei este 40µm.Lumina din sursa L este transmisă prin sticla gradată şi este reflectată la suprafaţamai joasă a frecvenţei purtătoare de imagini. O fotodiodă sesizează luminareflectată, transformând-o în curent, care poate fi măsurat. În funcţie de poziţiafrecvenţei purtătoare de imagini şi de scară, mai multă sau mai puţină lumină estereflectată. După cum poate fi văzut în figura 6.3., există două extreme unde nueste reflectată lumină sau este reflectată întreaga cantitate de lumină. Între acestedouă poziţii cantitatea de lumină reflectată depinde liniar de mişcarea frecvenţeipurtătoare de imagini. Astfel poziţia precisă este calculată prin interpolare liniară.

Interfaţa de utilizare (user interface)

Prin interfaţa de utilizare, ne referim la instrumentul folosit de un operatorpentru a lucra, cu un plotter analitic. Aceste instrumente pot fi asociateurmătoarelor grupuri funcţionale:

· Butoane de control ale observatorului (viewer control buttons), suntdispozitivele care permit magnificarea sau micşorarea luminozităţii, precum şirotirea imaginii;

· Instrumentele de indicare (pointing devices), sunt necesare pentrughidarea reperului de măsurare la locaţiile specificate, de exemplu, reperele deorientare, punctele de control sau detalii ce urmează a fi digitizate. Instrumentelede indicare cuprind rotiţe manuale, discuri de picior (pedale), mouse, trackball,cursor. O configurare clasică constă într-un cursor special cu un buton adiţionalpentru a simula mişcarea Z. Rotiţele manuale şi discurile de picior sunt oferiteopţional pentru a reproduce mediul unui stereoplotter.

· Instrumentele pentru digitizare (digitizing devices), sunt folosite pentru aînregistra reperul de măsurare împreună cu alte informaţii adiţionale cum ar fi,identificatorii, atributele grafice, trăsături. Din motive evidente , instrumentele dedigitizare sunt de obicei situate în apropierea instrumentelor de indicare. Deexemplu, cursorul este de multe ori echipat cu butoane adiţionale de înregistrare.Instrumentele de digitizare pot fi sub formă de pedale, o soluţie clasică lastereoplotter. Un instrument intens folosit la digitizare este tabela de digitizarefolosită în principal în activitatea de introducere a informaţiilor grafice. O altăsoluţie, este tastatura cu funcţii, instrument care nu prezintă flexibilitate necesarăactivităţii de digitizare.

· Computerul gazdă (host computer) asigură comunicarea şi implicăfolosirea interfeţei grafice de vizualizare şi a tastaturii.

Componentele electronice şi procesorul în timp real

Componentele electronice şi procesorul în timp real sunt interfaţa dintrecomputerul gazdă şi observatorul stereo. Operatorul nu comunică direct cuaceastă componentă.

Mecanismele care ghidează scenele recepţionează semnale analoge, unexemplu fiind voltajul, dar pe computerul gazdă sunt disponibile doar semnale


- 207 -

digitale. Principala menire a componentelor electronice este de a face tranzlaţiaA/D şi D/A posibilă.

Procesorul în timp real este o consecinţă normală a conceptului de calculdistributive. Scopul principal este de a controla interfaţa de utilizare şi de a calculacoordonatele scenei din coordonate model în coordonate în timp real. Acest procescuprinde punerea în aplicare a ecuaţiilor de coliniaritate şi inversarea orientăriiinterioare la o viteză de 50 până 100 de ori pe secundă.

Computerul gazdă

Separarea aplicaţiilor în timp real de alte calcule generale efectuate faceca plotterul analitic să fie un instrument periferic cu care gazda comunică prin alteinterfaţe standard. Scopul computerului gazdă este de a asista operatorul pedurata procedurilor fotogrammetrice cum ar fi orientarea unui stereomodel şidigitizarea acestuia.

Creşterea rapidă a performanţelor computerelor personale (PC) şi preţulrelativ mic al acestora, face ca acestea să fie alegerea normală în poziţia decomputer gazdă. Mai există şi alte tipuri de computer gazdă cum ar fi staţiile delucru UNIX.

Instrumente auxiliare

În funcţie de tipul de componente, se mai pot adăuga şi instrumenteauxiliare cu scopul de a îmbunătăţii funcţionalitatea componentelor de bază. Unasemenea instrument este sistemul de superpoziţionare (superpositioning system).În acest instrument situaţia digitizării este expusă pe un mic monitor cu rezoluţiemare. Monitorul este introdus pe calea optică şi astfel operatorul vede hartadigitizată suprapusă pe stereomodel. Acest dispozitiv este de mare ajutor laverificarea rapidă a corectitudinii şi complexităţii informaţiei grafice.

6.1.2. Funcţii de bază

Plotterele analitice operează în două moduri, stereocomparativ şi model.Noi am discutat în primul rând de modul model deoarece acesta este moduloperaţional standard.

Modul model

Să presupunem că am stabilit un stereomodel. Adică, fotogramele suntaşezate şi orientate la un sterecomparator. Scopul este de a deplasa marca înlocaţiile de interes, de exemplu, la muchiile pe care trebuie să le digitizăm. Cumajungem la locaţia dorită?

Marca (indicatorul de măsurare) şi ochelarii (binoculars), rămân nemişcate.În consecinţă fotogramele trebuie să se mişte de la un punct la altul. Noile poziţiisunt indicate de către dispozitivul indicator, de exemplu deplasând cursorul pedirecţia noului punct. Poziţia cursorului este citită constant de către procesor în


- 208 -

timp real. Semnalul analogic este transformat în locaţie 3D. Poziţia 3D esteinstantaneu convertită în coordonatele fotogramei. Acest proces are loc princalcularea în primă etapă a coordonatelor imagine cu ecuaţiile de coliniaritate,urmat de calculul coordonatelor prin inversarea orintării interioare.

X, Y,Z = derivatele mişcării instrumentului de indicarex’_, y’_= f(ext.or_,X, Y, Z, c)x’’ , y’’ = f(ext.or ,X, Y, Z, c)xm’ , ym’ = f(int.or, x, y)xm’’, ym’’ = f(int.or, x, y)

Aceste ecuaţii reprezintă transformarea clasică în timpi reali a plottereloranalitice. Procesorul citeşte constant interfaţa de utilizare. Schimbările indicatoruluisunt translatate în coordonatele model X,Y,Z , care în schimb sunt transformate încoordonatele scenei xm, ym introduse în mişcarea cuplului. Aceste transformări suntrepetate de cel puţin 50 de ori pentru a furniza o mişcare fină. Este important dereţinut că indicatorii nu mişcă direct cuplele. Alternativ, coordonate model pot fifurnizate de către computerul gazdă.

Modul comparativ

Este clar că modul comparativ necesită parametrii ambelor orientări,interioară şi exterioară. Aceşti parametrii sunt cunoscuţi doar după orientareainterioară şi orientarea relativă. Anterior acestei situaţii plotterele analiticeoperează în modul comparativ. Se va aplica acelaşi principiu explicat anterior.Procesorul citeşte poziţia indicatorului la fel ca mai devreme. În locul utilizăriiparametrilor vom folosi parametrii aproximativi. De exemplu, cei 5 parametrii aiorientării relative vor fi puşi pe 0 şi se vor face aceleaşi aproximări ale orientăriirelative, discutate în capitolul 2. Deoarece sunt folosite doar estimări sumare aparametrilor orientării şi locaţiile folosite vor fi aproximate. Determinarea precisă apunctelor folosite se face obţinând paralaxele, exact în acelaşi mod ca şistereocomparator, cu ajutorul indicatorilor fără mutarea directă a cuplelor.

6.1.3. Derularea clasică a operaţiunii

În această secţiune vom descrie derularea clasică a operaţiunii, începândcu definirea parametrilor, efectuarea orientărilor şi introducere aplicaţiilor. Dereţinut că, comunicarea este efectuată exclusiv prin intermediul computeruluigazdă folosind preferabil o interfaţă grafică de utilizare (graphical user interface,GUI), cum ar fi Microsoft Windows.

Definirea parametrilor de sistem

După instalarea unui plotter analitic, trebuie definiţi anumiţi parametrii. Uniidintre aceşti parametrii sunt în mare măsură dependenţi de sistem, mai ales ceiraportaţi la interfaţa de utilizare. Un bun exemplu este sensibilitatea mărcii


- 209 -

(instrumentul de indicare). O rotire a rotiţei manuale corespunde unei mişcăriliniare în model (de fapt o translaţie a cuplelor). Această valoare poate fischimbată.

Alţi parametrii de sistem cuprind definirea unităţilor de măsură, aunghiurilor, a factorului de scară, a constantei etc. Unii dintre parametrii suntfolosiţi ca valori implicite, adică pot fi schimbate la unele procese în care suntcuprinşi aceştia.

Definirea datelor auxiliare

Aici includem informaţiile necesare procedurii de orientare. Pentruorientarea interioară a camerei sunt necesari anumiţi parametrii.

Aceştia cuprind;· lungimea focală calibrată,· coordonatele punctului de bază (principal),· coordonatele punctelor de sprijin (reper) şi· distorsiunea radială.

Pentru acest proces există softuri cu diferite grade de flexibilitate şifacilitare a introducerii datelor. De exemplu, la majoritatea procedeelor de calibrarea camerelor, coordonatele reperelor nu sunt disponibile într-un mod explicit, fiindnecesară calcularea prin măsurarea distanţei dintre acestea. În acest caz, softulgazdă trebuie să permită introducerea distanţelor, pentru ca operatorul să nu fienevoit să calculeze coordonatele.

Pentru orientarea absolută este nevoie de punctele de control. Este depreferat ca punctele de control să fie introduse înainte ca procesul de orientareabsolută să fie efectuat. De asemenea, ar trebui să fie posibilă importarea unuifişier cu puncte de control de la sol, dacă acesta există, ca rezultat al reperajuluifotogrammetric. Datele camerei şi punctele de control trebuie să fie independentefaţă de datele proiectului deoarece, mai multe proiecte pot utiliza aceleaşiinformaţii.

Definirea parametrilor de proiect

Informaţiile unui proiect, de obicei cuprind numele proiectului precum şialte date descriptive legate de acesta. La acest nivel este de preferat să definimnumărul de puncte de paralaxe şi limita procedurilor de orientare, cum ar finumărul maxim de repetiţii şi numărul minim de parametrii între repetiţii.

Informaţii mai detailate sunt necesare la definirea unor parametrii model.Datele calibrării camerei trebuiesc asociate cu fotografiile scenelor din stânga şidreapta.

Orientarea interioară

Orientarea interioară începe prin amplasarea fotogramelor.Uneori accesibilitatea este restrânsă, mai ales când sunt fixate în anumite

poziţii. În acest caz, sistemul ar trebuie să mişte imaginile în poziţii care permit cât


- 210 -

mai bine accesul la acestea. După reglarea tuturor butoanelor de comandă alevizualizatorului, mai trebuiesc definite unele opţiuni şi câţiva parametrii. Aceştiacuprind introducerea denumirii fişierului şi transformările ce urmează a fi folosite înorientarea interioară. Sistemul este acum pregătit pentru măsurarea punctelor desprijin. În baza informaţilor din fişierul camerei, sunt calculate coordonateaproximative ale cuplelor şi cuplele care urmează a fi introduse. Poziţionarea finăeste efectuată cu ajutorul unui instrument de indicare-numit marcă.

Cu fiecare măsurare, poziţia punctelor de sprijin următoare devine maiprecisă. De exemplu, prima măsurare permite determinarea unui mai bun vectorde translaţie. După a doua măsurare, este calculată o valoare mai precisă aunghiului de rotaţie. În acest fel, imaginile se apropie tot mai mult de poziţiaadevărată a fiecărui reper. După ce punctele de sprijin specificate în procesul decalibrare sunt măsurate, parametrii de transformare sunt calculaţi şi prezentaţiîmpreună cu rezultatul statistic, cum ar fi abaterea şi deviaţia standard. Trebuie săspunem că orientarea interioară este efectuată în modelul comparativ. Dupăacceptare, parametrii orientării sunt descărcaţi de procesor în timp real.

Orientarea relativă

Orientarea relativă necesită în primul rând o orientare interioară reuşită.Înaintea fazei de măsurare anumiţi parametrii trebuiesc definiţi, ca de exemplu,numărul de puncte de paralaxă şi tipul orientării. Plotterul analitic este setat tot înmodul comparativ.

Cuplele sunt direcţionate spre a aproxima locaţiile punctelor de interes,care sunt distribuite regulat pe toată suprafaţa modelului. Sunt calculate poziţiileaproximative în conformitate cu indicaţiile din secţiunea anterioară. Acum,operatorul selectează un punct adecvat pentru eliminarea paralaxelor. Acestproces este posibil prin oprirea unei scene şi deplasarea celeilalte până când unpunct nu mai prezintă paralaxă.

După măsurarea a 6 puncte, parametrii orientării relative sunt calculaţi iarrezultatele sunt afişate. Dacă rezultatul este acceptat, parametrii vor fi salvaţi înprocesorul RT şi va fi stabilit un model. În această etapă, plotterul trece în modulmodel. Acum, operatorul trece în modelul orientat. Pentru a măsura puncteadiţionale, sistemul trece automat în modul comparativ pentru a-l forţa pe operatorsă elimine paralaxele.

Este o bună practică introducerea punctelor de control în măsurători,precum şi rezultatele orientării relative. De asemenea, este indicat să măsurăm 12sau mai multe puncte.

Orientarea absolută

Orientarea absolută necesită o bună orientare interioară, precum şi oorientare relativă. În cazul în care punctele de control sunt măsurate în timpulorientării relative, sistemul calculează imediat orientarea absolută. Îndată ceinformaţia minimă de control este măsurată, sistemul calculează locaţii pentrupunctele adiţionale şi se poziţionează în conformitate cuplele.


- 211 -

6.1.4. Avantajele plotterelor analitice

Tabelul următor prezintă avantajele plotterelor analitice în detrimentulplotterelor standard sau a celor asistate de computer. Când spunem plotter asistatde computer , ne referim la stereoplotterul cu decodificatoare ataşat la sistemul decoordonate mecanic în aşa fel încât coordonatele model să poată fi înregistrateautomat. Un computer procesează datele şi determină parametrii de orientare.Acei parametrii trebuiesc raportaţi manual.

Tabelul 6.1Avantajele plotterelor analitice

6.2. Staţii Fotogrammetrice Digitale (Digital PhotogrammetricWorkstations)

Probabil singurul produs semnificativ de fotogrammetrie digitală esteDigital Photogrammetric Workstation (DPW) , denumit şi softcopy workstation.Rolul DPW în fotogrammetria digitală este echivalentul plotterului analitic înfotogrammetrie.

Dezvoltarea DPW este influenţată în mare măsură de tehnologia IT. Luândîn considerare natura dinamică a terenului, nu este surprinzător că DPW este în


- 212 -

continuă schimbare, mai ales în ceea ce priveşte performanţele. Ar fi aproapeimposibilă alcătuirea unei liste complete cu produsele curente disponibile şidomeniile în care sunt folosite produsele fotogrammetriei digitale.

6.2.1. Situaţia actuală

În fotogrammetria digitală s-au făcut mari progrese în perioada ultimilor anidatorită disponibilităţii de hardwarw şi software, a staţiilor de lucru digitale tot maiputernice la procesarea informaţiei şi capacităţii tot mai mari de depozitare.Suntem martorii trecerii de la fotogrammetria convenţională la cea digitală, iarDPW joacă un rol cheie în această tranziţie.

Staţii Fotogrammetrice Digitale (Digital Photogrammetric Workstations) şiMediul Fotogrammetriei Digitale (Digital Photogrammetry Envoironment)

Fig. 6.4. Diagrama mediului fotogrammetric digital

Figura 6.4. este diagrama mediului fotogrammetric digital. Pe zona deinput avem o cameră digitală sau un scanner cu ajutorul căruia se pot digitizafotografiile aeriene. În centrul diagramei se află DPW. În partea de output se aflăun film recorder pentru a produce copii în format raster şi un plotter pentruproducere de copii în format vectorial.

Aşa cum am discutat în capitolele anterioare, imaginile digitale suntobţinute folosind direct camere electronice sau indirect scanând fotografiile dejaexistente. Claritatea fotografiilor digitale depinde cel mai mult de claritatea oferităde camerele electronice sau de scannere.


- 213 -

Fig. 6.5. Staţie Fotogrammetrică Digitală

Fig. 6.6. Intergraph Image Station Z

În figura 6.5. şi 6.6. sunt prezentate staţii fotogrammetrice digitale. Laprima privire arată la fel ca şi staţiile grafice normale. Diferenţa e reprezentată destereo display, sistemul de măsurare 3D şi capacitatea ridicată de stocare a tuturorimaginilor conţinute de proiect. Secţiunea 6.2.2. dezbate mai pe larg acesteaspecte. Staţia din figura 6.5. are 2 monitoare. În acest fel stereo monitorul este înîntregime dedicat imaginii. Informaţia adiţională, cum ar fi interfaţa grafică deutilizare, este prezentată pe al doilea monitor. Opţional, ca alternativă la trackball(instrumentul de indicare 3D), sistemul poate fi echipat cu roţi manuale.


- 214 -

Caracteristica principală a Intergraph Image Station Z este monitorul de 28inch panoramic, care oferă o privire larg deschisă asupra câmpului de lucru (figura6.6.). Ochelarii cu cristale lichide (3) asigură o capacitate de distingere ridicatăasupra câmpului de lucru. Emiţătorul infraroşu situat deasupra monitorului (4)conferă sincronizare şi permite privirea în ansamblu. Instrumentul indicator 3D (6)permite digitizarea fără utilizarea mâinilor, iar cele 10 taste de comandă faciliteazăutilizarea meniului de funcţii.

6.2.2. Componentele sistemului de bază

CPU unitatea centrală de procesare trebuie să fie destul de performantăpentru a calcula informaţia adunată. Unele staţii de lucru procesează în paralel.

OS sistemul de operare ar trebui să aibă la bază 32 de bytes, un sistemadaptat procesării în timp real. UNIX este unul dintre sistemele care îndeplinescnevoile unei staţii de lucru fotogrammetrice, fiind cea mai utilizată până la apariţiaWindows 95 şi NT.

Memoria principală, datorită cantităţii mari de informaţie aceasta trebuiesă asigure suficientă memorie . Configuraţia tipică a DPW are 64 MB, sau mai multîn ceea ce priveşte RAM.

Sistemul de stocare, constă într-un instrument de accesare rapidă,exemplu, hard disk sau instrumente tip memorie externă de mare capacitate.

Sistemul grafic, este o altă componentă crucială a DPW. Scopulprocesorului monitor este de a prezenta şi capta informaţii de tipul imaginilor rastersau vector (GIS), procesarea acestora şi depozitarea în memoria monitoruluiprecum şi updatarea acestora. Sistemul display se ocupă de asemenea degestionarea cursorului şi informaţia produsă de mouse.

Sistemul de vizualizare 3D este o componentă distinctă a unui DPW.Acesta permite vizionarea modelului fotogrammetric confortabil şi color. Pentru aputea viziona cu ochiul liber stereoscopic, imaginea stângă şi dreaptă trebuieseparate.

Instrumentul de măsurare 3D este folosit de către operator pentru aefectua măsurători. Acesta poate varia de la o combinaţie de mouse 2D şitrackball, până la un instrument complex cu mai multe taste cu funcţiiprogramabile.

Reţea, un DPW modern îşi desfăşoară cu greu activitatea într-un mediuizolat. Este conectat la un scanner şi la celelalte DPW.

Interfaţa de utilizare, constă în componente de hardwarw cum ar fi,tastatura, mouse şi echipamente periferice ca, pedale, discuri sau rotiţe acţionatemanual sau cu picioarele. O componentă crucială este interfaţa grafică de utilizare(GUI).

6.2.3 Funcţii ale sistemului de bază

Funcţiile de bază ale sistemului pot fi împărţite în următoarele categorii:Arhivare: stocare, comprimarea imaginilor şi decomprimarea imaginilor.Procesare: scopuri de procesare a imaginilor, sporirea şi reconstituirea.


- 215 -

Vizualizarea şi parcurgerea: vizualizarea imaginilor şi a subimaginilor,zoom in şi out, parcurgerea unui model sau a unui întreg proiect.

Măsurarea 3D: măsurarea interactivă a punctelor şi caracteristicilor până lamărimi de sub-pixel.

Suprapunerea: datele măsurate sau hărţile digitale trebuie suprapuse peimaginile vizualizate.

Dezbaterea tuturor funcţiilor sistemului depăşeşte scopul acestei cărţi. Nevom concentra pe sistemul de stocare, pe display, pe sistemul de măsurare şiparcurgerea sistemului.

Sistemul de stocare

Un proiect de cartografiere fotogrammetrică de mărime medie conţine sutede fotografii. Presupunem că se folosesc imagini digitale cu rezoluţie de 16K*16K(dimensiunea pixel de aproximativ 13µm), este nevoie de o capacitate de stocarede 256 MB per imagine necomprimată alb-negru. Considerăm ca rată decomprimare 3, vom obţine 80MB per imagine. Pentru a depozita un proiect dedimensiuni medii avem nevoie de un spaţiu considerabil.

Nu doar fotogrammetria necesită spaţii mari de depozitare pentruinformaţie. Sursele pentru depozitare pot fi următoarele:

Hard disk: este o alternativă costisitoare dar cea mai eficientă, mai alespentru operaţiile în timp real, parcurgere şi vizualizare a imaginilor.

Disc optic: timpul de accesare este lent, la fel şi transferul de date, darpreţul este mic. Clasicul CD-ROM sau CD-R (writable) cu o capacitate de afroxx.0,65 GB poate găzdui doar un stereomodel. Până când capacitatea acestora vacreşte vor fi în continuare folosite doar pentru schimb de date de mici dimensiuni.

Benzi magnetice: acestea oferă cel mai mic cost /GB dar, datoritătransferului de date foarte încet, acestea sunt folosite doar ca backup.

Atunci când se face designul ierarhic al unui instrument de stocare se vaţine cont de câţiva factori esenţiali, cum ar fi, capacitatea de stocare, timpul deaccesare şi rata de transfer. În plus se va ţine cont de modalitatea de accesare ainformaţiei, secvenţial sau la întâmplare.


- 216 -

Fig. 6.7. Componentele de bază ale unui sistem DPW

Sistemul de vizualizare şi măsurare

Un aspect important al oricărui sistem fotogrammetric de măsurare,analogic sau digital, este componenta vizuală. Vizualizarea şi măsurarea tipică seefectuează stereoscopic, chiar dacă unele operaţii nu mai necesită acest proces.Aşa cum am afirmat în unul din capitolele anterioare, omul poate discerne cuochiul liber 7-8 lp/mm, deci vizualizarea necesită o magnificare a imaginii de 5-10ori. Pentru a profita de rezoluţia filmelor fotogrammetrice trebuie folosiţi ochelariifotogrammetrici din dotarea staţiilor de lucru.

Tabelul 6.2Lista valorilor de zoom şi mărimea corespunzătoare a zonei de film

vizualizată cu ochelarii


- 217 -

Dacă se compară capacităţile de vizualizare ale plotterelor analitice cu celeale DPW vom observa în primul rând, că această funcţie este efectuată de către unsubsitem grafic, monitorul. De exemplu, avem un film cu o rezoluţie de 70lp/mm,vizualizat la un zoom de 10X şi uitându-ne în tabelul 6.2. observăm că are undiametru de 20mm. Pentru a conserva rezoluţia filmului, ar trebui digitizat cu omărime de pixel de 6µm(1000/(2x70)). De aici rezultă că monitorul ar trebui săarate mai mult de 3Kx3K pixeli. Monitoare cu o asemenea rezoluţie sunt rarîntâlnite sau sunt extrem de scumpe.

Dacă scădem rezoluţia necesară şi presupunem că digitizarea esteefectuată cu o mărime pixel de 15µm, un monitor cu o rezoluţie normală de1280x1024 ar trebui să facă vizibilă o suprafaţă comparabilă cu cea a plottereloranalitice.

Magnificarea, mai des întâlnită sub termenul de zoom in/out, esteefectuată prin schimbarea numărului de pixeli vizualizaţi în numărul de pixeli aimonitorului. La efectuarea unui zoom in, sunt folosiţi mai mulţi pixeli ai monitoruluidecât ai imaginii. În consecinţă, mărimea imaginii vizualizate scade şi afecteazăvizualizarea stereoscopică.

Claritatea măsurătorilor interactive depinde de cât de bine poate fiidentificată o trăsătură pe o rezoluţie şi de mărimea cursorului. În cele din urmă,mărimea pixel stabileşte limita minimă. Presupunând că eroarea maximă este de 2pixeli, deviaţia standard este aproximativ 0,5 pixeli. O claritate mai bună a mărimiisubpixel se poate obţine în două modalităţi. Una dintre ele este folosirea unuimonitor cu mai mulţi pixeli decât pixelii imaginii (figura 6.8. a). Presupunem căfolosim un monitor pixeli 3x3 pentru a o imagine de un pixel. Deviaţia standard amăsurătorii este acum 0,15 pixeli imagine. Aşa cum am precizat mai devreme,folosind mai mulţi pixeli pentru monitor , un pixel imagine reduce mărimeacâmpului vizual. În exemplul următor, doar o suprafaţă de 16mm ar putea fivizualizată cu greu.

Fig. 6.8. Soluţii pentru măsurătorile de precizie subpixel

În figura 6.8. (a), un pixel imagine este vizualizat la m pixeli monitor, m>1.Cursorul se deplasează în creşterea pixelilor monitor care corespund lui 1/m pixeliimagine. În (b), imaginea este deplasată sub poziţia cursorului reglat în creştereamai mică decât pixelii imagine. Acest fapt necesită realcătuirea imaginii din locaţiide dimensiune subpixel.


- 218 -

Pentru a evita problema reducerii câmpului vizual, există încă un tip deabordare a clarităţii măsurătorilor subpixel. În această metodă, cursorul este fixatîn centrul ecranului şi este deplasată în schimb, imaginea. Astfel imaginea nu arenevoie de creşterea în profunzime a pixelilor. Această metodă are nevoie de timpireali pentru a avea o mişcare fină.

În concluzie, vizualizarea efectuată pe un DPW este inferioară celeefectuate pe un stereoplotter, dar pentru a elimina această problemă vom folosimonitoare cu o rezoluţie ridicată.

Vizualizarea stereoscopică

O componentă esenţială a DPW este sistemul de vizualizare stereoscopic(sunt procedee fotogrammetrice care nu necesită acest sistem, ele putând fiefectuate prin practici monoscopice).

Pentru ca un operator să vadă stereoscopic, imaginile stângă şi dreaptătrebuiesc separate. Această separare se poate efectua în modalităţi diferite,spaţial, spectral sau temporal (vezi tabelul 6.3.).

Tabelul 6.3.Separarea imaginilor pentru vizualizarea stereoscopică

Separarea Implementarea

Spaţială2 monitoare + stereoscop

1 monitor + stereoscop (ecran împărţit)2 monitoare + polarizare

Spectrală AnaglifăPolarizată

Temporală Alternarea imaginilor stângă şi dreaptăSincronizarea prin polarizare

Se poate afirma că cea mai simplă cale de a efectua vizualizareastereoscopică este de a dispune cele două imagini ale unei stereoperechi pemonitoare separate. Vizualizarea este efectuată prin metode tehnice optice,stereoscop sau polarizare. Matra a materializat acest principiu prin aranjarea adouă monitoare la unghiul necesar cu straturi verticale şi orizontale polarizatesituate în faţa acestora.

Ne este prezentat un exemplu de ecran împărţit în figura 6.9., în careimaginile din stânga şi dreapta sunt expuse pe aceleaşi părţi ale ecranului. Unstereoscop montat în faţa unui ecran asigură vizualizarea, dar pentru o singurăpersoană. Un posibil dezavantaj este rezoluţia deoarece este disponibil doarjumătate din ecran pentru vizualizarea modelului.

Cel mai des întâlnit mod spectral de separare este imaginea anaglifă. Celemai multe sisteme folosesc separarea temporală în combinaţie cu luminapolarizată. Imaginea stângă şi dreaptă sunt expuse într-o succesiune rapidă peacelaşi ecran. Pentru a obţine o imagine fără licărire, trebuie să aibă o rată derefresh de 60 Hz/imagine la un monitor de 120Hz.


- 219 -

Fig. 6.9. Sistem de vizualizare cu ecran împărţit

Pentru vizualizarea stereo modelului sunt disponibile 2 soluţii. După cumne arată figura 6.10. (a), un paravan polarizat este montat în faţa unui monitor.Acesta polarizează lumina produsă de monitor în sincronizare cu acesta. Unoperator care foloseşte ochelari polarizaţi, va putea vedea doar imaginea stângă,cu ochiul stâng, în timp ce polarizarea blochează orice contact vizual cu ochiuldrept. În timpul prezentării ciclului următor, situaţia este inversată, iar ochiul stângnu mai poate observa imaginea din dreapta. Sistemul prezentat în figura 6.5. areimplementată metoda polarizării.

A doua soluţie, prezentată în figura 6.10. (b), este mai des utilizată şi maipuţin costisitoare. Se bazează pe echipament optic activ care conţine un sistem deobturare alternativă a vederii. Sincronizarea cu ecranul este posibilă prinintermediul unui sistem cu raze infraroşii situat pe monitor (vezi figura 6.6.).

Parcurgerea

Termenul de parcurgere, se referă la deplasarea instrumentului de indicare3D, acţiune efectuată prin două metode. Metoda simplă este deplasarea cursoruluide către operator prin intermediul mouse-ului. Soluţia preferată este cea de-adoua, adică, păstrarea cursorului pe centrul ecranului, soluţie care necesităreafişarea imaginilor. Această operaţiune este asemănătoare cu cele folosite deplotterele analitice.

În ceea ce urmează vom vorbi despre a doua soluţie. Să presupunem căavem un stereo-DPW cu o rezoluţie de 1280x1024, monitor cu culori reale, şiimagini digitizate la 15µm mărimea pixel (sau aproximativ 16Kx16K pixeli).

Figura 6.10. prezintă schematic sistemul grafic şi cel de stocare.Componentele esenţiale ale sistemului grafic cuprind procesorul grafic, memoriamonitor, convertorul digital în analog (DAC) şi instrumentul de expunere (CRTmonitorul în cazul nostru).


- 220 -

Memoria monitor conţine procentul de imagine prezent pe monitor. De obiceiaceasta este mai mare decât rezoluţia ecranului pentru a o putea parcurge în timpreal. Imediat ce parcurgem în exteriorul imaginii monitor, datele altei imagini de pedisk vor fi trimise către sistemul grafic.

Sistemele grafice se prezintă sub formă de plăci grafice de înaltăperformanţă, cum ar fi plăcile RealiZm sau Vitec. Acestea sunt la fel de complexeca şi un CPU. Interacţiunea plăcilor grafice cu întregul sistem DPW prin solicitareaunei noi imagini, este o măsură critică pentru performanţele sistemului.

Fig. 6.10. Diagrama separării temporale

Factori ca organizarea stocării (figura 6.11.), lungimi de undă şi procesareasecundară sunt motive de întârziere în afişarea stereomodelelor.

Cu o rată de comprimare de trei, sunt necesari aproximativ 240MB pentrua salva o imagine color. În consecinţă, un sistem de stocare cu capacitatea de24GB ar putea stoca 100 de imagini on-line. Luând un hard disk de 2.4GB amputea stoca 10 imagini color.

Deoarece am dorit afişaj color real, aproximativ 2xMB sunt necesari pentrua ţine două imagini ale unui stereomodel (1280x1024x3Bytes=3,932,160 Bytes).Aşa cum am afirmat mai devreme, imaginile stângă şi dreaptă trebuiesc prezentatealternativ la o frecvenţă de 120Hz, pentru a obţine un model acceptabil. Doarmemoria cu port dual de mare viteză, cum ar fi VRAM (video RAM) satisface oasemenea rată de transfer.


- 221 -

Ce rată de parcurgere ar trebui să avem? Operatorii experimentaţi, pottrasa linii de contur cu o viteză de 20mm/sec. O cerere rezonabilă ar fi ca monitorulsă poată fi străbătut la două secunde în orice direcţie. Asta înseamnă1280x0,015/2≈10mm/sec în exemplul nostru.

Imediat ce vom deplasa instrumentul de indicare noi porţiuni din modeltrebuiesc afişate. Pentru a evita transferul instantaneu, fapt care nu este posibil,memoria monitor a fost extinsă cam cu de patru ori valoarea expunerii. În ciudafaptului că este posibilă parcurgerea unei distanţe de două ori mai lungă decâtdeschiderea ecranului, memoria a fost extinsă în cazul nostru (32 MB de VRAM).

Fig. 6.11. Diagrama sistemelor de stocare, grafic şi vizualizare

Cel mai mare avantaj al acestor procese fotogrammetrice este posibilitateade automatizare a acestor aplicaţii cum ar fi, triangulaţia aeriană, modelul digital deelevaţie şi al ortofotoplanurilor.

STAŢIA DIGITALĂ FOTOGRAMMETRICĂ

Staţia digitală fotogrammetrică se compune dintr-un scannerfotogrammetric de mare rezoluţie pentru digitizarea prin scanare a imaginii digitalesau dintr-o unitate de bandă pentru citirea imaginilor digitale obţinute prin baleiaj înspaţiul obiect ( figura 6.12.).

Staţia pentru exploatarea stereoscopică dispune de două monitoare, iarobservarea stereoscopică se realizează numai la unul dintre ele, cu ajutorulochelarilor 4, la celălalt display efectuându-se operaţii GIS- CAD.

Pentru vizualizarea rezultatelor, staţia trebuie să dispună de un plotterperformant.

Aceste sisteme sunt legate de un server de reţea şi lucrează sub controlulunui sistem software foarte puternic şi performant.


- 222 -

Exploatarea se poate face cu ajutorul soft-mouseului care dispune de toatefuncţiile necesare sau, opţional, sistemului îi poate fi ataşat un disc de picior pentrucontrolul deplasării mărcii de măsurare în direcţia z sau a deplasării modelului faţăde marcă în aceeaşi direcţie.

Funcţiile unei astfel de staţii trebuie să acopere următoarele domenii şioperaţii fotogrammetrice de bază ( figura 6.13.):

- exploatarea stereofotogrammetrică a imaginii digitale sau digitizate;- generarea modelului altimetric al terenului (MDAT) în mod automat;- efectuarea aerotriangulaţiei în mod automat;- exploatarea fotogrammetrică monoscopică.

Fig. 6.12. Staţia digitală fotogrammetrică

O serie de funcţii se pot efectua în mod manual, semiautomat sau completautomat.


- 223 -

Fig. 6.13. Operaţiile executate într-o staţie digitală fotogrammetrică (dupăZăvoianu)

STAŢII FOTOGRAMETRICE DIGITALE

Noua generaţie de echipamente fotogrammetrice la care se pot eşantionadatele de referinţă necesare modelelor digitale este reprezentată de staţiilefotogrammetrice digitale (digital photogrammetric workstation-DPW). În tehnologiafotogrammetrică digitală rolul acestora este echivalent cu cel al echipamenteloranalitice universale din tehnologia fotogrammetrică analitică.

