I. Zborul fotogrammetric - proiectarea si

reazlizarea zborului fotogrammetric

Def. Zborul fotogrammetric reprezinta misiunea prin care se obtin fotogramele aeriene folosind

echipamentul specific in limitele unor parametri calculati si prevazuţi în cadrul proiectului de

zbor.

Zborul fotogrammetric trebuie sa urmareasca doua aspecte:

1. Respectarea zonei de acoperire prevazuta in proiect;

2. Realizarea de imagini cu anumite caracteristici care sa poata fi exploatate în cadrul

procesului fotogrammetric in vederea obtinerii produselor specifice.

Principiul zborului fotogrammetric presupune 6 aspecte :

- Elementele zborului fotogrammetric

- Parametri zborului fotogrammetric

- Proiectul de zbor fotogrammetric

- Harta de zbor

- Organizarea lucrarilor in zborul fotogrammetric

- Particularitati tehnice zborului fotogrammetric(echipament analogic/digital, specificul

misiunilor, date rezultate).

Zborul fotogrammetric se poate realiza in principal cu avionul insa tiandu-se cont de acoperirea

spatiala si ..... se pot utiliza si alte instrumente : dorna, UAV, elicopter, balon etc.

Important este respectarea unor standarde legata de unifromitatea scarii imaginilor si mai ales

indeplinirea standardelor de acoperire longitudinala si de acoperire laterala, intre benzile de

imagini.

Respectarea parametrilor din proiect permite obtinerea de imagini care pot fi exploatate prin

orientare si aerotriangulatie in vederea generarii produselor fotogrammetrice .

Pe directia de zbor este ESENŢIALĂ indeplinirea acoperirii longitudinale de cel putin 60% intre

imagini. (cazul imaginilor-cadru). (si latime – cel putin 30%) Conditia este legata de posibilitatea

orientarii relative a imaginilor (legarea intre ele) si de construire a retelei de puncte pentru

aerotriangulatie.

Proiectul misiunii este o documentatie tehnica ce porneste de la elementele de baza ale

zborului fotogrammetric:

- Scara imaginilor ( Orofoto pe RO – 1 : 5 000. )

- Caracteristicile camerei utilizate ( analogica sau digitala)

- Caracteristicile obiectivului/obiectivelor camerei (distanta focala, lentile, filtre)

- Formatul imaginilor ( in cm la imaginiea analogica, in linii si coloane la imaginea digitala)

- Fotobaza aeriana (sau baza de aerofotografiere = distanta dintre 2 pct de statie

consecutive)

- Numarul de trasee de zbor paralele in raport cu acoperirea terenului (orientarea

acestora fata de N);

- Altitudinea medie a plafonului de zbor

(Baza de aerofotografiere = distanta la sol intre punctele de statie);

Parametri zborului de fotografiere aeriana pentru imaginile cadru

Sursa desen: (Vorovencii, 2010)

Proiectul de zbor cuprinde atat partea scrisa in care sunt date toate datele si partea

desenata dupa cum urmeaza : fig. ţ.

In intocmirea proiectului se va tine seama si de specificul produselor ce vor rezulta, de scara

acestora şi aplicaţiile ce vor utiliza imaginile. Exemplu: zborurile in scop cadastral presupun

o respectare foarte stricta a parametrilor, in schimb zborurile pentru aplicatii netopografice

permit o anumita toleranta la nivelul paramtrilor.

Legenda fig. ţ

Triungi = intrare in zona de acoperire a zborului

Dreptunghi = iesire din zona de zbor

B romb = baza de aerofotografiere (sau fotobaza)

Suprafata de acoperire (St) = suprafata ce urmeaza a fi fotografiata si reconstituita prin

asamblarea imaginilor in etapa aerotriangulatiei. Ea se stabileste de obicei pe harta

topografica 1:25 000 (in fotogrammetria analogica) folosind trapezele geodezice.

Scara medie a fotogramelor (1/n) se stabileste pe de-o parte in functie de cerintele

beneficiarului si pe de alta parte in functie de randamentul lucrarilor astfel incat terenul

fotografiat sa fie acoperit intr-un numar mai limitat de fotograme, cu o durata mai scurta a

zborului, in concordanta cu scara viitoarelor produse fotogrammetrice (DEM, MNA,

ortofoto, curbe de nivel, puncte, nori de puncte)

Suprafata zonei fotografiate se exprima prin produsul dintre lungimea si latimea zonei

dreptunghiulare din teren care va deveni bloc de fotograme (L x l )(se orienteaza pe

lungimea dreptunghiului)

Plafonul de zbor (Z) rezultat din insumarea altitudinii medii a terenului cu inaltimea relativa

la care se zboara deasupra terenului fotografiat.

