7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

1/12

41

REPREZENTAREA 3D A SUPRAFEELOR TOPOGRAFICEPRIN METODE FOTOGRAMMETRICE I DE

TELEDETECIE

Autori : Prof.dr.ing. Florea Zvoianu, Facultatea de Geodezie UTCB,Ing. Manea Georgeta, doctorand UTCB ,Ing. Daniela Popa , Facultatea de Geodezie UTCBStudent Badea Drago an V Geodezie

Rezumat : Lucrarea prezint metodele utilizate pentru culegerea informaiei altimetricenecesare creerii modelului digital altimetzric al terenuluii a modelului digital al suprafeei

topografice precum i reprezentarea acestora.

1.

INTRODUCERE Reprezentarea plan a spaiului obiect sub forma clasic a hrilori planurilorn condiiile progresului tehnologic actual pare o soluie simplist care nucorespunde percepiei omului a acestui spaiu nconjurtor care estetridimensional. Dezvoltarea tehnologiilor de colectare a datelor teren n ceea ce

privete dezvoltarea aparatelor utilizate n ridicrile topografice, a sistemelor depreluare dezvoltate pentru fotogrammetria digitali teledetecie, a sistemelorde stocare, prelucrare i reprezentare a rezultatelor au impus noi produse

precum sistemele informaionale ale teritoriului, sistemele informaionalegeografice, hrile digitale tridimensionale, reprezentrile perspective alespaiului obiect etc.n ceea ce urmeaz vor fi tratate aspecte legate de culegerea datelor de baz prinmetode topografice de teren, fotogrammetrice precum exploatareastereomodelului clasic prin digitizarea static sau dinamic a curbelor de nivel,exploatarea stereogramelor digitale prin corelaie plan stereoscopic sau nspaiul obiect, prelucrarea imaginii digitale i derivarea altimetriei din tonurilede gri, scanarea i vectorizarea hrilori planurilor existente, metoda laseruluide scanare precum i metodele specifice radargrammetriei i interferometriei.A doua parte a prezentrii este consacrat unei scurte treceri n revist a

metodelor de reprezentare 3D a suprafeelor topografice i a spaiului obiect,precum i a interpretrii modelului 3D obinut prin extragerea liniilor salecaracteristice precum linia fundului de vale, liniile de creast etc.

1. METODE DE CULEGERE A DATELOR TERENn reprezentarea 3D a suprafeelor topografice i a spaiului obiect cea mailaborioasi divers etap este culegerea datelor. Funcie de scopul lucrrii, detehnologia disponibil privind culegerea datelor, de suprafaa terenului decartografiat, de tehnologia de prelucrare i reprezentare a datelor, de

rapiditatea, precizia i eficiena impus culegerea datelor poate fi fcut aa cums-a artat mai sus prin metode diverse care vor fi dezvoltate n cele ce urmeaz.

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

2/12

42

2.1. Metode topografice de teren

Sunt cele mai vechi metode utilizate n domeniul msurtorilor terestre.Dezvoltrile tehnologice din ultima perioad prin staiile totale, sistemele GPS,

posibilitile de stocare i prelucrare a unor volume mari de date au permis

eficientizarea acestor lucrri care rmn totui specifice cartrilor pentrusuprafee mici sau specifice precum reele de comunicaii, reele de transport etc.Pentru suprafee mari de teren i spaii complexe precum zonele industriale iurbane metodele de fotogrammetrie i teledetecie sunt mai eficiente.

Figura 1. Culegerea informaiei altimetrice prin metode topografice. a)reprezentarea 3D, b)reprezentare perspectiv a MDAT.

2.2. Metode fotogrammetrice

Fotogrammetria este cea mai economic metod de culegere a datelor pentrusuprafee mari.Fotogrammetria a cunoscut n ultima perioad mari transformri n ceeace privete senzorii de preluare ct i a tehnologiei clasice de exploatare afotogramei i stereogramei.

