فتوگرامتری و کاربردهای متنوع آن

فتوگرامتری و کاربردهای متنوع آن

فتوگرامتری، هنر، علم و فناوری به دست آوردن اطلاعات قابل اعتماد در مورد اشیای فیزیکی و محیط از طریق فرآیندهای ضبط ، اندازه گیری و تفسیر تصاویر و عکس های دیجیتالی می باشد. در واقع فتوگرامتری علم اندازه گیری از روی عکس می باشد. فتوگرامتری یک رشته مهندسی و زیر شاخه مهندسی نقشه برداری است

علم فتوگرامتری یا تصویر برداری هوایی در سال 350 قبل از میلاد در زمان ارسطو شکل گرفت که به نوعی به شکل نورپردازی به اشیا بود. Photogrammetry از سه كلمه يوناني فتوس، گراما و مترون به معنای نور، نوشته شده و اندازه‌گيري، گرفته شده است. در اوایل قرن 18 دکتر تیلور با نوشتن کتاب خود در زمینه پرسپکتیو خطی و مدتی بعد با پیشنهاد آن جي – لامبرت، استفاده از اصول پرسپكتيو را در تهيه نقشه ارايه كرد. در نهایت به طور رسمی علم فتوگرامتری به صورت بروز شده در سال 1849 مورد استفاده قرار گرفته شد.  

تعریف فتوگرامتری

انجمن فتوگرامتری و سنجش از دور آمریکا (ASPRS)، فتوگرامتری را چنین تعریف نموده است: فتوگرامتری، هنر، علم و فناوری به دست آوردن اطلاعات قابل اعتماد در مورد اشیای فیزیکی و محیط از طریق فرآیندهای ضبط ، اندازه گیری و تفسیر تصاویر و عکس های دیجیتالی می باشد. در واقع فتوگرامتری علم اندازه گیری از روی عکس می باشد. در فرآیند فتوگرامتری ورودی سیستم، عکس ها می باشند که پس از آنکه پردازش های اطلاعاتی خاصی بر روی آنها اجرا می شوند تبدیل به خروجی سیستم می شوند. خروجی سیستم معمولاً به صورت نقشه، طرح سه بعدی، مدل های اندازه گیری و … می باشد. پردازش های اطلاعاتی توسط سیستم های نرم افزاری  فتوگرامتری انجام می شوند. بعضی از سیستم های نرم افزاری که برای امور فتوگرامتری مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: Context Capture & Acute 3D، Photo Modeler، Photosynth و … .

اولین تلاش های موفقیت آمیز در فتوگرامتری معمولاً شامل تکنیک های گرافیکی برای ترسیم جزئیات بود ، اما در سال های اولیه قرن بیستم محققان مستقل در اروپا و آفریقای جنوبی روش های ابزاری را ایجاد کردند که باعث افزایش دقت و سرعت نقشه کشی می شد. این روش های اولیه ابزار فقط برای استفاده در عکاسی زمینی مناسب بودند. اولین ابزارهای واقعا موفقی که برای استفاده در عکاسی هوایی طراحی شده بودند ، تا اواخر دهه 1920 معرفی نشدند. این بدان معنا بود که گسترش وسیع استفاده از عکس های هوایی برای تهیه نقشه و بازنگری نقشه در طول جنگ جهانی اول به تکنیک های ساده گرافیکی یا استفاده از سیستم های طرح نوری ، مانند اپیداسکوپ متکی بود. با این وجود ، با پایان جنگ جهانی اول ، عکاسی هوایی به یک ابزار استاندارد نقشه برداری تبدیل شده بود.

فتوگرامتری یک رشته مهندسی و زیر شاخه مهندسی نقشه برداری است و به شدت تحت تأثیر تحولات علوم کامپیوتر و الکترونیک است. استفاده روزافزون از رایانه تأثیر زیادی در فتوگرامتری داشته و خواهد داشت. این امر به ویژه در تغییر روش آنالوگ به روش تحلیلی و دیجیتالی آشکار می شود.

فتوگرامتری در نقشه برداری

انواع فتوگرامتری و کاربرد آنها

 

زمانی که توسط ماهواره ها عکس ها هوایی گرفته می شوند نیاز است که اندازه تصاویر گرفته شده به واقعیت برگردند و تصویر سازی شوند به این فرآیند فتوگرامتری می گویند. در تعریف علمی آن می توان گفت ترکیبی از هنر و علم آمیخته شده با تکنولوژی می باشد که به تهیه اطلاعات از روی عکس های ماهواره ای برای به دست آوردن اندازه عوارض و ثبت و تفسیر آنها همچنین مدارک جزئی که ثبت شده اند می پردازد. 

