Wykorzystanie materiałów fotogrametrycznych do … · 2013. 4. 11. · Najwcze śniej zastosowano...

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Leszek Wiatr

Wykorzystanie materiałów fotogrametrycznych do opracowywania map 311[10].Z4.02 Poradnik dla ucznia

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007


1

Recenzenci: mgr inŜ. Wanda Brześcińska mgr inŜ. Julitta Rosa Opracowanie redakcyjne: mgr inŜ. Barbara Kapruziak Konsultacja: mgr Małgorzata Sienna Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[10].Z4.02 „Wykorzystanie materiałów fotogrametrycznych do opracowywania map”, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik geodeta. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007


2

SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 4 3. Cele kształcenia 5 4. Materiał nauczania 6

4.1. Fotogrametria naziemna 6 4.1.1. Materiał nauczania 6 4.1.2. Pytania sprawdzające 10 4.1.3. Ćwiczenia 11 4.1.4. Sprawdzian postępów 11

4.2. Prace polowe i kameralne opracowania stereogramu naziemnego 12 4.2.1. Materiał nauczania 12 4.2.2. Pytania sprawdzające 16 4.2.3. Ćwiczenia 16 4.2.4. Sprawdzian postępów 16

4.3. Elementy projektu lotu fotogrametrycznego 17 4.3.1. Materiał nauczania 17 4.3.2. Pytania sprawdzające 20 4.3.3. Ćwiczenia 21 4.3.4. Sprawdzian postępów 22

4.4. ZaleŜności występujące w projektowaniu lotu fotogrametrycznego 23 4.4.1. Materiał nauczania 23 4.4.2. Pytania sprawdzające 31 4.4.3. Ćwiczenia 31 4.4.4. Sprawdzian postępów 32

4.5. Fotogrametryczne metody opracowania zdjęć 33 4.5.1. Materiał nauczania 33 4.5.2. Pytania sprawdzające 34 4.5.3. Ćwiczenia 35 4.5.4. Sprawdzian postępów 35

4.6. Teledetekcja satelitarna 36 4.6.1. Materiał nauczania 36 4.6.2. Pytania sprawdzające 37 4.6.3. Ćwiczenia 37 4.6.4. Sprawdzian postępów 38

4.7. Fotointerpretacja zdjęć lotniczych 39 4.7.1 Materiał nauczania 39 4.7.2. Pytania sprawdzające 41 4.7.3. Ćwiczenia 41 4.7.4. Sprawdzian postępów 42

5. Sprawdzian osiągnięć 43 6. Literatura 47


3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o fotogrametrii i opracowywaniu

fotogrametrycznym zdjęć lotniczych, satelitarnych i naziemnych. W poradniku umieszczono:

– wymagania wstępne, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

– cele kształcenia, czyli wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

– materiał nauczania, czyli wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki modułowej,

– zestaw pytań sprawdzających, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści, – ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne, – sprawdzian postępów, – sprawdzian osiągnięć, czyli przykładowy zestaw zadań; zaliczenie testu potwierdzi

opanowanie materiału całej jednostki modułowej, – literaturę.

Schemat układu jednostek modułowych

311[10].Z4 Fotogrametria

311[10].Z4.01 Opracowanie

fotogrametrycznych zdjęć lotniczych, satelitarnych

i naziemnych

311[10]. Z4.02 Wykorzystanie materiałów

fotogrametrycznych do opracowywania map


4

2. WYMAGANIA WST ĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − posługiwać się aparatem fotograficznym (klasycznym i cyfrowym), − rozróŜniać zdjęcia fotogrametryczne, − dobierać sprzęt do wykonywania zdjęć fotogrametrycznych, − mierzyć współrzędne tłowe i paralaksy punktu, − sporządzać projekt realizacji zdjęć naziemnych i lotniczych, − przygotowywać zdjęcia do obserwacji stereoskopowych, − korzystać z róŜnych źródeł informacji, − obsługiwać komputer, − współpracować w grupie.


5

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − określić zasady projektowania lotu fotogrametrycznego, − określić zasady sporządzania kreskowych map sytuacyjnych i sytuacyjno-

wysokościowych na podstawie zdjęć fotogrametrycznych, − wskazać moŜliwości wykorzystania fotogrametrii i teledetekcji w róŜnych dziedzinach

gospodarki, nauki i techniki, − zastosować metody fotointerpretacji zdjęć lotniczych.


6

4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Fotogrametria naziemna 4.1.1. Materiał nauczania

Fotogrametria naziemna rozwinęła się zanim zaczęto wykonywać zdjęcia lotnicze i wykorzystywano ją głównie do celów topograficznych (mapy terenów wysokogórskich). Obecnie w dobie rozwiniętej fotogrametrii lotniczej zapotrzebowanie na takie opracowania nie występuje. W ciągu ostatnich kilkunastu lat obserwuje się burzliwy rozwój fotogrametrii naziemnej dla opracowań nietopograficznych. Fotogrametria nietopograficzna (fotogrametria bliskiego zasięgu) zajmuje się pomiarem połoŜenia, kształtu, deformacji czy ruchu róŜnych naziemnych obiektów i konstrukcji np. budynków, budowli, wyrobisk w kopalniach odkrywkowych, zbiorników, osuwisk, mostów, zapór, luster anten radarowych, maszyn i ich detali, ciała człowieka itp. Zdjęcia wykonuje się ze stanowisk naziemnych, a sama kamera jest umieszczona na statywie. Kamera jest nieruchoma, więc jest czas, aby nadać jej załoŜone połoŜenie względem obiektu fotografowanego. SłuŜy do tego celu, sprzęŜone z właściwą kamerą pomiarową urządzenie kątomiercze (teodolit) i taki zestaw nazywamy fototeodolitem. Kamery pomiarowe są najczęściej ogniskowane na róŜne odległości fotografowania, są wyposaŜone w doskonałe, jasne obiektywy z migawkami centralnymi i moŜliwością synchronizacji z lampą błyskową. Kamera moŜe być nachylona skokowo o róŜne kąty, aŜ do pionowego skierowania osi optycznej. Do przestrzennych opracowań niezbyt duŜych obiektów stosujemy kamery stereometryczne. Kamera taka składa się z dwóch identycznych kamer fotograficznych o sprzęŜonych migawkach połączonych na sztywno bazą. Baza ta ma długość zwykle 40 lub 120 cm, a osie kamer są wzajemnie równoległe i prostopadłe do bazy. Metoda fotogrametrii naziemnej jest szczególnie korzystna przy zastosowaniu w górnictwie odkrywkowym i podziemnym. W przypadku duŜych odkrywek węgla brunatnego metoda ta przewyŜsza pod względem wydajności metody geodezyjne, (nie bez znaczenia jest czynnik bezpieczeństwa grupy pomiarowej pracującej na zboczach skarp). Materiał zdjęciowy słuŜy do pomiaru i comiesięcznego obliczenia wydajności wyeksploatowanych mas nadkładu i węgla, a takŜe do inwentaryzacji prac górniczych. Udział fotogrametrii naziemnej w opracowaniu map kopalni odkrywkowej naleŜy uwzględnić juŜ na etapie projektowania kopalni, poprzez załoŜenie polowej osnowy fotogrametrycznej, obejmującej stanowiska fotografowania i punkty kontrolne. Lokalizacja stanowisk zaleŜy od systemu eksploatacji kopalni, która moŜe być jednoskrzydłowa (Rys. 1) lub dwuskrzydłowa (Rys. 2).


7

Rys. 1. Rozmieszczenie stanowisk fotografowania w kopalni o systemie eksploatacji jednoskrzydłowej

Rys. 2. Rozmieszczenie baz fotografowania w kopalni o systemie eksploatacji dwuskrzydłowej Zastosowanie fotogrametrii w górnictwie podziemnym nie jest tak powszechne jak w przypadku górnictwa odkrywkowego. Najwcześniej zastosowano fotogrametrię naziemną do inwentaryzacji architektonicznej (od XIX wieku). Budynki wskutek oddziaływania róŜnych czynników ulegają procesom niszczącym i z tych powodów zabytkowa substancja architektoniczna wymaga pełnej inwentaryzacji. Podczas kompletowania i wykonywania prac związanych z dokumentacją architektoniczną posługujemy się dwoma metodami: − metodą jednoobrazową polegającą na przejściu graficznym od rzutu perspektywicznego

(zdjęcia) do współrzędnych prostokątnych zgodnie z zasadami geometrii wykreślnej, − metodą stereofotogrametryczną polegającą na wykonaniu pary zdjęć (zdjęcia normalne)

ze znanej bazy.


8

Efektem takiego opracowania jest mapa elewacji (Rys. 3.) lub fragment elewacji (Rys. 4.) a dokumentacja fotograficzna stanowi materiał będący uzupełnieniem materiału graficznego.

Rys. 3. Mapa elewacji – elewacja południowa Ratusza Poznańskiego [opracowanie własne]


9

Rys. 4. Mapa fragmentu elewacji – drzwi Katedry Gnieźnieńskiej [opracowanie własne]

Policja drogowa często wykonuje zdjęcia dokumentujące zdarzenia drogowe przy uŜyciu cyfrowych aparatów fotograficznych, a otrzymane zdjęcia po poddaniu procesowi kalibracji umoŜliwiają nie tylko przeprowadzanie analizy zdarzenia, ale takŜe dokonania pomiarów (Rys. 5).


10

a)

b)

Rys. 5. Fotogram miejsca wypadku drogowego: a) stereogram, b) szkic sytuacyjny

PrzewaŜnie uŜywane są do tego celu kamery stereometryczne o długości bazy 120 cm. Przed wykonaniem zdjęć dokonuje się wyboru stanowisk fotografowania oraz rozmieszczenia punktów kontrolnych (tyczki miernicze lub plastykowe pachołki). Nie zawsze wykonuje się mapy sytuacyjne, dość często tylko zdjęcia słuŜą do przeprowadzenia analizy miejsca wypadku na podstawie modelu obserwowanego pod stereoskopem. 4.1.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń 1. Co to jest fotogrametria nietopograficzna? 2. Jakimi instrumentami wykonujemy naziemne zdjęcia pomiarowe? 3. W jakich dziedzinach oprócz geodezji najczęściej stosujemy fotogrametrię naziemną?


11

4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z opracowaniami fotogrametrycznymi (nietopograficznymi) wykorzystującymi do opracowań fotogrametrię naziemną.

Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z dostępną dokumentacją inwentaryzacji architektonicznej obiektu przestrzennego,

2) zapoznać się z dostępną dokumentacją róŜnego rodzaju wypadków drogowych. WyposaŜenie stanowiska pracy: − dokumentacja inwentaryzacji architektonicznej obiektu przestrzennego, − dokumentacja fotogrametryczna wypadku drogowego, − literatura z rozdziału 6. 4.1.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniować pojęcie: fotogrametria nietopograficzna? � � 2) określić budowę instrumentów słuŜących do wykonywania

naziemnych zdjęć pomiarowych? � � 3) scharakteryzować zastosowanie fotogrametrii naziemnej

w górnictwie odkrywkowym? � � 4) określić zastosowanie fotogrametrii naziemnej przy inwentaryzacji

architektonicznej obiektów zabytkowych? � � 5) określić zastosowanie fotogrametrii naziemnej przy dokumentacji

wypadków drogowych? � �


12

4.2. Prace polowe i kameralne opracowania stereogramu naziemnego

4.2.1. Materiał nauczania Najczęściej stosowanym rozwiązaniem w fotogrametrii naziemnej jest przestrzenne opracowanie pojedynczego stereogramu zdjęć naziemnych. Zdjęcia wykonuje się wówczas z dwóch stanowisk naziemnych (tworzących bazę stereogramu), kamerami ustawionymi na stabilnych statywach geodezyjnych. Daje to moŜliwość nadania kamerze pomiarowej załoŜonej orientacji względem fotografowanego obiektu i bazy fotografowania. W zaleŜności od orientacji osi kamer względem linii bazy moŜna wyróŜnić kilka podstawowych przypadków zdjęć naziemnych: − zdjęcia normalne w których osie kamer są poziome, wzajemnie równoległe i prostopadłe

do osi kamer, − zdjęcia zwrócone (w lewo lub prawo), w których osie kamer zachowują połoŜenie

poziome i wzajemnie równoległe, ale tworzą z bazą kąt róŜny od prostego, − zdjęcia zbieŜne o osiach dowolnie zorientowanych względem bazy, − zdjęcia nachylone (przypadek zdjęć normalnych) o osiach prostopadłych do bazy, ale

nachylonych względem poziomu o jednakowy kąt ω. Fotogrametryczne opracowanie obiektów naziemnych sprowadza się do opracowania pojedynczego lub kilku stereogramów. Przy projektowaniu opracowania naleŜy dobrać połoŜenie stanowisk i orientację kamery względem obiektu oraz rozmieszczenie punktów osnowy pomiarowej na obiekcie (Rys. 6).

Rys. 6. Powiązanie baz fotografowania i punktów kontrolnych z osnową geodezyjną:

• punkty kontrolne ο punkty poligonowe Ο stanowisko fotografowania


13

Projekt taki musi uwzględniać parametry kamery pomiarowej, ograniczenia urządzeń, na których będą opracowywane zdjęcia, wymaganą dokładność opracowania i jego koszty. Przy projektowaniu zwracamy uwagę na: − zasięg zdjęć, który ograniczony jest poziomym i pionowym kątem widzenia kamery, − zasięg stereogramu czyli ta część obiektu, która jest odfotografowana na obu zdjęciach,

a więc moŜliwa do dalszego przestrzennego opracowania. Pionowy zasięg stereogramu pokrywa się z pionowym zasięgiem kamery, a zasięg poziomy, zaleŜy od poziomego zasięgu kamery, długości bazy, jej orientacji względem obiektu i orientacji osi zdjęć. Do opracowania moŜemy jedynie wykorzystać uŜyteczny zasięg stereogramu ograniczony minimalną i maksymalną odległością punktów, których połoŜenie moŜna wyznaczyć z danej bazy z Ŝądaną dokładnością (Rys. 7).

Rys. 7. Interpretacja uŜytecznego zasięgu poziomego stereogramu

Praktycznie dla naziemnych opracowań topograficznych przyjmuje się:

Ymin = 4B

gdzie: B = S1S2

B – długość bazy stereogramu

Odległość maksymalna jest związana z moŜliwą do osiągnięcia dokładnością opracowania. Najczęściej określa się uŜyteczny zasięg stereogramu przy pomocy tzw. stosunku bazowego B:Y i wówczas:

1 1:

4 20B Y> >

− głębię ostrości czyli zakres odległości od kamery w przedziale których obiekty odfotografowują się z wystarczającą ostrością (Rys. 8).


14

Rys. 8. Geometryczna interpretacja głębi ostrości: f – odległość obrazowa odpowiadająca

zogniskowaniu obiektywu na odległość „a”, a1, a2 – maksymalna i minimalna odległość przedmiotów, które odfotografują się ostro, r – średnica przyjętego krąŜka rozproszenia (0,03 ÷ 0,05 mm), d – średnica źrenicy wejściowej obiektywu

Problem ten pojawia się, gdy:

− fotografowany obiekt jest rozległy w kierunku fotografowania, − odległość fotografowania jest mała, − fotografuje się kamerami zogniskowanymi na stałą odległość (np. kamery

stereometryczne). Mając na uwadze zasięg zdjęć, uŜyteczny zasięg stereogramu, głębię ostrości, kształt mierzonego obiektu, przyjętą metodę opracowania naleŜy opracować projekt osnowy, czyli połoŜenie obu końców bazy fotografowania względem obiektu. PołoŜenie stanowisk kamery wyznacza się metodami geodezyjnymi w układzie współrzędnych geodezyjnych. Na obiekcie zakłada się osnowę pomiarową a stanowią ją zasygnalizowane punkty lub dające się jednoznacznie zidentyfikować szczegóły obiektu, których współrzędne wyznacza się metodami geodezyjnymi. Przy znanych połoŜeniach stanowisk kamery, osnowa na obiekcie stanowi kontrolę umoŜliwiającą wprowadzenie na etapie opracowania nieznacznych korekt. Przy nieznanych połoŜeniach kamery osnowa na obiekcie jest warunkiem odniesienia pomiaru do zadanego układu współrzędnych.

Przy opracowaniu pojedynczego stereogramu moŜemy posługiwać się: 1. metodami analitycznymi, które bazują na zapisie matematycznym relacji geometrycznej

pomiędzy punktami terenowymi, a ich odpowiednikami odwzorowanymi na fotogramach. Rezultatem opracowania geometrycznego jest zazwyczaj zbiór danych numerycznych w postaci dyskretnej (współrzędne przestrzenne punktów w układzie odniesienia). W opracowaniach fotogrametrycznych stosujemy jednolity system współrzędnych. W systemie tym wyróŜniamy następujące układy współrzędnych przestrzennych: − układ współrzędnych terenowych, − lokalny układ współrzędnych fotogrametrycznych, − przestrzenny układ współrzędnych zdjęcia.


15

Opracowanie analityczne moŜna wykonać dwuetapowo: − wyznaczając współrzędne przestrzenne punktów w układzie lokalnym stereogramu, − transformując obliczone współrzędne przestrzenne punktów na układ terenowy,

2. metodami analogowymi polegającymi na rekonstrukcji połoŜenia kamer projekcyjnych zgodnie z połoŜeniem kamery w momencie ekspozycji. W praktyce dojście do takiej sytuacji odbywa się w trzech etapach: − w etapie rekonstrukcji wiązek, − w etapie orientacji wzajemnej wiązek, − w etapie orientacji bezwzględnej modelu. JeŜeli odległość obrazowa obiektywów projektorów jest taka jak obiektywu kamery pomiarowej, a diapozytywy zdjęć są umieszczone w projektorach względem ich obiektywów tak jak w kamerze, to wiązki promieni optycznych wychodzących z projektorów będą podobne (w sensie geometrycznym) do tych, które były w przestrzeni w momencie fotografowania. Przy orientacji wzajemnej wiązek odtwarza się wzajemne połoŜenie obu kamer (przy zdjęciach naziemnych nie sprawia to trudności). Na orientację bezwzględną modelu składa się skalowanie i poziomowanie modelu. Do wyskalowania modelu potrzebna jest znajomość współrzędnych geodezyjnych dwóch punktów odfotografowanych na obu zdjęciach. Do opracowań zdjęć naziemnych stosuje się prawie wyłącznie autografy z mostkiem bazowym (Rys. 9).

Rys. 9. Schemat autografu Stereometrograph VEB Carl Zeiss Jena (autograf z mostkiem bazowym)

Konstrukcja mostka bazowego pozwala rekonstruować liniowe elementy orientacji zewnętrznej zdjęć przez zmianę połoŜenia sprzęgnięć wodzideł z mostkiem bazowym (zmiana połoŜenia punktów M1 i M2). Rozwiązanie takie pozwala budować modele z bardzo krótkimi długościami baz.

Po wzajemnej orientacji i wyskalowaniu model naleŜy spoziomować. Do poziomowania modelu konieczna jest znajomość wysokości trzech punktów terenowych nie leŜących na jednej prostej.

Zbudowany na autografie i właściwie zorientowany model terenu podlega pomiarowi. Przy opracowaniach numerycznych wynikami takiego pomiaru jest zbiór współrzędnych (X,Y,Z) mierzonych punktów sytuacyjnych i wysokościowych. Przy opracowaniach graficznych wynikiem opracowania jest mapa sytuacyjno-wysokościowa. Sporządzenie takiej mapy wymaga przygotowania planszy i umieszczenie jej na koordynatografie. Kartowanie


16

elementów krzywoliniowych odbywa się poprzez wodzenie znaczka pomiarowego po modelu. Pozostałe elementy sytuacji nanosi się nakłuwając załamania granic obiektu.

Opracowanie rzeźby terenu polega na ustawieniu znaczka pomiarowego na Ŝądanej wysokości (równej wysokości warstwicy) i wodzenie tym znaczkiem po modelu.

