FOTOGRAMETRIA: HISTÓRIA, METÓDA, TYPY, APLIKÁCIE - VEDA - 2026

Fotogrametr ed je technika pre odoberanie priestorové informácie z obrázkov, najmä letecké snímky, ale aj tých, ktoré berie na zemi alebo pod morom. Z tejto informácie sú kvantifikované rozmery a polohy reprezentovaných objektov.

Fotografie sú ploché, ako je to zobrazené na obrázku 1, ale prostredníctvom nich je možné odhadnúť napríklad výšku budov alebo hornín, či už ide o cestu, more alebo iný bod. referencie.

Obrázok 1. Letecký snímok zhotovený na vykonanie fotogrametrického prieskumu. Zdroj: Wikimedia Commons. Fotografia D Ramey Logan

Vytváranie obrazov, ktoré sú veľmi blízko realite, nie je nič nové. Veľký Leonardo da Vinci (1452 - 1519) bol priekopníkom perspektívy a zdokonaľoval svoje princípy pomocou tzv. Miznúcich bodov.

Miznúce body sú miesta na horizonte, kde sa rovnobežné čiary zbiehajú, čo divákovi poskytujú hĺbku.

Leonardo to robil malbami a kresbami vyrobenými ručne, ale od okamihu, keď bola fotografia vynájdená, v 19. storočí sa fotografie začali používať aj na technické účely.

Aimé Laussedat (1819-1907) a Albrecht Meydenbauer (1834-1921) sa tiež považovali za otcov modernej fotogrametrie. Laussedat zostavil podrobné topografické mapy v roku 1850 tým, že na plán prekrýval rôzne pohľady.

Meydenbauer, ktorý bol architektom, použil túto techniku ​​na dokumentovanie budov, ktoré by v prípade zničenia mohli byť vďaka uloženým informáciám úplne prestavané.

V 80. rokoch moderná počítačová technológia urobila z fotogrametrie veľký skok vpred a minimalizovala čas potrebný na spracovanie obrazu.

Fotogrametrická metóda

Všeobecne povedané, metóda spočíva v fotografovaní objektov, ich spracovaní a konečnom výklade. Hlavné prvky opisujúce základný princíp sú uvedené na obrázku 2:

Obrázok 2. Základný princíp snímania obrázka. Zdroj: F. Zapata.

Najprv potrebujete senzor na zachytenie obrázka a tiež šošovku, aby každý lúč svetla z určitého bodu narazil na snímač na rovnakom mieste. Ak sa tak nestane, bod sa zaregistruje ako prekrytie, výsledkom čoho bude rozmazaný alebo nezaostrený obraz.

S cieľom rekonštruovať objekt je vo fotogrammetrii zaujímavý iba priamočiary lúč nakreslený čierne na obrázku 2. To je ten, ktorý prechádza bodom nazývaným stred perspektívy v šošovke.

Ak sa tento lúč, ktorý ide priamo z objektu, prechádza cez šošovku a dosiahne senzor, je požadovaná vzdialenosť.

Stereoskopické videnie

Prirodzené videnie človeka je stereoskopické. To znamená, že vieme, do akej vzdialenosti sú objekty, vďaka tomu, že mozog spracováva zachytené obrázky a vyhodnocuje reliéfy.

Takže každé oko zachytáva trochu iný obraz a potom mozog robí prácu na ich interpretácii ako jedného, ​​s úľavou a hĺbkou.

Na plochom výkrese alebo fotografii však nie je možné vedieť, ako ďaleko alebo blízko je predmet, pretože sa stratila informácia o hĺbke, ako je to graficky vysvetlené na obrázku 3.

Ako sme už povedali, ide o hlavný lúč, ale neexistuje spôsob, ako zistiť, či je bližší, pretože objekt je malý alebo vzdialený ďalej, ale patrí k niečomu väčšiemu.

Obrázok 3. Na plochom obrázku nie je možné určiť hĺbku objektov. Zdroj: F. Zapata.

Aby sa vyriešil problém s blízkosťou, urobia sa dva mierne odlišné obrázky, ako je uvedené nižšie na obrázku 4.

Obrázok 4. Priesečník dvoch čiar nám umožňuje nájsť skutočné umiestnenie bodu v priestore. Zdroj: F. Zapata.

Poznáme priesečník lúčov pomocou triangulácie a zistíme polohu objektu, z ktorého pochádzajú. Tento postup sa nazýva „párovanie bodov“ a vykonáva sa pomocou špeciálne navrhnutých algoritmov, pretože je potrebné postup zopakovať so všetkými bodmi objektu.