Suprafata medie a terenului care apare pe o fotograma (S) în unitati de suprafata a

formatului fotogramei la scara data (in ha)

Timpul de expunere al filmului (T indice e) este adaptat contrastului si sensibilitatii filmului

se regleaza automat in timpul zborului însa este necesara precizarea unor limite in functie

de nivelul de stralucire al obiectelor din teren (terenurile cu paduri in perioada

primavara/toamna = timp expunere mai mare şi mai mic in zone calcaroase). Impreuna cu

timpul de expunere se stabileste si valoare diafragmei (cat din obiectiv va fi deschis in

punctul de statie).

Pragul de trenare al imaginii trebuie sa fie sub 0,005 mm deoarece acesta trebuie sa scada

cu cat viteza de zbor este mai mare si scara fotogramelor este mai mica. (Trenarea imaginii

este efectul de alungire al obiectelor punctiforme pe directia de zbor ca urmare a lipsei de

sincronizare intre valorile expunerii si viteza de zbor).

Efectul trenarii este cu atat mai mare, pe masura ce scara fotogramei este mai mare,

plafonul de zbor este redus (1000.2000 m), viteza avionului este mare, formula trenarii este

urmatorarea:

t = d/v x h/f ,unde

t = trenarea imaginii

d = dimenisiunea in imagine a obiectului

v = viteza avionului

h = plafonul de zbor

f = distanta focala a obiectivului

Timpul de asteptare (t indice a ) = timpul necesar parcurgerii distantei dintre 2 puncte de statie

consecutive.

Baza de aerofografiere sau aerofotobaza = distanta dintre 2 puncte de statie consecutive la

nivelul plafonului de zbor

In functie de acest parametru se realizeaza in functie de acoperirea longitudinala pe directia de

zbor (a indice x), respectiv acoperirea transversala. Pentru stereorestitutie cel putin 66%, iar cea

transversala = 33% (optim). – minim 60%

Relatia de calcul a bazei de fotografiere este:

b = L (1- a indice x/ 100)

Relatia distantei dintre benzile de imagine vecine:

d = L (1 – a indice y/ 100)

Numarul de benzi de fotograme corespunde numarului si configuratiei traseelor paralele de

zbor raportate la lungimea (L) a zonei acoperite. Se determina ca raport intre L indice t si

distanta medie intre traseele paralele de zbor.

Numarul de fotograme la nivel de banda este un raport intre aerofotobaza (b) si lungimea

totala a benzii (Lf)

Numarul de fotograme obtinute se obt prin inmultirea nr de benzi cu nr de fotograme la niv

unei benzi.

Lungimea rolei de film necesare foto aeriene –det in stransa leg cu nr total de aerofotograme

Mt= Nt(1+k) unde k = constanta care tine de lungimea rolei de film (50 sau 250m)

Durata de timp al zborului de fotografiere aeriana depinde de nr total de fotograme obt Nt si

timpii de asteptare Tz= Nt xTa

Viteza rezultata sau compusa de deplasare a avionului= se stabileste in cond in care se respecta

traseele de zbor predefinite si se cunoaste deriva laterala ce genereaza vectorul vitezei ce tinde

sa deplaseze avionul de la cursul prestabilit

Alte elem. -> Caracteristicile camerei fotogrammetrice; tipul de film sau emulsie sau senzori

digitali dupa caz si filtrele utilizare in zborul fotogrammetric

In categ produselor fotogrammetrice exista si o serie de imagini si date derivate din

acesta, obt cu senzori satelitari. Conditia exploatarii foto a imag satelitare este legata de

indeplinirea suprapunerilor long si laterala intre scenele satelitare sau intre benzile de imagini

obtinute cu senzori avand geometria cunoscuta.

Exemple de aplicatii de teledetectie de interes fotogrammetric - se poate obt modelul

numeric al terenului- ASTER GDEM; (JPL) – senzor radiometric care obt imagini in vizibil

infrarosusi infrarosu termal. Exista banda 3 care e impartita in 2-3 si 3n, banda 3 are paralaxa;

SRTM este o misiune de radardrametrie- aplicatia interferometrie

Site- sgis

Harta de zbor fotogrammetric este un material cartografic in format tiparit si f frecvent

digital, in care sunt repezentate in pimul rand traseele de zbor din proiectul fotogrammetric si

punctele de statie corespunzatoare acoperirii spatiale care se pozitioneaza in fundal. In format

analogic harta de zbor este de regula o plansa rezultata din asamblarea unor foi de harta

topografica pe care sunt desenate manual directiile de zbor, punctele d statie si chiar

acoperirile cu fotogramme din care rezulta suprapunerile longitudinale respectiv suprapunerile

transversale. Harta este utilizata de catre operatori folosind reperele marcate cu semne

conventionale in functie de care se verifica acoperirea in cursul zborului a traseelor prestabilite.

Elem de baza ale hartii analogice sunt : directiile de zbor, punctele de statie, intoarcerile

aeronavei si zoele de acoperire vizate.

In vaianta digitala exista mai multe moduri de prezentare a hartii de zbor. Principalul

avantaj este acela de a modela parametrii zborului si mai ales de a folosi proiectul de zbor in

formula cartografica in timpul zborului impreuna cu interfata software a camerei digitale.

