Post on 05-Jul-2015
1
Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară Bucureşti Facultatea de Îmbunătăţiri Funciare şi Ingineria Mediului
Specializarea de Măsurători terestre şi cadastru
GABRIEL POPESCU
CURS
FOTOINTERPRETARE şi
STEREOFOTOGRAMETRIE
2
Capitolul 3 – Fotointerpretarea
3.1 Noţiuni şi principii de fotointerpretare
Fotointerpretarea este metodologia de extragere şi
clasificare a informaţiei tematice conţinute de fotograme sau de
perechile de fotograme care alcătuiesc cuplul stereoscopic.
Fotointerpretarea constă în indentificarea pe fotodocumente a
elementelor şi fenomenelor referitoare la elementele topografice
ale terenului natural (de relief, planimetrie vegetaţie, hidrografie,
etc.) şi a obiectelor artificiale existente pe teren. Procesul de
studiere şi de culegere a informaţiilor necesare, identificând
diferitele caracteristici artificiale şi naturale din spaţiul-imagine,
este numit fotointerpretare.
Fotointerpretarea este ştiinţa localizării, descrierii şi
determinării obiectelor şi fenomenelor dintr-o imagine
fotografică. Spre deosebire de o hartă, trăsăturile de pe o
fotografie aeriană nu sunt generalizate sau reprezentate prin
simboluri. Aerofotogramele înregistrează toate caracteristicile
vizibile pe suprafaţa Pământului dintr-o perspectivă centrală şi
globală.
Deşi caracteristicile spaţiului obiect sunt vizibile, ele nu
sunt întotdeauna uşor de identificat. Cu o interpretare atentă,
aerofotogramele sunt o excelentă sursă de date spaţiale pentru
studiul mediului înconjurător.
3
În plan calitativ imaginea fotografică poate fi interpretată
cu scopul evidenţierii diverselor caracteristici ale mediului de
către specialişti din diverse ramuri ale ştiinţelor naturii sau
inginereşti.
În plan cantitativ, fotografia aeriană şi tehnicile
fotogrammetrice multispectrale în vizibil şi infraroşu permit
măsurarea formelor si dimensiunilor terenului cu ajutorul unor
instrumente clasice, în vederea elaborării hărţilor şi planurilor.
Primul obiectiv al fotointerpretării este utilizarea intensivă
a documentelor fotografice sau a imaginilor multispectrale
pentru obţinerea şi exploatarea informaţiei necesare studiilor
specifice unor domenii tematice. Fotointerpretarea este
condiţionată de acumularea prealabilă a unor cunoştinţe
referitoare la realitatea socio-economică şi fizică, tipurile
morfologice şi condiţiile specifice unui areal considerat subiect al
studiului.
Avantajele utilizării fotogramelor sunt următoarele:
- Imaginea este un mijloc de percepţie relativ obiectiv al
realităţii la un moment dat,
- Imaginea conţine o reprezentare completă a unui obiect (cu
excepţia părţilor ascunse sau mascate),
- Este un document foarte unor de manipulat, cu o mare
fiabilitate în timp (atunci când sunt luate măsuri de arhivare
speciale),
4
- Prin aerofotografiere sau prelevări de fotograme terestre se
realizează corespondenţa dintre obiectul real din teren şi
imaginea sa (mai mult sau mai puţin obiectivă ) de pe fotogramă,
- Este posibil studiul obiectelor deformabile, fragile, sensibile,
fără a intra în contact direct cu acestea şi fără a le deteriora,
- Prin fotointerpretare se realizează operaţiunea inversă
aerofotografierii prin care se încearcă reconstituirea realităţi din
teren pe baza unor criterii de analiză specifice.
Factorii importanţi la identificarea unor trăsături sunt:
forma, modelul (pattern), mărimea, culoarea sau tonul,
umbra, textura, asocierea, timpul şi perspectiva
stereoscopică.
Forma (configuraţia) se referă la aspectul imaginii
obiectului reprezentat pe imagine. Este unul din cele mai
importante criterii de fotointerpretare, precum şi de identificare a
obiectelor reale prin observaţia directă. Operatorul recunoaşte
obiectul după conturul său. În aerofotointerpretare aplicarea
acestui criteriu cere un anumit efort şi pregătire specială a
interpretatorului deoarece forma obiectelor vazute de sus difera
mult de forma lor vazuta de la sol, in perspectiva.
Este nevoie de un efort de imaginaţie din partea
fotointerpretului pentru a intui cum apare forma unui obiect pe
aerofotogramă.
Mărimea obiectelor şi respectiv a imaginilor lor constituie
un alt criteriu important pentru fotointerpretare. Întrucât
5
aerofotogramele oferă imagini reduse la scară, drept criteriu de
identificare nu mai serveşte atât mărimea reală a obiectelor şi nici
marimea redusă la scară, cât mai ales mărimea relativă a
obiectelor adică dimensiunile unui obiect (mai corect spus, ale
imaginii lui), în raport cu dimensiunile altor obiecte.
Deşi mărimea imaginii nu permite, singură, identificarea
obiectelor, împreună cu forma sa poate duce la identificare. De
exemplu imaginea casei şi cea a cuştii câinelui apar asemănător
ca formă, dar dimensiunile diferite arată evident deosebirea
dintre cele doua obiecte şi judecate în raport şi cu dimensiunile
altor obiecte din jur (garduri, copaci, arbusti), duc la identificarea
facilă a celor două obiecte.
Culoarea în cazul fotogramelor color, şi tonul, în cazul
fotogramelor alb-negru, reprezintă alte criterii directe de
identificare, dar care capătă valoare doar în combinaţie cu
parametrii de formă şi mărime.
Culoarea este un criteriu mai sigur şi mai uşor de utilizat
deoarece, din experienţa, fotointerpretului îi sunt familiare
culorile diverselor categorii de obiecte. Desigur că se impune ca
redarea culorilor să fie cât mai fidelă şi să se cunoască data
aerofotografierii căci unele obiecte, de exemplu vegetatia, îşi
modifică culoarea după sezon.
Tonul constituie criteriul de fotointerpretare în cazul
fotogramelor alb-negru, dar el are o valoare relativă, căci depinde
de mai multe variabile, nu numai de proprietăţile obiectelor.
6
De altfel, diferite parti ale aceluiasi obiect pot sa apara în
tonuri diferite, în functie de gradul de iluminare şi de directia în
care se reflecta lumina. De exemplu, feţele unui acoperis apar cu
tonuri diferite şi acest fapt îşi are valoarea lui intrucat tocmai
diferentierile de ton sugereaza forma obiectului.
Diferenţele de ton sunt criterii foarte importante pentru
identificarea vegetatiei, a fazelor fenologice ale plantelor, a
modului de utilizare a terenului, a diferenţierii tipurilor de sol sau
a suprafeţelor acvatice de uscatul din jur, etc.
Umbra reprezintă un criteriu indirect de mare importanţă,
ea redând destul de bine forma unor obiecte izolate. Forma
umbrei se aseamana, adesea, cu forma siluetei obiectului care o
genereaza, de exemplu în cazul arborilor, al stalpilor, turnurilor,
caselor, etc.
Dupa forma umbrei proiectate, se pot identifica unele
genuri şi chiar specii de arbori. Astfel, se identifică uşor
coniferele faţă de foioase, molidul faţă de pin sau brad, fagul faţă
de stejar, plopul piramidal faţă de plopul alb, sau de cel
tremurator, etc.
Lungimea umbrei indică înălţimea obiectului, iar
orientarea ei permite stabilirea punctelor cardinale sau a orei de
fotografiere.
Densitatea imaginilor unei categorii de obiecte poate servi
drept criteriu de interpretare şi identificare a acestora. De
7
exemplu, densitatea arborilor dintr-o plantaţie este mai mică
decât într-o pădure naturală aparţinând aceleaşi specii.
Densitatea reţelei hidrografice poate exprima gradul de
permeabilitate al rocilor care alcătuiesc regiunea, dar şi
informaţii climatice.
Dispersia, adică gradul şi modul de imprastiere a
obiectelor pe o anumita suprafata, poate constitui un criteriu de
fotointerpretare, care se foloseste combinat cu alte criterii. De
exemplu, existenta unor bolovani mari, dispersaţi pe un relief
uşor ondulat, permite să se tragă concluzia că este vorba de
blocuri eratice; copaci dispersaţi pe o păşune sau pe terenuri
cultivate permit reconstituirea extinderii anterioare a pădurii.
Textura reprezintă mărimea punctelor care redau obiectele
prea mici pentru a apare cu imagini distincte la scara de
reprezentare. Deci, ea depinde de mărimea obiectelor şi de scara
imaginii şi poate constitui un criteriu de fotointerpretare.
Se pot stabili scări de textură, deosebindu-se texturi foarte
fine, fine, mijlocii, grosiere, foarte grosiere, eventual cu grade
intermediare.
Textura permite să se deosebească între ele culturile
agricole, deoarece cerealele păioase şi plantele furajere apar cu
textura fină sau foarte fină, culturile de plante prăşitoare
(porumb, floarea soarelui) apar cu textura mijlocie, cartofii şi
sfecla de zahar apar cu textura grosieră iar viţa-de vie dă textura
foarte grosieră.
8
În fotointerpretarea alcătuirii litologice se poate utiliza
textura, întrucat nisipurile, argilele, marnele dau o textura foarte
fină, iar bolovanisurile, prundişurile, grohotişurile dau texturi
mijlocii sau grosiere.
Structura reprezintă modul de aranjare spaţială a
imaginilor obiectelor şi proceselor de pe o imagine. Ea se
manifestă atât în cazul obiectelor suficient de mari pentru a apare
prin imagini distincte, cât şi în cazul obiectelor mici cu
reprezentare punctiformă.
Astfel, se poate vorbi de structura reţelei hidrografice, a
aşezărilor (modul de dispunere al strazilor şi al caselor), a
pădurilor, plantaţiilor, a cailor de transport, etc. Dar şi punctele
de pe un câmp de cereale pot prezenta o structură de obicei
liniară.
Structura poate servi la identificarea unor categorii de
obiecte sau procese geografice. De exemplu, structura divergentă
a reţelei hidrografice poate indica o miscare de ridicare a scoarţei
terestre; o structura radiară centrifugă poate trăda existenţa,
odinioară, a unui con vulcanic, astazi erodat; structura liniară
dintr-o pădure poate arăta că este vorba de o plantaţie forestieră,
dacă apar numai unele aliniamente, acestea pot trăda anumite
strate de roci, care favorizează dezvoltarea unor specii de arbori.
În multe cazuri, la identificarea obiectelor individuale sau
a gruparilor de obiecte este suficient un singur criteriu, dar mult
9
mai facilă şi mai exactă devine identificarea prin utilizarea mai
multor criterii deodată.
În felul acesta se poate ajunge nu numai la identificarea
imaginilor care apar pe fotograme dar şi la deducţia unor
informaţii care nu apar vizibile direct.
Se intelege că utilizarea corectă a criteriilor de
fotointerpretare depinde în mare măsură, de gradul de pregătire
tehnică şi de profil a fotointerpretului.
Cheile de fotointerpretare pot diferi în funcţie de calitatea
fotogramei şi de scara de vizualizare. Dacă textura este mai
stabilă de la o imagine la alta, tonalitatea depinde atât de
anotimpul efectuării zborului cât şi de calitatea radiometrică a
imaginii.
Spre exemplu, în cele două imagini de mai jos, ale
aceleiaşi zone preluate la date diferite, se pot observa toate aceste
elemente menţionate mai sus. Forma unui obiect pe o fotografie
aeriană, ajută la identificarea obiectului. Formele uniforme
regulate adesea indică o intervenţie umană. Modelul este similar
cu forma, aranjarea spaţială a obiectelor (de exemplu rândul de
culturi faţă de păşune) este de asemenea util pentru identificarea
unui obiect şi a utilizării lui. Mărimea este o măsură a suprafeţei
obiectului. Caracteristicile culorii unui obiect faţă de alte obiecte
pe fotogramă (spre exemplu nisipul are un ton deschis strălucitor,
în timp ce apa, de obicei, are un ton închis). O umbră furnizează
informaţii despre înălţimea obiectului, forma şi orientarea lui.
10
Textura furnizează informaţii despre caracteristicile fizice ale
obiectului, etc.
Fotointerpretarea ce se efectuează în procesul de
stereorestituţie şi se referă la detaliile ce trebuie să figureze pe
planurile de cea mai mare generalitate se numeşte
fotointerpretare topografică.
Fotointerpretarea ce se referă la domenii de specialitate
poartă denumirea domenilui respectiv ca: fotointerpretare
geologică, fotointerpretare forestieră. În raport cu cerinţele,
fotointerpretarea poate fi simplă şi sigură sau complexă şi
îndoielnică. Astfel, pădurile, apele, construcţiile, drumurile etc.
se identifică foarte uşor şi sigur pe fotograme pe când speciile de
arbori dintr-o pădure, gradul de eroziune a solului, natura unor
roci, culturi, gradul de umiditate a solului, natura unor construcţii
11
sau lucrări din teren, camuflajele, se indentifică cu dificultate şi
deseori cu incertitudine iar alteori nu se poate face.
Fotointerpretarea se intemeiază pe studiul caractersticilor
imaginii fotografice. În mod curent acestea sunt cuprinse în două
mari grupe: caracteristici calitative şi caracteristici cantitative.
Cele calitative sunt acelea care nu se masoară în sens uzual al
cuvantului, dar pot fi evaluate subiectiv: textura, modelul, tonul
şi forma. Fotointerpretarea calitativă poate fi ajutată cu chei,
teste, şi ghizi. Caracteristicile cantitative sunt acelea care pot fi
măsurate în accepţiunea largă a cuvântului ca: suprafeţe, distanţe,
unghiuri verticale sau orizontale, înălţimi şi diametre de coroane
ca şi gradul de acoperire al terenului. Aceste caracteristici pot fi
bine valorificate în procesul de fotointerpretare dacă se cunosc
foarte bine obiectele de fotointerpretat şi însuşirile lor, felul cum
apar în imagine, dacă imaginea este redată la o scară convenabilă
şi este de bună calitate (pot fi sesizate şi detaliile, eventual şi
culorile) şi dacă imaginile se examinează şi stereoscopic, când
perceptia formelor poate fi hotărâtoare.
3.2 Aparatura şi metodele de fotointerpretare
Executarea fotointerpretării necesită aparatură de la cea mai
simplă până la cea mai complexa, în funcţie, în primul rand, de
metoda utilizată şi posibilitaţile de dotare tehnică.
Fotointerpretarea clasică se realizează cu instrumente relativ
simple, cum ar fi: lupe, stereoscoape, mese luminoase, sau cu
12
aparatură mai perfecţionată: interpretoscoape, aparate de
exploatare analogică (stereoplanigrafe, stereometrografe,
aviografe s.a.) şi aparatură complexa în cazul fotointerpretarii
automate, cum ar fi: aparatura de exploatare numerica
(convertoare A/D, D/A, microcalculatoare, staţii grafice cu
sisteme de programe specializate).
Trusa cu lupe se utilizează pentru fotointerpretarea atâat în
condiţii de birou, cât şi la descifrarea pe teren. Lupele uzuale din
trusa sunt:
- lupe cu putere de marire de 2x, f = 125mm, diametrul de 70mm;
- lupe cu putere de marire de 4x, f = 62,5mm, diametrul de 35mm;
- lupe cu putere de marire de 10x , f = 12,5mm, diametrul de 14mm,
prevăzute cu scală gradată de 10mm, divizată în zecimi de mm.
Lupele cu putere de marire de 2x şi 4x se utilizează pentru
aprecierea generală a zonei, caracterul reliefului şi al
obiectivelor. Lupele cu putere mare de marire sunt destinate
studiului în detaliu al obiectivelor şi măsurarea de elemente
componente ale acestora.
Stereoscoapele sunt aparate ce permit analiza pe baza
imaginilor în relief ( a modelelor stereoscopice). Sunt realizate în
diverse variante: stereoscoape de buzunar, de birou, cu oglinzi şi
stereopantometre. Utilizarea stereoscoapelor prezintă avantaje
deoarece contururile obiectelor se disting mult mai uşor pe
imaginea spaţială, formele obiectelor sunt mai expresive, se
13
evidenţiază legăturile cu obiectele înconjurătoare şi există
posibilitatea determinării înălţimilor.
Stereoscopul cu oglinzi (Figura 3.1) este un aparat cu care se
obţine modelul terenului pe baza a doua fotograme conjugate
(acestea trebuie să îndeplinească condiţiile impuse pentru a
forma un cuplu stereoscopic). Aparatul permite fotointerpretarea
imaginilor pozitive şi negative cu formatul: 13x13, 18x18, 24x24
şi 30x30 cm.
Fotointerpretarea este comodă şi eficientă la acest aparat,
întrucât orientarea fotogramelor şi formarea modelului
stereoscopic este simplă, materialul fotografic nu necesită
prelucrări suplimentare, câmpul vizual este mare, permiţând o
vedere de ansamblu a zonei înregistrate pe fotograme. Aparatul
are dezavantajul că sistemul optic de marire nu permite
concentrarea asupra anumitor detalii, iar analiza se face de către
un singur operator. Aparatului i se poate ataşa un dispozitiv
auxiliar pentru măsurare (stereomicrometru) sau poate fi
prevăzut cu un sistem simplu de măsurare şi trasare grafică
(stereopantometru). Stereoscoapele se utilizează, de regulă, în
combinaţie cu mesele luminoase, care pot asigura o iluminare
corespunzătoare a imaginii.
14
Figura 3.1- Stereoscopul cu oglinzi
Interpretoscopul (figura 3.2) este un aparat optic construit
special pentru fotointerpretarea fotogramelor aeriene.
Caracteristicile constructive ale aparatului prezintă o serie de
avantaje: observare stereoscopică simultana a doi operatori,
iluminare directă şi reflectată, rotire optică a imaginii, dispozitive
pentru analiza materialului fotografic în role, dispozitiv pentru
masurarea paralaxelor. Fotointerpretarea la acest aparat este
eficientă în special datorită faptului că o mare cantitate de
material fotografic se prezintă sub formă de negativ în role.
15
Figura 3.2 - Interpretoscopul
De asemenea, studiul aceleiaşi zone simultan de către doi
operatori, duce la micşorarea timpului de fotointerpretare,
posibilitatea concentrării asupra unor obiective complexe şi
mărirea considerabilă a gradului de siguranţă şi precizie a
fotointerpretarii.
