100 pytan fotka, studia, FIT, Ćwiczenia, kola
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->-1-1. Definicja dziedziny Fotogrametria i teledetekcja.Fotogrametria zajmuje się określaniem połoŜenia, wymiarów i kształtu obiektów przestrzennych na podstawieich obrazów fotograficznych. Obiektem pomiarów jest przede wszystkim powierzchnia ziemi.Teledetekcja to dziedzina zdalnego badania obiektów, oparta na rejestracji promieniowaniaelektromagnetycznego. Jest wykorzystywana m. in. w meteorologii, geologii. Rezultatem opracowań są mapytematyczne ilustujące wybrane zjawisko.2. Podział fotogrametrii na działy i metody opracowania zdjęć.Podział ze względu na zastosowanie:Topograficzna – mierzonym obiektem jest powierzchnia ziemi i obiekty sytuacyjne na niejNietopograficzna (bliskiego zasięgu) – mierzy się kształt, deformację, ruch obiektów, konstrukcji, detali maszyn.Podział ze względu na miejsce z którego są wykonywane zdjęcia:Lotnicza – zdjęcia wykonuje się z samolotu,śmigłowców,satelitów, balonów, latawcówNaziemna – zdjęcia wykonuje się ze stanowisk naziemnychPodział ze względu na oparcie pomiaru obiektów:Fotogrametria jednoobrazowa – oparta na pojedynczych zdjęciach fotogramach)Fotogrametria dwuobrazowa(stereofotogrametria)– oparta na parze zdjęć (stereogramach)Metody opracowania zdjęć:Analogowe – polegają na optyczno – machanicznym rozwiązaniu zaleŜności geometrycznej między obiektem a jegoobrazem fotograficznym poprzez rekonstrukcję wiązki promieni kaŜdegoz fotogramów tworzącychstereogram i następnie zbudowanie przestrzennego modelu obiektu.Formy opracowań: graficzna, numeryczna, fotograficznaAnalityczne – głównie przez areotriangulację, która jest metodą kameralnego zagęszczania osnowy na podstawie zdjęćlotniczych mających wspólne pokrycie. Cechuje ją uniwersalność, moŜliwość automatyzacji opracowania i uzyskaniawiększej dokładności.Formy opracowań : numeryczna (np. NMT)3. Promieniowanie elektromagnetyczne wykorzystywane do rejestracji obrazów fotogrametrycznych.Oprócz tradycyjnych kamer fotogrametrycznych uŜywane są wyspecjalizowane kamery wielospektralnerejestrujące synchronicznie obrazy w kilku wąskich zakresach widma elektromagnetycznego podczerwieniśredniejidalekiej oraz mikrofal. Obraz wizyjny otrzymuje się poprzez przetworzenie sygnału elektrycznego na obraz wspecjalnych urządzeniach mogących rejestrować te zakresy promieniowania.Długość fal: 0,4 um (początek fioletu) do 0,7 um (koniec czerwieni)Fotografia pozwala rejestrować takŜe w niewidzialnym zakresie bliskiej podczerwieni (0,7 – 1,1 um) Oraz w ultrafiolecie.4. Barwy addytywne, subtraktywne, komplementarne.Barwy addytywne– dodawanie barw do bieli - kolorów: czerwonego, zielonego, niebieskiego poprzezstosowanie filtrów w wymienionych kolorach uzyskuje się obraz barwny. System zapisu obrazów barwnych RGB (red,green, blue)Barwy subtraktywne– odejmowanie barw (pochłanianie) poprzez zastosowanie filtróww barwachdopełniających do czerni. Barwy te to:Ŝółty,purpurowy, niebiesko- zielony5. Wielkości sensytometryczne – rodzaje, własności.To wielkości charakteryzujące materiałświatłoczuły, na