1.fotogrammetrie - úvod
DESCRIPTION
1.Fotogrammetrie - úvod. Proč?? Co ?? Jak??. snímek mapa. Fotogrammetrie a DPZ. 1. 1.1Fotogrammetrie - vědní obor. Fotogrammetrie. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Fotogrammetrie a DPZ1
Proč?? Co ?? Jak??Proč?? Co ?? Jak??
1. Fotogrammetrie - úvod
snímek mapa
Fotogrammetrie a DPZ2
FotogrammetrieFotogrammetrie
1.1 Fotogrammetrie - vědní obor
InformaceInformace bezdotykovýmbezdotykovým měřením ve velmi krátké době (pořízení obraz. záznamu).
Vztah - fotogrammetrie a dálkový průzkum ZeměVztah - fotogrammetrie a dálkový průzkum Země
FTGFTG geometrickágeometrická přesnost kvantitakvantita
DPZDPZ radiometrickáradiometrická přesnost kvalitakvalita
vědní obor geodézie a kartografie, který se zabývá zpracováním informacíinformací získaných o objektech měření zz obrazových záznamůobrazových záznamů, nejčastěji z foto-grafických snímků.
Fotogrammetrie a DPZ3
Fotogrammetrie a DPZ - prolínáníFotogrammetrie a DPZ - prolínání
digitální data, digitální zpracovatelské systémy ..
Fotogrammetrie - vědní obor
Geoinformatika (GIS)Geoinformatika (GIS)
základní zdroje primárních informací o území:
• geodetické metody geodetické metody přesnost v řádu mm - cmmm - cm
• fotogrammetriefotogrammetrie přesnost v řádu cm - dmcm - dm
• DPZDPZ přesnost v řádu m - kmm - km
Fotogrammetrie a DPZ4
Teoretické počátkyTeoretické počátky
- Leonardo da Vinci Leonardo da Vinci (1452-1519)
dírková komora
- J. A. Niepce J. A. Niepce a J. L. Daguerre J. L. Daguerre (1839)vynález fotografie
- J. M. Petzval J. M. Petzval (1841)konstrukce moderního objektivu
1.2 Historie fotogrammetrie
18611861 - průseková fotogrammetrie uplatnění fotogrammetrie při mapování (Francie)
Fotogrammetrie a DPZ5
Historie fotogrammetrie
• Základní etapy vývoje - prostředkyprostředky
• Základní etapy vývoje - metodymetody
cca 1860cca 1860 cca 1900cca 1900
průseková stereofotogrammetrie
• Základní etapy vývoje - aplikaceaplikace
pozemní letecká
Fotogrammetrie a DPZ6
Fotogrammetrie u násFotogrammetrie u nás
1867 K. Kořistka K. Kořistka - průseková fotogrammetrie (Praha)
1921 stereofotogrammetrickéstereofotogrammetrické měření Trutnova
od 50 let topografické mapování topografické mapování v měřítku 1:25 000
80 léta stagnace FM (mapování velkých měřítek??)
90 léta otevření oboru, nástup komerčních firemkomerčních firem
Historie fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ7
Z historie fotogrammetrie ……
Historie fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ8
Základní kriteria dělení fotogrammetrieZákladní kriteria dělení fotogrammetrie
1.3 Dělení fotogrammetrie
a) a) podle polohy stanoviskastanoviska
ODKUD ??ODKUD ??
b) b) podle počtupočtu a konfiguracekonfigurace snímků
KOLIK ??KOLIK ??
c) c) podle technologickéhotechnologického postupu zpracování
JAK ??JAK ??