Na dosiahnutie dobrých výsledkov sa berú do úvahy aj podrobnosti o polohe, uhle a ďalších charakteristikách kamery.

druhy

V závislosti od spôsobu získavania snímok existuje niekoľko typov fotogrametrie. Ak sa obrázky získavajú zo vzduchu, jedná sa o leteckú fotogrametriu.

A ak sa berú na zemi, táto technika sa nazýva pozemská fotogrametria, ktorá bola prvou praktickou aplikáciou tejto techniky.

Letecká fotogrametria je jedným z najpoužívanejších odvetví v súčasnosti, pretože umožňuje generovať vysoko presné plány a mapy. Obrázky je možné získať aj prostredníctvom satelitu, v takom prípade hovoríme o vesmíre alebo satelitnej fotogrametrii.

Podobne sa fotogrametria klasifikuje podľa použitých nástrojov a ošetrenia podľa obrázka, čo môže byť:

-Analog

-Analytics

-digital

V analógovej fotogrametrii sú zobrazovanie a spracovanie úplne optické a mechanické.

V analytickej fotogrametrii sú snímky analógové, ale spracované v počítači. A konečne, v digitálnej fotogrametrii sú rám aj systém spracovania digitálne.

Fotogrametria vs. topografie

Cieľom topografie je aj reprezentácia vidieckeho alebo mestského terénu v lietadle a zvýraznenie zaujímavých miest. A naopak, ak je to potrebné, zoberte body lietadla a umiestnite ich do vesmíru.

Z tohto dôvodu majú topografia a fotogrametria veľa spoločného, ​​avšak táto má niektoré výhody:

- Je to takmer vždy lacnejšie.

- Získavanie údajov - prieskum - je rýchlejšie, vhodné pre veľké plochy.

- Funguje najlepšie na veľmi drsnom teréne, pokiaľ nie je pokrytá hustou vegetáciou.

- Všetky body sú registrované rovnako.

- Informácie môžu byť uložené a nie je potrebné sa vrátiť do poľa, aby ste ich získali znova.

Fotogrametria jedného obrázka

Spravidla nie je možné rekonštruovať fotografovaný objekt z jednej fotografie, pokiaľ sa nepoužijú niektoré ďalšie informácie, pretože, ako sme už videli, na plochom obrázku nie je zaznamenaný žiadny záznam o hĺbke.

Obrázky stále poskytujú cenné informácie, aj keď s určitými obmedzeniami.

Predpokladajme napríklad, že chcete identifikovať lúpeže v obchode alebo v banke. Obrázok z bezpečnostnej kamery sa dá použiť na určenie výšky a postavenia osoby, ktorá sa dopustila trestného činu, porovnaním so známou veľkosťou nábytku alebo iných osôb na snímke.

Obrázok 5. Stoličky majú rovnakú veľkosť a my okamžite vieme, ktorá je najbližšia. Na druhej strane, rovnobežné čiary na podlahe, ktoré sa zbližujú, poskytujú pocit hĺbky na fotografii. Zdroj: Pixabay.

aplikácia

Fotogrametria je široko používaná v rôznych odboroch, ako je napríklad architektúra, strojárstvo a archeológia. Ako už bolo vysvetlené, používa sa vo forenznej vede a samozrejme na špeciálne efekty vo filmoch.

V technike môžu dobré obrázky napríklad odhaliť informácie o reliéfe a konfigurácii terénu. Tu sú niektoré konkrétne oblasti veľkého záujmu:

- Štúdia komunikačných trás.

- Stanovenie trás.

-Všetky pohyby.

-Urbanské plánovanie.

- Štúdium hydrografických povodí.

- Letecké prieskumy týkajúce sa prieskumu baníctva.

Fotogrametria je navyše veľmi cenným nástrojom pri:

- Architektúra : pri zvyšovaní pamiatok a budov.

- Archeológia : na rekonštrukciu starých budov zo zachovaných zvyškov.

- Zoológia : pomáha vytvárať trojrozmerné modely súčasných a vyhynutých zvierat.

- Mechanika : pri modelovaní automobilov, motorov a všetkých druhov strojových zariadení.

Referencie

1. Tím spoločnosti Adam Technologies. Ako funguje fotogrametria? Získané z: adamtech.com.au.
2. Armillary, Applied Geomatics. Fotogrametrické techniky. Získané z: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Fotomodelerové technológie. Ako funguje fotogrametria? Získané z: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Úvod do fotogrametrie a kartografie aplikovaný v stavebníctve. Vydala Univerzita Extramadura.
5. Sánchez, J. Úvod do fotogrametrie. Kanadská univerzita. Získané z: ocw.unican.es.