FOTOGRAMA - Elemente de orientare interioara

FOTOGRAMA

Elemente de orientare interioara

Fotograma este o fotografie speciala pe care se pot executa masuratori de precizie (metrice). Ea este apta pentru masuratori si reconstituiri, atunci cind se cunosc elementele functie de care se poate reconstitui fasciculul de raze (din spatiul obiect) ce a dat imaginea.

Aceste elemente ce definesc pozitia fotogramei fata de centrul ei de perspectiva, se numesc elemente de orientare interioara. Ele sunt:

- distanta principala, numita si constanta camerei, adica distanta de la centrul de proiectie O la planul imaginii (fotogramei);

- punctul principal H, adica proiectia centrului de perspectiva O pe planul fotogramei.

Pentru o perfecta cunoastere a perspectivei este necesar sa se cunoasca si distorsiunile (curba), insa din punct de vedere practic acestea sunt eliminate in procesul de prelucrare a imaginilor fotogrammetrice.

Din punct de vedere practic, distanta principala se asimileaza cu distanta focala F, iar punctul principal cu punctul mijlociu M ce se gaseste la intersectia indicilor de referinta (simetrie) h h' si v v ai fotogramei ce se pot gasi la mijlocul laturilor (figura 9) sau la colturi.

Elementele de orientare interioara sunt inregistrate intotdeauna pe fotograma impreuna cu alte elemente ca: numarul de ordine, eventual imaginea cadranului unui ceas si eventual imaginea unei nivele sferice care sa dea indicatii asupra orizontalitatii fotogramei in momentul fotografierii.

.2 Elemente de orientare exterioara

Elementele care definesc fasciculul de raze si deci fotograma in spatiu (de exemplu fata de un sistem de referinta spatial care poate fi cel geodezic), se numesc elemente de orientare exterioara.

Ele sunt in numar de sase si anume:

- coordonatele Xo, Yo, Zo ale centrului de proiectie O fata de sistemul de referinta (x,y,z) si unghiurile k, φ si ω pe care le face axa de fotografiere. k este unghiul de rasucire a axei de fotografiere, adica a fotogramei in planul ei fata de directia de zbor; φ este unghiul de inclinare longitudinala tot fata de directia de zbor, iar ω unghiul de inclinare transversala.

In cazul aerofotografierii elementele de orientare exterioara nu se cunosc in prealabil.

Formatul fotogramei este de obicei patratic de dimensiuni 18 x 18 cm., 24 x 24 cm. sau 30 x 30cm. Distantele focale cele mai obisnuite sunt de 105 mm. si 210 mm., dar pot fi mai mici sau mai mari.

Intre elementele geometrice ale unei fotograme si teren exista relatia:

unde:      f -distanta focala;

h -inaltimea de zbor deasupra terenului (relativa);

d si D -aceleasi distante pe fotograme si teren;

l si L -latura fotogramei cu corespondentul ei pe teren;

sc -scara fotogramei

Scara fotogramei este variabila functie de inclinarea axei de fotografiere si de gradul de accidentare a terenului.

.3 Clasificarea fotogramelor

Fotogramele pot fi folosite atit ca documente topografice cat si ca documente de cercetare.

Dupa locul de obtinere, fotogramele pot fi: terestre, aeriene si cosmice.

Dupa inclinarea axei de fotografiere, fotogramele pot fi nadirale sau inclinate.

Axa de fotografiere a fotogramelor nadirale face cu verticala locului un unghi < 5.

Pe fotogramele inclinate se inregistreaza in cadrul aceluiasi format al fotogramei o suprafata mult mai mare decat in cazul fotogramelor nadirale.

Cand axa de fotografiere este asa de inclinata fata de verticala locului incat apare si imaginea orizontului, fotograma se numeste panoramica.

Dupa caracteristicile materialului fotosensibil folosit pentru inregistrarea imaginilor se disting fotograme alb-negru si fotograme in culori.

Atat fotogramele alb-negru cat si cele color pot fi obtinute atat in spectrul luminii vizibile cat si in spectrul invizibil. Din spectrul invizibil sunt folosite de regula, ultravioletul si infrarosul apropiat.

De asemenea se pot folosi culori false, mult diferite fata de cele reale, asa numitele fotograme fals-color, care folosesc emulsii color sensibile la o parte din spectrul vizibil si din infrarosu. Cum in spectrul infrarosu ochiul uman nu vede, se translateaza culorile in vizibil in asa fel ca reflectanta din infrarosu sa redea culori pe care nu le au obiectele reprezentate.

Pe langa inregistrari fotografice direct pe film, se folosesc in prezent si inregistrari ale imaginilor terenului prin baleiaj electronic. Aceste inregistrari pot fi facute in spectrul vizibil cu ajutorul unor camere digitale sau video si transmise la sol prin intermediul calculatoarelor sau al televiziuni sau in spectrul infrarosu cu ajutorul unor camere de termoviziune.

Inregistrarile, atat in spectrul vizibil cat si in cel invizibil, se fac cu ajutorul unor sisteme de baleiaj optico-mecanic multispectral.

