UTILIZAREA DATELOR ALTIMETRICE EXTRASE DIN IMAGINII AERIENE SI SATELITARE , PENTRU IDENTIFICAREA SI DELIMITAREA ZONELOR DE HAZARD SI RISC A FENOMENELOR NATURALE

UTILIZAREA DATELOR ALTIMETRICE EXTRASE DIN IMAGINII AERIENE SI SATELITARE , PENTRU IDENTIFICAREA SI DELIMITAREA ZONELOR DE HAZARD SI RISC A FENOMENELOR NATURALE

1. 1. GENERALITATI

Tehnologiile bazate pe senzorii utilizati in fotogrametrie si teledetectie, reprezinta unele dintre cele mai adecvate mijloace disponibile operational folosite pentru culegerea datelor digitale de cota. Ele ofera flexibilitate sporita procesului de esantionaj si determinare a datelor altimetrice, asigura precizia necesara si realizarea unui nivel superior de automatizare, pe fondul unor parametrii de calitate, randament si pret de cost, foarte apropiati de valoarea lor optima. In acest capitol: ,,Utilizarea datelor altimetrice extrase din imaginii aeriene si satelitare, pentru identificarea si delimitarea zonelor de hazard si risc a fenomenelor naturale'', se prezinta capabilitatile si limitarile tehnologiei fotogrametrice analitice si digitale, precum si schimbarile care urmeza ca rezultat al aparitiei noilor camere digitale, elemente actuale specifice, care definesc evolutia superior ascendenta si dinamica a acestei tehnologii si utilizarea sa in cadrul identificarii si delimitarii zonelor de hazard si risc a fenomenelor naturale.

La inceput sunt prezentate sintetic metodele aplicate pentru generarea modelelor digitale altimetrice sau de relief (MDA / MDR), sursele de imagini si aspectele care privesc tehnicile de georeferentiere. Urmeaza apoi o trecere in revista a tehnologiilor suport pentru abordarea fotogrametrica a generarii MDA / MDR: sistemele de scanare a imaginii, unitatle de masurare inertiale (UMI), sistemele GPS aeropurtate (ABGPS) si aerotriangulatia realizata automat. Acestea sunt in prezent tehnologii de sprijin critice, ce au o evolutie rapida si un impact semnificativ asupra procesului de productie.

Metodele de culegere a datelor de cota includ sublinieri legate de echipamentul analitic, statiile fotogrametrice digitale si abordarile aplicate in cadrul procesului de compilare (sterocompilare, daca sunt utilizate echpamente cu potential stereoscopic) sau productia de harti si planuri noi, respectiv reactualizare a unor parti din acestea, pornind de la documente cartografice existente, imagini (fotograme) conventionale in format analogic sau digital, imagini satelitare, ridicari topografice, precum si alte surse de date noi. Este evidentiata generarea automata a MDA-urilor prin tehnica corelarii digitale, precum si abordarea hibrida.

In cadrul tipurilor de senzori sunt reliefate elementele specifice camerelor care opereaza cu senzor clasic (film fotografic), imaginile satelitare preluate cu senzori electronici si sistemele digitale aeropurtate.

Procedurile de calibrare descriu pe scurt aspectele ce caracterizeaza sistemele clasice (bazate pe film fotografic), precum si sistemele satelitare si respectiv digitale aeropurtate. Apoi este trecuta in revista proiectarea preluarii imaginilor evidentiindu-se: rezolutia, data (sezonul) cand trebuie efectuata preluarea imaginilor, punctele de sprijin (reper) si se fac consideratii referitore la GPS-ul aeropurtat si conditiile atmosferice.

Urmeza tratarea elementelor care privesc capabilitatile si limitarile tehnologiei fotogrametrice de culegere a datelor altimetrice, compararea cu tehnologiile concurente/complementare, aspectele referitore la faza de postprocesare si controlul calitatii MDA - urilor produse fotogrametric. Apoi se fac consideratii privind aplicatiile principale in cadrul carora sunt utilizate datele altimetrice continute in modelele digitale, livrarea acestor date si costurile implicate, dupa care sunt expuse dezvoltarile tehnologice suport al generarii fotogrametrice a modelelor digitale altimetrice, modele care in contextul actual reprezinta unul dintre elementele principale ale bzelor de date altimetrice stocate in SIG.

Fotogrametria joaca un rol foarte important in culegerea de informatii pentru multe baze de date continute intr-un SIG. Produsele fotogrametrice frecvent utilizate ca surse de informatii pentru bazele de date din SIG, sunt de trei tipuri: imagini, harti si fisiere de date digitale. Cele din categoria imagine includ; fotografiile (fotogramele) aeriene, fotohartile, mozaicurile de imagini aeriene, imaginile satelitare si mozaicurile acestora, ortofotoimaginile aeriene si respectiv satelitare. In intregime, sau numai anumite date selectate din imagini, pot fi digitizate si introduse in bazele de date. In particular imaginile sunt utile ca substituienti ai hartii si pot fi folosite ca un cadru de lucru principal (de referinta) pentru anumite aplicatii la care sunt folosite datele din SIG.

Fisierele de date digitale fotogrametrice constau din modele digitale altimetrice (MDA), date digitale ale reprezentarii digitale a detaliilor planimetrice, sectiuni transversale si profile, precum si alte fisiere de date digitale.

Sumarizand ulilizarile inovative majore ale MDA-urilor; cartarea terenului, aplicatiile din domeniul transporturilor, diversele aplicatii realizate in domeniul subacvatic, multitudinea aplicatiilor ingineresti, aplicatiile militare, comerciale si cele individuale din sectorul de stat respectiv particular, este clar ca multe alte utilizari asteapta sa fie documentate, iar cand se defineste un MDA generic ,,ca date digitale topografice / sau batimetrice in toate formele lor multiplu variate'', atunci aplicatiile MDA-urilor se pot considera virtual nelimitate. In acest context tehnologic modern, in partea finala a studiului elaborat in cadrul contractului, sunt prezentate sintetic elementele cartarii terenului, pe baza produselor careia se poate fundamenta o strategie pentru identificarea si delimitarea zonelor de hazard si risc a fenomenelor naturale. Principale produse ale cartarii realizata prin fotogrametrie - teledetectie, ce implica direct datele altimetrice sunt: hartile planimetrice, hartile topografice, ortofotoimaginile aeriene si satelitare si hartile de siguranta pentru inundatii, lista lor ramanand deschisa unei tematici foarte diverse si inovative.

1.2. TEHNOLOGIA FOTOGRAMETRICA

Aceasta parte a studiului cuprinde tehnologiile fotogrametrice utilizate in practica actuala, accentul fiind pus pe extragerea datelor altimetrice. Este inclusa o scurta trecere in revista a echipamentelor (aparaturii) si procedurilor, subliniidu - se abordarile noi. Ca referinte penrtu cartarea cu camerle fotoaeriene clasice au fost utilizate specificatiile si liniile directoare internationale.

1.2.1 Metode fotogrametrice aplicate pentru generarea

modelelor digitale altimetrice (MDA).

Metodele fotogrametrice pentru extragerea datelor utilizate la costructia MDA-urilor, pot fi grupate in trei clase:

1.Metode bazate pe stereocompilare:

Culegerea traditionala fotogrametrica a datelor la statiile de lucru

analitice utilizand observarea directa a imaginilor inregistrate in

format analogic pe film (hardcopy).

Culegerea datelor prin intermediul statiilor fotogrametrice digitale

avand implementata functia de observare stereoscopica, din imagi -

ni transpuse in format digital prin scanare, sau preluate direct in

acest format, cu ajutorul camerelor fotoaeriene digitale.

2. Culegerea automata a datelor de cota prin corelare digitala, folosind ca

sursa de date imaginile stocate pe film digitizate (transpuse digital) sau

imaginile preluate direct in format digital.

3. Aplicarea pentru culegerea datelor altimetrice a unei proceduri hibride.

MDA-urile generate prin aceste metode, in trecut au fost focusate primar pe productia curbelor de nivel, care au echipat panurile si hartile topografice. De asemenea este de mentionat accentul deosebit pus pe productia ortofoto digitala din ultimii zece ani, ce a promovat conceptul de set de date de cota digitale special angrenate in acest efort.

MDA -urile specifice productiei ortofoto (,,Ortofoto MDA'') necesita mai putin timp pentru a fi generate si subsecvent un pret de cost semnificativ mai redus, comparativ cu modelele realizate ca principal suport al generarii curbelor de nivel. De cand multe proiecte implica producera datelor planimetrice in plus fata de datele de cota generale si ortofoto digital, este dificil sa se determine costul generarii insasi a modelului digital altimetric. Multe tehnici de productie folosesc culegerea planimetriei pentru a initializa generarea MDA prin extragerea cotelor de la datele planimetrice, care sunt in general culese 3D, cu codarea detaliilor panimetrice, utila in determinarea punctelor utilizabile pentru ,,terenul descoperit''.

Numeroase firme, companii si agentii aplica o mixtura a metodelor mentionate mai sus si comun utilizeaza imaginile stocate pe film (hardcopy) precum si imaginile preluate direct in format digital, compilate (exploatate) la statiile fotogrametrice digitale. In prezent toate firmele si companiile se doteaza cu statii fotogrametrice digitale pentru culegerea datelor de cota.

Tehnicile de corelare digitala au devenit operationale si se utilizeaza pentru productia MDA de peste 10 ani, dar folosirea lor preponderenta este pentru proiectele care includ aplicatii realizate la scari medii si mici. Prezinta interes abordarea hibrida, deoarece se dovedeste a fi eficienta si expeditiva, un exemplu concludent fiind productia otofoto digitala pentru aplicatiile la scari mici. MDA - urile utilizate in cadrul lor pot fi culese rapid si precis pentru unele tipuri de terenuri, asigurand realizarea de produse ortofoto digitale la scara mica, mult in avans fata de cele executate la scara mare.

1.2.2. Surse de imagini.

In prezent abordarile fotogrametrice folosesc pentru extragerea datelor altimetrice necesare generarii modelelor digitale, urmatoarele surse de imagine:

Camerele fotogrametrice traditionale ce opereaza cu senzor clasic (film

fotografic) ale caror imagini aeriene (fotograme) sunt exploatate la sta-

tiile de lucru analitice sau dupa scanare la cele digitale.

Sistemele satelitare comerciale de teledetectie ce preiau imagini de

inalta rezolutie, imagini limitate in general la aplicatiile realizate la

scari mici, dar care permit accesul direct la imagini digitale de calitate

superioara.

Sistemele (camerele) aeropurtate digitale, care acum inlocuiesc in

ritm alert, camerele clasice cu film.

Pentru ca multe din proiectele comerciale actuale de cartare, sunt realizate

la scari mai mari de cat 1 : 10.000, fotografiile (fotogramele) preluate pe film continua inca sa ramana o sursa de ales pentru marea majoritate a proiectelor. Ele au eficienta inca acceptabila din punct de vedere al raportului precizie / pret de cost si prezinta avantajul de a putea fi folosite atat in stare nativa (inregistrate in format analogic pe film) sau transpuse prin scanare in format digital, ceea ce permite companiilor si firmelor sa-si optimizeze resursele.

Sistemele satelitilor comerciali de teledetectie realizeaza in ultima perioada rezolutii geometrice de 0,40 - 0,60m., care in general sunt limitate la scarile de cartare de pana la 1 : 15.000 - 1 : 20.000 sau mai mici. Este de subliniat ca aceste sisteme sunt tipic focusate pe programele de cartare proiectate la nivel national sau regional.

Sistemele digitale aeropurtate proiectate sa inlocuiasca sistemele clasice cu film, au devenit disponibile si in prezent numai pretul de cost foarte ridicat, limiteaza semnificativ utilizarea lor. La nivel european se remarca sistemele livrate de companiile: Leica Geosystems - ADS40, Z/I Imaging - DMC si Vexcel - UltraCam.

1.2.3.Georeferentierea.

Imaginile georeferentiate sunt definite ca fiind acele imagini in care coordonatele teren 3D pot fi reprezentate (cartate) matematic in spatiul imagine 2D si invers. Nici o cartare de orice tip, nu poate sa fie demarata pana cand toate imaginile culese nu sunt precis legate de cadrul de referinta al terenului. In multe cazuri aceasta operatie solicita efectuarea unui proces de aerotriangulatie, dar pentu unele situatii pote fi realizata cu ajutorul datelor culese de GPS - ul aeropurtat (ABGPS) si unitatea de masurare inertiala (UMI).

Imaginile georeferentiate totdeauna solicita un model geometric al senzorului, care sa modeleze foarte precis urmatoarele componente:

Orientarea interioara

Transformarea imaginilor din format analogic (hardcopy) in format digital prin scanare, in cazul folosirii camerelor clasice (cu film) la preluare

Orientarea exterioara

Efectele atmosferice care afecteza coordonatele imagine

Efectul de curbura a Pamantului si sistemul de corectare al coordonatelor pentru acest efect

Orientarea interioara se refera la elementele imaginii si legatura cu sistemul optic folosit pentru culegerea lor. Acestea includ informatii referitoare la: distanta focala a obiectivului folosit in cadrul opticii de imaginare, coordonatele ,,punctului principal'' exprimate in sistemul de coordonate al imaginii si toate distorsiunile cunoscute datorate opticii de imaginare si de asemenea senzorului de imagine, reprezentat de emulsia fotografica pentru senzorii clasici, respectiv elementele CCD in cazul celor electronici.