naświetlonym filmie rejestruje się (naświetla)dodatkowo kalibrowany klin sensynometryczny (na początku, naśrodku,na końcu filmu). Pomiar następuje nawywołanym, utrwalonym i wysuszonym filmie. Wykreśla się krzywą z której określa się wielkości pozwalające ocenićprawidłowość obróbki fotochemicznej. Wartości te to : zadymienie emulsji, kontrast emulsji,światłoczułość,rozpiętośćgęstości optycznych obrazu.6. Zdolność rozdzielcza zdjęcia fotogrametrycznego.Zdolność rozdzielcza zdjęcia zaleŜy od : emulsji, obiektywu, materiałuświatłoczułego,rozmazania obrazuspowodowanego ruchem samolotu, wibracji korpusu w czasie otwarcia migawki, atmosfery powodującej zmianękontrastów, błędów montaŜu obiektywu względem ramki tłowej kamery7. Współczesne lotnicze kamery pomiarowe – klasyfikacja, budowa, działanie, wyposaŜenie dodatkowe.Budowa – podstawowe zespoły : korpus, kaseta, stoŜek obiektywowy, podwieszenie, urządzenie sterującepracą. Dodatkowo 2 – 3 stoŜkiKlasyfikacja ze względu na kąt rozwarcia obiektywu :Normalnokątne – około 60oSzerokokątne – około 90oNadszerokokątne – 120oZe względu na format negatywu :-2-23 x 23 cm18 x 18 cmze względu na stałą kamery cknormalnokątneszerokokątnenadszerokokątneck( 23 x 23 cm )300 mm152 mm88 mmck(18 x 18 cm )210 mm115 mm70 mm8. Rodzaje zdjęć lotniczych.W zaleŜności od połoŜenia osi kamery:Pionowe – o osi optycznej pionowej i poziomym połoŜeniu ramki tłowejPrawie pionowe – o osi odchylonej od linii pionu nie więcej niŜ o 3oNachylone – o osi odchylonej od linii pionu o kąt większy od 3o9. Zdjęcia wykonane dla obszaru Polski w ramach programu PHARE.Realizacja tego projektu przypadła na lata 1995 – 1998. w tym czasie powierzchnia prawie całego kraju zostałapokryta zdjęciami w skali 1:26000. Dodatkowo 20 aglomeracji miejskich zostało pokrytych zdjęciami w skali 1:5000.Jednym z pewnych zastosowań jest tworzenie nowych i aktualizacja istniejących map. Zdjęciaśrednioskalowe1:26000pozwalają na opracowanie map topograficznych w skali 1:10000 a ortofotomap nawet w skali 1:5000. zdjęciawielkoskalowej 1:5000 pozwalają na opracowania mapowe odpowiadające zasobem treści i dokładności skali 1:1000.wszystkie zdjęcia, zarównośrednioskalowejak i wielkoskalowej, wykonane zostały na barwnym filmiediapozytywowym KODAK Aerochrome MS 2448.Parametry zdjęć w skali 1:26 000Terenowy zasięg – 5,9 x 5,9 kmPokrycie podłuŜne – 61 %Pokrycie poprzeczne – 25 %Wysokość fotografowania – 4000 mKierunek lotu – północ – południeNawigacja – CCNS-4 (GPS)Liczba zdjęć – 36 000Parametry zdjęć w skali 1:5 000Terenowy zasięg – 117 x 117 kmPokrycie podłuŜne – 60 %Pokrycie poprzeczne – 26 – 27 %Wysokość fotografowania – 1550 mLiczba zdjęć – 22 00010. Naziemne kamery pomiarowe.Rodzaje kamer naziemnych: metryczne, półmetryczne (semimetryczne), niemetryczne, stereometryczne.Zdjęcia wykonywane są ze stanowisk naziemnych, kamera umieszczona jest na statywie.Fototeodolity (phototheo 19/1318 VEB Zeiss Jena) – płyty szklane 13x18 cm, obiektyw zogniskowany nanieskończoność (moŜna fotografować obiekty połoŜone daleko od kamery od 20 m) odległość obrazowa 190 mmregulowana