Aparatura fotogrammetrică analogică permite foto-
interpretarea imaginilor în procesul de exploatare fotogram-
metrică în scopuri cartografice sau în alte scopuri. Aparatele
utilizate sunt de tipul: stereoplanigrafe, stereometrografe,
aviografe, autografe, topocarturi etc.
16
Prezentarea concretă a principiilor constructive şi a modului
de lucru cu aceste aparate face obiectul cursului de stereofoto-
grammetrie. Imaginile obţinute pentru analiză sunt clare şi
expresive, dar o mare parte din aceste aparate prezintă
dezavantajul unui câmp restrans al imaginii, datorita măririi ei,
ceea ce duce la o "rătăcire" a operatorului în cadrul
stereomodelului, având ca rezultat omiterea unor zone de analiză.
Executarea fotointerpretarii concomitent cu intocmirea
originalului de stereorestituţie este o operaţiune strict necesară în
derularea normală a procesului de cartografiere. Trebuie subliniat
că utilizarea aparaturii fotogrammetrice numai pentru foto-
interpretare este neeconomică, deoarece necesită un timp
apreciabil pentru realizarea modelelor stereoscopice şi duce la o
uzură prematură a aparaturii.
Metodele de fotointerpretare se împart în două mari
categorii: metode clasice şi metode automate.
Metodele clasice de fotointerpretare se bazează pe capacita-
tea operatorului (fotointerpretatorului) de a recunoaste şi deosebi
obiectele şi fenomenele redate pe imagini fotografice. Datorită
faptului că factorul de decizie este uman, rezultatele sunt în unele
cazuri subiective, reprezentând principala sursă de erori în
fotointerpretare.
În funcţie de locul de desfăşurare şi aparatura utilizată, foto-
interpretarea clasică se poate realiza în laborator sau pe teren.
17
Metoda fotointerpretării de laborator constituie de fapt
fotointerpretarea propriu-zisă, bazată pe analiza materialului
fotografic avut la dispoziţie, în conditii de cabinet. Utilizarea
aparaturii fotogrammetrice creează cadrul fotointerpretarii
analogice. Metoda fotointerpretării la teren s-a particularizat în
practica lucrarilor specifice sub numele de descifrare
fotogrammetrică.
Descifrarea fotogrammetrică constituie o identificare la
teren a obiectelor şi fenomenelor redate pe imagini, prin
confruntarea directă dintre obiect şi imaginea sa. Prin aceasta se
urmăreste nemijlocit la teren, determinarea naturii,
caracteristicilor, destinaţiei reale şi a poziţiei obiectelor a caror
imagini se gasesc pe fotograma. Aplicarea procedeului este
condiţionată de posibilitaţile de acces în zona respectivă şi de
mijloacele de deplasare care să asigure observarea terenului şi a
detaliilor. În cele mai frecvente situaţii, descifrarea constituie o
prelungire a fotointerpretării de birou, o completare a acesteia
direct la teren. De aceea, substituirea termenului de
fotointerpretare prin descifrare nu este întotdeauna acceptabilă,
deoarece procedeele de identificare a obiectelor şi fenomenelor
sunt diferite.
Descifrarea se aplica în mod frecvent la întocmirea hărţilor
şi planurilor, deoarece în această situaţie nu se admit omisiuni de
18
conţinut şi în plus trebuie determinate direct la teren anumite
caracteristici ale obiectelor ce nu pot fi obţinute la birou.
În cadrul fotointerpretării de laborator se disting două
procedee de bază şi anume: procedeul căutării globale şi
procedeul căutării logice (selective).
Procedeul căutării globale consta în examinarea atenta a
întregii imagini sau a materialului stereoscopic, în mod
sistematic, fără a omite nici o porţiune. În acest fel, nu va rămâne
neobservat nici un obiect sau fenomen din categoria celor
căutate, toate vor fi detectate ăi luate în evidenţa. Acest procedeu
poate satisface exigenţele de exactitate şi precizie ce se impun
fotointerpretarii. Dar aplicarea procedeului necesită însă mult
timp şi efort mare din partea fotointerpretatorului, deoarece vor fi
observate amănunţit zone mari care nu conţin informaţii utile
scopului urmărit.
Procedeul căutării logice (selective) presupune examinarea
atentă doar a acelor părţi din fotogramă sau model stereoscopic
în care probabilitatea de găsire a obiectelor şi fenomenelor de
interes este mare. Economia de timp şi energie este superioară
procedeului căutarii globale. Aplicarea procedeului căutării
selective presupune o foarte bună pregătire de specialitate a
fotointerpretatorului, pentru a putea selecta corect porţiunile care
trebuiesc examinate. De asemenea, experienţa operatorului în
executarea acestor categorii de lucrări are o mare importanţă în
19
derularea cu succes a operaţiunilor. Evident că prin omiterea
conştientă a unor zone sunt omise şi obiectele de interes ce s-ar
putea găsi în porţiunile respective, dar aceste neajunsuri sunt
compensate prin economia de timp şi de manoperă.
Fotointerpretarea automată este o metodă de extragere a
informaţiilor calitative din inregistrări aeriene şi spaţiale folosind
echipamente care permit substituirea factorului uman în
procesele de prelucrare şi decizie. Problema automatizării
fotointerpretării a apărut datorită volumului mare de informaţii
(inregistrări) care trebuie analizate şi prelucrate, a numărului
mare de operaţiuni din procesul de fotointerpretare şi a timpului
relativ scurt în care sunt solicitate anumite categorii de
informaţii. Toate acestea au condus la soluţii parţiale în
rezolvarea problemei, deci la automatizarea fotointerpretării,
ajungându-se până la sisteme automate care integrează întregul
proces. Dificultatea constă în principal în asigurarea funcţionării
coerente a doua verigi de baza şi anume: înregistrarea de
informaţii cu caracteristici viabile pentru fotointerpretarea
automată şi conceperea unui sistem de prelucrare performant
capabil sa opereze eficient cu datele furnizate şi să ofere cu
promptitudine informaţiile solicitate. Prima verigă este în general
rezolvată în condiţii acceptabile în prezent, deoarece există o
diversitate de tipuri de înregistrări care trebuie prelucrate.
Volumul mare al acestor informaţii este un neajuns foarte serios
20
în comparaţie cu capacitatea de preluare-selectare-prelucrare-
stocare a sistemelor specializate actuale.
Căile de abordare şi realizare a automatizării în foto-
interpretare sunt destul de diferite. Unele verigi ale procesului au
căpătat rezolvări consistente şi globale, cum ar fi: culegerea,
indexarea şi stocarea informaţiei primare, selectarea şi gruparea
datelor, corectarea şi filtrarea datelor prin eliminarea unor
influenţe, cum sunt: înclinările sensorului, instabilitatea
vehiculului purtător, diferenţele de nivel, aberaţiile sistemelor
optice, erorile introduse de captori şi sensori, curbura
Pământului, refracţia atmosferica şi altele.
În condiţiile prelucrării numerice (digitale) a imaginilor s-au
conceput şi realizat sisteme de conversie A/D şi D/A, strict
necesare în anumite etape de prelucrare. Tehnica digitizării
imaginilor convenţionale şi neconvenţionale este aplicată cu
succes în fotointerpretarea automată, încadrându-se în parametri
de eficienţă şi precizie impuşi de prelucrările specifice acestor
procese. În ceea ce priveşte programele complexe automate
concepute pentru interpretarea automată, acestea se bazeaza pe
prelucrări statistice ale seturilor de date şi pe procese de analiză
corelaţională, fundamentate pe soluţii riguroase preluate din
metodele de calcul în spatii n-dimensionale.
21
Capitolul 4 – Ridicări aerofotogrammetrice
Ridicările aerofotogrammetrice se execută de pe
platformele aeriene purtătoare a camerelor fotogrammetrice şi a
altor tipuri de sensori. Platformele aeriene se folosesc în zborurile
aerofotogrammetrice în scopuri de cartografiere şi pentru veriga
aeropurtată a teledetecţiei necesară calibrării înregistrărilor
satelitare.
Dintre platformele aeriene deosebim: avioane, elicoptere,
baloane, dirijabile şi planoare. Avioanele sunt platforme
consacrate ca purtătoare de senzori cu ajutorul cărora se obţin
informaţii prin: aerofotografiere, baleiere, televiziune, radar etc.
Întrucât se construiesc puţine avioane proiectate special pentru
asemenea activităţi, se utilizează şi nave aeriene care, prin
anumite amenajări, îndeplinesc condiţiile minime necesare
aerofotogrammetriei şi teledetecţiei.
Avioanele amenajate pentru ridicări aerofotogrammetrice
se mai numesc şi avioane fotogrammetrice.
Condiţiile tehnice generale pe care trebuie să le
îndeplinescă un avion fotogrammetric sunt următoarele:
a) să asigure vizibilitate bună fiecărui membru al echipajului în
faţă, în jos şi în lateral;
b) avionul să aibă o stabilitate foarte bună şi să se menţină
riguros pe direcţia de zbor. Valorile limită ale deviaţiilor sunt: în
sens longitudinal (tangaj) ±1...2° , transversal (ruliu) ±2...3° , în
azimut ±1° , în înălţime ±0,01 din înălţimea de fotografiere (h);
22
c) interiorul avionului trebuie să fie spaţios pentru a instala în
condiţii optime aparatura de înregistrare şi anexele acesteia, să
aibă amenajată o cameră obscură pentru încărcarea şi descărcarea
casetelor în timpul zborului;
d) locul de evacuare a gazelor de la motoare să fie cât mai
departe de trapa deasupra căreia este instalată aparatura de
înregistare, pentru ca aerul cald şi gazele să nu influenţeze
calitatea înregistrărilor;
e) autonomia de zbor a avionului să fie mai mare de şase ore
pentru a executa misiuni la distanţe mari şi pentru a acoperi cu
înregistrări zone complete într-o singură misiune;
f) viteza ascensională trebuie să fie suficient de mare pentru a
atinge plafonul de zbor în timp scurt (l000m în 3', 3000m în 10',
6000m în 30') şi să permită folosirea la maximum a timpului
pentru misiuni de înregistrare;
g) corespunzător plafonului de zbor trebuie să poată realiza, dacă
este necesar, o viteză minimă sub 150Km pe oră, îndeosebi
pentru aerofotografiere la scară mare şi să poată decola şi ateriza,
în unele situaţii, pe aerodromuri de rezervă (improvizate), de
dimensiuni mici;
h) avionul trebuie să fie înzestrat cu autopilot, instalaţii de radio,
instalaţii pentru oxigen, mijloace de legătură între membrii
echipajului şi instalaţie de încălzire.
Dintre condiţiile expuse, cele referitoare la stabilitate,
vizibilitate, aparatură de bord etc. sunt obligatorii pentru orice fel
23
de avion folosit în misiuni de fotografiere. Elementele cu privire
la mărimea avionului, spaţiul util din interior, autonomia şi
plafonul, de zbor, se analizează având în vedere caracteristicile
geografice şi condiţiile meteorologice ale zborului de înregistrat,
situaţia aeroporturilor şi specificul lucrării ce se execută.
În cele ce urmează se prezintă câteva tipuri de avioane
folosite ca platforme purtătoare de senzori în misiuni de
aerofotografiere şi teledetecţie. Caracteristicile principale ale
acestor platforme sunt prezentate în tabelul următor:
Nr crt
AVION
Greutatea maximă
Viteza minimă
Viteza maximă
Plafon maxim de
zbor
(kg.) (km/oră) (km/oră)
(m)
1. AN 2 5.500 85 253 4350
2. IŞ 24 2000 80 220-270 4500
3. BN Islander 2722 160
5100
4. Grand Commander 3620 150 460 8000
5. AN 30 23000 - 430 8300
6. Lockheed Electra NP3A
51000 - 612 9100
Avionul AN2 (Figura 4.1) este un biplan monomotor
folosit în diferite domenii, cu exploatare economică, siguranţă în
funcţionare, rulaj mic la decolare şi aterizare. Avionul are o bună
vizibilitate din cabina pilotului, are stabilitate longitudinală şi
transversală. Cabina pilotului şi celelalte compartimente sunt
dotate cu instalaţii de ventilaţie şi încălzire.
24
Instalaţia radio asigură legătura cu Pământul pe o distanţă
de 400Km şi împreună cu aparatura de bord asigură efectuarea de
zboruri fără vizibilitate la sol.
Avionul poate fi adaptat pentru misiuni de fotografiere prin
instalarea de camere aero-fotogrammetrice şi a altor tipuri de
sensori.
Figura. 4.1. Avionul AN 2
Avionul utilitar românesc IŞ-24 (Figura 4.2), varianta
fotogrammetrică, are un singur plan situat în partea de sus a
fuselajului, tren de aterizare neescamotabil, este echipat cu un
motor de 290CP, montat pe fuselaj şi cu pilot automat.
Pe acest avion se instalează o cameră
aerofotogrammetrică, luneta de navigaţie şi aparatul de comandă
cu intervalometru. Echipajul este format din pilot, navigator şi un
operator fotoaerian. Stabilitatea şi vizibilitatea în timpul zborului
sunt corespunzătoare.
25
Figura. 4.2 Avionul IŞ - 24 (varianta fotogrammetrică).
Avionul BN-2 Islander (Figura 4.3) este un aparat de zbor
cu un singur plan situat în partea de sus a fuselajului, prevăzut cu
un tren de aterizare neescamotabil, cu două motoare şi cu pilot
automat. În cabina avionului este instalată camera
aerofotogrammetrică, în apropierea centrului de greutate -
aparatul de comandă al camerei şi luneta de navigaţie, iar în
partea din spate este amenajată o cameră obscură pentru
încărcarea şi descărcarea casetelor cu film.
Figura. 4.3 Avionul BN - 2 Islander (varianta fotogrammetrică) .
Avionul Aerocommander este construit în două variante
Standard Commander (Figura4.4) şi Grand Commander
26
(Figura.4.5), ambele amenajate şi pentru lucrări de
aerofotografiere. Este un aparat cu două motoare cu pistoane, cu
planul aripilor sus, cu tren de decolare-aterizare escamotabil
Ambele variante sunt dotate cu pilot automat.
În varianta Standard Commander, avionul este amenajat
pentru instalarea unei camere aerofotogrammetrice şi aparatura
anexă, iar în varianta Grand Commander este amenajat pentru
instalarea a două camere aerofotogrammetrice, pe o podea
specială, cu aparatură auxiliară respectivă şi este prevăzut cu o
cameră obscură. Se pot instala şi alte sisteme de înregistrare
pentru teledetecţie.
Figura. 4.4 Standard Commander
27
Figura. 4.5 Grand Commander
Avionul AN 30 (Figura.4.6) este un aparat de zbor cu
planul sus, prevăzut cu două motoare turbopropulsoare, destinat
lucrărilor de aerofotografiere şi teledetecţie, ca laborator
aeroportat de înregistrare şi prelucrare în cadrul programelor de
cercetare a Terrei din Cosmos. Avionul este prevăzut cu instalaţie
de pilotare automată, iar pentru navigaţie a fost construită o
cabină în partea din faţă, în întregime din material transparent,
care asigură navigatorului maximum de vizibiliate.
În podeaua cabinei laborator sunt prevăzute cinci
deschizături pentru montarea aparaturii de înregistare fotografică,
optico-electronice şi spectrometrice (Figura. 4.7).
De asemenea, pe lângă cele arătate, avionul este prevăzut
cu instalaţie de navigaţie pentru fotografiere în scopuri
fotogrammetrice, dispozitiv electronic pentru intrarea în bandă,
28
pilot automat pentru altitudine şi direcţie; instalaţie pentru aer
condiţionat şi două cabine laborator.
Figura. 4.6 Avionul AN 30
Figura.4.7 Amplasarea sensorilor şi dispozitivelor anexă pe avionul AN 30.
29
4.1 Proiectul de aerofotografiere
Ridicarea fotogrammetrică începe cu proiectarea lucrărilor
fotogrammetrice ce urmează a se executa. Proiectantul trebuie să
cunoască suprafaţa de ridicat care se delimitează pe o hartă la
scara 1:100 000 sau 1:50 000. Totodată trebuie să cunoască
scopul ridicării, modul de exploatare a fotogramelor şi precizia
de atins pentru a se putea întocmi proiectul de aerofotografiere
care trebuie să precizeze: camera fotogrammetrică (distanţa
focală, formatul fotogramelor), scara fotogramelor (este funcţie
de natura rezultatului, scara planului, performanţele ansamblului
cameră-film-aparat de exploatare şi precizia ce se urmăreşte),
înălţimea de zbor deasupra terenului (se calculează funcţie de
distanţa focală f a camerei şi scara fotogramelor), traseele de zbor
trasate pe hartă (distanţa dintre ele se ia cu cca. 66 % din L pentru
a se asigura o acoperire transversală între benzi de 33 %),
acoperirea longitudinală a fotogramelor, adică în lungul benzii
(se ia 33% pentru exploatarea fotogramelor pe cuple
independente şi de 66% pentru stereocuple în serie, bineînţeles
natura filmului (pancromatic pentru scopuri metrice obişnuite) şi
timpul de expunere maxim pentru ca în condiţiile date (viteza de
zbor) să nu se producă trenarea imaginii.
Corelaţia optimă între scara planului topografic şi scara
fotogramelor se poate stabili prin relaţia lui Otto von Gruber :
mF ==== C mH
30
în care: mF este numitorul scării fotogramelor;
mH este numitorul scării planului sau hărţii;
C este factorul de economicitate care are valori în jurul
lui 200, funcţie de caracteristicile camerelor
aerofotogrammetrice şi ale aparatelor de
stereorestituţie.
După efectuarea zborului, în situaţia fotogrammetriei
convenţionale, se developează filmul, se usucă şi se fac copiile
fotografice pozitive pe hârtie, cu ajutorul cărora se întocmeşte un
mozaic la o scară convenabilă suprapunând fotogramele după detalii.
Pe mozaic se constată dacă s-au obţinut acoperirile longitudinale şi
transversale proiectate şi dacă întreaga suprafaţă a fost acoperită cu
fotograme şi nu există goluri.
Totodată se verifică calitatea negativelor, claritatea
imaginilor, se concluzionează asupra eventualelor completări şi
calea pe care vor fi realizate.