Punctul principal este definit ca intersectia axei optice sau axei principale a obiectivului cu planul focal al camerei sau planul imagine si serveste ca origine a sistemului de coordonate imagine. Camerele care opereza cu film, dupa cum este cunoscut, folosesc indici de referinta imprimati pe cadrul camerei (,,fiducial points'') plasati in colturile si respectiv mijloacele laturilor cadrului, puncte care definesc originea sistemului coordonatelor imagine si totodata un context pentru pozitionarea punctului principal. Distorsiunile obiectivului sunt modelate in general ca fiind alcatuite din componente radiale si tangentiale, fata de punctul principal.

Pentru sistemele de preluare digitala a imaginii, atat cele aeropurtate cat si cele plasate pe platforme care se deplaseaza in satiul cosmic (space-borne), sistemul de coordonate imagine este definit in raport cu tipul senzorului utilizat: bareta (linie) de elemente fotosenzitive sau matrice. In marea lor majoritate senzorii platformelor satelitare sunt reprezentati de linii (barete) de elemente fotosenzitive (CCD), care opereaza pe principiul pushbroom, iar coordonatele imagine sunt exprimate in sistem pixel. In cazul platformelor aeropurtate sunt folosite atat liniile (baretele) de elemene fotosenzitive, iar cel mai concludent exempu este cel al cameri digitale ADS40, cat si matricile, reprezentativa fiind in acest sens camera DMC. Sistemul coordonatelor imagine folosit in ambele situatii este sistemul pixel. Un element care trebuie retinut este eliminarea deformatiilor datorate filmului, in cazul senzorilor digitali de preluare a imaginii.

La operarea in mediul digital, fotogramele preluate pe film (hardcopy) sunt transpuse in formatul digital prin scanare folosind echipamente (scanere) fotogrametrice de inalta precizie. In acest caz, indicii de referinta trebuie sa fie masurati in spatiul imaginii digitale, iar cartarea (transferul) de la pixeli la coordonatele imagine realizata utilizand diferite transformarii. Pentru scanerele de inalta precizie, transformarea aplicata este in general transformarea afina (liniara), dar unele tipuri de scanere pot sa necesite o transformare in cadrul careia polinoame de ordin superior sunt modelate pe baza elementelor finite.

La statiile de lucru analitice, operatorul masoara coordonatele indicilor de refeinta folosind dispozitivul de operare in mod comparator, pe care se bazeaza constructia echipamentului (insrtumentului), si astfel transforma coordonatele din sistemul instrumentului de masurare, in sitemul coordonatelor imagine.

Orientarea exterioara a unei imagini se refera la coordonatele pozitiei spatiale si orientarea unghiulara a sistemului de preluare a imaginii, exprimate in sistemul de coordonate al cadrului de referinta al ternului. In cazul camerelor care opereaza cu film, aceasta solicita numai coordonatele pozitiei statiei de expunere / preluare ( centrul obietivului camerei sau punctul nodal) si orientarea (pozitia) unghiulara a opicii de imaginare a camerei in spatiul terenului. Pentru ca multe sisteme de preluare digitala a imaginii folosesc sisteme de baleiaj liniare (barete de elemente fotosenzitive cu operare tip poshbroom), statia de expunere difera pentru fiecare linie de imagine. In acest caz, elementele orientarii exterioare variaza in timp si adesea aceasta variatie este madelata ca functie neliniara ce necesita unele masuratori de timp legate de liniile imaginii. Acestea sunt mult mai dificil de modelat precis si in general solicita date de la receptorul GPS si unitatea de masurare inertiala (UMI).

Refractia atmosferica va altera coordonatele imagine ale unui punct apartinand unui obiect inregistrat din spatiul obiect, deoarece razele de lumina se curbeaza la trecerea (travrsarea) prin straturile atmosferei. Astfel, punctele imagine necesita corectii pentru a se determina pozitia lor efectiva nerefractata. In prezent sunt disponibile modele standard atmosferice si formule de corectie pentru multe tipuri de sisteme.

Efectele curburii Pamantului se modeleaza in cadrul sistemului modelului senzorului sau ca o transformare secundara a sistemului de coordonate.

Datele GPS si IMU pot fi combinate pentru a definii orientarea exterioara a imaginilor. Pentru aceste sisteme insa, trebuie verificate foarte riguros calitatea si modelul coordonatelor teren, precum si transformarile de referinta (datum). Daca datele provenite de la ABGPS si UMI nu sunt suficient de precise, pentru a asigura o georeferinta satisfacatore imaginilor implicate in proiect, atunci se impune efectuarea aerotriangulatiei.

Aerotriangulatia se refera la procesul de masurare a unui numar de puncte pe stereomodelele realizate in zona aferenta proiectului, puncte care trebuie sa includa punctele de aerotriangulatie propriu zise si punctele de sprijin sau reper de la determinarea elementelor de orientare exterioara. Acest proces utilizeaza modelul senzorului si un proces de calcul (compensare), care produce cea mai buna potrivire cu realitatea din teren. Rezultatele aerotriangulatiei includ coordonatele in satiul terenului pentru toate punctele masurate, precum si parametri de estimare a preciziei calculului de compensare.

Aerotriangulatia se efectuiaza cu benzi de imagini agregate intr-un bloc ce acopera intreaga zona a proiectului. Imaginile din fiecare banda au intre ele o acoperire longitudinala de cel putin 60%, iar benzile adiacente se acopera lateral minimum 30%.

Utilizand stereomodelele create cu imaginile (fotogramele) din bloc, pe fiecare steromodel este masurat un numar de puncte. Acestea includ :

. puncte de reper sau sprijin (control points) cu pozitia orizontala si ver-

ticala (X,Y,Z) cunoscuta, sau determinate numai orizontal (X,Y) ori

vertical (Z).

. puncte de legatura (pass points) intre imaginile unei benzi, plasate in

in zona centrala a imaginilor, cat si in partea superioara si inferioara a

acestora.

. puncte de legatura (tie points) situate in zona de suprapunere dintre

benzile care alcatuiesc un bloc.

Multe proceduri sunt focusate pe masurarea punctelor de legatura (pass points) in centrul, partea stinga si dreapta a limitei zonei utile a fiecarei imagini (fotograme), in lungul directiei de zbor. Practic aproape toate punctele de legatura centrale (pass points) cad in zona de tripla acoperire, daca acoperirea longitudinala dintre imagini este de cel putin 60%. Punctele de legatura laterale (tie points) sunt masurate in partea superioara si inferioara a fiecarei imagini, practic acolo unde benzile adiacente se suprapun lateral, astfel ca multe din aceste puncte vor aparea pe 4 - 6 imagini. In acest context, masurarea in pozitiile clasice ,,Von Gruber'' va conduce la culegera pe fiecare imagine a unei matricii de 33 puncte, exceptie facand imaginile din capetele benzilor, unde sunt masurate numai 6 puncte

Punctele de reper sau sprijin (control points), de regula sunt determinate foarte precis prin ridicari de teren si alese ca puncte fotoidentificabile cu usurinta si exactitate pe imagini. In unele situatii (in general cand nu se gasesc detalii adecvate pentru alegerea lor) se premarcheaza inainte de executarea zborului. Pentru premarcare sunt folosite panourile din lemn sau plastic, iar la semnalizare in cele mai multe cazuri se folosesc esantioanele tip cruce sau cerc. Punctele de reper trebuie sa fie alese si plasate in zone de teren plane, fara obstructii astfel cum sunt arborii, care sa le acopere sau diferite alte suprastructuri, usor de identificat si dimensionate astfel in cat sa fie precis masurate la scara imaginii.

Pachete de programe sofisticate de aerotriangulatie determina simultan coordonatele teren aferente tuturor punctelor masurate si elementele de orientare exterioara, folosind o compensare bazata pe metoda patratelor minime si modelul geometric al senzorului. Acest proces produce ,,cea mai buna'' potrivire a tuturor parametrilor (coordonate teren, masuratori ale punctelor imagine si elementelor de orientare exterioara), avand o baza statistica a metodei patratelor minime, abordare care faciliteaza estimarea preciziei complete a parametrilor. Practic, toti parametrii includ estimari ale preciziei, care sunt folosite la cresterea stabilitatii si rigorii solutiei, bazata pe procesul patratelor minime. Estimarile de precizie se refera la :

. coordonatele punctelor de reper sau sprijin.

. coordonatele punctelor imagine masurate.

. coordonatele pozitiei spatiale de expunere sau preluare a imaginii,

astfel cum sunt cele provenite de la GPS -ul aeropurtat (ABGPS)

. modelarea parametrilor de drift (abatere lenta) a GPS - lui aero-

purtat (ABGPS).

. orientarea unghiulara a senzorului, data de datele unitatii de masu-

rare inertiala (UMI).

Utilizarea GPS-ului pentru orientarea exterioara poate intarii semnificativ rezultatele aerotriangulatiei, in particular pentru proiectele realizate pe imaginii preluate la scara mica. Coordonatele pozitiei de preluare a imaginii, determinate cu receptorul GPS, efectiv actoneaza ca puncte de reper aditionale in proces. Prin urmare, blocurile care utilizeaza determinari GPS, necesita putine puncte de control (reper) iar, incorporarea si a informatiilor de la unitatea inertiala de masurare, ce masora orientarea unghiulara a senzorului, intareste si mai mult compensarea.

Distribuirea (repartizarea) punctelor de reper pe suprafata blocului de imaginii, este in general focusata in lungul laturilor, care definesc conturul blocului si pe un mic numar de puncte de reper imprasiate in centrul acestuia. Nu este recomandat ca numai 10 - 12 punte de reper sa sprijine (controleze) un bloc alcatuit din sute de imaginii, chiar daca este folosit GPS - ul aeropurtat.

Pachetele de programe sau sofware - ul pentru aerotriangulatie actual, de asemenea suporta ,,autocalibrarea (self-calibration)'' unde parametrii orientarii interioare si parametrii driftului GPS -ului aeropurtat (ABGPS) sunt de asemenea determinati in proces. Totusi, orientarea interioara este bazata in general pe valori calibrate.

1.3. TEHNOLOGII DE SPRIJIN.

Prezentarea abordarilor fotogrametrice totdeauna necesita o trecere in revista a tehnologiilor de sprijin critice, care evolueaza rapid, manifestand un puternic impact asupra procesului de productie. Aceste tehnologii sunt :

. sistemele de scanare (digitizare sau transpunere in format digital) a

imaginii.

receptorul GPS aeropurtat (ABGPS) si unitatea de masurare inertiala

(UMI).

aerotriangulatia efectuata automat.

1.3.1.Sisteme de scanare a imagnii

Cu sistemele de inalta precizie si viteza superioara de operare disponibile acum, companiile si firmele pot continua sa utilizeze atat compilarea (extragerea) de date din imaginile analogice (hardcopy) cat si digitale (softcopy), pentru a satisface cerintele de cost, precum si termenele solicitate in proiecte. Practic, aceste sisteme continua sa asigure ca echipamentele clasice de preluare a imaginilor (camerele ce opereaza cu film) au o perioada de viata extinsa.

Sistemele de scanare au progresat in ultimii 10 - 15 ani in urmatoarele directii critice:

. timpul de scanare a scazut de la 30 minute pentru imaginea standard

(fotograma format 2323cm), la numai 3 - 5 minute atat in cazul ima -

ginilor de inalta rezolutie alb/negru cat si color.

. actionarea automata a bobinelor de film, a permis operarea rapida si si-

gura a sistemului

. preciziile de ordinul 0,2 pixeli sau si mai bune, sunt comune. In me -

diul de operare digital, acestea sunt suficiente pentru a suporta atat a -

erotriangulatia cat si generarea altor produse.

progresele din domeniul subsistemelor de senzori digitali asigura cu -

legerea informatiei de pe fim (emulsia fotografica) la cel putin 8 biti

pe pixel. In plus sisteme de 10 si 12 biti pe pixel, sunt disponibile de

la diferiti ofertanti.

. cresterea continua a raportului eficienta / pret de cost si de asemenea

a gradului de siguranta si incredere.

La o viteza de scanare de 4 minute pe imagine, peste 400 de imagini pot fi scanate intr - un interval de timp de 24 de ore, cu un efort de interventie minim din partea operatorului. Viteza de scanare este acum la acelasi nivel cu viteza de transfer comuna retelelor, asigurand promptitudine pentru utilizare in aerotriangulatie.

Vechile scanere erau adesea foarte sensibile la setarea procesului de scanare, producand rezultate substandard, cu exceptia situatiilor unde se manifesa o atentie deosebita la setare. In plus, vechea tehnologie digitala a camerelor, care introducea zgomot in imaginea digitala, a fost inlocuita cu o tehnologie imbunatatita, ce a marit dramatic raportul semnl / zgomot. O data cu

cresterea domeniului dinamic si a calitatii, setarile sunt mai putin critice, iar rezultatele sunt mult mai consistente.

Cresterea domeniului dinamic, permite operatii astfel cum este ,,copierea electronica digitala (digital dodging)'' si reduce dependenta de setarea culegerii prin scanare a datelor. Se stie ca unghiulrile de iluminare ale soarelui si ceata atmosferica se combina pentru a da tendintele de stralucire si contrast ale imaginii. Aceste doua elemente interfera cu mozaicarea imaginilor ortofoto digitale si de asemenea stanjeneste (ingreuneaza) corelarea digitala, precum si compilarea stereoscopica. Prin cresterea domeniului dinamic, copierea (dodging) poate fi realizata cu o mai mare latitudine de calcul, iar copierea digitala electronica poate fi realizata mai eficient.