فتوگرامتری را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد ، اما یک روش استاندارد، تقسیم زمینه بر اساس موقعیت دوربین در هنگام عکاسی است. بر این اساس فتوگرامتری به دو صورت هوایی و زمینی (برد کوتاه) می باشد. در فتوگرامتری هوایی ، دوربین در هواپیما سوار می شود و معمولاً به صورت عمودی به سمت زمین نشان داده می شود. هنگام پرواز هواپیما در طول مسیر پرواز ، چندین عکس همپوشانی از زمین گرفته می شود. این هواپیما به طور سنتی از نوع هواپیماهای بدون سرنشین ثابت بوده اما اکنون بسیاری از پروژه ها با هواپیماهای بدون سرنشین و پهپادها انجام می شوند. به طور سنتی این عکس ها قبلاً در یک پلاتر پردازش می شدند اما اکنون اغلب توسط سیستم های دسک تاپ اتوماتیک پردازش می شوند. این نوع نقشه ها، نقشه های توپوگرافی می باشند. مدل فتوگرامتری هوایی برای معاینات جغرافیایی ، مطالعات زمین و خاک ، طراحی ساختاری برای بهسازی شهری ، هماهنگی ها ، دانش نظامی و سایر موارد استفاده می شود.

 

 انواع عکس های هوایی بر اساس محور دوربین شامل عمودی ، مورب کم و مایل زیاد است. هر کدام از این عکس ها مساحت مشخصی را پوشش می دهند و شامل کج شدن دوربین تا درجه خاصی است. نتایج حاصل از کج شدن دوربین می توانند چشمگیر باشند.

عکس های عمودی: در این نوع عکس ها ، محور دوربین در موقعیت عمودی قرار دارد ، در نتیجه تصویر، سطح نسبتاً کمی را تحت پوشش قرار می دهد. از آنجا که تصاویر عمودی یک نتیجه مستقیم دارند ، اغلب در نقشه برداری استفاده می شوند.

بخوانید  بهم ریختگی فونت در هنگام پرینت در اتوکد

عکس های کم مایل: برای گرفتن این نوع عکس ها باید محور دوربین را بیش از سه درجه کج کرد. در این حالت ، افق در تصویر نهایی قابل مشاهده نخواهد بود و در نتیجه تصویر تا حدی مخدوش خواهد شد. این عکس ها می توانند برای گرفتن عکس هایی از نزدیک که به جزئیات بیشتری نیاز دارند ، مانند عکس هایی که برای تبلیغات استفاده می شوند ، مفید باشند.

عکس های با وضوح بالا: در اینجا محور دوربین تقریباً به 60 درجه متمایل است، که باعث می شود یک منطقه بزرگتر پوشانده شود و شامل افق در عکس نهایی خواهد بود. این نوع عکس دید وسیع تری از منطقه ای را می دهد که این را امکان می دهد ویژگی های جغرافیایی و نشانه ها را شناسایی کرد.

به طور کلی ، عکس های عمودی برای اهداف نقشه برداری مفیدتر هستند اما گرفتن عکس های عمودی در شرایط آب و هوایی ناپایدار دشوارتر است. در مقابل ، گرفتن عکس های مایل در طیف گسترده ای از شرایط آب و هوایی آسان تر است ، بنابراین بیشتر عکاسان این نوع عکاسی را ترجیح می دهند. از آنجا که عکس های مایل تصاویر نهایی را با نمای وسیع تر تولید می کنند ، برای توپوگرافی ، بررسی های جغرافیایی و شناسایی ویژگی های باستان شناسی مفیدتر هستند.

همچنین دو نوع عکس هوایی وجود دارد که بر اساس مقیاس ساخته می شوند: مقیاس بزرگ و مقیاس کوچک. مقیاس به ارتفاع هواپیما بستگی دارد و می تواند از نظر وضوح و جزئیات متفاوت باشد ، دقیقاً مانند انواع عکس ها بر اساس محور. به طور کلی ، عکس های در مقیاس بزرگتر جزئیات بیشتر مناطق کوچک را پوشش می دهند در حالی که عکس های مقیاس کوچک مناطق بزرگ را با جزئیات کمتر پوشش می دهند.

فتوگرامتری

عکس های با مقیاس بزرگ: این عکس ها با هواپیمایی که در ارتفاع کمتری پرواز می کند گرفته می شوند، در نتیجه مساحت کمتری توسط دوربین گرفته می شود اما اشیا در ابعاد بزرگتر دیده می شوند. این نوع عکس ها بیشتر برای نقشه برداری از ویژگی های زمین یا اندازه گیری اشیای خاص کاربرد دارند. به احتمال زیاد از آنها برای بازاریابی یا نگاه دقیق به ملک برای بررسی خسارت یا سایر موارد استفاده می شود.

