Fotogrammetrie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În geomatică , fotogrametria este o tehnică de sondaj care permite achiziționarea datelor metrice ale unui obiect (formă și poziție) prin achiziționarea și analiza unei perechi de cadre stereometrice .

De asemenea, utilizată în cartografie și topografie , ramura fotogrametriei care - în arhitectură - implică supravegherea clădirilor și construcțiilor este cunoscută sub numele de fotogrametrie arhitecturală .

Generalitate

Fotogrametria, prin urmare, permite identificarea poziției spațiale a tuturor punctelor de interes ale obiectului considerat. Această tehnică, deși creată inițial pentru a fi utilizată în cercetarea arhitecturală , este utilizată în prezent mai ales pentru cercetarea topografică a teritoriului, dezvoltându-se în principal sub formă de fotogrametrie aeriană .

Unul dintre obstacolele majore care până de curând nu permitea utilizarea sa deplină a fost cu siguranță costul ridicat al echipamentului necesar pentru fotogrametrie. Ulterior, dezvoltarea calculatoarelor capabile să gestioneze o cantitate mare de date și grafică computerizată a făcut posibilă utilizarea acestora mai simplă și mai rapidă și cu costuri mai mici. Apariția acestor tehnologii, de fapt, a făcut ca vechile echipamente optice să fie învechite. În urma acestor modificări, fotogrametria este acum utilizată și în zone în care a fost rar folosită în trecut.

În prezent, fotogrametria reprezintă una dintre cele mai fiabile, economice și precise tehnici de achiziție de date locale. Este foarte util în analiza schimbărilor din teritoriu.

Tehnica de fotogrametrie a fost utilizată în diverse domenii: în trecut, mai ales la origini, a fost folosită în principal în război și în cartografie , dar sectoarele în care este folosită acum sunt multe: de la arhitectură la inginerie , de la geologie la arheologie , de la utilizarea pentru operațiuni de poliție până la cinematografie (un exemplu al acestei utilizări poate fi Fight Club ) și, de asemenea, pentru localizarea petrolului în subsol.

fundal

Istoria fotogrametriei este strâns legată de istoria geometriei descriptive , care a determinat principiile sale teoretice și, bineînțeles, de optică și fotografie. Imaginea fotografică, de fapt, este similară cu conceptul de perspectivă centrală. Prin urmare, tehnica fotogrametriei a exploatat cunoștințele acestor două discipline, sintetizându-le într-o tehnică care ne permite să analizăm teritoriul cu o bună aproximare.

Bazele nașterii viitoarei fotogrametrii, așadar, au fost puse odată cu descoperirea perspectivei și a legilor sale pentru a lega poziția spațială a unui punct de poziția sa într-o imagine: în 1759 Johann Heinrich Lambert , în lucrarea sa Perspectiva liber , a definit legi matematice pe care se bazează fotogrametria, dar trebuie să așteptăm până în 1883 pentru a avea primul studiu cu privire la relațiile dintre geometria proiectivă și fotogrametrie.

În 1837 au avut loc primele evoluții în domeniul fotografiei: Louis Daguerre a realizat prima imagine fotografică cu ceea ce poate fi considerat progenitorul fotografiei: daguerreotipul .

În 1849 există primul exemplu de fotogrametrie , adică de analiză a imaginilor fotografice pentru crearea hărților topografice. Aimé Laussedat , care a folosit un proces numit „ iconometrie ”, este considerat fondatorul fotogrametriei. Nouă ani mai târziu, în 1858 , a experimentat chiar și fotogrametria aeriană , o tehnică care constă în fotografierea zonei afectate de sus. Tehnica sa a fost acceptată oficial de Academia Regală de Științe Exacte, Fizice și Naturale din Madrid în 1862 , prima recunoaștere a unei tehnici fundamentale în prezent. În Italia primul care a studiat-o a fost Porro în 1855; mai târziu ing. Paganini de la IGM a folosit un sistem de fotografie la sol pentru Monte Rosa și Alpii Apuan.