Camera poate fi supravegheata pe un computer. In practica se utilizeaza o serie de variante de

reprezentare pt harta de zbor fotogrammetric; variante 2d sau 3d. De cele mai multe ori sunt

preferate variantele 2d deoarece ofera o buna corelare cu acoperirea terenului si necesita mai

putina memorie de a fi accesate cu varianele de zbor.

-harta de zbor cu model digital al terenului si date cartografice de baza

In acest caz se reprezinta directiile de zbor prestabilite din lungul locului fotogrammetric

punctele de reperaj si punctele de statii. In stanga hartii se trec parametrii; harta are oproiectie

care sa modifice mai putin distantele

- Harta de zbor cu baza topografica cu puncte de reperaj marcate pe care se suprapun

directiile de zbor, punctele de statie si acoperirile long si transversale

- Harta generata expeditiv inclusiv pt zboruri nepilotate folosind echipamente mai

limitate (camera semiprofesionala), aceasta se face pt zboruri cu durata limitata si acopeire

spatiala mica, la alt reduse. Aceste harti se realizeaza avand in fundal imag satelitare sau date

din google earth. Aplicatia permite alegerea variantelor optime si este usor de folosit

Modelul 3d al zborului/ harta bazata pe modelul 3d al zborulu in care se utilizeaza de

regula modelul digital al terenului, acopeirea de ansamblu al zborului, punctele de statie si

uneori directiile de zbor.

Curs 25.11.2014

Echipamente folosite in fotogrammetria digitala

Avionul fotogrammetric si echipamentul camerei fotogrammetrice

Avionul fotogrammetric este un aparat de zbor autopropulsat care transporta la bord

echipamentrul fotogrammetric(camera,senzor, echipamente anexe) si care trebuie sa

indeplineasca cateva conditii de baza necesare indeplinirii prevederilor proiectului

fotogrammetric.

Conditiile sunt urmatoarele:

- O stabilitate cat mai buna in zbor in cele mai diferite conditii

- O autonomie de zbor suficienta pentru ideplinirea pe cat posibil a intregii misiuni

folosind cat mai putine aeroporturi.

- O aparatura de zbor suficient de performantace poate fi integrata cu aparatura

fotogrammetrica in cadrul sistemului de conducere al zborului. (altimetre, sistem de

navigatie, dar si sitemul IMU - )

- Spatiu suficient la bord pentru amplasarea echipamentelor fotogrammetrice (camere

digitale sau analogice, senzori Lidar, senzori radar, sau chiar scannere hyper-spectrale)

- Vizibilitate cat mai buna pentru obiectivele camerelor si pentru senzori in general (de

regula obiectivele camerelor vor trebui sa fie amplasate in partea de jos a fuselajului , in

apropierea centrului de greutate al aparatului)

- Un echipaj al misiunii care sa cuprinda cel putin 3 persoane (pilot, navigator si operator

fotogrammetric)

Aparatul de zbor AN 30 Clark a fost prevazut de la inceput cu spatiu si facilitati pentru 2

camere analogice verticale, dar in anumite conditii s-au amplasat si 2 camere analogice oblice

pentru a obtine perechi de imagini lateral directiei de zbor ce pot fi exploatate stereoscopic.

Echipamente fotogrammetrice de la bordul avionului

Sunt legate de tipul de camera utilizat si au evoluat in functie de performantele

instrumentelor care determina datele de orientare ale fotogramelor : pozitia punctului de statie

si datele inertiale (= datele care aratapozitia camerei in punctul de statie in functie de cele 3

axe: X, Y,Z (omega, fi, kappa) )

Echipament analogic :

- Camera fotogrammetrica analogica : exemplu Wild RC 30

- Camera analogica obtine imaginea pe film in mod similar producerii acesteia la nivelul

ochilui uman (imaginea e formata din puncte, ce rezulta din reactia luminii cu cristalele

de clorura de argint de la suprafata peliculei)

Echipamente anexa:

- Intervalometru : permite declansare camerei la intervale de timp, in punctele de statie

- Exponometrul : permite determinarea in vederea reglarii a parametrilor expunerii (timp

de expunere, diafragma)

- Luneta de navigatie : dispozitiv optic vertical folosit pentru controlul reperajului de zbor

fotogrammetric

- Statoscop : un barometru diferential care masoara variatiile presiunii atmosferice in

timpul zborului in vederea determinarii variatiilor plafonului de zvor in raport cu cel din

proiect

- Sistemul de comanda al camerei

- Altimetru

- Sursa de energie

- Radar cu emisie verticala

Echipament digital :

- Camera fotogrammetrica digitala : Leica ADS 40 sau ADS 80

- Camera digitala foloseste de asemena o parte optica, insa in locul peliculei exista planuri

paralele de matrici de senzori sau detectori care capteaza lumina in intervale spectrale

complementare. De regula sunt 4: NIR, R,G,B. Informatia primita de detectori este

transformata in elemente-imagine sau pixeli care contin un volum de date de ordinul

bitilor in functie de performantele sistemului

- 1 pixel = 12 -16 bits, in prezent mai putin cu 8 bits

Echipamente anexa:

- Sistemul GPS al camerei : format din antena si echipamentul de determinare a pozitiei

- Sistemul inertial de navigatie (IMU)

- Monitorul digital al camerei

- Unitatile auxiliare de memorie

In Romania se lucreaza cu sistemul ROMPOS, sansele de localizare exacta sunt mai mari.

