Fotogrammetrie a DPZ 1 Proč?? Co ?? Jak?? 1. Fotogrammetrie - úvod snímek mapa
Fotogrammetrie a DPZ1
Proč?? Co ?? Jak??
1. Fotogrammetrie - úvod
snímek mapa
Fotogrammetrie a DPZ2
Fotogrammetrie
1.1 Fotogrammetrie - vědní obor
Informace bezdotykovým měřením ve velmi krátké době (pořízení obraz. záznamu).
Vztah fotogrammetrie a DPZ
Fotogramm. geometrická přesnost kvantita
DPZ radiometrická přesnost kvalita
vědní obor geodézie a kartografie, který se zabývá zpracováním informací získaných o objektech měření z obrazových záznamů, nejčastěji z fotografických snímků.
Fotogrammetrie a DPZ3
Fotogrammetrie a DPZ - prolínání
digitální data, digitální zpracovatelské systémy
Fotogrammetrie - vědní obor
Geoinformatika (GIS)
základní zdroje primárních informací o území:
• geodetické metody přesnost v řádu mm - cm
• fotogrammetrie přesnost v řádu cm - dm
• DPZ přesnost v řádu m - km
Fotogrammetrie a DPZ4
Teoretické počátky
- Leonardo da Vinci (1452-1519)
dírková komora
- J. A. Niepce a J. L. Daguerre (1839)vynález fotografie
- J. M. Petzval (1841)konstrukce moderního objektivu
1.2 Historie fotogrammetrie
1861 - průseková fotogrammetrie uplatnění fotogrammetrie při mapování (Francie)
Fotogrammetrie a DPZ5
Historie fotogrammetrie
• Základní etapy vývoje - prostředky
• Základní etapy vývoje - metody
cca 1860 cca 1900
průseková stereofotogrammetrie
• Základní etapy vývoje - aplikace
pozemní letecká
Fotogrammetrie a DPZ6
Fotogrammetrie u nás
1867 K. Kořistka - průseková fotogrammetrie (Praha)
1921 stereofotogrammetrické měření Trutnova
od 50 let topografické mapování v měřítku 1:25 000
80 léta stagnace FM (mapování velkých měřítek??)
90 léta otevření oboru, nástup komerčních firem
Historie fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ7
Z historie fotogrammetrie ……
Historie fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ8
Základní kriteria dělení fotogrammetrie
1.3 Dělení fotogrammetrie
a) podle polohy stanoviska
ODKUD ??
b) podle počtu a konfigurace snímků
KOLIK ??
c) podle technologického postupu zpracování
JAK ??
Fotogrammetrie a DPZ9
a) podle polohy stanoviska
Dělení fotogrammetrie
Pozemní fotogrammetrie (terestrická, blízká)
nepohyblivé stanovisko, umístěné na Zemi
možno přesně určit polohu stanoviska a prostorovou orientaci snímku
+ jednodušší zpracování
- zakryté oblasti proměnná přesnost (prostorové členění oblasti)
Fotogrammetrie a DPZ10
a) podle polohy stanoviska
Dělení fotogrammetrie
Letecká fotogrammetrie
stanovisko je umístěné v letadle nebo jiném pohybujícím se nosiči
+ velká plocha zobrazená na snímku, konzistentní přesnost (výška letu konstantní)
- neznáme přesně prostorovou polohu snímků v okamžiku expozice složitější zpracování
Fotogrammetrie a DPZ11
b) podle počtu a konfigurace snímků
Dělení fotogrammetrie
Jednosnímková fotogrammetrie
zpracování samostatných snímků
měříme 2D souřadnice určíme 2D souřadnice
předmět měření je rovinný nebo rovině blízký
Fotogrammetrie a DPZ12
b) podle počtu a konfigurace snímků
Dělení fotogrammetrie
Vícesnímková fotogrammetrie
zpracování dvou a více překrývajících se snímků
měříme 2D souřadnice určíme 3D souřadnice
předmět měření je zobrazen na všech snímcích
Rozeznáváme
- Stereofotogrammetrii
- Průsekovou fotogrammetrii
Fotogrammetrie a DPZ13
Stereofotogrammetrie• práce se dvěma snímky (stereodvojice, stereopár)
• osy záběru snímků jsou přibližně rovnoběžné
• využití umělého stereovjemu
• přesná metoda hojně využívaná
Dělení fotogrammetrie
Průseková fotogrammetrie• práce se dvěma a více snímky
• osy záběru snímků jsou konvergentní
• metoda dnes opět častěji využívaná
Fotogrammetrie a DPZ14
c) podle technologického postupu zpracování
Dělení fotogrammetrie
Metody analogové
mechanická či optická rekonstrukce stavu při snímkování
přesné jednoúčelové analogové stroje
dnes zastaralé - použití dobíhá
Fotogrammetrie a DPZ15
c) podle technologického postupu zpracování
Dělení fotogrammetrie
analytické vyhodnocovací stroje - spojení obou předchozích kroků
- práce s originálními snímky
- práce s prostorovým modelem
Metody analytické
měření snímkových souřadnic přesné komparátory
zpracování - exaktní matem. vztahy počítač
Fotogrammetrie a DPZ16
c) podle technologického postupu zpracování
Dělení fotogrammetrie
Metody digitální
práce s digitálním obrazem
snímkové souřadnice se měří na obrazovce
stereometoda vyžaduje speciální hardwarové doplňky (např. speciální brýle)
digitální fotogrammetrické stanice (DPW)
Fotogrammetrie a DPZ17
Státní mapová díla (resort ČÚZK) - topografické mapy (1:10 000)
1.4 Oblasti využití fotogrammetrie
Vojenské topografické mapy (Armáda ČR)
Informační systémy - GIS (státní správa, správci sítí) - informační vrstvy GIS ..
