Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Proiect de diploma aerofotografiere

No description
by

Mihai Gal

on 15 July 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Proiect de diploma aerofotografiere

1. Istoricul dezvoltarii fotogrammetriei
Aerofotografierea reprezintă cea mai simplă şi mai economică modalitate de obţinere a datelor, atunci când dorim cartografierea unor suprafeţe extinse. Prin această metodă se încearcă de fapt minimalizarea efortului de culegere a datelor colaborat cu creşterea acurateţei modelelor obţinute.

Mijloacele fotogrammetriei prin care se achiziţionează date sunt instrumente prevăzute cu captori-senzori de tipul camerelor aerofotogrammetrice analogice sau digitale
2. Aerofotografierea
Universitatea Transilvania din Brașov
Facultatea de Silvicultură și Exploatări Forestiere
Specializarea Măsurători Terestre și Cadastru
Întocmirea proiectului de aerofotografiere și
realizarea ortofotoplanului pentru orașul Sântana, jud. Arad, cu o cameră aerofotogrametrică digitală

Coordonator științific:
Conf. dr. ing. Iosif VOROVENCII
Avsolvent: Gal Mihai Iulian
Prezentul proiect este structurat pe șapte capitole, fiecare cu un conţinut distinct dar cu referire la aerofotogrammetrie şi realizarea acesteia. Aspectele generale despre aerofotografiere au fost dezbătute în Capitolul 2, unde s-au prezentat metode de aerofotografiere, caracteristici ale echipamentelor aerofotogrammetrice, tipuri de avioane fotogrammetrice, camere aerofotogrammetrice analogice şi digitale. Capitolul care oferă cele mai multe informaţii cu privire la întocmirea unui proiect de aerofotografiere este Capitolul 3, adică cel al efectuării calculului elementelor fişei tehnice. O etapă importantă în realizarea aerofotografierii o reprezintă reperajul fotogrametric, prin care punctele de reperaj se proiectează, se materializează la sol și li se determină coordonatele. Această problemă este tratată în capitolul 4. Penultimul capitol al lucrării prezintă prelucrarea datelor pană ce se ajunge la produsul final, ortofotoplanul corectat.
CUPRINS
1 Istoricul dezvoltării fotogrammetriei
2 Aerofotografierea
3 Conținutul proiectului de aerofotografiere. Fișa tehnică
4 Reperajul fotogrametric
5 Întocmirea proiectului de aerofotografiere
6 Prelucrarea datelor obținute. Calcularea aerotriangulației.
7 Concluzii
În acest capitol este prezentat un scurt istoric al evoluției fotogrammetriei pe plan mondial cât și la noi in țară, iar în subcapitolul doi am vorbit despre obiectivul, scopul, definiția și necesitatea fotogrammetriei.

Asemenea altor discipline legate de măsurătorile terestre, fotogrammetria a cunoscut în această perioadă transformări esențiale din punct de vedere a echipamentelor de preluare a datelor fotogrammetrice și a tehnologiei de prelucrare a acestora

Tehnologiile fotogrammetrice digitale utilizate în prezent asigură un flux complet digital de la preluarea fotogramelor, până la realizarea produselor finale, mult mai diversificate, sofisticate și mai precise decât cele obținute cu tehnologiile analogice sau analitice
Metode de aerofotografiere
Înregistrarea fotografică a terenului în vederea obţinerii unor fotograme care să corespundă scopului urmărit se poate face prin mai multe metode de aerofotografiere.
Aerofotografierea verticală