Dezvoltarea staţiilor digitale este foarte mult influenţată de tehnologiasistemelor de calcul. Considerând natura dinamică a acestui domeniu, nu estesurprinzător să se constate că staţiile digitale sunt într-o schimbare permanentă, cese manifestă în termenii performanţei, nivelului de confort, componentelor,costurilor şi firmelor care le oferă pe piaţă. Având în vedere aceste aspecte, estepractic aproape imposibil să se întocmească o listă comprehensivă a sistemelordisponibile comercial şi cu atât mai mult o descriere a lor foarte detaliată.


- 224 -

În prezent este fezabil să se construiască staţii digitale folosindcomponente disponibile comercial. Acestea oferă diferite avantaje cum ar fi:

- timp scurt de realizare şi cost suficient de redus;- arhitectură deschisă şi independenţă a platformei de calcul;- portabilitatea programelor de aplicaţii;- ţinerea la zi mult mai facilă şi frecventă a sistemului;

Luând ca factori principali performanţa şi funcţionalitatea, Dowmanpropune următoarele patru categorii de clasificare a staţiilor digitale:

- sisteme cu performanţe şi funcţionalitate similare unui echipamentanalitic universal, potenţiale să extragă automat liniile (trăsăturile);

- sisteme cu performanţe şi funcţionalitate similare unui echipamentanalitic universal, unde liniile (trăsăturile) sunt culese asistat deplatforma de calcul;

- sisteme proiectate pentru aplicaţii specifice, cu nivel superior deperformanţă, dar funcţionalitate limitată;

- sisteme caracterizate prin performanţă şi funcţionalitate limitată, însăavând un preţ de cost scăzut.

Un alt mod de clasificare a staţiilor digitale propus de Heipke, consideră cafactor principal produsele fotogrammetrice care pot fi obţinute cu ajutorul lor.Clasele incluse în cadrul acestuia sunt:

- staţii care au implementată funcţia de observare stereoscopică,utilizate primar pentru stereorestituţie. Ele includ atât sistemele de calitatesuperioară, cât şi pe cele de calitate inferioară;

- staţii la care există numai posibilitatea de observare monoscopică,folosite doar la restituţia elementelor planimetrice, extrase de exemplu prindigitizarea ortofotoimaginilor (ortofotohărţilor şi ortofotoplanurilor ). Informaţia decotă se poate extrage ulterior din modelul digital altimetric;

- staţii pentru execuţia lucrărilor de aerotriangulaţie, care aufuncţionalitate specifică realizării transferului de puncte şi măsurării liniilor(trăsăturilor) din imagini multiple, la un nivel de automatizare cât mai înalt;

- staţii destinate generării automate a modelelor digitale altimetrice şitotodată potenţiale să le editeze interactiv şi de asemenea să le verifice calitatea ;

- staţii proiectate în vederea generării ortofotoimaginilor. Au un modulspecial pentru ortofotoproiecţii şi mozaicare. Astfel de module sunt practicadăugate sistemelor dezvoltate cu precădere pentru aplicaţiile de teledetecţie.

Aşa cum s-a specificat anterior, staţiile fotogrammetrice digitale suntechipamente cu un ritm de dezvoltare dinamic, supus permanent schimbărilor.Structural, ele includ în prezent următoarele componente principale ( figura 6.14.):

- unitatea centrală de prelucrare (C.P.U. – central processing unit), careeste necesar să fie suficient de rapidă, având în vedere cantitatea mare decalcule, ce se impun a fi executate. Din acest considerent, în numeroase situaţiisistemele staţiilor sunt echipate multiprocesor. De asemenea, prin însăşi naturalor, multe procese de calcul aferente unităţii centrale sunt adecvate prelucrării


- 225 -

paralele. Procesoarele paralele sunt disponibile acum la preţuri rezonabile. Dar,programarea lor este foarte complexă, ceea ce le limitează însă utilizarea în cadrulstaţiilor ;

- sistemul de operare ( O.S. – operating system ), adecvat prelucrării întimp real, sistemul UNIX satisface această cerinţă, iar în ultima vreme sistemulWINDOWS a început să fie tot mai mult prezent pe staţiile fotogrammetrice;

- memoria principală, se impune a fi disponibilă într-o cantitate suficient demare. Configuraţiile tipice acum, utilizează sau chiar depăşesc 1GB de memorieRAM;

Fig. 6.14. Componentele de bază ale unei staţii fotogrammetrice digitale

- sistemul de stocare, ce trebuie să asigure spaţiu suficient pentru maimulte sute sau chiar mii de imagini (fotograme). Uzual acesta conţine dispozitivede stocare cu acces rapid la informaţii, constând din discuri dure (hard disks) şimedii pentru stocări de masă, compuse din discuri optice şi benzi magnetice,caracterizate prin acces mai lent la informaţii;

- sistemul grafic, a cărui funcţie constă în realizarea afişării grafice,reprezintă o componentă crucială. Scopul procesorului de afişare sauprocesorului grafic prezent în structura sa, este să apeleze datele raster(imagine) şi vector (S.I.G.), să le prelucreze şi stocheze în memoria deafişare sau memoria grafică şi totodată să asigure reactualizareamonitorului. Sistemul de afişare grafică, de asemenea prelucrează datelede intrare pentru mouse şi cursor:

- sistemul de observare (vedere) 3D sau stereoscopică, este o componentădistinctă, care practic nu se întâlneşte la alte staţii de lucru. El are funcţiade a asigura observarea stereoscopică (alb/negru sau color) a modeluluifotogrammetric la un nivel cât mai confortabil;


- 226 -

- dispozitivul de măsurare 3D, utilizat pentru măsurarea stereoscopică decătre operator. Soluţia acestuia poate fi de la o combinaţie a unui mouseobişnuit 2D şi un dispozitiv cu bilă rulantă (track ball), până la un dispozitivreprezentând un mouse complex, cu mai multe butoane, având funcţiiprogramabile;

- interfaţa utilizatorului, alcătuită din componente hardware astfel cum sunt:tastatura, mouse-ul şi dispozitivele auxiliare, asemenea discurilor de mânăsau picior. În cadrul său, o componentă de maximă importanţă esteinterfaţa grafică pentru utilizator ( graphical user interface – G.U.I. );

- reţeaua, constituie un alt element important al staţiei. Cu toate că o staţiemodernă lucrează foarte mult independent, prin intermediul reţelei eapoate fi conectată cu sistemul de scanare a imaginilor, precum şi cu altestaţii, alcătuind împreună un sistem asemenea sistemului informaticgeografic. În acest context, conceptul client / server oferă o soluţie bazatăpe staţii multiple şi resurse împărţite ( de exemplu imprimantă, plotter ).

Funcţionalitatea de bază a sistemului staţiei poate fi partiţionată înurmătoarele categorii:

- arhivarea, compusă din stocare şi accesul la imagini, care subsecventcuprinde compresia şi decompresia acestora;

- prelucrarea, unde sunt incluse operaţiile de bază ale prelucrării imaginiiastfel cum sunt spre exemplu întărirea şi reeşantionarea;

- afişarea şi operaţia de deplasare a dispozitivului de puncte stereoscopicăsau 3D, denumită în limba engleză roaming. Cuprinde practic afişarea imaginilorsau subimaginilor, mărirea şi micşorea lor, respectiv deplasarea într-unstereomodel sau în totalitatea stereomodelelor incluse într-un proiect;

- suprapunerea şi stereosuprapunerea datelor măsurate sau a hărţilor şiplanurilor digitale existente, peste imagini;

Precizia măsurătorilor interactive depinde de cât de bine se poate identificaun element de imagine sau o caracteristică (trăsătură sau linie) la rezoluţiaacesteia şi la dimensiunea cursorului. Elementul final care stabileşte limita minimăeste dimensiunea pixelului. O soluţie directă rezidă în utilizarea unui număr maimare de pixeli ai monitorului de cât ai celor de imagine. Dar,aşa cum s-a subliniatmai sus, în acest caz se reduce câmpul de observare.

O componentă esenţială pentru staţia fotogrammetrică este sistemul devedere stereoscopică, chiar dacă un anumit număr de operaţii fotogrammetrice sepot executa monoscopic. Observarea stereoscopică solicită separarea celor douăimagini care alcătuiesc stereograma. Separarea se poate realiza în diferite moduri:temporal, când cele două imagini ale stereogramei sunt afişate alternativ,radiometric folosind polarizarea sau principiul anaglifelor, spaţial unde imaginilesunt afişate pe ecranul monitorului simultan (split screen) şi privite cu unstereoscop, respectiv printr-o combinaţie a acestor moduri.

Cele mai multe sisteme de staţii fotogrammetrice în prezent utilizeazăsepararea temporală, în conjuncţie cu polarizarea luminii. Imaginea din stânga şirespectiv din dreapta, sunt afişate într-o succesiune foarte rapidă pe acelaşi ecran.


- 227 -

Pentru a se realiza o observare a steromodelului lipsită de flicker, imaginile trebuiesă fie reîmprospătate (refreshed) la o rată de 60Hz pe imagine, ceea ce solicită unmonitor cu rata de reîmprospătare a imaginii de 120Hz.

Sunt disponibile două soluţii pentru observarea stereomodelului. Aşa cumse arată în principal, un ecran de polarizare activ este montat în faţa monitorului(unităţii de afişare). El polarizează lumina emisă de ecranul acestuia, sincronizatcu memoria de afişare (memoria grafică). Un operator care poartă ochelari pasivide polarizare (spre exemplu, cu lentila din stânga polarizată orizontal, iar ceadreaptă vertical) va vedea numai imaginea stângă cu ochiul stâng şi numaiimaginea dreaptă cu ochiul drept, aşa după cum polaritatea ecranului activ seschimbă orizontal şi vertical ciclic, cu frecvenţa de 120Hz. Acest sistem esteimplementat de exemplu, la staţia fotogrammetrică digitală construită de LHSystems.

A doua soluţie, este mult mai răspândită şi în acelaşi timp mult mai ieftinde realizat. Ea se bazează pe ochelari pentru observare stereoscopică activi, ceconţin obturatoare (măşti) care funcţionează alternativ, folosind tehnica obturăriiprin intermediul cristalelor lichide. Sincronizarea cu ecranul unităţii de afişare(monitorului), practic cu memoria de afişare, este realizată printr-un emiţător curaze infraroşii, aşezat deasupra monitorului. În acest caz ochelarii pentruobservare stereoscopică sunt mai grei decât ochelarii pasivi (cu polaritate fixă,orizontal şi vertical) folosiţi în soluţia anterioară, deoarece încorporeazăobturatoarele (măştile) şi o mică baterie pentru alimentare cu energie.

Avantajul oferit de ambele soluţii este că mai mulţi utilizatori pot săprivească stereoscopic în acelaşi timp, pe acelaşi ecran şi fără să menţină opoziţie fixă a capului. De asemenea, ele permit să se afişeze imagini color şi să seefectueze suprapuneri de imagini color. Dezavantajul principal este reducereastrălucirii comparativ cu imaginea afişată în mod normal de monitor, datorităfrecvenţei duble şi absorbţiei luminii de către ecranul de polarizare sauobturatoarele (măştile) cu cristale lichide.

Aşa cum s-a menţionat anterior, roaming este termenul în limba engleză,care se referă la deplasarea dispozitivului de punctare 3D (stereoscopică). Aceastapoate fi realizată aplicând două soluţii. În cadrul celei mai simple, cursorul (marcade măsurare) se deplasează pe ecran conform deplasării dispozitivului de punctare(spre exemplu a mouseului) de către operator. Totuşi, soluţia preferată este să seţină cursorul fixat în centrul ecranului, ceea ce necesită reafişarea imaginilor şiastfel să se realizeze o operare similară celei de la echipamentele analitice , undemarca de măsurare este totdeauna în centrul câmpului de vedere.

Efectiv, memoria de afişare se dimensionează de patru ori mai mare decâtrezoluţia ecranului monitorului, pentru a permite deplasarea (roaming) în timp real.

Sistemul grafic este reprezentat de o placă grafică (graphical board) deînaltă performanţă, astfel cum ar fi Leadtek sau GeForce şi este cel puţin la fel decomplex ca şi CPU. Interacţiunea sa cu întreaga staţie fotogrammetrică, deexemplu solicitarea de noi date imagine, reprezintă o măsură critică deperformanţă a sistemului acesteia.


- 228 -

Factori ca: organizarea stocării, lăţimea de bandă sau prelucrările adiţionale,cauzează întârzieri ale afişării stereoscopice şi prin urmare condiţionează directfuncţionalitatea.

Este posibilă culegerea de date foarte dense, care ajung până la 105 punctepe cm2 de imagine. Fiecărui punct, pe lângă valoarea de cotă îi sunt determinaţi şiparametri de precizie.

Eşantionajul automat al cotelor poate rula în paralel cu funcţiile interactive.De exemplu, sunt editate cotele punctelor măsurate într-un stereomodel, iar înstereomodelul vecin se execută eşantionajul automat. O altă variantă constă dineşantionarea interactivă a liniilor de frângere a pantei, limitelor de lacuri saupunctelor caracteristice morfologic, simultan cu cea automată pentru punctele dedescriere curentă. Acest mod de lucru asigură utilizarea extensivă a staţiei. Tipiceşantionajul automat se desfăşoară la o rată de măsurare de 10 – 200 puncte /secundă.

Culegerea şi editarea interactivă a cotelor, se poate realiza cu tehnici demăsurare şi editare astfel cum sunt măsurarea, respectiv editarea punct cu punct,profil cu profil, sau zonă cu zonă. De asemenea, este posibil să se măsoaremanual cotele de pe traseele curbelor de nivel, liniilor de frângere a pantei, sau dinpoziţiile ce prezintă importanţă sub aspect morfologic.

Toate variantele de lucru se desfăşoară având la dispoziţie permanent,grafică suprapusă peste stereomodel, realizată în timp real, ceea ce asigură celmai eficient control al calităţii datelor de cotă. Acestea sunt afişate grafic sub formăde puncte, profile, sau curbe de nivel.

Automatizarea eşantionării datelor de referinţă ale modelului digital lastaţiile fotogrammetrice, a atins nivelul de acceptanţă impus de lucrările realizatepentru aplicaţiile curente de producţie. Raportul beneficiu / preţ de cost este deordinul 10/1, în cazul imaginilor la scări mici şi modelelor digitale realizate numaipentru generarea de ortofotoplanuri şi ortofotohărţi. El scade însă, o dată cucreşterea scării imaginii şi a gradului de precizie solicitat. Practic pentru modeleledestinate aplicaţiilor la scări mari, unde este necesar să se identifice şi eşantionezeriguros liniile de frângere a pantei şi de asemenea să se elimine cotele măsurateautomat pe suprastructuri (vegetaţie, construcţii,etc.), operaţia de editare solicităun timp egal, sau poate chiar mai mare de cât cel necesar pentru eşantionaremanuală.

Culegerea manuală la staţiile fotogrammetrice este mai rapidă decât laechipamentele analitice universale. Staţia poate deplasa marca de măsurare(cursorul) instantaneu la următorul punct, eliminând timpul de aşteptare care estenecesar echipamentului analitic pentru deplasarea portimaginilor de la punct lapunct.

La staţiile fotogrammetrice digitale se poate implementa cu uşurinţăeşantionajul progresiv, selectiv, compus şi de asemenea cel sistematic.

Exploatarea fotogrammetrica a imaginii digitale presupune utilizarea uneimari varietăţi de date de intrare:


- 229 -

a) date raster:- date digitale (imagini digitale obţinute cu ajutorul dispozitivelor

optico-mecanice de baleiaj, a senzorilor opto-electronici);- date digitizate - se obţin prin scanarea documentelor analogice

prezentate sub forma de fotograme aeriene, satelitare saufotografii preluate cu ajutorul camerelor nemetrice;

b) date vectoriale:- date vectorizate, obţinute prin digitizarea planurilor, hărţilor sau

altor documente analogice;- date numerice, care pot fi: cadastrale, obţinute din măsurători

de teren din diverse sisteme SIG sau SIT;

c) date tematicePentru asigurarea unui format unic de intrare a datelor de bază în sistemul

de prelucrare trebuie asigurată digitizarea sau scanarea acestora cu dispozitiveperformante care să asigure formatul, precizia şi randamentul optim.

Pentru stocarea, arhivarea şi organizarea datelor de bază în vedereaprelucrărilor ulterioare se organizează baze de date ce pot fi : raster, vectoriale,hibride sau tematice.

FUNCŢIILE UNEI STAŢII FOTOGRAMMETRICE DIGITALE

Deosebim:- funcţii generale : funcţia ZOOM, rotaţia imaginii, întărirea contrastului,

histograma, analiza interactivă, crearea vederilor perspective, vizualizareatridimensională, întocmirea hărţilor topografice.

- funcţii fotogrammetrice de bază: orientarea interioară, orientarearelativă şi absolută, crearea modelului altimetric al terenului, întocmireaortofotohărţilor.

Una dintre principalele funcţii ale unei staţii digitale fotogrammetrice esteafişarea pentru observarea stereoscopică, stocarea şi organizarea pentruprelucrare a imaginilor de prelucrat.

Separarea imaginilor pentru vederea stereoscopică se efectuează curespectarea primei condiţii a vederii stereoscopice indirecte.

Există mai multe metode utilizate pentru separarea imaginilor digitale: cuajutorul stereoscopului, utilizând filtre de polarizare.

Orientarea interioară se poate efectua interactiv, semiautomat sauautomat.

Orientarea relativă permite afişarea imaginilor de orientat, identificarea înmod interactiv sau automat a punctelor corespondente, identificarea în modautomat a punctelor de sprijin, determinarea parametrilor transformării, editarea şianaliza rezultatelor precum şi generarea stereomodelului.

Orientarea absolută presupune identificarea în mod interactiv a punctelorde sprijin şi control, calculul parametrilor transformării şi analiza rezultatelor.


- 230 -

Exploatarea stereomodelului presupune colectarea formelor liniare, acoordonatelor elementelor extrase în etapa de exploatare a acestei conversii dedate.

Tabel 6.4Funcţiile staţiei digitale fotogrammetrice

(după ZAVOIANU, pag.384)


- 231 -

O parte din staţiile digitale fotogrammetrice sunt dotate cu facilităţileaparatelor clasice de stereofotogrammetrie, dar şi cu soft-mouse.

Fig.6.15. Exploatarea stereomodelului la staţiile digitale fotogrammetrice

Funcţiile cheie sunt:2, 12, 5 şi 6; ele permit startul şi se acţionează prinrotaţie în sensul acelor de ceasornic ( figura 6.15.).

Funcţiile pot fi utilizate în mod independent sau cumulate cu butoanele dedeplasare stânga şi dreapta.

Se presează butonul 1 sau 7 sau ambele butoane şi apoi funcţia cheie.Butoanele 3, 4, 10 şi 8 sunt utilizate pentru înregistrarea datelor punctiforme.

Pentru controlul mărcii de măsurare în direcţia x-y se deplasează mouse-ulîn aceste direcţii.

P- Mouse utilizat la staţia digitală fotogrammetrică Phodis-Zeiss (figura6.16.).

Fig.6.16. Soft- mausul la staţiile digitale fotogrammetrice (după ZAVOIANU)


- 232 -

Tipuri de staţii digitale fotogrammetrice

DVP(Digital Video Plotter) - Este o staţie digitală fotogrammetricădezvoltată pe baza unui calculator PC de către Departamentul de ŞtiinţeGeodezice şi de Teledetecţie al Universităţii Lavl, Quebec - Canada.

Aceasta este distribuită de firma Leica.Ecranul este împărţit în două, fiecare jumătate fiind ocupată de câte una

dintre cele două fotograme ale unei stereograme.Separarea imaginilor se efectuează cu ajutorul a patru oglinzi, ca în cazul

strereoscopului, montate într-un suport ataşat monitorului.Poziţia sistemului de observare se fixează de către operator pentru o

observare comodă.Marca de măsurare este formata din câţiva pixeli coloraţi în roşu şi se

deplasează prin acţionarea cursorului de 12” aferent tabelei de digitizare îndirecţiile X şi Y.

Cota Z se obţine prin eliminarea paralaxei longitudinale între cele douăsemimărci de măsurare, utilizând tastatura sau mouse-ul.

Staţia dispune de funcţiile unui aparat de fotogrammetrie analitică, sistemulsoftware este modular şi cuprinde funcţii de orientare interioară, relativă, absolută,calculul coordonatelor X, Y,şi Z.

Dispune de funcţii pentru asigurarea exportului datelor colectate unorsisteme de editare grafică compatibile cu sistemele: CAD, ARC, INFO, Autocad diMicrostation.

Traster 10 – este produs de firma Matra MS2i; poate exploata imaginidigitale (SPOT, TM).

Calculatorul de bază Sun prezintă procesor de imagine Pericolor, interfaţăreţea, mouse, tastatură, display color 1152 x 900 pixeli.

Sistemul software asigură funcţii pentru : separarea imaginilor care serealizează prin afişarea alternativă cu cristale lichide a imaginilor în poziţiesuprapusă pe ecran, observarea stereoscopică, asigurarea mişcării mărcii demăsurare în direcţia Z, asigurarea funcţiilor de focusare variabilă, supraimprimareacolor a elementelor cartate, corelare automată.

Datele colectate pot fi organizate şi exportate pentru diferite structuri SIGsau SIT.

Image Station - este construită de firma Intergraf; staţia digitalăfotogrammetrică poate exploata imagini digitale sau digitizate.

Observarea imaginilor este asigurată prin procedeul sclipirilor de separarea acestora.

Sincronizarea obturatoarelor de la afişarea cu cristale lichide şi de laobservare se face cu ajutorul unui sistem de emisie în infraroşu.

Elementele cartate pot fi supraimprimate în imaginile de referinţă într-unmod color.

Sistemul software asigură funcţiile fotogrammetrice de bază precum :


- 233 -

- corecţii geometrice- orientarea interioară- orientarea relativă- orientarea exterioară a unei imagini când se cunosc elementele de

orientare interioară- modele matematice pentru diferiţi senzori- pachete de aerotriangulaţie- funcţii de stocare- arhivare pentru import – export aferente sistemelor SIG sau SIT- funcţii de colectare a elementelor de bază : puncte, linii, poligoane- crearea modelului digital al terenului- întocmirea ortofotohărţilor

Sistemul Phodis – Carl ZeissPHODIS – Photogrammetric Digital Image processing System este un

sistem de software fotogrammetric cu componente hard, produs de firma Zeiss.Phodis Base – sistemul software de bază ;Phodis Sc – sistemul fotogrammetric de digitizare prin scanare ;Phodis St – exploatare stereofotogrammetrică ;Phodis Ts – generarea MDAT în mod automat ;Phodis M – exploatare fotogrammetrică monoscopică .

Erdas – Softploter este un produs al firmelor Erdas, Inc şi AutomaticInc.USA, de fotogrammetrie şi teledetecţie.

Sistemul hardware cuprinde o staţie de lucru Silicon Graphics (SGI) cuIRIX versiunea 5.2.

Utilizează Kork Digital Mapping System (KDMS) care cuprinde funcţii decolectare a datelor stereoscopic, monoscopic sau ortoscopic pentru producerea înmod automat a bazei de date digitale cartografice.

MicroStation Descartes este soluţia pentru fiecare proiect de Image-mapping, vizualizare sau conversie raster-vector. MicroStation Descartes esteproiectat pentru a fi utilizat în producţie de către ingineri topografi (figura 6.17.)şiinclude:

• Vizualizarea rapidă de imagini raster binare în tonuri de gri şi în culori.• Suport al formatelor fişierelor raster standard, suport de referinţă Type

90 şi de compresie.• Imprimarea imaginilor (draping) pe model şi vizualizare 3D.• Posibilităţi notabile de plotare cu Native RTL şi Post Script, MicroStation

plotting şi interfaţă disponibilă pentru ZEH, Cadnet şi Intergraph.• Localizarea imaginilor şi a instrumentelor de georeferinţă.• Instrumente de editare a imaginilor, inclusiv a transparenţei şi

translucidităţii, mozaicităţii şi a monitorizării, alinierea în coloane şi aşezarea înpagină, vectorizarea şi elaborarea rasterului. Personalizarea prin intermediulferestrei sau a meniului de instrumente de drag-and-drop, MicroStation BASIC esteun MDL cu referire API.


- 234 -

Fig. 6.17. Imagini din MicroStation Descartes

Soluţii în informatică:v centru de formare şi de suport tehnic;v comercializare de soluţii soft din domeniul infrastructurii.

Servicii:- elaborări grafice ale proiectelor de infrastructurăşi de sistematizare;- măsurători topografice cu GPS;- studii ale reţelei de drumuri existente cu aplicareîn planificarea întreţinerii

acesteia şi în cadastru;- suport tehnic informatic de realizare a bazelor de date teritoriale

complete ale reţelelor tehnologice: apă, electricitate, canalizare, etc.- suport în implementarea unei baze de date viabile, ce serveşte la

căutarea rasterelor alternative şi la intervenţii.

MicroStation V8 reprezintă următorul pas al produselor Bentley înspre oviziune care preferă componenta de modelare în inginerie. Aspectul cel maisemnificativ al lui MicroStation V8 e modificarea formatului fişierului utilizat pentru


- 235 -

arhivarea datelor grafice (figura 6.18.). Această modificare permite extindereafuncţionalităţii şi, în acelaşi timp, ridicarea la cote maxime a interoperabilităţii dândfişierului MicroStation V8 un format care depăşeşte conflictele dintre DGN şi DWG,astfel putând să se opereze mai bine pentru:• Utilizarea datelor în fluxuri de lucru hibride fără necesitatea conversiunii(operarea în fişiere de origine DWG);• Simplificarea comunicării prin capacitatea de operare în proiecte MicroStationV8 realizează editarea fişierelor de origine DGN/ DWG fără ajutorul produselor"ascunse".

Fig. 6.18. Proiecte MicroStation V8

Strada Polaris integrează într-un produs unic toate aspectele tehniceinteresante pentru un birou de proiectare de infrastructură. Accentul se pune pecele 7 tehnologii care fac din Strada Polaris un produs unic şi fără concurentă.

- utilitare topografice- geocodificare- utilitare grafice de bază- profile- controlul proiectelor rutiere- compatibilitate AutoCAD- inserarea rasterelor în fişierele Polaris.

Utilitare topograficeStrada Polaris a fost primul soft ce a implementat pe PC compensarea cu

metoda celor mai mici pătrate şi care a furnizat o evaluare a calităţii şi a fiabilităţii.Strada Polaris poate:

- reconstitui geometria reţelei plecând de la observaţiiparticulare fără a fi necesară definirea căminelor sau a altorelemente

- calcula geometria oricărei reţele folosind toate metodeletopometrice pentru a obţine un rezultat


- 236 -

- face compensarea reţelelor de talie mare (300-400 de staţii depompare) la fel de bine ca a celor clasice

- evalua calitatea bazându-se pe un indicator unic asociatfiecărei măsurări

- evalua fiabilitatea bazându-se pe un indicator unic asociatfiecărei măsurări

- neutraliza rezultatele suspecte pentru a testa ipotezele deeroare

- ţine cont automat de erorile de centrare în măsurărileunghiulare

- calcula automat precizia unei măsurări a distanţei- pondera global sau individual măsurările în funcţie de calitatea

aparatelor- asocia elipsele de eroare unei singure probabilităţi.

Geocodificarea reprezintă ansamblul tehnicilor de explorare a terenului care permitrealizarea unui plan de situaţie cât mai aproape de stadiul lui final, cu alte cuvintese referă la automatizarea creării planului plecând doar de la informaţiile terenului.

Strada Polaris permite explorarea tuturor caracteristicilor terenului şitraducerea lor într-o formă grafică corespunzătoare.

Utilizatorul poate de asemenea folosi "coduri funcţionale" şi macro-uri careîi permit să:

- definească legături între puncte într-o manieră completă- orienteze şi să aducă la scara dorită simbolurile- realizeze construcţii virtuale pentru măsurarea punctelor inaccesibile.

Utilitare grafice de bazăStrada Polaris dispune de librării grafice de simboluri, linii, puncte şi tabele

de coduri pe care utilizatorul le poate administra în funcţie de cerinţe.Utilizarea codurilor îmbunătăţeşte pe de-o parte productivitatea, evitându-

se definirea manuală a tuturor atributelor asociate codului şi armonizeazăprezentarea planurilor acestea rămânând aceleaşi indiferent de proiectant. Codulreprezintă o "scurtătură" pentru aplicarea automată a unei serii de proprietăţi.

ProfileleStrada Polaris permite generarea tuturor tipurilor de profile, longitudinale şi

transversale.Profilele longitudinale sunt întotdeauna asociate unui proiect. Profilele transversalese pot realiza în două moduri: fie ca profile "libere" fie ca profile transversalepropriu zise asociate unui proiect.

Pe fiecare profil putem calcula şi desena una sau mai multe linii aleterenului şi una sau mai multe linii de proiect în funcţie de fazele succesive deproiectare.

O linie de proiect poate fi introdusă manual sau calculată pornind de la unproiect model.


- 237 -

Controlul proiectelor rutiereA fost pusă la punct o tehnologie care permite implementarea de utilitare

externe de control a proiectului în funcţie de normele în vigoare. Aceste utilitaresunt folosite automat de software. Acestea verifică o serie de parametrii cum ar fi:raza minimă de virare, lungimea curbelor de tranziţie, pantele minimale şimaximale în toate punctele.

Suprapunerea fişierelor rasterUtilizatorilor le este permisă suprapunerea imaginilor raster. Problema care

se pune este scalarea acestora pe planul realizat de către topograf. Polaris permiteasocierea mai multor perechi de puncte de corespondentă. De asemenea esteposibilă afişarea parţială a imaginii doar pe zona care ne interesează.

Compatibilitatea AutoCAD DWG/DXFStrada Polaris generează şi poate deschide fişiere de AutoCAD versiunile

de la varianta12 şi următoarele de ultimă generaţie în format DWG sau DXF.

Modelarea terenuluiStrada Polaris foloseşte ca bază a analizei reliefului modelul de suprafaţă

(figura 6.19.). În această modelare terenul este reprezentat sub forma uneisuprafeţe geometrice constituite din faţete triunghiulare pe care se definesc apoipuncte sau linii.

Modelul de suprafaţă numit şi modelul numeric al terenului (MNT) seconstituie în mod automat pe baza unei selecţii de puncte şi linii determinate deutilizator. Calculul poate fi efectuat global sau pe o suprafaţă manual determinatăde utilizator.

Există o serie de funcţii de editare a unui MNT:- modificarea, ştergerea de puncte într-un MNT constituit sau nu- modificarea caracteristicilor triunghiurilor- ştergerea de triunghiuri- integrarea unui MNT în alt MNT- generarea automată a reţelei dreptunghiulare- generarea unei hărţi a reliefului sau a unei hărţi a pantelor.

Fig. 6.19. Analiza reliefului modelul de suprafaţă prin Strada Polaris


- 238 -

Curbele de nivelCalculul curbelor de nivel se face în mod automat. Acestea pot fi integrate,

importate sau modificate în fişierul desenului şi pot fi modificate sau excluse înmanieră individuală sau globală. Cotarea curbelor de nivel se face de asemenea înmod automat.

Profile "libere"Profilele simple sunt porţiuni simple definite prin două puncte.

Pe fiecare profil utilizatorul poate modifica:- una sau mai multe linii ale terenului- una sau mai multe linii ale proiectului.

Liniile terenuluiO linie a terenului este în general calculată în mod automat de către

program (figura 6.20.)., acesta având la dispoziţie mai multe metode:- intersecţia profilului cu triunghiurile modelului terenului- proiecţia punctelor- intersecţia profilului cu un fascicul de linii

Fig. 6.20. Calculul liniei terenului

Liniile de proiectO linie de proiect este definită manual prin furnizarea ordonatelor şi

absciselor punctelor liniei de proiect.

Profilele transversaleAcest modul gestionează de asemenea şi profilele transversale ale

proiectelor liniare. Există însa caracteristici specifice.

Caiete de profileAvând un număr mare de profile de desenat este util să dispunem de o

metodă simplă de inserare a acestora. Strada Polaris permite gestionarea aşezăriiacestora într-un număr oarecare dispuse regulat pe plan pe linii şi coloane (figura6.21.).


- 239 -

Fig. 6.20. Calculul gestionarea aşezării profilelor longitudinale şi transversale

Model de cotare automatăAceste modele odată create de utilizator generează automat toate cotările

pentru toate profilele: distanţe parţiale orizontale sau oblice, cote altimetrice, pante,diferenţe de cotă între două linii (teren sau proiect). Formatul cotelor este deasemenea definit de utilizator.

Profilele longitudinaleUn modul special permite gestionarea proiectelor de profile longitudinale.

Mai multe tipuri de linii pot fi introduse în acest profil: linii ale terenului (la fel ca laprofilele libere) şi linii ale proiectului.

Topometrie şi desenAcest modul conţine două părţi:

- gestiunea caietelor topografice: obţinute manual sau prindecodarea caietelor electronice, calculul şi integrarea în bazade date

- funcţiile de desen topografic ce permit gestionareainformaţiilor, codurilor, numărului de puncte, textelor asociatepunctelor, etc.

Coduri funcţionaleAceste coduri funcţionale permit realizarea în totalitate a legăturilor

întâlnite în proiect, precizarea formei acestor legături (drepte, curbe, circulare),gestionarea legăturilor între linii de nivel plecând din staţii diferite.Aceste coduri permit de asemenea construirea de puncte sau linii pe teren: un


- 240 -

punct inaccesibil de exemplu poate fi construit prin intersecţie, prin proiecţie saudecalaj ortogonal.

Trei coduri funcţionale sunt rezervate definirii datelor topometrice carepermit sistemului să separe datele topometrice de cele de detaliu.

Editorul de simboluri· Strada Polaris oferă utilitare pentru definirea interactivă de simboluri:

- punctuale - pot fi importate dintr-un fişier DXF- liniare

· modele: haşuri. Strada Polaris gestionează de asemenea haşuraasociativă.

Moduri de afişareDouă moduri de afişare sunt posibile: un mod "studiu" în care obiectele

sunt reprezentate schematic (practic pentru efectuarea construcţiilor geometrice) şiun mod "grafic" în care obiectele sunt reprezentate aşa cum apar ele pe plan.

Transferul DWG / DXFProgramul creează şi citeşte fişiere în format DWG şi DXF. O fereastră de

configurare permite stabilirea corespondenţei între elementele Polaris şi AutoCAD,conversia simbolurilor, linii sau puncte, conversia codurilor în layere, a textelor, etc.Un control amănunţit asupra transferului este astfel posibil.


- 241 -

CAPITOLUL 7ELEMENTE DE FOTOGRAMMETRIE TERESTRĂ

7.1. Generalităţi

Fotogrammetria terestră este o metodă precisă de măsurare, care seaplică în diferite domenii ale ştiinţei şi tehnicii. Ea a pătruns şi dă rezultate foartebune în construcţii, arhitectură, zootehnie, medicină etc., iar în ultimul timp chiar înverificarea polizării suprafeţelor metalice (permite trasarea curbelor de nivel cuechidistanţe de 0,02 mm şi mai mici).

