Fotogrammetria

Fotogrammetria ( kreikan kielestä φωτός - valo, γράμμα - tallentaa, kuva ja μετρέω - mitta) on tieteellinen ja tekninen tieteenala , joka käsittelee esineiden muodon, koon, sijainnin ja muiden ominaisuuksien määrittämistä valokuvista [1] .

Fotogrammetriassa on kaksi pääsuuntaa:

1. Maan (ja muiden avaruusobjektien) karttojen ja suunnitelmien luominen kuvista (valokuvaus),
2. sovellusten ongelmien ratkaiseminen arkkitehtuurissa , rakentamisessa , lääketieteessä [2] , oikeuslääketieteessä jne. (maanpäällinen, sovellettu fotogrammetria) [3] .

Fotogrammetria ilmestyi 1800-luvun puolivälissä, lähes samanaikaisesti itse valokuvauksen tulon kanssa . Valokuvien käyttöä topografisten karttojen luomiseen ehdotti ensimmäisen kerran ranskalainen maanmittausmies Dominique F. Arago noin 1840.

Fotogrammetrian sovellukset

Fotogrammetria löytää sovelluksen erilaisissa toimissa:

• topografisten karttojen ja GIS :n luominen ;
• geologiset tutkimukset;
• ympäristönsuojelu ( jäätiköiden ja lumipeitteen tutkimus, maaperän arviointi ja eroosioprosessien tutkimus , kasvillisuuden muutosten havainnot, merivirtojen tutkimus);
• rakennusten ja rakenteiden suunnittelu ja rakentaminen;
• arkeologiset kaivaukset [4] ;
• elokuvateollisuus (elävien näyttelijöiden pelin yhdistäminen tietokoneanimaatioon , esimerkiksi elokuvissa " Fight Club " , " Avatar " ja muut);
• objektin tilamallien automatisoitu rakentaminen kuvista;
• sotilasasioissa: luoda topografisia ja erikoiskarttoja, valokuvadokumentteja, paksuntaa vertailugeodeettisia verkkoja, määrittää kohteiden ja ystävällisten joukkojen koordinaatit, tutkia ammusten ja ohjusten lentoratoja ja lentonopeuksia ja paljon muuta [5] ;

• tietokonepelit (peliobjektien kolmiulotteisten mallien luominen, realististen maisemien luominen; käyttöesimerkkejä: Resident Evil 7: Biohazard , World of Tanks).

Fotogrammetrian yleiset periaatteet

Fotogrammetriassa käytetään eri tieteenalojen menetelmiä ja tekniikoita, jotka on lainattu pääasiassa optiikasta ja projektiivisesta geometriasta .

Yksinkertaisimmassa tapauksessa kohteen pisteiden spatiaaliset koordinaatit määritetään mittauksilla, jotka on otettu kahdesta tai useammasta valokuvasta, jotka on otettu eri paikoista. Tässä tapauksessa yhteiset kohdat löytyvät jokaisesta kuvasta. Näköviiva piirretään sitten kameran sijainnista kohteen pisteeseen. Näiden säteiden leikkauskohta määrittää pisteen sijainnin avaruudessa. Monimutkaisemmissa algoritmeissa voidaan käyttää muitakin, etukäteen tunnettuja tietoja kohteesta: esimerkiksi sen muodostavien elementtien symmetriaa, mikä mahdollistaa tietyissä tapauksissa pisteiden tilakoordinaattien rekonstruoinnin vain yhdestä valokuvasta.

Fotogrammetriassa käytettävien algoritmien tarkoituksena on minimoida virhejoukon neliösumma , joka yleensä ratkaistaan ​​Levenberg-Marquardt-algoritmilla (tai nippujen menetelmällä ), joka perustuu epälineaaristen yhtälöiden ratkaisuun pienimmän neliösumman menetelmällä. .

