Transcript of Proiect de diploma aerofotografiere

1. Istoricul dezvoltarii fotogrammetrieiAerofotografierea reprezint cea mai simpl i mai economic modalitate de obinere a datelor, atunci cnd dorim cartografierea unor suprafee extinse. Prin aceast metod se ncearc de fapt minimalizarea efortului de culegere a datelor colaborat cu creterea acurateei modelelor obinute.

Mijloacele fotogrammetriei prin care se achiziioneaz date sunt instrumente prevzute cu captori-senzori de tipul camerelor aerofotogrammetrice analogice sau digitale2. AerofotografiereaUniversitatea Transilvania din BraovFacultatea de Silvicultur i Exploatri ForestiereSpecializarea Msurtori Terestre i Cadastruntocmirea proiectului de aerofotografiere irealizarea ortofotoplanului pentru oraul Sntana, jud. Arad, cu o camer aerofotogrametric digitalCoordonator tiinific:Conf. dr. ing. Iosif VOROVENCIIAvsolvent: Gal Mihai IulianPrezentul proiect este structurat pe apte capitole, fiecare cu un coninut distinct dar cu referire la aerofotogrammetrie i realizarea acesteia. Aspectele generale despre aerofotografiere au fost dezbtute n Capitolul 2, unde s-au prezentat metode de aerofotografiere, caracteristici ale echipamentelor aerofotogrammetrice, tipuri de avioane fotogrammetrice, camere aerofotogrammetrice analogice i digitale. Capitolul care ofer cele mai multe informaii cu privire la ntocmirea unui proiect de aerofotografiere este Capitolul 3, adic cel al efecturii calculului elementelor fiei tehnice. O etap important n realizarea aerofotografierii o reprezint reperajul fotogrametric, prin care punctele de reperaj se proiecteaz, se materializeaz la sol i li se determin coordonatele. Aceast problem este tratat n capitolul 4. Penultimul capitol al lucrrii prezint prelucrarea datelor pan ce se ajunge la produsul final, ortofotoplanul corectat.CUPRINS1 Istoricul dezvoltrii fotogrammetriei2 Aerofotografierea3 Coninutul proiectului de aerofotografiere. Fia tehnic4 Reperajul fotogrametric5 ntocmirea proiectului de aerofotografiere6 Prelucrarea datelor obinute. Calcularea aerotriangulaiei.7 Concluziin acest capitol este prezentat un scurt istoric al evoluiei fotogrammetriei pe plan mondial ct i la noi in ar, iar n subcapitolul doi am vorbit despre obiectivul, scopul, definiia i necesitatea fotogrammetriei.

Asemenea altor discipline legate de msurtorile terestre, fotogrammetria a cunoscut n aceast perioad transformri eseniale din punct de vedere a echipamentelor de preluare a datelor fotogrammetrice i a tehnologiei de prelucrare a acestora

Tehnologiile fotogrammetrice digitale utilizate n prezent asigur un flux complet digital de la preluarea fotogramelor, pn la realizarea produselor finale, mult mai diversificate, sofisticate i mai precise dect cele obinute cu tehnologiile analogice sau analiticeMetode de aerofotografierenregistrarea fotografic a terenului n vederea obinerii unor fotograme care s corespund scopului urmrit se poate face prin mai multe metode de aerofotografiere.Aerofotografierea vertical