Fotogrammetria terestră în scopuri topografice constă în înregistrarea dinstaţii terestre (de coordonate cunoscute) a obiectului ce interesează, înregistrarease face cu ajutorul unor aparate speciale numite fototeodolite. Având staţii fixe,care se pot alege pentru îndeplinirea anumitor cerinţe, posibilităţile fotogrammetrieiterestre sunt mai mari în ceea ce priveşte precizia. Deşi nu poate da randamentulaerofotogrammetriei în ridicările topografice ale teritoriului pe spaţii mari, este înmăsură a da rezultate bune în ridicările unor porţiuni de teren (versanţi abrupţi,pereţi, zone în unghi mort), care nu pot fi redate pe plan prin aerofotogrammetrie.

În fotogrammetria terestră, ca şi în aerofotogrammetrie, elementul de bazăpe care se execută măsurătorile este stereomodelul, obţinut ca urmare a orientăriirelative şi absolute a celor două fotograme luate din staţii diferite.

7.2. Stereograma terestră analogică

Fig.7.1. Stereograma terestră

Elementele caracteristice ale unei stereograme terestre comune cu ale ste-reogramei formate din fotografii aeriene (figura 7.1.), sunt:


- 242 -

· punctele nucleale K1 şi K2;· axa nucleală S1K1K2S2',· planele nucleale S1P1, S1S2M etc.;· razele nucleale K1p1, K2p2, K1m1, K2m2 etc.;· baza de fotografiere S1S2;· distanţa focală f = S1o1 = S2o2.

Cunoscând poziţia în spaţiu a punctelor nucleale Kt şi K2 şi ţinând seamade proprietăţile proiective şi perspective ale fotogramelor, se poate determina peaxa nucleală baza de fotografiere S1S2 ajungându-se la reconstituirea obiectuluifotografiat.

7.3. Bazele matematice ale fotogrammetriei terestre analogice

ECUAŢIA ANALITICĂ DE CONDIŢIE

Orice punct spaţial (care are imagini în cele două fotograme conjugate F1şi F2 – figura 7.1. ) este determinat prin trei ecuaţii, care dau coordonatele X, 'Y şi Z

Relaţiile matematice de bază în cazul stereogramelor normale

În cazul stereogramelor normale, relaţiile matematice de legătură a punc-telor de pe teren cu punctele imagine corespunzătoare pe fotograme rezultă dinasemănarea unor triunghiuri (figura 7.2.) şi ele sunt:

înlocuind pe Y din ecuaţiile (a) şi (c) cu expresia din ecuaţia (b), se obţine.


- 243 -

Comparând aceste formule cu cele corespunzătoare dinaerofotogrammetrie, se constată că ecuaţia care dă pe X, şi într-un caz şi în altul,are aceeaşi expresie. Ecuaţia care dă Y în aerofotogrammetrie este:

iar aceea care dă pe Zţ este :

Se observă că ecuaţiile lui Y şi Z diferă, deoarece s-au schimbatY şi Z între ele.

Fig.7.2. Relaţii matematice în cazul stereogramelor terestre normale

7.4. Camere fotogrammetrice terestre analogice

7.4.1. Descrierea fototeodolitelor

Fototeodolitele sunt aparate destinate pentru înregistrarea fotogramelorterestre. Ele se compun dintr-o cameră fotogrammetrică şi un teodolit.

Fototeodolitul Photheo 19J13Î8 (fig. 196) are un obiectiv Orthoprotar 1/25,cu distanţa focală 190 mm şi distorsia maximă ±6fi. Formatul fotogramei este 13 X18 cm. Câmpul orizontal în care se poate mişca aparatul este de 50°, iar celvertical de 38°. Ca şi camera fotoaeriană, fototeodolitul are un cadru aplicat (cuindici reperi), care apare pe fotogramă. Pe fotogramă mai apare distanţa focală acamerei şi numărul de ordine al fotogramei. Fototeodolitul nu are obturator,acţionându-se la expunere cu ajutorul capacului obiectivului. Obiectivul poate fideplasat în locaşul său după direcţia axei ZxZX (cu 30°), fapt care permite alegereacelei mai bune poziţii (în funcţie de poziţia obiectului care se fotografiază), faţă deplanul orizontal al aparatului.


- 244 -

În plan orizontal, axa de fotografiere poate fi fixată pe indici care cores-pund cazului stereogramelor normale, perpendicular pe bază, sau paralel - deviatela stânga sau la dreapta (±35°). Vizându-se pe o miră care se aşează pe trepieduldin capătul opus al bazei de fotografiere, se poate fixa un unghi oarecare întrebază şi axa de fotografiere.

În completul de lucru pe teren, în afară de fototeodolit se mai află: unteodolit de precizie 30cc, miră de invar de 2 m, trepiede etc. Greutatea totală acompletului de lucru este de 132 kg.

Fototeodolitul Wild P 30 are un obiectiv cu distanţa focală 165 mm, des-chiderea relativă 1 : 12 şi formatul fotogramelor 10 X 15 cm. Aparatul a rezultat dincombinarea unei camere cu un teodolit de precizie 2CC (greutatea 27,5 kg).Greutatea totală a completului (cu miră de invar, 3 stative etc.) este de 65 kg.Tendinţa actuală în construcţia fototeodolitelor este de a realiza aparate cugreutate cât mai redusă, care să permită a fi transportate în condiţii cât mai uşoare.Există şi fototeodolite cu formatul fotogramelor de 6 x 9 cm şi distanţă focală de 55mm, care pot fi folosite în acelaşi timp şi pentru măsurarea unghiurilor orizontale

7.4.2. Camerele stereometrice

Camerele stereometrice se folosesc pentru ridicări la distanţe sub 40 m.Ele constau din două camere identice fixate la capetele unei baze (formată dintr-obară metalică) de 1,20 sau 0,40 m. Distanţa focală a camerelor este de 50... 60mm şi mai mari. De exemplu, camerele stereometrice SMK 120 şi SMK 40 au /'=60 mm, formatul plăcilor 9 x 12 cm, obiectiv Topogon 1 : 11; camera stereometricăWild C 120 are/= 64 mm, formatul plăcilor 8x6 cm, deschiderea relativă aobiectivului 1 : 12.

Fig.7.3. Cameră stereometrică


- 245 -

7.4.3. Exploatarea stereogramelor terestre

În figura 7.3. este prezentată schema de înregistrare fotografică terestră şia restituţiei pentru fotograme paralel deviate. St şi S2 sunt punctele de staţie, bx şiby componentele bazelor, iar A un punct al obiectului fotografiat. Centrele deproiecţie la aparat sunt S1 şi S2. Punctul restituit are aceeaşi poziţie relativă faţă defotograme, deoarece raza S1AI s-a obţinut prin deplasare paralelă faţă de S2A1.

Fig.7.4. Determinarea poziţiilor planimetrice ale punctelor

Mecanismul pentru determinarea poziţiilor planimetrice ale punctelor(figura 7.4.) se compune din tijele L1 şi L2, care materializează poziţia în plan arazelor proiectante. La capătul tijei L2 se pot introduce componentele bx şi by alebazei. Distanţele focale f1 şi f2 se introduc la ambele tije, prin aşezarea distanţelorS1P1 şi S2P2 (proiectate pe axa y). Tija L2 se poate roti în jurul lui S2, de la - 2g la+5g, făcând astfel posibilă restituţia stereogramelor uşor convergente saudivergente.

În figura 7.4. se dă schema de principiu a dispozitivului de determinare acotelor punctelor stereomodelului. Pentru planul orizontal şi vertical este uncărucior comun, care conduce în plan orizontal pe Kx, iar în plan vertical pe Kz. Lacăruciorul Kz se pot introduce componentele bazei by şi bz. Tijele L1 şi L2 au cacentru de rotaţie punctul I.

Observarea stereoscopică se realizează cu ajutorul unui microscopbinocular. Sistemul de observare permite observarea punctelor fotogramei (Fj)


- 246 -

iluminate de sursa 1 prin intermediul oglinzii 2, cu ajutorul prismelor (3, 5, 6, 8, 9,10, 72), obiectivelor (4, 7), şi ocularului (77). în prisma 8 se introduce imagineamărcii de măsurare (provenită de la plăcile 13 ... 16). Diametrul mărcii de măsurareeste de 0,06 mm.

Sistemul de observare are mm, iar a coordonatelor de mx = mz = 0,01 mm.Rapoartele de amplificare între aparat şi masa de desen este 0,5X ; 1x şi

2X.Mai există şi alte stereoautografe destinate pentru restituţia fotogramelor

terestre, ca: terragraful, autograful mic Zeiss-Aerotopograph (formatul fotogramelor6 X 9 cm; distanţa focală de 53 ... 67 mm, puterea de mărire vx = 8X).

7.5. Organizarea lucrărilor de aerofotogrammetrie terestră

7.5.1. Întocmirea proiectului

Proiectul tehnic al lucrărilor de ridicare în plan cu ajutorul fotogrammetrieiterestre se întocmeşte pe baza materialelor existente cu privire la terenul (obiectul)pentru care se execută planul. Pentru întocmirea proiectului este necesar a seanaliza toate datele privind reţeaua geodezică de sprijin şi forma terenului (relieful,acoperirile). Pe hartă (sau pe fotoschemă dacă există) se trec toate punctele desprijin (planimetrice şi altimetrice) şi se proiectează locul probabil al staţiilor.

Punctele de sprijin necesare în teren deschis pe suprafaţa unui trapez carese determină cu ajutorul fotogrammetriei terestre, sunt în medie două, indiferent descara de ridicare. Pe teren acoperit, numărul de puncte minim este de 4 ... 5 pentruscara 1 : 2 000, ridicându-se la 6 ... 7 pentru scara 1 : 5 000 şi la 8 ... 9 pentruscara 1 : 10 000.

Faţă de suprafaţa de teren sau obiectul de ridicat se proiectează pe hartăpoziţia bazei, astfel încât să se asigure înregistrarea unor stereograme normale, cuaxele de fotografiere perpendiculare pe bază. În centrele populate, când din cauzastrăzilor înguste nu se poate asigura înregistrarea unei stereograme normale, seva alege baza astfel încât să rezulte o stereogramă paralel deviată.

În ceea ce priveşte distanţa bazei faţă de obiectul de fotografiat, aceastase alege ţinând seama ca raportul bazei (b : y) să fie cuprins între 1 /5 şi 1 /20.

Raportul bazei optim folosit în majoritatea cazurilor este de 1/10... 1/15.O altă condiţie impusă bazei este ca punctele de la capetele ei să nu fie

situate la diferenţe de nivel care depăşesc 1 /5 din lungimea bazei.În cazul când se execută înregistrarea unui obiect (monument arhitectonic,

construcţie hidrotehnică etc.), harta pentru proiectarea ridicării în plan se foloseştesau nu, în funcţie de mărimea şi locul de dispunere a acelui obiect. Acesta trebuiesă fie cuprins în întregime în planul focal al camerei, iar în funcţie de distanţarezultată se va alege mărimea bazei.

În proiectul tehnic se indică metoda prin care se vor determina coordo-natele punctelor de la capetele bazei (bazelor).

Pentru prelucrarea ulterioară, la aparatele de restituţie, pe fiecare foto-gramă sunt necesare puncte de sprijin (repere fotogrammetrice). Pentru fiecare


- 247 -

stereogramă se aleg câte patru puncte de sprijin dispuse astfel: unul în planulproxim, două în planul mediu şi unul în ultimul plan al stereogramei.

Pe harta proiectului se trasează prin razele marginale câmpul care poate ficuprins pe fotogramă, stabilindu-se provizoriu care vor fi punctele de sprijin(definitivarea se va face la teren). Punctele de sprijin se determină de regulă prinintersecţie înainte din capetele bazei.

7.5.2. Lucrări de teren

Pe teren se execută următoarele faze:- recunoaşterea şi definitivarea poziţiei bazelor şi a punctelor de sprijin;- marcarea şi semnalizarea punctelor;- măsurători în vederea determinării coordonatelor capetelor bazelor şi a

punctelor de sprijin (măsurători de unghiuri, distanţe), precum şi a lun-gimii bazelor;

- înregistrarea fotogrammetrică cu fototeodolitul (ultimele două faze seefectuează în acelaşi timp);

- prelucrarea fotografică a plăcilor şi obţinerea negativelor şi pozitivelor.

În faza de recunoaştere, pe teren se folosesc mijloace simple de vizare(echere cu prisme, prisme de recunoaştere etc.), de măsurare a distanţelor(binoclu gradat) şi de măsurare a diferenţelor de nivel (eclimetre, etc.).

Măsurătorile în vederea determinării capetelor bazelor şi punctelor desprijin nu diferă în principiu de cele aplicate în ridicările topografice clasice, în ceeace priveşte bazele, se determină de regulă prin intersecţie înapoi unul din capetelebazei, iar celălalt prin măsurarea distanţei până la el şi orientarea bazei.

Semnalizarea punctelor de sprijin se face astfel încât imaginea lor săapară clar pe fotograme. Astfel se pot folosi semnale din placaj vopsit în alb, dedimensiuni 40 X 50 cm pentru distanţe de ordinul a 1 km. Pot fi folosite şi balize(de înălţime 1,50 - 2 m, cu fluturi). Măsurarea lungimii bazei se face cu ajutorulmirelor orizontale de invar (de 2 m lungime).

În procesul de înregistrare fotogrammetrică trebuie avut în vedere să nutreacă timp mult între înregistrările efectuate la cele două capete ale bazei,deoarece schimbarea umbrelor şi iluminării obiectului produce greutăţi la restituţie(apar pseudoparalaxe).

De aceea este indicat ca să se facă întâi înregistrările fotografice la celedouă capete ale bazei, şi numai după terminarea acestor operaţii să se treacă lamăsurarea distanţelor şi unghiurilor.

7.5.3. Lucrări de laborator

În laborator se execută, într-o primă fază, calculul coordonatelor punctelorde sprijin, al capetelor şi orientărilor bazelor, în scopul obţinerii datelor necesare înprocesul de restituţie.

Pentru restituţia fotogramelor se folosesc mai multe procedee:- măsurarea punct cu punct a coordonatelor şi paralaxelor pe fotograme


- 248 -

cu stereocomparatorul; calculând apoi coordonatele spaţiale ale punctelor cuecuaţiile (7.3.) se obţin poziţiile planimetrice precum şi cotele lor. Seîntocmeşte un plan cotat pe care se trasează curbele de nivel;

- măsurarea se face ca în cazul precedent, însă rezolvarea ecuaţiilor seface grafic (punct cu punct), după care urmează interpolarea curbelor de nivel;

- stereorestituţie directă, continuă, cu ajutorul unui aparat de stereo-restituţie (stereoautograf, stereoplanigraf).

Primul procedeu descris permite obţinerea celei mai mari precizii (care nupoate fi atinsă de metodele grafice), dar cere şi mult timp. De aceea este folositnumai în anumite cazuri, mai ales când este vorba de lucrări de mare precizie (caurmărirea deformaţiilor unor construcţii). Când numărul de puncte care se restituieeste mai mare, este indicată metoda a doua, care nu cere nici un aparat destereorestituţie. Rezolvarea cea mai corespunzătoare (atât ca precizie cât şi carandament) se obţine prin cel de-al treilea procedeu, care este în prezent cel maifolosit.

Precizia obţinută prin restituţia fotogramelor terestre satisface cerinţeleproiectării în cele mai diferite sectoare de activitate. În tabelul 7.1. sunt cuprinsepreciziile care pot fi realizate prin fotogrammetrie terestră, în cazul ridicărilortopografice.

Tabelul 7.1Precizii obţinute prin folosirea fotogrammetriei terestre în ridicările

topografice

Eroarea planimetrică maximă,în m

Eroarea altimetrică,în m

Scara derestituţie

punctecu img.clară

terendescoperit

terenacoperit

puncte cuimagine clară

terendescoperit

terenacoperit

1 :1 000 0,2 0,4 0,8 0,12 0,3 0,61:2 000 0,3 0,7 1,4 0,3 0,5 1,01:5 000 0,6 1,0 2,0 0,5 0,7 1,5

1:10 000 1,5 2.0 4,0 0,8 1,5 3,01:20 000 2,5 4,0 8,0 1,5 2,5 5,01:25 000 3,0 5,0 10,0 2,0 3,0 6,0

În ridicări efectuate pentru alte scopuri decât cele topografice, cum ar fi înarhitectură (înregistrarea şi restituţia unor monumente istorice), precum şi îndiferitele ramuri ale tehnicii (urmărirea deformaţiilor unor mari construcţiihidrotehnice, a corodării unor conducte forţate, a comportării unor baterii de cocs,a unor macarale turn etc.) s-au atins precizii de ordinul centimetrilor şi milimetrilor.

7.6. Elemente de fotogrammetrie terestră digitală

Apariţia scannerelor şi camerelor de fotografiere digitală a revoluţionat şifotogrammetria terestră lărgindu-i considerabil aria de aplicabilitate în domenii în


- 249 -

care cu câteva decenii în urmă nici nu se putea imagina o astfel de implicare. Dela aplicaţiile în urbanism, arhitectură şi în domeniul edilitar până la aplicaţiilefotogrammetriei în domeniu medical, pe zi ce trece în acest domeniu apar noioportunităţi.

Fig. 7.5. Staţia digitală fotogrammetrică terestră

Ca şi în cazul metodelor clasice, camerele fotogrammetrice terestre trebuiesă fie metrice şi să permită realizarea stereomodelului având şi particularitatea dea prelua suprafeţe foarte neregulate cu acurateţea necesară asigurării unei preciziifoarte mari.

Baza matematică este aceiaşi ca în cazul fotogrammetriei terestreanalogice fiind necesare minimum patru puncte de control. După eliminareaerorilor datorate distorsiunilor de perspectivă se trece la prelucrarea propriu-zisă.Operaţiunea nu este uşoară dar majoritatea programelor de prelucrare orealizează utilizând pe lângă cele 4 puncte şi altele suplimentare măsurate cuaceiaşi precizie. Eliminarea distorsiunilor de perspectivă nu trebuie confundată cuo simplă eliminare a liniilor de perspectivă deoarece scara nu este constantă şi nicimăsurabilă.

Prelucrarea se face strat cu strat şi este foarte importantă separareastraturilor, iar apoi recompunerea lor pentru păstrarea scării desenului.


- 250 -

Fig. 7.6. Principiul geometric al fotogrammetriei terestre digitale

7.6.1. Eliminarea părţilor nerelevante

Fotogramele conţin mai multe elemente decât este nevoie şi care nu aunici o relevanţă metrică. Aceste elemente pot induce confuzii şi deformaţii, prinurmare trebuie eliminate .Din această cauză este important să lucrăm pe anumiteporţiuni ale stereomodelului pentru înlăturarea elementelor nerelevante, de multeori acestea apărând în prim plan. În acelaşi timp trebuie să avem în vedereelementele care din punct de vedere fotogrammetric necesită determinareadetaliilor.

Fig. 7.7. Separarea fotoimaginii în zone de lucru

Există programe capabile să selecteze numai părţile din imagine care suntde interes, le salvează separat, iar rezultatele sunt stocate pentru a fi supuseprelucrărilor ulterioare. Unul din aceste programe este DigiCad 3D.

Acesta nu numai că nu permite definirea foarte precisă a tuturor mărimilorşi formelor obiectelor pe de o parte, dar permite să fie determinate contururile lor


- 251 -

folosind măsurători exacte şi la scară, pentru recompunerea lor aşa cum sunt înrealitate.

7.6.2. Controlul transparenţei

Fotogramele utilizate pentru prelucrare sunt opace deşi se menţin la oscară perfectă, care poate fi afectată din cauza opacităţii. Dacă imaginea iniţialăeste un dreptunghi reprezentarea ei are formă trapezoidală din cauza opacităţii.Controlul transparenţei este foarte important în fotogrammetrie deoarece imaginilecomplet transparente pot fi utilizate pentru vectorizare şi obţinerea detaliilor pentrudesen.

În figura 7.8. prima imagine este complet opacă şi acoperă reţeaua dinfundal, a doua imagine este complet transparentă iar a treia este transparentănumai pentru zona albă. Acest lucru permite să suprapunem imaginile una pestealtele fără să lăsăm pete.

Fig. 7.8. Controlul transparenţei imaginilor

7.6.3. Eliminarea distorsiunii optice

Ignorarea distorsiunii optice afectează de cele mai multe ori aplicaţiilefotogrammetriei în domeniul arhitecturii. În ultimul timp toata lumea foloseştecamere digitale, ale căror zoom-uri au distorsiuni optice considerabile.

Chiar şi cele mai bune lentile au unele distorsiuni optice în mod normal,dar mult mai mari când unghiul de vizualizare este larg.

Distorsiunea optică nu trebuie confundată cu distorsiunea perspectivă,aceasta derivă din aberaţia sferică a lentilelor şi de modul şi precizia cu care aufost fabricate lentilele. Se încearcă realizarea unor lentile nesferice , dar costurileacestora sunt enorme, în practică au fost adoptate sisteme optice care să reducăaberaţia sferică. La camerele cu focusare variabilă eliminarea distorsiunii opticeeste practic imposibilă chiar dacă se aplică o largă gama de focusări.

Dacă încercaţi să utilizaţi o fotogramă rectangulară sau prevăzută cu oreţea rectangulară, cu un unghi larg, veţi vedea cum liniile drepte se curbează,diferenţa dintre liniile iniţiale şi omoloagele lor curbate reprezintă distorsiuneaoptică şi se exprimă în procente.


- 252 -

a b

Fig. 7.9. Eliminarea distorsiunii optice

În fotografia 7.9.a, deformarea optică este foarte evidentă, în timp ce înpartea dreaptă este corectată. Fotograma din stânga este inacceptabilă pentruaplicaţii în arhitectură. Deformaţiile de 2 - 2,5% sunt normale în mod obişnuit darfoarte periculoase în aplicaţiile din domeniul arhitecturii. O deformare de 2,5%reprezintă pentru o faţadă de 40 m o eroare de până la 1 m datorată distorsiunii.

Deci, este esenţial ca distorsiune optică să fie eliminată înainte deexploatare.

7.6.4. Suprafeţe curbe sau neregulate

Corectarea fotogramelor în cazul reprezentării suprafeţelor curbe sauneregulate se bazează pe omografie, pentru că se referă la proiecţia perspectivăinversă pe un plan.

Dar ce se întâmplă cu suprafeţe curbe precum Colosseum?În aceste cazuri, trebuie să folosim o reţea de puncte, numită plasă, puncte

luate din suprafaţa construită ( figura 7.10.).Dimensiunea ochiului de plasă este cunoscută şi realizată din coordonate

rezultate din măsurători, corecţia până la suprafaţă curbată aplicându-seprogresiv.

Fig. 7.10. Corectarea imaginilor curbe sau neregulate


- 253 -

Ochiurile sunt, de asemenea, utile pentru suprafeţe care nu sunt perfectplate, în acest caz, 4 puncte sunt suficiente iar în cazul în care nu sunt suficienteacestea se determină prin măsurători.

7.6.5. Imagini şi desene

În funcţie de configurarea imaginilor, de interfaţă şi de software-urilefolosite fotogrammetria terestră digitală poate fi împărţită în două grupe:vectorială-CAD şi raster.

Ridicările fotogrammetriei terestre constituie pentru arhitectură avantajeincontestabile, programele CAD specifice permit importul şi exportul desenelor în2D şi 3D.

Fig. 7. 11. Redarea faţadelor pe baza prelucrării imaginilor

7.6.6. Mozaicarea

Mozaicarea reprezintă operaţiunea de recompunere a unei imagini prinlipirea părţilor care au fost desprinse din imaginea iniţială pentru a fi prelucrată maiuşor( figura 7.12.).

Mozaicarea este progresivă sau relativă. În mozaicarea relativă suntnecesare minimum două puncte comune, iar erorile se transmit succesivmultiplicându-se în funcţie de numărul de fotograme din mozaic.

În mozaicarea progresivă sau absolută fiecare fotogramă este poziţionatăindependent , asamblarea se realizează în funcţie de perechile de puncte care auatât coordonate imagine cât şi coordonate teren.

Fig. 7. 12. Mozaicarea


- 254 -

7.6.7. Vectorizarea automată

Tot mai mulţi utilizatori folosesc programe de vectorizare automată.Vectorizarea automată este foarte complexă faţă de vectorizarea manuală, iardacă se utilizează imagini color neprelucrate (neegalizarea histogramei,nedetectarea de contur sau nefiltrarea, etc.) rezultatul vectorizării nu poate ficontrolat.

De exemplu, o linie este redată în cazul în care există o diferenţă clară deculoare între două feţe şi un colţ, diferenţele sunt minime şi sunt marcate, înschimb, în cazul în care există o lumină şi umbră apar ambiguităţi care nu se potrezolva automat , adică în desenul final apar linii acolo unde nu ar trebui să fie iarliniile care există nu sunt figurate.

Rezolvarea acestor situaţii se face prin vectorizarea semiautomată, adicăse realizează o vectorizare automată după care se corectează manual desenul caîn figura 7.13.

Fig. 7.13. Vectorizarea semiautomată

7.7. Metoda georadar

Metoda GEORADAR (cunoscută şi ca metoda GPR - Ground PenetratingRadar, Radar de Penetrare în Subteran) este o tehnică non-distructivă ce oferăposibilitatea investigării structurilor subsolului şi construcţiilor subterane, fărăafectarea mediului. În acelaşi timp, este o metodă non-contact (contactul fizic cuobiectul investigaţiei nu este necesar), rapidă şi foarte precisă (gama de eroarefiind sub 1 metru). Datorită calculatorului digital analog încorporat în GPR, metodaasigură o măsurare continuă a obiectivului, oferind informaţii bogate în vedereaunei procesări rapide a datelor şi a unei evaluări precise pe loc.


- 255 -

0,25mîn argilă umedă900 MHz

1 mîn nisip900 MHz

10 mîn calcar100 MHz

30 mîn granit uscat100 MHz

0,25mîn argilă umedă900 MHz

1 mîn nisip900 MHz

10 mîn calcar100 MHz

30 mîn granit uscat100 MHz

7.7.1. Principiul metodei

În practică, metoda GEORADAR înseamnă folosirea unor unde radar cesunt propagate în soluri, roci sau în orice alt mediu de investigaţie (formaţiuni deroci, beton etc.). Metoda este bazată pe principiul identificării şi distincţiei întrestructurile materiale pe baza proprietăţilor dielectrice ale acestora, care suntspecifice fiecărui tip de structură.

Undele radar, având frecvenţe între 10 şi 2500 MHz, sunt emise de oantenă plasată la suprafaţa mediului de investigare (sol, rocă, zid etc.),propagându-se prin mediu. Undele sunt reflectate sau difractate când întâlnescinterfeţele ce limitează structurile materiale cu proprietăţi dielectrice diferite, pânăla un anumit punct fiind trimise înapoi în punctul de emisie, unde sunt captate de oaltă antenă şi, în final, înregistrate. Diferenţa de timp dintre momentul emisiei şi celal captării este măsurată şi afişată. în timpul mişcării deasupra mediului investigat,măsurătorile sunt continue sau doar în anumite puncte.

Antenele, care sunt trase peste suprafaţa mediului investigat (sol, zid etc.)manual sau de către un vehicul, sunt conectate printr-un cablu la un dispozitiv deînregistrare. Contactul dintre antenă şi suprafaţa mediului trebuie menţinutpermanent sau constant, în funcţie de necesităţile de măsurare.

Diferitele feluri de antene emit semnale radar de diferite frecvenţe.Frecvenţele înalte permit o rezoluţie înaltă, însă doar până la adâncimi

mici. Frecvenţele joase permit ca investigarea să se facă la adâncimi mai mari, îndetrimentul rezoluţiei.

Un alt factor ce controlează adâncimea investigaţiei este natura mediuluiinvestigat. Diferite structuri materiale absorb undele radar în diferite moduri. Îngeneral, formaţiunile ce sunt bune conductoare de electricitate (şi anume argila)sunt bune absorbante, împiedicând astfel o bună penetrare a undelor radar.

Interfeţele geologice (limite de strat, baze de rambleu etc.) produc îngeneral reflexii reduse, aproximativ constante şi regulate.

Identificarea în adâncime a structurilor este obţinută prin măsurarea vitezeila care sunt propagate undele radar prin aceste structuri şi compararea ei cuvalorile de referinţă ce se găsesc în publicaţiile specializate.

7.7.2. Adâncimea investigaţiei

Adâncimea investigaţiei depinde de rezistivitatea mediului şi de frecvenţaantenei utilizate.


- 256 -

În funcţie de rezistivitatea terenului, de exemplu, adâncimea investigaţieipoate fi de:

câţiva metri - sub un metru în soluri sau argile, care fac metodaimpracticabilă

15 la 40 metri în rocă fracturată (fisurată)40 la 150 metri în rocă masivă300 de metri sau, în cazuri excepţionale,mai mult

în masive de sare, de calcar şi de granitetc.

Luând în considerare frecvenţa undei radar, adâncimea medie ainvestigaţiei va fi de:

Frecvenţa (MHz) 2500 2000 500 200 100 50 25 10Adâncime (m) 0,5 1 5 10 15 20 30 50

Trebuie menţionat faptul că, prin menţinerea frecvenţei constantă,adâncimea investigaţiei poate varia de la un tip de rocă la altul.

De exemplu principala limitare a penetrării undelor electromagnetice înmediul investigat este dată de prezenţa maselor conductoare.

În mediul artificial, acest efect restrictiv este produs de către armăturametalică din beton.

Precizia evaluării adâncimii pentru localizarea anumitor obiecte sauinterfeţe se bazează pe frecvenţă:

0.05 m2500 MHz

0.1 m900 MHz

1.0 m100 MHz

PrecizieFrecvenţă

0.05 m2500 MHz

0.1 m900 MHz

1.0 m100 MHz

PrecizieFrecvenţă

7.7.3. Domeniile de aplicare a metodei georadar

GEOLOGIE- determinarea structurilor geologice, faliilor, limitelor reper în masive de rocă

omogenă;- cercetarea rocii de bază;- determinarea de goluri şi cavităţi în masive de rocă;- determinarea nivelului de alterare a diferitelor roci din cadrul unui singur bloc;- detectarea faliilor microtectonice apărute în mine şi tunele şi studiul evoluţiei

lor în timp;

HIDROGEOLOGIE ŞI HIDROLOGIE- identificarea zonelor cu stabilitate redusă;

- cartarea pânzei de apă freatică;


- 257 -

- măsurători de umiditate şi piezometrie;- măsurători de grosimi ale gheţii, sării şi noroiului;- detectarea reliefului de pe fundul râurilor şi lacurilor;- detectarea scurgerilor din conducte.

CONSTRUCŢII ŞI INGINERIE CIVILĂ- detectarea cablurilor, obiectelor metalice şi nemetalice, conductelor, canalizărilor, cisternelor, rezervoarelor subterane etc.;

- detectarea golurilor, cavităţilor, neomogenităţilor şi zonelor spălate dinbeton;

- detectarea faliilor, fisurilor şi rupturilor în rocă, beton şi alte materialecompozite;

- detectarea structurilor de rezistenţă şi localizarea armăturilor;- testarea în vederea evaluării integrităţii şoselelor- evaluarea grosimii pavajelor.

ARHEOLOGIE ŞI ECOLOGIE- detectarea zonelor subterane ascunse ale structurilor îngropate (pereţi şi

fundaţii);- detectarea de corpuri şi obiecte;- detectarea şi delimitarea deşeurilor îngropate şi a depozitelor de grohotiş;- detectarea şi delimitarea suprafeţei zonelor poluate cu chimicale rezultate din

activităţi industriale.

EXEMPLE DE ECHIPAMENTE GEORADAR :

Fig. 7.14. Georadar ZOND 12C


- 258 -

Georadarul ZOND 12C (figura 7.14.), produs din gama de ultimă generaţiea companiei Radar Systems Inc., permite manevrarea sa de către un singurutilizator, având astfel un plus de autonomie şi mobilitate în munca de teren.Rezolvă o gamă largă de probleme din domenii diverse, cum ar fi: geologie,construcţii civile, arheologie şi orice alte domenii care necesită localizarea exactă aunor structuri sau artefacte îngropate, precum şi în zone unde se preferă omonitorizare nedistructivă a subsolului.

Echipamentele ZOND 12C (figura 7.15.), sunt disponibile atât în versiunemonocanal cât şi în versiune canal dublu. Gama completă (unitate centrală monosau bicanal, antene, odometru, software de prelucrare, software de interpretare3D) este disponibilă acum în România, la preţuri competitive.Caracteristicile tehnice ale aparatului principal sunt cele de mai jos:· PERFORMANŢĂ: 2 versiuni, monocanal şi canal dublu.· CLASA DE TIMP: poate fi selectată de utilizator, de la 1 la 2000 ns, cu un pasde 1 ns.· RATA DE TRANSMISIE: 115 KHz.· RATA DE SCANARE: 56 (pentru un sistem cu un singur canal) ori 80 (pentru unsistem cu dublu canal) scanări pe secundă.· REZOLUŢIE: 16 biţ· FILTRE: la alegerea utilizatorului filter de tip high pass din seturile: 0.00; 400;800 Hz.· TRANSFERUL DATELOR: prin placa Ethernet a calculatorului.· INTRARE: 10.5-13 V DC 0.4 A (baterie reîncărcabilă cu curea).· DIMENSIUNI: 35x50x5.5 cm.· GREUTATE: 35x50x5.5 cm.

