FOTO I curs 2012

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIFotogrammetria

Conf. univ. dr. Vasile Grama

TEMA Introducere, conceptul disciplinei

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIFotogrammetria I

Structura cursului

45 ore de curs (prelegeri) – 3 ore in saptamina

15 ore de aplicatii / siminar - 1 ora saptamina

30 ore laborator - 2 ore saptamina

Ponderea disciplinei - 6 cForma de evaluare – Examen

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IILectia 1 Continutul

•Notiuni, Definitii

•Scurt istoric

•Baze ale Fotogrammetriei LuminaLentileFotografii, Imagini

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IILectia 1 Scopul

• Cunoasterea Profesorului (nume, prenume, grad stiintific);

• Crearea ideiei generale despre disciplina FOTOGRAMMETRIA;

• Structura Cursului;

• Obligatii, Exigente

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii

Etnimologia cuvintului - FOTOGRAMMETRIEPhotogrammetry

Din greacă:photos – lumină,

gramma – îngeristrare,metron – masurare.

Definitie: FOTOGRAMMETRIA – ştiinţa şi tehnologia care se

ocupă cu determinarea formei, dimensiunelor şi poziţiei obictelor fizice şi a spaţiului înconjurător prin intermediul

imaginilor fotografice ale acestora.


Definition - englezaDefinition - engleza““Photogrammerty” -Photogrammerty” - includes all those processes includes all those processes concerned with the abstraction of numerical data from concerned with the abstraction of numerical data from photographs of all kinds.photographs of all kinds.

Fotografia a inceput acum 200 ani.Fotografia a inceput acum 200 ani.Consta, include:Consta, include:

Ridicare aeianaRidicare aeiana: balon, platforme aeriene, : balon, platforme aeriene, satellite etcsatellite etcInregistrare:Inregistrare: grafica, fotografica, teledetectie, grafica, fotografica, teledetectie, digital etc.digital etc.Masurare:Masurare: grafica, analogica, analitica, grafica, analogica, analitica, digitala.digitala.

PrincipiuPrincipiu – prin doua fotograme, ce cuprind/contin – prin doua fotograme, ce cuprind/contin aceaisi suprafata de teren se poate determina pozitia aceaisi suprafata de teren se poate determina pozitia plana si spatiala a fiecarui punct de pe suprafata.plana si spatiala a fiecarui punct de pe suprafata.



TELEDETECŢIE

complexul activităţilor legate de perceperea de la distanţă a informaţiilor de către un senzor, de transformare a acestora în imagine fotografică convenţională (analogică, semnale digitale), prelucrarea si vizualizarea cu ajutorul tehnicii de calcul.


• PHOTOGRAFIEREA: Arta/procesul de producere a imaginilor pe o suprafata sensibila prin intermediul actiunii luminii sau alte energii radiante

• IMAGINEA: Reproducerea sau imitarea formei de vedere a spatiului obiect

• Foto INTERPRETAREA: Actul de examinarea a fotografiei aeriene / imagine in scopul identificarii objectelor si a semnificatiei lor

• PHOTOGRAMMETRIA: Stiinta si arta de obtinere a masuratorilor cu anumite precizii prin intermediul fotografiei


Etape tehnologice ale fotogrammetriei:

• inregistrarea grafică, analogică, sau digitală folosind radiatia electromagnetică sau alte forme de energie drept purtător de informaţii;

• prelucrarea geometrică şi radiometrică ale imaginilor;

• interpretarea înregistrărilor sau rezultatelor obţinute (formă numerică, grafică, digitală etc)


Fotogrammetrie si teledetectieFotogrammetrie si teledetectiePhotogrammetry and Remote SensingPhotogrammetry and Remote Sensing


Fotogrammetria modernă acopera multiple domenii:

Imagini pasive – fotografiiImagini active - imagini radar, ce provin din propria sursă

SCOPUL fundamental al Fotogrammetriei – DEFINIREA RIGUROASĂ A RELAŢIILOR

GEOMETRICE DINTRE IMAGINE (FOTOGRAMA) SI SPATIUL OBIECT.