Aerofotografierea unei suprafeţe terestre în scopuri de
cartografiere se execută pe baza unui proiect tehnic de zbor
fotogrammetric care cuprinde datele privind scopul lucrării,
caracteristicile acestor lucrări, elementele calculate referitoare la
zbor şi fotografiere, aparatura şi materialele care se vor folosi,
eficienţa economică a soluţiilor stabilite etc.
Pentru proiectarea şi executarea zborurilor
fotogrammetrice este necesar să se cunoască condiţiile
meteorologice şi optico-atmosferice favorabile înregistrărilor de
31
bună calitate, datele iniţiale de prelucrare şi să se dispună de
materialele cartografice existente în zonă.
4.1.1. Condiţiile meteorologice şi optico-atmosferice ale aero-
fotografierii
Realizările tehnice în domeniul navigaţiei aeriene şi
aerofotografierii permit ca în prezent să se execute zboruri pentru
fotografierea în scopuri de cercetare şi recunoştere pe orice timp,
în orice anotimp şi la orice oră din zi şi noapte. Dacă, însă,
fotografierea se face pentru cartografierea unor suprafeţe, atunci
trebuie respectate o serie de condiţii, care reduc considerabil
numărul zilelor de fotografiere şi a orelor optime de zbor pentru
înregistrare. Astfel, datorită unor fenomene metereologice
(înnorarea şi transparenţa variabilă a atmosferei) numărul zilelor
favorabile din perioada lipsită de zăpadă scade sub o cincime, iar
în acestea durata medie a zilei de fotografiere este de 3-4 ore.
Formaţiunile de nori care fac imposibilă fotografierea sunt
cei de natură verticală (Cumulus, Cumulus-Nimbus) şi o parte
din norii din stratul mijlociu (Alto-Cumulus, Alto-Stratus),
deoarece se dezvoltă la înălţimi mici (300-500m). În cazul când
norii sunt situaţi mai sus decât avionul, pe fotograme apar
umbrele norilor sub forma unor pete de diferite forme. Totuşi,
norii Cirus şi Stratus, la mari înălţimi, nu împiedică fotografierea,
ba mai mult, în unele cazuri când trebuie să se evite umbrele
puternice ale obiectelor din teren (clădirile din oraşe, văile sau
32
râpele adânci etc), o înnorare înaltă şi continuă îmbunătăţeşte
calitatea imaginii.
În meteorologie înnorarea se apreciază după un sistem de
zece grade: 0-cerul senin, 5-cerul acoperit jumătate şi 10-cerul
acoperit complet. La apreciere se ţine seamă, de obicei, numai de
partea de mijloc a cerului, adică 45° în jurul zenitului, întrucât la
orizont este foarte greu să apreciem corect înnorarea.
În majoritatea cazurilor, norii Cumulus îngreunează sau
fac imposibilă fotografierea. Aceştia încep să apară la orizont
dimineaţa (în jurul orelor 8-10) cresc foarte repede, atingând
valoarea maximă între orele 13-15, după care dispar. Acest
fenomen apare mai ales în regiunile păduroase şi industriale şi
mai puţin în regiunile din jurul mărilor.
În condiţiile meteorologice favorabile (lipsa norilor,
vântului etc), trebuie să facem o apreciere şi asupra condiţiilor
optico-atmosferice ale timpului. Cel mai răspândit procedeu de
apreciere a acestor condiţii, este procedeul observaţiei vizuale a
vizibilităţii diferitelor obiecte terestre şi vizibilitatea orizontului,
aşa-numita vizibilitate orizontală. Prin vizibilitate se înţelege
distanţa până la care se pot distinge obiectele observate.
Aprecierea condiţiilor de vizibilitate din avion se face pentru a
stabili dacă în condiţiile respective înregistrarea va fi de bună
calitate şi pentru a stabili caracteristicile filtrelor care se vor
folosi.
33
În timpul zborului condiţiile optico-atmosferice se
determină prin vizibilitatea verticală a reperelor care se apreciază
astfel: vizibilitate foarte bună când se disting reperele până la
orizont (75° de la nadir), vizibilitate bună până la 60° de nadir
respectiv până la dublul înălţimii de fotografiere, vizibilitate
satisfăcătoare până la 45° sau până la o distanţă egală cu
înălţimea zborului şi vizibilitatea până la 30° de la nadir sau până
la jumătatea înălţimii de fotografiere. în ultimul caz fotografierea
nu este posibilă, deoarece imaginea nu este de bună calitate şi nu
este posibilă orientarea vizuală în spaţiu.
Din cele expuse reiese că fotografierea pentru cartografiere
se poate face numai după două ore de la răsăritul soarelui,
terminându-se cu trei ore înaintea apusului.
4.1.2. Hărţile pentru ridicare fotoaeriană
Hărţile folosite în lucrările de aerofotografiere se împart în
hărţi pentru zbor şi hărţi pentru fotografiere. Hărţile pentru zbor
sunt folosite pentru orientarea generală, iar cele pentru
fotografiere se folosesc de către pilot şi navigator pentru
orientarea de detaliu, Câteodată, din lipsă de hărţi la scară
convenabilă, se pot trece toate elementele pe o singură hartă. Ca
hărţi pentru aerofotografiere se folosesc hărţi topografice la
diferite scări, în funcţie de scara la care se execută fotografierea.
Pentru orientarea generală şi cea de detaliu, în timpul
fotografierii se aleg repere terestre de orientare. Reperele de
34
orientare terestre sunt elementele de pe suprafaţa terenului ce se
fotografiază, care sunt reprezentate pe hartă şi care se pot
identifica din avion pe teren.
Pentru a se putea folosi cu uşurinţă, punctele de orientare
trebuie să fie vizibile de la distanţe mari, poziţia acestora pe hartă
să corespundă precis cu poziţia lor reală din teren, configuraţia
acestora să rămână neschimbată în decursul timpului, iar
dimensiunile acestora să permită observarea lor de la înălţimea
de fotografiere.
Pentru a se putea observa în timpul zborului lăţimea minimă a reperelor de orientare trebuie să satisfacă relaţia:
hL ψ≥ ,
în care ψ este acuitatea vizuală a observatorului în radiani şi h este înălţimea de zbor la fotografiere. Valoarea minimă a lui ψ ,
în condiţii optime de vizibilitate, este ψ =60"/ρ" în care ρ" = 206207.
Ca repere de orientare terestre se pot alege: centre populate
compacte, intersecţii de şosele sau căi ferate, râuri, construcţii
mari izolate etc.
Dispunerea reperelor de orientare în zona de fotografiat
este prezentată în Figura 4.8.
35
Figura 4.8 Dispunerea reperelor de orientare
Reperele de orientare situate pe linia AA şi BB sau cât mai
aproape de ele se numesc repere de orientare iniţiale sau finale
. Reperele situate în continuarea itinerarelor de fotografiere
în afara zonei de ridicat la o distanţă de 5-6Km depărtare se
numesc repere de intrare şi ieşire (∆) şi servesc pentru orientarea
avionului către banda de fotografiere. Celelalte repere din
interiorul zonei de fotografiat sunt repere de control şi se aleg pe
itinerarul de zbor . Când nu sunt pe itinerarul de ridicare, ele
se numesc puncte de vizare laterală.
Precizia de determinare şi identificare depinde de scara
hărţii; cu cât aceasta este mai mare cu atât punctele se pot marca
mai precis pe hartă. Mai avantajoasă pentru aerofotografiere este
harta la care distanţa dintre itinerare, reprezentată la scară, este
cuprinsă între l-2cm.
36
Ţinând cont de acest fapt, în tabelul 4.1 sunt arătate scările
hărţilor de aerofotografiere, pentru fotografieri la diverse scări.
Tabelul 4.1.
Scara fotografierii aeriene Scara hărţii utilizate pentru
proiectul de fotografiere aeriană
1 : 25.000 şi mai mici 1 : 200.000
1 : 10.000 – 1 : 20.000 1 : 100.000
1 : 5.000 – 1 : 10.000 1 : 50.000
1 : 5.000 şi mai mari 1 : 25.000
Pe harta generală de zbor se trec limitele suprafeţei de
fotografiat (indicându-se ordinea de acoperire), limitele
sectoarelor separate de fotografiere, aerodromurile şi terenurile
de aterizare ce se găsesc în sectoarele de zbor, zonele interzise
pentru zboruri şi înregistrare şi valoarea declinaţiei magnetice.
Pe hărţile folosite la fotografiere se trasează limitele
sectorului de fotografiat (cu linii roşii groase), limitele trapezelor
şi itinerarele de ridicare (cu linii roşii subţiri). Direcţiile
itinerarelor de zbor în limitele sectorului de fotografiat se
trasează continuu, întrerupându-se la intersecţiile cu reperele
importante din teren, iar în afara zonei de fotografiat se
prelungesc punctat pe o distanţă de 5 – 10 km. În afară de
acestea, pe marginea hărţii se arată numărul de fotograme necesar
pentru controlul intervalului de aşteptare, direcţia megnetică de
drum şi înălţimea de fotografiere.
37
Dacă harta folosită nu este în culori, atunci aceasta trebuie
toaletată, iar pe hărţile în culori trebuie întărite reperele
principale pentru orientarea de detaliu la intrări pe bandă, precum
şi cele pentru menţinerea itinerarului de fotografiat.
4.1.3. Calculele principale necesare proiectului de înregistrare fotogrammetrică
Înainte de proiectarea şi calcularea elementelor necesare
aerofotoridicării trebuie studiate condiţiile fizico-geografice,
climatice, meteorologice şi particularităţile regiunii de înregistrat.
● Studierea caracteristicilor reliefului dă posibilitatea sa
se determine influenţa şi mărimea corecţiilor de relief aplicate
acoperirii longitudinale şi transversale ale fotogramelor,limitele
diferitelor secţiunii de fotografiat şi altitudinea medie a
sectoarelor faţă de nivelul mării.
● Caracteristicile climatice ale zonei permit stabilirea
timpului probabil de începere şi terminare a perioadei de
fotografiere, în vederea fixării numărului de avioane pentru
înregistrarea suprafeţei respective.
● Datele metereologice indică direcţia predominantă a
vântului la sol şi la înălţime(pe luni), temperatura medie lunară a
anului respectiv, numărul de zile cu precipitaţii atmosferice,
nebulozitatea şi numărul de zile senine şi noroase. Cu aceste date
se stabileşte numărul probabil de zile bune pentru fotografiere în
38
cursul unei luni şi durata medie a zilei de fotografiere, conform
precizărilor de la paragraful 4.1.1.
● Importanţă mare are şi studierea materialului
cartografic (hărţi, planuri, scheme) din zona ce urmează a fi
fotografiată. Aceste date sunt necesare pentru întocmirea grafică
a proiectului şi pentru planificarea zborurilor suplimentare,
necesare recunoşterilor zonelor de fotografiat.
● Sunt necesare, de asemenea, date asupra existentului de
terenuri bune de aterizat în regiunea de lucru şi depărtarea
acestora faţă de sectoarele de fotografiat.
Pentru obţinerea datelor iniţiale se vor utiliza şi diferite
date statistice, referitoare la regiune de fotografiat.
Dispunând de datele iniţiale prezentate, se trece la calculul
elementelor principale ale proiectului şi la întocmirea proiectului
de zbor fotogrammetric. După aprobare, proiectul devine
documentul principal de lucru al expediţiei fotogrammetrice, pe
baza căruia diferitele echipaje primesc ordinele de execuare a
lucrărilor.
Calculele pentru proiectul tehnic servesc ca bază pentru
execuatarea lucrărilor aero-fotogrammetrice şi se execută în
următoarea ordine:
1. Calculul înălţimilor.
La calculul înălţimilor se determină:
- înălţimea de fotografiere(h), înălţimea absolută(ho);
- înălţimea medie a terenului faţă de nivelul mării (hm) şi
39
- înălţimea de zbor relativă (hr) faţă de cota aerodromului.
Cunoscând scara de fotografiere (mf) se determină
înălţimea de fotografiere cu relaţia:
h = mf · f
Înălţimea absolută de zbor se calculează în funcţie de (h) cu
relaţia:
h0 = h + hm
În cazul ridicărilor la scări mari sau cu avioane de mare
viteză, se calculează înălţimea minimă admisibilă a fotografierii
cu relaţia:
hl
ftWh ∆+
∆
⋅⋅=
max
maxmin
în care Wmax - viteza de drum maximă, t - timpul de expunere, f -
distanţa focală şi ∆lmax - deplasarea maximă a imaginii (trenarea)
în timpul înregistrării.
2. Calculul acoperirii fotogramelor.
Pentru asigurarea acoperirii se calculează următoarele
valori: acoperirea longitudinala (Ax) şi acoperirea transversală
(Ay), dimensiunile utile ale fotogramei (bx şi by), baza de
fotografiere (B), distanţa dintre itinerare (Dy), unghiul vertical al
bazei (λx) şi intervalul de aşteptare (tx).
-Unghiul vertical al bazei se calculează cu relaţia:
f
barctg
h
Barctgx ==λ
-Mărimea intervalului de aşteptare tx se calculează cu relaţia:
40
ϕW
Bt x =
unde Wφ este viteza de drum a avionului sub unghiul de derivă.
3. Calculul numărului de fotograme.
Pentru calculul numărului de fotograme, se măsoară pe
harta de aerofotografiere lungimea zonei de înregistrare (LM) şi
lăţimea acesteia (LP). Dacă itinerarele de fotografiere sunt trasate
de-a lungul paralelelor, iar zona de ridicare este formată dintr-un
număr întreg de trapeze, atunci dimensiunile pot fi calculate cu
relaţiile:
λλ η⋅= LLM , , ϕϕ η⋅= LLP
unde LM, LP sunt dimensiunile trapezelor, iar ηλ, ηφ reprezintă
numărul trapezelor de ridicare pe longitudine şi latitudine.
Dimensiunile trapezelor pot fi determinate cu relaţiile:
( ) medVEL ϕλλλ cos'85,1 −= ,
( )'85,1 sNL ϕϕϕ −= ,
unde (λE — λV) şi (φN-φS) sunt diferenţe de longitudine şi
latitudine ale marginilor trapezelor, exprimate în minute, iar
( )2
snmed
ϕϕϕ
+= .
4. Calculul numărului de benzi şi a numărului de fotograme
La calculul numărului de benzi (itinerare de fotografiere)
şi a numărului de fotograme se ţine seamă ca itinerarele limită să
41
fie amplasate pe limitele zonei, iar pe fiecare bandă dincolo de
limitele transversale, să se asigure un stereocuplu întreg.
Pornind de la aceste cerinţe, numărul de itinerare (I) se
calculează cu relaţia:
1+=Y
P
D
LI ,
iar numărul de fotograme pe banda cu relaţia:
3+=B
LF M
I
Kilometrajul liniar al porţiunii de ridicat se calculează cu
relaţia:
D = I (LM + 3 B ) .
Kilometrajul liniar al întregii zone de fotografiat este
Dz = [D].
Numărul de fotograme din cuprinsul unei porţiuni se
calculează cu relaţia:
FP = K · I · Fj ,
unde K este coeficientul de mărire a numărului de fotograme.
Mărirea numărului de fotograme pe bandă este necesară
pentru a înlătura erorile care apar datorită conducerii necorecte a
avionului pe itinerarul de înregistrare.
În dependenţă de scara de fotografiere se stabilesc
următoarele valori ale lui K : pentru scara de fotografiere
1:2000-1:600, K = 1,32; 1:6.500-1:15.000, K = 1,22 şi pentru
scara 1:15.500 şi mai mici, K = 1,16.
42
Numărul de fotograme dintr-o zonă (Fz) se obţine prin
însumarea fotografiilor din porţiunile de ridicare,
Fz = ∑FP .
Numărul fotogramelor dintr-o bobină (FB) se determină cu
relaţia:
X
BB
l
lF 9,0= ,
unde lB este lungimea peliculei de film într-o bobină, iar 0,9
reprezintă un coeficient care ia în consideraţie intervalele dintre
fotograme, un oarecare număr de fotograme la începutul şi
sfârşitul bobinei şi film pentru fotogramele de probă.
Numărul necesar de bobine se calculează cu formula:
B
ZB
F
FN =
5. Calculul timpului de fotografiere (Tf) şi al timpului de zbor
(Tz)
Timpul de fotografiere este timpul necesar echipajului
pentru fotografierea în regiunea dată şi pentru alte zboruri, cum
sunt virajele pentru intrările şi ieşirile din bandă, completarea
itinerarelor şi a golurilor fotogrammetrice. Acest timp se
calculează cu relaţia:
e
zf
V
DT = ,
43
în care Ve este viteza efectivă de zbor, adică numărul de km
fotografiaţi pe oră.
Timpul mediu de fotografiere (tm) depinde de
particularităţile climaterice ale zonei de fotografiat, distanţa la
care se găseşte zona şi autonomia de zbor a avionului
fotogrammetrie, care oscilează între 1-6 ore.
Practic se consideră că tm = 3 ore la şes şi 2 ore la munte.
Numărul de zboruri (Nz) se calculează, în funcţie de
timpul mediu de fotografiere, cu relaţia:
m
f
zt
TN =
Timpul mediu de zbor (tz) pentru deplasare şi întoarcere
din zonă se calculează cu relaţia:
tV
Dt z ∆+=
2 ,
unde D este distanţa medie la care se găseşte zona de aerodrom,
iar ∆t este timpul suplimentar pentru decolare, aterizare şi luare a
înălţimii. Acest timp diferă în funcţie de înălţimea (h) şi are
următoarele valori ∆t = 7minute pentru h = 1000m ; ∆t =
11minute pentru h = 3000m şi ∆t = 13minute pentru h =4000 m.
Timpul necesar de zbor pentru întreaga zonă (Tz) se
calculează cu formula Tz = 1,15 tz, unde 1,15 este un coeficient
în care intră întoarcerea pe aerodrom din cauza timpului
nefavorabil şi din cauza vântului.
44
Timpul general de zbor (T0) necesar pentru întreaga
misiune este T0 = Tf + Tz .
6. Calculul elementelor de intrare în bandă se face la cerere,
de către operatorul aerofotografierii. Datele se folosesc pentru a
se fixa din timp felul virajului.
7. Calculul necesarului de carburanţi şi lubrifianţi se face
după normele stabilite pentru tipul de motor folosit.