w górę co 5 mm do 30 mm oraz w dół do 45 mm względem połoŜenia zerowego.UMK 10/1318 Zeiss Jena (uniwersalna) obiektyw ogniskowany na róŜne odległości, format zdjęć 13x18 cm,odległość obrazowa 65, 100, 200, 300 mm11. Kamery semimetryczne i niemetryczne do wykonania zdjęć naziemnych.Niemetryczne- są to zwyczajne aparaty fotograficzne (o dobrej optyce i wysokiej precyzji mechanicznej), onieznanych elementach orientacji wewnętrznej. Na film stosuje się płytki szklane z naniesioną siatką krzyŜareseau.stosuje się skomplikowane metody obliczeń.Semimetryczne (półmetryczne)– kamery te nie posiadają wyposaŜenia w teodolit jedynie system wprzybliŜonej orientacji np. celownik optyczny12. Rodzaje zdjęć naziemnych.Normalne – osie są poziome, wzajemnie równoległe i prostopadłe do linii bazyZwrócone – osie poziome, wzajemnie równoległe, ale tworzą kąt z bazą róŜny od prostegoNachylone – osie prostopadłe do bazy, ale nachylone względem poziomu o jednakowy kątZbieŜne – osie dowolnie zorientowane względem bazy13. Stereogram, szereg i blok zdjęć lotniczych – definicje i parametry.-3-Stereogram– dwa fotogramy tego samego odwzorowanego obiektu (spełniające określone warunkigeometryczne) umoŜliwiające stereoskopowe widzenie (pomiar)Szereg zdjęć lotniczych– wykonane z pokładu samolotu, posiadają tę samą oś oraz wzajemne pokryciepodłuŜne (wzdłuŜ osi) sąsiednich zdjęć na poziomie projektowanym 60 %Blok zdjęć lotniczych– wykonane z pokładu samolotu szeregi zdjęć o pokryciu poprzecznym 30 % międzysąsiednimi szeregami tworzą blok zdjęć lotniczych.14. Projekt nalotu fotogrametrycznego – parametry projektu.Kryteria i warunki techniczne projektu:cel opracowania, charakterystyka obiektu, technologia i metodaopracowania, parametry kamery, parametry samolotu.Parametry projektu:skala zdjęć, wysokość fotografowania, wysokość absolutna, długość bloku, długośćbazy, odległość między osiami szeregów, baza fotografowania w skali zdjęcia, odległość między osiami szeregów wskali zdjęcia, stosunek bazowy, powierzchnia uŜyteczna zdjęcia, powierzchnia stereogramu, liczba szeregów w bloku,ilość modeli w kolejnym bloku, ilość w kolejnym szeregu, ilość zdjęć w kolejnym szeregu, ilość zdjęć w bloku, czasekspozycji, interwał fotografowania, długość materiału negatywowego, długość lotu, czas lotu.15. Parametry fotogrametrycznej oceny szeregu i bloku zdjęć lotniczych.Ocenie podlega:Wielkość pokrycia podłuŜnego i poprzecznego, pokrycie obiektu zdjęciami, przebieg osi nalotu, skalę zdjęć, deformacjęnegatywów, skręt, nachylenie.Pokrycie podłuŜne sprawdza się przy pomocy szablonów – dopuszcza się pokrycie 51 – 72%, poprzeczne od 9– 30%. Na całym obszarze nie mogą wystąpić przerwy bezwzględnei fotograficzne. Przy wlotach iwylotach szeregów stereogramy powinny całkowicie pokryć granice obszaru i punkty sygnalizowane. Na kalkęprojektu wnosi się punkty główne zdjęć i określa odstępstwa od osi nalotu.