1.3.2. GPS - ul aeropurtat (ABGPS) si unitatea de masurare

inertiala (UMI).

Fotogrametristii au inceput sa utilizeze GPS - ul aeropurtat, pentru a intarii rezultatele aerotiangulatiei, prin inregistrarea precisa a pozitiilor spatiale ale tuturor punctelor de statie de preluare a imaginilor, cu aproximativ 15 ani in urma. Cu datele culese de GPS - ul aeropurtat, putine puncte de sprijin (reper) mai sunt necesare, deoarece coordnatele X,Y,Z, aferente satiilor pot functioa efectiv ca puncte de sprijin, in procesul de aerotiangulatie. Cu toate ca aceasta reduce numarul de puncte de reper necesare, lipsa cunoasterii elementelor de orientare ungiulara ale senzorului (camerei), inca previne atingerea scopului final : eliminarea etapei de aerotriangulatie din fluxul tehnologic al operarii.

Totusi, de cativa ani progresele realizate in domeniul sistemelor unitatilor de masurare inertiala, au inceput sa faciliteze punerea la dispozitie a orientarii unghiulare a axului optic al camerei, cu precizii de ordinul a 0,2 - 0,4 minute de arc. Acestea, combinate cu o precizie mai buna de 15 cm., a datelor GPS, conduc la eliminarea aerotriangulatiei la unele aplicatii realizate in cadrul cartarii la scari mari. De exemplu pentru imagini preluate la scara de aprximativ 1 : 1.000 masuratorile realizate cu unitatea de masurare inertiala ofera valori unghiulare foarte precise si de asemenea coordonate X,Y,Z ale statiilor de preluare, ce ating precizia de aproximativ 12 cm., elemente tehnologice care satisfac generarea curbelor de nivel cu echidistanta de 60 cm.(Molander 2007).

Echipamentele reprezentate de GPS - ul aeropurtat (ABGPS) si unitatea de masurare inertiala (UMI) integrate, pot pune la dispozitie suficienta precizie, fara aerotriangulatie pentru a se indeplinii aproape toate specificatiile ASPRS din clasa II - a si multe din clasa I - a pentru unele produse in care sunt incluse si modelele digitale altimetrice. In plus, aerotriangulatia bazata pe GPS - ul aeropurtat si unitatea inertiala de masurare va necesita numai numarul minim de puncte de reper pentru a se atinge clasa I - a pentru toate proiectele. Aceasta tehnologie este de asemenea extrem de critica pentru operarea corespunzatoare a sistemelor LIDAR si de preluare aeropurtata a imaginilor. Totdeuna cand se utilizaza sistemele integrate ABGPS / UMI, trebuie multa precautie pentru a se obtine rezultate de incredere. Perturbarile atmosferice, lipsa satelitilor GPS in timpul culegerii datelor si alte discrepante ale sistemului se pot insuma si pot conduce la rezultate slabe.

1.3.3. Aerotriangulatia executata automat.

Progresele din aerotriangulatia automata au influientat foarte mult intregul flux tehnologic al prelucrarii digitale. Implementarile robuste reduc masiv proiectele, prin generarea punctelor de legatura ( pass points - intre imaginile unei benzi si tie points - intre benzi), lasand numai ordonarea si masurarea punctelor de reper, pentru cei ce executa aerotriangulatia.

Cu fiecare crestere de incredere bazata pe echipamentele ABGPS/UMI, aerotriangulatia automata pune la dispozitie costuri eficiente ale controlului calitatii, prin verificarea rezultatelor inainte ca ele sa fie produse. Asa dupa cum viteza si robustetea aerotriangulatiei automate creste, abilitatea pentru controlul calitatii rezultatelor culegerii si prelucrarii datelor ABGPS / UMI devine critica, atat pentru producator cat si pentru satisfacerea utilizatorului final cu produsele livrate. La un nivel minim, aceasta capabilitate poate fi folosita pentru a aprecia orientarea relativa a imaginillor de la una la alta, inaintea cercetarii detaliate a zonelor suspecte ceruta operatorului. La nivel complet ea poate stabili daca se scade cadrul de timp si subsecvent pret de cost.

1.4. METODE DE CULEGERE A DATELOR

1.4.1. Stereorestituitoare (echipamente) analitice

O mare parte din compilarea stereoscopica (stereorestitutia) actuala inca implica utilizarea echipamenterlor analitice, care pun la dispozitie observarea (vederea) directa a imaginilor preluate pe film (hardcopy). Proliferarea acestor sisteme s - a bazat in primul rand, pe utilizarea zilnica si nivelul inalt de precizie atins pentru realizarea aerotriangulatiei, generarea modelelor digitale altimetrice si a datelor planimetrice. In structura lor includ sisteme puternice de calcul (hardware), iar pachetele de programe (software) utilizale la culegera si prelucrarea datelor, sunt in general similare cu cele folosite de sistemele statiilor fotogrametrice digitale, ceea ce asigura utilizarea combinata in cadrul unui proiect.

Avantajele primare ale acestui tip de sisteme rezida in proliferarea lor si marea cantitate de proceduri si specificatii publicate, referitore la tehnicile de utilizare. Obtinerea de staff - uri calificate si experimentate este oarecum usoara pentru firmele si companiile de producte.

Principale lor dezavantaje se refea la:

. Lipsa graficii stereoscopice suprapuse (superimposed), ceea ce face re-

actualizarea datelor mai dificila.

. Setarea (orientarea interioara, relativa si absuluta) manuala a fiecarui

stereomodel.

. Discutabil, mult mai multe cerinte pentru instruire, de cat cele slolicit-

ate pentru sistemele statiilor fotogrametrice digitale.

. Calibrarea continua si cerinte generale de operare in conditii de lumi -

na diminuata (semi intuneric) si fixarea rigida (ferma) a echipamentu -

tului de podea.

. Inabilitatea pentru utlizarea imaginilor preluate direct in format digi -

tal (softcopy).

Asa dupa cum tehnolgia ABGPS / UMI se maturizaza si cerintele pentru aerotriangulatia completa scad, si utilizarea sistemelor de compilare bazate pe imaginile preluate in format analogic (hardcopy), va scadea foarte mult. Stereorestituitoarele analitice pot solicita indexarea punctelor, care sunt derivate din rezultatele aerotriangulatiei (punte de legatura intre benzi (tie points), puncte de legatura intre imagini (pass points) si puncte de reper(control points)), pentru a se asigura precizia. Astfel, cel putin o forma de aerotriangulatie va fi necesara sau punctele foto identificabile trebuie sa fie masurate pe imagni, pentru a permte utilizarea acestor echipamente in fluxul unui proiect.

1.4.2.Statii (stereorestituitoare) digitale.

Sistemele digitale au fost pentru prima data introduse in mediul de productie digital, la inceputul anilor 90. Dupa o perioada de verificare a preciziei si castigarea acceptantei operatonale, ele au inceput sa inlocuiasca masiv, echipamentele (instrumentele) analitice.

Principale avantaje ale compilarii digitale la statiile fotogrametrice de lucru se refera la:

. Suprapunerea steroscopica grafica (grafics superimposition) a tuturor

tipurilor de date geospatiale peste imagine.

. Abilitatea de a utiliza fie imginii digitizate (scanate) de pe film cat si

imaginii culesese direct in format digital.

. Abilitatea de realiza culegera cu usurinta a datelor detaliilor plani -

metrice din produsele ortofoto digitale sau utilizarea produselor

ortofoto digitale drept cadru al activitatii de culegere.

. Abilitatea de a se utiliza in comun mediul de lucru al biroului, cu

toate ca lumina redusa inca este preferata sau chiar ceruta in unele

cazuri.

. Tinerea la zii (upgrading) cu usurinta a sistemului de calcul al statiei

si a programelor de operare (hardware and software) cu progresele

din tehnologie.

. Pozitia relativ libera a capului operatorului in timpul operarii, com -

parativ cu cea de la sistemele statiilor analitice.

In privinta dezavantajelor, se pot mentiona urmatoarele aspecte:

. Trecerea prin faza de instruire ca operator in exploatarea fotogra -

grametrica stereoscopica, familiara operarii la sistemele statiilor de

lucru analitice.

. Discutabil, calitatea mai scazuta a obsevarii stereoscopice, de cat

cea oferita de sistemele analitice si analogice, unde este folosita

observarea directa a imaginilor inregistrate pe film.

Poate cel mai mare avantaj al statiilor de lucru digitale, este abilitatea lor de a suprapune grafic datele in mediul stereoscopic. In contextul generarii unui model digital altimetric, aceasta inseamna ca toate punctele de cota si chiar curbele de nivel, pot fi suprapuse peste imaginea efectiva a formei terenului. Abilitatea de a revedea datele existente, datele noi si datele modificate (schimbate) este facila, daca toate acestea pot fi revazute selectiv, in aceesi afisare stereoscopica.

1. 4.3. Abordari ale compilarii

Cand se folosec statiile de lucru analitice sau digitale este utilizat un numar de abordari standard:

. Se extrag cotele puctelor caracteristice (reprezentative) si liniile de

frangere a pantei.

. Este culeasa o matrice de valori digitale de cota, care se intareste cu

datele liniilor de frangere a pantei si cotele digitale ale punctelor

caracteristice.

. Daca trebuie sa se realizeze compilarea planimetrica, datele de cota

sunt adesea initializate (indicate) de la datele planimetrice, cu cotele

punctelor caracteristice si date ale liniilor de frangere a pantei ada-

ugate, asa dupa cum sunt cerute pentru a se finaliza un model digital

altimetric (M.D.A).

Daca datele planimetrice nu sunt parte din ansamblul proiectului, sau daca ele sunt programate sa fie culese mai tarziu, multe firme de cartare vor folosi operatori cu experienta, focusand operarea, pe culegera liniilor de frangere a pantei si a valorilor de cota din puntele caracteristice (dominante sau proieminente). O linie de frangere a pantei este definita similar cu o polilinie, care practic defineste schimborile de panta ce se produc in lungul parcursului sau si poate include atat liniile din teren care sau format natural, precum si pe cele aparute ca rezultat al activitatiolr umane. Exemplele comune de linii de frangerea pantei includ: liniile de crasta, liniile (firele) de vale, liniile marginilor terasamentelor, marginile raurilor, etc. De obicei liniile de frangere a pantei sunt intarite cu un numar de puncte cu cote proieminente (caracteristice), care vor umple (completla) ariile lipsite de frangeri de panta naturale sau realizate in urma activiatii umne, in suprafata terenului. Un numar de cote proieminente (spot elevation) sunt culese in punctele identificabile, pentru a lasa ca spijin o inregistrare de puncte, care pot fi verificate. Cotele proieminente, sunt de asemenea culese in punctele de minim si maxim local, care de regula nu sunt reprezentate prin curbele de nivel. Efectiv aceasta abordare este la indemana operatorilor experimentati si ea exprima avantajul de a culege cantitatea minima de puncte necesare, pentru descrierea completa a terenului. Cu putine puncte culese, operatiatia de editate pate fi efectuata rapid si finisarea de asemenea completata. Daca se foloseste o statie fotogrametrica digitala, este comun ca

periodic sa se genereze curbele de nivel in mediul de observare stereoscopica, pentru a asigura ca punctele si liniile de frangere a pantei au fot culese corespunzator.

Unele firme de cartare, utilizeaza la culegerea datelor de cota ale punctelor, o abordare bazata pe retele (grile) sau profile, intarind asa dupa cum este necesar, datele de cota cu date ale liniilor de fangere a pantei si date de cota ale punctelror caracteristice. Acest mod de operare este specific zonelor de teren foarte neted, unde este dificil sa se asigere ca variatiile sau schimbarile foarte mici (subtile) ale reliefului au fost inregistrate corespunzator. De asemenea trebuie subliniat ca o astfel de abordare este folosita si pentru hartile realizate la scari foarte mici.

Daca datele planimetrice reprezinta o parte a proiectului de ansamblu, in plus fata de modelul digital atimetric (MDA) si / sau curbele de nivel, atunci este comun sa se culeaga la inceput, datele aferente trasaturilor sau detaliilor planimetrice, caracterizate prin atribute si apoi sa se deriveze (deduca) puntele de cota prin filtrarea codurilor coresunzatoare datelor. Deoarece multe din detaliile planimetrice sunt culese la nivelul terenului descoperit, codurile lor pot fi folosite la extragerea cotelor si chiar a liniilor de frangere a pantei (cum sunt de exemptu cele din lungul marginilor raurilor sau cailor de comunicatii). In general numai o cantitate redusa de linii aditionale de frangere a pantei sunt culese. Insa relativ multe puncte cu cote proeminte pot fi adaugate, adesea folosind o retea (grila) cu un pas mare, pentru a asigura ca forma terenului este culeasa.

1.4.4. Corelarea digitala.

Culegerea automata a MDA -urilor prin intermediul corelarii digitale a imaginii, a fost o topica de cercetare si implementare de pesre 40 de ani. O data cu aparitia sistemelor de calcul foarte performante din ultima decada, au fost implementati algoritmi mult mai intensivi si robusti. Dintr- un punct de vedere mai larg, totusi corelarea digitala a fost vazuta a fi putin cam limitata, in ceea ce priveste aplicarea sa in productia de zi cu zi. Ratiunile primare pentru aceasta includ lipsa de intelegere, lipsa de confidenta (incredere) si mai intai de toate, experienta foarte slaba.