4.2.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest baza stereogramu? 2. Jakie są podstawowe przypadki zdjęć naziemnych? 3. Jakie punkty zakładamy przy wykonywaniu opracowania metodą fotogrametrii

naziemnej? 4. Na co zwracamy uwagę przy projektowaniu opracowania metodą fotogrametrii

naziemnej? 5. Jakimi metodami naleŜy opracować pojedynczy stereogram zdjęć naziemnych? 4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zapoznaj się z dokumentacją techniczną wykonywania zdjęć fotogrametrycznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z dostępnymi projektami technicznymi wykonywania zdjęć

fotogrametrycznych, 2) rozróŜnić część kartograficzną i część opisową projektu. WyposaŜenie stanowiska pracy: − projekt techniczny wykonania zdjęć fotogrametrycznych, − literatura z rozdziału 6. 4.2.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniować bazę stereogramu? � � 2) wymienić podstawowe przypadki zdjęć naziemnych? � � 3) określić punkty potrzebne do powiązania stanowisk fotografowania

i wykonanych zdjęć z osnową geodezyjną? � � 4) określić elementy, na które zwracamy uwagę przy projektowaniu

zdjęć? � � 5) określić metody opracowania pojedynczego stereogramu zdjęć

naziemnych? � �


17

4.3. Elementy projektu lotu fotogrametrycznego 4.3.1. Materiał nauczania

Zdjęcia lotnicze w celach pomiarowych wykonuje się kamerą pomiarową zainstalowaną na pokładzie samolotu (rzadziej śmigłowca). Obecnie nie produkuje się specjalnych samolotów do wykonywania zdjęć fotogrametrycznych, lecz jedynie adaptuje się do tych celów jednostki juŜ produkowane. Samolot taki powinien się charakteryzować szeregiem cech: − duŜym zakresem prędkości, obejmującym prędkości małe (od 140 do 350 km/h), − pułapem umoŜliwiającym wykonywanie zdjęć w róŜnych skalach, − odpowiednią statecznością lotu, − czasem przebywania w powietrzu (min 6 h), − wyposaŜeniem w stanowisko nawigacyjne (celownik obserwacyjny, busola,

wysokościomierz i prędkościomierz), − moŜliwość startu i lądowania na lotniskach polowych.

Najczęściej uŜywanym samolotem jest jednosilnikowy, dwupłatowy An-2. Podstawowe dane techniczne samolotu An-2:

− prędkość maksymalna 250 km/h, − prędkość minimalna 130 km/h, − maksymalny czas lotu 7 h, − pułap 5000 m (praktycznie maksymalna wysokość fotografowania wynosi 2200 m), − zakres moŜliwych do uzyskania skal zdjęcia 1:2500 – 1:25000, − długość startu 300 m, − długość lądowania 700 m.

Wszystkie kamery lotnicze nowej generacji są przystosowane do współpracy z systemami nawigacyjnymi bazującymi na odbiornikach GPS. Stabilność takiego lotu jest wyŜsza od moŜliwej do uzyskania przy ręcznym pilotowaniu. W przypadku sprzęŜenia kamery z systemem GPS, wyzwalanie kamery następuje w zaprojektowanych miejscach przestrzeni. Systemy takie są szczególnie przydatne w terenach o mało urozmaiconym pokryciu, utrudniającym prowadzenie samolotu po zadanym kursie przy wizualnej obserwacji. Cały opracowywany teren pokrywany jest przewaŜnie zdjęciami pionowymi lub prawie pionowymi. Następuje to w zaleŜności od rodzaju wykonywanych zdjęć w pewnym ustalonym porządku. JeŜeli wykonujemy zespół zdjęć, a opracowany obszar ma regularne kształty, to jest pokrywany równoległymi do siebie szeregami zdjęć w orientacji wschód – zachód lub rzadziej północ – południe (Rys. 10).


18

Rys. 10. Podstawowe elementy zespołu zdjęć lotniczych

Szereg zdjęć wykonuje się w ciągu jednego przelotu nad terenem. Zdjęcia w szeregu wykonuje się z taką częstotliwością, aby zasięgi terenowe poszczególnych zdjęć pokryły się w ustalonym pokryciu podłuŜnym „Px”. Z pokryciem podłuŜnym jest związane pojęcie podłuŜnej bazy fotografowania „Bx” tj. odległości między sąsiednimi środkami rzutów zdjęć (między sąsiednimi miejscami ekspozycji).

Bx = a · m · (1 – px) gdzie: a – format zdjęcia, m – mianownik skali zdjęcia, px – pokrycie podłuŜne wyraŜone w procentach. Długość bazy wyraŜona w skali zdjęcia wynosi:

bx = a · (100 – px)

Oprócz pokrycia podłuŜnego wyróŜnia się pokrycie poprzeczne „Py”, określające procentowe pokrycie sąsiednich szeregów. Analogicznie moŜna mówić o bazie poprzecznej „B y” tj. odległość osi dwóch sąsiednich szeregów. Baza ta w terenie wynosi:

By = a · m · (1 – py)

i w skali zdjęcia

by = a · (100 – py) Wielkości pokrycia podłuŜnego i poprzecznego zaleŜą głównie od metody danego opracowania zdjęcia.


19

Przy przestrzennym opracowaniu autogrametrycznym: − pokrycie podłuŜne wynosi około 60%, − pokrycie poprzeczne około 30%.

Oznacza to, Ŝe w szeregu występuje pas potrójnego pokrycia wynoszący około 20% powierzchni zdjęcia, tj. pokrycie między pierwszym i trzecim zdjęciem, drugim i czwartym itd. Po wykonaniu pierwszego szeregu zdjęć, samolot wykonuje nawrót i wchodzi na linię nalotu drugiego szeregu. Zdjęcia moŜna wykonać tylko w jednym kierunku przewaŜnie wschód – zachód, lub bardziej ekonomicznie w dwóch kierunkach. Ze względu na dokładność późniejszego opracowania, a takŜe jego koszty waŜne jest ustalenie skali zdjęć. Ogólnie im skala jest większa, tym większa moŜe być uzyskana dokładność opracowania. Ale większa skala oznacza równieŜ konieczność wykonania i opracowania większej liczby zdjęć pokrywających interesujący nas obszar, co zwiększa koszty opracowania. Obecnie coraz częściej wykonuje się opracowania map w skalach: 1:2000, 1:1000, 1:500. Przy projektowaniu lotu fotogrametrycznego dąŜy się do tego, aby zsynchronizować szeregi zdjęć z ramkami sekcyjnymi map w ten sposób, by jeden szereg zdjęć pokrył szereg lub kolumnę sekcji opracowywanych map. Wymusza to projektowanie osi szeregów zdjęć przez środki sekcji. Przy wyborze kamery obowiązuje zasada, Ŝe im krótsza odległość obrazowa, tym większa dokładność opracowania wysokościowego. MoŜna np. uzyskać zdjęcia o Ŝądanej skali z mniejszej wysokości (Rys. 11.)

Rys. 11. ZaleŜność zasięgu zdjęcia od odległości obrazowej kamery

Przy wyborze kamery naleŜy jednak pamiętać równieŜ o tzw. martwych polach (Rys. 12.)


20

Rys. 12. Tworzenie się martwych pól na zdjęciu

Martwe pola są fragmentami terenu zasłoniętymi przez przeszkody (niemoŜliwe do opracowania metodami fotogrametrycznymi). Wynika stąd zasada uŜywania kamer nadszerokokątnych do opracowań o zwiększonej dokładności wysokościowej terenów płaskich i odkrytych, kamer szerokokątnym dla terenów rolniczych i podmiejskich o zabudowie jednorodzinnej i kamer normalnokątnych dla terenów górzystych i miejskich o średniej i wysokiej zabudowie. Sezon fotolotniczy dla typowych zadań fotogrametrycznych trwa od pierwszego marca do trzydziestego listopada. Liczba dni w roku przydatnych ze względów atmosferycznych do fotografowania wynosi średnio 8 dla terenu całego kraju, a dla poszczególnych obszarów jest mocno zróŜnicowana, np. dla Wielkopolski wynosi około 25 dni. Zdjęcia dla opracowania w skalach od 1:500 do 1:2000 naleŜy wykonywać w okresie wczesnej wegetacji roślin tj. od marca do połowy maja lub po zakończeniu wegetacji tj. od września do końca października. Godziny wykonywania zdjęć naleŜy tak dobierać, aby cienie rzucane były mniejsze od przedmiotów terenowych. 4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakimi cechami powinien charakteryzować się samolot przeznaczony do wykonywania

zdjęć fotogrametrycznych? 2. W jakim celu stosuje się nawigację bazującą na odbiornikach GPS? 3. Jak definiujemy podłuŜną bazę fotografowania? 4. Jak definiujemy poprzeczną bazę fotografowania? 5. W jaki sposób projektujemy szeregi zdjęć? 6. W jaki sposób wybieramy kamerę do wykonania zdjęć lotniczych? 7. Jak dokonujemy wyboru pory roku i pory dnia przy wykonywaniu zdjęć do celów

pomiarowych?


21

4.3.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z wersją fotogrametryczną samolotu An-2P.

Sposób wykonania ćwiczenia.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z podstawowymi parametrami samolotu An-2 na podstawie prospektu, 2) zapoznać się z róŜnymi wersjami samolotu An-2, 3) określić na czym polega przekształcenie samolotu An-2 na wariant fotogrametryczny

An-2P FOTO.

WyposaŜenie stanowiska pracy: − prospekt „Wielozadaniowy samolot An-2. Ćwiczenie 2

Porównaj wielkość martwych pól na zdjęciach: 1. wykonanych z tej samej wysokości kamerami o róŜnych odległościach obrazowych, 2. wykonanych kamerą o tej samej odległości obrazowej z róŜnych wysokości.


1) zapoznać się z zaleŜnościami zasięgu zdjęcia od odległości obszarowej kamery i tworzeniem się martwych pól na zdjęciu na podstawie materiału nauczania,

2) wykonać niezbędne obliczenia, 3) wykreślić martwe pola na zdjęciach wykonanych z tej samej wysokości, 4) wykreślić martwe pola na zdjęciach wykonanych kamerą o tej samej odległości

obrazowej, 5) opracować sprawozdanie techniczne z wykonanych prac.

WyposaŜenie stanowiska pracy: − bristol formatu A4, − papier formatu A4, − przybory kreślarskie, − kalkulator, − literatura z rozdziału 6.