Fig. 7.15. Georadarul ZOND 12C


- 259 -

Câteva dintre caracteristicile tehnice ale antenelor georadarului, alături derezoluţie şi adâncimile de investigare corespunzătoare sunt prezentate mai jos:

Antenna 2 GHz· Antenna type: surface, unshielded· Transmitter pulse amplitude: 100 Volts· Receiver gain: 17 dB· Receiver sensitivity(1): 80 mcV· Resolution(2) : 6 cm· "Blind" zone(2) : 8 cm· Depth of sounding(2) : 2 m· Dimentions: 27x13x13 cm· Weight: 1.5 Kg· Power: 12 Volts, 0.27 Amp. by cable from central unit

Antenna 900 MHz· Antenna type: surface, unshielded· Transmitter pulse amplitude: 120 Volts· Receiver gain: 17 dB· Receiver sensitivity(1): 70 mcV· Resolution(2) : 20 cm· "Blind" zone(2) : 20 cm· Depth of sounding(2) : 5 m· Dimentions: 43x22x4 cm· Weight: 2.0 Kg· Power: 12 Volts, 0.27 Amp. by cable from central unit

Antenna 500 MHz· Antenna type: surface, unshielded· Transmitter pulse amplitude: 400 Volts· Receiver gain: 19 dB· Receiver sensitivity(1): 50 mcV· Resolution(2) : 50 cm· "Blind" zone(2) : 50 cm· Depth of sounding(2) : 10 m· Dimentions: 69x32x4 cm· Weight: 4.0 Kg· Power: 12 Volts, 0.35 Amp. by cable from central unit

Antenna 300 MHz· Antenna type: surface, unshielded· Transmitter pulse amplitude: 400 Volts· Receiver gain: 20 dB· Receiver sensitivity(1): 40 mcV


- 260 -

· Resolution(2) : 1.0 m· "Blind" zone(2) : 1.0 m· Depth of sounding(2) : 15 m· Dimentions: 98x52x4 cm· Weight: 7.0 Kg· Power: 12 Volts, 0.35 Amp. by cable from central unit

Antenna 900 MHz, shielded· Antenna type: surface, shielded· Transmitter pulse amplitude: 120 Volts· Receiver gain: 17 dB· Receiver sensitivity(1): 70 mcV· Resolution(2) : 20 cm· "Blind" zone(2) : 10 cm· Depth of sounding(2) : 5 m· Dimentions: 43x22x12 cm· Weight: 3.0 Kg· Power: 12 Volts, 0.27 Amp. by cable from central unit

Antenna 500 MHz, shielded· Antenna type: surface, shielded· Transmitter pulse amplitude: 400 Volts· Receiver gain: 19 dB· Receiver sensitivity(1): 50 mcV· Resolution(2) : 50 cm· "Blind" zone(2) : 25 cm· Depth of sounding(2) : 10 m· Dimentions: 69x32x12 cm· Weight: 6.0 Kg· Power: 12 Volts, 0.35 Amp. by cable from central unit

Antenna 300 MHz, shielded· Antenna type: surface, shielded· Transmitter pulse amplitude: 400 Volts· Receiver gain: 20 dB· Receiver sensitivity(1): 40 mcV· Resolution(2) : 1.0 m· "Blind" zone(2) : 0.5 m· Depth of sounding(2) : 15 m· Dimentions: 98x52x12 cm· Weight: 10.5 Kg· Power: 12 Volts, 0.35 Amp. by cable from central unit


- 261 -

Antenna 38-75-150 MHz· Antenna type: dipole, air-coupled· Transmitter pulse amplitude: 200 Volts· Receiver gain: 10 dB· Receiver sensitivity(1): 50 mcV· Resolution(2) : 4.0 m (38 MHz), 2.0 m (75 MHz), 1.0 m (150 MHz)· "Blind" zone(2) : 4.0 m (38 MHz), 2.0 m (75 MHz), 1.0 m (150 MHz)· Depth of sounding(2) : 10 m (38 MHz), 15 m (75 MHz), 30 m (150 MHz)· Dimentions: 98x52x4 cm· Weight: 10.0 Kg· Power: 12 Volts, 0.35 Amp. by cable from central unit

7.7.4. Aplicaţii georadar pentru detectarea conductelor

Acest tip de georadar este un echipament destul de sofisticat. De aceea,vom prezenta mai jos structura sa schematică simplificată (figura 7.16.), care nepermite să ne facem o idee generală asupra principiului de operare, dar care nureflectă nici pe de parte complexitatea sa:

Fig. 7.16. Structura schematică simplificată a Georadarului


- 262 -

Aceste unde electromagnetice se propagă în mediul sondat fiind reflectatede diverse neuniformitităţi (metale, cavităţi, diferite obiecte, limitele de strate cuparametri diferiţi, etc.)

Undele reflectate sunt captate de către receptor folosindu-se o antenă derecepţie; aceste unde reflectate cuprind informaţii privind mediu sondat. Cu toateacestea, pentru a suplimenta informaţiile furnizate de undele reflectate, existăîntotdeauna o undă directă ce se propagă pe distanţa cea mai scurtă de la antenade recepţie direct la transmiţător. Prin urmare, semnalul de ieşire al receptoruluieste pulsul emiţătorului, urmat de impulsurile reflectate. Acest impuls altransmiţătorului va fi folosit ca un punct de plecare pentru a estima o întârziere asemnalelor reflectate în scopul de a determina adâncimea ţintei (obiectivului) înmediu (figura 7.17.).

Fig. 7.17. Forma undei electromagnetice emise de transmiţător

Fig. 7.18. Exemplu de semnal primit la receptor(pulsul transmiţătorului este uşor de observat în partea stângă)

Procesul ilustrat în figura 7.18. este extrem de scurt. De obicei dureazăzeci până la sute de nanosecunde iar procesul este foarte dificil - în termenitehnici. Pentru a expanda acest proces în timp, este utilizat un convertorstroboscopic. Operaţiunea de control a tuturor acestor echipamente este realizatăde un sincronizator, care la rândul lui este legat la un computer, având instalată oversiune a soft-ului Prism for Windows.

Pachetul software Prism for Windows a fost proiectat special pentru a fifolosit pe teren - ca o componentă a radarelor de tip GeoZond 12C şi de


- 263 -

asemenea, pentru procesarea şi interpretarea în laborator a datelor sondajelor deradiolocaţie.

Mai jos prezentăm câteva exemple de prelucrare a datelor Georadar, cuajutorul acestui soft (figurile 7.19.,7.20., 7.21., 7.22., 7.23., 7.24.,7.25., 7.26.):

Fig. 7.19. Exemplu de trasare înregistrată pe display-ul computerului

Fig. 7.20. Exemplu de profil de înregistrare ( alb-negru)


- 264 -

Fig. 7.21. Exemplu de profil de înregistrare (color)

Fig. 7.22. Exemplu de profile de înregistrare (alb-negru)

Fig. 7.23. Exemplu de profil de înregistrare (color)


- 265 -

Fig. 7.24. Exemplu de prelucrare 3D a sondajelor de radiolocaţie

Fig. 7.25. Exemplu de interpretare 3D a sondajelor de radiolocaţie


- 266 -

Fig. 7.26. Exemplu – detectarea a trei conducte îngropate în solla adâncimea de 1,0 – 1,5 metri


- 267 -

7.8. Metoda magnetică

În afara de metoda Georadar, o altă metodă des utilizată în detectareaobiectelor metalice feromagnetice este metoda magnetică. Aceasta utilizează oserie de aparate numite magnetometre portabile, care pot avea la bază diferiteprincipii de funcţionare (cu precizie protonică, cu pompaj optic etc.), şi careînregistrează valorile intensităţii totale a câmpului geomagnetic (în nanoTesla).

De fiecare dată, obiectele metalice feromagnetice, caracterizate prin valoriridicate de susceptibilitate magnetică, generează aşa numitele anomalii alecâmpului geomagnetic, pe baza cărora aceste obiecte sunt puse în evidenţă.

Unele dintre cele mai cunoscute aparate de acest gen sunt cele produsede firma GEM-SYSTEMS din Canada şi de firma Geometrics din Statele Unite(figura 7.27.).

Magnetometru produs de firma Geometrics:

Fig. 7.27. Magnetometrul portabil G-859 cu vapori de cesiu,( produs de firma Geometrics)

Iată câteva dintre caracteristicile tehnice ale acestor tipuri de aparate:

• Excelentă performanţă: zgomot redus / sensibilitate ridicată, cele maibune din industrie - 0.008nT/Hz RMS - şi funcţionare oriunde în lume;• Foarte Rapid - eşantionare până la 5 eşantioane pe secundă;


- 268 -

• GPS integrat / rucsac - include rucsac nemagnetic şi Novatel ™ WAAS /EGNOS GPS;

• Uşor de utilizat - instalare simplă şi rapidă cu MagMap2000 software;• Fiabilitate - senzorii de Cesiu nu au nevoie de calibrare sau aliniere de

scală, extrem de robust şi fiabil.• Conceput pentru industria minieră, studii / petrol / gaz şi pentru

prospecţiuni în domeniul ingineriei geotehnice, datorită precizieiextreme de ridicate;

G-859 are la baza soft-ware-ul Mag Map, care utilizează o interfaţă graficăeficientă, pentru a proiecta şi achiziţiona datele magnetice extrem de rapid.

Utilizatorul poate folosi antena Novatel Smart GPS inclusă pentruînregistrarea poziţiei planimetrice în mod automat.

Informaţia de poziţie poate să provină şi de la un GPS extern.Programul MagMap2000 permite repoziţionarea, realinierea, nivelul de

nivelare al coordonatelor GPS, filtrarea datelor şi interpolarea acestora. Dupăeditare, datele sunt utilizate pentru a fi procesate şi interpretate cu ajutorulprogramelor oferite de firmele Geosoft (Oasis Montaj) şi Golden Software (Surfer 9).

Utilizând acest magnetometru, datele pot fi colectate fie prin punctediscrete, fie continuu.

În afara de sensibilitatea ridicată, acest tip de aparat este de asemenea,robust, economic, fiabil şi extrem de uşor de utilizat.

Magnetometru produs de firma GEM – SYSTEMS:

Fig.7.28. Magnetometru portabil GSM 19( produs de compania GEM – SYSTEMS)

Unele dintre aplicaţiile tipice pentru aceste aparate (figura 7.28.)sunt detectarea de: • Foraje abandonate;

• Limita depozitelor de deşeuri;• Obiecte metalice îngropate;• Detectarea plăcilor de beton armat îngropate;• Carsturi şi doline;• Conducte şi cabluri de utilitate


- 269 -

• Rezervoarele de stocare.

Acest tip de aparat este prevăzut cu doi senzori, situaţi la o distanţă micăpe verticală, astfel încât poate funcţiona şi ca gradientometru (figura 7.28.),măsurând valorile câmpului magnetic terestru la două altitudini diferite şi făcândulterior diferenţa între acestea. Valorile finale, exprimate în nanoTesla/metru vor fiulterior prelucrate, interpolate, fiind extrem de sugestive în localizarea cuacurateţe a obiectelor metalice îngropate.

Acest lucru face ca acest tip de configuraţie să fie un instrument idealpentru localizarea corpurilor îngropate de mici dimensiuni.

Fig.7.29. Utilizarea gradientometrului orizontal pentru detectarea conductelor metalice feromagnetice

Exemplu teoretic de detectare a unei conducte îngropate:De exemplu, să presupunem că avem de-a face cu o conductă îngropată

la cca. 5 m în sol, care are 15 cm în diametru, într-un câmp magnetic de cca.50.0000 nT, ţeava are grosimea de 0,6 cm.

În acest caz, amplitudinea anomaliei magnetice generate de o conductăorizontală este de 60 nT , iar de una verticală de 30 Nt.


- 270 -

Tabelul de mai sus indică faptul că o conductă verticală generează oanomalie uşor mai largă decât cea orizontală pentru o adâncime constantă.Susceptibilitatea magnetică a conductelor depinde de materialul din care suntconstruite, şi este în mod curent cuprinsă între 5 şi 50 de unităţi CGS.

Exemplu cartografic de detectare a unei conducte îngropate (figura 7.30.şifigura 7.31. ).

Fig.7.30. Harta anomaliilor magnetice reziduale, deasupra unei conducteîngropate

Fig.7.31. Traseul conductelor conform hărţii magnetice interpretate


- 271 -


- 272 -


- 273 -

LUCRAREA ITRANSFORMĂRI DE COORDONATE

A. PRINCIPII DE BAZĂ

B. EXEMPLU DE TRANSFORMARE AFINĂ


- 274 -

· 6 parametrii de transformare: Cx, Cy, α, ε, Δx’, Δy’· Coordonatele celor patru indici (1 - 4) şi a două puncte (a şi b) au fost

măsurate la un comparator. Valorile indicilor măsurate pentru calibrarea camereisunt date în tabelul de mai jos

Coordonate imagine Valori cunoscuteNr. punctx y X Y

1 -111.734 -114.293 -113.007 -112.9972 111.734 114.293 113.001 112.9893 -114.289 111.699 -112.997 113.0044 114.280 -111.749 112.985 -112.997

a 74.794 12.202b -67.123 53.432

INIŢIALIZAREA PARAMETRILOR


- 275 -

TRANSFORMAREA AFINĂ GENERALĂ - EXEMPLU DE REZOLVARE:

MATRICEA DE VARIANŢĂ COVARIANŢĂ Qxx = N

SOLUŢIA:


- 276 -

C. TEMA LUCRĂRII:

Să se efectueze pornind de la datele iniţiale din exemplul de mai susurmătoarele transformări:

I. TRANSFORMAREA AFINĂ ORTOGONALĂ(ε =0) cu 5 parametri: Cx, Cy, α, Δx’, Δy’

II. TRANSFORMAREA IZOGONALĂ AFINĂAvând condiţile (C = Cx = Cy) cu 4 parametri: C, α, Δx’, Δy’

III. TRANSFORMAREA BILINIAR POLINOMIALĂ

IV. TRANSFORMAREA UNUI CORP RIGID – Cu condiţiile:

(Cx = Cy = 1)


- 277 -

LUCRAREA IICALIBRAREA FOTOGRAMELOR

A. CONSIDERAŢII TEORETICE

Fotograma este principala sursă de informaţii utilizată în teledetecţie,fotogrammetria analitică , analogică sau digitală.

Deformaţiile metrice şi calitative ce afectează geometria şi calitateaimaginii sunt mai complicate în cazul imaginii cu geometrie dinamică faţă de celeaferente fotogramelor cu geometrie constantă; pentru a putea fi utilizate în scopuripractice ele sunt corectate prin tehnologiile moderne utilizate pentru prelucrareaacestor imagini.

Progresele înregistrate de fotogrammetrie au fost în mod constant legatede progresele efectuate în fizică, matematică, calculatoare, ştiinţele spaţiale, de laprimele sale începuturi şi până în etapa actuală.

Orientarea în mod automat trebuie efectuată rapid, eficient şi precis, iarmodulele de automatizare trebuie să admită diferite tipuri de date imagine şidiferite elemente de sprijin.

Principala caracteristică a unei fotograme (fotografie metrică) este aceeacă permite măsurători precise ale punctelor - imagine în raport cu un sistem decoordonate definit în funcţie de elementele de orientare interioară şi de cei 4 indicide referinţă (figura 2.1.).

Fig.2.1.Fotografie metrică

Orice cameră fotogrammetrică permite înregistrarea pe fiecare imaginefotografică preluată de 4 indici de referinţă dispuşi la mijloacele laturilor, sau încolţurile fotogramei.


- 278 -

Teoretic la intersecţia liniilor care unesc indicii de referinţă opuşi ar trebuisă se afle punctul principal.

Definirea punctului principal se poate face în mai multe moduri.Fotogrammetric, prin punct principal se înţelege piciorul perpendicularei

coborâte din centrul de perspectivă O pe planul fotogramei. Lungimea acesteiperpendiculare (Op) se numeşte distanţă principală şi se consideră egală cudistanţa focală calibrată f a obiectivului camerei de preluare.

Deoarece practic punctul principal p nu coincide cu punctul mijlociu Orezultat la intersecţia liniilor ce unesc indicii opuşi, va fi definit în raport cu acestaprin coordonatele xp, yp ; distanţa principală şi coordonatele punctului principal (înraport cu sistemul definit de indicii de referinţă) se determină prin calibrarea(etalonarea) camerei.

Având în vedere modul în care a fost definit sistemul de coordonate alfotogramei, un punct - imagine oarecare m (figura 1) va avea coordonatele x, y, -f.

Fig. 2.2. Coordonatele X,Y ale fotogramei

A.2.1. Reducerea coordonatelor măsurate la punctul principal

Pentru a fi exprimate în sistemul de coordonate al fotogramei,coordonatele măsurate la un aparat de tip comparator (în raport cu o imaginearbitrara) vor trebui reduse la punctul principal.

Dacă se consideră fotograma orientată în aparat, adică proiecţiile (x), (y)ale axelor x, y în planul fotogramei sunt paralele cu axele aparatului(comparatorului) xa, ya (figura 2.2), coordonatele în sistemul fotogramei (reduse lapunctul principal) se pot obţine cu relaţiile:

xi = xia – (xo + yp)

yi = yia – (yo + yp)

- unde: xi, xia, yi, yi

a sunt coordonatele reduse, respectiv măsurate ale unuipunct imagine; xo, yo sunt coordonatele punctului mijlociu (rezultate ca medii alevalorilor corespunzătoare măsurate în cei 4 indici de referinţă), iar xp, yp suntcoordonatele punctului principal (în raport cu punctul mijlociu).


- 279 -

Deoarece valorile coordonatelor xp, yp sunt în general neglijabile, punctulprincipal se consideră practic în coincidenţă cu punctul mijlociu, reducereacoordonatelor făcându-se de fapt în raport cu acesta.

În continuare se va avea în vedere doar această situaţie, aproximarea pecare o aplică neafectând practic determinările ulterioare.

În ceea ce priveşte orientarea fotogramei în aparat, aceasta nu estenecesară, rotaţia fotogramei fiind inclusă în relaţiile prin care se corecteazăcoordonatele - imagine.

Trebuie remarcat că înainte de a fi utilizate la rezolvarea diferitelorprobleme ale fotogrammetriei analitice, coordonatele reduse vor trebui corectatede influenţa principalelor erori sistematice.

Deşi multe din aceste erori au cauze exterioare, ele vor fi tratate aici,urmărind restabilirea unei corespondente proiective riguroase între imagineafotografică şi terenuI / obiectul fotografiat, înaintea realizării orientării exterioare.

Este important de reţinut că aceste corecţii trebuie să fie aplicatesecvenţial, în ordinea inversă apariţiei erorilor corespunzătoare.

Pentru a nu se complica prea mult notaţiile, în fiecare caz x’i şi y’i vorreprezenta coordonatele corectate în aceea etapă, iar xi, yi vor fi cele careurmează a fi corectate (şi care în etapa anterioară erau x’i şi y’i).

A.2.2. Corectarea erorilor instrumentale

Pentru determinarea erorilor instrumentale care afectează coordonatelemăsurate la un comparator, se utilizează de obicei grile.

Acestea sunt reţele rectangulare pătratice trasate cu mare precizie pe plăcide sticlă.

Intersecţiile unei astfel de reţele vor avea în sistemul grilei (figura 2.3.)coordonatele bine stabilite.

Dacă de exemplu, reţeaua este trasată la intervale a, punctul 1 va aveacoordonatele calibrate x1’ = -2a, y1’ = 2a.

Fig.2.3. Grila de calibrare


- 280 -

Dacă se introduce grila în aparat şi se orientează aproximativ, se potmăsura coordonatele intersecţiilor reţelei în sistemul comparatorului, care se vorreduce apoi la punctul mijlociu al grilei .

Deoarece coordonatele măsurate vor fi afectate atât de erori instrumentale(sistematice), cât şi de erori întâmplătoare, acestea din urmă vor putea fi reduseprin repetarea măsurătorilor, luând apoi mediile corespunzătoare.

Presupunând că erorile instrumentale constau doar în erori de etalonare aşuruburilor de măsurare (erori de pas) dmx şi dmy şi în erori provenind dinneortogonalitatea axelor df şi având în vedere aşezarea aproximativă a grilei înaparat implicând rotirea dK şi translaţiilor dxo, dyo (fig.3), între coordonatelemăsurate xi, yi şi cele calibrate x’i , y’i ale unui punct i al reţelei se pot scrie relaţiilede forma:

x’i = ao + a1xi + a2yi, y’i = bo + b1xi + b2yi [1]

B. CONŢINUTUL LUCRĂRII

Se va efectua calibrarea unui set de fotograme utilizândechipamentele din dotare şi parcurgând următorii paşi:

1. Identificarea punctelor corespondente în diferitele seturi de date(imagini digitale sau digitizate, hărţi digitale, modele digitale ale obiectului sau dateGIS) este operaţia de bază în automatizarea exploatării acestor imagini.

2. Orientarea exterioară (a fotogramei sau stereogramei) poate utilizadrept puncte de sprijin:puncte (metoda cea mai cunoscută şi care oferă cea maistabilă soluţie), forme liniare sau elemente de suprafaţă corespondente în planulimagine şi în spaţiul - obiect. Punctele de sprijin pot fi identificate manual,determinate prin aerotriangulaţie sau identificate prin corelaţie în mod automat.

3. Orientarea interioară trebuie reconstituită şi în cadrul exploatăriiimaginilor digitale.

Pentru camerele digitale, relaţiile de transformare între pixeli şicoordonatele imagine se determină în timpul calibrării camerei în completareaparametrilor de orientare interioară obţinuţi prin calibrare.

Pentru imaginile digitizate prin scanare, această transformare se determinăpentru fiecare imagine în parte.

Efectuarea în mod automat a orientării interioare presupune cunoaştereapentru fiecare imagine digitală a datelor de calibrare a camerei de preluare, acoordonatelor imagine ale indicilor de referinţă, a curbei de distorsiune, adimensiunii pixelului şi furnizează coordonatele imagine în pixeli, parametrii detransformare din sistemul de coordonate – imagine în pixeli precum şi din pixeli însistemul de coordonate - imagine şi analiza preciziei obţinute.


- 281 -

Obţinerea unei precizii bune impune: poziţionarea aproximativă a indicilorde referinţă; poziţionarea de precizie (0.1 pixeli) a centrelor indicilor de referinţă;poziţionarea corectă a curbei de distorsiune simetrică şi corectarea acesteia;calculul precis al parametrilor transformării între cele două sisteme de referinţă(coordonate – imagine şi pixeli).

Poziţionarea aproximativă a indicilor de referinţă se face pe imaginea cucea mai slabă rezoluţie geometrică din piramida imagine utilizată.

Orientarea exterioară impune determinarea parametrilor transformării dinspaţiul – imagine în spaţiul – obiect în cazul exploatării imaginii digitale saudigitizate în mod independent sau din spaţiul - model în spaţiul – obiect atunci cândeste vorba de exploatarea prin metode stereoscopice a două sau mai multeimagini digitale.

La exploatarea imaginii digitale în mod independent, această operaţie serealizează după validarea orientării interioare.

Drept elemente de sprijin corespondente în spaţiul – obiect şi planul –imagine pot utiliza puncte, forme liniare, constrângeri în spaţiul – obiect.

Aceste elemente se pot determina direct la teren sau prin aerotriangulaţie.În cazul folosirii platformelor INS şi a sistemelor GP, în timpul

aerofotografierii, elementele de orientare exterioară a fotogramei sunt cunoscute,ele nu mai trebuie determinate prin aerotriangulaţie sau corelaţie.

În cazul exploatării a două sau mai multor imagini, orientarea exterioară seefectuează în două etape şi anume:

- orientarea relativă - orientarea absolută

4.Orientarea relativă presupune determinarea celor cinci parametrii, înfuncţie de metoda de orientare aleasă.

Modulul de orientare relativă trebuie să accepte diferite tipuri de imaginimultitemporale, multispectrale şi multisenzor şi să permită determinarea cuprecizie, eficienţă şi în mod rapid a parametrilor de orientare.

Pentru identificarea punctelor corespondente în imaginile de prelucrat sepot utiliza metode bazate pe utilizarea punctelor de sprijin determinate princorelaţie, metode bazate pe corelarea formelor liniare, metode bazate peconstrângeri în spaţiul – obiect sau imagine şi a bazelor de date legate de acesteasau combinaţii dintre aceste metode.

Etapele de realizare a orientării relative sunt: calculul piramidelor imaginepentru cele două sau mai multe imagini pentru care se efectuează orientarearelativă; determinarea aproximativă a acoperirilor, rotaţiilor, diferenţelor de scarăîntre imagini folosind elemente independente de o poziţionare absolută(compararea lungimii diferitelor primitive ale formelor liniare).

După determinarea acestor valori aproximative se trece la determinareaparametrilor de orientare, care în cazul folosirii corelaţiei formelor liniare areurmătoarele etapele:


- 282 -

- întărirea, identificarea şi extragerea formelor liniare din imaginile digitale; - corelarea acestor forme liniare - determinarea parametrilor de orientare - repetarea acestor operaţii pentru celelalte planuri din piramida imagine

Utilizarea formelor liniare drept forme corespondente, în cazul exploatăriia două imagini trebuie completată cu puncte de sprijin pentru mai multă stabilitate.

Punctele trebuie determinate prin metode specifice şi nu la intersecţiaformelor liniare.

Pentru determinarea parametrilor de orientare exterioară au fost descrisemetodele de coliniaritate cu condiţia ca direcţiile corespondente să fie situate înplanul nucleal, condiţia de coangularitate sau coplanaritate.

Datorită diferenţelor de scară din imaginile de exploatat şi pantelor dinteren care nu sunt cunoscute, se impune introducerea corelaţiei în spaţiul – obiectşi utilizarea nivelurilor de gri din imagini la identificarea punctelor corespondentedin planurile – imagine de exploatat.

5. Orientarea absolută în mod automat presupune determinareaparametrilor de transformare a stereomodelului în spaţiul – obiect.

În cadrul metodei de coangularitate şi coliniaritate sunt utilizate, încă dintimpul etapei anterioare elemente de sprijin din spaţiul – obiect.

Pot fi utilizate puncte de sprijin presemnalizate care sunt bine definitegeometric şi au valori radiometrice inconfundabile, fiind proiectate să fie vizibile dintoate direcţiile de aerofotografiere.

Punctele de sprijin trebuie să fie uniform distribuite în planul imagine,independente de conţinutul informaţional al imaginilor şi de scara acestora şi uşorde reprezentat în două sau trei dimensiuni.

Ele pot fi constituite din elemente naturale sau artificiale în funcţie dedezvoltarea economică a zonei de reprezentate pe fotograme.

Elementele de sprijin pot fi extrase din baze de date, precum: GIS, SIT dinalte imagini sau hărţi digitizate. Pentru cote se foloseşte MNAT.

Etapele de realizare a orientării absolute în mod automat sunt: - identificarea elementelor de sprijin şi control - definirea primitivelor formelor liniare utilizate drept elemente de sprijin

şi control şi extragerea lor din imagine - corelarea primitivelor folosind eventual constrângeri din spaţiul obiect - calculul parametrilor de orientare absolută

NOTĂ:Trebuie specificat şi în acest caz că utilizarea la preluare afotogramelor aeriene a platformelor INS şi a sistemelor GPS nu mai impunedeterminarea acestor parametrii.


- 283 -

LUCRAREA IIIPREGĂTIREA ŞI APRECIEREA CALITĂŢII ZBORULUI

ŞI A FOTOGRAMELOR


Calitatea imaginii fotografice a aerofotogramelor depinde de o serie defactori, printre care: claritatea imaginii fotografice, prelucrarea de laborator afotogramelor, scara de fotografiere, etc.

Claritatea imaginii fotografice depinde la rândul ei de: aberaţiileobiectivului aparatului fotoaerian, difuzia luminii în stratul de emulsie (halo),trenarea imaginii (datorită translaţiei avionului în timpul expunerii, vibraţiilorproduse de motorul avionului, pulsaţii ale vântului etc.), puterea separatoare aobiectivului şi a stratului fotosensibil etc.

Prelucrarea de laborator este un proces care poate avea o mareinfluenţă asupra calităţii aerofotogramelor. Compoziţia developantului, timpul dedevelopare, temperatura developantului pot influenţa negativ calităţile imaginiifotografice, dacă nu se respectă întocmai condiţiile impuse prin instrucţiuni. Pentruobţinerea unor fotograme pozitive de bună calitate se folosesc aparate electronicede copiat.

Scara de fotografiere aleasă determină dimensiunile imaginilor obiectelorpe fotogramă. De aceea, scara de fotografiere se alege astfel încât să apară pefotogramă imaginile unor obiecte de dimensiuni mici, care urmează a fi trecute peplanul topografic.

În tabelul 3.1. se dau dimensiunile minime ale imaginilor obiectelorcompacte, pentru a putea fi observate şi a li se stabili forma, iar în tabelul 3.2.dimensiunile minime ale obiectelor liniare, pentru a putea fi observate şi a li sestabili destinaţia.

Luând în considerare cazul cel mai defavorabil, când contrastul este mic,rezultă că pentru fotogramele la scara 1 : 5 000, dimensiunile minime ale obiectelorcompacte sunt egale cu 0,5 ... 1 m, spre a putea fi observate şi 1...1.5 m, spre a lise putea stabili şi forma, iar pentru fotogramele la scara 1 : 10 000, acestedimensiuni sunt de 1 ... 4 m si respectiv 3 ... 5 m.


- 284 -

Tabelul 3.1.Dimensiunile minime ale imaginilor obiectelor compacte pentru a

putea fi observate şi a li se stabili forma, în mm

Scara defotografiere

mareK > 0.1

normal0,7 > K > 0,3

mic0,3 > K> 0,1

1:5 000— observarea— stabilirea

formei

0,040,3

0,04...0,08

0,3

0,08...0,30

0,3... 0,5

1:10 000— observarea— stabilirea

formei

0,05

0,3

0,05...0,10

0.3

0,10...0,40

0,3... 0,5

Tabelul 3.2.Dimensiunile minime ale imaginilor obiectelor liniare pentru a putea fi

observate şi a li se stabili destinaţia, în mm

Contrastul imaginilorScara defotografiere

mare mediuK > 0,3

mic0,3 > K > 0,1

1 : 5 000

1 : 10 000

0,02

0,02

0,02...0,05

0,02...0,050,05...0,10 0,05...0,10

În cazul obiectelor liniare se pot observa pe fotogramele la scara 1 : 5 000obiectele care au lăţimea de numai 0,25 ... 0,50 m. Astfel se poate explica de cepe fotograme apar poteci care au o lăţime mică (de 30 ... 40 cm).

B. CONŢINUTUL LUCRĂRII

B.3.1. Pregătirea zborului de aerofotografiere

Zborul de aerofotografiere se pregăteşte pe baza unui proiect, în care sestabilesc o serie de elemente ca: trasarea pe o hartă (la scara 1 : 25 000 .„ ... 1 :10 000) a suprafeţei de ridicat, alegerea scării de fotografiere, calculul înălţimii dezbor, acoperirile longitudinale şi transversale, timpul necesar pentru fotografiere,cantitatea de materiale necesare, costul lucrărilor (ante-calcul), etc..

Scara de fotografiere se alege conform tabelului .Acoperirile se iau din tabelul 3.3., unde datele sunt calculate. Cifrele de la

numărător reprezintă acoperirea longitudinală, iar cele de la numitor, acoperireatransversală.

Timpul de zbor necesar pentru fotografierea unei suprafeţe de lungime a şilăţime c se calculează cu formula:


- 285 -

( )v

Nat 1+=

în care:- N – numărul de benzi necesare pentru a acoperi suprafaţa, stabilit în

funcţie de lăţimea c;- v – viteza de zbor a avionului, în km/oră.

Numărul de bobine C de film necesare se calculează cu formula:( )1

12llnjKc x +=

în care:- K – este numărul de trapeze care se fotografiază ;- fij – numărul de fotograme pe trapez;- l1 – mărimea fotogramei în sensul lungimii filmului, în cm;- lf – lungimea totală a filmului, în cm;- 2 – coeficient (s-a luat pentru a se asigura necesarul zborurilor de

probă, recunoaştere şi eventuale refaceri).Tabelul 3.3.

Acoperirile longitudinale şi transversale pe planul mediu al terenului

H 50 100 150 200 250 300 400 500 600 800 ∞

800 6335

6640

6946

7353

7862

1000 6234

6438

6742

7048

7353

7760

1 500 6132

6335

6438

6641

6844

7048

7455

2 000 6132

6234

6336

6438

6640

6742

7048

7353

7760

— —

3 000 6131

6132

6234

6335

6436

6438

6641

6844

7048

7455

__

4 000 6131

6132

6233

6234

6335

6336

6438

6640

6742

7048

7353

6 0006031

613l

6132

6132

6233

6234

6335

6436

6438

6641

6844

Cantitatea de substanţe chimice şi hârtie fotografică se calculează ţinândseama de numărul total de aerofotograme, luându-se în plus o rezervă de 30%.

Datele tehnice necesare executării zborului de aerofotografiere secalculează după exemplul din tabelul 3.4. Se dau ca date tehnice iniţiale a = 10km, c = 6 km, scara planului l : 5 000, scara de fotografiere 1 : 10 000, acoperirealongitudinală p= 60%, acoperirea transversală q = 30%. Se foloseşte aparatulMRB 21/1818, format 18 X 18 cm, cu f = 210 mm. înălţimea aerodromului faţadenivelul mării m H aerodrom = 100 m


- 286 -

Tabelul 3.4.Datele tehnice pentru executarea zborului de aerofotografiere

Elementele care se calculează Formule CalculeÎnălţimea de fotografiere

Baza de fotografiere

Distanţa între benzi

Numărul de benzi

Numărul de fotograme pe obandă

Numărul de fotograme pe toatăsuprafaţa care se fotografiază

Unghiul în plan vertical sub carese vede baza de fotografiere

Unghiul în planul perpendicularpe direcţia de zbor sub care se

vede traseul axei benziivecine

După executarea calculelor din tabelul 3.4. se pregăteşte harta de zbor,trasându-se pe hartă limitele suprafeţei de ridicat şi axele benzilor.

Pe hartă se marchează reperele de intrare şi ieşire ale fiecărei benzi,precum şi reperele de orientare, aşa cum se arată în figura 3.1.

Fig.3.1. Repere de intrare şi ieşire


- 287 -

B.3.2. Aprecierea calităţii aerofotogramelor

După executarea zborului de aerofotografiere se trece la verificareaaerofotogramelor obţinute, operaţie care se referă la:

· calitatea imaginilor fotografice ale negativelor,· planeitatea filmului în planul focal,· acoperirile longitudinale şi transversale,· rectiliniaritatea benzii, unghiurile de derivă,· unghiurile de înclinare ale fotogramelor,· calitatea imaginilor de pe fotogramele pozitive,· numărul de fotografii realizate pentru suprafaţa dată şi· abaterea înălţimii medii de fotografiere faţă de valoarea din proiect.Calitatea imaginii fotografice a aeronegativelor se verifică prin metode

sensitometrice (cu sensitometre, densitometre etc.), cu ajutorul cărora se deter-mină densitatea maximă Dmax, densitatea minimă Dmin şi densitatea voalului Z0.

Condiţiile care se au în vedere la aprecierea calităţii imaginii fotografice suntcuprinse în tabelul 3.5.

Tabelul 3.5.Aprecierea calităţii imaginii fotografice a aeronegativelor

Planeitatea filmului se verifică după firele de control, din două în două foto-grame (figura 3.2.). Se aşează negativul pe o foaie de hârtie albă, iar deasupraacesteia o riglă transparentă pe care este trasată o linie foarte subţire (mai subţirede 0,05 mm).

Abaterile imaginilor firelor de control dau indicaţii asupra planeităţii filmuluiîn planul focal, în momentul în care s-a făcut expunerea. După mărimea abaterilorfirelor de control (măsurate cu lupe), planeitatea poate fi foarte bună (abateri pânăla 0,05 mm), bună (abateri până la 0,08 mm), satisfăcătoare (abateri până la 0,1mm). Nu se admit abateri mai mari de 0,1 mm.

Fig. 3.2. Verificarea planeităţii

Indicii de apreciereCalificativul

Foartebine

Bine Satisfăcător

Intervalul de densitate ACDensitatea maximă Dmax Voalul

Dg

0,7...0,91,2...1,5până la

02

1,0...1,2 sau 0,61,6...1,7 sau 1,1 până

la 0,2

1,3 sau 0,51,8 sau 1,0până la 0,3


- 288 -

Când aparatul fotoaerian nu are fire de control, planeitatea fotogramelor înplanul focal se verifică la aparate de stereorestituţie de ordinul I de precizie, prinorientarea relativă a două fotograme adiacente şi formarea stereomodelului.Condiţia unei planeităţi corespunzătoare este ca paralaxele reziduale să nu fie maimari de 0,02 mm.