Informaţiile în legătură cu navigaţia şi pilotajul, precum şi
rezultatele fiecărui zbor şi condiţiile lui de execuţie, se
înregistrează de operatorul fotoaerian în jurnalul de bord.
4.1.4. Influenţa elementelor de aeronavigaţie şi a reliefului asupra preciziei înregistrărilor
Elementele fotogrammetrice ale proiectului de zbor s-au
calculat în funcţie de o poziţie ideală a avionului în timpul
zborului. Prin aceasta se înţelege că se păstrează totdeauna
înălţimea de fotografiere (h), iar avionul se menţine pe itinerarul
de zbor într-o poziţie riguros orizontală. În condiţii reale, datorită
condiţiilor atmosferice, itinerarele se menţin cu o anumită
precizie, instrumentele de bord au anumite erori, iar terenul în
general prezintă diferenţe de nivel. Ca atare, trebuie să cercetăm
precizia înregistrărilor, în funcţie de variaţia unor elemente de
aeronavigaţie şi a reliefului.
Navigaţia aeriană pentru fotografiere se deosebeşte de
navigaţia obişnuită prin precizia cu care trebuie executată.
45
Calcularea precisă a itinerarelor şi executarea corectă a zborului
după drumul calculat, asigură atât obţinerea unor benzi în linie
dreaptă, cât şi paralelismul între acestea. Realizarea aspectelor
semnalate asigură satisfacerea celei mai dificile condiţii puse de
fotogrammetrie, adică acoperirea transversală necesară (Ay).
Acoperirea transversală între benzile adiacente de zbor va
avea valoarea nominală de minim 30% +/5%, astfel încât să
poată facilita obţinerea de ortofotoimagini de calitate.
Aerofotografierea se poate realiza când unghiul de elevaţie
al Soarelui este mai mare de 25º . Aerofotografierea poate avea
loc doar în condiţii de vizibilitate care nu vor afecta în mare
măsură redarea culorilor naturale. Detaliile relevante nu trebuie
pierdute ca rezultat al voalului atmosferic sau prafului. Imaginile
fotogrametrice nu trebuie să prezinte nori, umbre accentuate sau
fum.
Aparatele de navigaţie aeriană nu asigură precizia necesară
unghiului de drum şi menţinerea lui în zbor. În practica lucrărilor,
corectarea drumului executat instrumental se face cu ajutorul
reperelor terestre de orientare. Se vor analiza erorile ce se fac în
zbor, fără a se ţine seamă de controlul pe repere terestre.
Dacă determinarea unghiului de drum pe prima bandă -
având direcţia azimutală stabilită A - nu a fost precisă, eroarea
comisă se menţine şi la dramul de înapoiere, benzile vor fi
paralele, dar toate vor fi dezorientate cu aceeaşi cantitate (Figura
4.9 a).
46
Figura 4.9 Itinerare de aerofotografiere .
Această dezorientare s-ar părea că nu prezintă o prea mare
importanţă, deoarece normele de recepţie admit o deviaţie de la
direcţia fixată până la ± 4°, în timp ce precizia cu care se
calculează unghiul de drum este de trei ori mai mare decât
această valoare. În realitate, însă, datorită erorilor aparatelor de
menţinere a avionului pe traiectoria de urmat (± 0,5°), precizia de
menţinere a paralelismului itinerarelor nu este suficientă,
indiferent de faptul dacă la itinerarul doi s-a ţinut seama de
47
eroarea unghiulară a primului itinerar, în funcţie de semnul erorii
direcţiilor, itinerarele se vor prezenta ca în Fig. 4.9 b şi c. În
primul caz (D'y < Dy) acoperirea transversală va fi mai mare, iar
în al doilea caz (D'y > Dy) va fi mai mică decât cea fixată. Pentru
itinerare lungi (cazul c) şi abatere mare de la paralelism se va
produce o ruptură între benzi sau acoperire incompletă.
Considerăm în continuare două benzi vecine şi paralele,
depărtate între ele la distanţa Dy, pentru care se asigură procentul
de acoperire transversal fixat (Ay). Dacă intrarea în banda a doua
se face corect, iar unghiul de drum se menţine riguros, atunci
banda a doua este la distanţa Dy şi paralelă cu prima.
Presupunem, în continuare, că intrarea pe a doua bandă
este corectă, însă zborul se face cu o eroare ∆α2 = α'2 - α2
(Figura 4.10), datorită preciziei scăzute a aparatului de bord.
Figura 4.10 Eroarea acoperirii transversale a fotogramelor.
48
Valoarea liniară a devierii la sfârşitul itinerarului al doilea
este: ∆Dy = D'y - Dy, care introduce o eroare în acoperirea
transversală ∆Ay = Ay - A'y.
În continuare, se va stabili variaţia erorii în acoperirea
transversala (∆Ay) în funcţie de unghiul Aαααα2 , pentru diferite
scări de fotografiere. Din Figura 4.3. se deduce pentru ∆Dy
următoarea relaţie:
∆Dy = LMtg∆αααα2.
Deoarece:100
100 y
fyy
AmlD
−= ;
100
'100' y
fyy
AmlD
−=
vom avea: 100
' yy
fyy
AAmlD
−−=∆ ; (A’y-Ay= -∆Ay)
rezultă : 100
yfy
y
AmlD
∆=∆
Egalând relaţiile de mai sus şi având în vedere că pentru
unghiurile mici se poate considera că 02
2 ρα
α∆
=∆tg , vom obţine în
final
0
2100%
ρα
fy
My
ml
LA
∆=∆
Aparatele de navigaţie existente asigură paralelismul
benzilor cu o precizie de ∆α2= ±2°. Ţinând seamă de această
precizie, pentru ∆Aymin = 15%, se deduce lungimea itinerarelor
de aerofotografiere pentru diferite scări, care sunt următoarele:
7,5km pentru scara 1:10000; 19km pentru scara 1:25000; 45km
pentru scara 1:60000 .
49
Aceste rezultate ne duc la concluzia că în cazul zborurilor
la scări mari, nu este avantajos să se folosească zborul
instrumental deoarece trebuie să proiectăm itinerare prea scurte,
nerentabile, care complică şi lucrul echipajului.
În ceea ce priveşte eroarea intrării pe itinerar datorită
vizării reperului de intrare, pentru a determina eroarea de
intrare în bandă admitem că vizarea reperului de intrare A s-a
făcut în momentul când avionul sub acţiunea factorilor externi s-
a rotit în jurul axei XX cu unghiul ω în sensul arătat în Figura
4.11.
Figura 4.11 Intrarea pe itinerarul de zbor.
Ca urmare, pe teren se va produce o eroare liniară AA' = ∆Dy în
vizarea reperului de intrare pe următoarea bandă.
50
Distanţa dintre itinerare, se calculează cu următoarea
relaţie:
Dy = h tgλy.
Diferenţiind relaţia în raport de variabilele Dy şi λy şi înlocuind
pe h obţinem: y
y
y
y dD
dD λλ2sin
2=
Trecând de la diferenţiale la erori, obţinem eroarea
distanţei Dy în funcţie de precizia vizării reperului pe itinerarul
vecin: 2yy
mD
my
y
D λρλ2sin
2±=
Stabilitatea avionului pe banda de fotografiat în direcţia ω,
în general, are valoarea mλy = ± 2°. Dacă la aceasta se mai
adaugă şi eroarea de orizontalizare a vizorului de navigaţie,
atunci aceasta ajunge la valoarea mλy = ± 2,8° .
Introducând în relaţia de mai sus valorile numerice
corespunzătoare camerei aerofotogrammetrice format 18x18 cm,
f = l00mm, când lucrăm la scara l:25.000, pentru Ay = 40%,
obţinem Dy = 2,7Km, iar Ay ≈47°. În aceste condiţii pentru mλy
= ± 2,8°, vom obţine mDy ≈270m, ceea ce introduce o eroare în
acoperirea transversală de ±6%.
Din cele prezentate, datorită erorilor introduse, apare
necesitatea ca pentru vizarea reperelor de intrare şi cele de
control, să se folosescă vizorul optic de navigaţie nu cel de bord.
În ceea ce priveşte influenţa diferenţelor de nivel asupra
acoperirii fotogramelor, presupunem că variaţia diferenţei de
51
nivel faţă de planul de referinţă mediu al zonei de ridicat (hoho)
este aproximativ ± ∆h, iar înălţimea de fotografiere este h (Figura
4.12). La determinarea valorii Dy am neglijat valoarea ∆h, luând
procentul de acoperire transversală (Ay), pentru planul de
referinţă hoho.
Figura 4.12 V ariaţia acoperirii transversale a fotogramelor.
În acest caz, Ay îşi va păstra valoarea calculată numai
pentru planul mediu al terenului, iar în alte planuri fotogramele
vor avea acoperirea transversală mai mare sau mai mică, după
cum planul mediu trece mai sus sau mai jos faţă de terenul
fotografiat.
Dacă avem un teren cu diferenţe de nivel pozitive (+ ∆h)
faţă de planul mediu, acoperirea transversală Ay nu va mai fi
A'oC'o = Ay şi va fi AC = AoCo = A'y (Figura 4.6.), adică se va
reduce cu valoarea A'oAo + C'oCo = ∆Ay, Se observă uşor că
52
acestă reducere se referă şi la distanţa Dy care variază cu aceeaşi
cantitate ∆Dy = A'oAo + CoC'o
Pentru o variaţie uniformă a terenului, din triunghiurile
AAoA'o şi CCoC'o se poate determina valoarea limită a lui ∆Ay:
∆Dy = ± 2 ∆h tgβ ,
care pentru β = 42° şi ∆h = ± 400m dă o variaţie ∆Dy = ± 720m.
De aici rezultă că variaţia distanţei între benzi, provocată de
variaţia diferenţei de nivel, este destul de mare.
Pentru trecerea la variaţia acoperirii transversale, folosim
distanţa dintre itinerare (Dy) calculată în funcţie de latura
fotogramei (Ly) şi acoperirea transversală (Ay):
( )100
100 YYY
ALD
−=
de unde se scoate valoarea lui Ay :
( )Y
YYY
L
DLA
−=100
în care Ly se calculează cu relaţia:
Ly = 2h • tgβ
Înlocuind în relaţia de mai sus valoarea lui Ly, se obţine:
⋅−=
βtgh
DA
y
y 21100
Notând acoperirea transversală reală obţinută cu distanţa D'y prin
A'y, obţinem relaţia:
( )
∆−−=
hhtg
DA
y
y β21100'
53
Diferenţa dintre cele două acoperiri este:
( )hhtgh
hDAAA
y
yy ∆−⋅
∆−=−=∆
β2
100'
Înlocuind valoarea lui Dy calculată în funcţie de acoperirea Ay şi
latura Ly a fotogramei, obţinem:
( )100
1002 y
y
AtghD
−⋅=
β
Înlocuind Dy , se obţine:
( )
hh
AhAA
y
yy ∆−
−∆−=−
100'
de unde rezultă: ( )h
hAAA yyy
∆−+= '100'
O formă identică are relaţia pentru Ax :
( )h
hAAA xxx
∆−+= '100'
Punând condiţia ca pentru orice diferenţă de nivel A'x =
60% şi A'y = 30%, obţinem următoarele relaţii de lucru:
h
hA
h
hA yx
∆+=
∆+= 7030,4060
În concluzie, la calculul elementelor necesare proiectului
de zbor fotogrammetric este necesar să se ţină seamă de factorii
care influenţează precizia înregistrărilor, astfel ca rezultatele
obţinute să corespundă parametrilor principali solicitaţi de
metodele fotogrammetrice de prelucrare.
54
4.2 Reperajul fotogrammetric.
Reperajul fotogrammetric este operaţia prin care se
determină topografic, pe teren, cele patru puncte de reper pentru
fiecare fotogramă sau 4-6 puncte pentru stereogramă. Aceste
puncte trebuie să se identifice uşor atât pe teren, cât şi pe
fotogramă (stereogramă).
Ca repere pot fi alese: colţuri de clădiri, colţuri de tarlale,
parcele, intersecţii de drumuri, pomi izolaţi, ş.a. Aceste puncte de
reper sunt necesare pentru exploatarea fotogramelor.
Cînd punctele de reper nu sunt suficiente, se procedează la un
premarcaj pe teren care are loc înainte de fotografiere şi care
constă din semnalizarea viitoarelor repere fotogrammetrice prin
văruire, instalarea de panouri albe, şi acestea sunt determinate
topografic.
Reperajul fotogrammetric şi determinarea coordonatelor
punctelor de reper ce se efectuează pe cale topografică la teren, cu
ajutorul sistemelor GPS sau a staţiilor totale, se realizează pe baza
unui proiect. În general sunt necesare minimum patru puncte pe
fiecare fotogramă, respectiv stereogramă, care să fie bine identificabile
pe teren şi pe fotograme, pentru a permite transformarea din sistemul
fotogrammetric în sistemul geodezic şi invers.
Cu ocazia executării reperajului la teren se execută şi
completarea fotointerpretării sau se execută descifrarea completă
a fotogramelor, folosind atlasul de semne convenţionale al hărţii
la care urmează a se realiza planul.
55
Urmează lucrările de aerotriangulaţie şi apoi lucrările de
restituţie, obţinându-se în final planul (harta) topografică prin
mijloace fotogrammetrice.
Procesele tehnologice propriu zise de orientare a
fotogramelor şi de exploatare sunt în raport cu metoda
(redresare, restituţie, stereorestituţie) şi aparatura fotogram-
metrică folosite. Această succesiune a operaţiilor este valabilă în
cazul ridicărilor terestre pentru obţinerea de hărţi şi/sau planuri
topografice prin metode aerofotogrammetrice.
Executarea măsurătorilor terestre în situaţii speciale
(ridicarea falezelor, a versanţilor, actualizarea prin metode
aerofotogrammetrice, ridicarea faţadelor în fotogrammetria
arhitecturală, în arheologie, etc.) au fiecare un specific propriu în
ceea ce priveşte preluarea fotogramelor şi realizarea reperajului
fotogrammetric.
Pentru ca fotogramele să poată fi exploatate (restituite)
este necesar ca ele să fie orientate (interior şi exterior).
Întrucât elementele de orientare exterioară nu se cunosc,
orientarea exterioară se face funcţie de puncte de reper care fac
legătura între fotograme şi teren.
Punctele de reper sunt puncte perfect identificabile pe
fotograme sau stereograme şi teren: colţuri de case, intersecţii de
drumuri etc.
56
Punctele în număr de patru pe fotogramă sau stereogramă
se aleg spre colţuri, la distanţe mai mari de cca. 2cm. de margine,
pentru a defini cât mai bine suprafaţa în cauză.
Coordonatele punctelor alese (X, Y, Z) se determină pe
cale topografică în teren în cadrul reţelei geodezice, se înţeapă
pe copiile-contact ale fotogramei pozitive, se încercuiesc, iar pe
spatele fotogramei se face o schemă de poziţie detaliată.
Punctele de reper necesare lucrărilor de redresare şi
restituţie pot fi determinate şi pe cale fotogrammetrică (prin
aerotriangulaţie). Şi în această situaţie este necesar ca un anumit
număr de puncte să se determine tot pe cale topografică (la
capătul benzilor şi de regulă la mijlocul lor, la colţurile şi în
centrul blocului de fotograme). Atât lucrările de redresare cât şi
cele de stereorestituţie necesită un reperaj prin care se face
legătura dintre fotograme (spaţiul-imagine) şi teren (spaţiul-
obiect).
Reperajul se poate executa pe cale topografică şi pe cale
fotogrammetrică. Pe cale topografică determinarea punctelor de
reper se face prin metode topografice specifice (GPS, intersecţii,
drumuiri poligonometrice, radieri) în cadrul reţelei geodezice.
Este costisitoare, însă asigură o foarte bună precizie. Calea
fotogrammetrică permite determinarea punctelor de reper şi
control pentru fiecare fotogramă, respectiv stereogramă din
cadrul unei benzi cu condiţia ca cel puţin la capetele benzii să se
facă o legătură sigură cu terenul prin reperaj terestru.
57
Deoarece precizia produsului fotogrametric final depinde
în foarte mare măsură de precizia coordonatelor punctelor de
reper, în practică se utilizează premarcajul fotogrametric. Spre
exemplu, pentru realizarea preciziei de ± 10 cm a
ortofotoplanului sc.1:1000 al capitalei Bulgariei, Sofia, reperii
premarcaţi prezentaţi în imaginile următoare s-au determinat la
teren cu precizia de ± 2 cm.
În imaginile următoare este prezentat sistemul de
premarcaj si reperaj fotogrametric pentru aerofotografierea din
elicopter utilizând sistemul FLI-MAP (Fugro - Olanda) instalat
pe Bell 206 Jetranger .
58
59
Se cunosc multe metode fotogrammetrice de reperaj ce se
pot grupa în :
- fototriangulaţii (plane);
- aerotriangulaţii (spaţiale).
Aerotriangulaţiile se pot executa analitic, plecând de la
coordonatele plane ale punctelor de pe fotograme măsurate de
obicei la stereocomparator. Metodele analitice au căpătat o mare
dezvoltare ca urmare a creşterii performanţelor tehnicii de calcul.
Deoarece cazul cel mai fericit este acela când suprafaţa
este acoperită de mai multe benzi de fotograme, este indicat să se
recurgă la compensarea unitară, în bloc a tuturor punctelor de pe
toate fotogramele şi de pe toate benzile.
Din punct de vedere al preciziei ce se poate obţine, pe
primul loc se situează compensările ce folosesc ca unităţi
independente fotogramele singulare. În practică aceste metode nu
s-au impus din cauza numărului foarte mare de necunoscute: câte
6 de fiecare fotogramă (ce privesc orientarea exterioară a fiecărei
fotograme) şi încă cel puţin 3 necunoscute de fiecare fotogramă
pentru coordonatele spaţiale ale punctului de reper ce urmează a
fi determinat şi topografic.
Metodele cele mai răspândite sunt cele care folosesc cuple
de fotograme, (definite de 7 elemente) ca unităţi independente ce
se cuprind în operaţiile de compensare. În acest caz, elementele
ce se măsoară pe fiecare model sunt coordonatele spaţiale ale
60
centrelor de proiecţie ale fiecărei fotograme ce constituie cuplul
(modelul).
Pentru compensarea analitică prin care se obţin poziţiile
spaţiale ale punctelor de reper în sistemul de referinţă geodezic,
datele ce se introduc în calcul se preiau de pe fotograme
singulare sau modele prin măsurare la monocomparatoare de
precizie pentru a se obţine o precizie corespunzătoare de
determinare.
