FOTOGRAMMETRIE: ISTORIC, METODĂ, TIPURI, APLICAȚII - ŞTIINŢĂ - 2025

Fotogrametr ed este o tehnică pentru extragerea informației spațiale din imagini, fotografii în special aeriene, dar și cele luate pe uscat sau sub mare. Din aceste informații sunt cuantificate dimensiunile și pozițiile obiectelor reprezentate.

Imaginile fotografice sunt plane, precum cea prezentată în figura 1, dar prin ele este posibil să se estimeze, de exemplu, înălțimea clădirilor sau a rocilor, fie în ceea ce privește drumul, marea sau un alt punct. referinţă.

Figura 1. O imagine aeriană realizată pentru efectuarea unui sondaj fotogrammetric. Sursa: Wikimedia Commons. Fotografie de D Ramey Logan

Crearea de imagini care sunt foarte apropiate de realitate nu este nouă. Marele Leonardo da Vinci (1452-1519) a fost un pionier al perspectivei, perfecționându-și principiile prin utilizarea așa-numitelor puncte de dispariție.

Punctele dispar sunt orizonturile unde converg liniile paralele, oferind privitorului un sentiment de profunzime.

Leonardo a făcut-o cu tablouri și desene realizate manual, dar din momentul în care a fost inventată fotografia, în secolul al XIX-lea, fotografiile au început să fie folosite și în scopuri tehnice.

La fel și Aimé Laussedat (1819-1907) și Albrecht Meydenbauer (1834-1921), au considerat părinții fotogrametriei moderne. Laussedat a construit hărți topografice detaliate în 1850 prin suprapunerea diferitelor perspective asupra unui plan.

La rândul său, Meydenbauer, care a fost arhitect, a aplicat tehnica pentru documentarea clădirilor, care, dacă sunt distruse, puteau fi reconstruite complet datorită informațiilor stocate.

În anii 80, calculul modern a făcut fotogrammetria un salt important înainte, minimizând timpul necesar procesării imaginilor.

Metoda fotogrammetriei

În linii mari, metoda constă în preluarea de imagini cu obiecte, prelucrarea lor și în final interpretarea lor. Elementele principale pentru descrierea principiului de bază sunt indicate în figura 2:

Figura 2. Principiul de bază al captării unei imagini. Sursa: F. Zapata.

În primul rând, este necesar un senzor pentru a captura imaginea și, de asemenea, un obiectiv, astfel încât fiecare rază de lumină care vine dintr-un punct, să lovească senzorul în același loc. Dacă acest lucru nu se întâmplă, punctul este înregistrat ca o suprapunere și rezultă o imagine încețoșată sau în afara focalizării.

Pentru a reconstrui obiectul, interesul pentru fotogrammetrie este doar raza rectilinie desenată în negru din figura 2. Aceasta este cea care trece prin punctul numit centru de perspectivă în lentilă.

Dacă raza respectivă, care trece direct de la obiect, trece prin lentilă și ajunge la senzor, este distanța căutată.

Viziune stereoscopică

Viziunea naturală a ființelor umane este stereoscopică. Aceasta înseamnă că putem cunoaște distanțele la care sunt obiectele, datorită faptului că creierul procesează imaginile capturate și evaluează reliefurile.

Așadar, fiecare ochi captează o imagine ușor diferită, iar apoi creierul lucrează pentru a le interpreta ca unul, cu ușurare și profunzime.

Dar într-un desen sau fotografie plană nu este posibil să știm cât de departe sau cât de aproape este un obiect, deoarece informațiile despre adâncime s-au pierdut, așa cum se explică grafic în figura 3.

După cum am spus, punctul este pe raza principală, dar nu există nicio modalitate de a ști dacă este mai aproape, deoarece obiectul este mic sau dacă este mai departe, ci aparține ceva mai mare.

Figura 3. Într-o imagine plană nu poate fi determinată adâncimea obiectelor. Sursa: F. Zapata.

Deci, pentru a remedia problema apropierii, sunt luate două imagini ușor diferite, așa cum se arată mai jos în figura 4.

Figura 4. Intersecția celor două linii ne permite să găsim locația reală a punctului în spațiu. Sursa: F. Zapata.

Cunoscând intersecția razelor prin triangulare, se descoperă poziția obiectului din care provin. Această procedură se numește „potrivirea punctelor” și se realizează folosind algoritmi special concepuți, deoarece este necesară repetarea procedurii cu toate punctele unui obiect.

Pentru a obține rezultate bune, sunt luate în considerare detalii precum poziția, unghiul și alte caracteristici ale camerei.