Fotogrammetrie a DPZ9
a) podle polohy stanoviskaa) podle polohy stanoviska
Dělení fotogrammetrie
Pozemní fotogrammetriePozemní fotogrammetrie
nepohyblivé nepohyblivé stanovisko, umístěné na zemina zemi
možno přesně určit polohu přesně určit polohu stanoviska a prostorovou orientaci prostorovou orientaci snímku
++ jednoduššíjednodušší zpracování
- - zakrytézakryté oblasti proměnnáproměnná přesnost (prostorové členění oblasti)
Fotogrammetrie a DPZ10
a) podle polohy stanoviskaa) podle polohy stanoviska
Dělení fotogrammetrie
Letecká fotogrammetrieLetecká fotogrammetrie
stanovisko je umístěné v letadle nebo jiném pohybujícím se pohybujícím se nosiči
++ velká plocha velká plocha zobrazená na snímku, konzistentníkonzistentní přesnost (výška letu konstantní)
- - neznáme přesně neznáme přesně prostorovou polohu snímků v okamžiku expozice složitějšísložitější zpracování
Fotogrammetrie a DPZ11
b) podle počtu a konfigurace snímkůb) podle počtu a konfigurace snímků
Dělení fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ12
b) podle počtu a konfigurace snímkůb) podle počtu a konfigurace snímků
Dělení fotogrammetrie
Vícesnímková fotogrammetrieVícesnímková fotogrammetrie
zpracování dvou a více dvou a více snímků
měříme 2D měříme 2D souřadnice určíme 3D určíme 3D souřadnice
předmět měření je zobrazen na všech snímcích
Rozeznáváme
- Stereofotogrammetrii- Stereofotogrammetrii
- Průsekovou fotogrammetrii- Průsekovou fotogrammetrii
Fotogrammetrie a DPZ13
Dělení fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ14
Dělení fotogrammetrie
Fotogrammetrie a DPZ15
c) podle technologického postupu zpracováníc) podle technologického postupu zpracování
Dělení fotogrammetrie
Metody analogovéMetody analogové
mechanickámechanická či optickáoptická rekonstrukce stavu při snímkování
přesné jednoúčelové analogové strojeanalogové stroje
dnes zastaralézastaralé - použití dobíhá
Fotogrammetrie a DPZ16
c) podle technologického postupu zpracováníc) podle technologického postupu zpracování
Dělení fotogrammetrie
analytické vyhodnocovací strojeanalytické vyhodnocovací stroje spojení obou předchozích kroků
- práce s originálními snímkyoriginálními snímky
- práce s prostorovým modelemprostorovým modelem
Metody analytickéMetody analytické
měřeníměření snímkových souřadnic přesné mechanické přístrojepřístroje (komparátory)
zpracovánízpracování - exaktní matem. vztahy počítačpočítač
Fotogrammetrie a DPZ17
c) podle technologického postupu zpracováníc) podle technologického postupu zpracování
Dělení fotogrammetrie
Metody digitálníMetody digitální
práce s digitálním obrazemdigitálním obrazem
snímkové souřadnice se měří na obrazovcena obrazovce
stereometoda vyžaduje speciální hardwarové speciální hardwarové doplňky (např. speciální brýle)
digitální fotogrammetrickédigitální fotogrammetrické stanice stanice (DPW)(DPW)
Fotogrammetrie a DPZ18
Státní mapová dílaStátní mapová díla (resort ČÚZK) - topografické mapy (1:10 000)
1.4 Oblasti využití fotogrammetrie
Vojenské topografické mapyVojenské topografické mapy (Armáda ČR)
Informační systémy - GIS Informační systémy - GIS (státní správa, správci sítí) - informační vrstvy GIS ..
StavebnictvíStavebnictví (projekční a stavební firmy ..)
- podklady, dokumentace, určení deformací ..Životní prostředíŽivotní prostředí (správy NP a CHKO, ÚHUL ..)
- lesnické mapy, pasporty zeleně- lesnické mapy, pasporty zeleně- monitoring - kalamity, skládky, znečištění ..- monitoring - kalamity, skládky, znečištění ..
Fotogrammetrie a DPZ19
Památková péčePamátková péče (památkáři, architekti ..) - dokumentace, podklady
Oblasti využití fotogrammetrie
Ostatní oblastiOstatní oblasti
- územní plánování - 3D modely zástavby, DMT
- vodní hospodářství - povodně
- inventarizace - doly, lomy, skládky
- strojírenství - kontrola přesnosti, testování
- medicína…...
Fotogrammetrie a DPZ20
??? Proč fotogrammetrii ?????? Proč fotogrammetrii ???
výhody:výhody:
Oblasti využití fotogrammetrie
- minimalizace práce v terénu- minimalizace práce v terénu
- celková úspora úspora časučasu (např. u topograf. mapování až 1/2)
- úspora úspora nákladůnákladů (např. u topografického mapování až 1/3)
- dokumentačnídokumentační hodnota hodnota snímků (časová řada letec. sn.)
- vyšší vypovídací schopnostvypovídací schopnost snímků snímků ve srovnání s mapou (viz fotoplán, digitální ortofoto)
Fotogrammetrie a DPZ21
VstupVstup fotografický snímeksnímek
středový průmět středový průmět zobrazeného předmětu
1.5 Vstupní a výstupní data
VýstupVýstup mapamapa, , plánplán
pravoúhlý průmět pravoúhlý průmět zobrazeného předmětu
ProcesProces zpracování snímkůzpracování snímků
převodpřevod středového na pravoúhlý průmět
Fotogrammetrie a DPZ22
Příklad – terén terén snímek snímek mapa mapa
Vstupní a výstupní data
Fotogrammetrie a DPZ23
Vstupní dataVstupní data
snímeksnímek - základní nositel informací
doplňková data doplňková data - geodetické souřadnice bodů,prvky vnitřní a vnější orientace ..
