Fotogrammetria

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A fotogrammetria a távérzékelés tudományága, melynek alkalmazásakor a tárgyakról, illetve a terepről készített fényképek alapján a képeken végzett mérések és számítások segítségével meghatározza a képeken látható valós tárgyak kiterjedéseit. A légi fotogrammetriában a fényképeket a valamely légieszközről (pl. repülőgépről, helikopterről, drónról) vagy műholdról készítik.

A fotogrammetria a távérzékelt felvételek kvantitatív kiértékelésén alapuló eljárás. A lokális geoinformatikai rendszerekben a távérzékeléssel együtt elsődleges adatgyűjtési szerepet tölthet be. A fotogrammetria szoros kapcsolatban áll a raszter és vektor alapú geoinformatikával, a képfeldolgozási módszerekkel és a felületmodellezéssel.

A fotogrammetriai kiértékelés a centrális projekcióval készített légi és űrfelvételek közötti perspektivikus leképezéssel sztereoszkópián alapul. A sztereoszkópia lényege, hogy az egyes földfelszíni objektumok a különböző forrásokból készített képeken másképp képeződnek le. A fotogrammetria feladata az eltérő leképeződések (parallaxisok) mérése és így térbeli koordináták számítása.

A fotogrammetriát a feldolgozandó képanyag szerint és a kiértékelő eszközök szerint csoportosíthatjuk.

A fotogrammetria története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A fotogrammetria szinte egyidős a fényképezéssel. Az alapötlet tulajdonképpen egy balesetnek köszönhető [1]: Albrecht Meydenbauer fiatal építészmérnök, aki 1858. szeptemberében egyik első munkájaként a wetzlari dóm felmérésén dolgozott, munka közben csaknem lezuhant a kereszthajó egyik tornyáról. Ez adta az ötletet neki, hogy a homlokzat közvetlen mérése helyett fényképekkel is lehetne dolgozni. A fotogrammetria elnevezés is tőle származik: 1867-ben egy név nélkül jegyzett írásban fordul elő a kifejezés Wochenblatt des Architektenvereins zu Berlin című szakújságban. Később egy vita kapcsán az újság közölte, hogy a hozzászólás szerzője Meydenbauer volt.[2]

A technológia nagy gyakorlati és katonai jelentősége miatt gyorsan terjedt, az egyes országok fotogrammetriai szakegyesületei, szakmai szervezetei még a 19. század végén, illetve a századfordulón megalakultak. A Nemzetközi Fotogrammetriai Társaság (ISP, mai nevén ISPRS) 1910. júliusában alakult meg Bécsben. A 20. század-ban a kiterjedt térképezési munkálatok az analóg fotogrammetria gyors térhódítását hozták, majd a munkafolyamat optimalizálására különféle műszeres megoldásokat dolgoztak ki, így kialakult az analitikus fotogrammetria. A nagykapacitású számítógépek elterjedése és a térinformatikai alkalmazások pedig a digitális fotogrammetria felvirágzását jelentették.

A fotogrammetriai módszerek csoportosítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Analóg fotogrammetria[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Analóg képek kiértékelése analóg műszerekkel. Az analóg műszerek optikai-mechanikai elemekből felépített eszközök, amelyek alkalmasak a centrális projekció megoldására. A műszerekkel előállítható a mérendő terület kicsinyített modellje, a térmodell. A térmodellen mintegy 5-10 méteres pontossággal lehet mérni. A műszerek jelentős részét ellátták a mérési eredmények digitális rögzítésére alkalmas perifériákkal.

Analitikus fotogrammetria[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Analóg képek kiértékelése analitikus műszerekkel. Ezen műszerek legkorszerűbb megvalósításai az úgynevezett analitikus plotterek, melyek a képpár kiértékelését, a parallaxisok mérését számítógépes irányítás mellett végzik. A mérés során 3–5 m pontosság érhető el. Az eszközökhöz számos kiegészítő berendezés és szoftver kapcsolódhat.

Digitális fotogrammetria[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Digitális képanyag kiértékelése digitális eszközökkel. A digitális képek kiértékelése általában speciális, sztereo látást biztosító hardvereszközökkel, és nagyon sok funkciót automatizáló szoftverekkel történik, melyeket együtt digitális fotogrammetriai munkaállomásnak (angolul Digital Photogrammetric Workstation - DPWS) nevezünk. A feldolgozás ennek köszönhetően rendkívül gyors. A mérés pontosságát nagy mértékben a digitális kép felbontása határozza meg.

Matematikai alapok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A fotogrammetria az ún. kollinearitási egyenletre épül, amelynek lényege, hogy a terepi pont, annak képi leképződése és a kamera objektívének egyesített főpontja, a vetítési centrum egy egyenesen helyezkedik el. Az egyenes egyenlete a következő:

\xi = -c \cdot \frac{r_{11} \cdot (X-X_0) + r_{21} \cdot (Y-Y_0) + r_{31} \cdot (Z-Z_0)}{r_{13} \cdot (X-X_0) + r_{23} \cdot (Y-Y_0) + r_{33} \cdot (Z-Z_0)}

továbbá

\eta = -c \cdot \frac{r_{12} \cdot (X-X_0) + r_{22} \cdot (Y-Y_0) + r_{32} \cdot (Z-Z_0)}{r_{13} \cdot (X-X_0) + r_{23} \cdot (Y-Y_0) + r_{33} \cdot (Z-Z_0)}

ahol X0, Y0, Z0 a vetítési centrum térbeli koordinátái, rij a forgatási mátrix elemei, c a kameraállandó, ξ, η a mért képkoordináták, végül X, Y, Z a terepi pont koordinátái.

A forgatási mátrix ω, φ, κ sorrend szerint a következő:

R_{\omega\phi\kappa} = \begin{bmatrix} cos(\omega)cos(\kappa) & cos(\omega)sin(\kappa)+sin(\omega)sin(\phi)cos(\kappa) & sin(\omega)sin(\kappa)-cos(\omega)sin(\phi)cos(\kappa) \\ -cos(\phi)sin(\kappa) & cos(\omega)cos(\kappa)-sin(\omega)sin(\phi)sin(\kappa) & sin(\omega)cos(\kappa)+cos(\omega)sin(\phi)sin(\kappa) \\ sin(\phi) & -sin(\omega)cos(\phi) & cos(\omega)cos(\phi)\end{bmatrix}

A forgatási mátrix más forgatási sorrendben is felírható. A leképezés hibái a fenti egyenlet kiegészítéseként figyelembe vehetők.

Alapszámítások:

  • térbeli légihátrametszés
  • térbeli előmetszés
  • kettős képkapcsolás

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Jörg Albertz: Albrecht Meydenbauer – Pioneer of Photogrammetric Documentation of the Cultural Heritage. Proceedings 18th International Symposium CIPA 2001 pp. 19-25.
  2. Grimm, A. (1980): Der Ursprung des Wortes Photogrammetrie. In: Ackermann, F. et al. (1980): Internationales Archiv für Photogrammetrie. Vol. XXIII, Teil B10, Komm. V, VI, VII Nachtrag, Hamburg 1980, pp. 323–330.

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Kraus, K. (2003): Fotogrammetria, Tertia Kiadó, Budapest
  • Detrekői, Á. (1991): Kiegyenlítő számítások, Tankönyvkiadó, Budapest
  • Geodézia, fotogrammetria