Semanlul vine la o staite terestra, apoi este trimis la avion. Acuratete : arpox. 1 m, fata de 3-

4 m.

Modul de lucru – modul de obtinere a imaginilor in timpul zborului

Fotogrammetria analogica:

Imaginile se obtin din puncte de statie consecutive, distantate in functie de fotobaza

aeriana, indeplinind conditiile de suprapunere longitudinala si laterala, cadru cu cadru.

Rezulta negative alb-negru sau color ce acopera doar un singur interval spectral, de regula

vizibilul sau vizibilul fara albastru si infrarosu apropiat, in functie de tipul de pelicula.

Folosind o singura camera se obtin doar imagini verticale sau doar imagini oblice.

Fotogrammetria digitala :

Imaginile digitale se pot obtine in 2 moduri :

- Fie in sistem de cadre consecutive, dar in mai multe intervale spectrale

- Fie se pot obtine din acelasi punct de statie, pentru acelasi canala spectral imagini cu 3

tipuri de geometrie (geometrie verticala – nadir view , geometrie oblica inainte –

forward view sau geometrie oblica inapoi – backward view ). In aceste cazuri sistemul

obiectivului se poate deschide o data pentru inregistrarea unei intregi benzi de imagini.

Avantajul este simplificarea modului de functionare a echipamentului, insa si mai mult -

limitarea timpului in vederea construirii aerotriangulatiei.

Pentru Leica ADS 40 sau 80 rezulta, pe aceeasi banda de imagini, o acoperire cu 12

fisiere imagine, reprezentand inregistrari cu efect de paralaxa ce acopera de obicei

vizibilul, NIR, insa exista si un canala pancromatic, cu cele 3 variabile

Procesarea datelor Analogic :

- descarcarea cutiei filmelor dupa rularea bobinei de film, respectiv a bobinei receptoare

- develoaparea in laborator a filmului, obtinerea si fixarea negativului (alb-negru sau

color)

- reproducerea fotogramelor pozitive si multiplicarea acestora

- construirea expeditiva a asamblajelor in vederea pregatirii imaginilor pentru exploatare

- exploatarea stereoscopica sau redresarea imaginilor

- construirea aerotriangulatiei etc.

Digital :

- descarcarea unitailor de memorie in statia fotogrammetrica digitala

- descarcarea datelor de orientare ale imaginilor

- construirea solutiilor de orientare ale imaginilor folosind datele GPS-IMU

- orientarea si construirea aerotriangulatiei

- construirea produsilor fotogrammetrici : DEM si orofotoplanuri

Elementele componente ale camerelor fotogrammetrice : Analog:

- obiectivul(axul optic, lentile, filtre, obturator, diafragma)

- distanta focala (distanta dintre centrul obiectivului si planul imagnii ), conul obiectivului

- corpul camerei (plan focal, placa de presiune vidata)

- cutia filmului (lentile receptoare, bobina debitoare, filmul)

filtre – retin anumite lungimi de unda ale radiatiei pentru ca rezultatul sa fie imbunatatit

09.12.2014

Digital : (4 mari parti componente)

- partea optica (sistemul de lentile ale fiecarui obiectiv, filtrele – care sunt de mai multe

tipuri, similare in linii mari cu cele utilizate la camera analogica -)

- senzorii propriu- zisi (= sisteme electronice care primesc radiatia electromagnetica si o

convertesc in semnal electric ce urmeaza a fi procesat, intr-un anumit format); sunt in

general de tipul CCD (Charged Couple Device) si au aspectul unor placute cu cip-uri

sensibile la lumina, prevazute pentru fiecare dintre canalele spectrale in care lucreaza

camera- pentru vizibil, inclusiv pancromatic, respectiv NIR.

- partea electronica (este reprezentata de sistemele atasate senzorilor CCD care

transforma semnalul electric analogic in semnal electric digital, determinand o

procesare primara a acestuia) ;

- interfata digitala a camerei (prezinta pe de-o parte elemente hardware, prin care

camera se leaga de alte sisteme, inclusiv de aparatura de bord a avionului insa,

importanta este partea software care permite conectarea camerei propriu-zise la

sistemele GPS si IMU, care inregistreaza pe parcursul zborului datele de orientare. Tot in

aceasta categorie pot fi introduse si unitatile de memorie, care de obicei se ataseaza

camerelor, reprezentand de fapt niste HDD-uri mobile, tot prin intermediul interfetei

camerei). La acestea se adauga si sursa de energie, dar si monitorul camerei care fac

parte tot din interfata.