Tipuri

În funcție de cum sunt obținute imaginile, există mai multe tipuri de fotogrammetrie. Dacă imaginile sunt preluate din aer, este vorba de fotogrammetrie aeriană.

Și dacă sunt luate pe teren, tehnica se numește fotogrammetrie terestră, care a fost prima aplicare practică a tehnicii.

Fotogrammetria aeriană este una dintre ramurile cele mai utilizate astăzi, deoarece permite generarea de planuri și hărți extrem de precise. Imaginile pot fi achiziționate și prin intermediul unui satelit, caz în care vorbim de fotogrammetrie spațială sau satelitară.

De asemenea, fotogrammetria este clasificată în funcție de instrumentele utilizate și de tratamentul oferit imaginii, care poate fi:

analogi benzisoxazolului

-Analytics

-Digital

În fotogrammetria analogică, imagistica și procesarea sunt complet optice și mecanice.

În fotogrametria analitică, cadrele sunt analogice, dar procesate pe computer. Și în final, în fotogrametria digitală, atât cadrul cât și sistemul de procesare sunt digitale.

Fotogrammetrie vs. topografie

De asemenea, topografia își propune să reprezinte terenul rural sau urban pe un plan, evidențiind puncte de interes. Și invers, dacă este necesar, luați punctele avionului și așezați-le în spațiu.

Din acest motiv, topografia și fotogrammetria au multe în comun, însă acestea din urmă prezintă câteva avantaje:

- Este aproape întotdeauna mai ieftin.

- Achiziția de date - sondaj - este mai rapidă, adecvată pentru zone mari.

- Funcționează cel mai bine pe teren foarte accidentat, cu excepția cazului în care este acoperită de vegetație groasă.

- Toate punctele sunt înregistrate în mod egal.

- Informațiile pot fi salvate și nu este necesar să reveniți pe câmp pentru a le obține din nou.

Fotogrammetrie cu o singură imagine

În general, nu este posibilă reconstrucția unui obiect fotografiat dintr-o singură fotografie, cu excepția cazului în care sunt utilizate alte informații suplimentare, deoarece, așa cum am văzut deja, într-o imagine plană nu există înregistrări de profunzime.

Totuși, imaginile oferă în continuare informații valoroase, deși unele restricții.

Ca exemplu, să presupunem că doriți să identificați un tâlhar într-un magazin sau bancă. O imagine din camera de supraveghere poate fi utilizată pentru a determina înălțimea și construirea persoanei care a comis crima, prin compararea acesteia cu dimensiunea cunoscută a mobilierului sau a altor persoane din imagine.

Figura 5. Scaunele au aceeași dimensiune și știm imediat care este cea mai apropiată. Pe de altă parte, liniile paralele de pe podea care converg în depărtare, oferă senzația de adâncime în fotografie. Sursa: Pixabay.

Aplicații

Fotogrammetria este aplicată pe scară largă în diverse discipline, precum arhitectură, inginerie și arheologie, pentru a numi câteva. Așa cum am explicat anterior, este aplicat în știința criminalistică și, desigur, pentru efecte speciale în filme.

În inginerie, imaginile bune pot dezvălui informații despre relief și configurația unui teren, de exemplu. Iată câteva domenii specifice de mare interes:

-Studiul rutelor de comunicare.

-Stabilirea rutelor.

-Modificări de pământ.

-Planificare urbană.

-Studiul bazinelor hidrografice.

-Sondaje aeriene pentru prospectarea mineritului.

În plus, fotogrammetria este un instrument foarte apreciat în:

- Arhitectură : în ridicarea monumentelor și clădirilor.

- Arheologie : pentru a reconstrui clădirile vechi din resturile păstrate astăzi.

- Zoologie : ajută la realizarea de modele tridimensionale de animale actuale și dispărute.

- Mecanica : în modelarea automobilelor, motoarelor și a tot felul de utilaje.

Referințe

1. Blogul echipei Adam Technologies. Cum funcționează fotogrametria? Recuperat de la: adamtech.com.au.
2. Armilare, Geomatică Aplicată. Tehnici fotogrammetrice. Recuperat de la: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. Fotomodeler Technologies. Cum funcționează fotogrametria? Recuperat de la: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. Introducere în fotogrammetrie și cartografie aplicată ingineriei civile. Publicat de Universitatea din Extramadura.
5. Sánchez, J. Introducere în fotogrammetrie. Universitatea din Cantabria. Recuperat din: ocw.unican.es.