Din punctul de vedere al senzorilor de preluare se evideniaz n ultimaperioad dou tendine i anume:

- -dezvoltarea senzorilor opto-electronici de tipul dispozitivelor cuplate prinsarcin (DCS)sau cu transfer de sarcin (DTS) sau dispozitivelor cuplate prinsarcin (DCS) pentru preluarea fotogramelor digitale i dezvoltarea ntregiitehnologii bazate pe exploatarea stereoscopic a stereogramei i a produselor

bazate pe aceast tehnologie,- -dezvoltarea sistemelor laser-scaner, tehnologie nou care tinde s

nlocuiasc metodele bazate pe exploatarea stereogramei i care ofer ample

posibiliti oferind noi soluii problemelor fotogrammetrice precum i noiproduse.

2.2.1. Culegerea datelor pentru MDAT prin metode fotogrammetrice

Modelarea suprafeei topografice este o etap foarte important n procesultehnologic fotogrammetric. Are aplicaii dintre cele mai diverse n ntocmireaortofotohrilor, studii hidrografice, telecomunicaii etc. ntocmirea MDAT nueste propriu zis o problem strict fotogrammetric, dar fotogrammetria estemetoda cea mai economic i ca atare cea mai utilizat metod pentru

colectarea datelor necesare ntocmirii MDAT. n cele ce urmeaz vor fi fcute oserie de consideraii privind modul de culegere a datelor de baz, cum se

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

3/12

43

definete MDAT pe baza acestor puncte de coordonate cunoscute, criterii deprecizie i calitatea reprezentrii vor fi prezentate metodele de reprezentare amodelului altimetric al terenului cu referire la extragerea liniilor caracteristiceale acestuia. MDAT este o reprezentare matematic a altitudinilor unei

suprafee topografice din spaiul obiect pentru o zon de teren bine definit.MDST (Modelul Digital al Suprafeei Topografice)conine pentru fiecare puncti informaia altimetric pentru obiectele situate la suprafaa solului, deasuprasau sub aceast suprafa (nlimea caselor, pomilor , adncimea conducteloretc.). Aceast suprafa a aprut datorit metodelor fotogrammetrice automatede determinare a punctelor corespondente la exploatarea stereogramei digitalesau n cazul laser-scanerului la determinarea punctelor obinute pe baza datelordin prima reflexie. Corespunztor acestor metode se determin coordonatele

planimetrice i cotele punctelor la nlimea caselor, arborilor etc.

2.2.2.Exploatarea stereomodelului analogicFotogrammetria analogic a fost folosit pentru ntocmirea hrilori planurilorimediat dup primul rzboi mondial i pn astzi. n acest scop s-a dezvoltat oaparatur optico-mecanic i apoi mecanic specializat bazat pe exploatareastereoscopic a sterteogramei. O parte din aceast aparatur este i astzi nfunciune n varianta clasic sau funcionnd interfaate cu un calculatori unsistem de reprezentare a informaiei culese din stereomodel. La acesteaparate ne vom referi n cele ce urmeaz. n acest sistem principalele funciifotogrammetrice precum orientarea interioar, orientarea relativ, orientarea

absoluti exploatarera stereomodelului pot fi mbuntite prin programareatransformrilor respective i aplicarea elementelor respective la aparat sau prinexploatarea conform unui protocol prestabilit a stereomodelelor att privind

planimetria ct i altimetria.

2.2.3.Exploatarea sterteogramei digitaleStereograma digital poate fi obinut prin aerofotografiere cu ajutorulcamerelor digitale de tipul ADS40 ( Airborne Digital Sensor) dotat cu senzoriDTS liniari de cte 12 000 detectori, DMC (Digital Modular Camera) dotat cusenzori bidimensionali de cte 4096/7168 detectori, o imagine digital de7908/15468 pixeli formndu-se prin compunerea a patru segmente de imagine,sau prin scanarea fotogramelor analogice. Operaia de scanare pe lng faptul ceste costisitoare introduce i o serie de erori geometrice i radiometrice nimaginea obinut. Aceste erori n parte pot fi compensate. Imaginea digitalsau digitizat este prelucrat la staii digitale fotogrammetrice prin stereoscopie.Exploatarea stereogramei digitale se poate face n mod interactiv, semiautomatsau automat. Lucru interactiv este mare consumator de timp avnd un randamentsczut i presupune efectuarea principalelor funcii de ctre operator iinterpretarea stereomodelului de ctre acesta.Exploatarea semiautomat