Vstupní a výstupní data
Zpracování snímku (-ů)Zpracování snímku (-ů)
měřeníměření snímkových souřadnic bodů
matematické výpočtyvýpočty
Fotogrammetrie a DPZ24
Výstupní
data
Vstupní a výstupní data
Fotogrammetrie a DPZ25
Analogová data Analogová data (převážně 2D)
- grafické výstupy, tisky
Vstupní a výstupní data
Digitální data - Digitální data - rastrovárastrová (2D)
- fotoplánfotoplán, fotomapa, digitální ortofotoortofoto
Digitální data - Digitální data - vektorovávektorová- souřadnice bodů souřadnice bodů (např. DDigitální MModel TTerénu)
- 2D výkresy 2D výkresy (polohopis, vodní toky, zeleň ..)
- 3D modely 3D modely (objektů, měst, terénu ..)
Fotogrammetrie a DPZ26
Příklady - rastr, vektor (2D, 3Drastr, vektor (2D, 3D)
Vstupní a výstupní data
Fotogrammetrie a DPZ27
SnímekSnímekzáklad veškerého zpracování ve FM,
ideální snímekideální snímek = středový průmět objektu
1.6 Základní pojmy
Snímkové souřadniceSnímkové souřadnicerovinnérovinné souřadnice měřené na snímku (viz vstupy)
Středové (centrální) promítáníStředové (centrální) promítánípromítánípromítání na průmětnu z bodu ležícího mimo ni
tj. ze středu promítánístředu promítání
perspektivaperspektiva bodu – obraz bodu obraz bodu ve středovém promítání
Fotogrammetrie a DPZ28
Prvky vnitřní orientacePrvky vnitřní orientacedefinují prostorovou polohu středustředu promítánípromítání vzhledem ke snímkusnímku. Vztahují se k fotograf. komořek fotograf. komoře.
Základní pojmy
Prvky vnější orientacePrvky vnější orientacedefinují prostorovou polohu snímkusnímku v rámci systému geodetických souřadnic. Vztahují se ke snímkuke snímku.
Fotogrammetrické zpracováníFotogrammetrické zpracování
procesproces od přípravných prací přes pořízení a zpracování snímků, až po tvorbu a kontrolu výstupů.
Fotogrammetrie a DPZ29
Základní pojmy
pozemní FM pozemní FM
letecká FM letecká FM
Fotogrammetrie a DPZ30
Fotogrammetrie - základyFotogrammetrie - základy
?? co je potřeba znát ???? co je potřeba znát ??
2. Základy
• obraz - optické základyoptické základy JAK
• obraz - klasický a digitálníklasický a digitální JAKÝ
• fotografické komory, snímkyfotografické komory, snímky ČÍM
• matematikamatematika x = 2n + ..
Fotogrammetrie a DPZ31
Fotografický obrazFotografický obraz
vznik ? vznik ? zobrazení optickým členem optickým členem fot. komory
2.1 Obraz - optické základy
Fotografická komoraFotografická komora= fotoaparát, fotografická kamera videokamera
Optický členOptický člen = objektiv
ObjektivObjektiv - ideální v. reálnýideální v. reálný
I I idealizovaná tenká čočkaidealizovaná tenká čočka
RR množství jednotlivých čočekmnožství jednotlivých čoček (spojky, rozptylky) optické vady optické vady zobrazení
Fotogrammetrie a DPZ32
2.1.1 Základní pojmy
Ideální objektiv Ideální objektiv ideální zobrazeníideální zobrazení
Fotogrammetrie a DPZ33
Základní pojmy
střed promítánístřed promítání OO
hlavní snímkový bod hlavní snímkový bod H´H´
konstanta komory konstanta komory f f (vzdálenost OH´)
prostor předmětový, obrazovýprostor předmětový, obrazový
obrazová rovinaobrazová rovina
Ideální zobrazení - vztahyIdeální zobrazení - vztahy
= = ´ r´= f . tg ´ r´= f . tg měřítko zobrazeníměřítko zobrazení
1 : m1 : mss= r´/ r= r´/ r
Fotogrammetrie a DPZ34
Reálný objektiv Reálný objektiv - zobrazenízobrazení
2.1.2 Objektiv - zobrazení a zkreslení
Fotogrammetrie a DPZ35
osa záběruosa záběru - paprsek prochází středem vstupní středem vstupní pupilypupily a je kolmýkolmý na obrazovou rovinu
clonaclona - redukuje množství paprsků redukuje množství paprsků vytvářejících obraz
vstupní pupilavstupní pupila - obraz clony obraz clony v prostoru předmětovém
výstupní pupilavýstupní pupila - obraz clony obraz clony v prostoru obrazovém
konstanta komorykonstanta komory f f - vzdálenost O´H´ .. O´ střed výst. pup.
