Что такое фотограмметрия?

Фотограмме́трия (от греч. φωτός — свет, γράμμα — запись, изображение и μετρέω — измеряю) — научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям.

Существует два основных направления в фотограмметрии:

➡ создание карт и планов Земли (и других космических объектов) по снимкам (фототопография),
➡ решение прикладных задач в архитектуре, строительстве, медицине, криминалистике и т. д. (наземная, прикладная фотограмметрия).

Дадим более полное определение термина «фотограмметрия»:

Фотограмметрия - это область науки, которая занимается получением точных измерений из фотографических и цифровых снимков. Она играет важную роль в современном мире, позволяя определять форму, размеры и пространственное положение объектов, а также их площадь, объем и различные сечения. Фотограмметрия используется в различных областях деятельности человека, таких как геодезия, архитектура, археология и др. Она обладает рядом преимуществ, включая возможность получения числовой информации о объектах без прямого контакта с ними, а также работу в безопасных условиях. Фотограмметрия применяется для определения деформаций сооружений, характеристики движущихся объектов, изысканий железных и автомобильных дорог, реставрации памятников архитектуры и многих других целей.
В результате выполнения фотограмметрических работ часто получаются ортоизображения, тематические карты, ГИС-слои или трехмерные (3D) модели реальных объектов или сцен. Существуют два основных типа фотограмметрии: аэрофотограмметрия и наземная фотограмметрия.

В аэрофотограмметрии сенсор располагается на борту спутника, беспилотного летательного аппарата или дрона, и чаще всего направлен вертикально вниз в сторону земной поверхности. Когда датчик направлен прямо вниз, это называется вертикальным снимком или снимком из надира. Несколько перекрывающихся изображений, также называемых стереоизображениями, собираются по мере пролета сенсора вдоль траектории полета. Изображения обрабатываются и создаются цифровые высотные данные и ортомозаики. Спутниковый снимок имеет перспективную геометрию, что приводит к искажениям, уникальным для каждого изображения. Ортоизображения были геометрически скорректированы таким образом, чтобы полученное изображение было картографически целостным, а ортомозаики – это ортоизображения, которые были слиты в одно изображение. Также можно создавать другие продукты, например, векторные ГИС-слои с объектами типа дорог, зданий, гидрологии и других наземных объектов.

В наземной фотограмметрии сенсор часто находится близко к объекту интереса и обычно не в надире, а скорее наблюдает горизонтально, под углом, или даже снизу вверх в случае картографирования инженерной структуры моста. Эти изображения моделируются математически немного различающимися между собой методами, поэтому и возникла необходимость отделить их от аэрофотограмметрии. Продукты похожи на аэрофотограмметрию, такую как 3D модели, инженерные чертежи и ортоизображения, но вместо картографической поверхности и объектов ландшафта объекты отображают другие составляющие поверхности, такие как здания, инженерные структуры, или вышки сотовой связи и опоры линии электропередач.

Фотоснимки в фотограмметрии получают как непосредственно кадровыми, щелевыми и панорамными фотоаппаратами, так и при помощи радиолокационных, телевизионных, инфракрасных-тепловых и лазерных систем. Наибольшее применение, особенно в аэрофотосъёмке, имеют снимки, получаемые кадровыми фотоаппаратами. В теории фотограмметрии такие снимки считаются центральной проекцией объекта. Уклонения от центральной проекции, вызванные дисторсией объектива, деформацией фотоматериала и другими источниками ошибок, учитываются по данным калибровки аэрофотоаппарата и снимков. В фотограмметрии используются одиночные снимки и стереоскопические их пары. Эти стереопары позволяют получить стереомодель объекта. Раздел фотограмметрии, изучающий объекты по стереопарам, называется стереофотограмметрией.

Фотограмметрическая обработка снимков имеет следующие преимущества:

1) по снимкам объекта можно получить числовую информацию о нём такой густоты, какой практически невозможно достичь при непосредственных промерах;
2) числовую и графическую информацию об объекте можно получить, не вступая с ним в контакт, когда объект недоступен для человека или находится в среде, опасной для его жизни;
3) оператор-фотограмметрист находится в благоприятных для человека кабинетных условиях.

С учётом этого фотограмметрию используют в различных областях науки, техники и производства. Например:

- для определения деформаций сооружений и их отдельных частей, происходящих в ходе эксплуатации и с течением времени. Например, сравнение измерений, проведённых по стереопарам моста или подъемного крана, полученных до их нагрузки, во время нагрузки и после, позволяет определить их деформации в зависимости от веса нагрузки;

- для определения характеристик движущихся объектов: транспортных средств, ковша экскаватора, ракет, снарядов, элементарных частиц при проведении ядерных исследований и т.п.;

- при изысканиях железных и автомобильных дорог, трасс трубопроводов, линий электропередач и других линейных объектов;

- при гидротехнических, гляциологических, геологических, географических изысканиях и исследованиях;

- при реставрации памятников архитектуры, скульптурных монументов, уникальных предметов;

- для фиксации и составления плана дорожно-транспортного происшествия или места преступления;

- для определения по снимкам, полученным в электронном микроскопе, характеристик микрорельефа, например, полированных поверхностей;

- для лечения сетчатки глаз и установки контактных линз, изготовления зубных протезов, изучения внутренних органов человека и его внешней формы. Например, измерения фигуры космонавта по стереопарам, полученным до полёта, во время нахождения космонавта на орбитальной станции и после посадки, позволяют составить подробную картину изменений, происходящих в теле человека в связи с перераспределение крови и жидкости под влиянием земного притяжения и невесомости. Эту же методику можно использовать при пошиве одежды с учётом индивидуальных особенностей строения тела человека.

#фотограмметрия #аэрофотограмметрия #наземнаяфотограмметрия #геодезия #архитектура #3dмодели #гис #измерения #наука #технологии #обмерныеработы

Распечатать