presupune intervenia operatorului n principalele etape de decizie i adoptarea

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

4/12

44

soluiei optime. Reprezint o mbuntire a procesului tehnologic combinat cuo optimizare a soluiilor adoptate.Orientarea interioar presupune identificarea automat a indicilor de referinicalculul elementelor orientrii interioare pe baza datelor de calibrare, care pe

lng elementele clasice trebuie s cuprindi forma i dimensiunile indicilor dereferin.Orientarea relativ a imaginilor digitale se face prin identificarea punctelorcorespondente n cele dou imagini n mod automat prin corelaie plan n cazulterenurilor plane, prin corelaie stereoscopic n cazul terenurilor accidentate.

Numrul punctelor corespondente este mult mai mare dect n cazul metodeiclasice iar dispunerea acestor puncte corespondente nu respect condiiileGruber. Calculul elementelor de orientare se face prin metoda celor mai mici

ptrate ponderat.

Fig.2. Generarea MDST prin fotogrammetrie digital i derivarea MDAT prin filtrareaMDST, obtinute cu sistemul de programe: BASIC, DPLX, FOTO donatie aUNIV.HANOVER.

Orientarea absolut a stereogramei digitale se face pe baza utilizrii punctelorprecum i a formelor liniare drept elemente de sprijin. Acest lucru se bazeaz pebaza structurii digitale a bazei de date n care trebuie s se integreze dateleexploatrii stereogramei. Exploatarea stereomodelului se face prin extragereaformelor liniare, limite i linii , a elementelor punctiforme i de suprafa dinstereomodel.

2.3. Prelucrarea imaginii din tonuri de gri

Acest tip de prelucrri se bazeaz pe interpretarea nivelului de gri din imaginen funcie de reflectana spaiului obiect care este n funcie de timpul prelurii

imaginii, unghiul de inciden a radiaiei incidente, panta terenului i poziiasenzorului.Imaginea digital este reprezentat plan prin elemente imagine(pixeli) poate fi reprezentat prin funcii de tipul:Z = f(X,Y), undeZreprezintvaloarea funciei sau nivelul de gri al pixelului. Acest mod de reprezentare adatelor imagine permite afiarea n sistem alb-negru sau color cu ajutorul unuiilook-up table.

2.4. Laser-scanerul

Scanerul aeropurtat este o tehnologie dezvoltat dup anii 1970-1980 n SUA i

Canada de generare direct a MDAT i a MDST cu ajutorul unui senzor activ.Laserul aeropurtat furnizeaz date despre: distanele senzor-spaiul obiect,

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

5/12

45

poziiile succesive ale platformei de zbor, unghiurile de orientare ale acesteia icoordonatele teren ale punctelor din spaiul obiect obinute din prima sau din adoua reflexie. Densitatea punctelor msurate este cuprins ntre 1i 20 puncte pemetru ptrat fiind o funcie de corelaie ntre: viteza platformei, rata pulsurilor

laser utilizate, unghiul de cmp al senzorului, altitudinea de zbor, altitudinilesuprafeei topografice etc. Sistemele laser de scanare se evideniaz prin oprecizie ridicat, o rat mare de eantionare n spaiul obiect. Laser scanerulmsoar partea vizibil a suprafeei topografice n prima reflexie i puncte la soln a doua reflexie (radiaia incident n proporie de 20%-40% pe timp de vari de 70% pe timp de iarn, ptrunde prin vegetaie pn la suprafaa solului).Scanerul este un sistem activ care poate opera pe timp de zi i noapte, genereaz

puncte n spaiul obiect care sunt n funcie de acoperirea terenului. Punctelegenerate prin metodele fotogrammetrice pot fi predefinite, permind o culegeretematic a datelor, dar cnd sunt generate n mod automat depind de texturaimaginii i de imaginea terenului Avnd n vedere performanele nregistrate

pn acum de aceast tehnologie, aceasta arat o mare expansiune n viitor.Principiul de funcionare i principalele pri componente ale scaneruluiaeropurtat sunt prezentate n figura .