Determinarea precisă a centrelor de proiecţie ale
imaginilor prin folosirea GNSS–ului aeropurtat nu este suficientă
pentru orientarea absolută a imaginilor. Suplimentar trebuie
efectuate observaţii GNSS pentru determinarea de reperi
fotogrametrici, care trebuie să fie premarcaţi pe teren.
La utilizarea tehnologiei DGNSS, reperii fotogrametrici de pe
limitele blocului vor fi determinaţi la intervale de cel mult 8 ori
baza de fotografiere. Reperii fotogrametrici din interiorul
blocului trebuie determinaţi la intervale de cel mult 16 ori baza
de fotografiere.
Pentru blocurile adiacente se vor folosi aceiaşi reperi
fotogrametrici. În cazul blocurilor adiacente din proiecte diferite
prestatorii lucrărilor se vor pune de acord pentru utilizarea
aceloraşi reperi fotogrametrici. Pentru fiecare din reperii
fotogrametrici utilizaţi trebuiesc întocmite descrieri topografice,
pentru o identificare clară a lor. Descrierea topografică va conţine
61
numărul reperului, coordonatele X,Y,Z, numărul imaginii,
categoriile de folosinţă ale terenului, fotografii simple ale
punctului măsurat, excentricităţi. Descrierea topografică va fi
însoţită de un decupaj din imaginea fotogrametrică aferentă, pe
care va fi numerotat şi marcat reperul respectiv.
4.3 Sistemul de aerofotografiere ASCOT Sistemul de aerofotografiere (Figura 4.15) se compune din:
• Antena GPS de pe avion;
• Camera de aerofotografiere RC 30 cu sistemul
girostabilizator PAV 30;
• Sistemul ASCOT cu GPS;
• Staţia de referinţă GPS (de la sol);
• Software de procesare date.
Figura 4.15 - Sistemul de aerofotografiere
62
Sistemul ASCOT, prezentat în Figura 4.16, este compus din:
• Componente standard:
Unitatea de control care poate fi compusă din::
- computer de control ACU30 cu cheie de protecţie a soft-
ului şi receptor GPS intern,
sau
- computer de control ACU30 E cu cheie de protecţie a
soft-ului şi receptor GPS extern.
• Alte componente:
- AOT30 C – panoul de comandă pentru operator (ecran şi
tastatură)
- APV30 - ecran de vizualizare pentru personalul navigant
- Antena GPS a receptorului
- Cabluri
- Suport susţinere pentru panoul de comandă AOT30 C
- Software ASCOT
63
Figura 4.16 - Sistemul ASCOT
În Figura 4.17 este prezentată unitatea centrală a calculatorului care controlează sistemul ASCOT
64
Figura 4.17 - ACU 30-ASCOT Control Computer
1 Comutator pornit/oprit
2 Comutator mod de lucru
3 Priză alimentare
4 Siguranţă 16 A
5 Conector Camera 1
6 Panou conector Camera 1
7 Conector mod navigare 1
8 Conector Camera 2
9 Panou conector Camera 2
10 Conector mod navigare 2
11 Conector Sistem ARINC
12 Conector RS 232 pentru sisteme auxiliare
13 Panou de protecţie şi conector pentru receptorul GPS
extern sau pentru intrarea RTCM
14 Conector pentru antenă GPS a receptorului GPS intern.
65
15 Conector pentru PV30
16 Conector pentru AOT30C
17 Suport dischetă (1.44 Mb).
18 Suport magnetic portabil (model PCMCIA).
Modul de lucru este prezentat foarte concis în figurile de mai jos:
Figura 4.18 - Comutator pornit/oprit
Figura 4.19 – Modul de lucru
Poziţia Funcţia Descriere
ON Pornit
Butonul verde aprins indică că sistemul este
operaţional
OFF Oprit
În cazul în care
sistemul nu mai este
operaţional se comută pe poziţia „oprit”
Poziţia Funcţia Descriere
ASC Regim de exploatare ASCOT
Camera este controlată prin intermediul sistemului ASCOT.
SYNC
Regim de exploatare
folosind două camere
Imaginile vor fi luate sincronizat. Nu sunt controlate de ASCOT
EXP
Regim de exploatare
folosind două camere
Prima imagine se va înregistra sincronizat. Următoarele imagini se vor înregistra funcţie de datele
oferite de calculatorul v/h. Înregistrările nu sunt controlate
de ASCOT
66
Figura 4.20 - AOT 30C- ASCOT Operator Terminal în două variante ale
camerelor RC 30 şi ADS 40 Semnificaţiile notaţiilor din Figura 4.20 sunt: 19 - Conector pentru cablul de legătură între ACU 30 şi APV 30 20 - Suport susţinere pentru panoul de comandă AOT30 C 21 - Tastatură
Figura 4.21 - APV 30C ASCOT Pilot View
67
Semnificaţiile notaţiilor din Figura 4.21 sunt:
22 - Conector pentru semnalul PAL şi alimentare 23 - Luminozitatea 24 - Butoane pentru inactivare sistem
Figura 4.22 - Camera aerofotogrammetrică WILD RC 30 (fabricată în Elveţia din 1993)
Camera aerofotogrammetrică, prezentată în Figura 4.22, are
următoarele caracteristici:
• Tip lentilă (model BK7, greutatea specifică 2,51 g/cm3,
coeficientul liniar de dilatare 7.1x10-6/k, modulul lui Young
11.8x106psi, Coeficientul Poisson µ: 0.206, modulul de
torsiune 32N/mm2, etc.)
• Geometrie (raza de incidenţă normală are deviaţia max. 5”,
variaţia locală max. ±2”(pentru un diametru de 25mm),
stratul antireflexie lucrează în lungime de undă între 400nm
şi 900nm pe ambele părţi, etc).
68
În Figura 4.23 este prezentată staţia de referinţă GPS de la
sol şi denumirile notaţiilor componentelor sale.
Figura 4.23 - Staţia GPS
1. Antena AT 501 sau 502
2. Adaptor
3. Ambază
4. Trepied
5. Mâner transport
6. Cablu pentru antenă (10M)
7. Mod alimentare (curent alternativ 110/220, transformator
tensiune 12V sau baterie de maşină 12V)
8. Senzor SR 510 sau SR 520
69
9. Terminal TR 500
10. Card memorie(10 Mb)
11. Cutie de transport
Proiectul tehnic de zbor folosind ASCOT se poate realiza
folosind o tabletă digitizoare, un mouse sau prin introducere de
valori numerice de la tastatură.
Proiectul tehnic de zbor se poate executa fie pe
calculatoare desktop / laptop, fie direct pe platforma aeropurtată
ACU30. Pentru delimitarea unei zone de aerofotografiere se pot
folosi coordonate geografice sau coordonate în sistem local,
programul conţinând facilităţile necesare transformărilor de
coordonate.
Programul ASCOT oferă trei metode de obţinere a
proiectului tehnic de planificare a zborului fotogrammetric:
„bloc”, „bandă” şi „punct”.
a) Metoda „bloc fotogrammetric”:
Un bloc fotogrammetric reprezintă o zonă definită de mai
multe puncte. Pentru obţinerea unei acoperiri stereoscopice, soft-
ul calculează numărul de benzi dintr-un bloc fotogrammetric,
precum şi numărul de fotograme de pe fiecare bandă, conform
parametrilor introduşi.
b) Metoda „bandă”:
O bandă este definită de un punct de start şi unul de final.
Aceste puncte definesc fie inclusiv prelungirea unei benzi pentru
asigurarea acoperirii stereoscopice, fie punctele de început şi
70
sfârşit ale unei benzi. Numărul de fotograme de pe o bandă se
calculează pe baza parametrilor introduşi.
c) Metoda „punct”:
Un punct reprezintă o singură fotogramă executată la o
anumită locaţie specificată. El poate fi considerat şi ca un caz
particular de bandă conţinând o singură fotogramă.
Un proiect tehnic de zbor poate conţine toate cele trei
metode de planificare a zborului fotogrammetric şi de asemenea
mai multe blocuri fotogrammetrice. Pe lângă acestea proiectul
tehnic de zbor mai conţine parametri de transformare a
coordonatelor, adnotări, etc.
Un proiect tehnic de zbor poate conţine cel mult 999
benzi/puncte. Fiecare bandă din blocul fotogrammetric, fiecare
bandă independentă şi fiecare punct sunt considerate ca fiind
unice.
Fiecare bandă (dintr-un bloc sau independentă) poate
conţine cel mult 30.000 de fotograme.
De asemenea se va avea în vedere să nu se execute
proiecte prea mari, care datorită faptului că ocupă spaţii de
memorie însemnate într-un computer, ar putea determina apariţia
unor erori sau scăderea performanţelor în timpul execuţie
zborului.
Receptoarele GPS folosesc sistemul WGS84 pentru
determinarea coordonatelor poziţiei avionului (respectiv
coordonatele punctului principal al fotogramei). Soft-ul oferă
71
toate capabilităţile necesare transformărilor de coordonate din
sistemul local în WGS84, şi invers.
Coordonatele geografice se folosesc pentru zone mari de
pe suprafaţa terestră, acolo unde apare influenţa curburii
Pământului. Coordonate rectangulare se folosesc pentru zone
mici de pe suprafaţa terestră, acolo unde nu apare influenţa
curburii Pământului
Parametri necesari în calculele de proiectare a zborului
aerofotogrammetric sunt:
• Parametri camerei de aerofotografiere.
- distanţa focală (milimetri);
- formatul fotogramei (lăţime x lungime, în milimetri);
Aceşti parametri sunt valabili pentru întreg proiectul tehnic de
zbor.
• Parametri folosiţi în calculele de proiectare a benzilor
independente:
- scara fotogrammei;
- înălţimea medie a terenului;
- acoperirea longitudinală (minimă sau fixă);
- menţinerea fixă a bazei de fotografiere (opţional);
- factorul de siguranţă la capete;
- blocarea coordonatelor fotogramelor (opţional);
- blocarea coordonatelor fotogramelor corespunzătoare
punctelor de început şi sfârşit a unei benzi (opţional);
72
- calcul automat YES/NO (doar pentru cazurile de
planificare a zborului în coordonatele rectangulare);
- coordonatele începutului şi sfârşitului zonei de acoperire
stereoscopică.
Aceşti parametri pot fi particularizaţi pentru fiecare bandă în
parte.
• Parametri folosiţi în calculele de proiectare a blocurilor
fotogrammetrice:
- scara fotogramei;
- înălţimea medie a terenului;
- acoperirea longitudinală (minimă sau fixă);
- menţinerea fixă a bazei de fotografiere (opţional);
- factorul de siguranţă longitudinal;
- acoperirea transversală (minimă sau fixă);
- stabilirea distanţei dintre itinerarii (opţional);
- factorul de siguranţă transversal;
- direcţia de zbor pentru benzi în cadrul blocului
fotogrammetric (opţional);
- calcul automat YES/NO (doar pentru cazurile de
planificare a zborului în coordonatele rectangulare);
- coordonatele începutului şi sfârşitului zonei de acoperire
stereoscopică.
Aceşti parametri pot fi particularizaţi pentru fiecare bloc
fotogrammetric din cadrul unui proiect. Toate benzile dintr-un
bloc sunt calculate folosind parametri definiţi pentru bloc. Totuşi,
73
după calculul preliminar, se pot edita individual parametri pentru
fiecare bandă din bloc. Astfel, există posibilitatea ca benzile din
acelaşi bloc să fie calculate folosind parametri diferiţi.
• Parametrii folosiţi în calculele de proiectare în cazul
punctelor:
- scara fotogramei;
- înălţimea medie a terenului;
- direcţia de intrare pe bandă;
- coordonatele centrului fotogramei.
Aceşti parametri pot fi particularizaţi pentru fiecare punct.
Factorii de siguranţă utilizaţi de programul ASCOT în
calculele de proiectare a benzilor şi fotogramelor independente
sunt:
• Factorul de siguranţă longitudinal se foloseşte atunci
când programul execută calcule de proiectare a benzilor
independente sau a celor dintr-un bloc fotogrammetric.
Introducerea unui factor de siguranţă longitudinal are ca
rezultat extinderea zonei de acoperire stereoscopică la ambele
capete ale benzilor. Astfel, programul mută punctul de start şi cel
de final al unei benzi respectând direcţia de zbor, adăugând
puncte suplimentare la capetele benzii proporţional cu valoarea
introdusă pentru factorul de siguranţă. Valoarea este introdusă în
procente corespunzătoare laturii longitudinale a fotogramei la
teren. De exemplu, pentru o valoare de 100%, punctul de start al
benzii este mutat în spate, iar cel de final în faţă, respectând
74
direcţia de zbor. Zona de acoperire stereoscopică va fi extinsă la
ambele capete ale benzii cu o suprafaţă egală cu 100% din
dimensiunea la teren a laturii pe direcţia longitudinală a unei
fotograme.
Figura. 4.24 - Exemplu de bloc fotogrammetric cu factor de siguranţă
longitudinal 0% şi factor de siguranţă transversal 0%.
• Factorul de siguranţă transversal se foloseşte atunci
când programul execută calcule de proiectare a benzilor
independente.
Introducerea unui factor de siguranţă transversal are ca
rezultat extinderea zonei de acoperire stereoscopică pe părţile
laterale ale acesteia. Astfel, programul mută punctele de pe
partea stângă, respectiv dreaptă, care definesc zona de
aerofotografiere, raportându-se la direcţia de zbor.
Valoarea este introdusă în procente corespunzătoare laturii
longitudinale a fotogramei la teren.
De exemplu, pentru o valoare de 50%, zona acoperită
stereoscopică este extinsă pe partea stângă, respectiv pe partea
75
dreaptă a acesteia, raportându-se la direcţia de zbor. Fiecare
punct care defineşte graniţa zonei de aerofotografiere pe partea
dreaptă sau pe partea stângă a acesteia, va fi mutat în exterior cu
o suprafaţă egală cu 50% din dimensiunea la teren a laturii pe
direcţia transversală a unei fotograme.
În cazul în care planificarea grafică a unui bloc/bandă sau
punct este finalizată, soft-ul calculează numărul de fotograme
corespunzătoare, pe baza parametrilor introduşi de către operator.
Parametri sunt setaţi iniţial în cadrul meniului Project, existând
ulterior posibilitatea modificării acestora, pentru fiecare
bloc/bandă sau punct în parte.
Figura 4.25 - Exemplu de bloc fotogrammetric cu factor de siguranţă longitudinal 100% şi factor de siguranţă transversal 50%.
76
După introducerea tuturor valorilor numerice necesare
calculelor, se apasă pe butonul Computation, programul
determinând toate elementele necesare proiectării zborului.
5 FOTOGRAMMETRIA PLANIMETRICĂ
5.1 Restituţia planimetrică
Restituţia fotogramelor prin metode clasice una câte una
dă numai rezultate planimetrice. Metoda este proprie terenurilor
plane şi chiar uşor denivelate, în raport cu scara de reprezentare
şi cu precizia cerută.
Pentru camerele fotogrammetrice cu unghi normal de
deschidere, terenurile se consideră aproximativ plane dacă este
îndeplinită condiţia:
∆H max < (1/500) * mp
unde mp este numitorul scării planului.
Pentru camerele fotogrammetrice cu unghi mare de
deschidere, terenurile se consideră aproximativ plane dacă este
îndeplinită condiţia:
∆H max < (1/700) * mp
unde mp este numitorul scării planului sau hărţii.
Între fotograme, ca proiecţii centrale şi hartă, ca proiecţie
ortogonală se stabilesc relaţii proiective precise, care se vor
studia la cursul de fotogrammetrie analitică.
77
Punerea în scară a fotogramelor şi aplicarea corecţiilor de
înclinare se fac în cadrul metodei de redresare fotogrammetrică.
Operaţiunea de redresare se execută la aparate numite
fotoredresatoare. Fiecare fotogramă pentru a putea fi redresată,
are nevoie de 4 puncte de sprijin situate spre cele patru colţuri ale
fotogramei dar nu mai aproape de 1,5 – 2cm. de marginea
fotogramei.
Restituţia fotogramelor se poate face prin construcţii
grafice (s-a folosit la începuturile fotogrammetriei până în anii
1960 - 1970) şi prin proiecţie cu ajutorul aparatelor de
fotoredresare, când imaginea redresată se copiază fotografic.
Aparatele analogice de restituţie planimetrică (utilizate în
România până în anii 1980 – 1990) sunt:
A. optico-grafice - camera Clara - se suprapun imaginile
punctelor de pe fotogramă cu corespondentele lor de pe hartă cu
ajutorul unui ansamblu oglindă - prismă.
B. optice - fotoredresatoare - asigură imagini clare şi la
scară. Dintre aceste tipuri de aparate, cele mai folosite au fost:
- Fotoredresatoarele Zeiss - SEG IV şi V
- Fotoredresatorul Wild E2, E4;
- Fotoredresatorul Zeiss Rectimat, ş.a.
78
5.2 Efectul reliefului terenului asupra redresării
Să considerăm schema din figura 5.1, unde s-a luat cazul
unei fotograme aeriene nadirale, cu axul de fotografiere vertical,
şi planul fotogramei FF pozitiv, în faţa obiectivului.
Dacă se ia planul QQ al terenului drept plan de proiecţie se
observă că punctele oarecare P şi R vor da pe fotogramă imagini
în p' şi r' astfel că prin proiecţie vor da pe plan punctele P1 şi R1
în loc de P0 şi R0 aşa cum o cere principiul de bază al ridicărilor
topografice. Totodată se observă că erorile e şi e' se produc în
sensuri diferite dacă cele două puncte se găsesc de o parte şi de
alta a planului mediu QQ. Numai punctele ce se găsesc în planul
mediu precum şi punctul nadiral N fac excepţie (nu dau erori) aşa
cum se vede în figura 5.1.
În tabelul de mai jos sunt prezentate deformările imaginii
pe fotograme datorită diferenţelor de nivel ale terenului
79
Triunghiurile PP0P1 şi ON'p' fiind asemenea se poate scrie:
dh
e=f
d, de unde e = f
d⋅ dh,
adică eroarea este proporţională cu diferenţa de nivel dh dintre
punctul P şi planul mediu QQ, cu depărtarea d de la centrul
fotogramei şi invers proporţională cu distanţa focală a camerei
fotoaeriene.
