Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIFotogrammetria
Conf. univ. dr. Vasile Grama
TEMA Introducere, conceptul disciplinei
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIFotogrammetria I
Structura cursului
45 ore de curs (prelegeri) – 3 ore in saptamina
15 ore de aplicatii / siminar - 1 ora saptamina
30 ore laborator - 2 ore saptamina
Ponderea disciplinei - 6 cForma de evaluare – Examen
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IILectia 1 Continutul
•Notiuni, Definitii
•Scurt istoric
•Baze ale Fotogrammetriei LuminaLentileFotografii, Imagini
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IILectia 1 Scopul
• Cunoasterea Profesorului (nume, prenume, grad stiintific);
• Crearea ideiei generale despre disciplina FOTOGRAMMETRIA;
• Structura Cursului;
• Obligatii, Exigente
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Etnimologia cuvintului - FOTOGRAMMETRIEPhotogrammetry
Din greacă:photos – lumină,
gramma – îngeristrare,metron – masurare.
Definitie: FOTOGRAMMETRIA – ştiinţa şi tehnologia care se
ocupă cu determinarea formei, dimensiunelor şi poziţiei obictelor fizice şi a spaţiului înconjurător prin intermediul
imaginilor fotografice ale acestora.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Definition - englezaDefinition - engleza““Photogrammerty” -Photogrammerty” - includes all those processes includes all those processes concerned with the abstraction of numerical data from concerned with the abstraction of numerical data from photographs of all kinds.photographs of all kinds.
Fotografia a inceput acum 200 ani.Fotografia a inceput acum 200 ani.Consta, include:Consta, include:
Ridicare aeianaRidicare aeiana: balon, platforme aeriene, : balon, platforme aeriene, satellite etcsatellite etcInregistrare:Inregistrare: grafica, fotografica, teledetectie, grafica, fotografica, teledetectie, digital etc.digital etc.Masurare:Masurare: grafica, analogica, analitica, grafica, analogica, analitica, digitala.digitala.
PrincipiuPrincipiu – prin doua fotograme, ce cuprind/contin – prin doua fotograme, ce cuprind/contin aceaisi suprafata de teren se poate determina pozitia aceaisi suprafata de teren se poate determina pozitia plana si spatiala a fiecarui punct de pe suprafata.plana si spatiala a fiecarui punct de pe suprafata.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
TELEDETECŢIE
complexul activităţilor legate de perceperea de la distanţă a informaţiilor de către un senzor, de transformare a acestora în imagine fotografică convenţională (analogică, semnale digitale), prelucrarea si vizualizarea cu ajutorul tehnicii de calcul.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
• PHOTOGRAFIEREA: Arta/procesul de producere a imaginilor pe o suprafata sensibila prin intermediul actiunii luminii sau alte energii radiante
• IMAGINEA: Reproducerea sau imitarea formei de vedere a spatiului obiect
• Foto INTERPRETAREA: Actul de examinarea a fotografiei aeriene / imagine in scopul identificarii objectelor si a semnificatiei lor
• PHOTOGRAMMETRIA: Stiinta si arta de obtinere a masuratorilor cu anumite precizii prin intermediul fotografiei
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Etape tehnologice ale fotogrammetriei:
• inregistrarea grafică, analogică, sau digitală folosind radiatia electromagnetică sau alte forme de energie drept purtător de informaţii;
• prelucrarea geometrică şi radiometrică ale imaginilor;
• interpretarea înregistrărilor sau rezultatelor obţinute (formă numerică, grafică, digitală etc)
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Fotogrammetrie si teledetectieFotogrammetrie si teledetectiePhotogrammetry and Remote SensingPhotogrammetry and Remote Sensing
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Fotogrammetria modernă acopera multiple domenii:
Imagini pasive – fotografiiImagini active - imagini radar, ce provin din propria sursă
SCOPUL fundamental al Fotogrammetriei – DEFINIREA RIGUROASĂ A RELAŢIILOR
GEOMETRICE DINTRE IMAGINE (FOTOGRAMA) SI SPATIUL OBIECT.
