WYKŁAD

Fotogrametria

              Fotogrametria jest nauką, która zajmuje się określeniem wymiarów, położenia i kształtu utworów przestrzennych na podstawie fotogramów, czyli zdjęć.

Etymologia słowa fotogrametria wywodzi się z języka greckiego. Słowo to składa się z trzech rdzeni: photos – światło, gramma – zapis, metreo – pomiar, co oznacza zapisywanie i mierzenie za pomocą światła.

W rezultacie pomiaru fotogrametrycznego można uzyskać:

·         współrzędne przestrzenne wybranych punktów fotografowanego obiektu,

·         profile (przekroje) wykonane wzdłuż dowolnych linii widocznych na fotografowanym obiekcie,

·         mapy sytuacyjne lub sytuacyjno – wysokościowe części lub całości fotografowanego obiektu.

W zależności od miejsca, z którego zdjęcia są wykonywane fotogrametrię dzieli się na:

·         fotogrametrię naziemną (terrofotogrametrię),

·         fotogrametrię lotniczą (aerofotogrametrię).

Istnieją dwie metody opracowań fotogrametrycznych:

·         Fotogrametria jednoobrazowa, polegająca na odtwarzaniu płaskich wymiarów zdejmowanych obiektów na podstawie pojedynczych zdjęć. Wykorzystywana jest do opracowań sytuacyjnych, np. map sytuacyjnych (fotomap).

·         Fotogrametria dwuobrazowa, której zadaniem jest odtwarzanie przestrzennych wymiarów obiektów na podstawie par zdjęć (stereoskopowych) tego samego obiektu. Wykorzystywana jest do opracowań sytuacyjno – wysokościowych np. map sytuacyjno – wysokościowych.

W fotogrametrii naziemnej zdjęcia są wykonywane za pomocą:

·         fototeodolitów,

·         mniejszych kamer fotograficznych,

·         kamer stereometrycznych, pozwalających na jednoczesne wykonanie dwóch zdjęć.

Kamera stereometryczna

Zdjęcia fotogrametryczne

Do opracowań dwuobrazowych (stereoskopowych) wykonuje się pary zdjęć w ten sposób, żeby zdjęcia wykonane z dwóch stanowisk (z bazy) obejmowały tę samą część obiektu, a cały obiekt ujęty był na właściwej ilości odpowiednich par zdjęć.

Kierunki osi kamery przy wykonywaniu zdjęć stereoskopowych

a) – przypadek normalny;

b)- zdjęcia zwrócone w lewo;

a)   - zdjęcia zwrócone w prawo;

b)   – zdjęcia o osiach nierównoległych.

Zdjęcia lotnicze wykonane w celu opracowania mapy danego obszaru nazywane są zespołem zdjęć.

Schemat szeregowych zdjęć lotniczych

Pokrywanie się zdjęć sąsiednich w jednym szeregu -pokrycie w szeregu lub pokrycie podłużnym (p),

pokrywanie się zdjęć sąsiednich szeregów - pokrycie
w zespole lub pokrycie poprzecznym (q).

W praktyce stosuje się najczęściej pokrycie:

·         podłużne około 60%,

·         pokrycie poprzeczne około 30%. 

              W celu obliczenia liczby zdjęć dla danego obszaru (N) korzysta się z wzoru:

N =

przy czym                      Pn = bp ·bq ·mz2

bp = l ( 1 –)

bq = l ( 1 –)

l – długość boku (format) zdjęcia

p., q – pokrycie podłużne i poprzeczne w %

bp, bq – odpowiednie bazy ( odległości zdjęć) w skali zdjęcia równe (100 – n) ·l lub jak podano wyżej;

mz – skala zdjęcia;

Pc – powierzchnia obiektu;

Pn – powierzchnia objęta jedną parą zdjęć (stereogramem).

Zasady przetwarzania zdjęć lotniczych.

Zdjęcie lotnicze terenu płaskiego i mapa są utworami rzutowymi.

W celu przetworzenia zdjęcia lotniczego na mapę należy określić położenie czterech punktów (fotopunktów) odpowiednio rozmieszczonych i jednoznacznie zidentyfikowanych na zdjęciu,

Fotopunkty są to zazwyczaj dobrze sfotografowane szczegóły sytuacyjne ustala się je często po wykonaniu zdjęć.

Zdjęcia mogą być przetwarzane:

·         analitycznie,

·         analogowo,

·         graficznie,

·         ortofotograficznie.

Metoda analityczna polega na matematycznym rozwiązaniu zależności geometrycznych, jakie istnieją między terenem i jego obrazem na zdjęciu.