Dacă d=6 cm; f= 20 cm şi dh=50 m, rezultă e=6/20 x 50 =
15 m. Dacă planul se redresează la scara 1:10 000 rezultă e plan =
1,5 mm. Este evident că pe măsură ce scara scade în aceeaşi
măsură devine şi efectul mai mic şi invers.
Figura 5.1 – Erorile provocate de denivelările terenului
80
Dacă este necesar să se întocmească planurile redresate ale
unor terenuri accidentate se vor lua măsuri ca fotografierea să se
facă cu acoperire mare pentru a se utiliza numai porţiunile
centrale ale fotogramelor (d mic).
Pentru a se şti cât de mari pot fi diferenţele de nivel din teren
pentru ca erorile provocate de ele să nu depăşească anumite
limite, eroarea redusă la scara de redresare va fi :
e r=f
d⋅N
dh, unde N este numitorul scării
Dacă f=20cm şi d max. util = 12cm pentru o fotogramă format
24 x 24cm şi se cere o precizie de 5mm, adică e < 0,005 m, se obţine
N
dh < 1200
1, adică diferenţa de nivel din teren să fie mai mică decât
1/1200 din numitorul scării. Pentru scara 1:10 000 s-ar admite în aceste
condiţii diferenţe de nivel de 8,5 m, iar pentru scara 1:25 000 de 21 m.
5.3 Redresarea diferenţială. Ortofotoplanul
Dat fiind interesul deosebit pentru reprezentarea terenului
pe cale fotogrammetrică a existat de foarte multă vreme
preocuparea întocmirii de planuri şi hărţi pe cale fotografică
(ortofotoplanuri şi ortofotohărţi) şi în terenuri accidentate.
Atingerea acestui deziderat se poate realiza prin redresarea
diferenţială a fotogramelor.
Dintre metodele iniţiale de a transforma fotograma cu
perspectivă centrală, într-o proiecţie fotografică apropiată de cea
81
paralelă se pot menţiona redresarea pe zone şi redresarea pe
faţete. Acestea au fost abandonate deoarece ridicau o serie de
inconveniente practice majore.
În zilele noastre dispunem de aparate şi procedee care
asigură transformarea riguroasă şi automată a perspectivelor
centrale (fotogramele) în proiecţii paralele (hărţi, planuri) în orice
teren prin modificarea înălţimii de proiecţie corespunzător
accidentării terenului.
Ortoproiectorul este conectat cu un aparat de restituţie care
dă modelul optic orientat al aceluiaşi teren (sau modelul analitic
al terenului). Dacă se parcurge un profil cu marca la nivelul
terenului şi dacă diferenţa de nivel este transmisă
ortoproiectorului astfel încât distanţa centru de proiecţie-plan
(planşetă) să se modifice după acelaşi profil şi dacă pe plan se
înregistrează imaginile fotografice succesive ale traseului
parcurs, acestea reprezintă proiecţiile ortogonale ale terenului.
Practic, întreaga suprafaţă a imaginii este parcursă pe benzi
paralele, de câţiva mm lăţime, ce se fotografiază printr-o
diafragmă în formă de fantă.
Aparatul poate lucra prin transmisiune directă de la un
aparat de stereorestituţie sau după date memorate în prealabil.
Tipuri de astfel de aparate:
- optico-mecanice , ex. Topocartul;
- optico-mecanice analitice, ex. Kartoflexul şi Rectimatul.
82
6 STEREOFOTOGRAMMETRIA
6.1 Generalităţi
Existenţa a două perspective distincte ale unui obiect sau a
terenului permite redarea spaţială a obiectului cuprins în cele
două perspective.
Pentru ca determinarea şi reprezentarea obiectului sau
terenului să se poată face exact nu este suficient să se cunoască
fotogramele numai ca perspective ci trebuie cunoscute şi poziţiile
lor în spaţiu în momentul fotografierii sau să se cunoască poziţia
spaţială a cel puţin trei puncte ale obiectului sau terenului.
Restituţia (reprezentarea) se poate realiza prin
stereorestituţie (pe cale analogică) şi prin exploatare
fotogrametrică pe cale analitică sau digitală.
6.2 Baza de fotografiere. Precizia de determinare a unor mărimi spaţiale funcţie de
măsurătorile efectuate pe fotograme stereoscopice sau pe modele
optice este funcţie nu numai de calitatea imaginilor fotografice
ale fotogramelor şi a metodelor de lucru folosite ci şi de valoarea
unor elemente (relaţii) caracteristice stereogramei. O astfel de
relaţie este raportul bazei, ce reprezintă raportul dintre baza de
fotografiere C şi înălţimea de zbor relativă h (figura 6.1)
83
Dacă se consideră că axele de fotografiere sunt nadirale se
poate considera că şi razele limită sunt paralele, astfel că plecând
de la relaţia
L
l=
H
f, unde L=b+Lx
sau L=b/(1-x), unde x este procentul de acoperire;
înlocuind obţinem:
h
b=
f
l(1-x)
Mărimea raportului bazei caracterizează mărimea
unghiului de convergenţă al razelor conjugate. Cu cât va fi mai
mare unghiul corespunzător lui L, cu atât va fi definită mai precis
Figura 6.1 – Raportul bazei cu distanţa de fotografiere
84
poziţia punctelor de intersecţie şi cu atât mai precise vor fi
determinările făcute pe modelul optic.
Sistemele fotografice sunt grupate în: camere fotografice
normale, metrice şi multi-spectrale.
În perioada de început a fotogrammetriei şi a înregistrărilor
spaţiale, camerele fotografice normale (nemetrice) au avut un rol
deosebit pentru înregistrarea terenului. Aplicându-se metodele de
început ale fotogrammetriei - metode fotogrammetrice expeditive
de prelucrare - înregistrările respective au fost folosite pentru
cercetarea fotoaeriană, descifrarea elementelor topografice şi
tactice, corectarea şi obţinerea hărţilor topografice. Camerele
fotoaeriene de cercetare nu asigură constanţa elementelor de
orientare interioară, planeitatea riguroasă a filmului în momentul
înregistrării şi geometria riguroasă a înregistrărilor.
Sistemele funcţionale şi elementele principale ale
camerelor fotoaeriene de cercetare sunt, în mare parte, aceleaşi
cu cele ale camerelor aerofotogrammetrice şi, de aceea, nu vor
mai fi prezentate separat. Primele misiuni spaţiale cu oameni la
bord au fost înzestrate cu camere fotoaeriene nemetrice, uneori
modificate pentru folosirea în spaţiu extraatmosferic, în vederea
înregistrării Terrei şi Selenei.
Din cadrul sistemelor fotografice de înregistrare, camerele
fotografice metrice reprezintă aparatura de bază pentru
înregistrarea fotogramelor necesare lucrărilor de cartografiere
automată a scoarţei terestre şi a altor planete. Acestea sunt
85
aparate fotografice automate de înaltă precizie, construite în
condiţii speciale, care asigură funcţionarea şi reglajul în diferite
condiţii de temperatură şi presiune. Prin construcţia lor, camerele
aerofotogrammetrice permit realizarea unor înregistrări riguroase
din punct de vedere geometric, care redau clar obiecte de
dimensiuni foarte mici în condiţiile deplasării platformei aeriene.
Elementele caracteristice, care asigură caracterul de camere
fotoaeriene matrice, sunt: distanţa focală a obiectivului,
coordonatele punctului principal şi distorsiunea obiectivului, care
sunt cunoscute sau pot fi determinate cu mare precizie.
Deoarece înălţimea de fotografiere este cuprinsă între
câteva sute de metri şi mii de metri, aceasta fiind mai mare decât
distanţa hiperfocală, pot fi asimilate cu infinitul fotografic. În
aceste condiţii, planul de dispunere al filmului se confundă cu
planul focal al obiectivului şi dispare necesitatea focusării
camerei (camere nefocusabile).
Calitatea înregistrărilor depinde de o serie de factori,
printre care un rol principal îl au şi caracteristicile camerelor
aerofotogrammetrice. Din acest punct de vedere condiţiile pe
care trebuie să le îndeplinească o cameră sunt următoarele:
- să fie înzestrată cu obiectivi fotogrammetrici de calitate foarte
bună, de mare deschidere, lipsiţi de aberaţii şi distorsiune;
- să asigure o iluminare simultană şi uniformă, a tuturor punctelor
din planul focal;
86
- să asigure o planeitate riguroasă a filmului, în planul focal, în
timpul expunerii;
- să permită expuneri scurte în timpul funcţionării;
- din punct de vedere constructiv, să aibă un minim de volum şi
greutate;
- să menţină constante elementele de orientare interioară.
În prezent, firmele constructoare produc o gamă foarte
largă de camere fotoaeriene, cu diverse destinaţii şi posibilităţi de
funcţionare. O clasificare riguroasă a acestora este mai greu de
făcut. În practica curentă este acceptată clasificarea în funcţie de
caracteristicile lor principale: formatul fotogramei, unghiul de
câmp al obiectivului şi principiul de acţionare.
În funcţie de formatul fotogramei, camerele aerofoto-
grammetrice pot fi:
a) de format mic, cu dimensiunile fotogramei mai mici de
18 x 18cm;
b) de format normal, cu dimensiunile de 18 x 18cm;
c) de format mare, cu dimensiunile mai mari de 18 x 18
cm, până la 30 x 30cm.
Formatul fotogramei are deosebită importanţă deoarece
determină aparatura de laborator şi aparatura fotogrammetrică cu
care urmează să fie exploatate fotogramele.
Din punct de vedere al unghiului de câmp şi al distanţei
focale, camerele aerofotogrammetrice se împart în:
87
a) camere cu distanţa focală mare (400-10.000 mm) şi
unghiul de câmp: 2β < 50°;
b) camere normale cu distanţa focală f=170 - 400 mm şi cu
unghiul de câmp: 70° > 2β >50°;
c) camere cu unghiul de câmp mare 2β >70° şi distanţa
focală f= 100-200 mm ;
d) camere cu unghiul de câmp foarte mare 2β > 100° şi cu
distanţa focală f = 55 – l00mm.
Există camere aerofogrammetrice care permit schimbarea
conului obiectivului în funcţie de distanţa focală şi unghiul de
câmp dorit, acest gen de camere se numesc universale.
După modul de acţionare, camerele aerofotogrammetrice
se pot clasifica în: camere cu acţionare prin impulsuri şi camere
cu acţionare continuă. Această clasificare se referă la
funcţionarea intermitentă sau continuă a dispozitivelor de
acţionare automată ale camerei. Tipurile moderne de camere au
acţionare prin impulsuri.
Firmele constructoare produc în prezent şi camere
aerofotogrammetrice care funcţionează cu plăci sau care pot
folosi atât casete cu plăci, cât şi casete cu peliculă fotografică
Aceste camere sunt propri ridicărilor fotogrammetrice de foarte
mare precizie, la scări mari pentru suprafeţe de teren reduse ca
suprafaţă.
Camerele aerofotogrammetrice, folosite în prezent pentru
cartografierea terenului, din punct de vedere constructiv,
88
reprezintă un complex de dispozitive optico-mecanice şi electrice
de o foarte mare precizie, care dau camerei caracterul de aparat
de înregistrare şi măsurare. Soluţiile constructive şi tipurile de
camere sunt foarte numerose, însă se vor prezenta caracteristicile
generale ale acestora şi diferitele părţi componente ale camerei
aerofotogrammetrice normale automate, în general.
Componenta principală a camerei este corpul camerei, care
constă dintr-o carcasă metalică construită, în general, dintr-un
metal uşor şi rezistent. Forma, dimensiunile, grosimea pereţilor şi
rezistenţa sa asigură montarea în interior şi exterior a diferitelor
mecanisme necesare funcţionării camerei. Obiectivul camerei
este montat în conul obiectivului. Corpul aparatului de comandă
susţine conul cu obiectivul montat în parte inferioară a acestuia.
Pe partea superioară a aparatului de comandă se găseşte un ecran
mat , cu imaginea unui lănţişor dirijat de un dispozitiv. Prin acest
ecran, operatorul fotoaerian urmăreşte deplasarea concomitentă şi
sincronizată a imaginii detaliilor din teren cu deplasarea
lănţişorului, reglează acoperirea longitudinală a fotogramelor şi
comandă rotirea camerei cu unghiul de contraderiva necesar.
Ca mijloc de acţionare a camerei se foloseşte un
electromotor care primeşte energie electrică de la o sursă de 24V
de la reţeaua de bord a avionului.
Funcţionarea camerelor automate este asigurată de un
aparat de comandă (intervalometru) care primeşte şi transmite
toate comenzile necesare executării zborului fotogrammetric;
89
acestea se referă la acoperirile fotogramelor, intervalul de
aşteptare, timpul de expunere, contraderiva, funcţionarea
continuă sau la comandă.
O anexa a camerei aerofotogranimetrice este luneta de
navigaţie (vizor de navigaţie) cu care se observă terenul pentru
dirijarea navigaţiei, se instalează în podeaua avionului la orice
distanţă de camera aerofotogrammetrică. Aceasta este prevăzută
cu un dispozitiv de reglaj a acoperirii longitudinale şi are reticuli
cu indici de referinţă pentru controlul acoperirii şi navigaţiei.
Luneta de navigaţie este înzestrată cu elemente de
comandă pentru transmiterea înclinării camerei şi corecţiile
corespunzătoare servomotoarelor camerei respective.
Timpul de expunere pentru aerofotografiere se stabileşte
cu ajutorul exponometrului, care este prevăzut cu scale pentru
sensibilitatea filmului în sistemul DIN şi ASA. Valorile timpului
de expunere se introduc în sistemul de expunere al camerei care
dirijează automat expunerea.
Pentru asigurarea acoperirii longitudinale stabilită între
fotograme, fotografierea trebuie făcută de la înălţimea (h) de
fotografiere calculată şi la o distanţă riguros determinată între
fotograme (B) denumită bază de fotografiere. Prin bază de
fotografiere înţelegem distanţa dintre centrele de perspectivă a
două fotograme adiacente ce aparţin aceluiaşi şir de fotograme.
Baza de fotografiere este decisivă în proiectul de zbor
90
fotogrammetric. Determinarea acesteia se face funcţie de latura
fotogramei şi de acoperirea longitudinală necesară.
Baza de fotografiere redusă la scara fotogramei este:
( )100
100 xx Alb
−=
unde lx este latura în direcţia de zbor a fotogramei.
Folosind scara de fotografiere, baza se calculează cu
ajutorul relaţiei:
( )f
xx
f mAl
mbB ⋅−
=⋅=100
100
În timpul zborului baza de fotografiere se menţine
constantă prin intervalul de fotografiere sau intervalul de
aşteptare între două înregistrări.
Acoperirea longitudinală a fotogramelor depinde de
înălţimea de fotografiere, care variază şi ea în funcţie de relieful
terenului fotografiat. Pentru a menţine acoperirea longitudinală
constantă este necesar ca baza de fotografiere să fie variabilă,
adică să se menţină un raport convenabil între baza şi înălţimea
de fotografiere. Acest raport se numeşte raportul bazei şi el
constituie un element important al ridicărilor
aerofotogrammetrice.
În tabelul următor se prezintă caracteristicile principale ale
câtorva tipuri de camere aerofotogrammetrice clasice, cu
înregistrare pe film, utilizate la noi în ţară.
91
Firma constructoare
Denu- mirea camerei
Formatul fotogra- mei (cm)
Tipul obiectivului f (mm)
Tipul obturatorului şi timpul de expunere
Film sau plăci
Volumul casetei m/cm
Wild Heerbrugh Elveţia
RC8 18x18 18x18 23x23
Aviotar f=210 Aviogon f=115 Aviogon f=152
central 1/100-1/700
film 60/19 sau 60/24
RC9 23x23 Super-Aviogon 1:5,6; f=88
central 1/300
film 60/24
RC 10 23x23
Aviogon-universal 1:5,6; f=152
Super-Aviogon lî 1:5,6; f=88
obturator cu lamele 1/500- 1/1000
film 60/24
VEB Carl Zeiss
Jena Germania
MRB 9/2323
23x23 Super-Lamegon
f=90 Central
1/100 - 1/1000 film 120/24
MRB 11,5/1818
18x18 Lamegon 1:4;
f-115
obturator cu discuri 1/100 - 1/1000
film
120/20 sau
120/19
MRB 21/1818
18x18 Pinatar 1:4;
f=210
obturator cu discuri 1/50 - 1/100; 1/100 - 1/1000
film 120/20
LMK 2000
22,8x22,8 Lamegon f=300 Lamegon f=210
obturator cu discuri 1/60 - 1/1000
film 120/24
Carl Zeiss Oberkochen Germania
RMK A 21/23
23x23 Toparon 1:5,6
f=210 obturator cu discuri film 60/24
RMK A 60/23
23x23 Telikon 1:6,3
f=610 obturator cu discuri
1/60- 1/1000 film 60/24
Ottica Mecanica Italiana
FOMA 54/A
23x23 Rigei 1:6,3
f=153 1/100, 1/200,
1/300 film 120/24
Anglia EF. 49
MARK II 23x23 Ross 1:6,3 f=153 1/50 şi 1/300 film
60/23 76/23
92
În cazul fotogrammetriei terestre pentru baza de fotografiere B, există patru cazuri de fotografiere stereoscopică terestră:
93
6.3 Orientarea stereogramelor
Pentru ca modelul optic să fie obţinut în condiţiile de a fi
restituit este necesar să fie restabilit procesul optico-geometric
din momentul fotografierii. Pentru aceasta este necesar ca
fotogramele ce formează stereograma (acoperire mai mare de
60%) să fie orientate mai întâi interior şi apoi exterior. Orientarea
interioară are ca scop restabilirea congruenţei razelor iar
orientarea exterioară restabilirea poziţiei fotogramelor în
momentul fotografierii. În Figura 6.2 sunt prezentate elementele
de orientare interioară şi exterioară ale unei stereograme.
• Orientarea interioară
Figura 6.2 – Orientarea unei perechi de fotograme (stereograme)
94
Elementele de orientare interioară se cunosc direct.
Teoretic, elementele care definesc perspectiva sunt punctul
principal şi distanţa principală, iar practic, punctul mijlociu M ce
se găseşte la intersecţia indicilor de referinţă şi distanţa focală f
numită şi constanta camerei.