22

4.3.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz:

Tak

Nie 1) określić cechy samolotu przeznaczonego do wykonania zdjęć

fotogrametrycznych? � � 2) określić cele stosowania nawigacji bazującej na odbiornikach GPS? � � 3) zdefiniować pojęcie podłuŜna baza fotogrametryczna? � � 4) zdefiniować pojęcie poprzeczna baza fotogrametryczna? � � 5) określić sposób projektowania szeregów zdjęć? � � 6) określić sposób wyboru kamery do wykonywania zdjęć lotniczych? � � 7) dokonać wyboru pory roku i pory dnia przy wykonywaniu zdjęć do

celów pomiarowych? � �


23

4.4. ZaleŜności występujące w projektowaniu lotu fotogrametrycznego

4.4.1. Materiał nauczania

Podstawą wykonania zdjęć lotniczych jest projekt lotu zawierający szczegółowe dane nalotu fotogrametrycznego. Do wykonania projektu niezbędne są dane, takie jak: − obrys opracowanego obiektu na mapie, − rodzaj tworzonej mapy i metody jej opracowania, − załoŜenia projektowe wynikające z ustalonych metod opracowania mapy:

− skala zdjęć, − format zdjęć, − ogniskowa kamery, − pokrycie podłuŜne, − pokrycie poprzeczne, − okres wykonania nalotu,

− lokalizacja lotnisk, z których będzie startował samolot. Korzystając z załoŜeń projektowych naleŜy określić: − długość bazy fotografowania, − odstęp między osiami szeregów, − wysokość fotografowania, − wysokość lotu względem poziomu lotniska

Ww = W + Wt – Wl

gdzie: Ww – wysokość lotu względem poziomu lotniska, W – wysokość fotografowania, Wt – średnia wysokość terenu n.p.m., Wl – wysokość lotniska n.p.m.,

− dopuszczalne odchylenie stanowiska kamery od osi szeregu (dopuszcza się odchylenie

równe 5% długości boku zdjęcia), − liczbę zdjęć w kaŜdym szeregu przy załoŜonym średnim pokryciu podłuŜnym, oraz przy

pokryciu minimalnym i maksymalnym.

Projekt lotu opracowuje się na aktualnych mapach topograficznych w odpowiedniej skali. Relacje skali wykonywanych zdjęć i map do projektu lotu są następujące:

− dla zdjęć 1:2000 – 1:3000 mapa 1:5000 – 1:10000, − dla zdjęć 1:4000 – 1:6000 mapa 1:10000 – 1:25000, − dla zdjęć 1:6000 – 1:10000 mapa 1:25000. Na mapę nanosi się osie nalotów, przedłuŜając je poza granice fotografowanego obiektu, tak aby umoŜliwi ć załodze samolotu wlot na obiekt zgodny z projektem. Długość wlotów i wylotów zaleŜy od skali mapy i wynosi: − dla mapy 1:5000 – 40 cm, − dla mapy 1:10000 – 20 cm, − dla mapy 1:25000 – 16 cm.


24

Do opracowania mapy zasadniczej i topograficznej osie nalotów powinny przebiegać przez środki sekcji tych map w kierunku wschód – zachód lub północ – południe. W zaleŜności od kształtu obiektu i ukształtowania terenu wybieramy ten kierunek, który pozwala pokryć obiekt mniejszą liczbą szeregów zdjęć. Przy sporządzaniu projektu technicznego lotu wykonujemy następujące załączniki i stosujemy następujące oznaczenia: 1) mapa:

− granica obiektu, tuszem koloru zielonego, linią ciągłą o grubości 1 mm, − granice sekcji opracowywanej mapy w odpowiednim układzie, ciągłą linią niebieską

o grubości 0,2 mm, − osie szeregów (z wlotami i wylotami) ciągłą linią czerwoną o grubości 0,3 mm, − granica obszaru fotografowania wzdłuŜ kierunku lotu powinna być powiększona po

dwie bazy na wlocie i wylocie kaŜdego szeregu, a poprzecznie w celu maksymalnego zabezpieczenia powinna być poszerzona o 30% wymiaru zdjęcia,

− na granicach obszaru fotografowania zaznacza się znaki włączenia i wyłączenia kamery, linią ciągłą niebieską, o grubości 1 mm, prostopadle do osi szeregu. Linie te naleŜy zakończyć strzałkami o długości 1 cm, zwróconymi w kierunku lotu,

− osie szeregów naleŜy ponumerować z północy na południe lub z zachodu na wschód czerwonymi cyframi o wysokości 6 mm,

− z mapy, na której wykonuje się projekt lotu naleŜy wybrać wzdłuŜ zaprojektowanych szeregów najniŜsze i najwyŜsze wysokości punktów terenowych i obliczyć średnią wysokość terenu nad poziomem morza dla kaŜdego szeregu, grupy szeregów lub w przypadku terenów płaskich dla całego obiektu,

− maksymalne róŜnice wysokości szczegółów sytuacyjnych na dwóch sąsiednich zdjęciach nie mogą przekraczać:

x

W∆h= ∆p

b +∆p⋅

[m] gdzie: W – wysokość fotografowania [m], bx – długość bazy w skali zdjęcia dla px = 60% [mm], ∆p – róŜnica paralaks ≤ 5 mm [mm],

− na mapę z projektem lotu naklejamy metrykę zawierającą zestawienie danych projektu.

2) metryka projektu lotu:

Nr roboty: …………………. Rejon: …………………. Kamera: ………………… Odległość obrazowa: ………….. Skala zdjęć: …………………. Pokrycie poprzeczne:

Py = ……….. Pymin = …….. Pymax = ……..

Pokrycie podłuŜne: Px = ……….. Pxmin = …….. Pxmax = …….

Powierzchnia pokryta zdjęciami: ………. Dopuszczalne odchylenie od osi szeregu: r = …………..


25

Liczba zdjęć w szeregu przy: Numer szeregu

Wysokość lotu z bazy

……… Ww [m]

Px = minPx = maxPx =

Razem

Wykonał Sprawdził Akceptował

……………. …………… ……………. 3) kalka projektu lotu:

Na podstawie sporządzonego projektu lotu wykonuje się kalkę projektu lotu, na której wykreśla się: − obrys obiektu, − osie szeregów, − współrzędne geograficzne obiektu, − średnie wysokości terenu dla kaŜdego szeregu, − wysokości lotu nad terenem dla kaŜdego szeregu, − środki rzutów i numery zdjęć w kaŜdym szeregu, − znaki włączenia i wyłączenia kamery. Na kalkę projektu nakleja się metrykę lotu identyczną jak na mapie,

4) dane techniczne projektu lotu: Do projektu dołącza się wykaz danych technicznych projektu lotu, który zawiera:

− numer roboty i nazwę obiektu, − skalę opracowania mapy, − kierunek lotu, − skalę zdjęć, − odległość obrazową kamery, − format zdjęć, − pokrycie podłuŜne, − pokrycie poprzeczne, − odstęp między osiami szeregów (baza poprzeczna), − długość bazy (baza podłuŜna), − liczba zdjęć w szeregu, − wysokość lotu, − maksymalne odchylenie od osi szeregu, − powierzchnia pokryta zdjęciami, − powierzchnia opracowania mapy i liczba sekcji, − okres wykonania zdjęć.

Przykład projektu lotu Opracuj projekt lotu fotogrametrycznego wykonanego w kierunku wschód – zachód wg podanego zadania: 1) granice obiektu:

Obszar na mapie M-34-67-B zawarty w siatce kilometrowej N – S 26 ÷ 34 W – E 62 ÷ 68

Powierzchnia terenu pokryta zdjęciami (moŜliwość zbudowania modelu przestrzennego) w celu opracowania mapy 40 km2.


26

2) kamera fotogrametryczna: − ogniskowa kamery f = 305 mm, − format zdjęć a =23x23 cm,

3) skala opracowania mapy 1:5000, 4) skala zdjęć lotniczych m = 1:15000, 5) skala mapy do opracowania projektu lotu M = 1:50000, 6) rozmazanie obrazu ≤ 0,05 mm, 7) dane potrzebne do wykonania zdjęć:

− pokrycie podłuŜne Px = 60 ± 8%, − pokrycie poprzeczne Py = 42 ± 5%,

8) lotnisko odlotowe Poznań, 9) prędkość lotu samolotu v = 150 km/h. Obliczenia wstępne: 1) obliczenie wysokości lotu

W=f s⋅ W 305mm 15000 4575000mm= ⋅ =

W = 4575m 2) obliczenie podłuŜnej bazy fotografowania

x x=a (1- ) mpB ⋅ ⋅ x 23cm (1 0,6) 15000 138000cmB = ⋅ − ⋅ =

x = 1380mB Długość bazy na mapie:

x xb = B :M x=138000cm:50000b

x=2,76cmb 3) obliczenie poprzecznej bazy fotografowania

y y=a (1- ) mpB ⋅ ⋅

y 23 (1 0,42) 15000 200100cmB cm= ⋅ − ⋅ = y 2001mB =

Długość bazy na mapie: yy= :Mb B

y=200100cm:50000b y=4,00cmb

4) obliczenie odstępu czasu między kolejnymi ekspozycjami xBT=υ

1380m 1380mT= =

150km/h 41,7m/s T=33s

5) określenie formatu zdjęcia w skali mapy

ma m

=aM

⋅

m23cm 15000

=a50000

⋅

m= 6,9cma


27

6) ustalenie granicy obszaru fotografowania. Granicę obszaru fotografowania powiększamy na wlocie i wylocie kaŜdego szeregu o dwie bazy w skali mapy 2⋅bx=5,52 cm. Poprzecznie powiększamy granicę fotografowania o 30% wymiaru zdjęcia w skali mapy 30% 6,9 cm = 2,07 cm.,

7) ustalenie znaków włączenia i wyłączenia kamery. Środek rzutu pierwszego zdjęcia kaŜdego szeregu znajduje się w odległości równej połowie wymiaru zdjęcia (w skali mapy) od granicy fotografowania. Nanosimy następnie środki rzutów następnych zdjęć szeregu (w odległości równej bazie podłuŜnej w skali mapy) aŜ dojedziemy do końca granicy fotografowania gdzie wyłączamy kamerę,

8) określenie średniej wysokości terenu nad poziomem morza dla kaŜdego szeregu (na podstawie danych odczytanych z mapy).

− 1 szereg Hmin = 39 m Hmax = 55 m Hśr = 47 m n.p.m. − 2 szereg Hmin = 434 m Hmax = 70 m Hśr = 56,7 m n.p.m. − 3 szereg Hmin = 42,2 m Hmax = 52 m Hśr = 47,1 m n.p.m. − 4 szereg Hmin = 43 m Hmax = 64 m Hśr = 53,5 m n.p.m. PoniewaŜ teren jest płaski więc ustalamy średnią wysokość terenu dla całego obiektu.

sr.ob47m+56,7m+47,1m+53,5m

=H4

sr.ob=52m npmH

9) obliczenie maksymalnej róŜnicy wysokości szczegółów sytuacyjnych na dwóch sąsiednich zdjęciach szeregu.

x

wh= ∆p

+∆pb∆ ⋅

4575m

∆h = 5mm(92+5)mm

⋅

∆h = 235,8m

Warunek ten jest spełniony na całym opracowywanym obiekcie. 10) obliczenie ilości zdjęć w szeregu przy załoŜonym średnim pokryciu podłuŜnym,

minimalnym i maksymalnym. − 1 szereg składa się z 8 zdjęć:

długość szeregu A = n · Bx

A = 8 · 1380 m = 11040 m długość bazy przy Px min

x min. x min.=a (1- ) mpB ⋅ ⋅ x min.=23cm (1-0,52) 15000B ⋅ ⋅

x min.=1656mB ilość zdjęć przy Px min

x min.