Acoperirile între fotogramele din aceeaşi bandă sau din benzi vecine severifică suprapunând fotogramele două câte două pe imaginile lor comune şimăsurând cu ajutorul unei rigle speciale (cu gradaţii egale cu 1 /20 din lungimealaturii fotogramei) porţiunile de dublă suprapunere (figura 3.3.).

Fig. 3.3. Măsurarea acoperirii între fotograme

Nu sunt permise acoperiri longitudinale mai mici de 53% şi transversalemai mici de 15%. Calitatea zborului, după acoperirile realizate între fotograme, seapreciază conform tabelului 3.5.

Rectiliniaritatea benzii se verifică în urma executării unui montaj atent alfotogramelor (suprapunând succesiv părţile comune ale fotogramelor benzii)(figura 3.4.).

Unindu-se punctele principale ale fotogramelor de la capetele benzii, semăsoară abaterea maximă ΔL. Abaterea maximă ΔL nu trebuie să depăşească 3%din lungimea L a benzii pentru calificativul satisfăcător, 2% pentru calificativul bineşi 1% pentru calificativul foarte bine.

Fig. 3. 4. Verificarea rectiliniarităţii benzii

Unghiul de derivă - unghiul de rotire a aparatului fotoaerian faţă de direcţiade zbor w - nu trebuie să depăşească valorile: 2° (foarte bine), 4° (bine) şi 6°(satisfăcător) (figura 3.5.).

Unghiurile de înclinare a axei de fotografiere pot fi apreciate pe fotogramădupă poziţia bulei din imaginea nivelei sferice înregistrate.Valorile unghiului deînclinare a nu trebuie să depăşească 1° pentru calificativul foarte bine, 2° pentrucalificativul bine şi 3° pentru calificativul satisfăcător(figura 3.6.).


- 289 -

Fig.3.5. Unghiul de derivă (ω)

Pentru calculul unghiului de înclinare longitudinală 9 se aleg în zona dedublă acoperire câte două segmente, astfel încât segmentele 1—2 şi 3—4,respectiv 1'—2' şi 3'—4', să treacă cât mai aproape de punctele principale O1 O2 şicorespondentele lor pe fotograma vecină O'1 şi O'2. Se măsoară pe fotograme cuprecizie de 0,1 mm lungimile l1 l2, l'1 şi l'2. Distanţele a1 şi a2 dintre cele douăperechi de linii se măsoară cu o precizie mai mare de 1 mm. Unghiurile deînclinare longitudinală (f1 pentru fotograma F1 şi f2 pentru fotograma F2) secalculează cu formulele:

''

12

221 rj ´´

´-

= falll ''

21

112 rj ´´

´-

= falll

- în care f este distanţa focală a aparatului fotoaerian, iar r' este factorul detransformare a unghiurilor din radiani în minute, egal cu 3 438.

Fig.3.6. Determinarea unghiului de înclinare a axei, după imaginea niveleisferice (a = 2°6')

Pentru calculul unghiurilor de înclinare transversală w se iau tot două câtedouă fotograme, dar din benzi vecine . Alegerea punctelor (figura 3.7.), măsurareasegmentelor şi distanţelor se face ca în cazul precedent.

Fig.3.7. Alegerea punctelor pentru determinarea unghiului de înclinare


- 290 -

Unghiul de înclinare transversală relativă (Δw) se calculează cu formula:( ) ( ) '

mm

2'21

'1 f

ylllll

r××D×

---=wD

Calitatea imaginilor de pe fotogramele pozitive se apreciază prin compa-rarea lor cu fotograme pozitive-etalon. Imaginile trebuie să fie clare, iar tonuldiferitelor pozitive să fie uniform. Pe fotogramele pozitive trebuie să existeimaginile indicilor-repere, firelor de control (când aparatul fotoaerian este prevăzutcu dispozitiv de înregistrare a acestora). Nu se admit deteriorări mecanice, bule deaer etc.

Numărul de fotografii realizate pentru o suprafaţă dată serveşte si el laaprecierea calităţii zborului (tabelul 3.6 ).

Tabelul 3.6.Aprecierea calităţii zborului după numărul de fotografii

numărul de fotografii mai mare decât cel proiectat în %11

2 000...1 : 6 0006 500...1 : 15 000

sub 20%sub 10%.

20...30%10...22%

peste 30%peste 22%

Pentru a se verifica în ce măsură a fost acoperită cu fotograme întreagazonă proiectată pentru a fi fotografiată şi cum s-au realizat acoperirile între benzietc., se execută un mozaic cu pozitivele obţinute, suprapunând porţiunile comuneîntre fotograme. Fotogramele se aşează în mozaic astfel încât să li se vadănumerele. Se trasează pe mozaic liniile care încadrează suprafaţa pentru cares-a proiectat zborul (la nevoie, în interiorul acesteia se marchează laturiletrapezelor, dacă suprafaţa cuprinde mai multe trapeze) şi se trec inscripţiilenecesare astfel: deasupra laturii de nord a cadrului, la mijloc, nomenclaturatrapezului şi localitatea, în partea stângă distanţa focală a camerei cu care s-alucrat, în dreapta numele celor care au executat aerofotografierea şi a celui care aîntocmit mozaicul; sub latura de sud se trece scara fotogramelor. De pe mozaic sefac copii fotografice, care servesc ca documente în lucrările ulterioare de laborator.

Abaterea înălţimii medii de fotografiere între fotograme faţă de valoarea dinproiect duce la diferenţe mari de scară. După mărimea abaterii înălţimii medii defotografiere faţă de valoarea proiectată H se apreciază zborul ca foarte bun, cândabaterea nu întrece 3% H, ca bun, când abaterea este cuprinsă între 3 si 5% H, sica satisfăcător, când abaterea este mai mare de 5% H.

C. TEMA LUCRĂRII

Să se efectueze pregătirea zborului fotogrammetric ţinând seama deurmătoarele caracteristici:

Date tehnice iniţiale a = 15 km, c = 9 km, scara planului l : 2 000, scara defotografiere 1 : 5 000, acoperirea longitudinală p= 60%, acoperirea transversală q= 30%. Se foloseşte aparatul MRB 21/1818, format 18 X 18 cm, cu f = 210 mm.înălţimea aerodromului faţade nivelul mării m H aerodrom = 150 m şi să se facăaprecierea calităţii zborului efectuat.


- 291 -

LUCRAREA IVCORECŢII APLICATE COORDONATELOR – IMAGINE


Fig.4.1. Relaţii între punctele de pe teren şi imaginile lor pe fotograme

Dacă se ia ca origine a coordonatelor pe fotogramă (figura 4.1.) punctul dedeformaţii nule c,

a×-×=

sinxfHxXc

cc

si.

sinxfHyYc

cc a×-×=

Dacă se ia ca origine a coordonatelor punctul nadiral n şi nadirul fotogra-mei N, relaţiile vor fi:

aa

a

sincos

cos

×-×=

n

nN

xfHxX şi

aa

sincos

×-=

n

nN

xfHyY

În cazul fotogramei nadirale, deci când a este egal cu zero, indiferent deoriginea coordonatelor, relaţiile între coordonatele punctelor de pe teren şi celede pe fotogramă vor fi:


- 292 -

fHxX ×= si .

fHyY ×=

Relaţiile de mai sus exprimă scara fotogramei nadirale. Înlocuind pe H/fcu m, relaţiile pot fi scrise si sub forma:

mxX ×= si .myY ×=

Dacă se pune problema trecerii de la sistemul de coordonatefotogrammetrice (X, Y) la un sistem de coordonate geodezice [XG, YG], aceasta serealizează prin rotirea axelor de coordonate fotogrammetrice cu unghiul Q şi printranslatarea originii cu distanţele XGo şi respectiv YGo. Legătura dintre cele douăsisteme de coordonate este determinată prin relaţiile:

.sinYcosXY

,sinXcosYX

AAG'

AAG'

A

A

q×-q×=

q×+q×=

Trecerea de la un sistem de coordonate fotogrammetrice la unsistem de coordonate geodezice (figura 4.2.).

.sinYcosXY

,sinXcosYX

AAG'

AAG'

A

A

q×-q×=

q×+q×=

.YYY

XXX

AoA

;AoA

G'

GG

G'

GG

+=

+=

Fig. 4.2. Trecerea de la un sistem de coordonate fotogrammetrice la unsistem de coordonate geodezice


- 293 -

A.4.1. Deformaţii pe fotograme. factorii care influenţează poziţiapunctelor imagine şi a direcţiilor pe fotograme

a. Influenţa înclinării axei de fotografiere asupra poziţiei punctelor depe fotograme.

fsincosr

fsincosrrr

20 a×q×

@a×q×

=D a

Relaţia anterioară este aplicabilă pentru cazul când unghiul de înclinare afotogramei a nu depăşeşte 3°. Dacă unghiul este mai mare de 3°, se foloseşteformula:

a×q×-a×q×

@a×q×-

aq×=D a sincosrf

sincosrsincosrf

sincosrrr2

0

Deformările maxime se produc pe razele vectoare care se găsesc peverticala principală vv. Aceste deformări (Dramax) sunt date de relaţia:

00

2

max frr a×r×

±=D a

unde:

.3,571sin

1o

0 ==r

Fig. 4.3. Deplasarea imaginii punctelor pe fotogramă, datorită înclinării axeide fotografiere

Pentru unghiul Θ egal cu 90° şi 270°, deci pentru punctele situate peorizontala hchc, deformările vor fi nule. Acest fapt se deduce şi din formulă, din carerezultă că scara pe orizontală hcht este constantă şi egală cu scara fotogrameinadirale.


- 294 -

Fig. 4.4. Zonele I şi II ale unei fotograme

Din figura 4.4. se observă că: aerofotograma înclinată este împărţită îndouă părţi de către orizontala h,h’, care trece prin punctul de deformaţii nule.

În zona I a fotogramei (care cuprinde punctul principal o), scara imaginiieste mai mică decât scara de pe orizontala hchc care trece prin punctul dedeformaţii nule. Corecţia care se aplică în punctul b, pentru a găsi punctulb„corespunzător fotogramei nadirale, se ia pe raza vectoare care uneşte punctul bcu punctul c, în sensul de la centru către margine (deci adăugind corecţia Ar).

În zona a II-a a fotogramei (care cuprinde punctul nadiral n), corecţia Δr seaplică pornind de la punctul a spre punctul c; pe măsură ce unghiul de înclinare afotogramei scade, apropiindu-se de 3°, cele trei orizontale hchc, h0h0 şi h’h’ şi res-pectiv punctele c, o şi n se apropie unele de altele, astfel încât în cazul fotogrameicu axa de fotografiere perfect verticală, ele se suprapun. Din formula (Dramax) sescoate relaţia cu ajutorul căreia se poate calcula pe ce rază în jurul punctului c semai poate considera că fotograma are erori sub cele admisibile (0,5 mm):

o

ofrra

r×D= a

b. Influenta înclinării axei de fotografiere asupra direcţiilor de pefotograme.

Fig. 4.5. Deformarea unghiurilor pe fotograma înclinată când se ia ca origine:a - punctul principal; b - punctul nadiral.


- 295 -

În figura 4.5. se arată deformarea unghiurilor pe fotograma înclinată încazul când se ia ca origine punctul principal (o) şi punctul nadiral («). Dacă se ia caorigine punctul focal (c) direcţiile nu au nici o abatere.

Mărimea abaterilor unghiulare ΔΘ se obţine cu formula:

( ) ( )( ) ( ) aq×+-a+q

aq×--a-q×=qD

sintgyxcostgfsintgxycos1tgf

002

00

Θ0 – unghiul pe care o direcţie oarecare îl face cu verticala principală vv,pe fotograma nadirală;

x şi y – coordonatele punctului prin care trece direcţia considerată;f – distanţa focală;a – unghiul de înclinare a axei de fotografiere.Din analiza ecuaţiei rezultă următoarele:

· când fotograma este nadirală şi unghiul a este egal cu zero,deformaţiile unghiulare sunt nule;

· deformaţiile maxime ale direcţiilor care pornesc din punctulprincipal o au loc pentru valorile unghiului 6, egale cu 45°; 135°;225° şi 315° (Mmax == tg2 Q şi ele depind numai de unghiul deînclinare a axei de fotografiere a

· deformaţiile maxime ale direcţiilor care pornesc din punctul nadiralsînt date de formulă:

2tg2

maxa

-=qD

· arată că acestea sunt egale, dar de semn contrar cu deformaţiiledirecţiilor care trec prin punctul principal o.

A.4.2. Influenta reliefului terenului asupra poziţiei punctelor imagineşi direcţiilor de pe fotograme

a. Influenţa reliefului terenului asupra poziţiei punctelor de pefotograme (figura 4.6.).

Fig. 4.6. Influenţa reliefului terenului asupra poziţiei punctelor de pefotograme


- 296 -

Hhrrh×

=D

Ştiind că:

Hf

m=

1

Înlocuim H din relaţia precedentă în formula lui Δrh şi obţinem relaţia decalcul:

mfhrrh ××

=D

b. Influenţa reliefului asupra direcţiilor de pe fotograme.

Abaterea ΔΘ (figura 4.7.) a direcţiilor datorită influenţei reliefului terenuluieste dată de relaţia:

q××a××

=qD sinrH

fh

1

unde:h – este diferenţa de înălţime a punctelor de pe teren faţă de planul mediu;f – distanţa focală :a – unghiul de înclinare a fotogramei;H – înălţimea de fotografiere;fj – distanţa pe fotogramă de la punctul principal o la punctul m;Θ – unghiul pe care direcţia om îl face cu verticala principală

Formula poate fi scrisă şi sub forma:

,sinmr

h

1

q×a×

=qD

în care m este numitorul scării fotogramei.

Fig. 4.7. Influenţa reliefului asupra direcţiilor pe fotograme


- 297 -

Direcţiile care trec prin punctul nadiral n nu sunt influenţate de diferenţelede nivel ale punctelor de pe teren.

A.4.3. Trenarea imaginilor pe fotograme

În momentul aerofotografierii, pe timpul cât obturatorul aparatuluifotoaerian este deschis, avionul se deplasează în raport cu detaliile de pe teren.Din această cauză, chiar în cazul unor timpi de expunere foarte mici, pe fotogramăse produce o deplasare continuă (trenare) a imaginilor, atât timp cât dureazăexpunerea (figura 4.8.).

Fig. 4.8.Trenarea imaginilor pe fotograme

Mărimea trenării Δs se deduce din triunghiurile asemenea S'aa', SS'A :

,tvHfs ××=D

în care:f – este distanţa focală;v – viteza, de zbor a avionului, în m/s;t – timpul de expunere, în s;H – înălţimea de zbor, în metri.

Cu ajutorul acestei formule se poate determina viteza maximă de zbor,timpul de expunere şi înălţimea pentru care trenarea să nu depăşească o anumităvaloare (0,1 mm). Introducând mărimea maximă a trenării (0,1 mm) şi exprimândviteza în metri pe secundă, timpul de expunere maxim se obţine cu relaţia:

,vm1,0lmax =


- 298 -

Trenarea imaginilor pe aerofotograme în care m este numitorul scăriifotogramei.

Cu ajutorul formulei s-a întocmit tabela următoare, în care s-a calculattimpul de expunere în funcţie de scara de aerofotografiere şi de viteza de zbor (întabelul 4.1 s-a dat viteza în kilometri pe oră)

Tabelul 4.1.

Timpul de expunere în secunde, pentru mărimea maximă a trenării (0,1 mm)

Scara de aerofotografiereViteza dezbor

în km/oră 1: 1000 1 : 2 000 1 : 5 000 1:10 000 1:25000

100200300400

1/2801/5601/830

1/1 000

1/1401/2801/4201/560

1/601/1101/1701/220

1/301/601/801/110

1/101/201/301/40

înălţimea de zbor minimă se obţine cu formula:

,1,0

tvfHmin××

=

în care: v se exprimă în m/s

f – în mm şi t în s.

A.4.4. Influenţa deformării materialelor fotosensibile asuprapoziţiei punctelor de pe fotograme

Sub influenţa proceselor fotografice (developare, fixare, uscare etc.),filmele negative, ca şi hârtia fotografică, se deformează. Deformările care seproduc pot fi uniforme, neuniforme şi locale.

Deformările uniforme în sens longitudinal şi transversal au caracter sis-tematic şi produc numai schimbarea scării pe întreaga suprafaţă a fotogramei. Eleapar îndeosebi datorită higroscopicităţii emulsiei şi se pot corecta prin schimbareacorespunzătoare a distanţei focale a aparatului la care se face restituţia, dupăformula:

f'=K* fîn care:

f' - este distanţa focală care se introduce la aparatul de restituţie;K - coeficientul de deformare (rezultă din raportul r' /r, unde r' este

lungimea unui segment de pe materialul deformat;r - lungimea corespunzătoare de pe reţeaua de control sau de pe original);f - distanţa focală a aparatului foto


- 299 -

LUCRAREA VLUCRĂRI DE TEREN ÎN FOTOGRAMMETRIE

A. CONSIDERATII TEORETICE

A.5.1. Descifrarea fotogrammetrică

A.5.1.1. Generalităţi

Descifrarea fotogramelor constă în stabilirea naturii, destinaţiei, caracte-risticilor şi poziţiei obiectelor situate pe suprafaţa de teren aerofotografiată. Detaliiledescifrate se marchează pe fotograme prin semne convenţionale.

După conţinut şi domeniul de aplicare, descifrarea poate fi topografică şispecială.

Descifrarea topografică are ca scop identificarea şi trasarea pe fotograme(fotoscheme, fotoplanuri etc..) a detaliilor planimetrice precum şi a unor detalii denivelment care trebuie să figureze pe planul topografic la scara dată. O fotogramădescifrată cuprinde detalii planimetrice şi de nivelment trasate în tuş (prin semneconvenţionale), o serie de caracteristici ale acestora precum şi denumirile lor(toponimia).

Descifrarea specială constă în identificarea şi trasarea pe fotograme adatelor necesare în lucrări speciale din domeniul agriculturii (pedologiei), geologiei(prospecţiuni), silviculturii, construcţiilor, arheologiei, hidrologiei, hidrografiei,sistematizărilor urbane şi teritoriale etc..

După locul în care se execută, descifrarea poate fi de laborator (fotoin-terpretare) şi de teren, după cum determinarea naturii şi caracteristicilor obiectelorse execută în laborator sau respectiv pe teren.

Descifrarea de laborator (fotointerpretarea) are avantajul unei mai marioperativităţi şi economicităţi. Tendinţa actuală este ca ea să constituie baza înîntocmirea planului topografic, care se definitivează şi completează apoi prin lucrăride teren. Fotointerpretarea se caracterizează îndeosebi prin stabilirea aspectuluicalitativ al detaliilor care au imagini pe aerofotograme (natura şi poziţia obiectelorşi parţial unele caracteristici şi destinaţia lor). Când se pune însă problemadeterminării cu precizie a unor caracteristici cantitative (dimensiuni în plan şi înînălţime, coordonate etc..), a toponimiei, a poziţiei unor detalii care nu au imaginipe fotograme dar trebuie să figureze pe hartă (puncte geodezice, linii telegrafice,izvoare, unele caracteristici ale pădurilor şi cursurilor de apă, diverse detalii dincentrele populate, destinaţia unor clădiri publice etc..) este necesar a se facedescifrarea pe teren.


- 300 -

Practica a arătat că descifrarea combinată (iniţial la birou şi finalizarea peteren) este cea mai indicată.

Descifrarea în laborator a fotogramelor se execută cu ajutorul lupelor (cuputere de mărire de 2", 4X, 8X şi 10x) şi a stereoscopului. Precizia măsurătorilor cuajutorul lupelor cu scări gradate cu puterea de mărire 10x este de 0,1 mm. Lastereoscop se pot examina imaginile în relief ale terenului fotografiat.

Descifrarea se termină prin trasarea pe fotogramă a contururilor, dese-narea prin semne convenţionale a obiectelor şi scrierea denumirilor. Pe fotogramăse lucrează cu creionul, iar la sfârşitul zilei de lucru se trasează totul în tuş(hidrografia în verde, relieful în sepia, hotarele administrative în roşu, iar restuldetaliilor în negru).

A.5.1.2. Criterii pentru descifrare

La descifrarea obiectelor trebuie rezolvate următoarele probleme:- găsirea imaginilor obiectelor pe fotogramă;- identificarea obiectelor care reprezintă imaginile de pe fotogramă;- determinarea caracteristicilor obiectelor, care trebuie să fie figurate

pe planul topografic (dimensiuni etc..).Pentru rezolvarea acestor probleme se folosesc proprietăţile specifice ima-

ginilor obiectelor care apar pe fotogramă. Aceste proprietăţi constituie indiciile dedescifrare, care pot fi directe şi indirecte.

Indicii de descifrare directe

Indiciile de descifrare directe sunt: forma, dimensiunile, tonul şi structuraimaginilor, umbrele.

Forma obiectului este unul din principalele indicii de descifrare. Ea seschimbă prea puţin atunci când variază scara de fotografiere şi atât timp câtdimensiunile imaginilor rămân mai mari de 0,3 ...0,5 mm.

Dimensiunile imaginilor obiectelor constituie criteriul de bază atunci cândforma diferitelor obiecte este asemănătoare. Astfel, deşi forma drumurilor dediferite categorii (şosele, drumuri de exploatare, poteci etc..) este aceeaşi, ele pot fidiferenţiate prin compararea lăţimii . Cunoscând scara de fotografiere şi măsurândpe fotogramă o dimensiune l a imaginii obiectului, valoarea reală L de pe tereneste obţinută din relaţia:

L = l * m.Tonul imaginii fotografice a unui obiect depinde, în primul rând, de puterea

de reflexie a obiectului. Diferenţele de ton ale imaginilor fotografice au o deosebităimportanţă în special la descifrarea vegetaţiei şi a solurilor. Pe fotogramelepozitive, tonurile cele mai deschise le dau drumurile, nisipurile, faţadele în culorideschise ale clădirilor, culturile agricole aproape de seceriş etc. Tonul imaginilordepinde de: culoarea naturală a obiectului, cantitatea de lumină care cade pe el,proprietăţile de reflexie ale obiectelor, direcţia razelor care luminează obiectuletc..


- 301 -

Structura imaginii fotografice a obiectelor este indiciul de descifrare prin-cipal pentru unele obiecte. Astfel, suprafeţele cu păduri se deosebesc de celelaltedin jur, datorită structurii granulare a imaginii coroanelor arborilor. După structuraimaginii pot fi deosebite pădurile bătrâne de cele tinere.

Umbrele obiectelor permit descifrarea uşoară mai ales a obiectelor înalte(turnuri, coşuri de fum, clădiri înalte etc.). Umbrele se împart în: umbre proprii şiumbre purtate ale obiectelor înseşi şi umbre acoperitoare, care provin de la alteobiecte şi care acoperă obiectele ce trebuie descifrate.

Prin umbră proprie se înţelege umbra care acoperă partea neluminoasă aobiectului.

Umbra purtată este umbra proiectată de obiect pe suprafaţa pământuluisau pe alte obiecte (figura 5.1.), datorită contrastului lor mare faţă de formaunor obiecte chiar la scări mai mici de fotografiere.

Fig. 5.1. Umbrele obiectelor înalte

Indicii de descifrare indirecte

Indiciile de descifrare indirecte se folosesc la descifrarea obiectelor care nuau imagini pe fotograme. Descifrarea se bazează pe legăturile reciproce dintreobiectele care dau imagini certe şi acele obiecte ale căror imagini nu apar de locsau apar insuficient pe fotograme. Astfel, dacă pe fotogramă se vede că un drumajunge la malul unui râu şi continuă pe celălalt mal, se poate stabili că în acel locexistă un vad. Dacă se observă aglomeraţie de bărci, se admite că este vorba deun debarcader.


- 302 -

Staţiile de autobuze, tramvaie, troleibuze se descifrează după aglomerareamijloacelor respective în anumite locuri şi prezenţa unei aglomeraţii mari apietonilor pe trotuare.

Tot în categoria indiciilor indirecte poate fi cuprinsă şi schimbarea pro-prietăţilor unor obiecte, sub influenţa altor obiecte sau fenomene. Astfel,,schimbarea umidităţii solului influenţează asupra puterii de reflexie a vegetaţiei.Zonele mai umede, cu apa freatică mai la suprafaţă, apar pe fotogramele pozitiveîn tonuri mai închise aşa cum se observă în lunca de pe malul opus centruluipopulat.

A.5.1.3. Calitatea descifrării

Calitatea descifrării depinde de modul în care indiciile de descifrare dau:informaţiile necesare cu privire la obiectele care trebuie să figureze pe planultopografic. Principala caracteristică ce asigură utilizarea în bune condiţii a indiciilorde descifrare este scara fotogramei, fotoplanului sau fotoschema folosite ladescifrare. Pentru descifrare se folosesc de regulă copii pozitive mărite (la scaraplanului ce se întocmeşte) ale aeronegativelor.

Cerinţele privind precizia de determinare a poziţiei obiectelor şi contururilorla descifrare cresc pe măsură ce scara fotogramelor scade în raport cu scarafotoplanului (planului topografic). Pentru obiectele şi contururile importante erorileadmisibile variază între ±0,4 ... ±0,6 mm, iar pentru celelalte obiecte între 0,6 şi 0,8mm.

Descifrarea pe fotoplanuri a obiectelor în raport cu detaliile cele mai apro-piate se face cu precizia de ±0,4 mm. Erorile limită pentru poziţia celor mai-importante detalii (construcţii industriale, căi ferate, autostrăzi, etc..) nu trebuie sădepăşească ±0,8 mm, iar pentru celelalte detalii şi contururi: ±1,2 mm.

A.5.1.4. Descifrarea detaliilor

Pentru întocmirea planurilor topografice trebuie descifrate următoarele-obiecte şi elemente: punctele reţelelor de sprijin, complexele de locuinţe,, străzileşi clădirile, întreprinderile şi construcţiile industriale, instalaţiile de alimentare cuapă, energie, telecomunicaţii, construcţiile hidrotehnice şi cursurile de apă, căile decomunicaţii, terenurile agricole, grădinile, parcurile,, pădurile, elementele de reliefşi toponimia şi hotarele administrative.

Descifrarea punctelor reţelelor de sprijin

În cadrul operaţiilor de descifrare se trec pe fotograme punctele reţelei desprijin (triangulaţii principale şi secundare, puncte de poligonometrie şi nivelment).Când stabilirea poziţiei unor puncte de triangulaţie sau poligonometrie este grea,se descifrează suplimentar puncte ale drumuirilor. Punctele descifrate se înţeapăpe fotograme şi se marchează cu semnele convenţionale respective.


- 303 -

Descifrarea complexelor de locuinţe, străzilor şi clădirilor

Descifrarea propriu-zisă a unei localităţi începe cu trasarea, prin semneconvenţionale, a conturului exterior, marcat prin drumuri, garduri sauşanţuri existente. În porţiunile unde nu există asemenea contururi, se ia limitaterenului de lângă gospodării (se desenează pe fotograme cu linii punctate).

De asemenea se descifrează şi stâlpii de iluminare electrică, ceasorniceleelectrice, stâlpii izolaţi, trecându-se şi materialul din care sunt construiţi (lemn,metal, beton).

Gurile de vizitare se descifrează prin identificare direct pe fotogramă sauprin reperaj faţă de obiectele din jur care au imagini fotografice. Ele se trec pefotogramă prin semnele convenţionale respective, după destinaţia lor (canalizare,conducte de apă, telefon etc.).

Dacă planul topografic se întocmeşte la scara 1:5 000, aceste detalii setrec numai în afara teritoriului construit, pentru a nu se încărca excesiv planul. Îninteriorul centrelor populate se descifrează însă liniile de înaltă tensiune,magistralele conductelor de gaze, termoficare şi petrol, precum şitransformatoarele.

Descifrarea construcţiilor hidrotehnice şi a cursurilor de apă

Construcţiile hidrotehnice şi cursurile de apă se descifrează după poziţialor reală de pe teren şi se reprezintă pe plan prin semne convenţionale.

Cursurile de apă care au lăţimi mai mici de 3m se trasează cu o singurălinie verde.

Cursurile de apă cu lăţimi mai mari de 3m se trec cu două linii verzi, trasepe limita corespunzătoare nivelului mediu al apelor, scriindu-se adâncimea mediea apei.

Şanţurile uscate, izolate, cu adâncimea sub 0,50 m şi cu lăţimea până la 1m, nu se descifrează decât dacă lungimea lor depăşeşte 50 m.

La descifrarea râurilor, pâraielor, canalelor, şanţurilor de scurgere se aratăprin săgeţi direcţia cursului de apă, precum şi adâncimea.

Râurile, pâraiele, lacurile, barajele, podurile, râpele, gropile etc., situate îninteriorul centrelor populate, se descifrează după forma pe care o au în natură.

Liniile malului la lacurile de acumulare, lacurile naturale, heleşteiele sedescifrează prin trasarea în tuş a conturului care apare pe fotogramă dacă variaţialiniei malului în decursul anului nu depăşeşte 10 m. Dacă variaţiile planimetriceanuale ale liniei malurilor depăşesc 10 m, se trasează linia care corespundenivelului mediu. O atenţie mai mare trebuie dată descifrării malurilor la râuri. Înacest caz se trasează pe fotogramă linia marginii apei la nivelul mediu. De aceea,descifrarea se face prin recunoaşterea pe teren, cu care prilej, în afară defotograme, se mai folosesc date ale staţiilor hidro-metrice şi alte materialedocumentare. În acelaşi mod se vor descifra şi lacurile la care variaţiile deadâncime sezoniere sunt mari.


- 304 -

La descifrarea vadurilor se măsoară adâncimea lor la etiaj (nivelul minim alapelor), cu o precizie de 0,1 m, stabilindu-se şi natura fundului (tare, mâlos, nisipsau pietriş).

Pentru orice scară de întocmire a planului se mai descifrează: sectoarelecanalizate ale râurilor, pâraiele care trec prin conducte de beton, conductele forţatela baraje, consolidările de maluri, zidurile de sprijin, barajele, digurile, epiurile,epiuri sparge-valuri şi de abatere, ecluzele, podurile pentru pietoni, podurile (peplute, pe vase, de lemn, metalice, din beton armat). Dacă scara planului nu permitereprezentarea detaliilor descifrate la mărimea lor, acestea se trec prin semneleconvenţionale respective.

Pe râurile navigabile se descifrează debarcaderele, bazinele portuare cuconstrucţiile anexe, construcţiile folosite pentru semnalizări necesare navigaţiei,bancurile, bornele kilometrice, posturile hidrologice etc.. Dacă se cere, se traseazăşi şenalul navigabil, folosind pentru aceasta şi hărţi speciale pentru navigaţie.

Pâraiele care în timpul verii nu au apă se desenează prin linii întrerupte.

Descifrarea căilor de comunicaţii

Căile de comunicaţie cuprind: căile ferate, autostrăzile, şoselele naţionale,drumurile judeţene, comunale, drumurile de exploatare şi potecile.

Având forma liniară, căile de comunicaţii de toate categoriile sedescifrează uşor pe fotograme, deoarece imaginile lor sunt foarte clare.

Căile ferate apar pe fotograme în formă de linii drepte legate cu curbelargi, având ton cenuşiu-închis. Spre deosebire de şosele, căile ferate trec deobicei pe la marginea localităţilor. La descifrarea lor se indică dacă sunt simple sauduble (în cazul că sunt simple, dar cu terasamentul cu lăţime pentru două căi, seva arăta aceasta), cu cale normală sau îngustă. Prin semne convenţionalecorespunzătoare se indică şi staţiile, haltele, platformele, cabinele (pentru ace şimanevră), castelele de apă, semafoarele, precum şi alte instalaţii pentrusemnalizare în staţii şi pe linie, pietrele kilometrice etc..

Podurile de cale ferată se descifrează indicându-se dimensiunile şi materi-alul din care sunt construite.

În staţiile de triaj, liniile căilor ferate se descifrează separat ( la scara1:5 000 şi mai mari), cu câte o linie cu grosimea de 0,2 mm, distanţate astfel ca săcorespundă cu poziţia de pe teren.

Liniile de tramvai care fac legătura între localităţi se descifrează ca linieîngustă electrificată. În interiorul localităţilor, ele se descifrează cu semnulconvenţional pentru linii de tramvai.

Pentru şosele se trec pe fotogramă lăţimea părţii carosabile şi lăţimea întreşanţuri, materialul îmbrăcăminţii, bornele kilometrice, tablele indicatoare.

Pentru poduri se indică lungimea, lăţimea şi capacitatea de transport.Pentru drumurile judeţene şi comunale (îmbunătăţite) se arată lăţimea şi

felul îmbrăcăminţii.Pentru toate categoriile de drumuri se indică prin săgeţi şi se scrie denu-

mirea localităţilor către care duc.


- 305 -

Drumurile apar pe fotogramă într-un ton deschis aproape alb, mult maideschis decât al căilor ferate. Drumurile de exploatare din păduri şi potecile auforme sinuoase, neregulate.

Tipul de drum se poate stabili după imaginea fotografică. Datele cu privirela poduri şi îmbrăcămintea drumurilor se culeg pe teren. Tot pe teren sedescifrează porţiunile de drumuri situate în pădure sau parcuri şi acoperite decoroanele arborilor

Atât la căile ferate cât şi la drumuri se descifrează atent rambleurile şidebleurile (cu indicarea înălţimii, respectiv adâncimii lor), podeţele tubulare,tunelurile (cu indicarea lungimii, lăţimii şi înălţimii lor) etc..

Descifrarea terenurilor agricole, grădinilor, parcurilor şi pădurilor

Zonele cu păduri naturale, plantaţii, perdele de protecţie, pepiniere, parcurişi grădini (dacă nu au limite artificiale) se descifrează prin linii subţiri, care apoi sedefinitivează prin semnele convenţionale respective.

În interiorul localităţilor se descifrează toţi copacii izolaţi. Pe bulevarde sauîn parcuri se descifrează copacii prin generalizare, trecându-se pe fotogramă dinloc în loc semnul convenţional respectiv, fără a corespunde practic unor copaci(descifrarea copac cu copac se face numai dacă se cere acest lucru).

Livezile şi viile se descifrează prin semne convenţionale, indiferent dacă segăsesc în zona construită sau în afara ei.

Parcurile se descifrează trasând toate aleile, scuarurile etc..Terenurile agricole se descifrează marcându-se pe fotogramă categoriile

de folosinţă (arabil, fâneaţă, grădinărie, livadă, vie etc.). În interiorul acestorcategorii de folosinţă se indică, după caz, dacă terenul este inundabil sauînmlăştinat. Dacă este vorba de plantaţii se vor arăta speciile componente.

Pădurile de foioase se pot deosebi de cele de răşinoase prin diferenţa deton (mai ales toamna), structura imaginii (pădurile de foioase au o granulaţie maimare, neregulată) şi cu ajutorul umbrelor (răşinoasele au umbre ascuţite, conice).

La păduri se indică pe fotogramă înălţimea, diametrul mediu al arborilorşi distanţa medie dintre trunchiuri ÷

ø

öçè

æ 1040,0

18:exemplude

Atât terenurile agricole cât şi pădurile se descifrează foarte bine şi cu aju-torul fotogramelor care folosesc straturi spectrozonale (sensibile atât la razelevizibile cât şi la razele infraroşii).