Figura3.Laser-scanerul aeropurtat,

principiu de funcionare, pricomponente.

Fa de sistemele care opereaz n domeniul hiperfrecvenelor laserul de scanareare urmtoarele avantaje: emite pulsuri de nalt energie la intervale scurte detimp iar lungimea de und mic permite o focusare pentru deschideri foartemici permind obinerea unei precizii foarte mari de msurare. Pe pia segsesc asemenea sisteme sub denumirea de LADAR (Laser Detection AndRanging) sau LIDAR (Light Detection And Ranginmg). Sunt utilizate dou mari

principii de msurare cu laser-scanerul i anume: determinarea distanei prinmsurarea timpului de propagare dus-ntors a impulsurilor laser saudeterminarea distanei prin msurarea diferenelor de faz ntre semnalultransmis i cel recepionat dup interaciunea acestuia cu spaiul obiect, aceastmetod este utilizat de sistemele laser care emit o radiaie luminoas continu.Sistemele de scanare msoar distana nclinat de la senzor la punctul obiect.Coordonatele teren ale acestor puncte se pot calcula numai pe baza elementelorde orientare exterioar ale senzorului, de obicei n sistemul WGS 84. Suntutilizate n acest sens sisteme de baleiaj, sisteme difereniale GPS (DGPS) i

sisteme de determinare a unghiurilor de orientare de (IMU) ceea ce impunesincronizarea determinrilor cu aceste trei sisteme. Sincronizarea acestor timpi

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

6/12

46

se face prin sistemul software utilizat care permite stocarea datelor laserdeterminate ntr-un timp local, a elementelor adiionale legate de ntreruperilenregistrrilor, a datelor DGPS care sunt stocate ntr-un alt fiier i a datelor

privind elementele de orientare.

Determinarea coordonatelor teren se face pe baza celor trei seturi de date. ianume: datele de poziionare a senzorului, datele de scanare cu unghiulinstantaneu de nregistrare, a datelor de calibrare i a datelor privind unghiurilede orientare. Etapele determinrii acestor coordonate pot fi urmrite n figura .

Figura 5. Etapele calcululuicoordonatelor teren .

Dup calculul coordonatelor n sistem WGS 84 se impune crearea MDAT careare drept sistem de referin un sistem de coordonate local. Se creeaz o reeaordonat de puncte de coordonate teren cunoscute pe baza creia se reprezintMDAT.

Figura 6. Generarea MDAT cu sistemul laser-scanner. a) punctele teren,b)curbe de nivel, c)si d) reprezentarea perspectiv a MDAT (date obtinute ptrinbunavoianta firmei INTERGIS)

2.5. Culegerea datelor pentru MDAT prin radargrammetrie

Imaginile radar obinute cu senzorii SAR (Syntethic Aperture Radar) sunt foartesensibile la redarea suprafeei topografice a terenului, aceast proprietate a fostutilizat pentru definirea unor tehnologii cunoscute sub denumirea deradargrammetrie, interferometrie i radarclinometrie. Fiecare din aceste tehniciau fost propuse cu peste 20 ani n urm iar bazele lor teoretice sau stabilit n

perioada anilor 1980. Cteva caracteristici ale acestor sisteme de senzori sunt:

- senzori activi, pot prelua imagini pe orice vreme, att ziua ct i noaptea, peorbita ascendent precum i pe orbita descendent.