	MNT
						Model virtual

	MNS

Multe editii ale lucrarilor care se ocupa cu managementul si editarea datelor de cota culese automat, sunt similare (comune) cu prelucrarea datelor de cota deduse de la sistemele LIDAR. In ambele cazuri se produce un foarte mare numar de pucte de cota, ce includ valori eronate si zgomot, cote care sunt amendate (taxate) in multe pachete de programe standard (de tip off - the - shelf ) pentru modelarea cotei terenului, utilizate in abordarile de compilare traditionala. Progresele din tehnica de diminuare (scadere) a numerelor mari de puncte si cea de reducere a cotelor aferente structurilor construite de om la ,,teren descoperit (bare earth)'', inevitabil vor fi amendate in fiecare din cele doua cazuri.

Deducerea (derivarea) automata a cotelor prin corelare digitala, fundamental echivaleaza cu compararea directa a micilor elemente de suprafata ale pixelilor de pe imaginile conjugate sau compararea indirecta a informatiei derivata din imaginile digitale. Tehnicile compararii directe au fost primele cercetate, crescand lucrul efectuat in cadrul compararii informatiilor derivate, astfel cum sunt trasaturile definite prin liniile (limitele, marginile) din imaginii. Tehnicule de culegere a liniilor / trasaturilor tind sa fie superioare in proiectele corespunzatoare scarilor mari, iar cele bazate pe corelarea efectuata pe suprafata, mult mai comune proiectelor realizate la scari mici. Tehnicile noi utilizaza o abordare hibrida, care incearca sa ia cele mai bune avantaje din fiecare.

Una din cheile folosirii cu succes ale culegerii automate a cotelor in productia zilnica, este intelegerea capabilitatilor si limitarilor acestei tehnologii, vazuta ca un intreg sau o singura entitate.

Capabilitatile generale pot fi stabilite dupa cum urmeza:

. Abilitate de a genera matrici foarte dense de puncte de cota, in inter -

vale scurte de timp, perioade cand atentia operatorului statiei de lucru

este practic aprope nesolicitata.

. In general o buna esantionare a suprafetei generale apartinand unei

imginii (scene) din teren.

. Rezultate de calitate superioara, obtinute la precizii inalte.

. Rezultate foarte bune pentru hartile realizate la scari mici (rezolutii

sazute).

Specificatiile generale referitoare la limitarile acestei tehnologii, pot fi sintetizate subliniind urmatoarele aspecte:

. Necesitatea editarii unor cantitati farte mari de date, situatie ce nu

reflecta un element imperios necesar, care se refera la ceea ce va fi

cules (esantionat) interactiv de catre operatorul de stereocompilare.

Operatori bine instruiti si cu experienta, trebuie sa culeaga in esenta

setul minim de puncte de masa si linii de frangere a pantei terenului,

care modeleaza terenul.

Cantitatile de date culese prin corelare digitala, reprezinta practic o

esantionare a terenului, care nu tine seama de liniile de fringere a

pantei, precum si de alte elemente ce caracterizeza configuratia

morfologica a acestuia.

. Chiar procentele mici de date false sau eronate, pot solicita timpi de

editare mult mai mari de cat culegera interactiva a datelor.

. Necesitatea ,,reglarii'' a diferitilor parametrii de culegere a datelor

de cota pentru zonele specifice unui proiect, sau proiectului privit in

ansamblu.

. Dificultatea utilizarii efective a datelor, pentru produsele corespun -

zatoare scarilor mari.

Pe ansamblu, capabilitatile si limitarile pot fi prezentate intr - un numar de utilizari practice ale unui sistem digital de productie:

. Generarea modelelor altimetrice pentru suprafete intinse, ale caror

produse se executa la scari mici ( in general 1 : 20.000, 1 : 25.000

sau si mai mici), unde este solicitat un mic efort pentru reducerea

cotelor la modelul ,,terenului descoperit (bare earth)''. In acest

context, diapazonul scarilor mici incepe de la 1 : 20.000 in jos. A -

ceasta regula , de asemenea se aplica pentru terenurile zonelor

cu relief exrem de neted si plan.

. Culegerea modelelor digitale ale suprafetei (MDS), ca un opus al

modelului digital al terenului (MDA / MDR) corepunzator tere -

nului descoperit (,,bare earth''), pentru vizualizarea generarii ba -

zei de date.

. Generarea modelelor digitale ale suprafetei (MDS), adecvate

sprijinirii producerii rapide de ortofotoimginii digitale provizo -

rii necesare pentru mai multe scari.

. Aprecierea automata a schimbarilor suprafetei de lungul perioa -

delor de timp, schimbari necesare planificarii eforturilor de re -

actualizare a modelului digital altimetric.

Tehnicile de corelare digitala bazate pe suprafata, tind sa se focuseze pe extragerea cotelor pozitionate intr - o retea (grila) cu pas foarte mare, stabilita in spatul terenului, iar tehnicile bazate pe corelarea trasaturilor (liniilor), tind sa produca date ale obiectelor discrete dispuse in lungul trasaturilor (caracteristicilor) liniare.

1.4.5. Abordari hibride pentru culegerea datelor digitale de cota.

Corelarea digitala este adesea folosita pentru dezvoltarea rapida a unei suprafete ce acopra o arie foarte intinsa, lasand editarea finala pentru statiile fotogrametrice digitale. Acest tip de procedura, adesea suporta executarea de produse digitale ortofoto provizorii sau expeditiv livrate, unde compilarea digitala este folosita pentru a dezvolta informatia liniilor de frangere a pantei, cerute pentru curbele de nivel topografice. Pentru hartile la scara mica, aceasta abordare poate fi foarte eficienta. La hartile la scara mare insa, abordarea devinemarginal eficienta, deoarece, editarea extensiva a datelor corelarii digitalepoate depasi timpul de realizare a compilarii digitale de la inceput.

1. 5. TIPURI DE SENZORI.

1.5.1. Camere fotogrametrice care opereaza cu film.

Sistemele camerelor de aerofotografiere clasice, care utilizaza ca senzor de imagine emulsia fotografica intinsa pe suport de ester celulozic (film), sunt folosite de mai multi zeci de ani, iar stadiul lor actual le caracterizeaza prin rezolutii superioare si inalta precizie, elemente fundamentale ce se situeaza sub nivele prevazute in standardele actuale pentru operatia de calibrare. Multe camere cu film folosec obiectivi (optica de imaginare sau preluare a imaginii) cu distanta focala de ≈ 153 mm., si formatul imaginii preluate de 2323 cm., care produc precizii orizontale si verticale, acceptate in toate proiectele. Distantele focale de 210 si respectiv 305 mm., sunt in general folosite numai pentru preluarea imaginilor care, sprijina productia ortofoto digitala. Prin utilizarea distantelor focale mari, deplasarile punctelor imagine datorate reliefului terenului cuprins in planul imagine, sunt reduse proportional cu marimea lor si un efort redus este apoi necesar pentru mozaicarea cu precizie a ortofoto imaginilor care se acopera, in special pentru zonele urbane. Totusi, distantele focale mari nu se folosesc la multe lucrari de planimetrie si subsecvent trasare a curbelor de nivel topografice, datorita unei precizii proportional redusa a cotelor.

Multe filme aeriene sunt scanate in domeniul 10 - 30 microni/pixel, valoarea de 15 microni/pixel fiind tipica. Aceasta este echivalenta cu aproximativ 1.700 doti / inch (dpi), cu toate ca multe scanere de imagine suporta rezolutii de peste 8 microni / pixel (3.000 dpi). Acesta este un compromis intre asigurarea culegerii rezolutiei imaginilor si mentinerea stocarii la un nivel usor de manuit si organizat (manageable). La 1.700 dpi, un format de 2323 cm., conduce la aproximativ 15.000 15.000 pixeli sau 225 MB pentru o imagine alb / negru (675MB pentru o imagine color.) In situatiile unde este realizata aerotriangulatie digitala, nu este neobisnuit sa se scaneze la 3.000 dpi si fie sa se rescaneze la 1.700 dpi, sau sa se coboare esantioanele de imagine la o dimensiune mult mai usor de organizat pentru generarea produsului. Un numar de firme de cartare va utiliza compresia moderata a imaginii pentru a reduce spatiul de stocare de 2 - 4 pentru imaginile A/N si de 4 - 10 in cazul celor color.

Specificatiile si liniile directoare pentru calibrare, precizie, estimare, proceduri de productie si controlul calitatii, sunt bine documentate pentru camerele care opereaza cu film si stabilite sa asigure oferte de servicii si utilizatori finali a rezultatelor de calitate.

1.5.1. Imagini satelitare.

Un numar de sisteme satelitare comerciale de teledetectie, sunt acum producatore de imagini de inalta calitate si cu un domeniu dinamic superior. Curent sunt preluate imagini, cu o valoare a elementului de esantionaj ( GSD - ground sampling distance), de 0.5 - 0.6 m / pixel, iar ca exemple reprezentative se pot cita stelitii WorldView - 1 si QuickBird. Aceasta rezolutie foarte ridicata, suporta cartari la scara 1 : 20.000 sau mai mica, ce sunt sunt practic aplicate, in pogramele nationale sau cele regionale.

Imaginile satelitare conduc in principal la abordari automate, care implica extragera de cote, operatie ce solicita sublinierea urmatoarelor aspecte:

Rezolutia imaginii in general limiteaza produsele derivate, la harti

unde specificatiile sunt mai usor de indeplinit si reducerea la ,,terenul

descoperit (bare earth)'', de asemenea usor de realizat.

. In cazul domeniului dinamic superior (mai mare de cat 8 biti / pixel)

algoritmii de corelare sunt mult mai distinctivi (discriminatorii) si

tind sa produca cele mai bune rezultate.

. Scenele (imginile) terenului, exceptie facand cele aferente zonelor

urbane cu detalii foarte inalte, nu sunt in general asa de ,, complexe''

ca acelea continute in hartile la scari mari.

Se accentueaza crestera cererii de MDA - uri pentru vizualizarea

bazelor de date necesare simularii ,,fly - througs'' - tehnica de vi -

zualizare a terenului, utilizata in simularile pe calculator si generarea

imaginilor (scenelor) perspective. Pentru ca multe din aceste baze de

date nu solicita precizie ,,cartografica'', la crearea lor este cerut un

efort mic de editare.

. Imbunatatirea preciziei de pozitionare, adesea fara cerinta de a se

executa aerotriangulatie, scurteza timpul de la culegere la explotare.

Totusi, sistemele satelitare pot fi problematice din anumite puncte de vedere si crea anumite inconveniente, dintre care se pot mentiona:

. Acoperirea cu nori este o problema consistenta, care impiedica

folosirea imaginilor satelitare intr - un numar de zone de pe sup -

rafata sferei terestre. In varianta cea mai buna, perioada de timp

pentru culegerea imaginilor se poate prelungi pana la aparitia mo -

mentelor favorabile , iar varianta cea mai defavrabila corespunde

constatarii ca preluarea de imaginii satelitare in zona este neprac -

ticabila.

. Sistemele satelitare difera foarte mult in ceea ce privesc mijlocele

de preluare a imaginilor stereoscopice. Diferite sisteme de inre -

gistrare a imaginilor preluate in cadrul unei revolutii (rotatii) in

jurul Pamantului, sunt orientate spre conditiile meteorologice

dintre momentele de inregistrare, care pot fi de odinul a 10 zile.

Unele sisteme de inregistrare sunt recomandate, dar pot fi defi -

citare in privinta rezolutiei, ele avand o precizie slaba.

. Lipsa generala a unei forme standardizale privind continutul

datelor fotogrametrice suport si a modelelor documentate ale

geometriei senzorului, amandoua impiedicand dezvoltarea

exploatarii sistemelor.

Dintre dezavantajele anterior mentionate, cele mai semnificative sunt acoperirea cu nori si lipsa datelor suport standardizate, asociata celei a modelelor senzorului. Acoperirea cu nori este in general, o situatie a comportamentului vremii, practic un ,,fapt din viata'' curenta, iar cerintele acoperirii sazute cu nori, trebuie sa fie judicios balansate fata de cadrul de timp, subsecvent conditionat de vremea locala si esantioanele sezonale ale vremii.

Exsista multe modele geometrice ale senzorului pentru sateliti, chir mai multe de cat practic insasi numarul acestora, Dar, multe sisteme nu sunt riguros incercate, pentru testarea caracteristicilor de operare si sursele de erori ale sistemului. Existenta acestei situatii, se datoreaza in principal urmatoarelor considerente:

. Modelele geometrice ale senzorilor satelitari sunt de departe mult

mai complexe de cat cele ale camerlor cadru clasice aeropurtate

si chiar ale sistemelor digitale aeropurtate. Intelegerea intregului

lant de propagare al erorilor, este in afara nivelului de cunoastere

al multor fotogrametristi si utilizatori finali de azi.

. Sistemele satelitare difera foarte mult in ceea ce priveste proiec -

tarea si operarea, excluzand adoptarea unui standard.

. Aspectele privind proprietatea sistemelor sunt adesea pazite de

operatorii de sisteme.

. Conditiile de operare si in mod considerabil geometria, pot sa

difere foarte mult in cadrul unui proiect, spre deosebire de geo -

metria stabila si de incredere a filmului si chir a sistemelor di -

gitale aeropurtate.