Descifrarea elementelor de relief

Descifrarea pe fotograme a elementelor de relief este în funcţie de echi-distanţa stabilită pentru planul topografic care se întocmeşte.

Denivelările de teren care se reprezintă pe fotograme prin semne conven-ţionale pot fi naturale (râpele, viroagele, crestele, rupturile, stâncile etc..) sauartificiale (terasele, rambleurile, debleurile, carierele etc.). Din aceste elemente sedescifrează numai acele denivelări care au o lungime (la scara planului) mai marede 3 m, iar înălţimea lor este mai mare de 1 m. Pentru râpe şi viroage se


- 306 -

descifrează adâncimea lor. Dacă lăţimea lor este mai mare de 10 m se descifreazăla scară pe conturul lor real. Pe fotograme se mai descifrează cumpenele apelor(crestele) şi fundul văilor. Elementele de relief naturale se trasează în tuş roşu,cele artificiale în tuş negru.

Culegerea datelor de pe teren privind toponimia

Datele privind toponimia (denumirea diverselor porţiuni de teren) se culegpe teren folosind planurile mai vechi (la scări mai mici), precum şi informaţiile datede localnici. Denumirile unor puncte de orientare (poienile cu suprafaţă redusă,vârfurile caracteristice de dealuri şi munţi, încrucişările de drumuri, intersecţiiledrumurilor cu cursurile de apă etc..) se trec cu precizie pe locul respectiv. Altedenumiri care se referă la un munte sau la un deal, sau la versanţii lor, la păduri, lalunci, la râuri, lacuri etc.. se aşează după caz, în locul cel mai potrivit din punctulde vedere al calităţii cartografice a planului.

Hotarele administrative între judeţe, comune, cooperative sau fermeagricole etc.. se trec pe fotograme (cu tuş roşu) numai în urma recunoaşterii peteren împreună cu delegaţii organelor între care se află hotarul respectiv.

A. 5.1.5. Organizarea lucrărilor de descifrare

Lucrările de descifrare a fotogramelor în vederea întocmirii planurilortopografice se desfăşoară pe baza unui plan de organizare. Planul de organizareprevede suprafaţa de teren pentru care se execută descifrarea, împărţireasuprafeţei de descifrat pe echipe de lucru, timpul de lucru şi modul cum seasigură îndrumarea şi controlul.

În faza de pregătire a lucrărilor de descifrare se execută următoarele:· se procură şi se studiază materialele cartografice (hărţi,

planuri) care există pentru zona respectivă;· se trasează zona de lucru pe mozaic;· în funcţie de forţele existente se împarte zona de lucru în

sectoare şi serepartizează la echipe. Apoi se dau fiecărei echipefotogramele respective împreună cu materialele cartograficenecesare;

· se pregătesc fotogramele (fotoplanurile) pentru descifrare;· se întocmesc graficele cu ordinea de lucru, timpul necesar şi

urmărirearealizărilor.

Este indicat să se întocmească modele de fotograme descifrate, care suntde mare ajutor mai ales operatorilor cu mai puţină experienţă.


- 307 -

Organizarea lucrărilor de descifrare pentru fotoplanuri

În cazul ridicării unei zone de teren prin metoda combinată (planimetriaprin metode fotogrammetrice, iar nivelmentul prin ridicări pe teren), documentul pecare se face descifrarea în condiţii optime este fotoplanul.

Fotoplanul reprezintă un fotodocument cu fotogramele asamblate şi redre-sate (corectate de erorile datorite unghiului de înclinare a axei de fotografiere).Fotoplanul redă imaginea continuă a suprafeţei de teren. Are avantajul că nu mainecesită delimitarea suprafeţelor utile ale fotogramelor şi că reduce şi simplificălucrările de centralizare a datelor şi de raportare a elementelor descifrate.

Deoarece planurile la scările 1 : 5 000, 1 : 2 000 şi mai mari conţin unnumăr mare de detalii, este indicat ca descifrarea fotoplanurilor să fie efectuatăseparat de ridicarea reliefului.

Descifrarea se execută prin parcurgerea terenului cu fotoplanul în mână,identificându-se şi raportându-se toate detaliile care trebuie figurate pe planul lascara respectivă. Pentru ca operaţia să se desfăşoare cu randament cât mai mare,se studiază în prealabil zona de descifrat şi se aleg itinerariile astfel încât săpermită identificarea unui număr cât mai mare de detalii într-un timp scurt. Pefotoplan se trasează cu creion moale, bine ascuţit, toate detaliile descifrate.

Detaliile care au forme geometrice regulate (clădiri, străzi, porţiuni rectiliniide cale ferată poduri etc..) se trec pe fotoplanuri prin înţepături la colţuri şi seunesc cu linii trasate cu ajutorul riglei. Natura detaliilor se indică prin scriere cursivă(parc, livadă etc.), iar la definitivare se trece numai semnul convenţionalcorespunzător.

Detaliile care nu apar pe fotoplan se trasează prin metodele arătate.Când porţiunea de descifrat din aceeaşi staţie este mare, se poate folosi

planşeta topografică, pe care se aşează fotoplanul. Dacă obiectele sunt nu-meroase şi nu este loc pentru inscripţii, imaginile obiectelor se numerotează, iardatele culese pe teren (numărul clădirii, destinaţia, numărul de etaje, materialul deconstrucţie etc..) se trec într-un carnet de descifrare care este folosit la întocmireaoriginalului de teren.

Organizarea lucrărilor de descifrare pentru fotograme

Când întocmirea planului se face prin metoda restituţiei sau cândfotoplanul trebuie întocmit într-un timp scurt, descifrarea se face pe fotogrameseparate.

Ţinând seama că pentru ridicările centrelor populate acoperirile longitu-dinale ale fotogramelor sunt de 60%, iar cele transversale de 20 ... 30%, fiecarefotogramă are o zonă utilă de 1/3 din suprafaţa sa. Restul de 2/3 aparţine zonelorutile fotogramelor alăturate. Pentru a se şti în care porţiune a fotogramei seexecută descifrarea, se trasează zona utilă.

În zona cu construcţii dense, fotogramele se măresc la o scară aproximativegală cu scara planului sau chiar mai mare.


- 308 -

Pentru restul situaţiilor se pot folosi şi fotograme mărite numai de 1,5 ...2ori, acestea permiţând o mai uşoară şi clară trasare grafică a detaliilor descifrate.

Pentru fiecare fotogramă se determină scara şi se trasează zona utilă culinii de 0,5 ... 0,6 mm grosime. Descifrarea trebuie să depăşească laturile zoneiutile cu 1 ... 2 cm, aceasta uşurând racordarea şi prevenind situaţii în care uneledetalii nu ar fi descifrate.

Elementele descifrate pe fotograme sunt apoi trecute pe fotoplan, sau folo-sesc pentru întocmirea originalului la restituţia executată la aparate de ordinul I.

Descifrarea pe fotograme izolate (pozitive prin contact) are avantajul uneiimagini fotografice superioare celei a fotoplanului obţinut, ca urmare a unei serii deprelucrări (redresare, proiectare). Aceasta permite o uşoară recunoaştere adetaliilor şi obiectelor după imaginile lor. De asemenea, cuplele de foto grameseparate pot fi descifrate cu ajutorul stereoscopului, care uşurează şi mai multdescifrarea, mărind procentul obiectelor şi detaliilor care pot fi fotointerpretate.

A.5.2. Reperajul fotogrammetric

A.5.2.1. Scopul reperajului

Reperajul fotogrammetrie cuprinde ansamblul de lucrări de teren, delaborator şi calcule care au scopul determinării coordonatelor unor puncte - imaginice se recunosc uşor pe fotograme şi care sunt necesare în procesul de întocmire afotoplanurilor sau a planurilor restituite. Punctele determinate ca urmare a acestorlucrări se numesc repere fotogrammetrice.

Determinarea reperelor fotogrammetrice se poate face pe doua căi:· pe cale geodezică, când se urmăreşte obţinerea coordonatelor

tuturor reperelor prin lucrări de teren;· pe cale fotogrammetrică combinată cu determinarea pe cale

geodezică, în acest caz se determină pe cale geodezică unnumăr redus de puncte de sprijin, care se îndesesc prinfototriangulaţie plană sau spaţială.

În funcţie de metoda prin care se întocmeşte planul topografic, reperajul seîmparte în:

· reperaj pentru întocmirea planului prin stereorestituţie, în acestcaz sunt necesare câte patru puncte pe fiecare cuplu defotograme;

· reperaj pentru întocmirea fotoplanului, când sunt necesarecâte patru puncte pe fiecare fotogramă.

În funcţie de numărul de puncte care se determină prin lucrări de teren pebenzile de fotograme se deosebesc:

· reperajul complet, când pe fiecare fotogramă a benzii sedetermină toate reperele prin lucrări geodezice, executateexclusiv pe teren;


- 309 -

· reperajul rărit, când se determină prin lucrări geodezice peteren poziţia unui număr redus de puncte (repere) la capetelebenzilor (eventual şi la mijlocul lor, restul punctelor necesareîntocmirii planurilor determinându-se prin îndesireatriangulaţiei în laborator (fototriangulaţie plană şi spaţială).

În funcţie de elementele care se determină, reperajul poate fi:· planimetric, când se determină numai coordonatele

planimetrice x şi y ale reperelor fotogrammetrice, necesarepentru întocmirea fotoplanurilor sau planurilor care conţinnumai elemente de planimetrie;

· altimetric, când se determină numai cotele reperelor z,necesare pentru trasarea nivelmentului;

· planimetric şi altimetric (complet), când se determinăcoordonatele spaţiale x, y şi z ale punctelor, necesare pentruîntocmirea prin stereorestituţie a planurilor.

A.5.2.2. Proiectarea şi execuţia reperajului fotogrammetric

Generalităţi

Reperajul fotogramelor la ridicarea centrelor populate se bazează în prin-cipal pe reţelele de sprijin. Reţelele de ridicare pot fi însă şi ele folosite în lucrărilede reperaj.

Lucrările de reperaj se execută pe baza unui proiect întocmit pe hărţi lascara 1:25 000, pe care se stabilesc poziţiile punctelor (reperelor) de determinat şimodul de obţinere a coordonatelor.

În proiectul de reperaj se prevede determinarea reperelor fotogrammetriceîn funcţie de metoda aleasă pentru întocmirea planului topografic: metodastereorestituţiei (plan restituit) sau metoda combinată (fotoplan cu trasareareliefului pe teren).

În cazul întocmirii planului topografic prin metoda stereorestituţiei, pentrudeterminarea coordonatelor spaţiale ale reperelor (x, y, z) se folosesc douăprocedee:

· executarea reperajului complet, pentru fiecarestereogramă (cuplu de fotograme);

· executarea reperajului rărit, determinându-se repere numai pecuplurile iniţiale şi finale ale benzilor (şi eventual pe cupluriledin mijloc).


- 310 -

Fig. 5.2. Alegerea reperelor fotogrammetrice în cazul reperajuluicomplet

În vederea executării reperajului complet se alege în colţurile zonei utile afiecărei stereograme câte un reper fotogrammetrie. Reperele se aleg în zona detriplă acoperire longitudinală şi dublă acoperire transversală, astfel încât ele săfolosească şi pentru stereogramele adiacente (figura 5.2. ).

Ca repere fotogrammetrice se aleg acele puncte care se pot identifica pefotograme cu precizia de 0,2 mm, şi anume: intersecţii de linii şi drumuri subunghiuri apropiate de 90°, copaci izolaţi (tufe) cu diametrul coronamentului sub 2 m(pentru scara 1:5 000) sau până la 1 m (pentru scara 1: 2 000), colţuri de tarlale şiparcele, colţuri de complexe de locuinţe, colţuri de case cu un etaj. Se iau carepere acele detalii care permit determinarea lor cu o precizie de 0,7 m (scara1:7 500) şi 0,3 m (scara 1:3 000).

Nu se aleg ca repere, detaliile care au linii curbe, neclare, care sunt situatepe versanţi, pe vârfuri de turle ale anumitor construcţii, intersecţii de linii subunghiuri ascuţite. Reperajul rărit constă în determinarea unor reperefotogrammetrice (prin lucrări geodezice) numai pe cuplul iniţial (patru repere cucoordonate x, y, z) şi pe cuplul final (două repere cu coordonate x, y, z). Cândbanda este mai mare de patru cupluri, se mai determină două puncte de control lamijlocul ei. De regulă nu se proiectează benzi mai mari de şase cupluri. Restulreperelor necesare pentru prelucrarea celorlalte cupluri intermediare se determinăpe cale fotogrammetrică prin fototriangulaţie spaţială (aerotriangulaţie: x, y, z).

În cazul obţinerii planului topografic prin metoda combinată (fotoplan curidicarea pe teren a reliefului), întocmirea fotoplanului se face cu fotogrameredresate.

Pentru redresarea fiecărei fotograme sunt necesare coordonatele planime-trice a câte patru repere fotogrammetrice, dispuse către colţurile suprafeţei utile.


- 311 -

Ca şi la reperajul în vederea stereorestituţiei şi în cazul reperării fotogra-melor pentru fotoredresare se poate executa reperaj complet (câte patru repere pefiecare fotogramă) sau reperaj rărit (câte două până la patru repere pe fotogrameleiniţiale şi finale ale benzilor, restul determinându-se pe cale fotogrammetrică prinfototriangulaţie plană).

Lungimea maximă admisă a benzilor este de patru cupluri.Pentru asigurarea preciziei, diferenţele de nivel maxime ale terenului

cuprins pe o fotogramă nu trebuie să producă deplasări, ale poziţiei punctelormargine pe fotograme mai mari de 0,4 mm. În funcţie de această condiţie se alegeîncă de la început metoda întocmirii fotoplanului sau a planului restituit.

Un procedeu des utilizat la ridicările prin metode fotogrammetrice, careuşurează stabilirea poziţiei reperelor fotogrammetrice pe fotograme, este acelaal premarcajului reperelor. În acest caz, înainte de aerofotografiere se marcheazăpe teren punctele reţelelor de sprijin şi de ridicare, precum şi reperelefotogrammetrice, astfel încât imaginile lor să apară clar pe fotograme. Pentruaceasta, marcajul se face într-o culoare care să dea pe fotogramă un contrastmare faţă de fond (de obicei alb sau galben).

Punctele se marchează pe teren prin figuri geometrice ( figura 5.3.), carese văruiesc sau se dau cu ghips.

Fig.5.3. Figuri geometrice folosite pentru premarcaj

Diametrul (respectiv diagonalele) diferitelor figuri, în metri, se calculeazăcu formula:

în care: - mf este numitorul scării- mp este numitorul scării planului topografic care se întocmeşte.


- 312 -

Erorile medii (în "metri) la determinarea planimetrică nti şi altimetrică Wfta reperelor fotogrammetrice sunt date de relaţiile:

Operaţiile executate pe teren în lucrările de reperaj

Operaţiile executate pe teren în lucrările de reperaj sunt următoarele:· recunoaşterea zonei de lucru cu plantarea semnalelor

necesare pentru punctele reţelei de sprijin care servesc ladeterminarea reperelor;

· identificarea reperelor fotogrammetrice;· reperele identificate se înţeapă cu un ac subţire cu diametrul

înţepăturii sub 0,2 mm şi se balustrează;· marcarea pe teren a reperelor, cu ţăruşi, cuie de fier, cretă

forestieră (după caz);· executarea măsurătorilor unghiulare şi a distanţelor;· întocmirea schiţelor de reperaj; se execută obligatoriu pe teren

după efectuarea măsurătorilor.

Măsurarea unghiurilor se face cu teodolite de precizie 50cc... V, iar măsu-rarea distanţelor cu panglici sau fire de oţel. În ultimii ani au început să sefolosească pentru măsurarea distanţelor aparate electronice (telemetreelectrooptice şi radiotelemetre), care asigură precizii de peste 1:30 000.

Maxime admise în lucrările de reperaj sunt:· pentru planimetrie: 0,2 mm la scara hărţii;· pentru altimetrie: ±0,20 rn.


- 313 -

LUCRAREA VIPRELUCRAREA IMAGINILOR


Procesarea de imagini este des folosită pentru a creşte calitatea imaginii însensul de-a fi mai uşor înţeleasă de observatorul uman, sau pentru a permiteextragerea unor caracteristici importante de către un sistem de vedere artificială.

În acest sens este frecvent necesar să se identifice un grup de pixeli legaţiîntre ei printr-o caracteristică comună. Informaţii utile pot fi extrase şi dintr-oreprezentare făcută dintr-un punct de vedere mai general, cum este repartiţianivelelor de gri care conduce la histograma acestor nivele.

Imaginile sunt şi un concept cu caracter informaţional. Oamenii primesc pecale vizuală cea mai mare parte din informaţia pe care sistemul lor senzorial oachiziţionează.

Dezvoltarea tehnicii a creat, chiar înaintea calculatoarelor, senzori care săofere semnale electrice dependente de interacţiunea dintre lumină şi o scenă cuobiecte. A apărut astfel posibilitatea de a produce imagini artificiale care ulterior săfie afişate pe dispozitive speciale şi să fie privite de oameni. Conţinutul acestorimagini achiziţionate este puternic şi direct legat de scena pe care o reprezintă.Calitatea imaginilor de acest tip nu este, în majoritatea cazurilor, satisfăcătoare şică urmare semnalele corespunzătoare trebuie prelucrate pentru a eliminazgomotele sau pentru a amplifica alte caracteristici utile, de exemplu contrastul.Cele două etape, achiziţia şi prelucrarea imaginilor, îşi păstrează scopurilegenerale, dar îşi adaptează tehnicile şi metodele, şi atunci când sistemul estecompletat cu un calculator şi formatul imaginii este unul numeric. Imaginileachiziţionate pot fi afişate, ca şi imagini de sinteză, pentru a fi privite şi analizate deun observator uman. Dacă se doreşte să se determine ce conţine imagineaachiziţionată fără a face apel la un observator uman atunci apare o problemă nouă,interpretarea sau înţelegerea imaginilor folosind tehnici de inteligenţă artificială.Rezolvarea acestei probleme presupune adăugarea unei noi etape după achiziţiaşi prelucrarea imaginii. Noua etapă realizează o decodificare a informaţieiconţinute într-o imagine şi poate fi asociată termenului generic de recunoaştere aimaginilor.


- 314 -

A.6.1. Consideraţii teoretice

A. 6.1.1. Tehnici de îmbunătăţire a imaginilor

• Îmbunătăţirea imaginilor se referă la o clasă largă de operaţii al cărorscop este mărirea detectabilităţii componentelor imaginii.

• Percepţia vizuală de referinţă este cea a unui expert uman şi din acestmotiv criteriile de evaluare ale calităţii unei imagini sunt subiective şi specificeaplicaţiei.

• Ca o consecinţă, procesul de îmbunătăţire va fi interactiv, transformărileefectuate trebuind să fie validate (cel puţin în etapa de proiectare sau probă) decătre un utilizator uman.

• Din punctul de vedere al metodelor utilizate, putem distinge mai multetipuri de operaţii de îmbunătăţire:

– operaţii punctuale, prin care se realizează o corespondenţă detip “unu la unu” între vechea valoare a nivelului de gri şi noua valoare aacestuia, pentru fiecare pixel al imaginii. Tot în această categorie vominclude şi operaţiile de pseudocolorare, care se referă la afişarea imaginiifolosind o paletă de culoare modificată.

– operaţii locale (sau de vecinătate), prin care noua valoare anivelului de gri într-un pixel este obţinută din vechea valoare a pixeluluirespectiv şi din valorile unor pixeli vecini pixelului considerat.

– operaţii integrale, în care noua valoare a unui pixel estedependentă de valorile tuturor pixelilor imaginii.

A. 6.1.2. Operaţii punctuale de modificare a contrastului

• Operaţiile punctuale de modificare a contrastului (numite şi transformăriale nivelului de gri) sunt asocieri (mapping) ce leagă nivelul de gri original de nouasa valoare. O asemenea asociere nu este altceva decât o funcţie:

v = T(u) , u Î [0;L-1]

Observaţii:

- transformarea T să păstreze gama admisibilă de valori ale imaginii- transformarea T să fie monotonă (crescătoare sau descrescătoare)

pentru a păstra ordinea între nivelele de gri

Modificarea liniară a contrastului

Cea mai des folosită tehnică de modificare liniară a contrastului este otransformare liniară pe porţiuni, dată de:


- 315 -

ïïï

î

ïïï

í

ì

<£-----

+

<£---

+

<£

=

LuTTuTL

L

TuTTuTT

TuuT

v

222

1112

11

),(11

),(

0,

bb

aba

a

În formula anterioară, parametrii de control sunt T1, T2, α şi β. Aceştiasunt grupaţi câte doi, definind punctele (T1, α ) şi (T2, β).

Aceste două puncte de control, împreună cu punctele fixe (0,0) şi (L-1, L-1)vor defini cele trei segmente de dreaptă ce apar în formulă.

Rezultatul aplicării unei asemenea operaţii punctuale se obţine modificândvaloarea (nivelul de gri) fiecărui pixel al imaginii iniţiale, u, obţinând noul nivel degri.

A.6.1.3. Transformări neliniare ale contrastului

Utilizarea curbelor logaritmice

Principalul dezavantaj al tehnicii liniare pe porţiuni prezentate este faptulcă modificarea contrastului este aceeaşi pe un întreg interval de nivele de gri, şi nueste posibilă o modificare neuniformă a contrastului pe întregul interval de nivelede gri sau în jurul unui anume nivel de gri, tehnicile neliniare au aceste proprietăţi.

O prima variantă este compandarea domeniului, definită de o curbălogaritmică şi cu punctele fixe (0, 0)¸ şi (L-1, L-1):

)1lg(lg

1)( uL

LuTv +-

==

Contrastul va varia neuniform de-a lungul scalei de gri, mărindu-se lacapătul inferior (negru) şi micşorându-se la capătul superior (alb).

Utilizarea curbelor exponenţiale

În mod reciproc se poate defini expandarea domeniului, ca transformareinversă celei de compandare, şi deci având o alură exponenţială:

11)1()( 1 -

--== -L

u

eeLuTv

Contrastul va varia neuniform de-a lungul scalei de gri, mărindu-se lacapătul superior (alb) şi micşorându-se la capătul inferior (negru).

Utilizarea altor tipuri de curbe

Alte transformări neliniare pot fi obţinute prin folosirea unor funcţii de tipputere; şi acestea au nivelele de gri extreme că puncte fixe ( (0, 0) şi (L-1, L-1) ). Oprimă variantă este funcţia putere:


- 316 -

r

LuLuTv ÷

øö

çèæ

--==

1)1()(

După valorile parametrului-putere r se pot obţine două comportări diferite:- pentru r < 1 comportarea este de acelaşi tip cu al funcţiei de compandare

logaritmice;- pentru r > 1comportarea este de tipul funcţiei de expandare.Trebuie remarcat că legile de variaţie ale contrastului vor fi însă diferite.

Există însă şi o variantă la care se mai adaugă un punct fix (T, T), funcţia devenindcu două intervale de definiţie:

ïïî

ïïí

ì

-Î÷øö

çèæ

----

----

Î÷øö

çèæ

==]1,[,

11)1(1

],0[,)(

LTudacaTLuLTLL

TudacaTuT

uTv r

r

A. 6.2. Detalii de implementare

Implementarea aleasă pentru acest proiect este aceea a îmbunătăţiriicontrastului prin transformări locale.

Una dintre cele mai curente defecte ale imaginilor fotografice sauelectronice este contrastul slab provenind de la o reducere a valorilor amplitudinii(sau poate datorită alurii neliniare). Contrastul imaginii poate fi îmbunătăţit prinaducerea la o altă scală a amplitudinii pentru fiecare pixel în parte.

Fig.6.1. Modificarea contrastului imaginii în mod continuu şi cuantificat

În figura 6.1., avem ilustrată o funcţie de transfer pentru creşterea continuăa contrastului unei imagini utilizată pentru o imagine tipică cu amplitudini acontrastului mic. În acest caz, funcţia de transfer poate fi implementată prin tehnicăfotografică, dar e deseori dificil de realizat o funcţie de transfer potrivită. Pentru ocreştere cuantificată (figura 6.1.b.), implementarea unei funcţii de transfer de acestgen este o treabă mai simplă decât în primul caz. Totuşi, în alegerea funcţiei detransfer trebuie să ţinem seama de efectele fiecărei situaţii.


- 317 -

În această secţiune, atenţia este îndreptată spre transformările punctualecare modifică contrastul unei imagini(figurile 6.2.; 6.3; 6.4. şi 6.5.).

B. MOD DE LUCRU

Fig. 6.2. Efectul şi funcţia de transfer pătratică aplicată imaginii originale

1)(

2

-==

LuuTv , unde L= 256.

Fig. 6.3. Efectul şi funcţia de transfer cubică aplicată imaginii originale


- 318 -

)1)(1()(

3

--==

LLuuTv , unde L= 256.

Fig.6.4. Efectul şi funcţia de transfer logaritmică

)1lg(lg

1)( uL

LuTv +-

== , unde L= 256.

Fig. 6.5. Negativarea


- 319 -

Pentru prelucrarea imaginilor digitale se folosesc o gamă largă deprograme care sunt incorporate în staţii de lucru fotogrammetrice( figura 6.6.) .

O imagine poate fi modelată printr-o funcţie de două variabile definită înplanul ecranului (pe matricea de puncte din fereastra de lucru, ViewPort).Valoarea funcţiei într-un punct va reprezenta nuanţa (culoarea) acelui pixel de peecran. Aceasta înseamnă că funcţia ia valori din mulţimea culorilor posibile alepunctelor ecranului, deci o astfel de funcţie este nenegativă şi mărginită.

Dacă fereastra ecran este [u1,u2]´[v1,v2], punctele Pij din fereastră aucoordonatele limitate astfel: v1£ i£v2 şi u1£j£u2.

Fig.6.6. Încărcarea fotogramei


- 320 -

În figura 6.7. se stabileşte zona de lucru în vederea punerii în evidenţă aobiectelor ţintă. În cazul nostru determinarea parcelelor cadastrale într-o zonăcolinară.

Fig.6.7. Stabilirea zonei de lucru

Prelucrarea primară a unei fotograme presupune o analiză a calităţiiacesteia prin punerea în evidenţă a unor parametrii care caracterizează aceastăimagine (figura 6.8.):

Fig.6.8. Prelucrarea primară a fotogramei


- 321 -

Luminozitate, contrast, densitate etc., există mai multe metode de analiză,cea mai utilizată este cea cu ajutorul histogramei.

Paşii pentru prelucrarea primară:Îmbunătăţirea imaginilor şi filtrările - eliminarea zgomotelor,intensificarea

contrastului, accentuarea muchiilor şi detecţia de muchii.Restaurarea imaginilor - eliminarea distorsiunilor care afectează imaginea,

distorsiuni datorate unor fenomene fizice cunoscute.Segmentarea imaginilor - separarea regiunilor uniforme, de interes, din

imagine.Binarizarea - furnizează la ieşire o imagine de clasă 2, ea putând fi

asimilată unei operaţii particulare de segmentare.Extragere de contur - asigură la ieşire un contur închis, deci o imagine de

clasă 3.Subţierea de contur - realizează transformarea imaginilor de clasă 3 în

imagini de clasă 3, dar furnizează la ieşire un graf.Imaginile de clasă 3 pot fi simplificate în continuare cu algoritmi de

segmentare a curbelor, care localizează aşa-numitele puncte critice.Aceşti algoritmi determină parametrii curbelor care aproximează sau

interpolează liniile şi curbele din imagine între două puncte critice succesive.În această fază se obţine o descriere extrem de simplificată a imaginii

iniţiale.Histograma unei imagini reprezintă numărul de pixeli (frecvenţa) pentru

fiecare intensitate din imaginea respectivă. De exemplu, în figura 6.9.- 84 de pixelidin imagine au intensitatea 20.

Fig.6.9. Histograma imaginii


- 322 -

Ajustarea contrastului unei imagini poate fi realizată prin rescalareaintensităţii fiecărui pixel folosind diferite funcţii de transfer. În cazul în care dorim săfie acoperit întregul interval [0,255], rescalarea intensităţilor se face folosindformula de mai jos:

IN =[(b-a)/(max-min)](I0-min)+aÎn care:

I N – noua intensitate;I O – intensitatea originală;

min – intensitatea minimă în imagine (cea mai închisă); max – intensitatea maximă în imagine (cea mai deschisă); (max-min) – intervalul original de intensităţi; a – noua intensitate minimă; b – noua intensitate maximă; (b-a) – noul interval de intensităţi.

Egalizarea histogramei este o metodă de modificare neadaptivă ahistogramei imaginilor şi are rolul de a scoate în evidenţă informaţii care pot fi greuidentificate în imaginea originală ( figura 6.10.).

Fig. 6.10. Histograma modificată

Etapele algoritmului de rescalare sunt următoarele:1. Se calculează valoarea medie a histogramei;2. Începând cu cel mai de jos nivel de gri al imaginii originale, intensităţile

consecutive sunt combinate până când suma frecvenţelor acestora se află cel maiaproape de medie. Toţi aceşti pixeli din imagine sunt apoi rescalaţi;

3. Procesul e repetat şi la celelalte nivele de gri.


- 323 -

În etapa de prelucrare a imaginilor, histograma ne permite să observăm şisă controlăm în mod independent tonalităţile închise, deschise şi griurile mijlociidintr-o imagine(figura 6.11.).

Fig. 6.11. Histograma după modificarea contrastului

Evaluarea imaginiiObservăm pe histogramă că, practic, nu există pixeli în zonele de gri

deschis şi alb, în schimb zona de gri-închis şi negru este foarte aglomerată,datorită subexpunerii. Într-adevăr, imaginea este aproape lipsită de alb şi detonalităţi mijlocii. Totodată, imaginea are un contrast redus.

Imaginile pot fi afectate de zgomot cum ar fi zgomotul senzorilor electronicisau zgomotul granulelor fotografice. Pixelii afectaţi de zgomot au o intensitatediferită de cea a vecinilor lor (figura 6.12.).

Fig.6.12. Histograma după filtrare


- 324 -

Această observaţie stă la baza multor algoritmi de îndepărtare azgomotului.

Ajustarea nivelului de albAgăţăm şi tragem spre stânga de cursor corespunzător nivelului de alb,

până în zona în care histograma începe să fie populată cu pixeli. Rezultatul -imaginea devine mai luminoasă. Dacă tragem cursorul prea mult spre stânga, apartot mai multe zone de alb pur, fără detalii, ca şi când fotografia ar fi supraexpusă.Este bine să evităm apariţia de zone arse.

Ajustarea nivelului de negruÎn pasul următor, agăţăm şi tragem spre dreapta cursor corespunzător

negrului absolut. Prin modificarea nivelului de gri mijlociu sunt afectate doar zonelecu luminozitate mijlocie, lăsând neatinse nivele de alb pur şi de negru pur, stabiliteanterior( figura 6.13.).

Fig.6.13. Histograma tentelor de gri

Prelucrarea imaginilor - Grafica bitmap : (bitmapped graphics) realizează oimagine din puncte (pixeli), care de fapt sunt nişte dreptunghiuri foarte mici. Pentrufiecare pixel al desenului se memorează codul de culoare. Un avantaj al acesteigrafici este că imaginea creată din puncte poate să conţină foarte multe detalii,însă când dimensiunea desenului se modifică, el pierde din calitate.

Astfel, dacă se măreşte foarte mult, conturul desenului apare în trepte(efectul de „dinţi de ferestrău”), iar dacă se micşorează foarte mult, punctele ajungsă se suprapună unele peste altele. Un alt dezavantaj al acestui tip de grafică estedimensiunea foarte mare a fişierului în care se memorează desenul, deoarece cucât desenul este mai mare cu atât el conţine mai multe puncte pentru care trebuiesă se memoreze codul de culoare, iar cu cât se folosesc mai multe culori în


- 325 -

realizarea desenului, cu atât sunt necesari mai mulţi biţi pentru memorarea culoriipentru fiecare pixel.

Astfel, dacă se foloseşte o paletă de 16 culori, pentru fiecare pixel dindesen sunt necesari 4 biţi pentru culoare, iar dacă se foloseşte o paletă de 256 deculori, sunt necesari 8 biţi de culoare. În al doilea exemplu, din cauza măririinumărului de culori, necesarul de suport pentru memorarea desenului se dublează.Programul Paint din grupul de aplicaţii Accesories al sistemului de operareWindows 95 foloseşte grafică bitmap.

În grafica vectorială (vector graphics) imaginile sunt formate din obiecte(grupuri de linii drepte sau curbe) descrise prin formule matematice care stabilescdimensiunea, poziţia şi orientarea lor. Aceste desene pot fi redimensionate şi rotitefără să-şi piardă din calitate, deoarece ele se regenerează la orice dimensiune şi înorice poziţie prin formulele matematice cu care au fost descrise.

Principalul lor dezavantaj constă în faptul că, fiind alcătuite din obiectedescrise cu formule matematice, atât numărul acestor obiecte cât şi complexitatealor sunt limitate, depinzând de biblioteca de formule matematice folosită deprogramul de desenare(figura 6.14.). Programul Corel Draw foloseşte graficavectorială.

Observăm că, după ajustarea histogramei conform propunerilor de maisus, nivelul negrului a ajuns la 18, aceasta înseamnă că orice pixel cu luminozitatede 18 sau mai mică va fi reprodus ca negru absolut (figura 6.15.). La capătulcelalalt al histogramei, am ajustat punctul de alb la nivelul 176. Aceasta va face caorice pixel cu luminozitate 176 sau mai mare să fie reprodus ca alb pur.

Nivelele intermediare de luminozitate vor fi recalculate, pentru a se încadraproporţional în intervalul dintre negru şi alb, aşa cum le-am modificat. Programulredistribuie liniar aceste nivele, inclusiv cel corespunzător celui de gri 50%. De celemai multe ori este însă nevoie să modificam şi nivelul de gri mijlociu.

Fig.6.14. Histograma color


- 326 -

Fig.6.15. Îmbunătăţirea calităţii imaginii-schimbarea rezoluţiei


- 327 -

LUCRAREA VIIDIGITIZAREA BLOCURILOR FIZICE


Prezentul ghid de fotointerpretare este astfel structurat încât să permităoricărui contractant sau subcontractant pentru operaţia de vectorizare, respectivpentru crearea bazei de date LPIS în formatul specific României:

· să-şi integreze procedura proprie de digitizare conform softului de lucruutilizat fără a afecta principiile de fotointerpretare, de codificare şi ataşarede atribute în baza de date;

· să-şi integreze exemplele de situaţii în capitole corespunzătoare fără aafecta structura logică a manualului;

· să-şi unifice modul de abordare a digitizării, conceptele de fotointerpretareşi înţelegerea principiilor LPIS specifice României cu toţi ceilalţicontractanţi.Pe de altă parte, conceptul de realizare a ghidului permite operatorilor un

acces direct la explicaţii şi exemple corespunzătoare fiecărui tip de obiect necesara fi digitizat prin caietul de sarcini APIA. În fapt operatorul poate direct din cuprinssau index să deschidă pagina sau paginile ce se referă la identificarea /interpretarea / vectorizarea suprafeţelor pentru încadrarea acestora în baza dedate LPIS.