se obţine atunci când axa de fotografiere nu are abateri mai mari de 3° de la verticala punctului în care s-a făcut aerofotografierea
Aerofotografierea înclinată
, în cazul căreia axa de fotografiere face cu verticala un unghi mai mare de 3°
Aerofotografierea orizontală
se foloseşte pentru înregistrarea liniei orizontului.
Camere clasice
Camerele clasice au ajuns la performanțe deosebite, multe fiind încă în stare bună de funcționare. Fotogramele obținute cu aceste sisteme de preluare au o geometrie constantă, fiind preluate prin expunerea controlată a filmului fotografic.
Camera aerofotogrammetrica analogică se compune din următoarele părţi: camera 1, cu obiectivul 2, caseta 3, dispozitivul de comandă 4, sistemul de transmisie 5, motorul electric 6 şi suportul aparatului 7.
La aparatele fotoaeriene moderne, toate procesele de fotografiere (bobinarea filmului, expunerea, păstrarea intervalului între expuneri) sunt executate automat. Obturatorul şi caseta sunt sincronizate electric.
În partea de sus a camerei se află un cadru aplicat 8, situat în planul focal al obiectivului. Imaginea cadrului aplicat apare pe fotogramă, constituind sistemul de coordonate proprii.
Dispozitivul de comandă 4 acţionează obturatorul aparatului, rolele cu film etc. Cu ajutorul unor becuri de semnalizare se poate urmări modul de lucru al diferitelor mecanisme ale aparatului.
Caseta 3 cuprinde mecanismul de rulare şi derulare care deplasează filmul, cadru cu cadru, în planul focal al obiectivului, mecanisme de măsurare, precum şi de asigurare a planeităţii filmului 9 şi 10.
Camere digitale
Camerele fotogrammetrice digitale au fost omologate și testate în perioada 1990-2000. În prezent ating performanțele camerelor clasice. Prin utilizarea lor, procesul de preluare fotogrammetrică devine complet digital.
Fotogramele digitale sunt preluate pe un suport electromagnetic, fie prin baleiere în spațiul obiect, fie prin înregistrări cu unică expunere, asemenea camerelor clasice.
Înregistrarea detaliilor de către camerele digitale are la bază principiul captării fluxului de lumină de către sistemul optic al camerei cu trecerea acestuia prin senzorii CCD (realizaţi ca mijloace de memorare şi folosiţi pentru preluare de imagini de mare calitate) şi CMOS (permit obţinerea directă a datelor digitale), semnalele analogice fiind amplificate şi convertite în format digital. Cei doi senzori CCD şi CMOS sunt folosiţi în fotogrammetrie la preluarea imaginilor aeriene digitale, acestea fiind folosite în domeniul topografiei, la obţinerea de planuri şi hărţi, şi netopografiei la fotointerpretare.
Avioane utilizate in aerofotografiere
Camera aerofotogrametrică și anexele acesteia se instaleaza pe platforme aeriene amenajate sau construite special pentru executarea lucrărilor de aerofotografiere. Astfel, aceste platforme aeriene care îndeplinesc anumite condiții specifice referitoare la stabilitate, posibilitațile de montare și folosire a aparaturii, vizibilitate, viteza, autonomie, se numesc avioane fotogrametrice.
Sistemele GNSS de la bordul avioanelor fotogrammetrice permit determinarea poziției (longitudine, latitudine și altitudine) cu o precizie de câțiva centimetri folosind semnalele de timp transmise prin radio de la sateliți.
Măsurătorile GNSS realizate cinematic în timpul zborului, asigură precizii de ordinul centrimetilor și presupune pe langă stația GNSS de la bordul avionului și una sau două stații fixe amplasate la sol.
Prin dotarea camerelor fotogrammetrice cu sisteme automate de compensare a trenării (FMC - Forward Motion Compensation) se pot utiliza avioane cu viteze mai mari, timpi de expunere mai mari permițînd compensarea unei benzi de pană la 650 pixeli.
3. Conținutul proiectului de aerofotografiere digitală. Fișa tehnică
Particularitațile fizico-geografice și meteorologice ale zonei aero-fotografiate
Oraşul Sântana este situat în partea de nord a Câmpiei Aradului, la 28 de km faţă de municipiul Arad. Este un centru urban înfiinţat în anul 2003, având în componenţă şi localitatea rurală Caporal Alexa.
Întreg teritoriul orașului se leagă de un element foarte important, „Câmpia Aradului”, în care este așezat în întregime.
Clima este continental-moderată, cu slabe influențe mediteraneene, vara înregistrându-se o temperatură medie de 21 °C și iarna o temperatura medie de -1 °C.
Cantitatea medie multianuală de precipitații este de 582 mm. Cele mai mari cantități de precipitații se înregistrează în luna iunie (88,6 mm), în general sezonul cald înregistrând 58% din cantitatea totală ca o consecință directă a dominației vânturilor din vest