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

7/12

47

- unghiurile de poziie din timpul prelurii nu mai sunt foarte importante precumn cazul senzorilor reflectivi, influennd precizia de registraie absolut aimaginilor, eroarea global de poziionare nu are efect asupra imaginilor radar. -Efectul reliefului n distana nclinat este dat de relaia: R = H / cos ,

unde: - H reprezint diferenele de nivel din spaiul obiect iar reprezintunghiul dintre verticala locului i direcia de scanare. La scara pixelului Rreprezint paralaxa care poate fi msurat pentru calculul altitudinilor, aceastaeste baza radargrammetriei. La scara lungimii de und R poate fi estimat dindeplasarea fazei ntre dou pulsuri retro-reflectate, iar aceasta constituie bazainterferometriei.- coerena, semnalul radar permite determinarea sa n funcie de amplitudine ide faz. Generarea imaginilor SAR nu ar putea fi posibil altfel.- efectele atmosferice, efectele atmosferei i n mod special a troposferei pot fineglijate la scara pixelului, ceea ce face posibil

preluarea imaginilor radar

i

prelucrarea lor geometric n bune condiii dac sunt preluate pe orice vremesau condiii meteorologice.

2.5.1. Radargrametria

Radargrametria reprezint adaptarea principiilor fotogrammetrice la cazulimaginilor radar. ntr- adevr ea se bazeaz pe msurarea paralaxelor ntre celedou imagini preluate din puncte de vedere diferite. Totui problemele deradargrammetrie nu pot fi rezolvate prin fotogrammetrie din urmtoarele cauze:- Geometria imaginii SAR are un model matematic specific care nu permiteutilizarea aparaturii clasice de fotogrammetrie analogic ci numai cu aparaturde fotogrammetrie analitic.- Vederea stereoscopic se realizeaz dificil i n acelai timp neconfortabil cuajutorul imaginilor radar, i aceasta n principal n cazul terenurilor accidentate.Radargrammetria cu imagini preluate din platforme aeriene a fost demonstratcu bune rezultate, ca i pentru imaginile satelitare. Din experiena de pn acum

privind extragerea prin radargrammetrie a datelor 3D se poate face cu preciziede civa pixeli pentru imaginile radar aeriene i ntre 20m i 50m pentruimaginile SAR. Erorile sunt mai mari n terenurile cu pante foarte mari.

2.5.2. Interferometria

Interferometria SAR consist n derivarea altitudinilor terenului din diferena defaz dintre dou impulsuri radar emise de anten din poziii aproape identice irecepionate de senzor. Cele dou imagini pot fi obinute cu ajutorul a douantene constrnse s rmn n poziie paralel (acesta este cazul sistemelor de

preluare aeropurtate) sau folosind aceeai anten din dou itinerarii de zbor sauorbite diferite. Dac aceste imagini sunt corect registrate diferena de faz poatefi calculat pentru fiecare pixel i stocat ntr- o interferogram. Cele mai

precise rezultate care se nscriu n limitele teoretice sunt n general obinute cuanten dual n mod simultan. Procesul interferometric bazat pe sistemul

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

8/12

48

aeropurtat TOPSAR poate asigura o precizie de 1m n terenurile plane i de 3mn zonele muntoase.

2.5.3. Radarclinometria

Radarclinometria se bazeaz pe analiza intensitilor de gri ale imaginii pentru aderiva modelul digital al suprafeei topografice prin analiza unei singureimagini. Radarclinometria determin orientarea absolut a fiecrei faete aterenului utiliznd intensitatea de gri a imaginilor radar.

3. VECTORIZAREA CURBELOR DE NIVEL

Considerm descrierea suprafeei topografice prin curbele de nivel, acestea potfi, pentru o anumit zon curbele sunt nchise sau ies din cadrul zonei. Fiecarecurb de nivel este reprezentat n mod vectorial i sunt descrise printr-osecven de puncte pentru care se cunosc cele trei coordonate X, Yi Z, figura10, ordonate n mod secvenial n fiier. Cota Z este aceeai pentru toate

punctele care corespund unei curbe. Coordonatele X i Y sunt reprezentate nsistemul rectangular al hrii. Este de menionat c o curb de nivel nu este doaro succesiune ordonat de puncte pij, ci i o uniune de segmente [ pij, pi+1,j] ntr-oserie continu. Este cunoscut c o curb de nivel poate fi reprezentat numai

prin familia de puncte pij, fiind un caz particular de a subdivide segmentul [ pij,pi+1,j] n mai multe segmente, ceea ce nu poate duce la schimbarea formeiplanimetrice a curbei de nivel.