Odată determinat acest lucru, se poate deriva informaţia integrală de pe aceasta imagine.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
Exista mai multe metode:
ANOLOGICE - folosind aparatură si componente optice, mecanice, si electronice. Imaginele sunt analogice (hardcopies). Modelul 3D se obtine in baza masurarilor in spatiu 3D;
ANALITICE - aici se foloseşte modelarea matematică, operatii matematice. Modelul #D se obtine in baza masurarilor in 2D;
DIGITALA – Solutiile analitice sunt aplicate pentru imaginile digitale. Este incorporata tehnica de procesare a imaginelor digitale cu vedere pe calculator (computer vision), automatizare prin prisma tehnicii de calcul
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
DPW, DPWS, DPS
Digital Photogrammetric Workstation – Statie FOTOGRAMMETRICA Digitala
”Hardware si software ce genereaza sau produce produse fotogrammterice in baza imaginelor digitale folosind tehnici manuale si automate.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
În funcţie de anumite criterii putem distinge următoarele diviziuni ale fotogrametriei:
a)din punctul de vedere al tipului de aplicaţii realizate:
FOTOGRAMETRIA TOPOGRAFICĂ – având drept scop principal realizarea de hărţi şi planuri;
FOTOGRAMETRIA NETOPORAFICĂ – cuprinde o sferă largă de aplicaţii în cercetare, construcţii de
maşini, studiul comportării construcţiilor şi utilajelor în exploatare, medicină, fizică, artă, arheologie, etc.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
b) din punctul de vedere al modului de preluare al fotogramelor:
FOTOGRAMETRIA TERESTRĂ – axa de fotografiere este orizontală, iar camerele
fotogrametrice sunt amplasate pe sol;
FOTOGRAMETRIA AERIANĂ – axa de fotografiere este verticală sau înclinată, iar camerele
fotogrametrice sunt amplasate la bordul unor platforme aeriene.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
c) din punctul de vedere al modului de exploatare a fotogramelor:
FOTOGRAMETRIA PLANIMETRICĂ – determină dimensiunile şi poziţia planimetrică a obiectelor, prin
exploatarea individuală a fotogramelor. Produse de bază – fotoplanul şi fotoschema.
FOTOGRAMETRIA STEREOSCOPICĂ (Stereofotogrametria)- permite măsurarea şi poziţionarea tridimensională a obiectelor, prin exploatarea unui model
stereoscopic virtual, realizat în procesul de exploatare a unei stereograme (un cuplu de fotograme succesive cu acoperire
longitudinală de aproximativ 66%). Principalele produse sunt: planul restituit, ortofotoplanul,
modelul digital al terenului sau al obiectului studiat, etc.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IINotiuni, Definitii
d) din punctul de vedere al modului de prezentare al fotogramelor şi al tehnologiilor aplicate pentru
exploatarea acestora:
FOTOGRAMETRIA ANALOGICĂ – exploatează şi prelucrează imagini înregistrate sub formă analogică, pe un
suport material (sticlă, hîrtie, film) utilizând aparatură şi tehnici de exploatare analogice.
FOTOGRAMETRIA DIGITALĂ – exploatează imagini digitale, înregistrate direct pe suport electro-magnetic cu sisteme opto-
electronice sau obţinute prin scanarea unor fotograme analogice. Prelucrarea şi exploatarea fotogramelor se
realizează digital, cu ajutorul staţiilor fotogrametrice digitale.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IISCURT ISTORIC
Primele preocupari LEONARDO-da VINCI 1452-1519,
Henry Lambret – 1728 – 1777 conceptul intersectiei directiilor conjugate in spatiu. Dupa 100 ani – FOTOGRAMMETRIE
Louis Jaques Daguerre 1839 - prima fotografie, pe o placa de metal.