Ghidul nu conţine manualul de utilizare a softului de vectorizare deoareceacesta diferă în funcţie de contractor. Capitolul 5 este astfel lăsat vid intenţionat.

A. 7.1. Caracteristici esenţiale LPIS România

Abrevierea LPIS(Land Parcel Information System) este utilizată la niveleuropean pentru a defini Sistemul de Identificare a Parcelelor Agricole ca parte aSistemului Integrat de Administrare şi Control Integrat (IACS), dezvoltat în toatestatele membre şi în curs de pregătire în ţările candidate în conformitate cureglementările juridice fundamentale ale Uniunii Europene.

Agenţia de Plăţi şi Intervenţie pentru Agricultură a demarat proiectul deconstituire a bazei de date LPIS pentru teritoriul României în vederea implementăriiprocedurilor de subvenţii agricole de la Comunitatea Europeană.

Aceste subvenţii trebuie să fie o parte distribuite fermierilor în funcţie desuprafaţa agricolă deţinută - subvenţii directe, dar şi pentru dezvoltareainfrastructurii agricole (lucrări de îmbunătăţiri funciare, protecţia mediului, etc.)considerate subvenţii indirecte.


- 328 -

În vederea distribuirii acestor subvenţii, fermierii trebuie să-şi identificeparcelele de exploatare agricolă în cadrul unui aşa numit bloc fizic sau parcelă dereferinţă. Pentru aceasta, este necesară vectorizarea teritoriilor administrative depe teritoriul României la o scară convenabilă şi realizarea astfel a hărţii generalede identificare a terenurilor eligibile pentru obţinerea de subvenţii. Pentru oidentificare uşoară a parcelelor fermierilor, terenurile eligibile sunt constituite înblocuri fizice conform definiţiilor de mai jos:

Bloc fizicUn bloc fizic (BA) este o suprafaţă continuă de minim 0.3 ha, delimitată de

limite naturale sau artificiale permanente, utilizată în scopuri agricole de unul saumai mulţi fermieri care poate include una sau mai multe parcele agricole.

EligibilitateUn bloc fizic este eligibil în sensul LPIS dacă acesta îndeplineşte condiţiile

de primire a subvenţiilor, respectiv: suprafaţa acestuia să fie mai mare de 0.3 ha,categoria de folosinţă să fie de tip agricol respectiv Teren Arabil (TA) sau PăşunePermanentă (PP) sau Vii (VI) sau Cultură Permanentă (CP) - livezi, sere.

Pentru uşurinţa controlului, pentru gestiunea cererilor de subvenţie,precum şi pentru a se facilita utilizarea bazei de date şi în alte scopuri(managementul funciar, monitorizarea măsurilor agricole şi de mediu) aceastatrebuie creată în mediu GIS, respectiv în format digital unde suprafeţele să fiedelimitate prin poligoane la care să se asigneze un număr de atribute specificedescriind astfel mărimea, calitatea şi tipul de utilizare.

Dimensiunea medie a unui bloc fizic ar trebui să fie cuprinsă între 10 – 20de hectare, în conformitate cu structura parcelelor. În anumite condiţii suprafaţapoate ajunge şi la 50 – 100 de hectare în cazul unor parcele foarte mari.

Blocurile fizice sunt vizibile fără multă ambiguitate pe ortofoto şi vor servidrept referinţă suficient de stabilă pentru declaraţiile fermierului şi pentrucontroalele administrative încrucişate. În acest scop se aşteaptă ca blocurile fizice:

- să fie delimitate de limite externe relativ permanente;- să fie formate dintr-un număr rezonabil de parcele agricole;- să nu conţină prea multe suprafeţe neeligibile (în conformitate cu regula

75/90%)- să prezinte, atunci când este posibil, o categorie unică de folosinţă.

Conform recomandărilor EU, constituirea LPIS trebuie să ţină cont deurmătoarele aspecte:

Utilizarea ortofotogramelor 1:5000Extragerea informaţiilor de constituire LPIS trebuie să se realizeze prin

utilizarea imaginilor ortofoto ca fundal de cartografiere digitală. În practică, acestproces este sinonim digitizării după fotointerpretare.


- 329 -

Utilizarea obligatorie a GISInformaţiile spaţiale ce definesc blocurile fizice trebuie să fie în structură

topologică integrate cât mai mult posibil cu alte informaţii de tip textual în baza dedate.

Omogenitatea bazei de datePoligoanele ce definesc blocurile fizice nu trebuie să aibă suprapuneri sau

limite artificiale (limitele hărţilor sau unităţi teritoriale). Trebuie utilizată oreprezentare cartografică continuă, unică pentru întreg teritoriul României. În acestsens a fost aleasă proiecţia naţională Stereo70.

Precizie minimăPrecizia minimă a bazei de date trebuie să îndeplinească standarde

cartografice pentru o scară de 1:10.000. Utilizarea ortofotogramelor la scara1:5000 şi vectorizarea la o scară mai mare (1:1000 – 1:2000) asigură automataceastă condiţie.

Pentru ca cererile de subvenţii să poată fi eligibile pentru cât mai mulţifermieri va trebui să se ţină cont de următoarele aspecte:

Este important ca suprafeţele fermierilor să între pe un singur bloc fizic.Dacă un fermier va avea parcela sa de 0.4 ha divizată în două de o limită de blocfizic (respectiv 0.2 ha şi 0.2 ha), atunci acesta, deşi are o suprafaţă eligibilă pentrusubvenţii, nu va putea emite cerere deoarece în fiecare bloc fizic suprafaţa lui estesub 0.3 ha.

De aici se deduce prima regulă de constituire a blocurilor fizice: Limitele deblocuri fizice nu trebuie să taie parcelele agricole.

Deasemenea, trebuie ţinut cont că mai mulţi proprietari de terenuri cusuprafeţe sub 0.3 ha, se pot asocia şi cere subvenţii pe suma terenurilor lor. Pentruca aceasta să fie posibil, în intravilan unde pot exista suprafeţe mai mici daradiacente, delimitate prin garduri de lemn sau garduri vii, şi care pot fi delimitateexcluzând clădirile, vor fi incluse într-un singur bloc fizic.

Această abordare este recomandată acolo unde suprafeţele agricole dinintravilan, eligibile în sensul de mai sus, au o proporţie semnificativă faţă de zonaconstruită, respectiv depăşesc 20% din suprafaţa cvartalului care le conţine. Îninteriorul zonelor puternic construite, unde de regulă suprafeţele eligibile sunt rare,nu este necesară evidenţierea acestui tip de bloc fizic. Operatorul de vectorizareva analiza şi va decide după caz vectorizarea blocurilor fizice în intravilan astfelîncât să nu se excludă terenuri eligibile adiacente care însumate să fie mai mari de1.5 ha.

Deasemenea, operatorii de vectorizare ar trebui să se concentreze canumărul blocurilor fizice mici (suprafaţă sub 1.5 ha) să fie cât mai mic posibil.Această recomandare este datorată necesităţii ca la printare în formatul A1,dimensiunea acestora să permită înscrierea în interior a centroidului.


- 330 -

A. 7. 2. Abordarea vectorizării

A. 7.2.1. Unitatea de vectorizare

Constituirea bazei de date LPIS se face pe unităţi teritorial administrative.Practic vectorizarea imaginilor ortofoto urmează limitele teritoriilor administrativedar limitele blocurilor fizice nu se vor sprijini pe acestea. Asignarea blocurilor fizicela un teritoriu sau altul se va face în funcţie de suprafaţa cea mai mare inclusă înteritoriu. Un bloc fizic va fi asignat acelui teritoriu în care suprafaţa lui estedominantă.

A. 7.2.2. Pregătirea vectorizării

În procesul de vectorizare, imaginile ortofoto trebuie să fie vizualizate întotalitate pentru a se permite analiza vizuală de ansamblu a suprafeţei teritoriuluiadministrativ.

Dat fiind faptul că orice soft ar fi utilizat, încărcarea imaginilor în formatTIFF ar îngreuna procesorul calculatorului, se recomandă transformarea imaginilorfie în format ECW, fie în format MrSID şi încărcarea lor în softul de vectorizare înstructură de mozaic sau în reţea grilă.

În acest mod se asigură că operatorul va avea imaginea de ansambluoricând are nevoie şi că procesul de vectorizare nu va fi încetinit de formatul maivoluminos de tip TIFF.

A. 7.2.3. Obiectele care se vectorizează

Ø Blocuri fizice agricole [ BA ]Suprafeţe agricole delimitate prin vectorizarea detaliilor liniare permanente.Ø Suprafeţe cu aşezări, intravilan [ SA ]Suprafeţe care nu sunt construite în totalitate, ci un amestec de case şi de

construcţii, grădini, livezi, parcele arabile sau păşuni care pot include o serie desuprafeţe eligibile în conformitate cu schema PAC.

Ø Suprafeţe non-agricole din exteriorul blocurilor fizice [ NA ]Poligon mare unic pentru întreaga suprafaţă non-agricolă ar fi teoretic

acceptat, însă această suprafaţă va fi împărţită pentru a facilita managementultopologiei GIS, în cadrul actualizării.

Ø Suprafeţe non-agricole din interiorul blocurilor fizice [ NP ]Mici suprafeţe non-agricole, dar mai mari de 0.1 ha din interiorul blocurilor

fizice (iazuri, păduri, clădiri) vor fi gestionate ca şi „insule” şi vor fi scăzute dinsuprafaţa blocurilor fizice.

Ø Suprafaţă neacoperită [ XX ]Lipsa de informaţii, din motive diferite (nu există imagine ortofoto, părţi

întunecate mari, zone cu restricţii, nori, etc.)

Categoriile de folosinţă acceptate pentru fiecare obiect ce se vectorizeazăsunt descrise în tabelul 7.1.


- 331 -

Lista atributelor care se asignează fiecărui obiect vectorizat se evidenţiazăîn tabelul 7.2.

Tabelul 7.1.Lista obiectelor de vectorizat şi a categoriilor de folosinţă aferente

Tip de obiect Categoria de folosinţă a terenului

BA = Bloc fizicagricol

TA – Teren arabilPP – Păşuni permanenteVI – ViiCP – Culturi permanente (altele decât viile): livezi, sereMX – Mixtă sau altele ca de exemplu grădini de legume şi sere

SA = Aşezări(Intravilan)

CC – Curţi Construcţii, elemente de infrastructura, zoneindustriale,dar amestecate cu suprafeţe agricole care nu pot fidigitizatePP – Păşuni PermanenteTA – Teren ArabilCP – Culturi permanente altele decât viile (livezi, sere, etc.)VI – ViiMX – Mixte sau altele

NA = Suprafaţănon-agricolădin afaraunui bloc fizic

CC – În principal Curţi Construcţii, elemente de infrastructura,zone industriale, dar fără suprafeţe agricole.PA – Vegetaţie forestierăHN – Terenuri neproductive acoperite cu stuf sau papura,vegetaţie de mlaştina.DR – Drumuri şi cai ferate,chiar fiind mai multe de unul, avândintercalate fâşii cu alte folosinţe nu mai late de 4m,dar nupentru folosinţă agricolă, totul reunit intr-un singur poligon.HR – Ape curgătoareHB – Luciu de apă.PN – Pietriş, Nisipuri, stânci, halde steril, gropi gunoi, etc.

NP = Suprafaţănon-agricolădininteriorul unuibloc fizic (insulă)

CC – Curţi Construcţii, elemente de infrastructura, zoneindustrialeHN – Pădure rară, rânduri de copaci şi arbuşti – inutilizabile capăşune sau fâneaţă, vegetaţie de mlaştina în cadrulsuprafeţelor de apa nepermanenteHR – Ape curgătoareHB – Luciu de apă.PN – Pietriş, Nisipuri, stânci, halde steril, gropi gunoi,etc.

XX = Suprafeţeneacoperite

OL – Imagini orto lipsăNM – Suprafeţe înnorate mariZR – Zonă cu restricţii militare, etc.XX – Alte situaţii în care lipseşte imaginea şi nu se poate facefotointerpretarea


- 332 -

Tabelul 7.2.Lista atributelor GIS a poligoanelor LPIS

Atribut Tip Lun-gime

Conţinut Exemplu saucomentarii

NR_POLIG N 11 Numărul intern de identificare 17SUPRAF_GIS N 10 Suprafaţa în ha + 2 zecimale,

exclusiv insulele 10,82PERIMETRU N 8 Perimetrul poligonului (în m) 5213TOLERANTA N 8 Toleranta calculata (1m perimetru

tampon ) în ha + 2 zecimale 0,52STARE C 1 O - INITIAL

U – Modificat după controluladministrativT – Modificat după controlul pe teren

O

DATA_CREARE C 8 Data la care a fost creat blocul(AAAALLZZ)

20060216

OP_CREARE C 25 Operatorul care creează blocul(nume_prenume)

Ionescu_Mihai

DATA_ACTUA C 8 Data realizării actualizării(AAAALLZZ)

20060927

OP_ACTLIZ C 25 Operatorul care actualizează blocul(nume_prenume)

Popescu_George

VERSIUNEA N 2 Nr. versiunii obiectului 1TIP_OBIECT C 2 BA = Bloc fizic agricol

SĂ = Aşezare (Intravilan)NA=Suprafaţa non agricolă din afaraunui bloc fizicNP = Suprafaţa non-agricolă dininteriorul unui bloc fizic (insula)XX=Suprafeţe neacoperite

BA

JUDET C 2 Codul oficial al judeţului (abrevierea) ARNUME_COM C 30 Numele comunei. Cuvintele se

separă cu linie inferioară şi se scriufără diacritice

SăvârşinSfântul_Gheorghe

COMUNA C 6 Codul oficial SIRSUP al comunei 11637IDENT_BLOC C 13 Nr. unic de identificare bazat pe

coordonatele geografice alecentroidului. Fără rotunjiri. Doarpentru obiect BA sau SĂ

500337-419427

FOL_PR_TRN C 2 Categoria de folosinţă principală Înconformitate cu nomenclatura dintabelul 1

TA

FOL_SEC_TR C 2 Categoria de folosinţă secundară Înconformitate cu nomenclatura dintabelul 1A două categorie de folosinţă se scriedoar în cazul când aceasta esteeligibilă. (TA sau PP sau CP sau VI )

(DACĂ EXISTA,BLOCURIMIXTE)

PP


- 333 -

OBSERVATII C 30 B10 - BA ce prezintă elemente depeisaj neeligibile mai mici decât 0.1ha dar a căror suprafaţa însumatăreprezintă mai puţin decât 10% dinsuprafaţa culturii. Dacă sumasuprafeţelor elementelor de peisajneeligibile, din cadrul blocului, alteledecât PA, este estimata la mai multde 10%, respectivele elemente, chiarmai mici decât 0,1ha vor fi digitizateşi excluse.. T2 – BA ce prezintă în interior şiruride tufe şi copaci având mai puţin de2m lăţime. I2 – BA ce prezintă în interiorcanale de irigare şi şanţuri având maipuţin de 2m lăţime M2 – BA ce conţine fâşii de iarbăcu lăţimea de 2m, pe margini C – BA ce prezintă în interiorul lorcopaci izolaţi, tufişuri, arbuşti, copacipe păşune ce nu împiedică păşunatulsau cositul, care nu trebuie digitizateseparat LN – BA ce prezintă una sau maimulte limite nedefinite (incerte sauavând un risc ridicat de schimbări),folosite la delimitarea BA, pentru carese recomanda verificarea pe teren,de exemplu:- limita trasată la graniţa între terenarabil şi păuni permanente sau limitatrasata la marginea elementelorhidrografice: ape, mlaştini etc.- limita este posibil să nu fie stabiladatorita schimbării rapide avegetaţiei,- limita este afectata de băltirea apeisau inundaţii TPA – BA cu teren potenţialabandonat sau în paragină ZIA - BA ce prezintă zone afectatede mici bălţi sau inundaţii înretragere, în interiorul blocului fizic. SR – BA prezintă sere (care sunteligibile Întrucât un BA poate aveamai multe din atributele din aceastalista, ele vor fi marcate în ordineaparcurgerii listei şi vor fi despărţiteîntre ele de „-_”

B10_T2_I2_M2_LN_SR


- 334 -

PAR_AGR__NB C 1 A – sub 5 parcele agricoleB – între 6 - 10 parcele agricoleC – între 11 -15 parcele agricoleD – între 16 - 20 parcele agricoleE – peste 20 parcele agricole

BEstimat de CAPI

DATA_ZBOR C 8 Data efectuării zborului (AAAALLZZ).Dacă poligonul este construit pe maimulte ortofotoplanuri cu date de zbordiferite, folosiţi data zborului,corespunzătoare ortofotoplanului,care dă cea mai mare parte dinsuprafaţa blocului fizic.

20030513

Ø Câmpurile evidenţiate cu roşu închis sunt acele câmpuri a cărorvaloare se completează de operator pentru fiecare obiect în parte.

Ø Câmpurile evidenţiate cu albastru sunt acele câmpuri a cărorvaloare se poate genera automat de softul de vectorizare.

Ø Celelalte câmpuri sunt acele câmpuri care iau aceiaşi valoarepentru toate obiectele dintr-un teritoriu administrativ şi pot fi introduse o singurădată.

A. 7.2.4. Categorii de folosinţă eligibile

Blocurile fizice agricole, aşa cum se observă şi în diagrama alăturată pot ficonstituite din una din categoriile de folosinţă generale Teren arabil, codificat TA,Păşuni permanente codificate PP, Vii codificate VI, diferite alte culturi permanentecodificate CP (livezi, sere, grădini de legume)

Categoriile de folosinţă agricolă care pot fi interpretate şi clasificate înschema de mai sus sunt:

· Terenuri Arabile [ TA ]- TA – terenul arabil propriuzis- TA – păşuni cultivate- TA – grădini de legume- TA – culturi de orez (atenţie: această cultură se găseşte doar

în S României)- TA – solarii sau răsadniţe- TA – plantaţii de căpşuni- TA – culturi multianuale de furaje- TA – terenuri temporar nelucrate (pârloagă)- TA – benzi de iarbă împotriva eroziunii


- 335 -

· Păşuni Permanente [ PP ]- PP – păşuni sau fâneţe pure (fără alte elemente de peisaj)- PP – păşuni sau fâneţe cu copaci - păşuni asociate cu pomi

fructiferi sau cu scopul prevenirii eroziunii solului sau alunecărilor de teren- PP – păşuni extensive sau fâneţe cu arbuşti- PP – păşuni împădurite

· Vii [ VI ]- VI – vii nobile şi hibride

· Culturi permanente [ CP ]- CP – plantaţii de hamei- CP – livezi clasice sau intensive- CP – plantaţii de arbuşti fructiferi (agrişe, zmeură, afine)- CP – pepiniere de pomi fructiferi sau de viţă de vie- CP – plantaţii de răchită- CP – sere permanente(legume, flori, căpşuni)

A.7.2.5. Scheme de vectorizare

În funcţie de organizarea operatorilor de vectorizare şi de managementulunităţilor de vectorizare, sunt posibile două scheme de vectorizare:

Ø Abordarea IN-OUT: vectorizarea demarează cu identificareaaşezărilor urbane, a reţelelor liniare şi se construiesc apoi blocurile fizice utilizândaceste limite dinspre interior spre exteriorul unităţii administrative.


- 336 -

Ø Abordarea OUT-IN: Pe limita administrativă se construiesc blocurifizice în scopul producerii mai rapid a unei benzi de racordare care să fie apoidistribuită operatorilor care vectorizează teritoriile vecine. Apoi vectorizareacontinuă cu elementele liniare şi aşezările urbane, blocurile fizice urmând să fievectorizate în general din exterior spre interior.

A. 7.3. Fotointerpretare / Vectorizare

A. 7.3.1. Criterii de fotointerpretare

Fotointerpretarea va trebui să aibă la bază analiza următorilor parametrii:

Forma (configuraţia) se referă la aspectul imaginii obiectului reprezentatpe imagine. Este unul din cele mai importante criterii de fotointerpretare, precum şide identificare a obiectelor reale prin observaţia directă. Operatorul recunoaşteobiectul după conturul său.

În aerofotointerpretare aplicarea acestui criteriu cere un anumit efort şipregătire specială a interpretatorului deoarece forma obiectelor văzute de susdiferă mult de forma lor văzută de la sol, în perspectivă.


- 337 -

Este nevoie de un efort de imaginaţie din partea fotointerpretatorului pentrua intui cum apare forma unui obiect pe aerofotogramă.

Mărimea obiectelor şi respectiv a imaginilor lor constituie un alt criteriuimportant pentru fotointerpretare. Întrucât aerofotogramele oferă imagini reduse lascară, drept criteriu de identificare nu mai serveşte atât mărimea reală a obiectelorşi nici mărimea redusă la scară, cât mai ales mărimea relativă a obiectelor adicădimensiunile unui obiect (mai corect spus, ale imaginii lui), în raport cudimensiunile altor obiecte.

Deşi mărimea imaginii nu permite, singură, identificarea obiectelor,împreună cu forma sa poate duce la identificare. De exemplu imaginea casei şicea a cuştii câinelui apar asemănător ca formă, dar dimensiunile diferite aratăevident deosebirea dintre cele două obiecte şi judecate în raport şi cu dimensiunilealtor obiecte din jur ( garduri, copaci, arbuşti), duc la identificarea facilă a celordouă obiecte.

Culoarea în cazul fotogramelor color, şi tonul, în cazul fotogramelor alb-negru, reprezintă alte criterii directe de identificare, dar care capătă valoare doar încombinaţie cu parametrii de formă şi mărime.

Culoarea este un criteriu mai sigur şi mai uşor de utilizat deoarece, dinexperienţa, fotointerpretatorului îi sunt familiare culorile diverselor categorii deobiecte. Desigur că se impune ca redarea culorilor să fie cât mai fidelă şi să secunoască data aerofotografierii căci unele obiecte, de exemplu vegetaţia, îşimodifică 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 numaide proprietăţile obiectelor.

De altfel, diferite părţi ale aceluiaşi obiect pot să apară în tonuri diferite, înfuncţie de gradul de iluminare şi de direcţia în care se reflectă lumina. De exemplu,feţele unui acoperiş apar cu tonuri diferite şi acest fapt îşi are valoarea lui întrucâttocmai diferenţierile de ton sugerează forma obiectului.

Diferenţele de ton sunt criterii foarte importante pentru identificareavegetaţiei, a fazelor fenologice ale plantelor, a modului de utilizare a terenului, adiferenţierii tipurilor de sol sau a suprafeţelor acvatice, de uscatul din jur, etc..

Umbra reprezintă un criteriu indirect de mare importanţă, ea redând destulde bine forma unor obiecte izolate. Forma umbrei se aseamănă, adesea, cu formasiluetei obiectului care o generează, de exemplu în cazul arborilor, al stâlpilor,turnurilor, caselor, etc.

După forma umbrei proiectate, se pot identifica unele genuri şi chiar speciide arbori. Astfel, se identifică uşor coniferele faţă de foioase, molidul faţă de pinsau brad, fagul faţă de stejar, plopul piramidal faţă de plopul alb, sau de celtremurător, etc.

Lungimea umbrei indică înălţimea obiectului, iar orientarea ei permitestabilirea punctelor cardinale sau a orei de fotografiere.

Densitatea imaginilor unei categorii de obiecte poate servi drept criteriu deinterpretare şi identificare a acestora. De exemplu, densitatea arborilor dintr-oplantaţie este mai mică decât într-o pădure naturală de aceeaşi specie.


- 338 -

Densitatea reţelei hidrografice poate exprima gradul de permeabilitate alrocilor care alcătuiesc regiunea, dar şi informaţii climatice.

Dispersia adică gradul şi modul de împrăştiere a obiectelor pe o anumităsuprafaţă, poate constitui un criteriu de fotointerpretare, care se foloseşte combinatcu alte criterii. De exemplu, existenţa unor bolovani mari, dispersaţi pe un reliefslab ondulat, permite să se tragă concluzia că este vorba de blocuri eratice; copacidispersaţi pe o păşune sau pe terenuri cultivate permit reconstituirea extinderiianterioare a pădurii.

Textura reprezintă mărimea punctelor care redau obiectele prea micipentru a apare cu imagini distincte la scara imaginii. Deci, ea depinde de mărimeaobiectelor 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, deoarececerealele păioase şi plantele furajere apar cu textură fină sau foarte fină, culturilede plante prăşitoare (porumb, floarea-soarelui) apar cu textură mijlocie, cartofii şisfecla de zahăr apar cu textură grosieră; viţa de vie dă textura foarte grosieră.

În fotointerpretarea alcătuirii litologice se poate utiliza textura, întrucâtnisipurile, argilele, marnele dau o textură foarte fină, iar bolovănişurile, prundişurile,grohotişurile dau texturi mijlocii sau grosiere.

Structura reprezintă modul de aranjare spaţială a imaginilor obiectelor şiproceselor de pe o imagine. Ea se manifestă atât în cazul obiectelor suficient demari pentru a apare prin imagini distincte, cât şi în cazul obiectelor mici cureprezentare punctiformă.

Astfel, se poate vorbi de structura reţelei hidrografice, a aşezărilor (modulde dispunere a străzilor şi a caselor), a pădurilor, plantaţiilor, a căilor de transport,etc.. Dar şi punctele de pe un câmp de cereale pot prezenta o structură de obiceiliniară.

Structura poate servi la identificarea unor categorii de obiecte sau procesegeografice. De exemplu, structura divergentă a reţelei hidrografice poate indica omişcare de ridicare a scoarţei terestre; o structură radiară centrifugă poate trataexistenţa odinioară a unui con vulcanic, astăzi erodat; structura liniară dintr-opădure poate arăta că este vorba de o plantaţie forestieră, dacă apar numai unelealiniamente, acestea pot trăda anumite straturi de roci, care favorizeazădezvoltarea unor specii de arbori.

În multe cazuri, la identificarea obiectelor individuale sau a grupărilor deobiecte este suficient un singur criteriu, dar mult mai facilă şi mai exactă devineidentificarea prin utilizarea mai multor criterii deodată.

În felul acesta se poate ajunge nu numai la identificarea imaginilor careapar pe fotograme dar şi la deducţia unor informaţii care nu apar vizibile direct.

Se înţelege că utilizarea corectă a criteriilor de fotointerpretare depinde înmare măsură, de gradul de pregătire tehnică şi de profil a fotointerpretatorului.

În tabelul 7.3., sunt descrise câteva chei de fotointerpretare, identificare aunor categorii de folosinţă utile LPIS observate pe unele din imaginile ortofotorealizate la scara 1:5000. Aceste chei pot diferi în funcţie de calitatea fotogramei şide scara de vizualizare. Dacă textura este mai stabilă de la o imagine la alta,


- 339 -

tonalitatea depinde atât de anotimpul efectuării zborului cât şi de calitatearadiometrică a imaginii. Aceste chei de fotointerpretare din tabelul 7.3. trebuie săfie utilizate în asociere cu ceilalţi parametrii de fotointerpretare şi ar trebuiactualizaţi în funcţie de imaginile fiecărui zbor în parte.

Tabelul 7.3.Chei de fotointerpretare

Tonalitate castanie închisă/ deschisă sau verde

Teren arabilTextură omogenă

Tonalitate neagră Luciu de apă

Textură omogenă cupete negre

Tonalitate verde saucastanie cu pete negre

Teren arabil (păşune) cuinstalare de culturi permanente

Textură neregulată,foarte grosieră

Tonalităţi diverse cupoligoane definite

Zone urbane

Textură fină Tonalitate castaniedeschisă / închisă şi

verzuie

Păşuni

Textură neregulată,medie

Tonalitate deschisă (albă) Pietre, rocă, halde steril

Textură neregulatăgrosieră

Tonalitate verde închis şiregulată

Păduri

Textură grosieră şimedie

Tonalitate verde şineregulată

Vegetaţie

Textură regulatăgrosieră

Tonalitate verde şiregulată

Pepinieră, pădure tânără

Textură regulatămijlocie

Tonalitate verde şiregulată

Vie

Textură regulatăfoarte grosieră


Livadă clasică

Textură regulatăgrosieră


Livadă intensivă


- 340 -

A.7.3.2. Reguli de vectorizare

În procesul de vectorizare trebuie să se ţină cont de stabilitatea în timp aelementelor de peisaj:

Elemente de peisaj cu stabilitate mare în timp:Ø infrastructură / transporturi: drumuri, căi ferate, aeroporturi etc.;Ø suprafeţe construite: limitele aşezărilor, zone industriale;Ø baraje artificiale, şanţuri, canale, malurile râurilor, care sunt întreţinute de

om;Ø limitele pădurilor naturale sau plantate, cu o linie de margine bine vizibilă.

În cazul copacilor înalţi, efectul de umbră trebuie interpretat cu atenţie;Ø gardurile vii, împrejmuirile din tufişuri naturale, arbori sau ziduri de piatră:

acestea au o utilizare specială, şi este uşoară definirea blocului fizic lamărimea corespunzătoare;

Ø limitele culturilor permanente, plantaţiilor, viilor şi livezilor: dacă plantaţiaare o vechime de circa 3 - 4 ani, este vizibilă cu claritate pe ortofotogramă,şi vor fi vii şi livezi timp de 8 - 10 ani.

Ø limitele grădinilor de zarzavaturi şi culturilor: stabile în timp, iar grădinilemici sunt uşor de localizat. Acestea au, de obicei, un amestec de categoriide folosinţă.Aceste elemente pot fi cu siguranţă utilizabile ca limite ale blocurilor fizice.

Pot fi digitizate cu uşurinţă şi sunt vizibile pe teren.

Elemente de peisaj relativ stabile, cu referire la folosinţa terenuriloragricole:

- Drumuri de fermă: drumurile de pământ sunt mai puţin stabile dacăplouă puternic, atunci se fac drumuri noi pe parcelele agricole, iar acest lucru poategenera interpretări greşite. În aceste cazuri, linia drumului obişnuit trebuieapreciată astfel încât nici o suprafaţă să nu fie exclusă din teritoriul eligibil.

- Zonele cu tufişuri: se pot extinde foarte agresiv şi rapid, 2 – 3 metri / an.În lipsa unei alte soluţii, se pot accepta ca limite de blocuri fizice, dar ar fipreferabilă utilizarea lor ca limite pentru teritoriile eligibile şi ineligibile. Aceastaeste principala problemă în cazul suprafeţelor cu ierboase de pe munţi înalţi.

- Limitele de habitat natural şi semi-natural: aici limita însăşi este clarvizibilă pe imagine, limita suprafeţelor cultivate este uşor de recunoscut, dar sepoate modifica de la an la an. Se întâmplă adesea ca la arat să se între cu 3 – 4metri în interiorul zonei naturale, dar habitatul natural „creşte la loc” în câteva luni.Această problemă se întâlneşte de obicei în cazul stufului. Dacă este posibil, nu sevor utiliza aceste limite drept limite ale blocurilor fizice, ci mai degrabă ca limite aleunor suprafeţe ineligibile ale blocului. În acest caz, o modificare ulterioară nu vaafecta limita blocului fizic.

- Limitele suprafeţelor cu pajişti şi culturi: pot fi uşor modificate, iar încazul păşunilor cultivate, diferenţa nu se poate percepe de pe o imagine orto dintr-o singură dată. Aceste categorii nu pot fi limite de blocuri fizice dacă liniile dintreculturi sunt nesigure. Se vor folosi numai dacă există pe aceste limite vegetaţie


- 341 -

naturală crescută, urme de drumuri, garduri sau poteci între ele şi dacă suntvizibile.

- Aceste elemente se pot utiliza cu siguranţă drept limite de bloc fizic.Modificările lor vor face obiectul reînnoirii SIPA, dar pentru utilizarea anuală suntsuficient de clare.

Elemente de peisaj instabile, care se pot modifica în cursul anului:- Toate limitele ce depind de cantităţi de apă: râuri şi torente naturale,

lacuri al căror volum de apă este dezechilibrat. În aceste cazuri se va utiliza osoluţie prin care fermierii nu vor pierde nici o suprafaţă eligibilă. Dacă există dubiicu privire la o suprafaţă, şi dacă există posibilitatea păşunatului sau fâneţelor, seva digitiza drept eligibilă. Fermierul va declara sau nu suprafaţa drept parcelăagricolă pe răspunderea sa.

- Suprafeţele cufundate în apă sau inundabile: cufundarea în apă şiinundaţia nu reprezintă o acţiune anuală asupra terenurilor agricole, prin urmareaceste suprafeţe nu vor fi excluse din rândul suprafeţelor ineligibile, şi nu se vorutiliza drept limite.

- Distribuţia parcelelor agricole nu este întotdeauna stabilă, putându-semodifica de la an la an. Se vor utiliza numai dacă există semne că ar exista întreele vreun drum, gard sau potecă sau schimbări ale direcţiei de parcelare.

- Drumuri de exploatare paralele la marginea terenurilor agricole.- Drumuri prin păşune care se răsfiră în toate direcţiile şi care evident

sunt utilizate de locuitori cu caracter temporar.

Ţinând cont de aceste aspecte şi de principiile LPIS aplicate pe specificuldin România, se pot deduce următoarele reguli de vectorizare:

1) Blocurile fizice trebuie create astfel încât să se asigure că întreagasuprafaţă este eligibilă;

2) 75% din parcelele declarate vor trebui să fie eligibile pentru cel puţin90% din suprafaţa lor. Pentru a se îndeplini regula 75-90% la nivelul parcelei dereferinţă (bloc fizic), separarea suprafeţelor construite va avea prioritate maximă încadrul interpretării blocurilor. Ca o regulă generală de urmat, este prioritarădigitizarea limitei suprafeţei construite (SA-CC, sau NP-CC), în măsura în careacest lucru e posibil. Aici, poligoanele SA-CC nu vor fi blocuri fizice. Toateaşezările şi suprafeţele construite se separă până când acestea au o limită vizibilăşi nu conţin peste 0,1 ha de teren agricol. Suprafeţele intravilane de tip SA cu unadin categoriile de folosinţă TA/PP/CP/Vi/MX vor fi blocuri fizice (implicit eligibile),dar nu vor îndeplini cerinţa de 90%;

3) Limitele permanente care trebuie luate în considerare sunt:- Drumuri şi căi ferate;- Râuri şi pârâiaşe;- Limite de pădure;- Garduri vii, canale de irigaţii;- Drumuri de exploataţie agricolă, terase, diguri etc.- Categoria de folosinţă a terenului (păşuni permanente, culturi

permanente, terenuri arabile)


- 342 -

- În cazul blocurilor cu multe parcele pot fi utilizate răzoarele ca limită debloc fizic;

4) Limitele de blocuri fizice nu trebuie să taie parcelele agricole;5) Blocurile fizice agricole vor trebui să aibă în medie o suprafaţă de 10 -

20 ha;6) Blocurile fizice agricole trebuie să conţină un număr rezonabil de 1-10

parcele agricole. Pot exista blocuri şi cu mai mult de 20 parcele dar se va căutaminimizarea acestui număr;

7) Nu se admit blocuri fizice eligibile în interiorul altui bloc fizic eligibil,acesta trebuie să fie integrat şi categoriile de folosinţă diferite să fie evidenţiate laFolosinţa Secundară şi/sau la Observaţii;

8) Suprafeţele ne-eligibile mai mari de 0.1ha din interiorul blocurilor fiziceeligibile se vor delimita ca insule şi se vor extrage din suprafaţa blocului respectiv;

9) Drumurile cu lăţime mai mare de 2 m trebuie vectorizate cu 2 linii;10) Drumul de exploatare care apar ca o dublare a unui alt drum de la

marginea terenurilor arabile, nu se va vectoriza, acesta fiind cel mai probabil undrum temporar.