se obine atunci cnd axa de fotografiere nu are abateri mai mari de 3 de la verticala punctului n care s-a fcut aerofotografiereaAerofotografierea nclinat, n cazul creia axa de fotografiere face cu verticala un unghi mai mare de 3Aerofotografierea orizontalse folosete pentru nregistrarea liniei orizontului.Camere clasiceCamerele clasice au ajuns la performane deosebite, multe fiind nc n stare bun de funcionare. Fotogramele obinute cu aceste sisteme de preluare au o geometrie constant, fiind preluate prin expunerea controlat a filmului fotografic.Camera aerofotogrammetrica analogic se compune din urmtoarele pri: camera 1, cu obiectivul 2, caseta 3, dispozitivul de comand 4, sistemul de transmisie 5, motorul electric 6 i suportul aparatului 7.La aparatele fotoaeriene moderne, toate procesele de fotografiere (bobinarea filmului, expunerea, pstrarea intervalului ntre expuneri) sunt executate automat. Obturatorul i caseta sunt sincronizate electric.n partea de sus a camerei se afl un cadru aplicat 8, situat n planul focal al obiectivului. Imaginea cadrului aplicat apare pe fotogram, constituind sistemul de coordonate proprii.Dispozitivul de comand 4 acioneaz obturatorul aparatului, rolele cu film etc. Cu ajutorul unor becuri de semnalizare se poate urmri modul de lucru al diferitelor mecanisme ale aparatului.Caseta 3 cuprinde mecanismul de rulare i derulare care deplaseaz filmul, cadru cu cadru, n planul focal al obiectivului, mecanisme de msurare, precum i de asigurare a planeitii filmului 9 i 10.Camere digitaleCamerele fotogrammetrice digitale au fost omologate i testate n perioada 1990-2000. n prezent ating performanele camerelor clasice. Prin utilizarea lor, procesul de preluare fotogrammetric devine complet digital.Fotogramele digitale sunt preluate pe un suport electromagnetic, fie prin baleiere n spaiul obiect, fie prin nregistrri cu unic expunere, asemenea camerelor clasice.nregistrarea detaliilor de ctre camerele digitale are la baz principiul captrii fluxului de lumin de ctre sistemul optic al camerei cu trecerea acestuia prin senzorii CCD (realizai ca mijloace de memorare i folosii pentru preluare de imagini de mare calitate) i CMOS (permit obinerea direct a datelor digitale), semnalele analogice fiind amplificate i convertite n format digital. Cei doi senzori CCD i CMOS sunt folosii n fotogrammetrie la preluarea imaginilor aeriene digitale, acestea fiind folosite n domeniul topografiei, la obinerea de planuri i hri, i netopografiei la fotointerpretare.Avioane utilizate in aerofotografiereCamera aerofotogrametric i anexele acesteia se instaleaza pe platforme aeriene amenajate sau construite special pentru executarea lucrrilor de aerofotografiere. Astfel, aceste platforme aeriene care ndeplinesc anumite condiii specifice referitoare la stabilitate, posibilitaile de montare i folosire a aparaturii, vizibilitate, viteza, autonomie, se numesc avioane fotogrametrice.Sistemele GNSS de la bordul avioanelor fotogrammetrice permit determinarea poziiei (longitudine, latitudine i altitudine) cu o precizie de civa centimetri folosind semnalele de timp transmise prin radio de la satelii.Msurtorile GNSS realizate cinematic n timpul zborului, asigur precizii de ordinul centrimetilor i presupune pe lang staia GNSS de la bordul avionului i una sau dou staii fixe amplasate la sol.Prin dotarea camerelor fotogrammetrice cu sisteme automate de compensare a trenrii (FMC - Forward Motion Compensation) se pot utiliza avioane cu viteze mai mari, timpi de expunere mai mari permind compensarea unei benzi de pan la 650 pixeli.3. Coninutul proiectului de aerofotografiere digital. Fia tehnicParticularitaile fizico-geografice i meteorologice ale zonei aero-fotografiateOraul Sntana este situat n partea de nord a Cmpiei Aradului, la 28 de km fa de municipiul Arad. Este un centru urban nfiinat n anul 2003, avnd n componen i localitatea rural Caporal Alexa.ntreg teritoriul oraului se leag de un element foarte important, Cmpia Aradului, n care este aezat n ntregime.Clima este continental-moderat, cu slabe influene mediteraneene, vara nregistrndu-se o temperatur medie de 21 C i iarna o temperatura medie de -1 C.Cantitatea medie multianual de precipitaii este de 582 mm. Cele mai mari cantiti de precipitaii se nregistreaz n luna iunie (88,6 mm), n general sezonul