Stavebnictví (projekční a stavební firmy ..)
- podklady, dokumentace, určení deformací ..Životní prostředí (správy NP a CHKO, ÚHUL ..)
- lesnické mapy, pasporty zeleně- monitoring - kalamity, skládky, znečištění ..
Fotogrammetrie a DPZ18
Památková péče (památkáři, architekti ..) - dokumentace, podklady
Oblasti využití fotogrammetrie
Ostatní oblasti
- územní plánování - 3D modely zástavby, DMT
- vodní hospodářství - povodně
- inventarizace - doly, lomy, skládky
- strojírenství - kontrola přesnosti, testování
- medicína…...
Fotogrammetrie a DPZ19
??? proč fotogrammetrii ???
výhody:
Oblasti využití fotogrammetrie
- minimalizace práce v terénu
- celková úspora času (např. u topogr. mapování až 1/2)
- úspora nákladů (např. u topogr. mapování až 1/3)
- dokumentační hodnota snímků (časová řada)
- vyšší vypovídací schopnost snímků ve srovnání s mapou (viz fotoplán, digitální ortofoto)
Fotogrammetrie a DPZ20
Vstup fotografický snímek
středový průmět zobrazeného předmětu
1.5 Vstupní a výstupní data
Výstup mapa, plán
pravoúhlý průmět zobrazeného předmětu
Proces zpracování snímků
převod středového na pravoúhlý průmět
Fotogrammetrie a DPZ21
Příklad – terén snímek mapa
Vstupní a výstupní data
Fotogrammetrie a DPZ22
Vstupní data
snímek - základní nositel informací
doplňková data - geodetické souřadnice,prvky vnitřní a vnější orientace ..
Vstupní a výstupní data
Zpracování snímku (-ů)
měření snímkových souřadnic
matematické výpočty
Fotogrammetrie a DPZ23
Výstupní
data
Vstupní a výstupní data
Fotogrammetrie a DPZ24
Analogová forma (převážně 2D)
- grafické výstupy, tisky
Vstupní a výstupní data
Rastrová data (2D)
- fotoplán, fotomapa, digitální ortofoto
Vektorová data- souřadnice bodů (např. DMT)
- 2D výkresy (polohopis, vodní toky, zeleň ..)
- 3D modely (objektů, měst, terénu ..)
Fotogrammetrie a DPZ25
Příklady - rastr, vektor (2D, 3D)
Vstupní a výstupní data
Fotogrammetrie a DPZ26
Snímekzáklad veškerého zpracování ve FM,
ideální snímek = středový průmět objektu.
1.6 Základní pojmy
Snímkové souřadnicerovinné souřadnice měřené na snímku (viz vstup)
Středové (centrální) promítánípromítání na průmětnu z bodu ležícího mimo ni,
střed promítání,
perspektiva bodu – obraz bodu ve středovém promít.
Fotogrammetrie a DPZ27
Prvky vnitřní orientacedefinují prostorovou polohu středu promítání vzhledem ke snímku. Vztahují se k fotograf. komoře.
Základní pojmy
Prvky vnější orientacedefinují prostorovou polohu snímku v rámci systému geodetických souřadnic.
Fotogrammetrické zpracováníproces od přípravných prací přes pořízení a zpracování snímků, až po tvorbu a kontrolu výstupů.
Fotogrammetrie a DPZ28
Základní pojmy
pozemní FM
letecká FM
Fotogrammetrie a DPZ29
Fotogrammetrie - základy
?? co je potřeba znát ??
2. Základy
• obraz - optické základy JAK
• obraz - klasický a digitální JAKÝ
• fotografické komory, snímky ČÍM
• matematika x = 2n + ..