An =

B


28

11040mn=

1656m n=7zdjęć

długość bazy przy Px max xmax. xmax.=a (1- ) mpB ⋅ ⋅

xmax.=23cm (1-0,68) 15000B ⋅ ⋅ xmax.=1104mB

ilość zdjęć przy Px max

xmax.

An=

B 11040m

n=1104m

n=10zdjęć − 2 szereg składa się z 7 zdjęć:

Analogicznie jak przy pierwszym szeregu przeprowadzamy obliczenia i wówczas: przy pmin = 6 zdjęć przy pmax = 9 zdjęć

− szereg 3 i 4 zawiera 8 zdjęć więc wyniki są identyczne jak przy pierwszym szeregu. Załącznik 1 Dane techniczne projektu lotu: Nr roboty – 1/2008 Falmierowo Skala opracowania mapy – 1:5000 Kierunek lotów – zachód – wschód 1) dane podstawowe:

− skala zdjęć: 1:15000, − odległość obrazowa kamery: f = 305 mm, − format zdjęć: 23x23 cm, − pokrycie podłuŜne: px = 60%, pxmin = 52%, pxmax = 68%,

2) odstęp między szeregami (baza poprzeczna) y=2001mB

3) długość bazy x=1380mB

4) liczba zdjęć w szeregu

Długość osi lotu Liczba zdjęć w szeregu przy: Numer szeregu [cm] [km] 52%minPx = 60%Px = 68%maxPx =

1 2 3 4

25 23 25 25

12,5 11,5 12,5 12,5

7 6 7 7

8 7 8 8

10 9 10 10

Razem 98 49,0 27 31 39


29

5) wysokość lotu: − wysokość fotografowania W = 4575 m, − średnia wysokość terenu Wt = 52 m n.p.m., − wysokość lotniska (Poznań)Wl. = 94 m n.p.m. − wysokość lotu nad terenem (względem lotniska)

Ww = W + Wt - Wl Ww = 4575 + 52 – 94 Ww = 4533 m 6) maksymalne odchylenie od osi szeregu r = ± 5% · a · m r = ± 0,05 · 23 cm · 15000 r = 172,5 m (t.j. 3,4 mm na mapie 1:50000) 7) powierzchnia terenu pokryta zdjęciami 110 km2, 8) powierzchnia opracowania mapy: 40 km2; liczba sekcji: 12, 9) okres wykonania zdjęć: wrzesień 2008 r

Wykonał Sprawdził Akceptował ……………. …………… ……………. Załącznik 2 Metryka projektu lotu Nr roboty: 1/2008 Falmierowo Rejon: Kosów Kamera: MRB 30/2323 Odległość obrazową: f = 305 mm Skala zdjęć: 1:15000 Pokrycie poprzeczne: Py = 48% Pymin = 37% Pymax = 47% Pokrycie podłuŜne: Px = 60% Pxmin = 52% Pxmax = 68% Powierzchnia pokryta zdjęciami: 110 km2 Dopuszczalne odchylenie od osi szeregu: r = ±3,4 mm (mapa 1:5000)

Liczba zdjęć w szeregu przy:

Numer szeregu

Wysokość lotu z bazy

Poznań Ws [m]

60%Px = 52%minPx = 68%maxPx =

1 2 3 4

4533

8 7 8 8

7 6 7 87

10 9 10 10

Razem 31 27 39

Wykonał Sprawdził Akceptował ……………. …………… …………….


30

Załącznik 3 Fragment mapy M – 34 – 67 – B

Załącznik 4 Kalka projektu lotu


31

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie dane są niezbędne do wykonania projektu lotu fotogrametrycznego? 2. Jakie elementy lotu naleŜy określić korzystając z załoŜeń projektowych? 3. Jakie są zaleŜności pomiędzy skalami wykonywanych zdjęć a skalami map do projektu

lotu? 4. Jakie elementy projektu lotu umieszczamy na mapie topograficznej? 5. Jakie elementy projektu lotu umieszczamy na kalce projektu lotu? 6. Jakie elementy uwzględniamy w danych technicznych projektu lotu? 4.4.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Sporządź projekt lotu dla autogrametrycznego opracowania mapy sytuacyjno-wysokościowej w skali 1:2000 dla obszaru terenu na mapie………………w skali 1:25000 zawartego w siatce kilometrowej N-S……….. i W-E……. ZałoŜenia wstępne. Ze względu na opracowanie dwuobrazowe oraz charakter terenu zostanie uŜyta kamera…….. o formacie zdjęć……… ze stoŜkiem obiektywowym……… Projektowana skala zdjęć l:m – 1: ……….. Osie szeregów nalotu zostaną zaprojektowane przez środki zdjęć opracowywanej mapy l:M = 1:2000 o kierunku wschód – zachód. Przy projektowaniu nalotu baza poprzeczna powinna być równa szerokości sekcji mapy (pokrycie poprzeczne terenu wynosi py = ……) Projektowane pokrycie podłuŜne px = …, pxmin =….., pxmax =…… Lotnisko odlotowe Poznań 94 m n.p.m. Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z przykładem projektu lotu zawartym w materiale nauczania, 2) sformułować temat ćwiczenia w oparciu o wytyczne podane przez nauczyciela, 3) wykonać obliczenia wstępne, 4) sporządzić załącznik nr 1: „Dane techniczne projektu lotu”, 5) sporządzić załącznik nr 2: „Metryka projektu lotu”, 6) sporządzić załącznik nr 3: „Fragment mapy topograficznej z naniesionym projektem

lotu”, 7) sporządzić załącznik nr 4: „Kalkę projektu lotu”, 8) opracować sprawozdanie techniczne z wykonanych prac. WyposaŜenie stanowiska pracy: − komplet map topograficznych, − papier formatu A4, − kalka techniczna, − przybory kreślarskie, − kalkulator.


32

4.4.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić dane niezbędne do wykonania projektu lotu

fotogrametrycznego? � � 2) określić elementy projektu lotu wynikające z załoŜeń projektowych? � � 3) dostosować skalę wykonywanych zdjęć lotniczych do skali mapy, na

której wykonujemy projekt lotu fotogrametrycznego? � � 4) wymienić elementy projektu lotu umieszczone na mapie projektu

lotu? � � 5) wymienić elementy projektu lotu umieszczone na kalce projektu lotu? � � 6) wymienić elementy umieszczone w danych technicznych projektu

lotu? � �


33

4.5. Fotogrametryczne metody opracowania zdjęć 4.5.1. Materiał nauczania

Nowoczesne opracowania geodezyjno-fotogrametryczne są realizowane metodami numerycznymi lub cyfrowymi. Produktami końcowymi takich opracowań są numeryczne sytuacyjne mapy wektorowe, Numeryczny Model Terenu (NMT) (opisujący ukształtowanie terenu) lub cyfrowa ortofotomapa. Współczesne techniki pomiarowe mogą bezpośrednio zasilać bazy danych Systemów Informacji Przestrzennej (SIT) w obiekty terenowe zlokalizowane przestrzennie w docelowym systemie odniesienia. Metody fotogrametryczne jako najbardziej zautomatyzowane i wydajne są stosowane do tych celów najczęściej. Obecne technologie opracowań fotogrametrycznych mogą realizować jedno z następujących zadań: − kameralne zagęszczenie osnowy (aerotriangulacja);

podstawowym instrumentem do wykonania obserwacji jest autograf analityczny lub autograf cyfrowy (pomiar współrzędnych tłowych metodą korelacji obrazów). Proces aerotriangulacji w efekcie finalnym definiuje na kaŜdym stereogramie grupy punktów nowo wyznaczonych, dla których są określone współrzędne terenowe w układzie zdefiniowanym przez grupy punktów osnowy polowej. Jednocześnie wyznaczane są elementy orientacji zewnętrznej zdjęć lub elementy orientacji bezwzględnej modelu w bloku, które mogą być wykorzystywane na etapie rekonstrukcji modeli fotogrametrycznych przed procesem pomiaru NMT lub stereodigitalizacji. Bardzo istotnym czynnikiem podnoszącym efektywność procesu aerotriangulacji jest uwzględnianie dodatkowych obserwacji geodezyjnych w postaci wyznaczanych pozycji środków rzutów techniką GPS,

− wektoryzacja obiektów topograficznych 3D (stereodigitalizacja); proces pozyskiwania danych geometrycznych o obiektach nazywamy często stereodigitalizacją. Dla wykonania stereodigitalizacji wykonuje się rekonstrukcję modelu przestrzennego terenu na podstawie pary zdjęć na autografie analogowym, analitycznym lub cyfrowym, a następnie poprzez interpretację i pomiar określa się lokalizację wybranych obiektów w zewnętrznym układzie odniesienia. Tego typu pomiar prowadzi do prezentacji kaŜdego mierzonego obiektu w zapisie numerycznym przyporządkowując go do jednego z podstawowych typów: − obiektu punktowego – prezentacja symboliczna z prawidłową lokalizacją centrum

zastosowanego symbolu, − obiektu liniowego – prezentacja ciągiem polilinii otwartej lub zamkniętej

kartometrycznie lokalizującej prezentowany obiekt, − obiektu powierzchniowego – obszar zamknięty ciągiem liniowym

z przyporządkowanym sposobem uŜytkowania wydzielonego obszaru. Do wykonania stereodigitalizacji zdjęć lotniczych na instrumentach fotogrametrycznych moŜna wykorzystywać bezpośrednio oprogramowanie, w którym docelowo będzie prowadzony system informacji przestrzennej. Co znacznie ułatwia transfer danych i zakładanie lub aktualizację bazy danych w systemie. Efektywne wykonywanie procesu aktualizacji wymaga nakładanie istniejącej zawartości bazy geometrycznej (mapy numerycznej) na modele fotogrametryczne utworzone z aktualnych zdjęć lotniczych,