Średniąrzeczywistą skalę sprawdza sięoddzielnie dla kaŜdego szeregu poprzez porównanie długości odcinków ze zdjęć i z mapy. Badanie deformacjinegatywów określa się przez pomiar znaczków tłowych i transformacji na nominalne współrzędne. Skręcenieodpuszcza się max. 15o. nachylenie określa się w sposób przybliŜony poprzez porównanie długości odcinków naodbitkach sąsiednich zdjęć w szeregu i między szeregami16. Istota rzutuśrodkowego– zaleŜność między współrzędnymi tłowymi zdjęciaiwspółrzędnymi terenowymi.Istotą rzutuśrodkowegojest zdefiniowanie połoŜeniaśrodkarzutów oraz płaszczyzny tłowej. PołoŜenia teokreśla się jednoznacznie poprzez :- ustalenie punktu przebicia płaszczyzny tłowej prostą prostopadłą do niej przechodzącą przezśrodekrzutów – punktten to punkt główny- odległośćśrodkarzutów od płaszczyzny rzutów – odległość obrazu (stała kamery)zaleŜność jaka zachodzi między współrzędnymi tłowymi a terenowymi to zaleŜność oparta na geometrii rzutowejnatomiast w ujęciu matematycznym oparta jest na geometrii podobieństw. bezpośrednie przekształcenie liniowe opartena waruneku:- kolinearności (współliniowości)- komplanarności (współpłaszczyznowości)17. Układy współrzędnych stosowane w fotogrametrii.Układ współrzędnych tłowych (płaski)–przeprowadza się w nim rekonstrukcję wiązek rzutujących,określając współrzędne punktów w płaskim ortogonalnym układzie na zdjęciu. Początek układu – rzut ortogonalnyśrodkarzutów na płaszczyznę tłową, oś x – ma kierunek równoległy do osi szeregu zdjęć.Układ współrzędnych przestrzennych pozytywowy i negatywowy–poczśtek układu –środekrzutów ,osiex, y są równoległe do osi układu tłowego zdjęcia , kierunek zwrotu osi x, y – przyjmuje się tak aby z wcześniejzdefiniowanymi osiami x, y utworzyły prawoskrętny układ ortogonalny, trzecia współrzędna z równa jest odległościobrazu ckUkład współrzędnych przestrzenny terenowy–prawoskrętny układ ortogonalny, ośX jestzgodna kierunkiem z osią szeregu zdjęć, początek układu przyjmuje się pośrodku opracowywanego terenu, oś Z mazwrot dodatni do góry.Układ współrzędnych przestrzennych fotogrametrycznych (lokalny)–częstym sposobem rekonstrukcjiwiązek jest dwuetapowość. W etapie pierwszym określa się współrzędne punktów w lokalnym układzie na drodze tylkowzajemnych relacji między zdjęciami przez podobieństwo (model w postaci dyskretnej – bez skali i orientacjiprzestrzennej). Drugi etap to transformacja z układu fotogrametrycznego do układu terenowegoUkład współrzędnych pikselowych –początek wśrodkuekranu lub w górnym lewym rogu.18. Zdjęcie fotogrametryczne – fotogramZdjęciem fotogrametrycznym – fotogramem nazywa się zdjęcie posiadające parametry rzutuśrodkowegoiposiada elementy orientacji wewnętrznej.-4-19. Pomiar współrzędnych tłowych i paralaks.Współrzędne tłowe określa się w wyniku pomiaru na zdjęciach przy uŜyciu specjalnych instrumentów takichjak monokomparator lub stereokomparator. Celem pomiaru jest rekonstrukcja wiązki promieni rzutujących danegozobrazowania. Określenie współrzędnych punktów jest realizowane w płaskim ortogonalnym układzie na zdjęciunazywanym układem tłowym. Pomiar ogranicza się do eliminacji paralaksy poprzecznej i podłuŜnej oraz ich rejestracji.Wyznaczenie współrzędnych tłowych punktów na zdjęciach tworzących stereogram wymaga określenia miejsczerowych