Frecvența medie a circulației maselor de aer este cea sud-estică, frecvența maximă fiind atinsă în luna octombrie (22,6%), urmată de cea sudică în noiembrie (18,9%), de cea nord-estică în mai (17,8%) și cea nord-vestică în iulie (15,0%).
Sub raportul întinderii sale, Sântana ocupă 10.714 ha.
Fișa tehnică
Procesul de aerofotografiere în scopuri fotogrammetrice presupune respectarea unor condiţii tehnice privind orientarea itinerariilor de zbor, scara fotogramelor obţinute, camera aerofotogrammetrica și avionul folosit. Aceste elemente sunt calculate în cadrul unei fişe tehnice care trebuie să cuprindă toate elementele ce trebuie respectate la aerofotografiere, iar dispunerea itinerariilor de zbor se stabileşte în cadrul proiectului de zbor, care se întocmeşte, pentru misiunea de aerofotografiere, pe o hartă care trebuie să cuprindă întreaga zonă de aerofotografiat.
Astfel se determină prin calcule scara medie a fotogramelor, suprafața zonei de aerofotografiere, înălțimea și plafonul de zbor, suprafața medie de teren reprezentată pe o fotogramă, baza de fotografiere și a distanței dintre benzi, numărul de benzi, numărul de fotograme dintr-o bandă, numărul total de fotograme, viteza rezultantă de deplasare a avionului, unghiul de derivă, timpul de așteptare, durata zborului în zona de aerofotografiere și timpul de expunere.
Alegerea camerei aerofotogrammetrice
Înainte de începerea efectuării proiectului de aerofotografiere şi a calculului elementelor tehnice se stabileşte camera cu care se va efectua preluarea fotogramelor, funcţie de accidentaţia terenului şi scopul aerofotografierii.
Camera aerofotogrametrică se recomndă să fie mare unghiulară, deoarece pentru aceeași înalțime de zbor acoperă o suprafața mai mare, deci asigură un randament mai ridicat, iar pentru aceeași suprafață acoperită asigură o înalțime de zbor mai mică, reducând astfel influeța negativă a atmosferei asupra calitații imaginii.
Camerele clasice cu film, din raționamente economice, folosesc unghiuri de vedere mari, astfel că în timpul prelucrării se utilizează un număr mic de imagini. Asemenea situații nu apar în cazul camerelor digitale deoarece procesul este automatizat și nu se mai pune problema economisirii mediului de stocare.
Camera VEXCEL UltraCAM-X
Este camera aleasă pentru preluarea fotogramelor în acest proiect.
Unitatea senzorului este formată din 8 conuri optice pentru obţinerea unei imagini digitale. Cele opt conuri sunt împărţite astfel: patru dintre ele obţin imaginea în pancromatic în care se combină un set de 9 senzori de format mediu şi se obţine o imagine pancromatică de format mare, iar celelalte patru conuri preiau imagini în multispectral şi sunt prevăzute cu patru sesnzori CCD. Fiecare din cei 13 senzori CCD sunt amplasați în fața modulelor de separare a imaginilor. În unitatea camerei se mai găsește și sistemul automat de corectare a trenării denumit și dispozitivul de compensare a mișcării înainte (FMC), și are rolul de a evita trenarea imaginii.
Distanța focală a obiectivului în pancromatic este de 100 mm iar în multispectral de 33 mm, rata de înregistrare este de 1 cadru la 2 secunde, capacitatea de stocare în zbor de 1,7 TB și poate înregistra până la 4000 de imagini necomprimate.
4. Reperajul fotogrametric
Pentru a se putea face exploatarea fotogrammetrică, sunt necesare puncte de sprijin (sau de legătură), identificabile pe teren și pe fotograma și care se determină ca planimetrie si nivelment; acestea sunt aşa numitele repere fotogrammetrice.
Reper fotogrammetric poate fi orice detaliu existent pe teren, care trebuie sa îndeplinească anumite condiţii tehnice şi să poată fi determinat uşor din punctele cunoscute.
Cînd punctele de reper nu sunt suficiente, se procedează la un premarcaj pe teren care are loc înainte de fotografiere şi care constă din semnalizarea viitoarelor repere fotogrammetrice prin văruire, instalarea de panouri albe, şi acestea sunt determinate topografic.
Reperajul fotogrammetric constituie о operație importanta, de răspundere, de corectă execuţie, de precizia căruia depinde exactitatea rezultatelor finale.
Realizarea reperajului fotogrametric
Metode de determinare a poziției punctelor de reper prin masurători GPS
Există mai multe tehnici de măsurare care pot fi folosite de majoritatea receptorilor pentru măsurători GPS. Geodezul ar trebui să aleagă cea mai adecvată tehnică pentru realizarea măsurătorilor.