Unele progrese au fost facute de catre agentiile guvernamentale, si mult mai notabil de Consortiul OpenGIS (OGC) cel putin pentru inceperea standardizarii distribuirii modelelor de senzor si datelor bazate pe polinoame. Prin cerinta de a se executa la inceput aerotriangulatie, operatie intalnita in cadrul multor proiecte unde este solicitata pentru executarea georeferentierii, se permite cel putin oferantilor / vanzatorilor de statii digitale de lucru, sa foloseasca o forma comuna de exploatare a acestora.

De asemenea trebuie subliniata marea varietate a sistemelor satelitare utilizate pentru culegerea imaginilor stereoscopice, bazate pe senzori in majoritate cu operare de tip pushbroom, dar si whiskbroom, unde problema standardizarii este extrem de dificila.

1.5.2.Sisteme digitale aeropurtate.

Presiunea asupra dezvoltarii si utilizarii sistemelor digitale de culegere satelitara (din spatiul cosmic) si aeriana a imaginilor, nu este condusa numai de dorinta de inlocuire a manuirii filmului si etapelor sale de prelucrare, asociate practic cu camerele traditionale ce opereaza cu film. Culegerea digitala a imaginilor, de asemenea ofera un numar de alte avantaje:

. Eliminarea scanarii filmului si stocarii asestuia.

. Culegerea imginilor direct in format digital pentru exploatare.

. Domeniu dinamic superior pentru culegera directa a scenelor

(imaginilor) de teren care pun la dispozitie atat rezultate de

calitate superioara, cat si automatizare de nivel foarte inalt,

astfel cum este cea din cadrul corelarii digitale. Nivelul inalt

de automatizare sprijina compilarea usoara in zonele cu con -

trast scazut sau ridicat.

. Abilitate pentru detectie (sezizare) in afara zonelor comune

(obisnuite) ale spectrului, pancromatic, color si color infrarosu.

Practic, culegerea multispectrala ajuta la cuprinderea clasifi -

carii si interpretarii, in procedurii cu grad avansat de automa -

tizare.

Cu toate ca sistemele digitale aeropurtate sunt folosite de peste 10 ani, multe implementari existente, prezinta dezavantaje pentru proiectele de cartare cu specificatii rigurose de precizie. Cel mai notabil este faptul ca cea mai mica rezolutie de imagine (in general de 4k 4k si mai mica) conduce de departe la managementul si exploatarea unui numr apreciabil de stereomodele. In plus multe din aceste sisteme nu au fost construite sa aiba suficiente calitati ,,metrice'', care sa asigure inalta precizie si exactitate. Multe din aceste probleme rezulta de la focusarea implementarii pe echipamentele de culegere multispectrala, care suporta monitorizarea si cartarea la nivele scazute (joase) de precizie.

Sistemele digitale aeropurtate emergente, sunt mult mai sofisticate, atat vazute ca sisteme independente, cat si ca subsisteme integrate. Un numar dintre acestea sunt specific orientate spre piata cartarii de catre ofertantii si in acelasi timp fabricantii lor, implicati in sistemele clasice care operaza cu film. Sistemele aeropurtate in prezent includ:

. O varietate de sisteme digitale care opereaza in pancromatic,

color si multispectral pentru culegrea datelor de baza. Unele

dintre acestea sunt ,,metrice'' (suportand cartari de precizie),

iar unele sunt focusate primar pe monitorizare si cartare la

precizii scazute.

. Sisteme de culegere digitala a datelor imagine, asociate sau

comontate impreuna cu sisteme LIDAR (efectiv la astfel de

sisteme exista si o unitate inertiala de masurare pentru de -

terminarea precisa a orientarii exterioare (X,Y,Z, si Ω,Φ,Κ))

a impulsurilor senzorului activ (LIDAR sau IFSAR) sau a

axei opice a obiectivului camerei cu film, respectiv a sis -

temului de preluare digitaa a imaginii.).

Multe dintre acestea sunt adecvate pentru scopurile de car -

cartare bazate pe utilizarea fotogrametriei stereoscopice si

de asemenea generarea produselor ortofoto digitale, folo -

sind datele suprafetei LIDAR, cu toate ca adesea au o re -

zolutie mica.

. Sisteme mult mai sofisticate, pentru inlocuirea sistemelor

clasice ce opereaza cu film si care ocupa tot mai mult piata.

Daca datele de cota sunt generate de la imagini digitale aeropurtate, sistemul folosit pentru prelucrarea lor, trebuie sa fie proiectat astfel incat sa aiba capabilitati de extensie, si de asemenea trbuie sa fie calibrat, pentru a putea fi utilizat la efectuarea masuratorilor fotogrametrice. Cu toate ca echipamente sofisticate ABGPS / UMI sunt folosite in procesul de preluare a imaginilor, in cadrul multor proiecte este inca necesara aerotriangulatia.

Implementarile comune de sieteme digitale aeropurtate includ urmatorele componente:

. O camera tip cadru, cu o matrice de elemente foto senzitive

(CCD) montata in planul imagine sau planul focal, pentru

inregistrarea pixelilor de imagine in momentul expunerii.

Aceste matrice de elemente CCD, in prezent au un cost relativ

ridicat, iar dimensiunile lor nu depasesc 4.0964.096 de ele -

mente (pixeli), in cadul unui format.

. Sunt in general folosite pentru inregistrare (culegerea de date)

sisteme care operaza pe principiul pushbroom, dar sunt si une -

le sisteme care folosesc pincipiul operarii whiskbroom .

Daca sunt folosite pentru culegerea de date sistemele tip cadru, aspectele de exploatare fotogrametrica se aseamana destul de mult cu cele clasice, aplicate in cadrul camerelor care opereaza cu film. De asemenea trebuie subliniat ca, scanarea imaginii nu mai este necesara si sunt usor de adoptat, specificatiile existente pentru camerele cu film. Totusi, rezolutia acestor tipuri de sisteme este limitata de tehnologia CCD. In prezent tehnologia CCD corespunzatoare matricelor plasate in planul focal al sistemelor digitale de preluare a imaginii, este tipic limitata la dimensiunea cadrului de sub 8K 8K pixeli.

Cand este folosita pentru culegerea datelor tehnica scanarii (baleierii) liniare, procesul de culegere a datelor se aseamana cu cel utizat de multe sisteme satelitare si pemite realizarea unei mult mai largi acoperiri transversal directiei de zbor, practic de pana la 20.000 pixeli. Totusi, sistemele de scanare (baleiere) liniara aeropurtate sunt foarte mult dependente de calitatea datelor culese de echipamentele ABGPS si UMI, care sunt mai putin stabile de cat cele provenite de la sistemele similare, montate la bordul plaformelor satelitare (satelitilor). Caderile din culegerea datelor ABGPS si / sau UMI, respectiv prelucrarea acestor date, tipic impune refacerea zborului de preluare a imaginilor. Abordarile bazate pe scanarea liniara, de asemenea solicita modele geometrice ale senzorului, care nu sunt in mod obisnuit suportate de toate pachetele de programe pentru compilare digitala. Practic, fiecare implementare in general solicita un model specific, pentru a asigura precizia, integritatea si cerintele de cooperareare ale ofertantilor / vanzatorilor de sisteme de preluare a imaginilor si respectv programelor (software) de explatare.

1.6. PROCEDURI DE CALIBRARE (ETALONARE).

In general calibrarea se aplica echipamentelor (instrumentelor) folosite la preluarea imaginilor si datelor suport (ajutatoare sau auxiliare). Procuratorii de servicii de cartare trebuie sa determine daca este necesara calibrarea completa a sistemului, sau daca se poate aplica calibrarea la nivelul componentelor. Din nefericire, cand se iau in considerare toate tipurile disponibile de sisteme pentru preluarea imaginilor, calibrarea la nivel de componente este esential imposibila. Abordarile pentru calibrarea sistemului, includ multe puncte de verificare din proiectele executate, sau sunt focusarte pe o zona (arie) pilot si examinarea foarte atenta si minutioasa a rezultatelor produselor obtinute.

Calibrarea sistemelor de culegere a datelor, astfel cum sunt statiile de lucru pentru compilare analitica si digitala, considera mai intai certificarea ca parametrizarea matematica din aceste statii de lucru, reflecta perfect sistemul de culegere a datelor si orice rezultate ale aerotriangulatiei. In al doilea rand, procedurile de conversie a datelor culese intr - un format de MDA final, vor fi supuse unui proces de revedere si aprobare.

Sisteme clasice cu film.

Utilizate de mai muti zeci de ani, sistemele camerlor fotoaeriene clasice, care opereaza cu film, beneficiaza de mijloace standard pentru calibrare si raportare a rezultatelor. Numai relativ recenta integrare a datelor provenite de la ABGPS si UMI au crescut rezultatele din raportarea si monitorizarea stndardizata. Curent, certificatele de calibrare ale sistemelor cu film includ:

. lungimea distantei focale calibrate.

. Coordonatele punctului principal, exprimate in sistemul de coor -

donate al imaginii.

. Distorsiunile radiale si tangentiale ale obiectivului.

Certificatele de calibrare ale sistemului camerei sunt intocmite la intervale de timp uniforme, adesa chiar anual, iar formatele de raportare de la diferite agentii internationale si grupuri private sunt standardizate si convertibile de la una la alta. Curent camerele, au o calitate metrica foarte inalta, ceea ce face ca distorsiunile sa insumeze doar cativa microni.

Daca echipamentele ABGPS si UMI sunt utilizate in cadrul inregistrarilor executate cu sistemele ce opereaza cu film, legatura dintre acestea, avion (platforma purtatoare) si camera trebuie sa fie considerata cu multa atentie. Cu toate ca raportarea sa nu este solicitata in proiecte, ea este foarte indeaprope monitorizata, de catre companiile responsabile pentru cartare. Factorii din acest proces de calibrare includ:

. Ridicarea pozitiilor antenei (receptorului) GPS si ale dispoziti -

tivului unitatii de masurare inertiala (UMI), relative la camera, in

cadrul de referinta al avionului (platformei purtatoare).

. Calibrarea unitatii de masurare inertiala (UMI), denumita in

limba engleza ,, boresighting'', care inseamna determinarea cu

precizie a unghiurilor de inclinare φ,ω,χ, ale axei optice a obiec -

tivului camerei sau opticii de imaginare.

In practica normala, pzitiile antenei GPS si UMI, sunt determinate in raport cu cadrul de referinta al avionului, prin tehnici de ridicare de teren, ce dau usor precizii ale abaterii de ordinul 3 cm., sau mai mici. ,, Boresightting'' , pe de alta parte solicita o procedura care implica un domeniu bine controlat si mai multe zboruri realizate periodic. Rezolutia unghiulara de o.1 minute de arc sau mai buna, este imposibila pentru calibrare in alte conditii de cat, cele din situ. Rezultatele calibrarii (,,boresighting'') sunt abaterile unghiulare ale UMI, relative la axul optic al abiectivului camerei.

Calibrarea (,,boresighting'') este realizata in primul rand, aerofotografiind (zburand) un dameniu bine controlat (o zona care contine un numar mare de puncte de reper (control points), determinate foarte precis), folosind benzi de imagini preluate normal, la dus si intors, precum si multiple benzi transversale, preluate deasupra zonei. Imaginile obtinute sunt apoi supuse unui proces de aerotriangulatie, pe baza caruia sunt calculate diferentele unghiulare din axul fiecarei benzi. Procesul de aerotriangulatie trebuie sa utilizeze cele mai stringente abordari, si adesea implica un oarecare nivel de ,, autocalibrare'', astfel cum sunt abaterile pozitionale lente ale antenei GPS si UMI in cadrul de referinta al avionului, care au loc in timpul procesului .

Depinzand de montarea exacta a dispozitivului unitatii inertiale de masurare (UMI), calibrarea (boresighting), poate sa fie efectuata intr - un domeniu local si de asemenea atat inaite cat si dupa realizarea misiunilor de zbor, peste zona aferenta proiectului. Daca dispozitivul UMI este montat intr -o pozitie si maniera, care exclude contactul inadvertent, el va fi stabil pentru perioade lungi de timp, iar calibrarea (boresighting) va fi necesara numai dupa cateva luni. Daca pe de alta parte, este montat intr-o zona ,,deschisa'', susceptibila de a fi lovita sau ,,deranjata'', unitatea de masurare inertiala poate necesita calibrare pentru fiecare proiect sau zbor.

Sisteme satelitare.

In prezent nu exista o cale mai fezabila pentru efectuarea calibrarii sistemelor satelitare, alta de cat aprecierea preciziei totale a sistemului, peste un domeniu test calibrat, la intervale de timp periodice, in general dupa fiecare luna. Chiar daca este realizata calibrarea, inabilitatea de standardizare a parametrilor si raportarea privind diferitele tipuri de sateliti, este insurmontabila. In contextul unui proiect, utilizatorii finali, adesea trebuie sa recurga la esantionarea statistica a punctelor de verificare (checkpoints) pentru a asigura aderenta generala la specificatiile de precizie, sau proiectele pilot care pun la dispozitie precizia sistemului.

Sisteme digitale aeropurtate.