Rezultatem opracowań może być kreskowa mapa sytuacyjno – wysokościowa lub mapa numeryczna w postaci zapisu treści mapy na dysku komputera.

Metody analogowe polegają na mechanicznej, optycznej lub optyczno – mechanicznej rekonstrukcji wiązek promieni świetlnych, które naświetlają kliszę w momencie wykonywania poszczególnych zdjęć oraz ich orientację w przestrzeni.

Rezultatem opracowań może być kreskowa mapa sytuacyjna lub sytuacyjno – wysokościowa.

Podstawowym narzędziem wykorzystywanym do przetwarzania zdjęć lotniczych metodą analogową są autografy. Autografy są instrumentami, które pozwalają na mechaniczne kreślenie map na podstawie zdjęć lotniczych
i naziemnych.

Stereoskopowy rzut zdjęcia lotniczego

                            Metody graficzne realizują na drodze wykreślonej zależności geometrycznej pomiędzy odpowiadającymi sobie (homologicznymi) punktami zdjęć i terenu. Ze względu na ograniczoną dokładność graficzną, metody te są rzadko stosowane.

                            Metody ortofotograficzne polegają na przekształceniu obrazu zdjęcia jako rzutu środkowego na rzut ortogonalny
w określonej skali. Uzyskać to można w wyniku procesu zwanego przetwarzaniem.

Do przetwarzania zwykłego lub strefowego stosuje się instrumenty, zwane przetwornikami.

Metody ortofotograficzne różnią się od metod analitycznych
i analogowych przede wszystkim tym, że końcowym rezultatem opracowania jest fotomapa, a nie mapa kreskowa.

Zdjęcia stereoskopowe i ich obserwacje.

              Do obserwowania zdjęć stereoskopowych służą przyrządy zwane stereoskopami zwierciadlanymi lub lustrzanymi.

Dwa zdjęcia stereoskopowe wykonane kamerą pomiarową z dwóch końców bazy nazywamy stereogramem.

Stereoskop

a)    stereoskop zwierciadlany,

b)    bieg promieni w stereoskopie zwierciadlanym.

Zdjęcie stereoskopu

Przykłady wykorzystania techniki i opracowań fotogrametrycznych dla potrzeb rolnictwa i leśnictwa.

Zastosowanie opracowań fotogrametrycznych dla potrzeb melioracji wodnych.

Mapy, wykonane techniką fotogrametryczną mogą służyć podstawowym celom, jakimi są:

·         na etapie projektowania – zabezpieczenie możliwości prawidłowego zaprojektowania wszystkich rodzajów urządzeń i budowli wodno – melioracyjnych oraz ścisłego ustalenia kosztów ich realizacji,

·         na etapie realizacji – wierne z projektem wzniesienie obiektów w terenie.

Wyżej wymienione korzyści wynikające z wykorzystania zdjęć lotniczych umożliwiają:

·         rozszerzenie wiadomości o terenie i potrzebie melioracji,

·         otrzymanie wiadomości i danych o zbiornikach wodnych niedostępnych do badań i pomiarów bezpośrednich.

Opracowanie map ewidencji gruntów na podstawie materiałów fotogrametrycznych.             

Większość map ewidencyjnych dla terenów wiejskich opracowana została na podstawie uczytelnionych zdjęć lotniczych.

Za wykorzystaniem tej metody przemawiają następujące czynniki:

-         możliwość objęcia opracowaniem dużego terenu w krótkim czasie;

-         brak odpowiednio zagęszczonej sieci osnowy poziomej;

-         duża ilość informacji dostarczana na zdjęciu lotniczym;

-         możliwość szybkiego opracowania mapy kreskowej na podstawie uczytelnionego zdjęcia.

Zastosowanie technik fotogrametrycznych w badaniach nad regionizacją upraw rolnych.             

W krajach zachodniej Europy i USA stworzono model służący do planowania regionów rolniczych. Do przeprowadzania badań wykorzystano możliwości monitorowania wilgotności gleb przy pomocy satelitów LANDSAT i SPOT oraz metody pozwalające na prognozowanie plonów na podstawie zdjęć satelitarnych.

Wykorzystanie zdjęć satelitarnych w monitorowaniu lasów.

                Zdjęcia satelitarne pozwalają na ocenę kondycji terenów zalesionych oraz umożliwiają obserwację zachodzących tam przemian.

Poprzez odpowiednie przetworzenie zdjęć satelitarnych uzyskujemy następujące informacje:

-         dane dotyczące zdrowotności i uszkodzeń lasu;

-         dane pozwalające na ocenę skutków pożaru lasów;

-         dane o zalesieniach i bioróżnorodności  w aspekcie ochrony krajobrazu.

14