− pomiar fotogrametryczny NMT; w metodach tradycyjnych topograficzna powierzchnia terenu jest najczęściej prezentowana w postaci mapy warstwicowej. Stosowanie metod numerycznych prowadzi do utworzenia modelu cyfrowego w postaci dyskretnej ze znanym algorytmem


34

interpolacyjnym. Uniwersalny (uŜytkowy) model cyfrowy terenu budowany jest najczęściej w postaci regularnej siatki powierzchniowej. Taki model jest uzupełniany następującymi typami danych: − liniami szkieletowymi, − liniami nieciągłości terenu, − kotami (punktami) wysokościowymi, − granicami wyłączeń. Ukształtowanie pionowe terenu NMT przy zastosowaniu fotogrametrycznych technik numerycznych wykonywanych na autografie analitycznym lub cyfrowym moŜe być określone przez: − bezpośredni pomiar (kodowanie) warstwic, − dynamiczną rejestrację przekrojów, − pomiar wysokości w regularnej siatce sytuacyjnej, − pomiar punktów rozproszonych. KaŜde oprogramowanie uŜytkowe posiada moduły programowe do prezentacji i dalszego wykorzystania NMT takie jak: − wykonywanie zestawień tabelarycznych, − tworzenie rysunków warstwicowych, − generowanie map, spadków lub pochyleń, − wykonywanie profili o zadanej lokalizacji w terenie, − tworzenie rysunków aksonometrycznych i w rzucie środkowym, − generowanie danych do przetwarzania ortograficznego zdjęć i obrazów satelitarnych, wyznaczanie objętości lub ich zmian w czasie.

− generowanie cyfrowej ortofotomapy; pod pojęciem cyfrowej ortofotomapy naleŜy rozumieć rastrowo zapisany obraz powierzchni terenu przetworzony z obrazów cyfrowych do postaci kartometrycznej. Chcąc zachować źródłową zawartość informacyjną zdjęć lotniczych na etapie skanowania (zamiana postaci analogowej na cyfrową) stosowany jest mały wymiar piksela co wymaga bardzo duŜych zbiorów danych np. zdjęcia lotnicze zeskanowane pikselem 12,5 µm tworzą plik 352 MB. Technika cyfrowej ortofotografii pozwala przetworzyć obraz utworzony w dowolnej projekcji na obraz wynikowy w odwzorowaniu ortogonalnym. Do procesu korekcji geometrycznej wpływu orientacji zewnętrznej urządzenia rejestrującego oraz deniwelacji terenu określane są wcześniej parametry orientacji zewnętrznej zdjęcia oraz NMT. Samo przetwarzanie ze względu na ilość danych (pikseli) podlegających obróbce wykonywane jest na specjalizowanych stacjach roboczych. Produkt w postaci cyfrowej ortofotomapy powinien charakteryzować się określoną kartometrycznością (mp = ±0,2 mm w skali drukowanej mapy) oraz jakością radiometryczną (błędy tonalne wynikające np. z łączenia zdjęć wykonanych w róŜnych terminach).

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaki jest końcowy produkt nowoczesnych opracowań geodezyjno-fotogrametrycznych? 2. Na czym polega kameralne zagęszczenie osnowy tzw. aerotriangulacja? 3. Na czym polega wektoryzacja obiektów topograficznych typu 3D tzw. stereodigitalizacja? 4. Jakimi elementami uzupełniamy uniwersalny model cyfrowy terenu? 5. Jak moŜemy wykorzystać NMT? 6. Na czym polega generowanie cyfrowej ortofotomapy?


35

4.5.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Wykonaj notatkę sprawozdawczą z wycieczki technicznej do firmy geodezyjnej wykonującej nowoczesne opracowania geodezyjno-fotogrametryczne (np. w Poznaniu do Pracowni Fotogrametrii przy Geopozie).


1) wziąć udział w wycieczce, 2) bacznie obserwować prezentowane sposoby opracowań geodezyjno-fotogrametrycznych, 3) wykonać notatki w czasie prezentacji, 4) sporządzić sprawozdanie z uwzględnieniem szczegółowego opisu nowoczesnych

opracowań geodezyjno-fotogrametrycznych.

WyposaŜenie stanowiska pracy − notatnik, − długopis. 4.5.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wymienić końcowe produkty nowoczesnych opracowań geodezyjno-

fotogrametrycznych? � � 2) zdefiniować kameralne zagęszczanie osnowy tzw. aerotriangulacji? � � 3) zdefiniować wektoryzację obiektów topograficznych typu 3D

tzw. stereodigitalizację? � � 4) wymienić elementy jakimi uzupełniamy uniwersalny model cyfrowy

terenu? � � 5) wymienić przykładowe wykorzystanie NMT? � � 6) zdefiniować generowanie cyfrowej ortofotomapy? � �


36

4.6. Teledetekcja satelitarna 4.6.1. Materiał nauczania

Słowo „teledetekcja” pochodzi od greckiego słowa „tele”- daleko i łacińskiego „delekto”- wykrywanie.

Teledetekcja jest działem nauk technicznych zajmującym się pozyskiwaniem wiarygodnych informacji o obiektach fizycznych i ich otoczenia drogą rejestracji, pomiaru i interpretacji obrazu lub ich reprezentacji numerycznych otrzymywanych z sensorów nie będących w bezpośrednim kontakcie z tymi obiektami. Sensorami nazywa się urządzenia słuŜące do wykrywania i pomiaru energii elektrycznej oraz rejestracji jej w róŜnych postaciach zapisu. Informacje teledetekcyjne otrzymuje się przez zdalną rejestrację promieniowania oraz interpretację rezultatu rejestracji (w postaci zdjęć i obrazów). Zdalna rejestracja korzysta z dwóch systemów: a) aktywnego który rejestruje promieniowanie elektromagnetyczne z własnych źródeł

energii. Promieniowanie to odbite od obiektu do ośrodka, jest przetwarzane na obraz (radar, sonar, noktowizor a nawet zwykła fotografia),

b) pasywnego, który reaguje na promieniowanie wysyłane z zewnętrznych źródeł naturalnych np. Słońca. Rejestracja obrazów w tym systemie moŜe się odbywać metodami fotograficznymi lub niefotograficznymi w róŜnym zakresie promieniowania elektromagnetycznego.

Obraz moŜe być zarejestrowany dzięki temu, ze w płaszczyźnie obrazu urządzenia wykrywającego znajdują się róŜnego rodzaju elementy wraŜliwe na emisję promieniowania np. emulsje fotograficzne, czujniki fotoelektroniczne lub inne detektory (aparaty fotograficzne, radiometry, skanery, systemy radarowe i mikrofalowe).

Informacje o obiektach są zbierane zdalnie w postaci: a) zobrazowań analogowych czyli obrazy o modulowanej jasności (półtonowe lub barwne)

np. zdjęcia fotograficzne czarno-białe, barwne lub wielospektralne i spektostrefowe, obrazy termowizyjne i radarowe albo wykresy natęŜenia odbitego promieniowania,

b) obrazów cyfrowych czyli uporządkowanym zbiorem odpowiedzi spektralnych zapisanych na komputerowym nośniku danych. Odpowiedź spektralna to energia odbita w określonym przedziale promieniowania elektromagnetycznego, czyli w tzw. przedziale spektralnym.

Zdalne zbieranie informacji o powierzchni Ziemi i zjawiskach na niej zachodzących moŜna podzielić na trzy grupy: a) techniki fotograficzne wykorzystujące do rejestracji obrazu na materiale światłoczułym

promieniowanie widzialne i bliską podczerwień, b) techniki skanerowe i telewizyjne, w których materiał światłoczuły został zastąpiony

wysokoczułymi detektorami pracującymi od ultrafioletu do podczerwieni termalnej (średniej),

c) techniki radarowe wykorzystujące do rejestracji mikrofale. Satelitarne badania powierzchni Ziemi rozpoczęto w roku 1946, kiedy rakieta V-2

wyposaŜona w aparat fotograficzny, dostarczyła obrazy powierzchni Ziemi z wysokości 120 km. Od 1957 roku pozyskiwanie informacji tym sposobem odbywa się przy wykorzystaniu sztucznych satelitów, wyposaŜonych w odpowiednią aparaturę pomiarową. Satelita porusza się po orbicie eliptycznej, której jednym z ognisk jest Ziemia (Rys. 13).


37

Ziemia

Perygeum

Apogeum

Rys.13. Elementy elipsy orbity

W przestrzeni umieszcza się satelity przeznaczone do róŜnorodnych badań:

− meteorologiczne, − telekomunikacyjne, − astronomiczne.

Do badaniach zasobów Ziemi skonstruowano w USA (1972 r.) satelity teledetekcyjne serii LANDSAT, które bez przerwy, aŜ po dzień dzisiejszy dostarczają coraz lepszych obrazów naszej planety. WyposaŜone są one w skaner wielospektralny oraz zespół kamer telewizyjnych i poruszają się po orbitach kołowych (~900 km). W 1986r. skonstruowano satelitę SPOT (Francja), który okrąŜa Ziemię na wysokości 832 km po kołowej orbicie. Na pokładzie satelity są zainstalowane dwa identyczne skanery, które mogą pracować w dwóch systemach: panchromatycznym lub wielospektralnym. 4.6.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jak definiujemy teledetekcje satelitarną? 2. Jak definiujemy sensory? 3. W jaki sposób otrzymuje się informacje teledetekcyjne? 4. W jakiej postaci są zbierane informacje o obiektach? 5. Jakimi technikami zbieramy informacje o powierzchni Ziemi i zjawiskach na niej

zachodzących? 6. W jakich celach umieszcza się w przestrzeni satelity? 7. Jakie znasz satelity słuŜące do wykonywania obrazów naszej planety? 4.6.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z „Atlasem zdjęć satelitarnych Polski”.


1) zapoznać się z „Atlasem zdjęć satelitarnych Polski”,


38

2) odnaleźć w „Atlasie” zdjęcie satelitarne terenów, na których mieszkasz lub które bardzo dobrze znasz,

3) porównać zdjęcie satelitarne wybranego obszaru z odpowiadającym fragmentem mapy topograficznej.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

− „Atlas zdjęć satelitarnych Polski”, Andrzej Ciołkosz, Marek Ostrowski SCI ART. Warszawa 1995.

