W geodezji wykorzystuje się różne sposoby wykonywania pomiarów, które pozwalają odwzorować wygląd terenu w postaci graficznej. Jedną z nich jest właśnie fotogrametria. Jakie możliwości daje ta technika? Jakie metody pomiaru stosuje się, korzystając z fotogrametrii w geodezji? Wyjaśniamy.

Co to jest fotogrametria?

Fotogrametria jest dziedziną techniki i nauki, która pozwala pozyskiwać informacje o obiektach i powierzchni ziemi na podstawie obrazów fotograficznych lub cyfrowych. Umożliwia ona odtwarzanie form, wymiarów oraz położenia elementów terenu czy konstrukcji bez bezpośredniego fizycznego ich pomiaru. W geodezji fotogrametrię wykorzystuje się do tworzenia numerycznych modeli terenu, ortofotomap i map topograficznych. Dziedzina ta pozwala na analizę cech terenu, takich jak nachylenie, wysokość czy nachodzenie na sobie różnych elementów przestrzennych.

Jakie fotogrametryczne metody pomiaru wykorzystuje się w geodezji?

Fotogrametryczne metody pomiaru geodezyjnego obejmują techniki pozwalające na odtworzenie trójwymiarowej geometrycznej struktury terenu i obiektów na podstawie fotogramów wykonanych z różnych punktów obserwacji. Wykorzystuje się metody automatyczne i półautomatyczne, a także algorytmy dopasowania obrazów oraz procedury orientacji i wyrównania. Pozwala to przekształcić pozyskane dane w modele przestrzenne i wysokiej jakości opracowania kartograficzne.

Stereofotogrametria

Stereofotogrametria wykorzystuje pary zachodzących na siebie zdjęć. Różnica położenia punktów na dwóch obrazach (czyli paralaksa) pozwala wyznaczyć ich współrzędne przestrzenne i wysokość. Podczas pracy wykorzystuje się specjalne stacje fotogrametryczne, które umożliwiają oglądanie obrazu w trójwymiarze. Po identyfikacji punktów homologicznych na obu zdjęciach stosuje się triangulację w celu określenia ich pozycji przestrzennej. Obecnie pomiary są wykonywane cyfrowo z wykorzystaniem automatycznego dopasowania pikseli. Dzięki temu uzyskuje się chmurę punktów, przekroje terenowe i warstwice. Stereofotogrametrię stosuje się przy tworzeniu map wysokościowych i pomiarach objętości mas ziemnych. Dokładność tej metody fotogrametrycznej zależy od jakości zdjęć, ich rozdzielczości, ilości detali i stopnia zachodzenia obrazów.

Aerotriangulacja

Aerotriangulacja to metoda obliczeniowa, która pozwala połączyć wiele zdjęć w jeden spójny blok. Wykorzystuje ona równania kolinearności i metodę najmniejszych kwadratów, aby ustalić położenie wszystkich kamer i współrzędne punktów wiążących. Do wyrównania używa się osnów kontrolnych, które pozwalają osadzić wiązkę obrazów w układzie współrzędnych geodezyjnych. Efektem jest sieć zdjęć o spójnej geometrii i skali. Aerotriangulacja stanowi podstawę do tworzenia ortofotomap i numerycznych modeli terenu. Dokładność tej metody decyduje o jakości całego opracowania kartograficznego. W geodezji stosuje się ją zarówno przy fotogrametrii lotniczej, jak i naziemnej, zwłaszcza przy większych obszarach roboczych lub gdy jest potrzebna wysoka precyzja.

Metoda Structure from Motion

Metoda Structure from Motion wykorzystuje dużą liczbę zdjęć wykonanych z różnych kierunków do automatycznej rekonstrukcji 3D. Algorytmy rozpoznają punkty charakterystyczne, dopasowują je między ujęciami i obliczają pozycję kamer. Najpierw powstaje rzadki model punktowy, a następnie stosuje się dopasowanie gęste, które pozwala stworzyć szczegółowy model powierzchni. Metodę Structure from Motion wykorzystuje się do inwentaryzacji budynków, dokumentacji zabytków i pomiarów górniczych. Jej dokładność można porównać ze skaningiem laserowym, choć zależy ona od jakości zdjęć i planowania ujęć. Do uzyskania dokładnego wyniku konieczna jest kalibracja kamery, odpowiednia liczba fotogramów z różnych perspektyw i dobra widoczność struktur teksturowych na powierzchni.

Ortorektyfikacja

Ortorektyfikacja przekształca zdjęcia tak, aby każdy piksel znalazł się we właściwym miejscu w układzie współrzędnych. W procesie tym wykorzystuje się numeryczny model terenu, który eliminuje przesunięcia reliefowe. Skorygowane zdjęcia są następnie scalane w spójny obraz pokrywający cały obszar. W efekcie powstaje ortofotomapa z jednolitą skalą, która może służyć do dokładnych pomiarów. Ortorektyfikacja znajduje zastosowanie przy aktualizacji map zasadniczych, analiz planistycznych i pomiarów powykonawczych.

Fotogrametria bliskiego zasięgu

Fotogrametria bliskiego zasięgu stosowana jest wtedy, gdy obiekty są mierzone z niewielkiej odległości. Zdjęcia wykonuje się z różnych punktów, aby zapewnić pełne odwzorowanie obiektu. Metoda ta wymaga odpowiedniej kalibracji aparatu i wprowadzenia punktów kontrolnych, żeby zachować wymiarowość modelu. W wyniku pomiarów fotogrametrycznych powstają ortoelewacje, chmury punktów i modele 3D, które odwzorowują detale konstrukcji i fasad. Tego typu metodę stosuje się przy inwentaryzacjach architektonicznych i dokumentacjach konserwatorskich. Wysoka rozdzielczość fotogramów umożliwia analizę pęknięć i deformacji.

Fotogrametria umożliwia szybkie gromadzenie danych obrazowych i ich przetwarzanie w trójwymiarowe modele oraz materiały kartograficzne. Wykonywanie zdjęć z różnych perspektyw pozwala dokładnie odwzorować wygląd i położenie obiektów w terenie. Chcesz dowiedzieć się więcej o wykorzystaniu fotogrametrii w geodezji? Skontaktuj się z nami, a chętnie odpowiemy na Twoje pytania.