wielkości. Do tego celu słuŜą obserwacje punktów głównych. Wartościami zerowymi odczytów x,y sąodczyty x1,y1dla lewego punktu głównego. Odjęcie tych wartości od dowolnego punktu wyznacza współrzędne danegopunktu w układzie tłowym lewego zdjęcia.Wartości paralaks otrzymuje się równieŜ przez odjęcie od nich obserwacji wyznaczonych wartości zerowych.Pomiaru paralaksy podłuŜnej dokonuje się poprzez ruch znaczka pomiarowego (góra – dół) co umoŜliwiaśrubamikrometryczna (na stereoskopie zwierciadlanym). Pionowy ruch znaczka jest uzyskiwany poprzez zmianęodstępu pomiędzy fizycznymi znaczkami.20. Paralaksa podłuŜna i poprzeczna.Paralaksa podłuŜna– jest wówczas gdy promienie homologiczne nie przecinają się, lecz są skośne i naekranie stolika pomiarowego powstają oddzielne projekcje obrazu z projektora lewegoi prawego.Paralaksa poprzeczna– jest wówczas jeŜeli promienie homologiczne nie przecinają sięwpłaszczyźnie rdzennej(płaszczyźnie bazy obserwacyjnej) wówczas widzimy dwa punkty przesunięte prostopadle o bazy obserwacyjnej.21.Elementy orientacji wewnętrznej zdjęcia.Elementami orientacji wewnętrznejzdjęcia nazywamy wielkości umoŜliwiające określenie połoŜeniaśrodkarzutów 0 w stosunku do układu współrzędnych tłowych zdjęcia.Są to:- współrzędne tłowe punktu glównego O' (xo', yo')- odległość obrazowa kamery ck.Układ współrzędnych tłowych jest definiowany przez obrazy znaczków tłowych (umiejscowione w naroŜnikachzdjęcia krzyŜyki lub siatki kwadratów odfotografowanej na całej powierzchni zdjęcia.Wielkości xo', yo' i ck są wyznaczane laboratoryjnie lub na podstawie pomiaru obrazów pola testowego. zdokladnością powyŜej 0.01 mm. Czyność tę nazywa się kalibracją kamery lub zdjęcia.22. Wpływ dystorsji, błedów szczątkowych obiektywów, deformacji podłoŜa.Wpływ dystorsji:-dystorsja(radialna) – zaburzenie ortoskopii – powiększenie kątowe≠1- charakter i wielkość dystorsji zaleŜą od : konstrukcji obiektywu i umiejscowienia w nim diafragmyDystorsja obiektywu powoduje przesunięcie obrazu punktu na płaszczyźnie tłowej:-dystorsja radialna– rzut przesunięcia dystorsyjnego na promień radialny (pierwsza składowa przesunięciadystorsyjnego)-dystorsja tangencjalna- druga składowa przesunięcia dystorsyjnego – prostopadła do kierunku promieniaWielkość przesunięcia radialnego zaleŜy od kąta osiowego i długości promienia radialnego.Wpływ błedów szczątkowych obiektywów:Rzeczywiste układy optyczne są obarczone róŜnymi wadami:- aberracja sferyczna- aberracja chromatyczna- astygmatyzm- krzywizna pola(powyŜsze powodują nieostrość obrazu)- dystorsjaAby wykluczyć te błędy obiektywy kamer buduje się jako wielosoczewkowe, skomplikowane układy optyczne.Szczątkowe pozostałości tych błędów powodują,Ŝenajostrzejszy obraz tworzy się nie w płaszczyźnie ogniskowejobiektywu, a na powierzchni czaszy stycznej w ognisku do tej płaszczyzny.Wpływ deformacji podłoŜa:Błony acetatowe i poliestrowe w nieznacznym stopniu kurczą się pod wpływem zmian wilgotności, temperatury, czasuskładowania.Skurcze:- regularne- nieregularne (groźniejsze)Wartości skurczu są niewielkie i naleŜy je uwzględniać tylko przy precyzyjnych opracowaniach.