Metoda statică - oferă o precizie mare pentru distanţe lungi, dar comparativ este lentă. Metoda rapid statică, folosită pentru organizarea reţelelor de control locale și îndesirea de reţele, oferă o precizie ridicată pentru măsurarea bazelor de până la 20 km lungime şi este mult mai rapidă decât metoda statică.
Metoda cinematică - folosită pentru măsurarea de detalii şi măsurarea de mai multe puncte într-o succesiune rapidă. Este o modalitate foarte eficientă pentru măsurarea mai multor puncte situate aproape unul de altul.
Metoda de măsurare combinată presupune combinarea primelor trei metode și poate asigura executarea oricărui proiect oricât de amplu, cu condiţia cunoaşterii şi aprecierii corecte a locului şi momentului unde se pretează a fi utilizată fiecare metodă.

Pentru determinarea coordonatelor reperilor fotogrametrici, din zona aerofotografiată în proiectul de față, s-a folosit metoda statică. Aceasta presupune ca un receptor să fie amplasat pe un punct ale cărui coordonate sunt cunoscute cu precizie în sistemul WGS'84. Acesta este cunoscut sub denumirea de receptor bază (referință). Celălalt receptor este amplasat la celălalt capăt al bazei şi este cunoscut sub denumirea de mobil (rover).
Măsurători în teren cu dispozitive GPS a reperilor fotogrametrici
Măsurătorile si navigarea pe teren se efectuează cu aparate GPS. Datele se prelucrează in sistemul de coordinate geografice pe elipsoidul WGS-84.
Din motive de uşurinţă a muncii ulterioare si pentru a obţine o precizie mai mare, in prima etapă trebuie determinate noi puncte de referinţă in zona de aerofotografiere.
În cazul proiectului de față s-au determinat 111 reperi fotogrametrici prin metoda statică, pe baza a două puncte determinate anterior (în etapa de îndesire a rețelei) și pe baza datelor de la stația permanentă Arad.
Aparatura GNSS folosită pentru determinarea coordonatelor punctelor de îndesire și a reperilor fotogrametrici se constituie din receptoare Topcon, HiPer Plus și HiPer Pro, ambele in dublă frecvență.
Aparatura folosită și câteva exemple de reperi fotogrametrici în timpul determinării
Receptoare Topcon HiPer Pro,
bază si rover
Controller FC-250 Field
Punct de reperaj fotografiat la sol si captura zonei de
amplasare
Reper fotogrametric
materializat cu vopse albă
Reper fotogrametric
materializat cu plăci metalice
Întocmirea proiectului de aerofotografiere are la baza elementele calculate în fişa tehnică a zborului.
După ce datele necesare zborului sunt precizate , se amplasează pe o hartă la scara 1:50000 următoarele:
•conturul zonei de aerofotografiere, ce cuprinde şi buclele de întoarcere de la capetele benzilor;
•traseele de aerofotografiere, marcate corespunzător adică cu linii întrerupte, intrările şi ieşirile din banda marcate prin săgeţi;
•redarea prin cote a unei benzi de fotografiere (b), şi a unei distanţe (A) dintre traseele de zbor;
•acoperirile între fotograme (ax şi ay);
•centrele fotogramelor prin balustrare şi numerotarea acestora în ordine crescătoare, de-a lungul traseelor de zbor;
•reperele de intrare (reprezentate prin triunghiuri), de mijloc (reprezentate prin cercuri) şi de ieşire (reprezentate prin pătrate) pe fiecare bandă. Reperii pot fi aleşi la intersecţii de hotare, căi de comunicaţii, cursuri de ape, poduri situate pe traseul de zbor sau în apropierea acestuia. Prin suprapunerea pe o hartă la scara 1:50000 se stabileşte poziţia acestor reperi;
•conturul a cinci fotograme ce să află la începutul a două benzi adiacente la care o acoperire longitudinală şi transversală se haşurează.
5. Întocmirea proiectului de aerofotografiere
Zborului și aerofotografierea
Înregistrarea propriu-zisă a zonei care urmează a fi ridicată în plan se realizează după întocmirea proiectului de zbor folosind avioane speciale, echipate în mod corespunzător cu o cameră aerofotogrammetrica și o serie de anexe care asigură funcționalitatea acesteia.
Înainte de începerea aerofotogarfierii se execută un zbor de recunoaștere pentru a identifica cu ajutorul hărților limitele zonei, reperele ce se vor utiliza la intrarea și ieșirea din bandă și alte puncte caracteristice existente.
Astazi, echipamentul de aerofotogarfiere este modern, având în componența mai multe sisteme și subsisteme electronice care ajută la urmărirea și desfășurarea in condiții bune a zborului. În acest sens mai multe din operațiunile și obligațiile amintite mai sus ce revin echipajului sunt preluate de aparatura electronică, membrii echipajului urmărind funcționarea acestora.
Cessna 402B Business Liner OK-GEO
Platforma aeriană cu care s-a efectuat aerofotografierea în proiectul de față este avionul american Cessna 402B Business Liner OK-GEO

Avionul este echipat cu un sistem de navigaţie Applanix POS AV 410 cu computere pentru înregistrarea datelor inerţiale și măsurarea directă a parametrilor orientării exterioare, şi cu un aparat DGPS MiLLenium-Std. cu dublă frecvenţă şi 12 canale produs de compania Applanix.
Lungime: 10,20 m
Anvergura aripi: 12.5 m
Înălţime: 3.52 m
Greutate proprie: 1845 kg
Greutate maximă la decolare: 2948 kg
Viteză maximă: 426 km/h
Autonomie de zbor: 6 ore
Putere: 300 CP
Altitudinea maximă de zbor: 8100 m
6. Prelucrarea datelor obținute. Calcularea aerotriangulației
.