----------------------------------------------

Planul focal in cazul de fata corespunde in linii mari planului in care se afla senzorii CCD.

(CCD = diode sensibile la lumina care transforma radiatia electromagnetic in curenti

electrici)

La camera analogica avem ca plan pelicula, iar la cea digitala sunt placute cu senzori.

II. PROCESAREA FOTOGRAMELOR AERIENE

- orientarea fotogramelor (interioara – in raport cu senzorul, relativa- in raport cu img

invecinate, exterioara- in raport cu suprafata terenului, absoluta – in raport cu suprafata

terenului, dar si cu a elipsoidului);

- procesarea filmelor (imaginile analogice- film, filtre, proces fotogrammetric)

- asamblarea prin aerotriangulatie (asamblarea imaginilor obtinute intr-o misiune)

- exploatarea stereoscopica

- generarea modelului numeric al terenului

- ortocorectia (reproiectarea fotogramei in proiectia ortografica)

- aplicatii cartografice si SIG

1.Orientarea fotogramelor reprezinta modalitatea prin care se realizeaza reconstituirea

geometrica a proiectiei acestora in raport cu toate elementele implicate, de aceea

vorbim despre orientare relativa, absoluta etc.

2.Procesarea filmelor reprezinta intregul proces de laborator de la developarea

fotogramelor ca imagine latenta si pana la multiplicarea acestora ca imagini pozitive.

Asamblarea prin aerotriangulatie la nivel de banda sau serie de imagini, respectiv la

nivel de bloc (bloc fotogrammetric.) = o tehnica prin care se leaga fotogramele intre ele

cat mai precis. (retele de puncte care se indesesc ).

3.Exploatarea stereoscopica rezulta din folosirea dubletelor de fotograme orientate

relativ, in scopul producerii de date vectoriale ce caracterizeaza atat planimetria, cat si

altimetria. Aceasta se poate realiza si prin mijloace analogice, dar prin mijloace digitale

exista posibilitati mult mai multe. (interfata speciala ce permite obtinerea modelului 3D)

4.Producerea Modelului Altitudinal pe baza imaginilor orientate absolut . Modelul se

obtine pe zona comuna de suprapunere dintre imagini folosind puncte de control in

teren si diverse metode de interpolare.

5.Ortocorectia –reproiectarea imaginii dupa reguli geometrice noi folosind elemetele

proiectiei ortografice. (Se obtin imagini noi, a caror geometrie bazata pe datele

modelului numeric altitudinal, permit o exploatare cartografica aproape corecta: scara

unica si deplasare radiala aproape nula).

6.Aplicatii cartografice si SIG - presupun deschiderea fotogrammetriei spre aplicatiile

spatiale, prin posibilitatea de a produce si integra date noi impreuna cu date geospatiale

obtinute din alte surse.

1. Orientarea fotogramelor aeriene .

Reconstituim pozitia fotogramelor in raport cu terenul, in momentul in care au fost

Orientarea este de 4 tipuri si presupune folosirea de parametri din fisierul venit odata cu

imaginile, insa si din alte surse.

Rezultatul este o imagine noua, cu aceeasi acoperire spatiala, insa cu o geometrie raporta la

paramtrii bine cunoscuti.

Orientare interioara

Presupune determinarea pozitiei imaginii sau a planului de proiectie in raport cu centrul de

perspectiva al proiectiei centrale, ce corespunde focalului sistemului optic al camerei .

(determinam pozitiei imaginii in raport cu senzorul).

Orientarea relativa

Presupune determinarea unor puncte comune la nivelul zonei de suprapunere dintre doua

imagini consecutive, in scopul construirii geometrice a dubletului de imagini, respective a altor

imagini derivate din acestea.

Orientarea exterioara

Presupune determinarea pozitiei fotogramei sau a planului de proiectie corespunzator in raport

cu suprafata terenului care apare in imagine, prin intermediul unor puncte de referinta sau de

control la teren, care nu sunt raportate intotdeauna la un sistem de coordonate geodezice.

Orientarea absoluta

Este un stadiu avansat al orientarii exterioare prin care fotograma de pe planul de proiectie este

legata folosind puncte de control speciale la un sistem de coordonate geodezice, general valabil

pentru intreaga suprafata a globului (georeferentiere avansata care asociaza pozitia X,Y si cu

pozitia Z).

Se poate realiza si la nivel de fotograma, dar si la nivelul dulbetelor de fotograme.

Orientare interioara

Presupune reconstituirea geometriei interioare a imaginii prin raportarea planului de proiectie a

sistemului de proiectie asociat camerei sau senzorului. Pentru aceasta transformare geometrica sunt

necesare datele de baza ale senzorului ce pot fi extrase din fisierul de calibrare sau raportul de calibrare

al camerei analogice sau digitale realizat inaintea zborului fotogrammetric.

Doua categorii de elemente:

-marcile fiduciale care descriu geometria interioara a imaginii (8 la numar, colturi + mijlocul

fiecarei laturi)

-pozitia punctului principal, determinata prin calibrarea camerei.