عکس های با مقیاس کوچک: عکس هایی در مقیاس کوچک هنگام پرواز هواپیما در ارتفاعات بالاتر گرفته می شوند که اجازه می دهد یک منطقه بزرگتر در یک عکس پوشش داده شود. در حالی که منطقه تحت پوشش بزرگتر است ، نسبت اندازه هر شی در عکس نسبت به زمین کمتر خواهد بود ، به همین دلیل این عکس ها در مقیاس کوچک در نظر گرفته می شوند. این نوع عکس برای مطالعه مناطق بزرگتر که نقشه برداری یا اندازه گیری خاص ویژگی ها لازم نیست مفید است.

در فتوگرامتری زمینی یا برد کوتاه، دوربین بر روی زمین قرار گرفته و به سه صورت دستی ، سه پایه یا تیر نصب شده می باشد. معمولاً این نوع فتوگرامتری غیرتوپوگرافی است یعنی خروجی مانند مدل های زمین یا نقشه های توپوگرافی نیست ، بلکه در عوض نقشه ها ، مدل های سه بعدی ، اندازه گیری ها یا ابرهای نقطه ای است. دوربین های روزمره برای مدل سازی و اندازه گیری ساختمان ها ، سازه های مهندسی ، صحنه های پزشکی قانونی و تصادفات ، معادن ، کارهای خاکی ، انبارهای انباشته ، آثار باستانی ، مجموعه فیلم ها و غیره استفاده می شود.

فتوگرامتری زمینی

انواع شاخه های علم فتوگرامتری 

فرآیند علم فتوگرامتری به دو دسته یا شاخه :

  • فتوگرامتری ( متریک ): در این دسته بیشتر توجه به اندازه گیری های کمی می باشد. در این شاخه حجم، ارتفاع و شکل زمین به طور دقیق مشخص می شود به همین جهت برای نقشه های مسطحاتی و توپوگرافی کاربرد دارد.
  • فتوگرامتری ( تفسیری ): این شاخه از علم فتوگرامتری که به صورت کیفی بوده خود به دو بخش تقسیم می شود بخشی که به تفسیر عکس هوایی مربوط است و بخشی که شامل سنجش از راه دور می شود.

مراحل تهیه نقشه به روش علم فتوگرامتری 

علم فتوگرامتری یا عکس برداری هوایی دارای مراحلی می باشد که به ترتیب زیر است :

1. ابتدا باید خطوط پرواز در محدوده معین  را طراحی و مشخص نمود

در این مرحله ابتدا محدوده را مشخص می کنند سپس نسبت به ارتفاع و مقیاس محل مورد نیاز خطوط پرواز را طراحی می نمایند. 

2.پرواز و عکسبرداری هوایی

در این مرحله بعد از طراحی خطوط پرواز عکسبرداری شروع و انجام می شود که حاصل آن عکس هایی به صورت آنالوگ و یا رقومی است.

3.چاپ عکس ها و تهیه اندکس

در گذشته کار به صورت طولانی تری انجام می شد و عکس ها در سایز های 23 در 23 سانتی متری به صورت آنالوگ چاپ می شدند. حال با توجه به پیشرفت های حاصل شده و به وجود آمدن دوربین های رقومی نیازی به چاپ عکس ها نمی‌ باشد. از قابلیت این عکس ها می توان به 60 درصد پوشش طولی و 20 درصد پوشش عرضی اشاره کرد. پس از تهیه عکس ها اندکس مدل ها تهیه می‌ شود. مدل فصل مشترک دو عکس مجاور می‌ باشد.

بخوانید  تفاوت بالکن و تراس - بالکن و تراس در تفکیک آپارتمان

4.طراحی نقاط کنترل زمینی

با توجه به اینکه عکس ها فاقد مختصات زمینی می‌ باشند باید ابتدا این عکس ها را مختصات دار نمود. برای مختصات دار کردن عکس ها باید نقاط کنترل زمینی را طراحی نمود و سپس مختصات دار شوند. تعداد و فواصل نقاط کنترل زمینی با توجه به دقت نقشه و مقیاس عکس و نقشه تعیین می‌گردد.

5.عملیات نقشه برداری زمینی

در این مرحله باید مراحلی را با توجه به نوبت بندی زیر انجام داد :

  • شناسایی منطقه
  • ایجاد روپر ها
  • انتخاب نقاط کنترل دقیق روی زمین
  • تعیین موقعیت دقیق نقاط کنترل مسطحاتی و ارتفاعی در نهایت اتصال آنها به شبکه های ژئودزی و ترازیابی سراسری کشور

کاربرد فتوگرامتری

یکی از اصلی ترین و ابتدایی ترین کاربرد های علم فتوگرامتری استفاده در نقشه های توپوگرافی می باشد که در دسته علم تصویر سنجی قرار می گیرد. یکی از کشور هایی که نمونه بارز استفاده از این علم مهم است آمریکا می باشد که تمام نقشه های توپوگرافی کشور خود را از این طریق به دست آورده است. 