Sistemele digitale aeropurtate de asemenea variaza foarte mult in ceea ce priveste modul lor de opereraree. Cele tip cadru, unde toti pixelii sunt culesi (inregistrati) simultan, intr - o maniera analoga cu expunerea de la camerele clasice cu film, pot fi cu siguranta supuse unor linii directore privind calibrarea, similare camerelor clasice. Un numar de sisteme digitale aeropurtate, utilizeaza barete (siruri) de elemente fotosenzitive (CCD), care opereaza pe principiul poshbroom, si in consecinta prezinta aceleasi probleme ca si cele motate la bordul satelitilor. Multe utilizeaza echipamente ABGPS / UMI si solicita aceiasi calibrare asociata cu procedura de ,,boresighting'' si consideratii ca si la sistemele cu film.

1.7. CONSIDERATII PRIVIND POIECTAREA PRELUARII IMAGINILOR.

Proiectarea culegerii tuturor tipurilor de date fotogrametrice, include consideratii, care privesc urmatoarele aspecte:

. Rezolutia imaginii (scara imaginii) comparativ cu scarile produselor.

. Consideratii privind sezonul (perioada) din an de preluare (inregistrare)

a imaginilor, legata de starea fenologica a vegetatiei (infrunzit / des -

frunzit).

. Numarul si distributia punctelor de sprijin sau reper, respectiv puncte

de verificare.

. Consideratii legate de GPS - ul aeropurtat (ABGPS).

. Conditii atmosferice.

Abordarile bazate pe camerele clasice, care operaza cu film fotografic sunt foarte bine parametrizate. Specificatiile si liniile directore de la diferite organisme coordonatoare, acopera deplin toate aspectele. Aceleasi afirmatii pot fi facute referitor la preciziile produselor obtinute conform standardelor si liniilor directoare. Sistemele satelitare si cele digitale aeropurtate, sunt mult mai dificil de acoperit, datorita naturii culegerii digitale si diferitelor tipuri de culegere a imaginii, dar cu certitudine trebuie sa se adere la specificatiile produselor.

1.7.1.Rezolutia imaginii.

Rezolutia imaginii este legata de tipurile de produse solicitate si preciziile impuse acestora. In cazul sistemelor care operaza cu film fotografic, diferitele clase de precizie, specifice fiecarui tip de produs, sunt legate de scara fotografica sau scara imginii (fotogramei), prin intermediul specificatiilor. Pentru sistemele de senzori satelitari sau cele corespunzatoare camerelor digitale aeropurtate, conceptul de scara este inlocuit cu conceptul GSD (ground sampling distance - distanta de esantionaj la nivelul terenului), sau rezolutia imaginii. Astfel, compararea sistemelor care opereaza cu film, cu sistemele bazate pe senzori digitali (electronici), este mult mai usoara, prin compararea rezolutiei imaginii sau GSD -ului corespunzator fiecaruia.

GSD - ul unei imaginii este reprezentat de marimea unui pixel, proiectat pe suprafata terenului si este raportat ca unitatii liniare / pixel, ca de exemplu 1 metru / pixel, 1 picior (feet) / pixel, etc. In cazul sistemului digital, el este functie de distanta focala, altitudine (sau distanta de la senzor la teren) si dimensiunea unui element fotosenzitiv CCD. Pentru sistemele camerelor fotoaeriene clsice, acesta este o functie de rezolutia imaginii scanate (exprimata ca numar de puncte (dots) / tol (inch), dar mult mai comun, ca microni (μ) / pixel), in conjunctie cu scara fotografica sau scara imginii fotografice. Experienta a aratat ca rezolutia de scanare (digitizare) cuprinsa intre 10 - 20 microni este suficienta in toate cazurile de culegeri de date pentru generarea MDA - urilor, precum si de culegere a datelor necesare planimetriei, atat in termenii preciziei produsului, cat si ai celor de interpretare. Folosind scara fotografica si rezolutia de scanare, GSD - ul pentru un sistem care opereaza cu film pote fi calculat astfel:

GSD = scara fotografica (1/dpi).

unde scara imaginii fotografice este exprimata in piciore (foot) / inch (toli) si rezolutia de scanare in puncte (dots) / inch (toli). De exemplu pentru rezolutia de scanare de 1.700 dpi la o scara a imaginii fotografice de 1 : ~1.000 rezulta un GSD de ~ 12cm.

Aceiasi relatie poate fi folosita pentru a determina scara fotografica a unui sistem digital satelitar sau a unuia aeropurtat, daca GSD - ul este cunoscut si de asemenea dimensiunea efectiva a elementului fotosenzitiv CCD este cunoscuta. De exemplu , presupunand ca elementul CCD este de 12 (2.117 dpi) si GSD - ul de 0,8m., scara fotografica echivalenta este de ~ 1 : 11.000.

Trebuie foarte multa atentie sa nu se confunde GSD - ul cu rezolutia interpretativa. In timp ce aceasta este rezolutia adevarata (reala), GSD - ul reprezinta amprenta pixelului la nivelul terenului, iar interpretarea (identificarea) unei trasaturi (linii) este adesea mai buna de cat valoarea GSD.

1.7.2.Starea fenologica a vegetatiei.

(infrunzit / desfrunzit).

In particular pentru toate hartile la scari mari, aproape toate culegerile (preluarile) de imagnii trebuie sa fie realizate in timpul perioadelor fenologice caracterizate prin lipsa frunzisului, pentru a se realiza culegerea optima a datelor de cota necesare generarii MDA - urilor. Numai cu arborii fara frunzis se poate atinge culegerea cotelor la nivelul terenului descoperit (bare earth). Pentru hartile relaizare la scari mici, consideratiile privind situatia fenologica, infrunzit / desfrunzit pot fi adesea diminuate, in sensul culegerii cotelor la nivelul mediu al coronei arborilor, pentru ca apoi sa fie reduse la nivelul terenului descoperit. In cazul unui utilizator care solicita datele de cota numai pentru productia ortofoto digitala, cerinta lipsei frunzisului, se poate rezolva asemanator.

1.7.3.Puncte de sprijin sau reper.

(Ground control points)

Numarul si distributia punctrlor de sprijin sau reper (ground control points), se bazeaza primar pe prezenta suprafetelor ocupate de apa, in interiorul perimetrului proiectului si pe implicatia, daca echipamentele ABGPS / UMI sunt folosite pentru culegerea datelor. De multe ori cand ambele echipamente ABGPS / UMI sunt implicate in procesul de culegere al datelor, la aerotriangulatie se poate renunta pentru unele proiecte, in care punctele de reper servesc ca puncte de control al calitatii.

Datele provenite dela GPS - ul aeropurtat, chiar culese intr - un numar minim, diminueaza foarte mult cantitatea de puncte de reper solicitate pentru toate tipurile de proiecte. Datele provenite de la ABGPS, in esenta servesc ca ,,puncte de reper'' aditionale, in timpul etapei de aerotriangulatie. Costul acesteia este in general mai mic cu 10% din costul total al proiectului, pe ansamblu datorita abordarii digitale automate a aerotriangulatiei. Din punct de vedere al procuratorului de servicii, totusi punctele de reper pot conduce costul si logistica proiecului:

. Este dificil sa se masoare si premarcheze cu panouri, punctele de reper

in zonele urbane dense. Unele municipalitati sunt slab echipate pentru

a realiza aceasta sarcina, deoarece ea este executata numai la intervale

periodice. Premarcarea cu panouri, daca este solicitata, impune cel

putin o problema de logistica, care impune sincronizarea cu misiunile

de zbor (aerofotografiere).

. Unor municipalitati l - i se solicita sa mentina suficiente puncte de

reper, in special in zonele cu vegetatie extensiva sau cu suprafete

acoperite de apa.

Prezenta unor suprafete largi sau numeroase, acoperite cu apa poate solicita benzi de imagini trasversale, care ajuta cuprinderea zonelor cu apa, pentru a pune la dispozitie puncte de reper pana la limita apei. Daca stereomodelele complete nu sunt posibile peste apa, puncte de reper aditionale vor fi solicitate pe fiecare parte a zonei.

Punctele de reper sunt in general marcate cu panouri, anterior aerofotografierii. Dar, aceasta operatie implica cosum de timp si planificarea unor costuri. In unele cazuri, pot fi utilitzate pentru control (reperi), puncte

fotoidentificabile, care sunt usor de identificat si masurat (determinat), la toate scarile salicitate in proiect.

1.7.4.Consideratii privind GPS - ul aeropurtat

( ABGPS).

Proiectarea zborului (aerofotografierii) luand in consideratie implicatiile utilizarii echipamentului ABGPS, schimba substantial acoperirea generala cu imaginii a zonei cuprinsa intr - un proiect. Prin utilizarea GPS - ului aeropurtat, benzile traditionale transversale , care mentin rigoarea unui bloc de imagini, in general nu mai sunt necesare. Numai proiectele care cupind o zona configurata neuniform, sau includ suprafete cu luciuri de apa, vor solicita unele tipuri de benzi transversale. In plus, timpul din zi trebuie sa fie atent si judicios considerat, pentru a se asigura o configuratie adecvata de sateliti. Timpii cand satelitii sunt sub orizont trbuie sa fie eliminati, iar pentru aceasta pot fi utilizate pograme sofisticate de poiectare a misiunilor de aerofotografiere, care iau in considerare acest aspect. Perioadele de timp cu saderi sau licariri ale luminii solare, care interfereza cu semnalele GPS, trebuie de asemenea sa fie eliminate.

1.7.5. Conditii atmosferice.

In general conditiile atmosferice se refera la zilele lipsite de acoperire cu nori si preferabil fara conditii de ceata josa, cauzata de nivelul ridicat al umiditatii. Pentru generarea MDA - urilor preluarea de imagini sub acoperirea cu nori, poate fi considerata ca ofera o iluminare inca suficienta, pentru a se masura si interpreta zonele cu contrast scazut.

In cazul imaginilor satelitare, acoperirea cu nori nu trbuie sa depaseasca 10%, in marea majoritate a situatiilor. Asa cum s - a specificat anterior, acesta este poate factorul cel mai limitativ, pentru imaginile satelitare din multe zone ale lumii.

1.6. CAPABILITATI SI LIMITARI

Daca pentru operatia de generare a modelului digital altimetric, sunt solicitate cote culese la nivelul terenului descoperit, mijloacele fotogrametrice in general inregistreaza limitari sau constrangeri referitoare la cost, cauzate numai de acoperirea densa cu vegetatie. In acest caz de acoperire sezoniera a arborilor, cum este spre exemplu cea datorata frunzelor de talie mare, se impune ca arborii sa fie desfrunziti. Chiar in conditiile oferite de lipsa frunzelor, masurarea de cote printre arborii desfrunziti va impune consum de timp si subsecvent cresterea costului.

Avantajele primare ale abordarii fotogrametrice a culegerii (esantionarii) datelor din imagini, impune sublinierea urmatoarelor aspecte:

Imaginile pot fi reutililizate si pentru alte scopuri, astfel cum este

culegerea de date planimetrice.

Imaginile totdeuna se pot folosi pentru a corecta erorile comise sau

datorate omiterilor, din ultimul timp.

Etapele astfel cum sunt editarea si finisarea, totdeauna se pot sprijinii

pe un steromodel pentru a rezolva discrepantele si corecta erorile la

cea mai inalta precizie pusa la dispozitie de sistem.

. Este o abordare probata si verificata o perioada lunga de timp si de a -

semenea foarte temeinic inteleasa.

1.6.1. COMPARATIE CU TEHNOLOGIILE

CONCURENTE / COMPLEMENTARE.

Mijloacele de ridicare terestra a terenului, sunt in general mai putin eficiente de cat cele fotogrametrice si au fost abandonate pentru unele scopuri. Desi ofera o precizie superioara, tehnologia topografica se dovedeste a fi eficienta numai in cazul aplicatiilor ce acopera zone de teren restranse, astfel cum sunt: proiectele de detaliu pentru aeroporturii, obiective industriale, cvartale de locuinte, realizarea intersectiilor (nodurilor) de cai de comunicatii, a unor tronsoane din traseul cailor de comunicatii, etc.

Pentru realizarea aplicatiilor ce cuprind suprafete mari de teren, cum sunt cele aferente realizarii de harti si planuri topografice, proiectarea lucrarilor de imbunatatiri funciare, cailor de comunicatii, exploatarea imaginilor (inregistrarilor) de teledetectie, studiul fenomenelor de hazard si risc la nivel regional, sau diverse alte scopuri, experienta acumulata pana acum, plaseaza tehnologia fotogrametrica in gama celor mai adecvate, disponibile operational.

Principala alternativa a tehnologiei fotogrametrice este tehnologia LIDAR, sau o combinatie eficienta a acesteia, cu cea fotogrametrica. Echipamentele specifice tehnologiei LIDAR si prelucrarea datelor culese prin intermediul acesteia, au parcurs faza de inceput, iar peste cativa ani se apreciaza ca vor fi in plina maturitate.

Tehnologia LIDAR este un alt mijloc util pentru companiile si firmele de cartare, iar aplicarea sa are avantaje si dezavantaje pentru fiecare virtual proiect, in raport cu abordarea fotogrametrica a acestuia. Asa dupa cum timpul si experienta bazata pe tehnologia LIDAR au avansat, deja este aproape comun sa se vada ambele tehnologii, utilizate in cadrul aceluiasi proiect pentru a se opitimiza livrarile produselor solicitate si costul lor.

Avantajele tehnologiei LIDAR includ:

. Culegerea rapida a unei cantitati foarte mari de date de cota.

. Culegerea unei cantitati foarte mari de detalii.

. Camp de vedere mic (ingust), care nu pune probleme de acoperire a

detaliilor ( constructii, teren accidentat, etc.).