- la acestea se adauga distanta focala a obiectivului.

Prin orientarea interioara imaginea este reesantionata folosind perechile de coordonate care se

raporteaza la planul imaginii si care se mai numesc coordonate aparat. Originea acestui sistem de

coordonate este in centrul fotogramei, care corespunde doar theoretic punctului in care axul optic al

camerei inteapa planul de proiectie.

PPA (principal point axis) = arata punctul in care axul optic inteapa la un anumit moment planul imaginii.

El se modifica constant.

Acuratete , precise

FC = intersectia reala a segmentelor ce unesc marcile fiduciale de la mijlocul laturilor

FCC = intersectia reala a diagonalelor imaginii care unesc marcile fiduciale .

Se calibreaza chiar si distanta focala.

Putereaza de rezolutie sau putereaza de rezolvare al unui obiectiv = cate linii sau perechi de linii albe si

negre pot fi identificate si masurate la o imagine a mirei test, la diferite distante fata de obiectiv. S/mm =

prerechi de liniute pe mm.

PPS = centrul theoretic al imaginii

Orientarea se realizeaza pe baza a 2 principii :

Principiul coliniaritatii = punctele imagine ce descriu un obiect se afla pe aceeasi dreapta cu

punctual corespunzator in teren (punctul-obiect), respectiv cu punctul de prespectiva sau

centrul de proiectie al imaginii.

Ecuatiile de coliniaritate reprezinta relatii mathematice care permit exprimarea legaturii dintre

coordonatele punctelor imagine, coordonatele punctului-obiect, distanta focala a obiectivului,

folosind o serie de constante care arata valoarea momentelor de rotatie ale punctelor.

In principal exista 4 ecuatii de coliniaritate .

Conditia de coplanaritate = care arata ca punctual principal al imaginii , un punct-imagine si

corespondentele lor in spatiul-obiect impreuna cu punctul de proiectie sunt coplanare.

Principiul coplanaritatii sta la baza orientarii relative a imaginilor, prin determinarea punctelor

de legatura ale dubletului si construirea perechilor de imagini epipolare. (Cel mai bun exemplu

= anaglifele)

Orientarea interioara

Prin orientarea interioara se determina geometria spatiului imaginii in raport cu senzorul sau cu

camera.

06.01.2015

Orientarea relativa = determinarea pozitiei imaginii in raport cu perechea acesteia in cadrul

dubletului.

Prin orientare relativa se obtin perechi de imagini legate prin puncte comune si care pot fi

exploatate stereoscopic prin obt de stereo modele utile atat stereorestitutiei analitice, cat mai ales

generarii modelelor generale ale terenului. Orientarea relativa are ca produs principal asa numitele imag

epipolare legate sub forma de perechi, folosind aceleasi puncte ce au corespondenta in imag

perspective ale obiectelor.

Orientarea exterioara si absoluta – reprezinta procedura prin care imag orientate interior si

relativ sunt reproiectate in functie de elementele privind punctul de statie si deplasarea inertiala pt ca in

final, imag sa fie legate de un sistem de coordonate geodezice care sa ofere un model geometric

compatibil cu alte modele de date in SIG.

= Determinarea pozitiei imaginii in raport cu terenul in plan si in altitudine

Orientarea ext se realizeaza fie la nivel individual, fie la nivelul dubletului de imag, prin

reesantionarea datelor folosind parametrii X,Y,Z ai punctului de statie, parametrii deplasarii inertiale a

sistemului camerei. In final, imaginea este legata de un system de coordonate local.

Orentarea absoluta, presupune aceleasi elemente ale orientarii exterioare, principal deosebire

fiind legarea imaginilor individuale sau a a dubletelor de imag la un sistem de coordonate geodezice.

Determinarea pozitiei fotogrammei in raport cu terenul e realizeaza prn aplicarea corecta a

valorilor de referinta ale punctului de statie, respective a valorilor delasarii axului camerei si implicit a

planului imaginii fata de sistemul de axe rectangulare-> axa longitudinala OX, axa laterala OY si axa

vertical OZ => valorile masurate de sistemul de navigatie inertial, unghiul omega sau deplasarea

longitudinala (roll) , unghiul phi (deplasarea fata de directia de zbor) si deplsarea de axa verticala

Orienatrea relative poate fi combinata cu orientarea exterioara daca se lucreaza la nivelul

dubletului de imagini ce urmeaza sa fie raportat la un plan de referinta si in final la un sistem de

coordonate geodezice.

Prin orientarea absoluta se creeaza conditii pt generarea modelului numeric al terenului folosind

interpolarea punctelor de control in teren identificate pe imag epipolare la care se aplica dferiti

algoritmi de interrpolare si reesantionarea sub forma unui grid de pixeli la care celulele au asociata o

valoare altimetrica.