Acum ne propunem s interpolm pe baza acestor curbe de nivel o reea depuncte cu un interval egal pe cele dou direciiXi Y egal cu h.

Figura 8. Reprezentarea vectorial acurbelor de nivel prin puncte.

Prin interpolare noi trebuie s ne asigurm c punctul determinat este pesuprafaa topografic definit de curbele de nivel prin metoda de reprezentare areliefului prin curbe de nivel. Conform acestei metode suprafaa topograficeste intersectat cu plane orizontale, linia de intersecie proiectat n planorizontal reprezint curba de nivel. Echidistana planelor orizontale se alegeastfel nct relieful s poat fi reprezentat cu precizie. Scrile planimetricialtimetric fiind egale i constante pe toat suprafaa reprezentat, puteminterpola cu suficient precizie cotele pe baza curbelor de nivel.n cele ce urmeaz va fi dezvoltat metoda de creare a unei reele triunghiulareneregulate (elastice, sau dinamice) pentru aproximarea suprafeei topografice.

4. CREAREA REELEI DE TRIUNGHIURI DINAMICE PENTRUREPREZENTAREA SUPRAFEEI TOPOGRAFICE

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

9/12

49

Reeaua de triunghiuri utilizat pentru reprezentarea suprafeei topografice definit pe domeniul D este o familie de triunghiuri de suprafa mai mare ca zeroi care au n comun un vrf sau o latur. Acest mod de creare a triunghiurilor senumete Delaunay dac cercul circumscris fiecrui triunghi nu conine un alt

vrf de triunghi. Dac considerm o familie de puncte ntr-un plan exist oreea de triunghiuri construit pe aceste puncte. Soluia este unic dac nuavem niciodat patru triunghiuri conciclice. Reeaua de triunghiuri trebuie ssatisfac anumite condiii pentru aproximarea suprafeei topografice pe baza

punctelor digitizate pe curbele de nivel. Deci n mod particular este clar caceste triunghiuri trebuie s satisfac unele condiii care se pot exprima astfel: proieciile orizontale ale laturilor triunghiului nu pot intersecta alt curb denivel, pentru c n acest caz nu se mai afl pe suprafaa topografic, figura 9. vrfurile triunghiului nu pot fi situate pe trei curbe de nivel de cote diferite,

vrfurile unui triunghi nu pot fi situate pe aceeai curb de nivel, vrfurile unui triunghi trebuie situate pe dou curbe de nivel succesive, latura triunghiului care unete vrfurile situate pe aceeai curb de niveltrebuie s se confunde cu aceasta i este de dorit ca aceast latur s fie mic, este necesar ca triunghiurile s acopere toat zona descris de curbele denivel, astfel c fiecare punct al curbei de nivel, rezultat din digitizare s fiecuprins pe o latur unui triunghi

Odat satisfcute aceste condiii se poate aproxima cu suficient preciziesuprafaa topografic.

Figura 9. Modele de definire atriunghiurilor pe baza curbelor de nivel.ABC triunghi interzis (se sprijin pe treicurbe de nivel), DEF triunghi interzis (sesprijin pe aceeai curb de nivel, GJHtriunghi corect definit.

4. 1. Construcia superafeei prin reeaua de puncte dispuse ordonat

Printre triunghiurile plane care satisfac condiiile Delaunay pentru cproprietile lor geometrice sunt cunoscute construcia suprafeei triangulate seface cu procedee euristice. Rmne de a alege punctele pi,jcare vor fi vrfuriletriunghiurilor. Este necesar a utiliza toate punctele care definesc curba de nivelcu excepia punctelor anterioare pi-1,j i a punctelor urmtoare pi+1,j care numodific traseul curbelor de nivel . Totui dac distana dintre dou punctesuccesive pi,j pi+1,j este mare n raport cu distanele orizontale d1, d2 la curbeleadiacente triunghiurile Delaunay risc s intersecteze curbele, lucru care esteinterzis de regulile Delaunay, figura 12.