4.6.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniować pojęcie teledetekcji satelitarnej? � � 2) zdefiniować pojęcie sensora? � � 3) określić systemy zdalnej rejestracji? � � 4) określić postacie zbierania informacji o obiektach? � � 5) określić techniki zbierania informacji o powierzchni Ziemi

i zjawiskach na niej zachodzących? � � 6) określić cele w jakich umieszcza się satelity w przestrzeni? � � 7) porównać satelitę LANDSAT z satelitą SPOT? � �


39

4.7. Fotointerpretacja zdjęć lotniczych 4.7.1. Materiał nauczania

Fotointerpretacja polega na rozpoznawaniu, czyli odczytywaniu i wykrywaniu na zdjęciach nie tylko poszczególnych obiektów, ale równieŜ współzaleŜności pomiędzy elementami krajobrazu i właściwościami tych obiektów, które nie odfotografowały się bezpośrednio na zdjęciach. KaŜde zdjęcie lotnicze zawiera pewien zakres informacji, o odfotografowanym terenie, a wydobycie tych informacji jest głównym celem fotointerpretacji.

Ze względu na stosowane metody rozróŜniamy fotointerpretacje: − kameralną, w której ocena oraz klasyfikacja obiektów i zjawisk, odbywa się

w warunkach laboratoryjnych, − polową, podczas której wizualna obserwacja obiektów i zjawisk w terenie prowadzi do

ich rozpoznania, oceny i identyfikacji, − kombinowaną, będącą połączeniem powyŜszych metod. Odczytanie obrazu składa się z trzech etapów: a) wykrywanie obiektów, zjawisk, czy procesów na podstawie ich cech zewnętrznych np.

barwy, kształtu, struktury, b) rozpoznanie obiektu, będącego potwierdzeniem poprawności wstępnych spostrzeŜeń na

podstawie ich cech rozpoznawczych (bezpośrednich i pośrednich), prowadzącego do zaklasyfikowania wykrytych obiektów do określonej kategorii,

c) identyfikacji szczegółowej, polegającej na dokładnym opisaniu określonego obiektu w oparciu o materiały źródłowe, dzięki czemu moŜe on być wyróŜniony spośród innych o podobnych cechach.

Fotointerpretator dokonuje rozpoznania obiektu na podstawie ich cech rozpoznawczych:

a) bezpośrednich czyli geometrycznych, optycznych i strukturalnych charakterystyk samych obiektów,

b) pośrednich czyli ilościowych, przestrzennych, przyczynowych i funkcjonalnych zaleŜności między obiektami,

c) kompleksowych będących naturalną kombinacją cech bezpośrednich i pośrednich.

Bezpośrednie cechy rozpoznawcze to elementarne, łatwo dostrzegalne przez obserwatora właściwości obiektów, bezpośrednio odfotografowane na zdjęciu lotniczym i naleŜą do nich: a) ton obrazu fotograficznego czyli intensywność zaczernienia materiału fotograficznego

czarno-białego. ZaleŜy on od zdolności odbicia światła, przez dany obiekt, od jego oświetlenia, pory dnia, pory roku a takŜe techniki wykonania zdjęcia,

b) barwa obrazu fotograficznego jest czynnikiem ułatwiającym rozpoznawanie i identyfikację obiektów gdyŜ zdjęcia barwne są podobne do znanego obserwatorowi świata naturalnego. Często wykonuje się zdjęcia spektostrefowe barwne gdyŜ umoŜliwiają one, interpretację niektórych obiektów, nie róŜniących się między sobą na normalnych zdjęciach lotniczych barwnych lub czarno-białych,

c) wielkość jest tą cechą, którą uwzględnia się podczas rozpoznawania obiektów na zdjęciach oraz określania ich właściwości. Znajomość rozmiarów obiektów jest konieczna dla poprawnego zinterpretowania odfotografowanego terenu (określamy wzorce, które umoŜliwiają nam właściwą interpretację),


40

d) kształt jest główną i bezpośrednią cechą rozpoznawczą obrazu obiektu. Na jego podstawie stwierdza się istnienie danego obiektu i jego główne właściwości. Kształt obiektu jest nie tylko cechą rozpoznawczą bezpośrednią, ale umoŜliwia równieŜ interpretację innych właściwości obiektu, które nie odfotografowały się na zdjęciu. np. kierunek prądu rzeki ustalany na podstawie kształtu wysp,

e) cień jest bezpośrednią cechą rozpoznawczą, gdyŜ nadaje plastykę danemu obiektowi. RozróŜnia się cień własny i rzucany. Cień własny pokrywa nie oświetlone promieniami słonecznymi części przedmiotu. Cienie rzucane przez przedmioty to cienie, które powstają dzięki tym przedmiotom na powierzchni terenu lub na innym przedmiocie. Wąskie, wysokie przedmioty, jak np. kominy fabryczne, wieŜe, słupy, konstrukcje kratownicowe, drzewa najlepiej rozpoznaje się na podstawie rzucanych przez nie cieni. Obecność cienia podkreśla trójwymiarowość obiektów i stwarza większą plastyczność zdjęć,

f) struktura i tekstura obrazu fotograficznego są zaliczane do najbardziej stałych cech rozpoznawczych, gdyŜ odzwierciedlają charakter powierzchni odfotografowanego obiektu. Najczęściej strukturę obrazu określa się jako gładką, drobnoziarnistą lub gruboziarnistą. Tekstura przedstawia przestrzenne ułoŜenie poszczególnych elementów obrazu w określony wzór, rysunek lub odcień np. mozaikowe (pola uprawne), barankowe (lasy liściaste) itp. PoniewaŜ określenie struktury i tekstury moŜe mieć charakter subiektywny dlatego interpretatorzy posługują się kluczami i wzorcami fotointerpretacyjnymi.

Klucze fotointerpretacyjne – zdjęcia wraz z opisem przedstawiające pojedyncze obiekty lub elementy badanego krajobrazu geograficznego.

Wzorce porównawcze – zdjęcia wraz z opisem przedstawiające określone związki terytorialne między obiektami środowiska geograficznego, oddające struktury krajobrazu.

Pośrednie cechy rozpoznawcze wskazują za pomocą jednych obiektów i ich właściwości

na obecności innych obiektów, bądź teŜ na ich odrębność i właściwości, które nie odfotografowały się teŜ bezpośrednio na zdjęciu. MoŜna podzielić je na dwie grupy: a) cechy krajobrazowe, do których zalicza się wzajemne związki między oddzielnymi

elementami krajobrazów i jednostkami krajobrazowymi, b) cechy socjalno-geograficzne, czyli związki oraz prawidłowości, jakie zachodzą między

warunkami przyrodniczymi a działalnością człowieka (np. kształt i charakter dróg) czy związki roślinności z rzeźbą terenu i typami gleb.

Cechy kompleksowe są połączeniem bezpośrednich i pośrednich cech rozpoznawczych, gdyŜ prowadzenie fotointerpretacji wyłącznie w oparciu o cechy bezpośrednie lub pośrednie jest niemoŜliwe. Ze względu na bezpośredni związek rysunku obrazu z krajobrazami cechy kompleksowe nazywa się cechami krajobrazowymi.

Fotointerpretacja polowa tzw. uczytelnienie zdjęć jest to metoda rozpoznawania, oceny i klasyfikacji obiektów i zjawisk przedstawionych na zdjęciach lotniczych przy wykorzystywaniu wizualnej obserwacji tych obiektów i zjawisk w terenie. Fotointerpretacja polowa obejmuje trzy etapy postępowania: − prace przygotowawcze polegające na przeglądzie dostępnego materiału fotograficznego,

map topograficznych i specjalnych np. glebowych, geologicznych lub hydrograficznych. Na tym etapie ustala się plan marszrut terenowych i wybiera się obszary do badań szczegółów. Najczęściej pracuje się posiadając dwa komplety zdjęć lotniczych: − jeden komplet wykonany na papierze półmatowym lub matowym słuŜący jako podkład

do rejestracji punktów obserwacyjnych, wykreślania granic itp.


41

− drugi komplet wykonany na papierze błyszczącym słuŜący do analizy obrazu fotograficznego i do obserwacji stereoskopowych,

− prace terenowe polegające na stałej konfrontacji obrazu fotograficznego z oglądanym terenem. Bezpośrednia obserwacja w terenie pozwala na uzupełnienie lub korektę informacji uzyskanych ze zdjęć,

− opracowanie rezultatów interpretacji polowej polegającej na jasnym i zrozumiałym utrwaleniu wszystkich informacji zebranych w terenie. Opracowanie materiałów fotointerpretacji polowej ma bardzo duŜe znaczenie dla dalszego etapu postępowania fotointerpretacyjnego. Proces fotointerpretacji wymaga od obserwatora nie tylko spostrzegawczości

i umiejętności logicznego myślenia, ale równieŜ posiadania duŜej wiedzy specjalistycznej. Rozwój techniki komputerowej umoŜliwia wprowadzenie znacznej automatyzacji procesu fotointerpretacyjnego (stosowany przez słuŜby wojskowe). Proces fotointerpretacji odbywa się na obrazie cyfrowym, otrzymanym przez kamery telewizyjne z przetwornikiem CCD.

Kamery te umoŜliwiają: − przemianę obrazu zapisanego na błonie fotograficznej w obraz cyfrowy, − uzyskanie natychmiastowego powiększenia obrazu (nawet 50x) przy zachowaniu dobrej

czytelności obrazu, − regulację ostrości i kontrastowości, − rejestrację wybranych fragmentów na taśmie magnetycznej. 4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jak definiujemy fotointerpretację? 2. Jakie rozróŜniamy metody fotointerpretacji? 3. Z jakich etapów składa się odczytanie obrazu na zdjęciu? 4. Na podstawie jakich cech dokonujemy rozpoznania obiektów na zdjęciu? 5. Jakie elementy zdjęcia naleŜą do bezpośrednich cech rozpoznawczych? 6. Na jakie grupy dzielimy pośrednie cechy rozpoznawcze? 7. Do czego słuŜą kompleksowe cechy rozpoznawcze? 8. Z jakich etapów postępowania składa się fotointerpretacja polowa? 9. Na czym polega proces fotointerpretacji wykonywany przez kamery telewizyjne

z przetwornikiem CCD? 4.7.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dokonaj fotointerpretacji wybranego fragmentu zdjęcia lotniczego metodą polową. Na podstawie wykonanej fotointerpretacji wykreśl kreskową mapę sytuacyjną dla wybranego fragmentu zdjęcia w skali zdjęcia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) odszukać w materiale nauczania informacje dotyczące fotointerpretacji, 2) dokonać kameralnej fotointerpretacji wybranego fragmentu zdjęcia lotniczego, 3) wykreślić kreskową mapę sytuacyjną na podstawie wykonanej kameralnej

fotointerpretacji,


42

4) skonstruować podziałkę krokową dla określonej skali zdjęcia (kaŜdy uczeń wykonuje podziałkę dla swojego kroku),

5) dokonać terenowego uczytelnienia zdjęcia lotniczego na poligonie fotogrametrycznym, 6) wykreślić kreskową mapę sytuacyjną na podstawie wykonanej polowej fotointerpretacji, 7) porównać obie wykreślone mapy i dokonać analizy istniejącej sytuacji (obiekty

nieistniejące i nowopowstałe), 8) opracować sprawozdanie techniczne z wykonanych prac.

