FOTOGRAMETRIJA: ZGODOVINA, METODA, VRSTE, APLIKACIJE - ZNANOST - 2025

Fotogrametr ed je tehnika za pridobivanje prostorskih podatkov iz slik, še posebej fotografije iz zraka, ampak tudi tisti, ki se na kopnem ali pod morjem. Iz teh informacij so količinsko opredeljene dimenzije in položaji predstavljenih predmetov.

Fotografske slike so ravne, kot je prikazana na sliki 1, vendar je mogoče prek njih oceniti, na primer, višino stavb ali kamnin, bodisi glede na cesto, morje ali drugo točko. sklic.

Slika 1. Zračna slika, narejena za izvedbo fotogrametrične raziskave. Vir: Wikimedia Commons. Fotografija D Rameyja Logana

Ustvarjanje podob, ki so zelo blizu resničnosti, ni novo. Veliki Leonardo da Vinci (1452–1519) je bil pionir perspektive, saj je izpopolnjeval svoja načela z uporabo tako imenovanih izginjajočih točk.

Izginjajoče točke so mesta na obzorju, kjer se vzporedne črte zbližajo, kar daje gledalcu občutek globine.

Leonardo je to storil s slikami in risbami, ki so jih naredili ročno, a od trenutka, ko je bila fotografija izumljena, so se v 19. stoletju fotografije začele uporabljati tudi v tehnične namene.

Tako sta Aimé Laussedat (1819–1907) in Albrecht Meydenbauer (1834–1921) veljala za očeta moderne fotogrametrije. Laussedat je leta 1850 zgradil podrobne topografske zemljevide tako, da je načrt narisal različne perspektive.

Meydenbauer, ki je bil arhitekt, je tehniko uporabil za dokumentiranje stavb, ki bi jih lahko, če so uničene, zahvaljujoč shranjenim informacijam v celoti obnovili.

V osemdesetih letih so sodobni računalniki fotogrametrijo naredili velik korak naprej in zmanjšali čas, potreben za obdelavo slik.

Metoda fotogrametrije

Na splošno je metoda sestavljena iz fotografiranja predmetov, njihove obdelave in končne interpretacije. Glavni elementi za opis osnovnega načela so prikazani na sliki 2:

Slika 2. Osnovno načelo zajemanja slike. Vir: F. Zapata.

Najprej je potreben senzor za zajem slike in tudi leče, tako da vsak žarek svetlobe, ki prihaja iz točke, zadene senzor na isto mesto. Če se to ne zgodi, je točka registrirana kot prekrivanje in rezultati zamegljenosti ali nejasnosti slike.

Za rekonstrukcijo predmeta fotogrametrijo zanima le pravokotni žarek, narisan s črno barvo na sliki 2. To je tisti, ki gre skozi točko, imenovano središče perspektive v leči.

Če tisti žarek, ki gre neposredno od predmeta, skozi lečo in doseže senzor, je tista razdalja, ki jo je treba iskati.

Stereoskopski vid

Naravna vizija ljudi je stereoskopska. To pomeni, da lahko poznamo razdalje, do katerih so predmeti, zahvaljujoč temu, da možgani obdelujejo zajete slike in ocenjujejo reliefe.

Tako vsako oko zajame nekoliko drugačno sliko, nato pa možgani z razlago in globino opravijo delo, da jih razlagajo kot eno.

Toda na ravni risbi ali fotografiji ni mogoče vedeti, kako daleč ali kako blizu je nek predmet, saj so se podatki o globini izgubili, kot je grafično razloženo na sliki 3.

Kot smo že rekli, je točka na glavnem žarku, vendar ni mogoče vedeti, ali je bližje, ker je objekt majhen, ali če je bolj oddaljen, vendar spada k nečemu večjemu.

Slika 3. Na ravni sliki globine predmetov ni mogoče določiti. Vir: F. Zapata.

Da bi odpravili težavo z bližino, sta posneti dve nekoliko drugačni sliki, kot prikazuje spodnja slika 4.

Slika 4. Presečišče obeh črt nam omogoča, da najdemo resnično lokacijo točke v prostoru. Vir: F. Zapata.

Če poznamo presečišče žarkov s triangulacijo, se odkrije položaj predmeta, iz katerega prihajajo. Ta postopek se imenuje "ujemanje točk" in se opravi z uporabo posebej zasnovanih algoritmov, saj je potrebno postopek ponoviti z vsemi točkami predmeta.