Odată determinat acest lucru, se poate deriva informaţia integrală de pe aceasta imagine.


Exista mai multe metode:

ANOLOGICE - folosind aparatură si componente optice, mecanice, si electronice. Imaginele sunt analogice (hardcopies). Modelul 3D se obtine in baza masurarilor in spatiu 3D;

ANALITICE - aici se foloseşte modelarea matematică, operatii matematice. Modelul #D se obtine in baza masurarilor in 2D;

DIGITALA – Solutiile analitice sunt aplicate pentru imaginile digitale. Este incorporata tehnica de procesare a imaginelor digitale cu vedere pe calculator (computer vision), automatizare prin prisma tehnicii de calcul


DPW, DPWS, DPS

Digital Photogrammetric Workstation – Statie FOTOGRAMMETRICA Digitala

”Hardware si software ce genereaza sau produce produse fotogrammterice in baza imaginelor digitale folosind tehnici manuale si automate.


În funcţie de anumite criterii putem distinge următoarele diviziuni ale fotogrametriei:

a)din punctul de vedere al tipului de aplicaţii realizate:

FOTOGRAMETRIA TOPOGRAFICĂ – având drept scop principal realizarea de hărţi şi planuri;

FOTOGRAMETRIA NETOPORAFICĂ – cuprinde o sferă largă de aplicaţii în cercetare, construcţii de

maşini, studiul comportării construcţiilor şi utilajelor în exploatare, medicină, fizică, artă, arheologie, etc.


b) din punctul de vedere al modului de preluare al fotogramelor:

FOTOGRAMETRIA TERESTRĂ – axa de fotografiere este orizontală, iar camerele

fotogrametrice sunt amplasate pe sol;

FOTOGRAMETRIA AERIANĂ – axa de fotografiere este verticală sau înclinată, iar camerele

fotogrametrice sunt amplasate la bordul unor platforme aeriene.


c) din punctul de vedere al modului de exploatare a fotogramelor:

FOTOGRAMETRIA PLANIMETRICĂ – determină dimensiunile şi poziţia planimetrică a obiectelor, prin

exploatarea individuală a fotogramelor. Produse de bază – fotoplanul şi fotoschema.

FOTOGRAMETRIA STEREOSCOPICĂ (Stereofotogrametria)- permite măsurarea şi poziţionarea tridimensională a obiectelor, prin exploatarea unui model

stereoscopic virtual, realizat în procesul de exploatare a unei stereograme (un cuplu de fotograme succesive cu acoperire

longitudinală de aproximativ 66%). Principalele produse sunt: planul restituit, ortofotoplanul,

modelul digital al terenului sau al obiectului studiat, etc.


d) din punctul de vedere al modului de prezentare al fotogramelor şi al tehnologiilor aplicate pentru

exploatarea acestora:

FOTOGRAMETRIA ANALOGICĂ – exploatează şi prelucrează imagini înregistrate sub formă analogică, pe un

suport material (sticlă, hîrtie, film) utilizând aparatură şi tehnici de exploatare analogice.

FOTOGRAMETRIA DIGITALĂ – exploatează imagini digitale, înregistrate direct pe suport electro-magnetic cu sisteme opto-

electronice sau obţinute prin scanarea unor fotograme analogice. Prelucrarea şi exploatarea fotogramelor se

realizează digital, cu ajutorul staţiilor fotogrametrice digitale.

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IISCURT ISTORIC

Primele preocupari LEONARDO-da VINCI 1452-1519,

Henry Lambret – 1728 – 1777 conceptul intersectiei directiilor conjugate in spatiu. Dupa 100 ani – FOTOGRAMMETRIE

Louis Jaques Daguerre 1839 - prima fotografie, pe o placa de metal.