Deci orientarea interioară a fotogramei (negativului) în
camera aparatului de restituţie se face potrivind fotograma în
portclişeu în aşa fel încât indicii de referinţă să suprapună indicii
(liniari) corespunzători ai camerei şi introducând distanţa focală f
a camerei de aerofotografiere.
• Orientarea exterioară
Valorile elementelor de orientare exterioară înregistrate în
momentul fotografierii sunt aproximative (exceptând
georeferenţierea) şi de aceea orientarea exterioară se face indirect
funcţie de punctele de reper (cel puţin 3 în cazul congruent, 4 în
cazul afin, sau 5 în cazul optim) riguros determinate prin
măsurători terestre în X, Z şi Z sau prin aerotriangulaţie.
Elementele de orientare exterioară a fotogramei, prezentate
în Figura 6.3, sunt: X,Y,Z (coordonatele centrului de perspectivă
a imaginii), ω, φ, κ (rotaţiile în jurul celor trei axe ale sistemului
de coordonate: ruliu, tangaj, giraţie,) şi factorul de scară.
95
Figura 6.3 - Elementele de orientare exterioară.
Pentru a construi relaţia matematică dintre spaţiul-imagine
şi spaţiul-obiect sunt necesare identificarea în ambele sisteme a
unor puncte de control. În cazul în care coordonatele centrului de
perspectivă sunt cunoscute prin utilizarea unui GPS conectat la
cameră, atunci sunt necesare 5 puncte de control, câte unul în
fiecare colţ al blocului fotogrammetric şi unul în mijloc, pentru
control. În plus se identifică pe fiecare fotogramă câte 9 puncte
de legătură cu fotogramele adiacente.
O fotogramă este definită ca orientare exterioară de 6
elemente şi anume 3 elemente liniare (3 translaţii) şi 3 elemente
unghiulare (3 rotaţii). Pentru simplificare să considerăm că axa
OX a sistemului general de referinţă corespunde cu direcţia
generală de zbor.
96
Prin urmare orientarea exterioară a unei stereograme va fi
definită de 12 elemente. Dacă se consideră fotogramele F1 şi F2
ale cuplului, cu elementele de orientare respective, avem:
F1 → x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1
F2→ x2 , y2 , z2 , k2 , φ2 , ω2
Dacă se face diferenţa elementelor corespunzătoare se
constată că orientarea exterioară a unei stereograme poate fi
definită şi funcţie de orientarea exterioară a unei singure
fotograme şi diferenţele ce indică poziţia unei fotograme faţă de
cealaltă.
Astfel relaţia ∆h = c • ∆p, care indică diferenţa de paralaxă
dintre două puncte de pe stereomodel, funcţie de diferenţa de
nivel între ele, se poate scrie sub forma:
F1 → x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1
F2 → x2 , y2 , z2 , k2 , φ2 , ω2
∆x, ∆y, ∆z, ∆k, ∆φ, ∆ω
Diferenţa ∆x este de fapt componenta bazei de fotografiere
pe direcţia x, care se notează Bx.
Dacă axa x corespunde cu direcţia generală de zbor, atunci
conform figurii
Bz
O2 O1 Bx
By se poate scrie
97
∆x ≅ Bx; ∆y ≅ By; ∆z ≅ Bz
iar Bz
By =tgγby şi Bx
Bz =tgγbz
Cu aceste date, elementele de orientare exterioară ale unei
stereograme pot fi date sub forma:
x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1 , Bx By, Bz, ∆k, ∆φ, ∆ω (1)
x1 , y1 , z1 , k1 , φ1 , ω1 , Bx γby , γbz , ∆k, ∆φ, ∆ω (2)
În ambele cazuri cele 12 elemente s-au grupat în două şi
anume: în rândul întâi s-au dat elementele de orientare ale unei
fotograme a cuplului plus depărtarea pe x până la cea de a doua
fotogramă, iar în rândul al doilea s-au dat elementele diferenţiale
sub formă directă (1) şi sub formă exclusiv unghiulară (2).
Această grupare este foarte importantă deoarece
elementele din rândul al doilea, ce exprimă poziţia relativă a unei
fotograme faţă de cealaltă, pot fi cunoscute în mod nemijlocit.
Operaţia de determinare a elementelor din rândul al doilea
se numeşte orientare relativă şi corespunde cu operaţia de
obţinere a modelului optic, numită şi operaţia de eliminare a
paralaxelor.
Prin urmare plecând de la 12 elemente de orientare
exterioară necunoscute, date în sistemul perechii de fotograme
F1F2 , s-a ajuns la 7 elemente date în rândul 1 din sistemele (1) şi
(2), iar operaţia de orientare exterioară are loc în două etape de
98
lucrări şi anume: orientarea relativă ce nu necesită nimic
cunoscut dinainte şi orientarea absolută condiţionată de cele 7
elemente.
Orientarea relativă, adică obţinerea modelului optic
geometric, se consideră realizată atunci când razele omoloage se
intersectează două câte două şi deci când pe tot cuprinsul
modelului optic nu se mai constată nici o paralaxă.
Ea se poate face pe cale analitică sau prin procedeul
optico-mecanic al apropierii succesive în aparatele de
stereorestituţie.
Orientarea absolută constă în determinarea elementelor de
legătură dintre coordonatele (x,y,z) ale modelului fotogrammetric
3D (obţinut în urma orientării relative) şi coordonatele X,Y,Z ale
sistemului de referinţă a terenului fotografiat.
Modelul optic geometric obţinut trebuie pus în scară şi
înclinat (în ansamblu) în aşa fel încât cotele ce se citesc pe el să
corespundă cu cotele reale din teren.
Funcţie de cele 7 elemente rămase din orientarea
exterioară se poate face orientarea absolută ce cunoaşte două
etape:
- punerea în scară a modelului ce necesită poziţia
planimetrică (cunoscută) a două puncte cât mai depărtate între
ele, adică 4 elemente (x1, y1 şi x2, y2);
- înclinarea modelului ce necesită cunoaşterea cotelor a cel
puţin 3 puncte (de asemenea caracteristice şi care să nu fie
99
coliniare). Se recomandă ca acestea să nu fie identice cu punctele
folosite pentru aducerea în scară.
6.4 Aerotriangulaţia Aerotriangulaţia este un procedeu de îndesire fotogram-
metrică a reţelei de sprijin (altimetrică şi planimetrică) pe baza
relaţiilor rezultate din dubla şi tripla acoperire a fotogramelor
succesive - procesul prin care imaginile sunt aduse din sisteme
relative în sisteme absolute (coordonate teren). Mai putem spune
că aerotriangulaţia transformă elementele din spaţiu-imagine în
spaţiu-obiect cu ajutorul unor elemente de sprijin, care sunt
puncte determinate la teren, premarcate şi presemnalizate, bine
definite geometric şi distribuite uniform în planul imagine.
Aerotriangulaţia permite georeferenţierea simultană a
tuturor imaginilor unui bloc de fotograme, folosind pe cât este
posibil suprapunerile dintre imagini şi benzi, cu un număr minim
de puncte de referinţă. Această operaţie presupune în primă fază
măsurarea unui anumit număr de puncte pe cât mai multe
imagini, după care calcularea în întreg blocul permite
determinarea unui set de parametri fotogrammetrici. Anumite
module de calcul ale aerotriangulaţiei din sistemul
fotogrammetriei digitale folosesc aceleaşi formule de la
fotogrammetria analitică.
Măsurarea punctelor de referinţă se face cu ajutorul
ferestrelor multiple. Odată ce un punct a fost măsurat într-o
imagine, sistemul poate afişa în ferestre mici toate imaginile care
100
ar putea conţine punctele respective. Singurul lucru pe care
operatorul rămâne să-l facă este de a măsura poziţia punctului în
fereastra în care este prezent, monoscopic sau stereoscopic. Pe de
altă parte măsurarea punctelor de legătură este automată.
Un exemplu privind fluxul tehnologic pentru executarea
aerotriangulaţiei în fotogrammetria digitală este prezentat în
schema următoare.
Imagini digitale
SocetSet
ORIMA APM
- rezolutia de la scanare 12.5 microni - se specifica mărimea unui fişier - se specifica scara pentru restituit - formatul imaginilor *.tif
- definim proiectul - facem orientarea interioara - specificam RMS pentru IO si nr. de puncte prin care se face calculul IO - import image frame - editam camera calibration pentru SocetSet si Orima - editam fişierul punctelor de control
- aducem imgaginile de tip *.sup - editam proiectul pentru Orima - definim identificatorii camerei pentru SocetSet si Orima - definim bloc - punem APM pentru orientarea relative - punem GCP pentru orientarea absoluta - compensam cu CAP-A verificam Sigma 0 - importam rezultatele
Verificare şi control
- verificam blocul - stabilim preciziile in funcţie de precizia de măsurare de la CAP_A ± 8.5 / 10 microni - verificam RMS al blocului - se verificam RMS pentru punctele de control
STEREOMODEL - se va face validarea datelor
101
Prof. dr. Lucian Turdeanu a prezentat foarte concis în
schemele următoare fluxul tehnologic pentru executarea
diverselor metode de aerotriangulaţie analitică (Figura 6.4) şi
clasificarea metodelor de aerotriangulaţie (Figura 6.5):
Figura 6.4 – Fluxul tehnologic al diferitelor metode de aerotriangulaţie analitică
102
Punctele de legătură între stereomodele trebuie măsurate şi
folosite pentru evaluarea preciziei finale a aerotriangulaţiei,
modelului digital al terenului, precum şi a ortofotoplanurilor
finale. Punctele de verificare trebuie să fie puncte bine definite la
nivelul solului, cu coordonatele X, Y şi Z.
Trebuie să existe cel puţin un punct de verificare la 20 de imagini
aeriene. Trebuie întocmit un plan care să arate numărul şi
distribuţia punctelor reţelei geodezice de sprijin din zonă.
Punctele de verificare trebuiesc localizate, bine distribuite
în cadrul blocului fotogrametric, precum şi pe imagini (nu doar în
Figura 6.5 – Clasificarea metodelor de aerotriangulaţie
103
apropierea centrului de proiecţie). Punctele de verificare trebuie
măsurate în timpul procesului de aerotriangulaţie ca orice alt
punct, dar ele nu trebuie tratate asemeni reperilor fotogrametrici
în procesul de compensare al aerotriangulaţiei. Pentru o
identificare corectă a punctelor de verificare se vor întocmi
descrieri topografice clare.
Pentru executarea aerotriangulaţiei digitale, trebuiesc
executate măsurători asupra punctelor de legătură în mod
automat sau manual. Când punctele măsurate automat nu sunt
suficiente pentru orientarea relativă a stereomodelelor, operatorul
este obligat să execute măsurători ale punctelor de legătură în
mod manual. Detaliile referitoare la acest lucru vor fi incluse în
propunerea tehnică la capitolul unde se descrie abordarea, softul
şi hardul (plotterul analitic sau staţia de lucru fotogrametrică
digitală) care urmează să fie folosit şi modul de respectare a
toleranţelor impuse. Prestatorul va decide asupra numărului
optim de puncte de legătură pentru asigurarea unei bune orientări
relative a stereomodelelor. Dacă blocul de aerotriangulaţie este
împărţit în subblocuri, vor fi folosite cel puţin două imagini
adiacente la calcularea celui de-al doilea bloc. Punctele de
legătură sau centrul de proiecţie cel mai apropiat de noul bloc
trebuie să fie considerat ca liber şi să fie compensat din nou.
Pentru racordarea blocurilor fotogrametrice adiacente se va folosi
metoda clasică, adică: măsurarea la capătul fiecărei benzi a trei
puncte de legătură care să fie aceleaşi şi în blocul fotogrametric
104
vecin. Evaluarea calităţii racordării se face prin compararea
valorilor coordonatelor X, Z, Y, obţinute din compensarea celor
două blocuri vecine. Compensarea aerotriangulaţiei digitale
trebuie executată prin metode riguroase cu evidenţierea preciziei
obţinute. Imaginile adiţionale trebuie incluse în aerotriangulaţie
pentru a asigura consistenţa geometrică între zonele adiacente de
proiect.
Scopul Aerotriangulaţiei este de a furniza punctele de
sprijin necesare pentru orientarea absolută a modelelor
stereofotogrametrice şi de asemenea să asigure îndesirea reţelei
de sprijin, ceea ce diminuează volumul măsurătorilor la teren.
Din acest motiv, punctele de legătură măsurate în mod manual
trebuie să reprezinte detalii punctiforme vizibile pe fotogramă,
identificabile uşor la teren, ca şi reperii permanenţi de la sol sau
ca reperii noi, stabiliţi cu acest scop.
Trebuie să se pună accent pe măsurarea punctelor de
legătură identificate în cât mai multe imagini fotogrametrice
posibile (puncte de suprapunere), minim patru în cadrul blocului.
Punctele măsurate în doar două fotograme trebuie să apară numai
la capetele benzilor de zbor. Punctele măsurate în trei fotograme
trebuie să apară obligatoriu pe direcţia centrelor de proiecţie ale
imaginilor precum şi la marginile de nord şi sud ale blocului
footgrametric.
Compensarea aerotriangulaţiei digitale trebuie astfel
realizată încât erorile grosolane să fie eliminate complet. Erorile
105
reziduale cele mai mari obţinute în timpul procesului de
aerotriangulaţie nu trebuie să fie mai mari de 1.2 din mărimea
pixelului. Erorile medii pătratice σ (sigma) pentru compensarea
finală a aerotriangulaţiei nu trebuie să fie mai mari de 0.8 din
mărimea pixelului.
6.5 Stereorestituţia / aparate de stereorestituţie Operaţia de exploatare a modelului optic orientat exterior
se numeşte restituţie stereofotogrammetrică sau stereorestituţie.
Fiecare detaliu se urmăreşte pe modelul optic cu marca
stereoscopică, urmărindu-se atât deplasarea în plan cât şi evoluţia
spaţială (z) a fiecărui detaliu.
Aparatelele de stereorestituţie analogică utilizate pot da
poziţiile planimetrice şi altimetrice ale punctelor terenului
cuprins în porţiunea comună a două fotograme sub formă grafică
sau numerică. Dintre aceste aparate, folosite cca. 4 decenii în
secolul XX, şi care acum au devenit piese de muzeu, menţionăm:
- Stereoplanigraful Zeiss;
- Aviografele Wild A5, A7;
- Stereocomparatoarele Zeiss;
- Aviografele Wild B8;
- Stereometrografele Zeiss.
Din punct de vedere tehnologic, procesul fotogrammetriei
se desfăşoară conform etapelor cunoscute.
106
Astfel, prima etapa a procesului tehnologic o reprezintă
ansamblul operatiunilor de înregistrare a datelor. Pentru
inregistrari se folosesc camere speciale terestre sau aeriene
montate pe platforme aeriene sau spatiale purtatoare ale
sensorilor de înregistrare.
A doua etapă a procesului tehnologic fotogrammetric şi de
teledetecţie o reprezintă prelucrarea primară şi corectarea
datelor obţinute sub formă analogică sau digitală. Dacă în ceea
ce priveşte prelucrarea analogică se utilizeaza echipamentele
clasice de prelucrare şi interpretare a fotogramelor aeriene sau
terestre, pentru prelucrarea analitică şi digitală exista
echipamente noi de forma statiilor fotogrametrice de lucru
interactive.
Astfel de staţii de lucru fotogrammetrice moderne care
folosesc sisteme interactive sunt produse şi comercializate de
firme cu renume, cum sunt Leica (Elveţia ), Zeiss (Germania),
Galileo Siscam (Italia), etc., prezentate spre exemplu în figurile
6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 6.10 şi 6.11.
Aparatura fotogrammetrică Leica utilizează pachetul de
programe MAP, care lucrează sub sistemele de operare MS-DOS,
Windows, UNIX şi VMS. Sistemul interactiv care foloseste
MAP-ul (cu versiunile sale MAPDE, MAPOP, RISIS/MAP)
poate primi date de la intreaga gamă de aparate AC1, BC1,
BC2, BC3, SD 2000 şi SD 3000.
107
Firma Leica, pe lângă stereoploterele analitice care
asigură precizii ridicate (1-2 µm) a produs staţia fotogrammetrică
digitală DVP, prezentată în Figura 6.6 (a cărei precizie este de 30
µm) utilizată la lucrări în care cererea de asigurare a unei
precizii ridicate este mai puţin importantă.
Figura 6.6 – Staţia fotogrammetrică digitală DVP (Leica - Elveţia)
Imaginile preluate digital vor fi compensate prin retuşare
(filtrare) de petele luminoase (Hot Spots) şi se vor elimina
diferenţele datorate unghiului solar diferit.
Imaginile individuale trebuie să fie clare iar detaliile să se
distingă foarte clar. În ansamblu, imaginile trebuie să fie
omogene, fără diferenţe de contrast şi tonalitate în cazul în care
imaginile provin din surse diferite.
108
Figura 6.7 – Staţia de lucru fotogrammetrică SD 2000 ( Leica – Elveţia )
Figura 6.8 – Stereoplotterul analitic fotogrammetric KERN DSR ( Elveţia)
109
Figura 6.9 – Stereoplotterele fotogrammetrice analitice Planicomp P2 şi Planicomp P3 (Zeiss – Germania)
110
Aparatele de stereorestituţie analitică produse de firma
Galileo Siscam, de tipul DIGICART 40, STEREOCART,
STEREOBIT 20, au implementate pachete de programe care
rezolvă automat :
- orientarea interioară;
- orientarea relativă şi absolută;
- corectarea erorilor instrumentale sistematice, corectarea
distorsiunii
obiectivului şi corectarea deformaţiilor filmului;
- restitutia numerică şi grafică;
- aerotriangulaţia;
- aplicaţiile speciale pentru fotogrammetria la scurtă distanţă;
- calibrarea instrumentului.
Figura 6.10– Stereorestitutoarele analitice fotogrammetrice Stereocart şi Digicart 40 (Italia)
111
Figura 6.11 - Stereorestitutorul analitic fotogrammetric
Stereobit 20 (Italia)
Firma Galileo Siscam a produs sistemele grafice
interactive GART şi GRES al caror editor grafic interactiv
permite vizualizarea, corectarea, analizarea şi cartografierea
automata a datelor primite de la un aparat de restituţie
analogic, analitic sau digital.
Urmatoarele etape ale procesului tehnologic fotogrametric
se refera la prelucrarea tematica a datelor şi interpretarea,
modelarea matematica şi valorificarea tematica a lor.
