פוטוגרמטריה: היסטוריה, שיטה, סוגים, יישומים - מַדָע - 2025

Fotogrametr ed היא טכניקה לחילוץ מידע מרחבי מתמונות, במיוחד תצלומי אוויר, אבל גם אלה שצולמו על הקרקע או מתחת לים. ממידע זה מכמתים את הממדים והמיקומים של האובייקטים המיוצגים.

תמונות צילומיות הן שטוחות, כמו זו המוצגת באיור 1, אך דרכן ניתן להעריך, למשל, את גובה המבנים או הסלעים, בין אם מדובר בדרך, הים או נקודה אחרת. התייחסות.

איור 1. תמונה אווירית שצולמה לביצוע סקר פוטוגרמטרי. מקור: Wikimedia Commons. תצלום מאת ד רמי לוגן

יצירת תמונות שקרובות מאוד למציאות אינה חדשה. לאונרדו דה-וינצ'י הגדול (1452-1519) היה חלוץ הפרספקטיבה, ושכלל את עקרונותיו באמצעות שימוש בנקודות שנעלמות.

נקודות היעלמות הן המקומות באופק שבהם מתכנסים הקווים המקבילים, המעניקים לצופה תחושת עומק.

לאונרדו עשה זאת עם ציורים ורישומים בעבודת יד, אך מרגע שהומצא הצילום, במאה ה -19, החלו גם להשתמש בתמונות למטרות טכניות.

כך גם איימה לאוסדאת (1819-1907) ואלברכט מידנבאואר (1834-1921), שנחשבו לאבות הפוטוגרמטריה המודרנית. Laussedat בנה מפות טופוגרפיות מפורטות בשנת 1850 על ידי הצגת נקודות מבט שונות על תוכנית.

מידנבאואר, שהיה אדריכל, מצידו יישם את הטכניקה לתיעוד מבנים, שאם יושמדו, ניתן לבנותם מחדש הודות למידע שנאגר.

בשנות השמונים, המחשוב המודרני הפך את הפוטוגרמטריה לזינוק גדול קדימה, תוך צמצום הזמן הנדרש לעיבוד תמונה.

שיטת פוטוגרמטריה

באופן כללי, השיטה מורכבת מצילום של אובייקטים, עיבודם ולבסוף פירושם. האלמנטים העיקריים לתיאור העיקרון הבסיסי מצויינים באיור 2:

איור 2. עיקרון בסיסי של צילום תמונה. מקור: פ. זפטה.

ראשית כל, אתה זקוק לחיישן בכדי לצלם את התמונה וגם עדשה, כך שכל קרן אור מנקודה פוגעת בחיישן באותו מקום. אם זה לא קורה, הנקודה נרשמת כשכבת-על, וכתוצאה מכך תמונת מטושטשת או לא מתמקדת.

כדי לשחזר את האובייקט, רק הקרן המישורית המצוירת בשחור באיור 2 מעניינת פוטוגרמטריה, זו זו העוברת בנקודה הנקראת מרכז הפרספקטיבה בעדשה.

אם אותה קרן, היוצאת היישר מהאובייקט, עוברת דרך העדשה ומגיעה לחיישן, הוא המרחק שמבקש.

ראיה סטראוסקופית

החזון הטבעי של בני האדם הוא סטריאוסקופי. המשמעות היא שנוכל לדעת את המרחקים שאליהם נמצאים העצמים, בזכות העובדה שהמוח מעבד את התמונות שנלכדו ומעריך את התבליטים.

אז כל עין לוכדת תמונה שונה במקצת, ואז המוח עושה את העבודה כדי לפרש אותן כאחת, בהקלה ובעומק.

אך ברישום או בתצלום שטוח לא ניתן לדעת כמה רחוק או כמה קרוב אובייקט, מכיוון שמידע העומק אבד, כפי שהוסבר בצורה גרפית באיור 3.

כפי שאמרנו, הנקודה נמצאת בקרן הראשית, אך אין דרך לדעת אם היא קרובה יותר מכיוון שהאובייקט קטן, או אם הוא נמצא רחוק יותר, אך הוא שייך למשהו גדול יותר.

איור 3. בתמונה שטוחה, לא ניתן לקבוע את עומק העצמים. מקור: פ. זפטה.

לכן, כדי לתקן את בעיית הקרבה, צולמות שתי תמונות שונות במקצת, כמוצג להלן באיור 4.

איור 4. הצומת של שתי הקווים מאפשר לנו למצוא את המיקום האמיתי של הנקודה במרחב. מקור: פ. זפטה.

בהכרת הצומת של הקרניים באמצעות משולש, מתגלה מיקום האובייקט ממנו הם מגיעים. הליך זה נקרא "התאמת נקודות" והוא נעשה באמצעות אלגוריתמים מעוצבים במיוחד, מכיוון שיש צורך לחזור על התהליך על כל הנקודות של אובייקט.

פרטים כמו מיקום, זווית ומאפיינים אחרים של המצלמה נלקחים בחשבון גם כדי להשיג תוצאות טובות.