Laussedat Aime 1851 – prima camera fotogrammetrică

1859 la Paris prima ridicare fotogammetrica

1884 primul fototeodolitErnnest Abbe (1840-1905) – legea lentilei,

Conditia Scheimpflug - principiu important la realizarea aparaturii fotogrammetrice

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC

Carl PULFRICH – metoda de masurare a celor trei dimensiuni din stereomodel cu marca de masurare,

1901 – primul stereocomparator uzina Zeiss.

Henry Fourcade de origine Britanica -1904 prima harta intocmita prin metode fotogrammetrice

1909 – s-a fondat prima asociatie de fotogrammetrie internationala, profesorul austriac Eduard Dolezal,

1932 - bazele fotogrammetriei analitice.

1923 uzina Zeiss – Stereoplanigraf – primul aparat analogic de stereorestituie Heinrich Wild (1877-1951) – fondeaza in Elvetia uzina Wild, (aparatura geodezica, topografica, aspecte mecanice si optice)

Kern – 1930 - stereoautograf


1931 Rusia – primul obiectiv de catre Russinov,

II razboi mondial – se dezvolta tehnologii fotogrammtrice de navigatie.

Divizare zona de est, si de vest a Europei. Centrul de cercetare trece in SUA

1970 – FOTOGRAMETRIA ANALITICA, calculator.

Uki Helava in 1957 – primul ploter analit, aspect revolutionar in Fotogrammetrie.


1970: Primul ploter analitic aplicat de Uki Helava in 1957.A aparut posibilitatea de aplicare a metodelor procedurilor tehnologice in complex:

• aerotriangulation, • Compensarea in banda,• Utilizarea camerei de amator(=”non-metric”) etc.

1980: Dezvoltarea calculatorului fotogrammetria digitala ocupa tot mai mult segment.Primul sistem comercial de FD - Kern DSP-1 in 1988,Costul - 770 000 $ (none sold).

Statie fotogrammetrica digitala de firma KERN (sistemul de digitizare a imaginii, sistemul de observare, interfata utilizator, sistem de vizualizare grafica etc.)


Dezvoltarile actuale includ: • senzori digitali, • Imagini satellite de rezolutia inalta, • statii digitale photogrammetrice,• scanarea lasers si multiple platforme integrate.

RM institul INGEOCAD, institutie specializata in fotogammetrie.“BLOM – INFO” SRL

D. Cantemir – 1711 prima harta a Moldovei “Descriptio Moldavia”. S-a tiparit 1937 in Olanda prin grija lui Antioh Cantemir (51 X 38,5 cm)



1858 – Fotografia preluata din aer de

Gasper FelixTournachon

"Nadar“

Prima fotografia aeriana luata dintr-un balon de altitudinea de 1,200 picioare (1 p - 0,3048 m ) deasupra Parisului


1860 - James Black, fototograf, a realizat imaginea Boston Harbor prin fotografiere din balloon

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II

Fotogrammetria I

Anii 1860 – Observatii aeriene si foto in scopuri militare din baloane in cadrul razboiului CIVIL (Civil War)


Fotogrammetria I

Los ANGELOS 1906


Fotogrammetria I

Marele RAZBOI

• 1914 - Lt. Lawes, British Flying Service, prima fotografie pe teritoriul inamicului

• 1915 – a inceput producerea Camerelor aeriene

• 1918 – Unitatea aeriana FRANCEZA a dvelopat si printatt circa 10 000 de filme.