Ulterior a perfecționat tehnica fotogrametriei aeriene, realizată mai ales din vârful baloanelor cu aer cald , foarte utilă în scopuri militare . Un exemplu al acestei utilizări poate fi Bătălia de la Solferino și San Martino , în care Napoleon al III-lea a ordonat efectuarea unei recunoașteri cu această tehnică.

Dar termenul „fotogrametrie” a fost folosit pentru prima dată în 1893 de Albrecht Meydenbauer , fondator și director până în 1909 al Institutului Regal Prusac de Fotogrametrie .

În 1924, Otto von Gruber a perfecționat legile matematice aplicate fotogrametriei, dând naștere la fotogrametrie analitică , adică tipul de fotogrametrie care utilizează în principal o metodă analitică și care face procesul mai rapid.

Ulterior, fotogrametria a avut numeroase progrese: au avut loc chiar congrese pe această temă la Zürich în 1930, Paris în 1934, Roma în 1938 și au fost inventate aparatele Nistri pentru fotocartografie, dar această tehnică a rămas foarte scumpă datorită complexității echipamentelor utilizate. Progresul tehnologic a permis utilizarea mașinilor digitale, ceea ce a redus semnificativ timpul necesar operațiunilor și costurilor.

Fotogrametria aeriană a fost, de asemenea, utilizată în Programul Apollo pentru cartografierea suprafeței lunare . Această tehnică este utilizată și pentru cartarea planetelor de către sondele spațiale .

Tipuri de fotogrametrie

Este posibil să se diferențieze diferitele tipuri de fotogrametrie în funcție de două criterii fundamentale.

Diferențierea în funcție de distanța fotografiei

În funcție de instrumentele (camerele „pixel” clasice sau digitale, metricele normale, simple, metricele cuplate) utilizate în fotogrametrie, imaginile fotografice pot fi obținute de la distanțe diferite. Pe baza acestui criteriu, fotogrametria este împărțită în:
1 - Microfotogrammetrie. Găsește aplicarea în laborator, prin utilizarea imaginilor stereo (fotografii clasice sau digitale) obținute cu stereomicroscoape de bază de 6 cm. Domenii de utilizare: medicină, chirurgie, științe ale naturii (ex. Paleontologie), științe fizice (ex. Exemplare de turnătorie rupte) etc.
2 - „ Fotogrametrie cu raza apropiată ”. Utilizat pe scară largă pentru topografie pe distanțe de la 1m la 30m, cu baze stereometrice de la 0,30m, 1,20m și mai mult. Domenii de utilizare: studii pentru dezvoltarea urbană a zonelor abandonate sau a zonelor care urmează să fie reamenajate, investigații structurale și crearea de modele 3D de clădiri și infrastructuri, studii antropologice și zootehnice, investigații judiciare, restaurarea artistică a sculpturilor și monumentelor, ameliorarea accidentelor rutiere, măsurători de mare precizie în atelier etc.
3 - Fotogrametrie arhitecturală . (vezi textul deja disponibil)
4 - Fotogrametrie terestră. Fgm terestru real a stat la originea sondajelor topografice precise, spre deosebire de celerimensura clasică anterioară, care au fost obținute cu interpolare între punctele solului, mai mult sau mai puțin distribuite în mod egal pentru a reprezenta morfologia teritoriului. Primul experiment al acestei proceduri în Italia a avut loc în Alpii Apuani la scurt timp după 1880, de către căpitanul Ing. Paganini, de la IGM din Florența. După o perioadă de mare utilizare pentru cartografia unui teren foarte accidentat, începând cu aproximativ 1950, fotogrametria terestră a fost în mare parte înlocuită de fotogrametria aeriană. Cu toate acestea, fotogrametria terestră rămâne o metodă de neînlocuit, pentru precizia detaliilor și precizia realizabilă, atunci când este necesar să se detecteze pereți stâncoși sau drepți, probabil în chei, unde niciun avion nu ar putea opera. Bazele stereometrice în acest caz variază de la 5 m la 100 m și mai mult; distanțele dintre camere și sol sunt cuprinse între 50 m și un kilometru sau mai mult; instrumentele sunt fototeodoliți sau camere metrice montate pe trepiede; lungimea bazelor trebuie cunoscută milimetric. Axele optice ale camerelor pot fi paralele sau convergente; înclinat în mod egal în jos cu 5, 10, 15 sau 20 de grade sau cu 7, 14, 21, 28 de grade; înclinat spre dreapta sau spre stânga, toate acestea pentru a putea fotografia terenul într-un mod complet. Domenii de utilizare: cercetări geo-stratigrafice structurale ale pereților netede; cartografiere de înaltă precizie pentru studiul taxei de baraje, bariere, poduri, dar și controlul variației săgeții de îndoire a podurilor mari suspendate, precum și a poziției cablurilor în timpul încercărilor, în pozițiile ulterioare a trenului vehiculelor supraîncărcate. O altă utilizare mai recentă și mai sofisticată, apropiată de fotogrametria industrială (vezi textul specific), este cea a verificărilor dimensionale de inginerie structurală asupra clădirilor mari (înainte, în timpul și după îndreptarea turnurilor sau bisericilor antice deteriorate ca urmare a diferenței de scufundare, adică constatarea adevăratei forme și dimensiuni a monumentelor problematice într-un aranjament neobișnuit). În primul caz, Catedrala York (Newton, 1960); în al doilea, Turnul înclinat din Pisa (Baj & Bozzolato, 1984, 1991).