cald nregistrnd 58% din cantitatea total ca o consecin direct a dominaiei vnturilor din vestFrecvena medie a circulaiei maselor de aer este cea sud-estic, frecvena maxim fiind atins n luna octombrie (22,6%), urmat de cea sudic n noiembrie (18,9%), de cea nord-estic n mai (17,8%) i cea nord-vestic n iulie (15,0%).Sub raportul ntinderii sale, Sntana ocup 10.714 ha.Fia tehnicProcesul de aerofotografiere n scopuri fotogrammetrice presupune respectarea unor condiii tehnice privind orientarea itinerariilor de zbor, scara fotogramelor obinute, camera aerofotogrammetrica i avionul folosit. Aceste elemente sunt calculate n cadrul unei fie tehnice care trebuie s cuprind toate elementele ce trebuie respectate la aerofotografiere, iar dispunerea itinerariilor de zbor se stabilete n cadrul proiectului de zbor, care se ntocmete, pentru misiunea de aerofotografiere, pe o hart care trebuie s cuprind ntreaga zon de aerofotografiat.Astfel se determin prin calcule scara medie a fotogramelor, suprafaa zonei de aerofotografiere, nlimea i plafonul de zbor, suprafaa medie de teren reprezentat pe o fotogram, baza de fotografiere i a distanei dintre benzi, numrul de benzi, numrul de fotograme dintr-o band, numrul total de fotograme, viteza rezultant de deplasare a avionului, unghiul de deriv, timpul de ateptare, durata zborului n zona de aerofotografiere i timpul de expunere.Alegerea camerei aerofotogrammetricenainte de nceperea efecturii proiectului de aerofotografiere i a calculului elementelor tehnice se stabilete camera cu care se va efectua preluarea fotogramelor, funcie de accidentaia terenului i scopul aerofotografierii.Camera aerofotogrametric se recomnd s fie mare unghiular, deoarece pentru aceeai nalime de zbor acoper o suprafaa mai mare, deci asigur un randament mai ridicat, iar pentru aceeai suprafa acoperit asigur o nalime de zbor mai mic, reducnd astfel influea negativ a atmosferei asupra calitaii imaginii.Camerele clasice cu film, din raionamente economice, folosesc unghiuri de vedere mari, astfel c n timpul prelucrrii se utilizeaz un numr mic de imagini. Asemenea situaii nu apar n cazul camerelor digitale deoarece procesul este automatizat i nu se mai pune problema economisirii mediului de stocare.Camera VEXCEL UltraCAM-XEste camera aleas pentru preluarea fotogramelor n acest proiect.Unitatea senzorului este format din 8 conuri optice pentru obinerea unei imagini digitale. Cele opt conuri sunt mprite astfel: patru dintre ele obin imaginea n pancromatic n care se combin un set de 9 senzori de format mediu i se obine o imagine pancromatic de format mare, iar celelalte patru conuri preiau imagini n multispectral i sunt prevzute cu patru sesnzori CCD. Fiecare din cei 13 senzori CCD sunt amplasai n faa modulelor de separare a imaginilor. n unitatea camerei se mai gsete i sistemul automat de corectare a trenrii denumit i dispozitivul de compensare a micrii nainte (FMC), i are rolul de a evita trenarea imaginii.Distana focal a obiectivului n pancromatic este de 100 mm iar n multispectral de 33 mm, rata de nregistrare este de 1 cadru la 2 secunde, capacitatea de stocare n zbor de 1,7 TB i poate nregistra pn la 4000 de imagini necomprimate.4. Reperajul fotogrametricPentru a se putea face exploatarea fotogrammetric, sunt necesare puncte de sprijin (sau de legtur), identificabile pe teren i pe fotograma i care se determin ca planimetrie si nivelment; acestea sunt aa numitele repere fotogrammetrice.Reper fotogrammetric poate fi orice detaliu existent pe teren, care trebuie sa ndeplineasc anumite condiii tehnice i s poat fi determinat uor din punctele cunoscute.Cnd punctele de reper nu sunt suficiente, se procedeaz la un premarcaj pe teren care are loc nainte de fotografiere i care const din semnalizarea viitoarelor repere fotogrammetrice prin vruire, instalarea de panouri albe, i acestea sunt determinate topografic.Reperajul fotogrammetric constituie operaie importanta, de rspundere, de corect execuie, de precizia cruia depinde exactitatea rezultatelor finale.Realizarea reperajului fotogrametricMetode de determinare a poziiei punctelor de reper prin masurtori GPSExist mai multe tehnici de msurare care pot fi folosite de majoritatea receptorilor pentru msurtori GPS. Geodezul ar trebui s aleag cea mai adecvat tehnic pentru realizarea msurtorilor.