Aerotriangulatia = reprezinta totalitatea etapelor de lucru care au ca finalitate asamblarea

tuturor fotogramelor analogice sau digitale la nivel de benzi, de imagini si mai ales la nivel de blocuri

fotogrammetrice. Aerotriaangulatia se realizeaza intotdeuna dupa orientarea absoluta a imag, deoarece

ea necesita unificarea modelului geometric la nivel de fotogramme, dublete de fotogramme, benzi de

fotogramme si in final, asamblaje de benzi. Blocul fotogrammetric= produsul final al aerotriangulatiei.

Aerotriangulatia leaga imag intre ele in ansambluri mai mari decat la orientarea relativa,

folosind 2 categ de puncte: puncte de legatura determinate automat si semiauotmat (in urmaprocesarii

aerofotogr se identifica automat puncte commune ale aerofotogrammelor); puncte de control in teren ,

de obicei acestea se masoara interen folosind statia GPS si se baeaza pe o serie de puncte geodezice

care au o bun vizibilitate in imagini,desimea acestora sa fie cat mai uniform apt a construe retele de

triunghiuri intre ele, dar si impreuna cu punctele de legatura determinate anterior.

Etapele construirii aerotriangulatiei digitale:

1. Determinarea coordonatelor punctelor de legatura intre imagini

2. Determinarea coordonatelor punctelor de control in teren

3. Calcularea modelelor geometrice in vederea construirii aerotriangulatiei pe irectia de zbor

(aerotriangulatie in banda) respective intre direciile de zbor ( aerotriangulatie in bloc)

4. Ajustarea aerotriangulatiei si controlul erorilor, inseamna ca se realizeaza controlul statistic

la nivel de medie aritmetica a erorilor pt punctele folosite in contruirea modelului; se vor

identifica punctele cu abaterile cele mai mari, urmand corecarea valorilor sau stergerea

acestora, astefel incat, noile puncte introduse sa permita construirea unui model geometric

cu acuratete sporita.

13.01.2015

Generarea Modelul Digital al Terenului

Modelul digital al terenului reprezinta un model SIG care realizeaza reprezentarea

simplificata a suprafetei topografice si a unor trasaturi legate de aceasta folosind retele

de puncte avand pozitia geografica bine determinata si un atribut ce corespunde

altitudinii sau elevatiei raportata la o suprafata de referinta.

Scopul DEM :

- Reprezentarea suprafetei terenului in vederea anlizei cantitative si calitative

- Reprezentarea unor elemente strans legate de suprafata topografica (drenaj, cumpene

de apa, suprafete lacustre, tarmurile marine, inclusive elemente antropice)

- Realizarea de corectii geometrice in vederea diminuarii efectului topographic si

deplasarii radiale, in scopul producerii ortoimaginilor.

- (6. Modelul DSM DTM )

Realizarea DTM este intotdeauna etapa ulterioara aerotriangulatiei, deoarece punctele

de legatura intre imagini impreuna cu punctele de reperaj la teren stau la baza

interpolarii prin Kriging a suprafetelor ce corespund modelului topografiei, respective al

obiectelor ce imbraca suprafata topografica.

Def. : Modelul digital al terenului corespunde in linii mari cu modelul digital al

topografiei acestuia avand un grad mai mare sau mai mic de generalizare. Acesta

depinde de numarul si densitatea punctelor ce descriu suprafata topografica si detaliile

de relief ce se leaga de aceasta. Notiunea de model digital al terenului se confunda cu

cea de model digital al elevatiei terenului, insa intre acestea exista o anumita

diferentiere semantica.

DEM = Digital Elevation Model = reprezinta suprafata topografica rezultata din

interpolarea unor nori de puncte ce corespund unor elemente ce descriu doar cote

altimetrice respective variatia altitudinii terenului intre aceste cote.

DTM = Digital Terrain Model = reprezinta un model digital ce poate fi vizualizat in

diferite moduri (puncte, curbe de nivel, suprafete, volume) care cuprinde, pe langa

elementele de baza ale topografiei (cote + puncte), o serie de detalii descrise prin

puncte, linii sau suprafete care vizeaza elementele geomorfologice de baza ale

terenului. (Talveguri de vai, rupture de panta, abrupturi, suprafete lacustre, linii de

tarm, constructii antropice, rambleuri) . Se obtine in fotogrammetrie: fotogrammetrie

clasica sau LiDAR (cu laser).

DSM = Digital Surface Model = reprezinta in realitate modelul care se obtine intr-

o prima etapa prin exploatarea imaginilor asamblate prin aerotriangulatie. Modelul

cuprinde nori de puncte care sunt descrise de pozitia spatiala si atributul altimetric si

care corespund atat suprafetei terenului acoperit de sol si vegetatie, cat si elementelor

naturale si antropice, ce o acopera (paduri, drumuri, cai ferate, cladiri ).