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

10/12

50

Figura 10. Cazuri speciale de dispunere atriunghiurilor Delauny, a) triunghiuricorect definite i acceptate de regulileDelauny, b) triunghiuri incorect definite ineaceptate de regulile Delauny, c)

triunghiuri definite corect din punct devedere topografic dar respinse de regulileDelauny, d) triunghiuri incorect definitedin punct de vedere topografic daracceptate de regulile Delauny.

5. REPREZENTAREA SUPRAFEELOR 3D

5.1. Metode de reprezentare 3D a suprafeei topografice, a obiectelor ispaiului obiect

n reprezentarea i modelarea pe calculator a spaiului obiect se folosescmodelele definite prin metode matematice de reprezentare care combingeometrizarea acestuia corespunztor diverselor funcii ale obiectului sauspaiului obiect, constituind o sintez a modelului adoptat al algoritmuluidezvoltat precum i a structurii datelor de baz.O clasificare a metodelor de reprezentare 3D a spaiului obiect mpart acestemodele n trei clase independente funcie de modul de reprezentare a datelor de

baz n calculator precum i de domeniul de utilizare a acestor modele, conformfigurii 11.

Figura 11. Clasificarea metodelor de obinere a modelului 3D

Fiecare dintre aceste metode prezint avantaje i dezavantaje , funcie descopul reprezentrii, care sunt analizate, pentru a utiliza cea mai potrivitmetod de reprezentare a obiectului sau a spaiului obiect.

5.1.1. Reprezentarea prin puncte i/sau segmente de dreapt a modelului 3D.In domeniul msurtorilor terestre, cea mai utilizat metod de

reprezentare a suprafeei topografice i a diferitelor obiecte situate pe aceastaeste de generalizare i discretizare a acestei suprafee prin puncteindependente de coordonate X, Y, Z cunoscute sau prin segmente de dreaptcunoscute (lungime i orientare). Dispunerea acestor puncte se face conformanumitor criterii. Prin aceast reprezentare se urmrete forma general i

poziia reciproc a obiectelor dispuse pe suprafaa topografic. Este cel maisimplu mod de reprezentare a unui model 3D. Acesta se obine prin conexiunea

segmentelor de dreapt care leag punctele de coordonate cunoscute. Punctele isegmentele de dreapt sunt dect elemente geometrice ale modelului 3D care

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

11/12

51

este reprezentat n calculator respectnd structura obiectului. Din acest punctde vedere aceast reprezentare este incompleti de multe ori ambigu. Lipsaunui element (punct sau segment) poate afecta reprezentarea.

5.1.2. Reprezentarea prin suprafee elementare a modelului 3D. Pentru aceastreprezentare sunt folosite puncte, segmente de dreapt precum i elemente desuprafa. Elementele de suprafa sunt descrise analitic avnd diferite grade decomplexitate, orientri sau poziii spaiale. Este folosit de obicei nreprezentarea obiectelor manufacturate precum blocuri, construcii etc. ntre

punctele ce definesc aceast suprafa sunt definite funcii parametrice. Suntutilizate pentru aceast reprezentare funcii Bezier sau funcii spline.

5.1.3. Reprezentarea prin elemente de volum a modelului 3D. Spaiul obiecteste reprezentat prin elemente de volum. Structura datelor utilizeaz operaiiiBoolean ca i calcule de volum, centre de greutate i suprafee . Pentrumodelarea suprafeelor sunt ierarhizate operaiuni i sunt definite primitiveleutilizate. Metoda presupune reprezentarea parametric, descompunerea nelemente de volum, metode geometrice de reprezentare precum i metodehibride. Acest mod de reprezentare este complet i precis. Cele mai utilizatemetode din aceast categorie sunt :- reprezentarea prin muchiile obiectului (RMO) definite prin faete sau

segmente de dreapt)- reconstrucia geometric a obiectelor (RGO).