סוגים

בהתאם לאופן הרכישה של תמונות, ישנם מספר סוגים של פוטוגרמטריה. אם התמונות צולמות מהאוויר, מדובר בפוטוגרמטריה אווירית.

ואם הם נלקחים על הקרקע, הטכניקה נקראת פוטוגרמטריה יבשתית, שהייתה היישום הפרקטי הראשון של הטכניקה.

פוטוגרמטריה אווירית הוא אחד הענפים הנפוצים ביותר כיום, מכיוון שהוא מאפשר יצירת תכניות ומפות מדויקות ביותר. ניתן לרכוש את התמונות גם דרך לוויין, ובמקרה זה אנו מדברים על חלל או פוטוגרמטריה לוויינית.

כמו כן, פוטוגרמטריה מסווגת לפי המכשירים המשמשים והטיפול שניתן בתמונה, ועשוי להיות:

-אנלוג

-ניתוח

-דִיגִיטָלי

בפוטוגרמטריה אנלוגית, הדמיה ועיבוד הם אופטיים ומכניים לחלוטין.

בפוטוגרמטריה אנליטית, המסגרות הינן אנלוגיות אך מעובדות במחשב. ולבסוף, בפוטוגרמטריה דיגיטלית, גם המסגרת וגם מערכת העיבוד הן דיגיטליות.

פוטוגרמטריה לעומת טוֹפּוֹגרַפִיָה

הטופוגרפיה מכוונת גם לייצג את השטח הכפרי או העירוני במטוס, תוך הדגשת נקודות עניין. ולהיפך, במידת הצורך, קחו את נקודות המטוס והניחו בחלל.

מסיבה זו טופוגרפיה ופוטוגרמטריה משותפות רבות, אולם לאחרון יש יתרונות מסוימים:

- זה כמעט תמיד זול יותר.

- רכישת נתונים - סקר - מהירה יותר, מתאימה לאזורים גדולים.

- עובד בצורה הטובה ביותר בשטח מחוספס מאוד, אלא אם כן מכוסה צמחייה עבותה.

- כל הנקודות רשומות באופן שווה.

- ניתן לשמור את המידע ואין צורך לחזור לשדה כדי לקבל אותו שוב.

פוטוגרמטריה של תמונה בודדת

באופן כללי, לא ניתן לשחזר אובייקט מצולם מצילום בודד, אלא אם כן משתמשים במידע נוסף אחר, מכיוון שכפי שכבר ראינו, בתמונה שטוחה אין תיעוד של עומק.

עם זאת, התמונות עדיין מספקות מידע חשוב, אם כי עם מגבלות מסוימות.

כדוגמה, נניח שאתה רוצה לזהות שודד בחנות או בבנק. ניתן להשתמש בתמונה ממצלמת המעקב לקביעת הגובה והבנייה של האדם שביצע את הפשע, על ידי השוואתו לגודל הרהיטים הידוע או לאנשים אחרים בתמונה.

איור 5. הכסאות בגודל זהה ואנחנו מייד יודעים מי הכי קרוב. מצד שני, הקווים המקבילים על הרצפה המתכנסים מרחוק, מספקים תחושה של עומק בתצלום. מקור: Pixabay.

יישומים

פוטוגרמטריה מיושמת באופן נרחב בתחומים שונים, כגון ארכיטקטורה, הנדסה וארכיאולוגיה, כדי להזכיר כמה. כפי שהוסבר קודם, הוא מיושם במדע משפטי וכמובן, על אפקטים מיוחדים בסרטים.

בהנדסה, תמונות טובות יכולות לחשוף מידע על הקלה ותצורה של שטח, למשל. להלן כמה תחומים ספציפיים שמעניינים אותם מאוד:

-מחקר של דרכי תקשורת.

- הקמת מסלולים.

תנועות כדור הארץ.

-תכנון עירוני.

-מחקר של אגנים הידרוגרפיים.

- סקרי אוויר לחיפוש אחר כרייה.

בנוסף, פוטוגרמטריה היא כלי מוערך מאוד ב:

- אדריכלות : בגידול אנדרטאות ובניינים.

- ארכיאולוגיה : שחזור מבנים ישנים מהשרידים שנשמרו בימינו.

- זואולוגיה : עוזר לייצר מודלים תלת מימדיים של בעלי חיים עכשוויים ונכחדים.

- מכניקה : בדוגמנות של מכוניות, מנועים וכל מיני מכונות.

הפניות

1. בלוג צוות אדם טכנולוגיות. איך עובד פוטוגרמטריה? התאושש מ: adamtech.com.au.
2. חיזוק, גיאומטיקה שימושית. טכניקות פוטוגרמטריות. התאושש מ: armillary-geomatica.blogspot.com.
3. טכנולוגיות פוטומודרר. איך עובד פוטוגרמטריה? התאושש מ: photomodeler.com.
4. Quirós, E. 2014. מבוא לפוטוגרמטריה וקרטוגרפיה המיושם בהנדסה אזרחית. הוצאת אוניברסיטת אקסטראמדורה.
5. Sánchez, J. מבוא לפוטוגרמטריה. אוניברסיטת קנטבריה. התאושש מ: ocw.unican.es.