-5-23. Wpływ refrakcji fotogrametrycznej (atmosferycznej) i krzywizny ziemi.Wpływ refrakcji atmosferycznej:- promienieświetlnetworzące obraz fotograficzny nie rozchodzą się po liniach prostych, ale załamują sięprzechodząc przez warstwy powietrza o róŜnej gęstości- wpływ refrakcji rośnie ku skrajom zdjęcia i jest większy dla kamer o krótszych odległościach obrazu- wartość refrakcji zaleŜy od: wysokości lotu nad poziomem morza iśredniejwysokości fotografowanego terenu- dla zdjęć wielkoskalowych jej wpływ nie przekracza 10µmi moŜe być pominięty nawet przy dokładnychopracowaniachWpływ krzywizny ziemi:- zakrzywienie ziemi nie powoduje zniekształceń wiązki perspektywicznej- aby przedstawić powierzchnię ziemi na płaszczyźnie naleŜy więc do pomiarów wprowadzić poprawkę radialną –przy określeniu współrzędnych terenowych- wpływ krzywizny ziemi szybko rośnie ku skrajom zdjęcia- wpływ krzywizny ziemi jest wprost proporcjonalny do wysokości fotografowania i odwrotnie proporcjonalny doodległości obrazu.24. Metryka kalibracji kameryProces kalibracji kamery:- do okresowej kontroli i precyzyjnych opracowań – wyznaczenie wartości odległości obrazowej kamery (ck) orazpołoŜenie punktu głównego (jego współrzędne tłowe )- odległość obrazowa kamery jest zawsze podana przez producenta (odfotografowuje się ją zwykle na ramce tłowej)- wyznaczenie wartości współczynników wielomianu opisujących dystorsję radialną- Dane z pomiarów uzyskanych w procesie kalibracji kamery są zawarte w metryce kalibracji kamery.25. Obrót zdjęcia w płaszczyźnie i przestrzeni – macierze obrotu (duŜa i mała)Macierz obrotu ( 3 X 3 ) –macierz transformacji – zawiera funkcje sin i cos kątów:DuŜa macierz obrotu:moŜna ją wyprowadzić , dokonując kolejno trzech transformacji płaskich:- obrót o kątκ- wokół osi z – w płaszczyźnie xy- obrót o kątϕ- wokół osi y – w płaszczyźnie xz- obrót o kątω,- wokół osi x – w płaszczyźnie yzOtrzymane wartości :ω,ϕ,κxκϕωyκϕωzκϕω,które będą szukanymi składowymi wektora r(x,y,z).r – wektor wodzący punktu P/Macierz obrotu jest macierzą ortogonalną:- suma elementów kaŜdej kolumny i kaŜdego wiersza = 1- suma iloczynów odpowiadających sobie elementów w kaŜdych dwu kolumnach lub wierszach=0Mała macierz obrotu:- kąty obrotu są wielkościami małymi : cosdα= 1 ; sindα=dα- na diagonali macierzy są jedynki- stosowanie małej macierzy obrotu jest wygodne ze względu na liniową postać wyznaczanych niewiadomych -jeŜeli zachodzi potrzeba analitycznego określania wartości kątów obrotów.26. Transformacje układów współrzędnychTransformację przestrzenną współrzędnych zbioru punktów z jednego układu współrzędnych do drugiegostosuje się przy dwuetapowym sposobie rozwiązania, lub wtórnym przetwarzaniu wyników.Transformacje przez:-podobieństwo( konforemna ; Helmerta ):X = a+ a1xs– b1xsY = b+ b1xs– a1xs-afiniczna :( AeroSys – aerotriangulacja – z ukł. wsp. pikselowych na wsp. tłowe )X = a+ a1xs+ a2ysY = b+ b1xs+ b2ys- pseudofiniczna –bilinearna:( VSD – orientacja wewnętrzna )X = a+ a1xs+ a2ys+ a3xsysY = b+ b1xs+ b2ys+ b3xsys-rzutowa
[ Pobierz całość w formacie PDF ]