Kaavio näyttää neljää päätyyppiä dataa, joita voidaan sekä syöttää että tulostaa fotogrammetrisen työn tuotannossa:

• tilakoordinaatit määrittävät kohteen pisteiden sijainnin avaruudessa;
• valokuvan koordinaatit määrittävät kohteen pisteiden sijainnin analogisessa tai digitaalisessa valokuvassa;
• kameran ulkoisen suunnan elementit määrittävät sen sijainnin avaruudessa ja kuvaussuunnan;
• sisäsuuntauselementit määrittävät mittausprosessin geometriset ominaisuudet.

Ulkopuoliset suuntauselementit sisältävät projektiokeskuksen kolmiulotteiset koordinaatit, kuvan pituus- ja poikittaiskallistuskulmat sekä kiertokulmat.

Sisäpuoliset suuntauselementit sisältävät ennen kaikkea objektiivin polttovälin (vaikka voidaan ottaa huomioon myös kuvauksen aikana syntyvien vääristymien luonne: esim. linssin vääristymä , valokuvamateriaalin muodonmuutos jne.) ja kaksiulotteinen pääpisteen koordinaatit.

Lisähavainnot auttavat määrittämään tarkemmin kohteen pisteiden etäisyydet ja koordinaatit sekä tarkentamaan mittakaavaa ja itse koordinaattijärjestelmää.

Fotogrammetrian edut

• Korkea mittaustarkkuus;
• Mittausprosessin korkea automatisointi ja siihen liittyvä tulosten objektiivisuus;
• Erinomainen suorituskyky (koska itse esineitä ei mitata sellaisina, vaan vain niiden kuvia);
• Etämittausten mahdollisuus tiloissa oleskellessa olevissa olosuhteissa ei ole ihmisille turvallista.

Katso myös

• Digitaalinen fotogrammetrinen asema
• ilmakuvaus
• Stereoskopia
• Triangulaatio
• ortomosaiikki
• Digitaalinen korkeusmalli
• PHOTOMOD

Muistiinpanot

1. ↑ Photokinotechnics, 1981 , s. 358.
2. ↑ S. Mirov, A. Ivanov, T. Ogurtsova, E. Djukendžijev. Kaukokartoitustietojen soveltaminen podometriassa  // 4th International Conference of CFS Users PHOTOMOD: Abstracts Collection. - 2004. - S. 25-28 . Arkistoitu alkuperäisestä 19. helmikuuta 2015.
3. ↑ Mikhailov A.P., Chibunichev A.G. Luentokurssi fotogrammetriasta MIIGAiK (pääsemätön linkki) . Kulma (26. maaliskuuta 2013). Haettu 19. joulukuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 15. syyskuuta 2015. (määrätön) 
4. ↑ L. V. Bykov, A. L. Bykov, M. V. Lashov, L. V. Tataurova. Geodeettinen tuki arkeologiselle tutkimukselle Arkistoitu 8. huhtikuuta 2014 Wayback Machinessa . Omskin yliopiston tiedote. nro 3 (65), 2012 - s. 85-93.
5. ↑ Fotogrammetria // Military Encyclopedia / Grachev P. S. . - Moskova: Military Publishing House, 2004. - T. 8. - S. 281.

Kirjallisuus

• Aleksapolsky N.M. Fotogrammetria : Osa 1 / Toim. toim. tekniikan tohtori Tieteet prof. A. N. Lobanova. — M .: Geodesizdat , 1956. — 412 s. - 3600 kappaletta.

• E. A. Iofis . Photocinema tekniikka . - M . : "Neuvostoliiton tietosanakirja", 1981. - S.  358 . — 449 s. - 100 000 kappaletta.
• A. N. Lobanov. Fotogrammetria / N. T. Kuprina, 3. N. Chumachenko. - M . : "Nedra", 1984. - 552 s. - 7900 kappaletta.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Hienoa norjalaista Brockhaus ja Efron maailman ympäri Britannica (verkossa) Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 119396020 GND : 4045892-1 J9U : 987007543512305171 LCCN : sh85101174 NKC : ph114586