  • Fotogrametrie arhitecturală , caracterizată printr-o distanță maximă de câteva zeci de metri între senzor și obiectul care trebuie observat. Această tehnică este utilizată în principal pentru supravegherea arhitecturală (o supraveghere care, totuși, poate fi integrată și cu Laser Scanner ) și pentru calibrarea și calibrarea instrumentelor pentru fotografiere aeriană sau prin satelit , în special pentru a corecta efectul de distorsiune al atmosferei .
  • Fotogrametrie aeriană , care se realizează prin montarea echipamentului fotografic pe avioane care zboară deasupra teritoriului care trebuie observat. În funcție de extinderea zonei de supravegheat și de scala de reprezentare necesară, aceasta trece de la înălțimi de 300 de metri la maximum 20.000 de metri.
  • Fotogrametrie prin satelit , realizată de naveta spațială , sateliți meteorologici sau pentru studiul resurselor terestre. Această tehnică este utilizată în principal pentru suprafețe mari care urmează să fie inspectate.
  • Fotogrametrie UAV (numită și aeronavă pilotată de la distanță sau UAV), care se realizează prin montarea diferiților senzori (camere optice, camere termice, senzor multi-spectral, ...) de dimensiuni reduse pe sistemele utilizate. Pentru a asigura un nivel de calitate bun al produsului final, va fi necesar să urmați o procedură de calibrare a senzorului pentru a lua în considerare, în timpul procesării datelor, orice corecții geometrice. Această tehnică este utilizată în principal pentru zone nu foarte mari și poate sprijini fotogrametria arhitecturală pentru supravegherea clădirilor și a infrastructurilor. În plus, aeronavele pilotate de la distanță (UAV) permit achiziționarea de date în scenarii de aplicare, cum ar fi agricultura, monitorizarea instalațiilor industriale, teledetecția și altele.

Diferențierea pe baza tipului de date de ieșire

În funcție de echipamentul utilizat, este, de asemenea, posibil să se diferențieze diferitele tipuri de fotogrametrie pe baza datelor de ieșire, datele pe care procesul le furnizează în ieșire. Pe baza acestui criteriu, fotogrametria este împărțită în:

  • Fotogrametrie tradițională , o tehnică care transmite date disponibile pe un suport fotografic tradițional.
  • Fotogrametrie digitală , o tehnică ale cărei date de ieșire sunt digitalizate. În acest tip de fotogrametrie imaginile sunt gestionabile prin intermediul computerului.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 3653 · LCCN (EN) sh85101174 · GND (DE) 4045892-1 · BNF (FR) cb119396020 (data)