یکی دیگر از کاربرد های علم فتوگرامتری یا به نوعی تصویر سنجی مشخص کردن مختصات نقاط با توجه به منطقه و ایجاد نقشه‌ های مختلف می باشد. این نوع از نقشه ها دارای کاربرد های متفاوتی می باشد که می توان از آنها به برنامه‌ریزی و طراحی بزرگراه‌ ها، راه آهن، سیستم‌ های سریع انتقالی، پل، خط لوله، کانال کشی، خطوط انتقال، سد های هیدرو الکتریکی، کنترل سیل، توسعه رودخانه‌ها و بنادر، پروژه‌ های بازسازی مناطق شهری و … اشاره کرد.

مزایا علم فتوگرامتری

یکی از مهمترین مزایا این علم که یکی از بارزترین شاخصه های آن محسوب می شود این است می توان تمام مراحل کاری را بدون گذاشتن حتی یک قدم روی منطقه مورد نظر، از آن نقشه تهیه کرد. این مورد بسیار ارزشمند است زیرا در مواقعی اهمیت پیدا می‌ کند که برای ورود به اراضی که دارای مالک خصوصی هستند، مشکلاتی به وجود می آید. از دیگر مواردی که می توان جزو مزایا این علم نام برد می توان به بکارگیری آن در طراحی و برنامه‌ریزی بزرگراه‌ ها اشاره کرد که سرعت کار را برای مهندسان بسیار بالا می برد. برای انجام این کار از موزائیک‌ های هوایی برای بررسی منطقه و تعیین بهترین مسیر استفاده می شود.

انواع دوربین‌های هوایی

چهار گروه عمده دوربین‌ های هوایی تحت عناوین زیر وجود دارند :

  1. دوربین یک عدسی
  2. دوربین چند عدسی
  3. دوربین استریپ
  4. دوربین پانورامیک

تفاوت‌ های میان فتوگرامتری برد کوتاه و هوایی

همانطور که از اسم این دو روش وجود دارد بزرگترین تفاوت آن را می توان نحوه تصویر برداری نام برد. بدین صورت که الگوریتم هایی در این نوع تصویر برداری ها استفاده می شود اما باید توجه داشته باشید که به طور مثال الگوریتم های علم فتوگرامتری هوایی در برد کوتاه کاربردی ندارند. از نظر دیگر می توان گفت که در تصویربرداری هوایی به طور معمول از هواپیما های سرنشین‌ دار برای گرفتن تصاویر استفاده می‌ شود که به شکل قائم هستند. از نظری دیگر باید بدانید که تصاویر نسبت به محور های مختصاتی کمترین دوران را دارند. 

نکته ای که بسیار حائز اهمیت بوده این است که مراکز تصاویر گرفته شده در اکثر مواقع بر یکدیگر منطبق‌ می باشند. با وجود این موارد می توان نتیجه گرفت که الگوریتم های استفاده شده برای پردازش تصاویر هوایی ساده‌ تر می باشند که اینکار را برای روی نقشه آوردن آسان می کند. اما در خلاف آن یعنی در فتوگرامتری برد کوتاه، تصاویر از فاصله‌ نزدیک‌ تری که به صورت همگرا هستند از جسم یا محیط گرفته می‌ شود. به نوعی  می توان گفت این تصاویر نسبت به جسم قائم نبوده و همچنین مراکز تصویر با یکدیگر متفاوت باشد.

خوب است بدانید که الگوریتم های هوایی و کوتاه مشابهتی با هم ندارند و نمی توان برای دو مورد هوایی و برد کوتاه را برای هم استفاده کرد. فتوگرامتری برد کوتاه خود براساس کاربرد به دو دسته‌ تقسیم‌ بندی می‌ شود :

  1. تصویر سنجی توپوگرافی: نقشه‌های توپوگرافی، تهیه‌ DEM و ….
  2. تصویر سنجی غیر توپوگرافی: صنعتی، پزشکی و ….
 
فتوگرامتری چیست؟

هنر، علم و فناوری به دست آوردن اطلاعات قابل اعتماد در مورد اشیای فیزیکی و محیط از طریق فرآیندهای ضبط ، اندازه گیری و تفسیر تصاویر و عکس های دیجیتالی می باشد

فتوگرامتری چند نوع دارد؟

2 نوع: زمینی و هوایی

انواع عکس هوایی چیست ؟

عمودی ، مورب کم و مایل زیاد است



به این مطلب امتیاز بدید :
4.9/5 - (13 امتیاز)

مقالات مرتبط

دیدگاه

0 نظر تاکنون ارسال شده است