5.1.4. Reprezentarea prin muchiile obiectului (RMO). Aceast metod dereprezentare 3D utilizeaz elemente de suprafa,limite i segmente de dreapt.Metoda implic o ierarhizare a structurii datelor. Obiectul este definit prinfaetele sale , faetele prin michiile sale, muchiile prin segmente de dreapt iaracestea prin coordonate x, y, z. Acest model de reprezentare are dou aspecteunul topologic i altul geometric. Aspectul topologic se refer la descrierearelaiilor de vecintate intre faete, limite sau segmentele de dreapt utilizate

pentru reprezentarea 3D a obiectului. Urmtoarele reguli trebuie respectate n

cadrul topologiei.- fiecare obiect are o relaie cu faetele prin care este reprezentat,- fiecare faet are relaii cu limitele si muchiile care o definesc,- fiecare limit sau muchie separ dou faete una de alta,- fiecare limit sau muchie este definita de un numr de puncte.Aspectul geometric se refer la aspectul geometric al reprezentrii respectiv lacoordonatele formelor elementare utilizate n reprezentare.

5.1.6. Reprezentarea prin reconstrucia geometric a obiectelor (RGO).

Aceast metod descrie un obiect prin faetele sale precum i prin muchiile ilimitele sale definite n cadrul unor primitive de volum i a unor operaii de

7/30/2019 22645719-ZAVOIANU

12/12

52

baz care se fac cu aceste primitive. Ideea de baz este aceea c un obiect spaialcomplex este reprezentat prin alturarea, extragerea i intersecia unor obiectemai simple. Primitivele utilizate pentru reprezentarea secvenial a modeluluisunt vizibile direct n structura datelor de baz.

5.1.7. Modele 3D reprezentate prim metode hibride. Spaiul obiect poatefi reprezentat i prin metode hibride. Reprezentarea utilizeaz mai multe tipuride modele corespunztor diferitelor moduri de reprezentare n cadrul aceluiaisistem de reprezentarea spaiului obiect. Este un sistem neomogen dereprezentare. El poate utiliza toate modelele descrise anterior sau numai o partedintre acestea

5. DOMENII DE UTILIZARE

Utilizarea MDST , MDAT modelul 3D al spaiului urban au deosebite aplicaiin lucrrile inginereti, de proiectare a lucrrilor de art, n proiectele dearhitecturi sistematizare urban.

6. CONCLUZII

Prezentarea comparativ a metodelor de colectare a datelor necesare generriiMDAT, MDST i a modelului 3D al zonei urbane permite

7. BIBLIOGRAFIE

1. Bettina Petyold- Peter Reiss, Wolfgang Stossel, 1999, Laser scanning surveying and mapping agencies are using a new technique for the derivation ofdigital terrain models , ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensingnr.54, 1999.2. Friedrich Ackermann,1999, Airborne laser scanning- present status and

future expectations, ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensingnr.54, 1999.3. Jorge Silva Centeno, Regina T. Kishi and Hans-Peter Bahr,1999, Recognitionof Buildings Uing Scanned Maps and Laser Scanner Altitude Data,

Photogrammetrie, Fernerkundung * Geoinformation nr.1/1999.

4. Michel Kasser and Zves Egles , 2002,Digital Photogrammetry, Ed. Taylor &Francis5. Toni Schenk , 1999, Digital Photogrammetry, Vol I, Ed. TerraScience,6. Wolfang von Hansen & Thomas Vogtle,1999, Extrtaction derGelandeoberflache aus flugzeuggetragenen Laserscanner-Aufnahmen,

Photogrammetrie, Fernerkundung * Geoinformation nr.4/1999.7. *** 1996, OEEPE-Workshop on Application of Digital PhotogrammetricWorkstations, Lausane 4-6 Martie, 1996