Laussedat Aime 1851 – prima camera fotogrammetrică
1859 la Paris prima ridicare fotogammetrica
1884 primul fototeodolitErnnest Abbe (1840-1905) – legea lentilei,
Conditia Scheimpflug - principiu important la realizarea aparaturii fotogrammetrice
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
Carl PULFRICH – metoda de masurare a celor trei dimensiuni din stereomodel cu marca de masurare,
1901 – primul stereocomparator uzina Zeiss.
Henry Fourcade de origine Britanica -1904 prima harta intocmita prin metode fotogrammetrice
1909 – s-a fondat prima asociatie de fotogrammetrie internationala, profesorul austriac Eduard Dolezal,
1932 - bazele fotogrammetriei analitice.
1923 uzina Zeiss – Stereoplanigraf – primul aparat analogic de stereorestituie Heinrich Wild (1877-1951) – fondeaza in Elvetia uzina Wild, (aparatura geodezica, topografica, aspecte mecanice si optice)
Kern – 1930 - stereoautograf
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
1931 Rusia – primul obiectiv de catre Russinov,
II razboi mondial – se dezvolta tehnologii fotogrammtrice de navigatie.
Divizare zona de est, si de vest a Europei. Centrul de cercetare trece in SUA
1970 – FOTOGRAMETRIA ANALITICA, calculator.
Uki Helava in 1957 – primul ploter analit, aspect revolutionar in Fotogrammetrie.
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
1970: Primul ploter analitic aplicat de Uki Helava in 1957.A aparut posibilitatea de aplicare a metodelor procedurilor tehnologice in complex:
• aerotriangulation, • Compensarea in banda,• Utilizarea camerei de amator(=”non-metric”) etc.
1980: Dezvoltarea calculatorului fotogrammetria digitala ocupa tot mai mult segment.Primul sistem comercial de FD - Kern DSP-1 in 1988,Costul - 770 000 $ (none sold).
Statie fotogrammetrica digitala de firma KERN (sistemul de digitizare a imaginii, sistemul de observare, interfata utilizator, sistem de vizualizare grafica etc.)
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
Dezvoltarile actuale includ: • senzori digitali, • Imagini satellite de rezolutia inalta, • statii digitale photogrammetrice,• scanarea lasers si multiple platforme integrate.
RM institul INGEOCAD, institutie specializata in fotogammetrie.“BLOM – INFO” SRL
D. Cantemir – 1711 prima harta a Moldovei “Descriptio Moldavia”. S-a tiparit 1937 in Olanda prin grija lui Antioh Cantemir (51 X 38,5 cm)
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
1858 – Fotografia preluata din aer de
Gasper FelixTournachon
"Nadar“
Prima fotografia aeriana luata dintr-un balon de altitudinea de 1,200 picioare (1 p - 0,3048 m ) deasupra Parisului
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIScurt ISTORIC
1860 - James Black, fototograf, a realizat imaginea Boston Harbor prin fotografiere din balloon
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Fotogrammetria I
Anii 1860 – Observatii aeriene si foto in scopuri militare din baloane in cadrul razboiului CIVIL (Civil War)
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Fotogrammetria I
Los ANGELOS 1906
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Fotogrammetria I
Marele RAZBOI
• 1914 - Lt. Lawes, British Flying Service, prima fotografie pe teritoriul inamicului
• 1915 – a inceput producerea Camerelor aeriene
• 1918 – Unitatea aeriana FRANCEZA a dvelopat si printatt circa 10 000 de filme.