Etapele construirii DEM prin metodele fotogrammetrice :

In fotogrammetrie se utilizeaza cel mai frecvent doua modalitati de a produce date

pentru construirea modelului digital al terenului :

- Fotografierea aeriana, respective scanarea cu senzori LiDAR a suprafetei terenului (+

aplicatii radar )

Prin fotogrammetrie clasica se urmareste, inca din etapa proiectarii zborului, masurarea

si de a produce retele de puncte, care sa permita pe de o parte orientarea imaginilor in

raport cu terenul si suprafata de referinta asociata acestuia, si pe de alta parte se

produc retele de puncte care sa lege imaginile intre ele. (aerotriangulatie)

1) Proiectarea traseelor de zbor

2) Realizarea zborului cu obtinerea fotogrammelor, respectiv a datelor de orientare

realativa si absoluta

3) Orientarea absoluta a dubletelor de imagini, respectiv a benzilor sau sirurilor de

imagini ce compun blocul fotogrammetric

4) Construirea modelului de aerotriangulatie (crearea unei retele de puncte cat mai

precise, intre care sa existe posibiltatea de a realiza interpolari si nu numai legarea

benzilor de imagini)

5) Generarea pe baza punctelor a trasaturilor geomorfologice majore (vai, interfluvii)

6) Legarea prin modele specifice a acestor trasaturi si generarea modelui digital al

suprafetei terenului

7) Filtrarea cu ajutorul unor matrici dimensionate in functie de complexitatea

trasaturilor terenului a modelului digital al suprafetei in vederea generarii modelului

digital al terenului.

8) Determinarea acuratei si preciziei.

Se poate realiza prin determinarea in special a mediei diferentelor (rms) sau a

valorii reziduale medii ce rezulta din compararea modelului obtinut in raport cu alte

modele esantionate pe aceeasi suprafata si la o rezolutie identica.

Aceste calculi sunt importante daca modelul va fi folosit in analize de detalii ale

reliefului (geomorfometrie) sau mai ales in ortorectificare (ortocorectie).

9) Generarea automata a curbelor de nivel sau a punctelor care descriu suprafata

topografica.

Comparativ, modelele obtinute prin scanare laser presupun un flux mai restrans

(mai putine etape):

- Scanarea suprafetei de pe traseul de zbor si inregistrarea simultana a datelor de

calibrare la nivel de punct

- Descarcarea norlor de puncte masurate

- Interpolarea punctelor si obtinerea DSM

- Filtrarea modelului si obtinerea DTM

DEM-ul obtinut prin metode fotogrammetrice se poate folosi ca atare pentru analizele

geomorfometrice (parametri cantitativi ai reliefului) in destul de multe situatii acest set

de date este important pentru ortocorectia acestora.

(Google : Tri-stereo ?)

Modele de date:

- Modelul Grid – presupune reprezentarea suprafetei topografice folosind o retea de

patrate egale ca dimensiuni ce pot fi multiplicate sau simplificate in functie de rezolutia

de esantionare a modelului digital al terenului sau al suprafetei terenului. Folosind acest

model pot fi generate si retele de puncte egal distantate ce ofera posibilitatea inclusiv a

unor analize geostatistice specifice geomorfometriei .

- Modelul TIN – retea de triangulatie neregulata rezultata din interpolarea norilor de

puncte in format raster. Descompune suprafata in triunghiuri care, de obicei trebuie sa

respecte un criteriu: De Launay (criteriul presupune ca un triunghi se poate genera

atunci cand 3 puncte se afla pe circumferinta celui mai mic cerc posibil la nivelul norului

de puncte) (Google: TTN – tot triunghiuri, constrnse de niste bariere)

- Modelul curbelor de nivel (izohipselor ) – rezulta de fapt din celalalte doua prin

transformarea patratelor si triunghiurilor in vectori descrisi prin puncte cu pozitie

diferita dar avand acelasi atribut altitudinal.

- Reprezentarea reliefului prin profile paralele

Ortocorectia sau ortorectificarea presupune reproeictarea fotogrammelor pe baza

datelor de elevatie si inlocuirea proiectiei centrale a acestora cu o proiectie

ortografica.In final, imaginea reesantionata prezinta o scara unitara indifferent de

elevatie , dar in acelasi timp deplasarea radial, inclusiv a punctelor de pe suprafata

topografica este apropiata de 0. Ortocorectia incearca sa compenseze miscarea

camerei din timpul obtinerii imaginii si deformarile pe care le produce terenul.

Etapele ortocorectiei :

- Construirea orientarii interioare si exterioare a imaginii (chiar si a celei absolute)

- Producerea modeluli digital al terenului

- Reesantionarea si coinregistrarea cu imaginea a modelului digital al terenului (aceeasi

proiectie si aceeasi rezolutie cu imaginea orientata)

- Generarea prin interpolarea si reesantionare a noii imagini prin raportarea pixelilor la un

singur nivel altimetric un noua imagine obtinuta.

- Uniformizarea contrastului (se pierde informatie la nivel de contrast prin ortocorectie)

- Asamblarea ortoimaginilor si obtinerea ortofotoplanurilor.

- Noua normalizare a contrastului

- Generarea de date in format vectorial