Objektiv - zobrazení a zkreslení
Zobrazení objektivem – vztahyZobrazení objektivem – vztahy
´ r´= f . tg ´ r´= f . tg + + r´ r´
kde …… r´ r´ - vliv distorze - vliv distorze
Fotogrammetrie a DPZ36
Používám reálný objektiv Používám reálný objektiv ?? co způsobí ???? co způsobí ??
Objektiv - zobrazení a zkreslení
- porušeníporušení ideálního středového promítání
- kvalita objektivu kvalita objektivu přesnost určení snímk. souř.
Ideální zobrazení v. zobrazení objektivemIdeální zobrazení v. zobrazení objektivem
?? Jak se liší ???? Jak se liší ??
Odchylky jsou způsobeny:Odchylky jsou způsobeny:
optickými vadami .. optickými vadami .. aberaceaberace - viz fyzika sférická vada, koma, astigmatismus …
geometrickými vadami .. geometrickými vadami .. distorzedistorze
vzniknou odchylkyodchylky !!
Fotogrammetrie a DPZ37
Distorze (zkreslení) objektivuDistorze (zkreslení) objektivu
Objektiv - zobrazení a zkreslení
Různé typy distorzí - děleníRůzné typy distorzí - dělení
cca 5-10 mm
?? velikost ???? velikost ??
např. radiální distorzeradiální distorze
- souhrn geometrických nepřesností geometrických nepřesností při výrobě
- vliv na přesnost měření .. na přesnost měření .. snímkových souřadnic
- pro přesné práce je nutné jí znátnutné jí znát
buďbuď dodá výrobcevýrobce, nebonebo určím - metody kalibracemetody kalibrace
Fotogrammetrie a DPZzávěr
Shrnutí
,,Úvod do fotogrammetrie“,,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“,,Snímek – základní zdroj informací“
• fotografické komorykomory
• fotografický obrazobraz
• fotografický snímeksnímek
Fotogrammetrie a DPZ
FotogrammetrieFotogrammetrie
přednášející
Ing. Jindřich Hodač, Ph.D.Ing. Jindřich Hodač, Ph.D.
Inženýrství životního prostředí
• kontaktkontakt
B 805B 805 [email protected]@fsv.cvut.cz
• organizace výuky - cvičeníorganizace výuky - cvičení
B 011B 011 Ing. HodačIng. Hodač
• studijní materiály - internet, skriptastudijní materiály - internet, skripta
lfgm.fsv.cvut.cz lfgm.fsv.cvut.cz FTG 1, FTG 2, FTG 1+2FTG 1, FTG 2, FTG 1+2
• zakončení předmětu - zápočet, zkouškazakončení předmětu - zápočet, zkouška
zápočet ze cvičení; test FM; bodyzápočet ze cvičení; test FM; body
Úvod
Fotogrammetrie a DPZúvod
Základní cíle předmětu ??Základní cíle předmětu ??
Obsah předmětuObsah předmětu 1. Fotogrammetrie úvod1. Fotogrammetrie úvod - dělení, využití, produkty ..
2. Základy2. Základy - optické, fotografické, matematické ..
3. Fotogrammetrické metody3. Fotogrammetrické metody - metody, technologie ..
Cíle a obsah předmětu
seznámit Vás se seznámit Vás se základy fotogrammetriezáklady fotogrammetrie se zaměřením se zaměřením
na na výstupyvýstupy a jejich tvorbu. Výstupy se kterými by jste a jejich tvorbu. Výstupy se kterými by jste
se mohli ve své praxi setkat. Podat přehled o se mohli ve své praxi setkat. Podat přehled o
soudobých metodáchsoudobých metodách a možnostech fotogrammetrie. a možnostech fotogrammetrie.
Fotogrammetrie a DPZúvod
Dálkový průzkum ZeměDálkový průzkum Země
Informační systémyInformační systémy
GeodézieGeodézie
Matematická statistikaMatematická statistika
MatematikaMatematika
FyzikaFyzika
Návaznost
Fotogrammetrie a DPZúvod
Fotogrammetrie a DPZúvod
,,Úvod do fotogrammetrie“,,Úvod do fotogrammetrie“
Program přednášky
• Fotogrammetrie - vědní oborFotogrammetrie - vědní obor
• Dělení fotogrammetrieDělení fotogrammetrie
• Základní pojmy, druhy datZákladní pojmy, druhy dat
• Teoretické základy fotogrammetrieTeoretické základy fotogrammetrie
začátek