• Pe perioda ofensivei Meuse-Argonne 56,000 imagini aeriene au fost printate si transmise fortelor americane in 4 zile
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIFotogrammetria
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIFotogrammetria
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Fotogrammetria
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Lumina – Light
Optica Geometrica (Lentilele) – Lens
Imaginea - Image
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
LUMINA
Reprezinta o forma de transmitere a energiei aemenea unei vibratii, ce formeaza raza ondulatorie
de lumina
Unda de lumina se caracterizeaza prin LUNGIMEA de unda si prin FRECVENTA
Viteza = Lungimea de Unda x Freventa
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
ENERGY SOURCE
Procesul in NATURA
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
VITEZA Luminii 299 000 km/s (constant)
Spectru vizibil al luminii este considerat cu lungimea de unda - 0.40µm and 0.70µm
(µm - a milliona parte de metru)
Variatia lungimii de unda exprima cresterea deferintierii CULORII
Ziua – lumina alba ce contine intreaga gama a lungimilor de unda a luminii vizibile
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Legi ale opticii (referitoare la lumina):
Lumina traverseaza mediul prin linie dreapta.
Lumina se reflecta de pe suprafta plana neteda astfel ca unghiul de incidenta este egal cu
unghiul de reflectie
Suprafta neteda
Raza reflectataRaza incidenta
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Devierea (refractie ) luminii are loc la trecere ei dintr-un mediu in altul
Raza refrectata
Raza incidenta
Mediul
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Lentile
Lentila Simpla – disc circular cu suprafete optice (sticla)
Axia lentile – linia care este normala la planul lentillei (suprafetele ei) si trece prin centrul lentilei
Planul Focal
Axa Lentilei
Lentila
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Punctul de proiectie
Axa Optica
Distanta focala
Imaginea /Plan focal
Lentile
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Fotografii /ImaginiTraditional fotografiile/ imaginile se obtineau prin
intermediul emulsiei fotografice
Exista o gama larga de emulsii cu grad variat de sensibilitate functie de lungimea de unda
Exemplu: Vegetatia agricola exprima tonuri deschise pe fotografii
Coniferile exprima tonuri intunecate
Apa, conturarea apelor se exprima prin tonuri intunecate pronuntate.
Tehnologia actuala colecteaza datele in format digital
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Ce este o imagine ?Date organizate in retea de rinduri si coloane.
La vedere reprezinta suprafete geografice
X-axisY
-axis
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry IIBaze ale Fotogrammetriei
Fotografia Imaginea Digitala
O scena detectata, imprimata pe film
O scena dectectat digital, pe sensor
Reactia chima a luminii pe film formeaza imaginea
E generat pe sensor functie de intensitatea luminii
Simplu, efeten, bine cunoscut, buna detaliere a obiectelor spatiale
Poate fi sensibila pe mai multe frecvente de unda, usor de convertit in diverse forme
Este detectat doar in diapozonul de 0,3-0,9 mic, interpretarea manuala
Procesare complexa, deocamdata costuri ridicate dar accesibile
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Cum imaginile se obtin?
Este nevoie de a intelege unle concepte teoretice:
Lumina de la soare se reflecta de pe suprafata pamintului
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
A. Radiatia in atmosfera
B. Interactiv cu obiectul
C. Energia inregistratat si convertita de sensor
D. Receptia si procesarea
E. Interpretarea si analizele
A
A
B
D
E
C
1212
6565
2828
3333
7676
O schema a procesului de fotogrammetrie/Teledetectie
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Intrebari ???
Fall 2005 Yongwei ShengFEG 464 Photogrammetry II
Baze ale Fotogrammetriei
Necesar de a cunoaste raspunsurille la intrebarile
1. Etnimologia cuvintului - FOTOGRAMMETRIE?2. Definitia fotogrametriei 3. Din ce consta si care e Principiul Fotogrammetriei4. Ce este Teledetectia5. Numiti etapele tehnologivce ale fotogrammetriei 6. Care este scopul fundamental al Fotogrammetriei 7. Numiti metodele fotogrammetrice aplicate8. Diviziunile fotogrametriei din punctul de vedere al tipului de aplicatii
executate.9. Diviziunile fotogrametriei din punctul de vedere al preluarii fotogramelor.
10. Diviziunile fotogrametriei din punctul de vedere al exploatarii
fotogramelor.11. Scurte date din evolutia fotogrammetrie12. Caracteristici din optica geometrica