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.