WyposaŜenie stanowiska pracy: − komplet zdjęć lotniczych z najbliŜszego poligonu fotogrametrycznego, − kalka techniczna, − bristol formatu A4, − papier formatu A4, − przybory kreślarskie, − kalkulator, − literatura zgodna z treścią rozdziału „Fotointerpretacja zdjęć lotniczych”. 4.7.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniować pojęcie fotointerpretacji? � � 2) wymienić stosowane metody fotointerpretacji? � � 3) określić etapy odczytania obrazu na zdjęciu? � � 4) określić cechy rozpoznawcze słuŜące do rozpoznawania obrazów na

zdjęciu? � � 5) wymienić bezpośrednie cechy rozpoznawcze? � � 6) określić grupy pośrednich cech rozpoznawczych? � � 7) zdefiniować kompleksowe cechy rozpoznawcze? � � 8) określić etapy fotointerpretacji polowej? � � 9) wymienić moŜliwości dokonania procesu fotointerpretacji na obrazie

cyfrowym? � �


43

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uwaŜnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwości odpowiedzi.

Tylko jedna jest prawidłowa. 5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce

znak X. W przypadku pomyłki zaznacz błędną odpowiedź kółkiem, a następnie ponownie zakreśl odpowiedź prawidłową.

6. Zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed wskazaniem poprawnego wyniku.

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 8. Jeśli udzielenie odpowiedzi na określone pytanie będzie Ci sprawiało trudność, wtedy

odłóŜ jego rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. 9. Na rozwiązanie testu masz 60 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADA Ń TESTOWYCH 1. Fotogrametria bliskiego zasięgu jest to fotogrametria

a) cyfrowa. b) analityczna. c) analogowa. d) nietopograficzna.

2. Podstawowym przypadkiem zdjęć naziemnych są zdjęcia a) normalne. b) prostopadłe. c) zwrócone w lewo. d) zwrócone w prawo.

3. W momencie ekspozycji etapem rekonstrukcji połoŜenia kamer projekcyjnych nie jest etap a) przekształcenia rzutowego. b) rekonstrukcji wiązek. c) orientacji wzajemnej wiązek. d) orientacji bezwzględnej modelu.

4. UŜyteczny zasięg stereogramu powinien spełniać warunek a) Ymin < 4B. b) Ymin ≥ 20B. c) Ymin ≤ 20B. d) Ymin > 4B.


44

5. W opracowaniach fotogrametrycznych nie stosuje się a) układu współrzędnych terenowych. b) lokalnego układu współrzędnych fotogrametrycznych. c) biegunowego układu współrzędnych zdjęcia, d) przestrzennego układu współrzędnych zdjęcia.

6. Samolot przeznaczony do celów fotogrametrycznych nie powinien a) być adaptowany z jednostek juŜ produkowanych. b) osiągać minimalnej prędkości lotu v > 500 km/h. c) mieć moŜliwość startu i lądowania na lotniskach polowych, d) być wyposaŜony w stanowisko nawigacyjne.

7. Celem przystosowania kamer lotniczych do współpracy z systemami nawigacyjnymi bazującymi na odbiornikach GPS jest a) wyzwalanie kamery w zaprojektowanych miejscach przestrzeni. b) wykonywanie zdjęć pionowych i prawie pionowych. c) osiągnięcie pułapu powyŜej 8000 m. d) zachowanie odpowiedniej stateczności lotu.

8. Martwe pola na zdjęciu są to fragmenty terenu a) zasłonięte przez przeszkody. b) znajdujące się w cieniu rzucanym przez obiekty terenowe. c) odfotografowane na dwóch sąsiednich zdjęciach szeregu. d) odfotografowane na trzech sąsiednich zdjęciach szeregu.

9. Średnia liczba dni w roku przydatna ze względów atmosferycznych do wykonywania opracowań fotogrametrycznych dla Wielkopolski wynosi a) 8. b) 12. c) 20. d) 25.

10. Na kalce projektu lotu nie wykreśla się a) osi szeregów, b) środków rzutów i numerów zdjęć, c) znaków włączania i wyłączania kamery, d) granic sekcji opracowywanych map.

11. Do wykonania projektu lotu nie są niezbędne dane a) rodzaj tworzonej mapy i metody jej opracowania. b) skala zdjęć. c) lokalizacja lotniska, z którego będzie startował samolot. d) określenie wpływu krzywizny Ziemi na przesunięcie radialne punktów.

12. Granicę obiektu, który naleŜy opracować, zaznacza się na mapie, na której wykonywany jest projekt tuszem koloru a) niebieskiego, linią ciągłą o grubości 1 mm. b) zielonego, linią ciągłą o grubości 1 mm. c) czerwonego, linią ciągłą o grubości 0,3 mm. d) niebieskiego, linią ciągłą o grubości 0,2 mm.


45

13. Przy wykonywaniu projektu lotu, granicę obszaru fotografowania powiększa się wzdłuŜ kierunku lotu o a) wymiar zdjęcia w skali mapy na wlocie i wylocie kaŜdego szeregu. b) 30% wymiaru zdjęcia w skali mapy na wlocie i wylocie kaŜdego szeregu. c) dwie bazy na wlocie i jedną bazę na wylocie kaŜdego szeregu. d) dwie bazy na wlocie i wylocie kaŜdego szeregu.

14. Sensorami nazywa się urządzenia słuŜące do a) wykrywania i pomiaru energii elektromagnetycznej. b) wykrywania i pomiaru energii elektromagnetycznej oraz rejestracji jej w róŜnych

postaciach zapisu. c) rejestracji promieniowania ultrafioletowego. d) rejestracji promieniowania podczerwonego.

15. Do zdalnego zbierania informacji o powierzchni Ziemi i zjawiskach na niej zachodzących nie naleŜą techniki a) fotograficzne. b) skanerowe i telewizyjne. c) radarowe. d) laserowe.

16. Do bezpośrednich cech rozpoznawczych przy wykonywaniu fotointerpretacji nie naleŜy a) ton obrazu fotograficznego. b) kształt obiektu. c) związek jaki zachodzi pomiędzy warunkami przyrodniczymi, a działalnością

człowieka. d) cień rzucany przez obiekt.

17. Kombinowana metoda fotointerpretacji zdjęcia lotniczego polega na a) ocenie oraz klasyfikacji obiektów i zjawisk w warunkach kameralnych. b) wizualnej obserwacji obiektów i zjawisk w terenie. c) wykrywaniu obiektów i zjawisk na podstawie ich cech zewnętrznych. d) połączeniu metody kameralnej z metodą polową fotointerpretacji.

18. Końcowym produktem nowoczesnych opracowań geodezyjno-fotogrametrycznych nie jest a) fotoszkic ulepszony. b) numeryczna sytuacyjna mapa wektorowa. c) NMT. d) cyfrowa ortofotomapa.

19. W zapisie numerycznym do podstawowych typów obiektu nie zalicza się obiektu a) punktowego. b) liniowego. c) powierzchniowego. d) przestrzennego.

20. Uniwersalnego modelu cyfrowego terenu nie uzupełnia się a) liniami szkieletowymi. b) liniami nieciągłości terenu. c) przekrojami poprzecznymi i podłuŜnymi. d) punktami wysokościowymi.


46

KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko ............................................................................... Wykorzystanie materiałów fotogrametrycznych do opracowywania map

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr zadania

Odpowiedź Punkty

1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d

Razem:


47

6. LITERATURA 1. Brześcińska W.: Fotogrametria 1. WSiP, Warszawa 1998 2. Brześcińska W.: Fotogrametria 3. Teledetekcja lotnicza i satelitarna. WSiP, Warszawa

1999 3. Ciołkosz A., Mieszalski J., Olędzki J.: Interpretacja zdjęć lotniczych. PWN, Warszawa

1999 4. Ciołkosz A., Ostrowski M.: Atlas zdjęć satelitarnych Polski. SCI ART., Warszawa 1995 5. Kurczyński Z., Preuss R:. Podstawy fotogrametrii. Oficyna Wydawnicza Politechniki

Warszawskiej, Warszawa 2000 6. Sitek Z.: Fotogrametria ogólna i inŜynierska. PPWK, Wrocław 2000 7. Wytyczne techniczne:

− G-4.2 Uczytelnienie fotogrametrycznych zdjęć lotniczych i pomiary uzupełniające dla mapy zasadniczej. GUGiK Warszawa

− G-5.4 Opracowanie dokumentacji wyjściowej do odnowienia ewidencji gruntów z zastosowaniem technologii fotogrametrycznej. GUGiK Warszawa

− K-1.5 Mapa zasadnicza. Opracowanie pierworysu autogrametrycznego sytuacji i rzeźby terenu. GUGiK Warszawa

− K-1.6 Mapa zasadnicza. Opracowanie pierworysu na podkładzie fotomapy i ortofotomapy. GUGiK Warszawa

− K-2.3 Sporządzanie map fotograficznych. GUGiK Warszawa − K-2.7 Zasady wykonywania prac fotolotniczych. GUGiK Warszawa − K-2.8 Zasady wykonywania ortofotomap w skali 1:10000. GUGiK Warszawa − K-3.2 Sporządzanie map inŜynieryjno-gospodarczych zakładów przemysłowych

metodą stereofotogrametryczną. GUGiK Warszawa

Wykorzystanie materiałów fotogrametrycznych do … · 2013. 4. 11. · Najwcze śniej zastosowano...

Documents

Transcript of Wykorzystanie materiałów fotogrametrycznych do … · 2013. 4. 11. · Najwcze śniej zastosowano...