Za doseganje dobrih rezultatov se upoštevajo tudi podrobnosti, kot so položaj, kot in druge značilnosti fotoaparata.

Vrste

Glede na način pridobitve slik obstaja več vrst fotogrametrije. Če so slike posnete iz zraka, gre za zračno fotogrametrijo.

In če jih vzamemo na tla, se tehnika imenuje zemeljska fotogrametrija, kar je bila prva praktična uporaba tehnike.

Zračna fotogrametrija je ena najpogosteje uporabljenih vej danes, saj omogoča izdelavo zelo natančnih načrtov in zemljevidov. Slike lahko pridobimo tudi preko satelita, v tem primeru govorimo o vesoljski ali satelitski fotogrametriji.

Prav tako se fotogrametrija razvršča glede na uporabljene instrumente in obdelavo slike, ki je lahko:

-Analog

-Analitiki

-Digital

V analogni fotogrametriji sta slikanje in obdelava popolnoma optična in mehanska.

V analitični fotogrametriji so okviri analogni, vendar obdelani v računalniku. In končno, v digitalni fotogrametriji sta okvir in procesni sistem digitalna.

Fotogrametrija vs. topografija

Cilj topografije je tudi predstaviti podeželski ali mestni teren na ravnini, poudariti zanimive točke. In obratno, če je potrebno, vzemite točke ravnine in jih postavite v prostor.

Zaradi tega imata topografija in fotogrametrija veliko skupnega, vendar ima slednja nekaj prednosti:

- Skoraj vedno je cenejši.

- Pridobivanje podatkov - anketa - je hitrejša, primerna za velike površine.

- Najbolje uspeva na zelo grobem terenu, razen če ga pokrije gosto rastlinje.

- Vse točke so registrirane enako.

- Podatke je mogoče shraniti in za ponovno pridobitev ni treba vrniti na polje.

Fotogrammetrija z eno samo sliko

Na splošno ni mogoče rekonstruirati fotografiranega predmeta iz ene same fotografije, razen če se uporabijo še kakšni dodatni podatki, ker, kot smo že videli, na ravni sliki ni zapisa globine.

Kljub temu slike še vedno ponujajo dragocene informacije, čeprav z določenimi omejitvami.

Recimo, da želite identificirati roparja v trgovini ali banki. Sliko z nadzorne kamere lahko uporabite za določitev višine in zgradbe osebe, ki je storilo kaznivo dejanje, če jo primerjate z znano velikostjo pohištva ali drugimi ljudmi na sliki.

Slika 5. Stoli so enake velikosti in takoj vemo, kateri je najbližji. Po drugi strani vzporedne črte na tleh, ki se zbližajo v daljavi, na fotografiji zagotavljajo občutek globine. Vir: Pixabay.

Prijave

Fotogrammetrija se široko uporablja v različnih disciplinah, kot so arhitektura, inženiring in arheologija. Kot smo že pojasnili, se uporablja v forenziki in seveda za posebne učinke v filmih.

Dobre slike lahko na primer kažejo informacije o reliefu in konfiguraciji terena. Tukaj je nekaj zelo zanimivih področij:

-Raziskovanje komunikacijskih poti.

-Oblikovanje poti.

-Zunali gibi.

-Urbanistično načrtovanje.

- Študija hidrografskih bazenov.

- Zračne ankete za iskanje rudnikov.

Poleg tega je fotogrametrija zelo cenjeno orodje pri:

- Arhitektura : pri dvigovanju spomenikov in zgradb.

- Arheologija : rekonstruirati stare zgradbe iz danes ohranjenih ostankov.

- Zoologija : pomaga narediti tridimenzionalne modele sedanjih in izumrlih živali.

- Mehanika : pri modeliranju avtomobilov, motorjev in vseh vrst strojev.

Reference

1. Blog tehnoloških ekip Adam Technologies. Kako deluje fotogrametrija? Pridobljeno: adamtech.com.au.
2. Armilarna, uporabna geomatika. Fotogrametrične tehnike. Pridobljeno: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Photomodeler Technologies. Kako deluje fotogrametrija? Pridobljeno: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Uvod v fotogrametrijo in kartografijo, ki se uporablja v gradbeništvu. Izdala Univerza v Extramaduri.
5. Sánchez, J. Uvod v fotogrametrijo. Univerza v Kantabriji. Pridobljeno: ocw.unican.es.