Aceste inregistrari se depun pe benzi sau discuri magnetice, optice, dupa care se pot converti in imagini vizibile, putand fi prelucrate cu ajutorul calculatorului sau inregistrate fotografic.

Se folosesc si zone mai indepartate ale spectrului, cum sunt cele ale microundelor RADAR. Si in acest caz radiatiile invizibile emise si ulterior receptionate sunt convertite in imagini vizibile.

In functie de marimea obiectului sau terenului de fotografiat se pot obtine:

a)- fotograme izolate sau de 'punct' pentru studierea unui anumit obiectiv;

b)- benzi de fotograme aeriene constituite din siruri de fotograme succesive avand intre ele o anumita acoprire numita 'longitudinala', care este de regula 60%. O atfel de banda se poate executa in lungul unei sosele, al unui curs de apa etc.

c)- bloc de benzi care acopera o suprafata mare de teren, dreptunghiulara sau patrata. Benzile au o acoperire intre ele, zisa 'transversala', de aproximativ 30 %.

Cu ajutorul fotogramelor aeriene se pot realiza fotodocumente topogeodezice in scopul obtinerii imaginii fotografice a unei portiuni cat mai mari de teren, prelucrata pentru a asigura redarea unui volum cat mai mare de informatii.

Fotodocumente

Fotograme si complete de fotograme

a) fotograme terestre;

b) fotograme aeriene;

c) fotoscheme - asamblaj de fotograme, neredresate, racordate dupa elemente comune;

d) fotoplanuri - documente metrice, obtinute prin asamblarea unor fotograme redresate;

e) fotoharti - un document de sinteza intre fotoplan si harta.

.4 Procedee de determinare a scarii fotogramelor

In cadrul aceleiasi fotograme sau al unui grup de fotograme din aceeasi zona, scara de fotografiere poate sa varieze datorita diferentelor de nivel ale terenului sau inclinarilor axei de fotografiere.

Pentru a mari precizia determinarii scari fotogramelor, este necesar sa se respecte urmatoarele reguli:

- determinarea scarii sa se faca pe doua sau mai multe directii, luandu-se ca valoare finala media valorilor obtinute din fiecare combinatie;

- punctele alese sa fie de inaltimi egale;

- punctele sa fie bine indentificate si situate la distante mai mari decat jumatatea laturii fotogramei;

- eroarea de masurare a distantelor pe fotograma sau pe harta sa fie 0,2 mm.

Determinarea scarii se face dupa unul din urmatoarele procedee:

a) Cunoasterea coordonatelor geodezice a doua puncte din teren, identificate pe fotograma.

A(x,y) si B(x,y) - puncte geodezice din teren

D =

- se masoara pe fotograma d intre a si b

se calculeaza scara

b) Masurand distante pe teren si corespondentele acestora pe fotograme

c) Masurand distante pe harta si corespondentele acestora pe fotograma

d) Cunoscand distanta focala (f) a camerei fotoaeriene si inaltimea de zbor H fata de nivelul marii

.5 Deformari pe fotograma

Cele mai mari deformari in pozitia punctelor pe fotograma aeriana se datoresc inclinarii axei de fotografiere fata de verticala locului si diferentelor mari de nivel ale terenului.

Fotogramele nadirale ale unui teren ses pot fi considerate ca au aceeasi precizie de reprezentare ca si harta topografica.

Eliminarea deformarilor datorita inclinarii axei de fotografiere si aducerea la o anumita scara se face prin operatiunea fotogrammetrica numita fotoredresare.

De regula se redreseaza fotogramele din zonele de ses sau zonele mai putin accidentate, pentru care deformarea datorita diferentelor de nivel este mica. Deformarea datorita reliefului rezulta din faptul ca punctele din teren sunt la

inaltime diferita fata de planul mediu de aerofotografiere (fig.10).

Calculul deplasarii (Δr_h) se face cu relatia Δr_h = r(Δh/H)

In tabelul 1 sunt calculate corectiile Δr_h pentru diferite diferente de nivel (Δh= 50, 100, 300 m.), diferite departari ale punctului considerat fata de centrul fotogramei (r = 10, 20, 50, 90, 115, 150 mm) si diferite inaltimi de aerofotografiere deasupra planului mediu (H = 1000, 2000, 4000, 6000 m.).

.6 Fotodocumente, fotointerpretarea

Fotodocumente:

Fotograme si complete de fotograme

a) fotograme terestre;

b) fotograme aeriene;

c) fotoscheme - asamblaj de fotograme, neredresate, racordate dupa elemente comune;

d) fotoplanuri - documente metrice, obtinute prin asamblarea unor fotograme redresate;

e) fotoharti - un document de sinteza intre fotoplan si harta.

Fotointerpretarea - consta in indentificarea pe fotodocumente a elementelor si fenomenelor referitoare la teren (elemente topografice, planimetrie, de relief, vegetatie, hidrografie).

Se face folosind semnele conventionale corespunzatoare hartilor si planurilor la scari similare.