11) Drumurile de exploatare care prezintă mai multe variante datorateevident ocolirii unui teren mlăştinos se vor vectoriza fără evidenţierea acestorocolişuri care diminuează suprafaţa agricolă;

12) Potecile de munte sau unele drumuri ce nu prezintă o continuitate clarăşi care împart haotic păşunile nu se vectorizează chiar dacă în unele locuridepăşesc 2 metri;

13) Poligoanele ce descriu drumuri, cursurile de apă, râurile, canalele deirigaţii prea lungi trebuie împărţite chiar după limite fictive;

14) În intravilan unde pot exista suprafeţe mai mici dar adiacente,delimitate prin garduri de lemn sau garduri vii, şi care pot fi delimitate excluzândclădirile, vor fi incluse într-un singur bloc fizic. Această abordare este recomandatăacolo unde suprafeţele agricole din intravilan, eligibile în sensul de mai sus, au oproporţie semnificativă faţă de zona construită, respectiv depăşesc 20% dinsuprafaţa cvartalului care le conţine. În interiorul zonelor puternic construite, undede regulă suprafeţele eligibile sunt rare, nu este necesară evidenţierea acestui tipde bloc fizic. Operatorul de vectorizare va analiza şi va decide după cazvectorizarea blocurilor fizice în intravilan astfel încât să nu se excludă terenurieligibile care însumate să fie mai mari de 1.5 ha. În acest caz vectorizarea se vaexecuta la limita construcţiilor;

15) În intravilan suprafeţele agricole compacte cu o suprafaţă mai mare de0.3 ha şi care nu conţin alte limite de proprietate sau tipuri diferite de folosinţăeligibile se vor vectoriza ca insule în blocul de tip SA sau adiacent acestuia. Înacest caz regula 7 poate să nu fie aplicată;

16) Drumurile şi căile ferate, chiar dacă sunt mai multe, având intercalatehabitate naturale nu mai late de 4m, dar nu pentru folosinţa agricolă, se vorvectoriza într-un singur bloc;

17) Drumurile sau căile ferate în lungul albiilor pâraielor având intercalatehabitate naturale nu mai late de 4m, dar nu pentru folosinţa agricolă, se vorvectoriza într-un singur bloc;


- 343 -

18) Limita pădurilor se va vectoriza generalizat fără evidenţierea coroaneiarborilor iar pomii izolaţi chiar din apropierea pădurii nu vor fi incluşi în interiorulpădurii;

19) Pădurile foarte mari pot fi împărţite în blocuri separate după limiteledintre tipuri de arbori, după diferite densităţi ale arborilor sau după eventualedrumuri forestiere;

20) La apele curgătoare al cărui luciu de apă are o lăţime foarte mare se vavectoriza, luciul de apă generalizând conturul apei pe sub copacii aplecaţi pemaluri;

21) Apele curgătoare de lăţime a luciului de apă mai mică de 20-30 metripot fi vectorizate în acelaşi bloc cu malurile dacă acestea sunt neagricole sau maimici de 4m;

22) Zonele de habitat ce formează malurile râurilor cu lăţimea luciului deapă mai mare de 20-30m şi care au sub 6m lăţime pot fi vectorizate împreună cudrumurile sau căile ferate alăturate;

23) Benzile de pământ cu o lăţime mai mare de 6 m trebuie izolate şiclasificate dacă au o suprafaţă mai mare de 0.1ha;

24) Suprafeţele neacoperite de imagini se vor vectoriza incluzând înacestea şi blocurile fizice agricole sau neagricole parţial acoperite deoarece celpuţin o limită a acestora este neclară şi nu pot fi considerate blocuri fizice eligibile;

25) La delimitarea blocurilor fizice se va urmări pe cât posibil ca acestea sănu fie extrem de lungi sau să nu aibă o formă complicată (cu multe ramificaţii).Motivul acestei recomandări este necesitatea uşurinţei imprimării şi a distingeriigeometriei blocurilor pe formatele imprimate;

26) În cazul suprafeţelor ne-eligibile din afara blocurilor fizice (NA),mărimea şi complexitatea formei poligonului nu este importantă.

A.7.3.3. Reguli de codificare

1) Blocurile fizice, obiectele vectorizate vor primi coduri şi valori în baza dedate ;

2) Terenurile agricole eligibile iau în câmpul TIP_OBIECT valoarea BA şivor primi automat cod de identificare de tip centroid. Aceste suprafeţe vor formablocuri fizice eligibile;

3) Folosinţa principală la blocurile de tip BA trebuie să fie folosinţadominantă din punct de vedere a suprafeţei şi respectiv TA, PP, VI, CP sau MX.

4) Folosinţa secundară se completează doar la blocurile eligibile şi doardacă a doua folosinţă este şi ea eligibilă;

5) Suprafeţele din intravilan, aşezările urbane şi rurale se vor codifica îngeneral la tip obiect cu SA.

6) În intravilan, blocurile fizice agricole formate din comasarea într-un bloca grădinilor şi/sau terenurilor arabile din spatele curţilor se vor codifica dupăurmătoarea regulă:

Tip obiect = BA- Folosinţa principală: se va codifica cu folosinţa eligibilă dominantă


- 344 -

- Folosinţa secundară urmează regulile clasice, respectiv se vacompleta doar dacă şi a două categorie de folosinţă semnificativă este eligibilă.

7) Acele suprafeţe din intravilan care conţin doar construcţii pentru căterenurile eligibile au fost construite în totalitate ca blocuri fizice separate, se vorcodifica cu SA la tip obiect şi CC la categoria de folosinţă principală, ceasecundară rămânând vidă. În acest fel, aceste suprafeţe din intravilan nu vor primiidentificator de tip centroid şi vor fi astfel excluse în procesul de tipărire.Suprafeţele de intravilan care mai conţin terenuri eligibile dar care nu au putut fivectorizate vor fi codificate ca SA şi interpretate ca bloc eligibil la care se atribuieidentificator de tip centroid. Practic, obiectele SA cu folosinţă secundară sauprincipală eligibilă vor fi eligibile. De asemeni, obiectele AA fără nici o folosinţăeligibilă vor fi ne-eligibile;

8) Numai blocurile fizice eligibile trebuie să capete centroid9) În intravilan suprafeţele agricole compacte vectorizate conform regulii

15, vor fi interpretate ca orice bloc fizic agricol de tip BA;10) În intravilan suprafeţele cu construcţii în care evident nu mai există

terenuri eligibile fie pentru că aceasta e natura zonei, fie pentru că au fost extrasesuprafeţele agricole se vor codifica SA, folosinţa principală va fi CC şi folosinţasecundară nu va exista. Acest caz de SA nu e eligibil şi nu i se va atribui cod deidentificare de tip centroid. Prin urmare el nu va fi tipărit;

11) La suprafeţele non-agricole de tip NA formate din ape curgătoare micişi drumuri vectorizate conform regulii 17 folosinţa principală va fi DR .

A.7.4. Exemple de fotointerpretare orientată LPIS România

A.7.4.1. Exemple de vectorizare obiecte de tip BA

În figura 7.1. se prezintă un bloc fizic agricol unde sunt mai mult de 20 deparcele agricole bine vizibile în imagine ortofoto, codul ce se va alege pentrucâmpul PARC_AGR_NB va fi E conform tabelului 7.2. Sub-divizarea acestorblocuri nu se poate face pentru că nici o limita stabilă nu poate fi pusă în evidenţă.


- 345 -

Fig.7.1 . Bloc fizic BA cu TA de clasă E

Fig.7.2 . Blocuri fizice BA cu TA de clasă B şi C


- 346 -

Fâşii de iarbă anti-eroziune de pe marginea culturilor fac parte din bloculfizic.

Digurile şi şanţurile mai înguste de 2 m pot face parte din cultură dacăsunt menţinute cu scopul drenării, doar pentru producţia agricolă. Această situaţiese întâlneşte şi la culturile de orez.

Bălţile mai mici sau aproape de 0.1ha sunt de asemenea componente aleparcelei agricole şi sunt de obicei nepermanente şi folosite doar în perioadeleumede. Dacă nu se află în interiorul parcelei ci la margine şi par a fi permanente(în funcţie de vegetaţia din jur), nu vor fi eligibile.

Suprafeţele inundate şi cu grad mare de infiltraţie sunt de asemeneanepermanente, până vegetaţia nu începe să crească în jurul lor. Aceste suprafeţenu pot fi scoase din parcela agricolă ca ne-eligibile (figura 7.3.). Existenţa lor estedependentă de luna anului şi de an. În cele mai multe cazuri direcţia de arat estevizibilă chiar dacă a fost sau nu sub apă. Atât timp cât zona este afectată deinundaţie, vor apărea habitate naturale şi va începe să crească stufărişul şivegetaţia sub forma de arbuşti, ceea ce este în mod sigur vizibil.

Fig.7.3. Blocuri fizice BA cu TA şi bălţi


- 347 -

Fig.7.4. Bloc fizic BA eronat vectorizat


- 348 -

Fig.7.5. Blocuri fizice BA neomogene

Fig.7.6. Blocuri fizice BA cu teren necultivat


- 349 -

Fig.7.7. Blocuri fizice BA separate de NA ca limite permanente

Fig.7.8. Delimitare BA şi NA cu PA(includere păşune mai mică e 0.3ha în BA pentru a i se asigura eligibilitate)


- 350 -

În exemplele următoare (figurile:7.9.;7.10.;7.11.;7.12.) se descriumodalităţile de definire a blocurilor fizice de tip BA cu categoria de folosinţă PP.Păşunile permanente sunt considerate teren agricol utilizat pentru animale erbivore(păşuni) şi /sau pentru producerea de nutreţ (fâneaţă, iarba este cosită). Unelepăşuni sunt acoperite tradiţional cu pomi fructiferi (aşezaţi pe rânduri). În principaldoar în zonele de munte, păşunile pot fi vaste, acoperite parţial de tufişuri saucopaci. De obicei pe acestea apar drumuri de animale vizibile sau chiar animale peterenul folosit pentru păşunat sau căpiţe de fân atunci când terenul este cosit.

Fig.7.9. Bloc fizic BA şi PP din care se extrage o suprafaţă ne-eligibilă mai mare de 0.1 ha


- 351 -

Exemplu de păşune permanentă care este probabil utilizată pentrupăşunat (structură eterogenă, fără căpiţe, drumul de animale este vizibil. Îninteriorul poligonului este exclusă suprafaţa non-agricolă.

Fig.7.10 . Bloc fizic eligibil de tip BA cu PP(include bălţi temporare)


- 352 -

Fig.7.11. Bloc fizic eligibil de tip BA cu PP(include drumuri temporare)

Fig.7.12. Bloc fizic eligibil de tip BA cu PP(include pomi rari)


- 353 -

Vii şi Alte culturi permanente (VI ; CP)Teren agricol acoperit de vii, livezi (pomi fructiferi sau arbuşti, intensiv sau

extensiv) şi terenuri cultivate cu hamei ( figurile 7.13.;7.14.;7.15.). Culturilepermanente sunt caracterizate prin structura de rând, rândurile de pomi fructiferisunt adesea cu spaţii libere (livezi întinse). Pot exista benzi în interiorul şiîmprejurul suprafeţelor cu livezi intensive şi cu culturi cu hamei (de exemplu pentrumanevrarea utilajelor agricole).

Fig.7.13 . Blocuri fizice eligibile de tip BA cu CP

Fig.7.14 . Structură tipică de Cultură Permanentă (Livadă)


- 354 -

Fig.7.15 . Structură tipică de Viţă de vie (Vii – VI)

VViiii ssee ddiissttiinnggee ffooaarrttee bbiinnee ssttrruuccttuurraaîînn tteerraassee ppeennttrruu ccuullttuurraa VViiii.. TTeexxttuurraaeessttee mmaaii ffiinnăă ddeeccââtt îînn ccaazzuull lliivveezziilloorrssuuppeerriinntteennssiivvee..


- 355 -

Fig. 7.16. Bloc fizic care conţine păşune şi arabil

În figura 7.16. şi 7.17. se respectă regula 7 de ne-incluziune a blocurilorfizice eligibile.


- 356 -

Fig. 7.17. Bloc fizic BA cu PP şi TA dar care conţine păşune şi arabil


- 357 -

Fig. 7.18. Bloc fizic de tip BA cu PP cu mulţi pomi izolaţi sau în pâlcuri

Zonele cu pomi nu se exclud ca zone ne-eligibile deoarece animalele potpaşte printre aceştia. În acest caz nu este necesară vectorizarea pâlcurilor dearbori care oricum au sub 0.1 ha (figura 7.18.).

A. 7.4.2. Exemple de vectorizare SA

Zona cu o aşezare (”intravilan”) conţine numeroase obiecte foarte mici şi oreţea deasă de drumuri (străzile rurale), care ar genera numeroase blocuri mixte


- 358 -

cu interes agricol foarte limitat (în termeni de suprafaţă eligibilă) (figura 7.19.). Deaceea, se recomandă:

§ Să nu se înceapă delimitarea separată de case şi grădini;§ Să nu se ia întreaga aşezare ca un poligon unic (cum ar fi cazul

unei suprafeţe urbane fără suprafeţe agricole), deoarece potenţialii clienţi pentrusolicitările de sprijin trebuie luaţi în evidenţă cât mai complet posibil.

§ Suprafaţa globală a aşezării va fi digitizată incluzând periferia /limita grădinilor şi livezilor, apoi se va împărţi în blocuri fizice, luând în considerareierarhia drumurilor şi străzilor (întâi de-a lungul axei ce continuă în afara satului).

§ În interiorul acestor blocuri se vor identifica suprafeţele agricolemai mari de 0.3 ha care se pot vectoriza compact fără a ignora limite permanentede prim rang (canale, şiruri ne-eligibile de pomi, construcţii liniare, etc.)

Fig. 7.19. Zona intravilan

Numărul acestui tip de blocuri fizice nu trebuie să depăşească 25% dinblocurile ce conţin o suprafaţă eligibilă, pentru a fi siguri că se va respecta regulade 75/90%.


- 359 -

Ca o regulă generală de urmat, este prioritară digitizarea limitei suprafeţeiconstruite (SA-CC, sau NA-CC fără folosinţă secundară), în măsura în care acestlucru e posibil (figurile: 7.20.;7.21.;7.22.;7.23.).Toate aşezările şi suprafeţeleconstruite se separă până când acestea au o limită vizibilă şi nu conţin peste 0,3ha de teren agricol compact. Dacă suprafaţa eligibilă depăşeşte 0,3 ha, atuncitrebuie completată folosinţa secundară cu o folosinţă eligibilă. În acest mod I sepermite fermierului să facă o solicitare de sprijin pentru parcela sa agricolă.

Fig. 7.20. Zona intravilan. Situaţia în care terenul arabil din interiorulintravilanului rămâne în poligonul SA


- 360 -

Fig. 7.21. Zona intravilan. Terenul arabil din interiorul intravilanului rămâneîn poligonul SA, deoarece canalul care-l traversează nu permite constituirea

unui singur bloc fizic mai mare de 0.3 ha


- 361 -

Fig. 7.22. Zona intravilan. Terenul de fotbal rămâne ca parte a poligonuluiSA


- 362 -

Fig. 7.23. Diverse cazuri de eligibilitate şi ne-eligibilitate în intravilan


- 363 -

Fig. 7.24. Vectorizare eronată în intravilan. Lipsă extragereBA care depăşeşte 20% din suprafaţa cvartalului şi

suprafaţa sa e şi mai mare de 1.5 ha

Suprafeţele cu amestec de case, străzi/drumuri şi teren agricol suntclasificate ca aşezări rurale – poligoane SA (figura 7.24). Suprafeţele cu o altăutilizare a terenului (de exemplu, industrie, cursuri sau suprafeţe mari de apă,eventual înconjurate de vegetaţie verde) incluse în intravilan vor fi clasificate tot capoligoane SA cu folosinţa principală CC. Aceste suprafeţe nu trebuie să conţinăvreun teren agricol.


- 364 -

Fig. 7.25. Vectorizare eronată în intravilanZona industrială nu se separă de intravilan

Suprafeţele SA şi NA din imagine NU trebuie să fie separate. Blocul agricoldin SA trebuie extras şi vectorizat ca BA cu TA (figura 7.25 şi 7.26.). Zonaindustrială se include în SA care va avea ca folosinţă CC şi nu va mai fi eligibilă.

Fig. 7.26. Vectorizare bună în intravilanTerenurile din spatele construcţiilor de la nord de drum nu se pot exclude.


- 365 -

Categoria MX va fi utilizată în cazul în care este dificil să clasificăm în modunic terenul deoarece suprafaţa clasificată constă dintr-un amestec de parceleagricole mici cu diferite culturi (figurile 7.27 ; 7.28 şi 7.29.).

Fig. 7.27. Vectorizarea construcţiilor sub 0.1ha de la marginea drumurilor.


- 366 -

Fig. 7.28. Vectorizare exagerată a construcţiilor din intravilan


- 367 -

Fig. 7.29. Vectorizarea construcţiilor rare din intravilanSuprafeţele dintre construcţii au sub 1.5 ha


- 368 -

A.7.4.3. Exemple de vectorizare obiecte de tip NA

Fig. 7.30. Drum şi cale ferată cu benzi intercalate


- 369 -

Fig. 7.31. Vectorizare luciu de apă pentru cursuri de apă culăţime mare


- 370 -

Fig. 7.32. Vectorizare albia unui râu de lăţime mică împreunăcu drumul alăturat într-un singur bloc fizic NA

Fig. 7.33. Vectorizare albia unui râu de lăţime mică împreunăcu drumul alăturat într-un singur bloc fizic NA


- 371 -

Fig. 7.34. Vectorizare suprafaţă de tip NA cu folosinţă PNRocă albă

Fig. 7.35 Halde de steril se vor vectoriza separat în bloc de tipNA cu folosinţă PN


- 372 -

Fig. 7.36. Vectorizarea limitelor de pădure. Influenţa umbreitrebuie eliminată

Fig. 7.37. Vectorizarea limitelor de pădure. Influenţa umbrei trebuie eliminată. Pomii izolaţi care ies în interiorul

blocului agricol pot fi asignaţi acestuia


- 373 -

Fig. 7.38. Vectorizarea luciului de apă şi a albiei râurilor late


- 374 -

A.7.4.4. Erori în ortofotograme

Fig. 7.39. Diferenţă de tonalitate între 2 imagini ce formează ortofotograma. Acest tip de eroare nu influenţează vectorizarea

B. APLICAŢIA PRACTICĂ

Să se digitizeze blocurile fizice blocurile din ortofotoplanul pus ladispoziţie.


- 375 -

BIBLIOGRAFIE

1. AGNARD, J.P., GAGNON, P.A., NOLETTE, C., 1988,Microcomputers and photogrammetry. A new tool. The Videoplotter. PEandRS, 54(8), pp. 1165–1167.

2. AGNARD, J.P., GRAVEL, C., GAGNON, P.A., 1998, Realization of adigital phototheodolite. International Archives of Photogrammetry and RemoteSensing, vol. XXXII, Part 5, Hakodate, pp. 498–501.

3. AGOSTINI, S., Architectural photogrammetry: software and methods,Ed.Agostini.

4. ALMAGRO, A., 1999, Photogrammetry for everybody, InternationalArchives of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. XXXII, CIPA Symposium,Olinda, Brazil.

5. ANDERSON, R. C.,1982, Photogrammetry: the pros and cons forarchaeology. World Archaeology 14/2, p.200.

6. BADEKAS, J., 1996, 3D Detailed Reconstruction of a DemolishedBuilding by Using Old Photographs. The International Archives of Photogrammetryand Remote Sensing Volume XXXI, Part B5, pp.16.

7. BALTSAVIAS, E., BILL, R., 1994, Scanners – a survey of currenttechnology and future needs, International Archives of Photogrammetry andRemote Sensing, vol. 30, Part 1, pp. 130–143.

8. BALTSAVIAS, E., WAEGLI, B., 1996, Quality analysis and calibrationof DTP scanners, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing,vol. 31, Part B1, pp. 13–19.

9. BARATIN, L., DI THIENE, C., GUERRA, F.,1990,Photogrammetricsystem and cost analysis for architectural and archaeological surveys. Proceedingsof the ISPRS Symposium Comission V - Close-Range Photogrammetry MeetsMachine Vision, Zurigo, pp 51.

10. BARATIN, L.,1996, PAROS: un système d´information pour lesystème architectural. The International Archives of Photogrammetry and RemoteSensing Volume XXXI, Part B5, pp28.

11. BENMLIH, S., GRUSSENMEYER, P.,1995, Modern photogrammetricprocesses to the representation of complex architectures. The Medersa Bouinaniyaof Fes. Proceedings of the GIS Euroconference, Karlsruhe.

12. BÖHLER, W.,1996, Methods of Surveying in Archaeologydemonstrated at the Tang Emperorsï Mausoleums. The International Archives ofPhotogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI, Part B5, pp48.

13. BOUGUET J. Y. AND P. PERONA, 1998, 3D photography on yourdesk, Proc. IEEE International Conference on Computer Vision, pp. 43-50.

14. BRAD R., 2003, Procesarea Imaginilor şi Elemente de ComputerVision, Editura Universităţii“Lucian Blaga” din Sibiu.


- 376 -

15. BRYAN, P.G., CORNER, I., STEVENS, D., 1999, Digital rectificationtechniques for architectural and archeological presentation. PhotogrammetricRecord, 16(93) (April),pp. 399–415.

16. BUZULOIU, V.,1998, Prelucrarea imaginilor: note de curs,Universitatea “Politehnica” Bucuresti.

17. CARBONNELL, M., DALLAS, R.W.A., 1985, The InternationalCommittee for Architectural Photogrammetry (CIPA)- aims, achievements,activities. Photogrammetria 40, pp.193.

18. CARBONNELL, M.,1976, Evolution des applications de laphotogrammetrie a la conservation des monuments et des sites,Landeskonservator Rheinland, Architektur-Photogrammetrie II, Arbeitsheft 17,pp19.

19. CASTLEMAN, K. R., 1996, Digital Image Processing, Prentice Hall,Englewood Cliffs, NJ.

20. CERAMI, E., 2002, Web Services Essentials, Sebastopol O’Reilly21. CHENGSHUANG, L., RODEHORST, V. WIEDEMANN, A., 1997,

Digital image processing for automation in architectural photogrammetry. In O.Altan and L. Gründig (eds) Second Turkish-German Joint Geodetic Days. Berlin,Germany, May 28–30, Istanbul Technical University, pp. 541–548.

22. CHIKATSU, H.,1996, Real-time Ortho Projection and Drawing forArchaeological Artefacts of Complicated Form. The International Archives ofPhotogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI, Part B5, pp,95.

23. CIPA, 1999, Questionnaire on the processing of the data set ‘Zurichcity hall’. Edited by CIPA Working Group 3 and 4 (A. Streilein, P. Grussenmeyerand K.Hanke), 8 pp. Available at http://www.cipa.uikk.ac.at

24. COCQUEREZ, J. P., PHILIPP, S. (coord.), 1995, Analyse d‘images:filtrage et segmentation, Masson, Paris.

25. CURLESS B. AND M. LEVOY, 1996, A Volumetric Method forBuilding Complex Models from Range Images, Proc. ACM SIGGRAPH 96, pp.303-312.

26. CURLESS B. AND M. LEVOY, 1995, Better Optical Triangulationthrough Spacetime Analysis, IEEE International Conference on Computer Vision,pp. 987-994.

27. DALLAS, R.W.A., KERR, J.B., LUNNON, S., BRYAN, P.G., 1995,Windsor Castle: photogrammetric and archaeological recording after the fire.Photogrammetric Record,15(86), pp. 225–240.

28. DALLAS, R.W.A., 1990, A specification for the ArchitecturalPhotogrammetric survey of Historic Buildings and Monuments. Proceedings of theCIPA XIII International Symposium, Cracow, Poland, pp.79.

29. DEBEVEC P. E., TAYLOR, C. J., MALIK J., 1996, Modeling andRendering Architecture from Photographs: A Hybrid Geometry- and Image-BasedApproach, Proc. ACM SIGGRAPH 96, pp. 11-20.

30. DRAP, P., GRUSSENMEYER, P., 2000, A digital photogrammetricworkstation on the ISPRS WEB, Journal of Photogrammetry and Remote Sensing,55(1), pp. 48–58.


- 377 -

31. EGELS, Y., 1998, Monuments historiques et leversphotogrammétriques, Revue Géomètre, (3) in French, pp. 41–43.

32. EL-HAKIM, S., 2000, A practical approach to creating precise anddetailed 3D models from single and multiple views, International Archives ofPhotogrammetry.

33. ERL T., 2007, SOA Principles of Service Design, Crawfordsville,Prentice Hall.

34. FISCHER, P. F.,1991, Spatial data sources and data problems. In:Maguire D J, Goodchild M F, Rhind D W (eds.) Geographical Information Systems:principles and applications. Longman, London, Vol. I, pp. 175-89.

35. FREUDENREICH, P.: Photorealistic Presentation of the Palais GrandDucal Based on Photogrammetric Recording. The International Archives ofPhotogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI, Part B5, 1996, 173.

36. FUSSELL, A.,1982, Terrestrial photogrammetry in archaeology. WorldArchaeology 14/2, pp.157.

37. GAVRILOAIA, G., 2002, Prelucrarea de nivel mediu a imaginilordigitale, Editura Academiei Tehnice Militare, Bucureşti.

38. GELLERT, A. , BRAD R., Procesarea Imaginilor, Aplicaţii.39. GEORGOPOULOS, A., TOURNAS, E., 1994, Digital rectification using

a PC. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing VolumeXXX, Part 5, pp.102.

40. GROSS T., T.EGLA, AND N.MARQUARDT, 2006, “Sensstation: Aservice-oriented platform for developing sensor-based infrastructures”, inInternational Journal of Internet Protocol Technology, Vol. 1, No. 3, pp.159-167.

41. HANKE, K., 1994, The Photo-CD – A Source and Digital Memory forPhotogrammetric Images, International Archives of Photogrammetry and RemoteSensing, vol. XXX Part 5, Melbourne, pp. 144–149.

42. HANKE, K., 1998, Digital close-range photogrammetry using CAD andraytracing techniques, International Archives of Photogrammetry and RemoteSensing, vol. XXXII, Part 5, Hakodate, pp. 221–225.

43. HANKE, K., EBRAHIM, M.A-B., 1997, A low cost 3D-measurementtool for architectural and archaeological applications, International Archives ofPhotogrammetry and Remote Sensing, vol. XXXI, Part 5C1B, CIPA Symposium,Göteborg, pp. 113–120.

44. HANKE, K., EBRAHIM, M.A-B.,1999,The ‘digital projector’: Raytracingas a tool for digital close-range photogrammetry, ISPRS Journal ofPhotogrammetry and Remote Sensing, 54(1), Elsevier Science B.V., Amsterdam,pp. 35–40.

45. HEIPKE C., 2005, “Web-based Photogrammetric Image andGeospatial Service – an OverView”, in Photogrammetric Week, Hiedelberg:Wichmann, pp.157-164.

46. HEMMLEB, M., WIEDEMANN A., 1997, Digital Rectification andGeneration of Orthoimages in Architectural Photogrammetry, International Archivesof Photogrammetry and Remote Sensing vol. XXXI Part 5C1B, CIPA Symposium,Göteborg, pp. 261–267.

47. Ho H., 2D-3D Block Matching, MSc Thesis, University of Auckland.


- 378 -

48. HOPPE H., T. DEROSE, AND T. DUCHAMP,1992, SurfaceReconstruction from Unorganized Points, Proc. ACM SIGGRAPH 92, pp. 71-78.

49. HOPPE H., DEROSE,T., DUCHAMP, T., MCDONALD, J.,STUETZLE, W., 1993, Mesh Optimization, Proc. ACM SIGGRAPH 93, pp. 19-26.

50. IOANNIDIS, C., POTSIOU, C., BADEKAS, J., 1996, 3D detailedreconstruction of a demolished building by using old photographs, InternationalArchives of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. XXXI, Part B5, Vienna, pp.16–21.

51. JÄHNE, B., 1997, Practical Handbook on Image Processing forScientific Applications, CRC Press.

52. JAIN A.K., 1989, Fundamentals of DigitalImage Processing, Prentice-Hall, London.

53. KASSER, M., EGELS, Y., 2004, Digital Photogrammetry, Taylor &Franci s e-Library, pp.345.

54. KUTULAKOS, K. N., SEITZ, S. M., 1998, A Theory of Shape bySpace Carving, Technical Report 692, Computer Science Department, Universityof Rochester, Rochester, NY.

55. LINDER, W., 2006, Digital Photogrammetry A Practical Course-Springer, Verlag Berlin Heidelberg, pp.218.

56. MADANI, M., 2001, “Importance of Digital Photogrammetry for acomplete GIS”, 5th Global Spatial Data Infrastructure Conference,Cartagena,Columbia, pp. 651-654.

57. NEDEVSKI, S., 1998, Prelucrarea Imaginilor şi RecunoaştereaFormelor, Editura Albastră, Cluj-Napoca.

58. O’REILLY, T., 2005, WHAT IS WEB 2.0,http://www.oreilly.com/pub/a/oreilly/tim/news/2005/09/30/what-is-web-20.html/.

59. PAVLIDIS, T., 1982, Algorithms for Graphics and Image Processing,Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg.

60. PREJMEREAN, V., 2000, Grafică pe calculator şi prelucrări deimagini, Litografia Universităţii de Nord Baia Mare.

61. PREJMEREAN, V., 2002, Prelucrarea imaginilor IV,http://facultate.regielive.ro/cursuri/grafica_computerizata/

62. SCHENK, T., 2005, Introduction to Photogrammetry , Department ofCivil and Environmental Engineering and Geodetic Science The Ohio StateUniversity.

63. SCHENK, T. 1999, Digital Photogrammetry, Terra Science, Vol.1 şiVol.2. Ohio Univ.

64. SCHENK, T., 2001, Digital Photogrammetry, Laurelville: Terrascience,pp. 197-221.

65. SEITZ, S.M., 1997, Photorealistic Scene Reconstruction by VoxelColoring, Proc. IEEE Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 1067-1073.

66. STOIAN, I., 2005, Realizarea hărţilor tematice, a hărţilor de risc şimanagementul crizelor utilizând tehnici de fotogrammetrie şi teledetecţie”, Revistade Geodezie, Cartografie şi Cadastru.


- 379 -

67. STOIAN, I., 2006, Fotogrammetrie-curs, litografiat UniversitateaDunarea de Jos, Galaţi.

68. STOIAN, I., 2006, Metode de cercetare pentru identificarea parcelelor(staţionar/expediţionar) a exploataţiilor viticole pilot” – Intocmirea hărţilor tematiceutilizând metode clasice, fotogrammetrice şi de teledetecţie, Analele CNGCFT,Bucureşti.

69. STREILEIN, A., GASCHEN, S., 1994, Comparison of a S-VHScamcorder and a high-resolution CCD-camera for use in architecturalphotogrammetry, International Archives of Photogrammetry and Remote SensingVolume XXX, Part 5, pp.382.

70. TOMASI, C. AND KANADE, T., 1992, Shape and Motion from ImageStreams under Orthography: A Factorization Method, International Journal ofComputer Vision, Vol. 9, No. 2, pp. 137-154.

71. OKUTOMI, M., KANADE, T., 1993, A Multiple-Baseline Stereo, IEEETransactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 15, No. 4, pp. 353-363.

72. TSAI, R. J., 1987, A Versatile Camera Calibration Technique for HighAccuracy 3D Machine Vision Metrology Using Off-the-Shelf TV Cameras andLenses, IEEE Journal of Robotics and Automation, Vol. 3, No. 4, pp. 323-344.

73. TURDEANU, L., 1997,Fotogrammerie analitică, Editura AcademieiRomâne.

74. TURK, G., LEVOY, M., 1994, Zippered Polygon Meshes from RangeImages, Proc. ACM SIGGRAPH 94, pp. 311-318.

75. VERTAN, C., 1999, Prelucrarea şi analiza imaginilor, Editura Printech,Bucureşti.

76. VERTAN, C., GAVĂT, I., STOIAN, R., 1999, Variabile aleatoare:principii şi aplicatii, Editura Printech, Bucureşti,

77. Vizitiu, C., 2002, Reţele neuronale utilizate în recunoaşterea formelorvizuale, Editura Academiei Tehnice Militare, Bucureşti.

78. Vlaicu, A., 1997, Prelucrarea digitală a imaginilor, Editura Albastră,Cluj-Napoca.

79. WALDHÄUSL, P., 1992, Defining the Future of ArchitecturalPhotogrammetry, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing,Washington D.C. Volume XXIX, Part B5.

80. WATT, A., 1993, 3D Computer Graphics, Addison-Wesley, GreatBritain,

81. Weibel, R., Heller, M., 1991, Digital terrain modelling. In Maguire D J,Goodchild M.

82. WOODHAM,R.J., 1980, Photometric Method for Determining SurfaceOrientation from Multiple Images, Journal of Optical Engineering, Vol. 19, No. 1,pp. 138-144.

83. ZĂVOIANU, F., 1987, Indrumător de lucrări practice , proiect şipractică de fotogrammetrie, Editat ICB.

84. ZĂVOIANU, F., 1997, Indrumător de lucrări practice , proiect şipractică de fotogrammetrie, Editat UTCB.

85. ZĂVOIANU, F., 1997, Stereofotogrammetria, Editat UTCB.


- 380 -

86. ZĂVOIANU, F.,1999, Fotogrammetria, Editura tehnică Bucureşti.87. *** - ISPRS, 2008, ADVANCES IN PHOTOGRAMMETRY, REMOTE

SENSING AND SPATIAL INFORMATION: 2008 CONGRESS BOOK, CRC PressTaylor & Franci s e-Library.

88. *** - ESRI, 1999, Introducing of GeoDatabase [online], ArcNews,disponibil la <http://www.esri.com/news/arcnews/fall99articles/13-introducing.html>,[10.02.2005].

89. *** - http://facultate.regielive.ro/cursuri/grafica_computerizata/.90. *** - http://www.cee.hw.ac.uk/hipr/.91. *** - http://www.ittc.ku.edu/~jgauch/research/kuim/html/00.00.html.92. *** - ISPRS, 2004, Historical Developments of Photogrammetric

Methods and Instruments - T.Blanchut.93. *** - MANUAL OF PHOTOGRAMMETRY, FIFTH EDITION , American

Society for Photogrammetry and Remote Sensing.94. *** - OPEN GIS CONSORTIUM Inc.,2004 “OGC Web Map Service

Interface,” edited by J.BEAUJARDIERE,:Open GIS Consortium Inc.

Documents

Carte Fotogrammetrie