. Culegerea datelor direct in format digital.

. Abilitate de ,,vedere prin vegetatia foarte densa'', substantial mai bu -

na de cat cea oferita de abordarea fotogrametrica.

. Precizie adecvata pentru toate scarile si in special scarile foarte mari.

. Multa permisivitate privind conditiile de zbor ( sub acoperire cu nori,

ziua / noaptea, etc.).

In privinta dezavantajelor tehnologiei LIDAR in raport cu tehnologia fotogrametrica, sunt de mentionat umatoarele aspecte:

. Solicita prelucrarea unor cantitatii mari de date - in general de sute

de ori mai multa informatie de cat cea preluata cu mijloacele foto -

grametrice. Subsecvent acest aspect implica mai mult timp de edit -

are si programe (software) mult mai specializate. Editarea datelor

poate deveni atat de extensiva, incat ea sa depasasca cu mult vari -

anta fotogrametrica a culegerii datelor folosind operatori bine ins -

truiti si cu experienta.

. Multe cote sunt culese pe suprafata elementelor (detaliilor) rezul -

tate in urma activitatii umane (astfel cum sunt constructiile) si tre -

buie sa fie reduse la suprafata ,,terenului descoperit - bare earth'',

pentru a putea ulterior sa fie utilizate in cadrul cartarii topografice,

la generarea MDA -urilor si trasarea nivelmentului/trasarea curbe -

lor de nivel (contouring). Cu toate ca au fost dezvoltate unele tehnici

automate pentru ,,filtrarea'' datelor, in sensul aducerii lor la nivelul

terenului descoperit, trebuie mentionat ca acestea sunt inca in faza de

inceput, de cercetare, investigare si experimentare. Cuplata culegerea

de date cu numarul urias al acestora, va conduce la o crestere a tim -

pilor de editare si in zonele care pot fi culese rapid de catre operatori

bine instruiti si experimentati - in special zonele fara vegetatie si zo-

nele urbane.

. Campul de vedere ingust presupune mai mult timp de zbor. Acesta

este totusi socotit pe zi / noapte si aproape tot timpul pare sa fie ne -

sar pentru capabilitatea LIDAR -lui .

. Precizia este acceptabila pentru aproape toate produsele, dar preci -

ziile inalte de la scarile mari sunt inca problematice - astfel ca de

exemplu echidistanta de 0,25 - 0,30 cm. Aceasta situatie se datorea -

za partial netezirii (nivelarii) datelor la o suprafata exacta dar repre -

zentativa si de asemenea faptului ca valorile de cota extrase prin teh-

nologia LIDAR sunt o mediere peste cotele finite reprezentative ale

terenului. Daca valorile de cota reprezentative locale sunt de aseme -

menea mari in raport cu precizia verticala ceruta, in special in zonele

cu teren accidentat, specificatiile produselor pot sa nu fie indeplinite.

. Curbelor de nivel generate automat prin procesul tehnologiei LIDAR

le lipseste netezimea (desfasurarea aparenta neteda), specifica celor

trasate manual prin compilare fotogrametrica si care urmeaza prin -

cipiile licentierii cartogtafice. Acest aspect se evidentiaza in special

la curbele de nivel trasate in lungul liniilor de mal ale raurilor si la

la felul (maniera) cum traverseaza curbele de nivel raul, de pe un

mal pe celalalt.

. Dependenta foarte puternica de date de calitate superioara culese cu

ABGPS - ul si UMI. Echipamentul neperformant (cu functionare

necorespunzatoare), conditiile atmosferice, sau rezultatele slabe pr -

ovenite de la ABGPS, pot invalida un zbor si solicita repetarea cul -

egerii datelor. Abordarile fotogrametrice adesea folosesc datele pro-

venite de la UMI, ca suport (intarire) al prelucrarii in timp ce LIDA-

RUL le solicita pentru coordonatele teren. In cadrul abordarilor fo -

togrametrice refacerea culegerii de date poate sa nu fie solicitata, cu

conditiatia ca suficiente puncte de reper sa fie disponibile pentru

aerotriangulatie.

. Fara imagini, verificarea datelor si rezolvarea ambiguitatilor de cota

devine problematica. Mijoacele fotogrametrice de asemenea ofera

posibilitatea de a reface culegera de cote, ceea ce explica de ce mul-

te sisteme LIDAR utilizeaza asociera cu camerele (senzorii) digi -

tali.

Abilitatea LIDAR - lui ,, de a vedea prin arbori'', este practic unul dintre rationamentele primare pentru care este ales, dupa mijloacele fotogrametrice. Prin inspectarea retururilor multiple de semnal asociate cu fiecare punct, suprafata terenului pote fi adesea determinata ca un opus al cotelor varfurilor copacilor. Copacii densi cu frunze de talie mare, in conditia fenologica de lipsa a frunzisului (desfrunziti) vor fi de asemenea amendabili pentru LIDAR, in timp ce conditia fenologica de infrunzit poate exclude observarea (vederea) de catre senzor a terenului. Zonele dens populate cu arbori de pin (in general conifere), impiedica utilizarea LIDAR - lui precum si aplicarea solutiilor fotogrametrice.

1.9. POSTPRELUCRAREA

Dupa generarea fotogrametrica a MDA - urilor, postprelucrarea intervine numai in urmatorele situatii:

. editarea datelor de cota generate prin corelare digitala.

. generarea cubelor de nivel de la datele de cota.

. conversia de format a datelor de cota.

Cantitatea editarii interactive solicitata in cazul corelarii digitale, devine un factor limitator, numai in varianta culegerii automate a datelor de cota. Ea pune probleme in urmatoarele situatii ;

. Reducerea cotelor la nivelul terenului descoperit in zonele urbane sau

cu vegetatie foarte densa.

. Editarea zonelor susceptibile de erori, astfel cum sunt cele cu contrast

foarte mic si variatii de cota extensiv localizate, care produc curbe de

nivel afectate de ,,zgomot''. Aceasta situatie apare in special pentru

echidistantele foarte mici al curbelor.

. Pierderea in procesul de culegere a cotelor de suficiente detalii in

jurul liniilor de frangere a pantei naturale sau artificiale.

. Corelarilor false (cotelor eronate) din zonele cu contrast si continut

mic.

. Limite insuficient detaliate intre teren si suprafetele acupate de apa.

Multi utilizatori ai abordarilor bazate pe corelarea digitala, regleaza parametrii corelarii pentru alinierea lor cu caracteristicile din proiecte, sau chiar zoane din interiorul proiectelor. In plus, familiarizarea cu caracteristicile fiecarui algoritm de corelare si pachetele de programe aferente, conduce la proceduri focusate pe probleme de cunostere. Functiile editarii ,,de masa'' astfel cum sunt cele de corectare a zonelor din jurul suprafetelor cu apa si reducerea cotelor deterinate pe varfurile copacilor la ,,terenul descoperit'', sunt adesea dezvoltate si proiectate pentru abordarea bazata pe corelarea digitala.

Generarea curbelor de nivel de la datele de cota este partial autmata, pentru ca inca implica o mare cantitate de interventie pentru operare interactiva. Firmele de cartare totdeauna fac eforturi sa genereze curbele de nivel astfel in cat acestea sa fie cat mai netede si sa adere profesional la principiile licentierii cartografice. Situatiile care aproape todeuna implica interventia operarii interactive includ:

. Asigurarea ca traseele curbelor intersecteza (traverseaza) liniile de

frangere a pantei la unghiuri corecte si sunt ,,ascutite'' spre cata supe -

rioara.

. Asigurarea ca traseele curbelor nu se intersecteaza sau se suprapun si

astfel sa prezinte probleme de interpretare in teren accidentat.

. Plasarea curbelor intermediare (auxiliare) in terenul usor variat pentru

a asigura precizie.

. Plasarea cotelor reprezentative (spot elevation) pentru a marca mini -

mele si maximele locale in toate tipurile de teren si de asemenea pen -

tru a servi ca valori de cota absolute, dispuse la intervale periodice.

Depinzand de procuratorul de servicii de cartare sau cerintele utilizatorului final, formele native de MDA -uri si formatele, pot necesita conversie (transformare) sau translatie. De exemplu, cartarea la scarile mari aproape totdeuna solicita liniile de frangere a pantei si cotele reprezentative (spot elevations) pentru a se asigura generarea corespunzatoare (propie) a curbelor de nivel, care in general implica un format de retea triangulata neuniform (TIN - Triangulated Irregular Network). Unele cartari, totusi solicita seturi de cote structurate uniform sub forma de retea sau grila, dar si acestea trebuie sa fie extrase din date TIN.

1.10. CONTROLUL CALITATII.

MDA - urile produse prin intermediul mijlocelor fotogrametrice sunt controlate calitativ pe baza urmatoarelor elemente:

. Esantionarea statistica a cotelor masurate in punctele de verificare si/

sau reper (control points).

. Inspectarea curbelor de nivel si / sau suprafetei retelei TIN, supra -

puse peste o imagine stereoscopica.

In multe cazuri punctele de reper si / sau verificare, sunt puse la dispozitie de catre procuratorii de servicii de cartare si fie verificate de o firma de cartare sau de catre procurator insusi. Daca este utilizata aerotriangulatia, multe firme de cartare de asemenea aleg puncte fotoidenificabile utilizate in procesul de aerotriangulatie, ca puncte de control al calitatii. Aceste puncte sunt apoi folosite pentru verificarea masuratorilor realizate in procesul de compilare in general, verificarea valorilor lor comparativ cu cele interpolate din MDA si de asemenea verificrea plasamentului orizontal pe produsele ortofoto digitale.

Comportamentul corespunzator al curbelor de nivel, de asemenea implica o verificare vizuala rapida, comparata cu insasi calitatea MDA -lui. Un numar de pachete de programe pun la dispozitie capabilitatea de a vizualiza suprafata TIN (laturile triunghiurilor) pentru a se determina conformanta cu suprafata terenului.

1.12. APLICATII ALE UTILIZATORILR.

Utilizarile MDA - urilor deduse fotogrametric, se impart in mai multe clase. Pe ansamblu, se disting urmatoarele clase principale:

. suport al trasarii curbelor de nivel topografice,

. generarea produselor ortofoto digitale,

. multiplele solicitari din domeniile ingineresti.

Curbele de nivel sunt fie livrate in forma digitala (de exemplu, ca polilinii si cote caracteristice) sau sub forma analogica de harta topografica imprimata pe suport clasic (hirtie), care este practic forma ce mai obisnuita. Diferit de hartile la scari mici, curbele de nivel sunt aproape totdeauna deduse pe baza datelor extrase din modelele de tip TIN.

Produsele digitale ortofoto au devenit un foarte popular tip de date, partial datorita faptului ca ele sunt produse provenite de la alte operatii, astfel cum sunt cartarea planimetrica si cea topografica folosind sursa de date fotogrametrice, si partial pentru ca ele pot fi folosite la reactualizarea datelor geospatiale din regiunile cu dezvoltare rapida. Bazele de date digitale ortofoto precise, pot fi folosite pentru a deriva date planimetrice, rezonabil de precise intr - o maniera expeditiva. Nu este neobisnuit sa se intalneasca specificatii, care cer generarea produselor ortofoto, inaite de datele planimetrice si topografice pentru poiectele mari. Dispunand de produsele ortofoto, utilizatorii finali pot deduce datele planimetrice pentru un numar de utilizari. Unele proiecte solicita generarea de ,, produse ortofoto digitale reale'' si unele date, care suporta scopuri de vizualizare astfel ca ,, fly-through'' si ,, vederi perspective'', unde imaginile sunt ,,drapate (suprapuse)'' peste modelul terenului. Un ortofotodigital real, este definit ca un produs in care partile detaliilor verticale nu sunt vizibile, ele reprezentand practic o proiectie ortografica reala, a detaliilor tridimensionale in spatiul hartii bidimensional. Cu toate ca nu sunt in mod obisnuit specificate, cel putin in produsele ortofoto reale sunt cerute, mai ales in zonele urbane grele, dominate de cladiri foarte inalte (cum sunt de exemplu in unele orase din diverse tari zgarie norii) si alte structuri mari.

Eforturile solicitate pentru scarile mari aproape totdeuna solicita livrarea de structuri asemenea celor de tip TIN, dar de volum minim, constituite dintr - un set de linii de frangera pantei si cote caracteristice. La scarile mici, utilizate in general pentru proiectare (planificare), sunt folosite seturile de date de cota structurate sub forma de retea uniforma (grila). Unele proiecte ingineresti de asemenea solicita livrarea profilelor de cota, care sunt adesea derivate din date structurate sub forma de retea de triungiuri (TIN). In unele cazuri, astfel cum sunt cele aferente proiectelor pentru autostrazi, care necesita profile in lungul axului central si profile transversale, perpendiculare pe acest ax, datele sunt adese ori compilate direct in forma de profil. In aceasta situatie, cotele sunt masurate in lungul azimutelor programate, corespunzatoare fiecarui profil, iar unde este cazul, fiecarei linii de frangere apantei. Evident, echipamentele actuale de baza sunt statiile fotogrametrice digitale.

1.13. PROGRESE TEHNOLOGICE.

Progresele tehnologice din ultima perioada, care ajuta abordarile fotogrametrice includ:

. utilizarea sistemelor digitale de preluare a imaginilor,

. progresele realizate in domeniul echipamentelor UMI,

. progresele realizate in domeniul tehnicii de corelare digitala,

. progresele fara suprapuneri din domeniul stocarii, regasirii si preluc -

rarii datelor de cota.