Metoda static - ofer o precizie mare pentru distane lungi, dar comparativ este lent. Metoda rapid static, folosit pentru organizarea reelelor de control locale i ndesirea de reele, ofer o precizie ridicat pentru msurarea bazelor de pn la 20 km lungime i este mult mai rapid dect metoda static.Metoda cinematic - folosit pentru msurarea de detalii i msurarea de mai multe puncte ntr-o succesiune rapid. Este o modalitate foarte eficient pentru msurarea mai multor puncte situate aproape unul de altul.Metoda de msurare combinat presupune combinarea primelor trei metode i poate asigura executarea oricrui proiect orict de amplu, cu condiia cunoaterii i aprecierii corecte a locului i momentului unde se preteaz a fi utilizat fiecare metod.

Pentru determinarea coordonatelor reperilor fotogrametrici, din zona aerofotografiat n proiectul de fa, s-a folosit metoda static. Aceasta presupune ca un receptor s fie amplasat pe un punct ale crui coordonate sunt cunoscute cu precizie n sistemul WGS'84. Acesta este cunoscut sub denumirea de receptor baz (referin). Cellalt receptor este amplasat la cellalt capt al bazei i este cunoscut sub denumirea de mobil (rover).Msurtori n teren cu dispozitive GPS a reperilor fotogrametriciMsurtorile si navigarea pe teren se efectueaz cu aparate GPS. Datele se prelucreaz in sistemul de coordinate geografice pe elipsoidul WGS-84.Din motive de uurin a muncii ulterioare si pentru a obine o precizie mai mare, in prima etap trebuie determinate noi puncte de referin in zona de aerofotografiere.n cazul proiectului de fa s-au determinat 111 reperi fotogrametrici prin metoda static, pe baza a dou puncte determinate anterior (n etapa de ndesire a reelei) i pe baza datelor de la staia permanent Arad.Aparatura GNSS folosit pentru determinarea coordonatelor punctelor de ndesire i a reperilor fotogrametrici se constituie din receptoare Topcon, HiPer Plus i HiPer Pro, ambele in dubl frecven.Aparatura folosit i cteva exemple de reperi fotogrametrici n timpul determinriiReceptoare Topcon HiPer Pro,baz si roverController FC-250 FieldPunct de reperaj fotografiat la sol si captura zonei deamplasareReper fotogrametricmaterializat cu vopse albReper fotogrametricmaterializat cu plci metalicentocmirea proiectului de aerofotografiere are la baza elementele calculate n fia tehnic a zborului.Dup ce datele necesare zborului sunt precizate , se amplaseaz pe o hart la scara 1:50000 urmtoarele:conturul zonei de aerofotografiere, ce cuprinde i buclele de ntoarcere de la capetele benzilor;traseele de aerofotografiere, marcate corespunztor adic cu linii ntrerupte, intrrile i ieirile din banda marcate prin sgei;redarea prin cote a unei benzi de fotografiere (b), i a unei distane (A) dintre traseele de zbor;acoperirile ntre fotograme (ax i ay);centrele fotogramelor prin balustrare i numerotarea acestora n ordine cresctoare, de-a lungul traseelor de zbor;reperele de intrare (reprezentate prin triunghiuri), de mijloc (reprezentate prin cercuri) i de ieire (reprezentate prin ptrate) pe fiecare band. Reperii pot fi alei la intersecii de hotare, ci de comunicaii, cursuri de ape, poduri situate pe traseul de zbor sau n apropierea acestuia. Prin suprapunerea pe o hart la scara 1:50000 se stabilete poziia acestor reperi;conturul a cinci fotograme ce s afl la nceputul a dou benzi adiacente la care o acoperire longitudinal i transversal se haureaz.5. ntocmirea proiectului de aerofotografiereZborului i aerofotografiereanregistrarea propriu-zis a zonei care urmeaz a fi ridicat n plan se realizeaz dup ntocmirea proiectului de zbor folosind avioane speciale, echipate n mod corespunztor cu o camer aerofotogrammetrica i o serie de anexe care asigur funcionalitatea acesteia.nainte de nceperea aerofotogarfierii se execut un zbor de recunoatere pentru a identifica cu ajutorul hrilor limitele zonei, reperele ce se vor utiliza la intrarea i ieirea din band i alte puncte caracteristice existente.Astazi, echipamentul de aerofotogarfiere este modern, avnd n componena mai multe sisteme i subsisteme electronice care ajut la urmrirea i desfurarea in condiii bune a zborului. n acest sens mai multe din operaiunile i obligaiile amintite mai sus ce revin echipajului sunt preluate de aparatura electronic, membrii echipajului urmrind funcionarea acestora.Cessna 402B Business Liner OK-GEOPlatforma aerian cu care s-a efectuat aerofotografierea n proiectul de fa este avionul american Cessna 402B Business Liner OK-GEO