• Pe perioda ofensivei Meuse-Argonne 56,000 imagini aeriene au fost printate si transmise fortelor americane in 4 zile




Fotogrammetria


Baze ale Fotogrammetriei

Lumina – Light

Optica Geometrica (Lentilele) – Lens

Imaginea - Image



LUMINA

Reprezinta o forma de transmitere a energiei aemenea unei vibratii, ce formeaza raza ondulatorie

de lumina

Unda de lumina se caracterizeaza prin LUNGIMEA de unda si prin FRECVENTA

Viteza = Lungimea de Unda x Freventa



ENERGY SOURCE

Procesul in NATURA



VITEZA Luminii 299 000 km/s (constant)

Spectru vizibil al luminii este considerat cu lungimea de unda - 0.40µm and 0.70µm

(µm - a milliona parte de metru)

Variatia lungimii de unda exprima cresterea deferintierii CULORII

Ziua – lumina alba ce contine intreaga gama a lungimilor de unda a luminii vizibile



Legi ale opticii (referitoare la lumina):

Lumina traverseaza mediul prin linie dreapta.

Lumina se reflecta de pe suprafta plana neteda astfel ca unghiul de incidenta este egal cu

unghiul de reflectie

Suprafta neteda

Raza reflectataRaza incidenta



Devierea (refractie ) luminii are loc la trecere ei dintr-un mediu in altul

Raza refrectata

Raza incidenta

Mediul



Lentile

Lentila Simpla – disc circular cu suprafete optice (sticla)

Axia lentile – linia care este normala la planul lentillei (suprafetele ei) si trece prin centrul lentilei

Planul Focal

Axa Lentilei

Lentila



Punctul de proiectie

Axa Optica

Distanta focala

Imaginea /Plan focal

Lentile



Fotografii /ImaginiTraditional fotografiile/ imaginile se obtineau prin

intermediul emulsiei fotografice

Exista o gama larga de emulsii cu grad variat de sensibilitate functie de lungimea de unda

Exemplu: Vegetatia agricola exprima tonuri deschise pe fotografii

Coniferile exprima tonuri intunecate

Apa, conturarea apelor se exprima prin tonuri intunecate pronuntate.

Tehnologia actuala colecteaza datele in format digital



Ce este o imagine ?Date organizate in retea de rinduri si coloane.

La vedere reprezinta suprafete geografice

X-axisY

-axis

Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIBaze ale Fotogrammetriei

Fotografia Imaginea Digitala

O scena detectata, imprimata pe film

O scena dectectat digital, pe sensor

Reactia chima a luminii pe film formeaza imaginea

E generat pe sensor functie de intensitatea luminii

Simplu, efeten, bine cunoscut, buna detaliere a obiectelor spatiale

Poate fi sensibila pe mai multe frecvente de unda, usor de convertit in diverse forme

Este detectat doar in diapozonul de 0,3-0,9 mic, interpretarea manuala

Procesare complexa, deocamdata costuri ridicate dar accesibile



Cum imaginile se obtin?

Este nevoie de a intelege unle concepte teoretice:

Lumina de la soare se reflecta de pe suprafata pamintului



A. Radiatia in atmosfera

B. Interactiv cu obiectul

C. Energia inregistratat si convertita de sensor

D. Receptia si procesarea

E. Interpretarea si analizele

A

A

B

D

E

C

1212

6565

2828

3333

7676

O schema a procesului de fotogrammetrie/Teledetectie



Intrebari ???



Necesar de a cunoaste raspunsurille la intrebarile

1. Etnimologia cuvintului - FOTOGRAMMETRIE?2. Definitia fotogrametriei 3. Din ce consta si care e Principiul Fotogrammetriei4. Ce este Teledetectia5. Numiti etapele tehnologivce ale fotogrammetriei 6. Care este scopul fundamental al Fotogrammetriei 7. Numiti metodele fotogrammetrice aplicate8. Diviziunile fotogrametriei din punctul de vedere al tipului de aplicatii

executate.9. Diviziunile fotogrametriei din punctul de vedere al preluarii fotogramelor.

10. Diviziunile fotogrametriei din punctul de vedere al exploatarii

fotogramelor.11. Scurte date din evolutia fotogrammetrie12. Caracteristici din optica geometrica

Documents

FOTO I curs 2012