Fotogrammetrie a DPZ30
Fotografický obrazvznik ? zobrazení optickým členem fot. komory
2.1 Obraz - optické základy
Fotografická komora= fotoaparát, fotografická kamera videokamera
Optický člen = objektiv
Objektiv - ideální v. reálný
I idealizovaná tenká čočka
R množství jednotlivých čoček (spojky, rozptylky) optické vady zobrazení
Fotogrammetrie a DPZ31
2.1.1 Základní pojmy
Ideální objektiv ideální zobrazení
Fotogrammetrie a DPZ32
Základní pojmy
střed promítání O
hlavní snímkový bod H´
konstanta komory f (vzdálenost OH´)
prostor předmětový, obrazový
obrazová rovina
Ideální zobrazení - vztahy
= ´ r´= f . tg měřítko zobrazení
1 : ms= r´/ r
Fotogrammetrie a DPZ33
Reálný objektiv - zobrazení
2.1.2 Objektiv - zobrazení a zkreslení
Fotogrammetrie a DPZ34
osa záběru - paprsek prochází středem vstupní pupily a je kolmý na obrazovou rovinu
clona - redukuje množství paprsků vytvářejících obraz
O vstupní pupila - obraz clony v prostoru předmětovém
O´ výstupní pupila - obraz clony v prostoru obrazovém
f konstanta komory - vzdálenost O´H´
Objektiv - zobrazení a zkreslení
Zobrazení objektivem – vztah
r´= f . tg + r´
kde …… r´ - vliv distorze
Fotogrammetrie a DPZ35
Používám reálný objektiv ?? co způsobí ??
Objektiv - zobrazení a zkreslení
- porušení ideálního středového promítání
- kvalita obj. přesnost určení snímkových souř.
Ideální zobrazení v. zobrazení objektivem
?? Jak se liší ??
Odchylky jsou způsobeny:
optickými vadami (aberace) - viz fyzika sférická vada, koma, astigmatismus …
geometrickými vadami (distorze)
vzniknou odchylky !!
Fotogrammetrie a DPZ36
Distorze (zkreslení) objektivu
Objektiv - zobrazení a zkreslení
Různé typy distorzí - dělení
cca 5-10 m
?? Velikost ??
např. radiální distorze
- souhrn geometrických nepřesností při výrobě
- vliv na přesnost měření (snímkové souř.)
- pro přesné práce je nutné jí znát
buď dodá výrobce, nebo určím - metody kalibrace
Fotogrammetrie a DPZzávěr
Shrnutí
,,Úvod do fotogrammetrie“
- bezdotyková metoda měření
- 150-letá historie
- základní dělení - pozemní, letecká; metody
- variabilita výstupů + široké pole uplatnění
- optické základy - ideální zobrazení
- zobrazení objektivem
Fotogrammetrie a DPZzávěr
Příští přednáška
,,Snímek – základní zdroj informací“
• fotografické komory
• fotografický obraz
• fotografický snímek
Fotogrammetrie a DPZ
Cvičení FD 11
Úlohy
- zadání + návody Inet; teorie přednášky
- Jednosnímková FM - digitální překreslení snímku- Stereofotogrammetrie - orientace stereodvojice
Organizace výuky
- práce ve dvoučlenných skupinách- dvě bloková cvičení (blok = 3 vyučovací hodiny)- 2 podskupiny s vlastním programem max. 10 lidí- laboratoře fotogrammetrie místnosti B 010 - 012- zápočet - viz Inet hodnocení (body)
závěr
Fotogrammetrie a DPZ
Fotogrammetrie
přednášející
Jindřich Hodač Ph.D.
Inženýrství životního prostředí
Fotogrammetrie a DPZúvod
• kontakt
B 805 [email protected]
• organizace výuky - cvičení
B 010 - 012 Ing. Pazdera, Ing. Záleská
• studijní materiály - internet, skripta
lfgm.fsv.cvut.cz FM 10, FM 20, FM 10+20
• zakončení předmětu - zápočet, zkouška
zápočet ze cvičení; test FM; body
Úvod
Fotogrammetrie a DPZúvod
Základní cíle předmětu ??
Obsah předmětu 1. Fotogrammetrie úvod - dělení, využití, produkty ..
2. Základy - optické, fotografické, matematické ..
3. Fotogrammetrické metody - metody, technologie ..
Cíle a obsah předmětu
seznámit Vás se základy fotogrammetrie se zaměřením
na výstupy a jejich tvorbu. Výstupy se kterými by jste
se mohli ve své praxi setkat. Podat přehled o
soudobých metodách a možnostech fotogrammetrie.
Fotogrammetrie a DPZúvod
Dálkový průzkum Země
Informační systémy
Geodézie
Matematická statistika
Matematika
Fyzika
Návaznost
Fotogrammetrie a DPZúvod
,,Úvod do fotogrammetrie“
Program přednášky
• Fotogrammetrie - vědní obor
• Dělení fotogrammetrie
• Základní pojmy, druhy dat
• Teoretické základy fotogrammetrie
začátek