Avantajul pe care îl oferă sistemele fotogrammetrice
interactive, concepute sub forma staţiilor de lucru
fotogrammetrice, este acela de reconstituire tridimensionala a
112
elementelor din spaţiul obiect şi de a crea modele ale unor
obiecte care nu mai exista fizic, efectuind asupra lor
activitati specific ingineresti.
Odata cu dezvoltarea sistemelor hardware, care permit
stocarea cu rapiditate a unor matrici n-dimensionale mari, în
multe activitati de cercetare, proiectare, inginerie
tehnologică şi mai ales în industria geomatică, tendinţa actuală în
lume este de a se lucra tot mai mult cu modelul analitic şi digital
al elementelor din spaţiul obiect.
113
În afara sistemelor clasice de interacţiune legate de ecran şi
hărţi sau planuri la diverse scări editate pe suport nedeformabil,
o amploare tot mai mare capătă sistemele industriale de culegere
a datelor prin digitizare în 3D sau sistemele de culegere a datelor
prin scanarea imaginilor cu rezolutie mecanica şi de preluare
ridicată. Tehnicile de modelare a suprafeţelor şi de modelare 3D
a corpurilor solide în memoria calculatorului deschid largi
perspective utilizării sistemelor fotogrametrice de digitizare
tridimensionala.
În Figura 6.12 este prezentat sistemul de digitizare
manuală a planurilor de situaţie cu ajutorul staţiei de digitizare
PD Digitizing Workstation produsă de firma germană Zeiss.
Figura 6.12 – Staţia de lucru digitizoare PD cu rezoluţia de 0,025 mm.
114
Metodele de fotogrammetrie digitală utilizează scannerele
care nu sunt altceva decât dispozitive de digitalizare
(transformare în binar) a unei imagini sau a unui text.
Funcţionarea sa se aseamănă întru-câtva cu cea a
fotocopiatorului.
Imaginea este explorată şi analizată punct cu punct. În
funcţie de tonalitatea de gri sau de culoare, scannerul furnizeaza
computerului o marime digitală care poate fi stocata în memoria
calculatorului, inregistrata pe discheta, vizualizată pe monitor sau
transmisă şi reprodusă la imprimantă sau plotter.
115
Gama de scannere este foarte variată, performanţele lor fiind în
funcţie de: numarul de puncte per inch (1200.... 9600 dpi pentru
scannere de uz profesional ), numarul nivelelor de gri ( 32, 64,
256 ), numarul de culori (256 pana la 16,6 milioane de culori) şi
format (de la scannere de mână ( 10,5 cm.) la A4 .....A0). Spre
exemplu, printre ultimele apariţii, putem menţiona scannerul
rotativ de birou cu forma aerodinamica “Hi Scan” comercializat
de firma franceza Service July. Acest produs foarte compact şi
rapid poate digitiza imagini de 10 x 10 cm la 10.000 dpi într-un
minut sau chiar mai puţin, în funcţie de rezolutie. Programul care
se livrează împreună cu Hi Scan, este cunoscut pentru
posibilităţile sale de îmbunătaţire a digitizării şi prelucrării
imaginilor. În figurile 6.13a şi 6.13b sunt prezentate câteva tipuri
de scanere performante utilizate în fotogrammetrie (de fabricaţie
Leica Helava şi Zeiss), care folosesc un soft şi un hard complex
(procesor rapid, memorie suficientă, controlor hard disc de tip
SCSI, interfaţă video adecvată).
Figura 6.13a - Scanere fotogrammetrice tip DSW 300 şi RM-1/DOS.
116
Figura 6.13b - Scaner fotogrammetric tip PHODIS SC.
Figura 6.13c - Scaner fotogrammetric tip Z Imaging Intergraph
117
9 Modelul digital al terenului obţinut prin metode de fotogrammetrie digitală
Scopul modelului digital al terenului (MDT) este, pe de o
parte, de a fi folosit în ortofotoredresare, iar pe de altă parte,
pentru a avea o descriere exactă a terenului în alte scopuri.
Spre exemplu, pentru scara ortofotoplanului 1:5000, MDT
este de obicei realizat pe o grilă cu echidistanţa de 5 m iar
precizia este de ± 1.00m. După generarea automată a modelului
digital al terenului, acesta trebuie editat în sensul corectării
cotelor greşite.
Punctele MDT trebuiesc livrate întrun fişier tip ASCII.
Dimensiunile fişierelor care cuprind coordonatele punctelor din
alcătuirea MDT nu trebuie să depăşească 80 MB. Toate rupturile
de teren (breaklines) mai mari de 1 m, precum şi alte detalii
(schimbările de pantă neevidenţiate în grilă, firele de apă,
suprafeţele de apă – extrase ca poligoane închise, taluzurile,
digurile) trebuie preluate în mod manual şi vor fi livrate în fişiere
format .dxf, ca elemente grafice de tip polilinie 3D.
În domeniul aplicatiilor grafice pe calculator, o
importanta deosebita o are modelarea matematica a terenului şi
corpurilor în spaţiu, precum şi studiul imaginilor obţinute pe cale
fotogrammetrică sau de teledetectie. Reprezentarea imaginilor
pe ecranul unui dispozitiv grafic se face în mai multe moduri
astfel încât aceasta să fie cât mai sugestivă:
- reprezentari prin puncte sau prin sectiuni transversale);
118
- reprezentari tip " wire-frame " ("cadru de sirma");
- reprezentare prin retea de poligoane (reprezentare
poliedrala), etc.
Toate aceste reprezentari ridica fiecare probleme specifice,
în literatura tehnică de specialitate acestea fiind tratate cu mare
atentie în funcţie de aplicaţiile grafice în care se întâlnesc.
Sistemele fotogrammetrice digitale sunt sisteme de
exploatare a imaginilor digitale sau digitizate. Dezvoltarea
fotogrammetriei a cunoscut transformări profunde determinate de
progresele făcute în domeniile matematicii, fizicii şi tehnicii de
calcul care au permis perfecţionarea sistemelor de prelucrare a
fotogramelor în toate zonele spectrului electromagnetic, folosind
senzori din ce în ce mai performanţi. Apariţia în ultimul deceniu
al secolului XX a camerelor fotogrammetrice digitale permite
salvarea înregistrărilor direct în memoria aparatelor sub forma
unor fişiere imagine. Formatul digital rezultat se caracterizează
printr-o precizie radiometrică şi geometrică mare. Această
dezvoltare a fotogrammetriei şi apariţia teledetecţiei de înaltă
rezoluţie a dus la dezvoltarea metodelor de recunoaştere a
formelor prin fotointerpretare semiautomată /automată.
Modelarea digitală a reliefului realizată convenţional cu
ajutorul mijloacelor fotogrammetrice , foloseşte ca structuri de
referinţă puncte distribuite în lungul curbelor de nivel , pe profile
şi în reţele. Totdeauna acestea se completează cu punctele care
119
descriu liniile şi poziţiile, ce prezintă importanţă sub aspect
morfologic.
Fotogrammetria digitală prelucrează imaginile digitale sau
digitizate. Specific acestor noi tehnologii de fotogrammetrie au
apărut pe lângă produsul tradiţional, care este harta, noi produse
precum sistemele informaţionale geografice (SIG) sau sistemele
informaţionale ale teritoriului (SIT).
Pentru generarea modelelor digitale culegerea datelor de
referinţă reprezintă o fază fundamentală , dependentă direct de
tipul modelului generat. Datele iniţiale (punctele de referinţă)
sunt culese fotogrammetric dacă se dispune de imagini
(fotograme) preluate la scări mari. Metodele fotogrammetrice au
o largă utilizare şi operează cu imagini provenite de la senzori
optici aeropurtaţi, precum şi cei amplasaţi la bordul sateliţilor sau
navelor spaţiale. Datele se culeg prin digitizarea stereomodelelor
(în principal pentru modele destinate aplicaţiilor la scări mari şi
medii) sau aplicând tehnici de corelaţie a imaginii (modele
utilizate pentru aplicaţii la scări medii şi mici).
Principala sursă de informaţie este fotograma care în
fotogrammetria digitală poate fi scanată în vederea exploatării
monoscopice sau stereoscopice, poate fi digitizată la tabela de
digitizare prin fotointerpretare de către operator.
Fotogramma digitală o putem defini ca fiind o fotogramă
obţinută prin baleaj (scanare ) în spaţiul obiect.
120
Când o fotogramă analogică este stocată pe un suport
magnetic prin scanare se obţine o fotogramă digitală. Obţinerea
modelului digital al terenului se realizează conform schemei
următoare:
Obţinerea modelului digital se realizează cu ajutorul
reţelelor de tip TIN şi de tip GRID. Modelul Digital Altimetric
(MDA) este o reprezentare matematică a altitudinilor unei
suprafeţe topografice din spaţiul obiect pentru o zonă de teren
bine definită. MDA conţine pentru fiecare punct şi informaţia
altimetrică pentru obiectele aflate la suprafaţa solului, cât şi sub
această suprafaţă (creste, dealuri, gropi). Această suprafaţă a
apărut datorită metodelor fotogrammetrice automate de
determinare a punctelor corespondente la exploatarea
stereogramei digitale sau în cazul laser-scaner-ului la
determinarea punctelor. Această suprafaţă a apărut datorită
metodelor fotogrammetrice automate de determinare a punctelor
Scanare fotograme
Aerotriangulaţie
- Modelul Digital al Terenului (DTM) - Ortofoto digital
Restituţie
121
corespondente la exploatarea stereogramei digitale sau în cazul
laser-scaner-ului la determinarea punctelor obţinute pe baza
datelor din prima reflexie. Corespunzător acestor metode se
determină coordonatele planimetrice şi cotele punctelor .
Reţeaua TIN (triangulated irregular networks) face o
distincţie referindu-se strict la modelele digitale structurate sub
formă de retele triangulare neuniforme. Ele includ seturi de
triunghiuri adiacente, ce nu se suprapun, obţinute prin calcul
folosind puncte distribuite neunuiform, pentru care se cunosc
coordonatele X,Y,Z. De asemenea, stochează legăturile
topografice dintre triunghiuri şi vecinii lor adiacenţi.
Reţeau de tip GRID este formată din triunghiuri regulate.
Reţeaua de triunghiuri regulate se formează între punctele
specifice care determină informaţiile de altitudine .
Fluxul tehnologic de obţinere a modelului digital al
terenului este prezentat în schema din Figura 7.1.
În principiu, DTM (Digital Terain Model) constituie o
matrice de altitudine exprimată prin cote conformă cu vârfurile
unei grile în modul vectorial şi printr-o imagine în modul raster
unde valoarea fiecărui pixel corespunde cotei sale.
Rezultatul interpretării imaginilor satelitare şi, implicit,
oportunităţilor de utilizare a acestora, sunt condiţionate de
puterea de rezoluţie a senzorului, natura detaliilor, perioada
înregistrărilor, modul de înregistrare şi de însuşirile modelului
optic realizat de operator.
122
Figura 7.1
STEREOMODEL
SocetSet (INPUT)
GENERARE DTM ATE
- se specifica rezolutia de la scanare - se specifica scara pentru restituit - formatul imaginilor *.tif
- incarcam proiectul - incarcam imaginile
- extragere automata prin modulul ATE - extragere curbe de nivel manual in zonele de padure, muntoase, accidentate si interpolate prin modulul PRODTM de la restitutie - se specifica tipul si rezolutia de obtinere a dtm-ului - tipul: GRID, TIN - rezolutia: se specifica in functie de scara fotogramelor distanta dintre puncte la scara planului care va reprezenta rezolutia de calculare a dtm - se va alege o rezolutie mai mica de lucru pentru obtinerea unei precizii mai bune
CORECTARE DTM
- dtm-ul calculat la restitutie se transfera la statia de lucru DTM - editarea se face prin modulul ITE care face o corectare punct de punct, pe poligoane sau prin breakline acolo unde avem zone accidentate - se verifica erorile circulare si liniare
MERGE
- se verifica in zonele cu probleme - se va face validarea datelor - se face exportul fisierelor in *.dxf
VERIFICARE (OUTPUT)
- se va face unirea mai multor dtm-uri care au fost corectate si taiate in scopul obtinerii unui dtm final care va avea o anumita precizie in functie de :tipul, rezolutia, metoda de unire si nr. de puncte care sunt luate in calcul in zona de acoperire - dtm-ul final trebuie sa fie de tip GRID iar fisierul va fi convertit ca ASCII cu o anumita rezolutie finala
GENERARE DTM
PRODTM
123
Calitatea modelului digital al terenului depinde, la rândul
său, de nivelul detaliilor, respectiv rezoluţia acestora şi de
precizia determinării datelor de bază, a cotelor individuale.
Cerinţele minime , în cazul ambelor aspecte, sunt impuse de
contextul şi de natura aplicaţiei fixată pe utilizator. În pas cu
automatizarea procedurilor de obţinere a DTM-ului apare şi
nevoia crescândă de sporire a preciziei acestuia care se reflectă în
produsele finale. Din acest punct de vedere rezoluţia se dovedeşte
a fi un factor mai puţin limitativ, exceptând anumite regiuni; în
consecinţă, erorile de determinare a cotelor sunt tot mai mult
luate în considerare, căutându-se soluţii de diminuare a lor.
În imaginile următoare (figurile 7.2, 7.3 şi 7.4) este
prezentată o zonă de MDT obţinut prin fotogrammetrie aeriană,
cu culmile şi pantele unor versanţi văzuţi sub diverse unghiuri.
Modelul digital al terenului şi produsele derivate, cum ar
fi panta, aspectul, hidrologia , reprezintă elemente importante în
alcătuirea şi interpretarea hărţilor. MDT oferă o serie de date
suplimentare legate de vegetaţie, utilizarea terenului, fiind ştiut
faptul că distribuţia vegetaţiei este influenţată de pantă, aspect.
Spre exemplu, harta drenajului, realizată pe baza reţelei
hidrologice, corelată cu date despre precipitaţii, gradul de
împădurire, şi panta terenului, oferă informaţii legate de
posibilitatea producerii de inundaţii şi despre cât de expusă este
zona la astfel de fenomene de risc.
124
Figura 7.2
Figura 7.3
125
Figura 7.4
Figura 7.5 Modelul digital al terenului pentru o zonă cu risc major de inundaţie
126
Figura. 7.6 Modelul digital al terenului - perspectivă a unei văi în moment
de inundaţie maximă
În concluzie, modelul digital al terenului devine un
instrument, un obiect de studiu de un real folos pentru diverse
sectoare de activitate şi penru diverşi utilizatori. Deoarece MDT
este redat în format digital poate fi oricând utilizat, modificat sau
prelucrat cu uşurinţă în scopuri diverse, reprezentând asfel un
mijloc, o oportunitate eficientă de lucru, demnă de luat în
considerare în studiile şi analizele principalelor sectoare ale
economiei naţionale.
127
• BIBLIOGRAFIE: 1. Albertz J.
Kreiling W. Photogrammetric Guide, 3-rd Edition, Germany, 1980
2. American Society of Photogrammetry
Non-topographic Photogrammetry. 2 –nd Edition ASP, 1982
3.
American Society of Photogrammetry and Remote Sensing
Manual of Photogrammetry and Remote Sensing. 3-rd Edition, ASPRS Press, 1997
4.
Bahr H.P.
Procesamiento Digital de Imagenes (Aplicacionesen Fotogrametria y Teledeteccion). Eschborn, 1991
5.
Baltac V., Roman D., Lustig A., Stănescu C.
Calculatoarele electronice, grafică interactivă şi prelucrarea imaginilor. Editura Tehnică, 1985
6. Daratech Associates CAD/CAM/CAE. Present Technology. Cambridge, Massachusetts, 1984.
7. Ecker R. Jansa J.
Geocoding Using Hybrid Bundle Ajustment and a Sophisticated DTM. 11th Symposium of EARSEL, 1991
8. Fejes Iuliu Funcţii Spline în teoria mecanismelor. Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1981
9. Foley J.D.,Dam van A Wesley Addison
Fundamentals of interactive computer graphics. Publishing Company , London 1983
10. Graham L The Architecture of a Softcopy Photogrammetry System. PE&RS, 1997
11. Hill Mc.Graw Principles of Interactive Computer Graphics. New York, 1979
12. ISPRS History of Photogrammetry, Center of training 2002
13. ISPRS Manual of Photogrammetry and Remote Sensing – Editia a V-a 2006
14. Ionescu Ion Fotogrametrie inginerească, UTCB, Editura Matrix Rom 2003.
15. Koben B Mapping: Ways of Representing the World. ITC Press, 1998
16. Leica Geosystems GIS & Mapping
Leica ASCOT - Aerial Survey Control Tool, Elveţia, 2008.
17. Marton Gherasim Zegheru Nicolae
Fotogrammetrie. Editura Ceres, 1972
18. Oprescu Nicolae Calistru Virgil Turdeanu Lucian
Fotogrametrie, I.C.B., 1982
128
19. Petrescu Florian Kovari Dana
Pattern Recognition în Remote Sensing, ITC. Symposium on Remote Sensing, Enschede, 1992
20.
Popescu Gabriel
Sisteme interactive de modelare a informaţei fotogrammetrice, Editura Matrix Rom, 2009.
21.
Popescu Gabriel
Avantajele metodelor holo-fotogrammetrice combinate cu tehnicile de teledetecţie pentru modelarea 3D a elementelor din spatiu obiect. Simpozion CIPA, Sinaia 1993.
22. Răducanu, N., Spatariu, A.
Fotogrammetrie planimetrică, A.T.M., Bucureşti,1993
23. Roman D. Lustig A., Stănescu C.
Algoritmi de automatizare a proiectării. Editura Militară, 1988
24. Rosenfeld A. Kak A.C.
Digital Picture Processing. Academic Press, New York, 1982
25. Shelly & Cashman Introduction to computers and data processing. U.S.A., 1980
26. Turdeanu Lucian Fotogrametrie analitică. Editura Academiei, 1996
27. Van Wingerden, A. Future Trends and Directions în GIS. GEOINFORMATICS, March, 1998
28. Volker W. Geodata-Based Applications în the World Wide Web. Geoinformatics, March, 1998
29.
Wilson P.R
Euler Formulas and Geometrical Modelling. IEEE Computer Graphics and Applications 5, 8 / 1985
30. *** Close-Range Photogrammetry & Surveying: State of the art.