Avionul este echipat cu un sistem de navigaie Applanix POS AV 410 cu computere pentru nregistrarea datelor ineriale i msurarea direct a parametrilor orientrii exterioare, i cu un aparat DGPS MiLLenium-Std. cu dubl frecven i 12 canale produs de compania Applanix.Lungime: 10,20 mAnvergura aripi: 12.5 mnlime: 3.52 mGreutate proprie: 1845 kgGreutate maxim la decolare: 2948 kgVitez maxim: 426 km/hAutonomie de zbor: 6 orePutere: 300 CPAltitudinea maxim de zbor: 8100 m6. Prelucrarea datelor obinute. Calcularea aerotriangulaiei.Prelucrarea datelor obinute prin determinri GPS la solPrelucrare observaiilor GPS s-a facut cu softul Topcon Tools v.7.5, inclus n sistemul Topcon, i permite efectuarea tuturor operaiunilor necesare n vederea obinerii rezultatelor finale ale prelucrrii: descrcarea datelor din teren, analiza calitii semnalului recepionat, calculul vectorilor, analiza acestui calcul, compensarea i analiza reelei msurate i ntocmirea rapoartelor. Interfaa acestui program este intuitiva si sugestiva fiind foarte uor de nvat.Dup descrcarea observaiilor din receptoarele GPS urmeaza prelucrarea lor pn se obin coordonatele ajustate i compensate ale punctelor.Aceast operaie are mai multe etape, care sunt enumerate n continuare:Importul datelorFereastra programului dup importPost-procesareaFixarea observaiilorAjustarea coordonatelorFereastra programului dupa ajustareCoordonate finale dup ajustareEtapa de transformare a coordonatelor i afiarea lor n Stereo `70Prelucrarea datelor obinute n urma aerofotografieriiCa i n cazul observaiilor GPS, prelucrarea fotogramelor s-a facut automatizat cu ajutorul unor softuri n trei etape:calcularea aerotriangulaiei cu softul AeroSys AT v7.2generarea modelului digital al terenului cu softul Orthophoto Rectificationmozaicarea ortofotoplanului cu softul Mosaic ProductionAerotrianguaia este un procedeu de ndesire fotogrametric a reelei de sprijin (altimetric i planimetric) pe baza relaiilor rezultate din dubla i tripla acoperire a fotogramelor succesive. Pe baza proiectului de reperaj se ntocmeste un proiect de aerotriangulaie. Acest procedeu s-a realizat automat cu softul AeroSys AT v7.2Panou de comand al softului AeroSys AT v7.2Orientarea relativ - Comanda RelOrnConectarea modelelor ntr-o singuar band - comanda StripFormEtapa TransformEtapa Resectionn urma acestor dou etape (transform i resection) softul ne va arta reperii cu erori reziduale mari, reperii care vor intra n compensare, parametrii dup compensare i elipsele de eroareReperi cu erori reziduale mariReperi care vor intra n compensareParametrii dup compensareElipsele de eroareRealizarea ortofotoplanului digital s-a realizat pe o staie fotogrametric digital utiliznd pachetul de programe Orthophoto Rectification, pentru rectificarea imaginilor i corectarea lor dupa modelul TIN, precum i softul Mosaic Production ce permite finalizarea, lipirea i corectarea nuaelor existente ntre modele.Alegera mrimii pixeluluiCorectarea liniilor de unire ntre fotogrameImagine n detaliu a ortofotoplanului corectatImagine de ansamblu a ortofotoplanului corectatMotivaia pentru care am ales s studiez fotogrammetria n prezentul proiect de diplom o reprezint faptul c acest domeniu are aplicaii numeroase n diferite domenii de activitate cu specific topografic i netopografic. n ara noastr, pe lng aplicaiile largi n sectorul topografic, fotogrammetria are tradiie i n alte domenii, cum sunt cadastru, agricultur, silvicultur, pedologie, geologie, acivitate minier, arhitectur etc. De altfel, fotogrammetria joac un rol important i n achiziia de date spaiale pentru cele mai multe baze de date GIS, indiferent de modul de achiziie a datelor (noi sau existente).

Prezentul studiu are ca finalitate fotoplanul digital al oraului Sntana, ora situat la 28 km de municipiul Arad. Acest produs final este adecvat interpretrii i vectorizrii detaliilor planimetrice i a parcelelor pentru zona de intravilan menionat sau pentru eventualele decizii de sistematizare urban.

Acest proiect de aerofotografiere i reperaj fotogrametric a fost realizat de catre o companie privat de specialitate, n scopuri proprii, pentru realizarea cadastrului general al UAT-ului Sntana.7. ConcluziiV MULUMESC !!!