Prelucrarea datelor obținute prin determinări GPS la sol
Prelucrare observațiilor GPS s-a facut cu softul „Topcon Tools” v.7.5, inclus în sistemul Topcon, și permite efectuarea tuturor operaţiunilor necesare în vederea obţinerii rezultatelor finale ale prelucrării: descărcarea datelor din teren, analiza calităţii semnalului recepţionat, calculul vectorilor, analiza acestui calcul, compensarea şi analiza reţelei măsurate şi întocmirea rapoartelor. Interfaţa acestui program este intuitiva si sugestiva fiind foarte uşor de învăţat.
După descărcarea observațiilor din receptoarele GPS urmeaza prelucrarea lor până se obțin coordonatele ajustate și compensate ale punctelor.
Această operație are mai multe etape, care sunt enumerate în continuare:
Importul datelor
Fereastra programului după import
Post-procesarea
Fixarea observațiilor
Ajustarea coordonatelor
Fereastra programului dupa ajustare
Coordonate finale după ajustare
Etapa de transformare a coordonatelor și afișarea lor în Stereo `70
Prelucrarea datelor obținute în urma aerofotografierii
Ca și în cazul observațiilor GPS, prelucrarea fotogramelor s-a facut automatizat cu ajutorul unor softuri în trei etape:
•calcularea aerotriangulației cu softul AeroSys AT v7.2
•generarea modelului digital al terenului cu softul Orthophoto Rectification
•mozaicarea ortofotoplanului cu softul Mosaic Production
Aerotrianguația este un procedeu de îndesire fotogrametrică a rețelei de sprijin (altimetrică și planimetrică) pe baza relațiilor rezultate din dubla și tripla acoperire a fotogramelor succesive. Pe baza proiectului de reperaj se întocmeste un proiect de aerotriangulație. Acest procedeu s-a realizat automat cu softul AeroSys AT v7.2
Panou de comandă al softului AeroSys AT v7.2
Orientarea relativă - Comanda RelOrn
Conectarea modelelor într-o singuară bandă - comanda StripForm
Etapa Transform
Etapa Resection
În urma acestor două etape (transform și resection) softul ne va arăta reperii cu erori reziduale mari, reperii care vor intra în compensare, parametrii după compensare și elipsele de eroare
Reperi cu erori reziduale mari
Reperi care vor intra în compensare
Parametrii după compensare
Elipsele de eroare
Realizarea ortofotoplanului digital s-a realizat pe o stație fotogrametrică digitală utilizând pachetul de programe Orthophoto Rectification, pentru rectificarea imaginilor și corectarea lor dupa modelul TIN, precum și softul Mosaic Production ce permite finalizarea, lipirea și corectarea nuațelor existente între modele
.
Alegera mărimii pixelului
Corectarea liniilor de unire între fotograme
Imagine în detaliu a ortofotoplanului corectat
Imagine de ansamblu a ortofotoplanului corectat
Motivația pentru care am ales să studiez fotogrammetria în prezentul proiect de diplomă o reprezintă faptul că acest domeniu are aplicații numeroase în diferite domenii de activitate cu specific topografic și netopografic. În țara noastră, pe lângă aplicațiile largi în sectorul topografic, fotogrammetria are tradiție și în alte domenii, cum sunt cadastru, agricultură, silvicultură, pedologie, geologie, acivitate minieră, arhitectură etc. De altfel, fotogrammetria joacă un rol important și în achiziţia de date spaţiale pentru cele mai multe baze de date GIS, indiferent de modul de achiziţie a datelor (noi sau existente).

Prezentul studiu are ca finalitate fotoplanul digital al orașului Sântana, oraș situat la 28 km de municipiul Arad. Acest produs final este adecvat interpretării și vectorizării detaliilor planimetrice și a parcelelor pentru zona de intravilan menționată sau pentru eventualele decizii de sistematizare urbană.

Acest proiect de aerofotografiere și reperaj fotogrametric a fost realizat de catre o companie privată de specialitate, în scopuri proprii, pentru realizarea cadastrului general al UAT-ului Sântana.
7. Concluzii
VĂ MULȚUMESC !!!
Full transcript