1.14. Produse fotogrametrice generate pe baza MDA, folosite la identificarea si

delimitarea zonelor de hazard si risc a fenomenelor naturale.

1.14.1.Cartarea terenului

Asa dupa cum este cunoscut, in prezent hartile topografice si Sistemele Informationale Geografice ( SIG - urile) sunt larg folosite la toate nivelele guvernamentale, academice si ale economiei de stat si particulare. Cu toate ca utilizarile lor sunt extrem de diverse, ele tipic se sprijina pe straturile (,,layers'') fundamentului SIG, care includ: (1) ortofotoimaginile digitale, (2) datele digitale de cota si (3) datele corespunzatoare straturilor de baza ce cuprind datele digitale aferente punctelor, vectorilor si poligoanelor, corespunzatoare structurilor hidrografice, de transporturi, precum si altor detalii planimetrice, care pot fi cartate fotogrametric, de la perechile de imagini stereoscopice (stereograme). De asemenea acestea includ si limitele administrative si denumirile toponimice sau ale proprietarilor, care nu sunt vizibile pe imaginile fotogramelor aeriene. In varful acestor straturi ale fundamentului SIG, straturi aditionale cu scop special sunt georeferentiate, astfel incat ele sa se muleze exact pe datele care alcatuiesc fundatia de baza.

Fara datele de cota, detaliile planimetrice inregistrate pe imginile aeriene sau satelitare individuale contin deplasari datorate reliefului, unde detaliile inalte care depasesc o cota de referinta stabilita (datum vertical) sunt deplasate radial in afara sau catre marginea imaginii. Aceasta inseamna ca imginile ortofoto - digitale, hartile topografice si hartile planimetrice pe care nu sunt trasate (reprezentate) curbele de nivel sau datele de cota, nu sunt precise din punct de vedere orizontal, deoarece la efectuarea procesului de cartare nu a fost considerat efectul cotelor.

1.14.2 Harti planimetrice.

O harta planimetrica reda (arata) pozitia orizontala a detaliilor planimetrice, dar fara sa aiba trasate pe ea traseele liniilor curbelor de nivel sau alte mijloace pentru afisarea 3D a topografiei terenului. Asa dupa cum este cunoscut, multe harti planimetrice sunt generate prin intermediul imaginilor aeriene (fotogramelor) utilizand tehnicile si metodele stereofotogtametriei, dar cu exceptia fotogrametristilor care realizeaza operatia de cartare, nu este larg inteles ca datele digitale de cota sunt elemente critice in cadrul poductiei de harti planimetrice. Ratiunea principala a acestui aspect sunt deplasarile datorate reliefului terenului.

O imagine aeriana este o vedere perspectiva a terenului, asa cum acesta este vazut de deasupra, vedere ce este denumita si vedere sau imagine ortogonala. Daca imaginea sau fotograma este preluata exact vertical, de exemplu fotografiata cu o camera al carui ax optic coincide cu directia verticalei locului, detaliile planimetrice mai inalte, vor avea pe imaginea fotogramei o scara diferita fata de cea a detaiilor aflate la o cota mai mica in raport cu nivelul mediu al marii. Marimea sau magnitudinea deplasarilor datorate reliefului a detaliilor inregistrate fotografic pe imaginea fotogramei, este o functie de distanta focala a obiectivului sau opticii de imaginare a camerei, inaltimea detaliului reprezentat (cartat) si distanta detaliului fata de centrul imginii fotogramei. Deplasarea datorata reliefului este corectata prin procedurile stereofotogrametrice, care prin natura lor intrinseca, iau in considerare aceste variabile. In plus, daca fotogramele aeriene nu sunt preluate riguros exact vertical (practic ele foarte rar sunt verticale sau nadirale, datorita dinamicii platformei purtatoare a senzorului sau avionului) astfel ca ele de asemenea prezinta deplasari datorate inclinarii longitudinale si transversale a platformei in momentul expunerii sau preluarii imaginii fotogramei. Procedurile specifice streofotogrametriei corecteza deplasarile datorate inclinarilor platformei, in pus fata de cele datorate reliefului.

Rezultatul efectiv este ca hartile planimetrice nu sunt in mod normal produse de precizie sub aspect orizontal, daca la efectuarea procesului de cartare nu se ia in considerare efectul cotelor terenului. Exceptie de la aceasta regula fac limitele administrative, limitele parcelelor ce apartin diversilor proprietari precum si alte detalii panimetrice, care nu apar pe imaginile aeriene si in mod practic nu sunt cartate stereofotogrametric, ci pe baza masuratorilor de unghiuri si distante, realizate folosind tehnologiile topografice. Deci, deoarece limitele administrative precum si limitele parcelelor apartimand diferitilor proprietari nu sunt vizibile pe imaginile aeriene sau satelitare, pentru cartarea lor se utilizeaza totdeauna ridicarile topografice de teren.

Harti topografice

Hartile topografice in mod normal includ detaliile planimetrice precum si traseele curbelor de nivel topografice, la care se adauga punctele din teren cu cote reprezentative sau dominante (spot heights). Aceste produse de cartare, aparent par sa nu indice ca hartile topografice trebuie sa includa si un sortiment de date digitale de cota (cum sunt de exemplu MDA - urile sau TIN - urile convertite in curbe de nivel) in conformitate cu producerea cotei, care reprezinta un element critic al esentei hartilor topografice.

Toate cerintele cartarii topografice pot fi satisfacute prin stereofotogrametrie sau in combinatie cu datele digitale de cota produse de echipamentele IFSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) ori cele LIDAR. In acest sens un al exempu foarte concludent este cel al curbelor de nivel batimetrice, care sunt produse pe baza datelor digitale batimetrice, obtinute prin intermediul LIDAR - ului aeropurtat, precum si a datelor digitale provenite de la echipamentele de tip sonar.

1.14.4. Ortofotohartile digitale.

Ortofotohartile digitale nu includ datele de cota in sine, dar ele nu pot fi

produse eficient din punct de vedere al costului, fara datele digitale de cota, continute in MDA. Asa dupa cum sa mentionat anterior, la baza hartilor planimetrice stau imginile (fotografiile sau fotogramele aeriene ), care practic sunt vederi perspective ale terenului. Cand aceste imagini sunt digitizate, ele inca includ deplasarile datorate reliefului si inclinarilor platformei purtatoa a senzorului de preluare a imaginii. Aerotriangulatia produce cele sase elemente de orientare exterioara, pentru fiecare imagine (fotograma) asa dupa cum se cunoaste, iar statia fotogrametrica digitala (calculatorul) poate compensa (corecta) deplasarile datorate inclinarii platformei, dar cele datorate reliefului terenului sunt inca prezente in imagine. Prin proiectarea imaginii peste MDA - ul corespunzator zonei de teren cuprinsa in imagine, imaginea ,,drapata'' peste MDA compenseaza mult din deplasarea datorata reliefului, punand la dispozitie o proiectie ortografica aproximativa, care se apropie foarte mult teoretic, de o vedere ortogonala din spatiu. Dar aceasta este adevarata (reala) numai pentru detaliile planimetrice aflate la cotele terenului din MDA - ul utilizat. Detaliile planimetrice inalte, astfel cum sunt cadirile si turnurile sunt inca deplasate in afara sau spre exterior, iar partile laterale apartinand costructiilor inalte sunt vazute pe imagine atat ca o functie de inaltimea lor cat si ca funtie de distanta lor fata de centrul imaginii ,, drapate'' peste MDA.

Din cauza ca se vad partile laterale apartinand constructiilor, multe imgini ortofoto digitale utilizate in prezent, nu sunt ,,imagini ortofoto digitale reale''. Intr - o imagine ortofoto digitala reala, acoperisurile cladirilor foarte inalte trbuie sa apara exact peste fundatiile lor, iar pixeli corespunzatori partilor laterale, nu trebuie sa apara in imagine. Practic partile laterale aferente constructiilor nu trebuie sa apara in imagine, ceea ce echivaleza cu o imgine ortogonala. Totusi, partile laterale ale constructiilor inalte sunt inregistrate pe imginile fotogramelor aeriene si trebuie subliniat ca nu sunt solutii simple, solutiile aplicate pentru stergerea pixelilor din imagine, care practic trebuie sa lipseasca din imaginea ortofoto. Cu toate ca exista diferite programe destinate producerii de ,, imagini orofotodigitale reale'', procesul de productie este inca foarte complex si cu un pret de cost ridicat. Din acest motiv multe imgini ortofotodigitale nu reprezinta imagini riguroas ortogonale, echivalente practic cu vederi ale suprafetei terestre preluate de la infinitul fotografic, ce ar reprezenta un element foarte important al SIG. Pentru viitorul previzibil se va continua utilizarea MDA - rilor si mai exact sprijinul pe datele lor digitale pentru producerea de diferite forme de imagini ortofotodigitale folosite comun in prezent.

1.14.5. Harti de siguranta pentru inundatii realizate

pe baza produselor fotogrametrice digitale.

Dintre fenomenele naturale cu un puternic impact asupra teritoriului romanesc, in ultimii 5 ani se detaseaza inundatiile, care au produs pagube majore ce au afectat semnificativ economia ROMANIEI. Identificarea, localizarea si delimitarea zonelor expuse hazardului natural, in cadrul caruia inundatiile reprezinta un element de importanta majora, are ca finalitate elaborarea hartilor digitale de siguranta pentru inundatii, care vor fi utilizate pentru stabilirea masurilor riguros stiintifice de prevenire si protectie.

Studiul efectuat in cadrul contractului, propune realizarea hartilor de siguranta pentru inundatii pe baza produselor fotogrametrice digitale, abordare care reprezinta o tehnologie aplicata si testata de Agentia Federala de Management al Urgentelor(Federal Emergency Management Agency) din S.U.A.

Hartile de siguranta pentru inundatii (Flood Insurance Rate Maps, - FIRM) sunt practic un produs obtinut in urma combinarii produselor fotogrametrice descrise anterior. In esenta o harta de siguranta pentru inundatii, contine o harta planimetrica ce constituie harta de baza sau stratul (layerul) de baza, supra imprimata cu datele de cota aferente inundatiei de baza (Base Flood Elevation - BFE) si limitele zonei speciale de risc pentru inundatii (Special Flood Hazard Area - SFHA) calculate de la modelarea hidrologica a datelor de cota pentru intregul bazin de receptie al apelor si modelarea hidraulica a datelor de cota din vaile sau luncile inundabile, dar care nu include traseele efective ale curbelor de nivel.

Daca traseele curbelor de nivel se imprima pe hartile de sigurata pentru inundatii (FIRM), care in esenta sunt harti planimetrice, asa cum sa specificat anterior, un utilizator al hartii va vedea ca limitele zonei speciale de risc pentru inundatii (SFHA), intersecteaza traseele curbelor de nivel, dupa cum panta apelor de inundatii este in sensul curentului si in concordanta cu modelele pe calculator pentru evenimentele standard de inundatie (sanse de inundatii anuale de 10%, 2%, 1% sau 0,2%, referite comun ca inundatii la 10,50,100, sau 500 de ani). Un rau, efectiv nu inunda la o cota specificata, ci la cote variabile atinse in lungul sau. Practic hartile de siguranta pentru inundatii (FIRM - urile) arata uniform datele de cota aferente inundatiei de baza (BFE - urile), ce sunt relativ apropiate de alte date (BFE - uri, din amonte sau aval) care pot fi cu cel putin 30cm., mai mici sau respectiv mai mari. Uneori, cotele inundatiei de baza masurate in imediata vecinatate a unui pod sau podet tubular, in amonte sunt cu mai multii zeci de cenlimetri sau chiar metri, mai mari de cat apele masurate in imediata vecinatate din avalul podului sau podetului. Acest aspect nu rezulta de la schimbarile abrupte ale topografiei reliefului terenului, ci numai la podurile si podetele sub dimensionate, pentru debitele curentului de apa ce se asteapta sa rezulte pentru sansa de inundatii anuale de 1% (inundatii la 100 de ani), ceea ce face ca podul sau podetul sa actioneze similar unui baraj, situatie care creste riscul de inundatii pentru constructiile din amonte.

Pentru noile harti de siguranta pentru inundatii, denumite DFIRM (Digital Flood Insurance Rate Maps) se utilizeaza imaginea ortofotodigitala ca harta de baza, peste care se suprapun datele digitale de cota georeferentiate ale inundatiei. In fig. 1 se prezinta schematic conceptul care sta la baza noului produs de tip harta digitala de siguranta pentru inundatii (DFIRM - Digital Flood Insurance Rate Map).

Ffig. 1. . Componentele unei harti digitale de protectie

pentru inundatii (Dgital Flood Insurance Rate Map).

El reliefeaza ca o harta digitala de siguranta sau protectie pentru inundatii rezulta din combinarea urmatoarelor produse fotogrametrice: (1) o imagine ortofoto digitala ce are rol de harta de baza sau strat de baza in contextul SIG, (2) datele digitale de cota utilizate pentru realizarea modelarii hidrologice si hidraulice (H&H) si de asemenea a analizelor efectuate in cadrul acestui proces de modelare, si (3) datele digitale de inundatie (BFE si SFHA - Base Flood Elevation si Special Flood Hazard Area) ce se obtin de la modelarea hidrologica si hidraulica (H&H). Harta digitala de siguranta pentru inundatii (DFIRM) care rezulta din combinarea produselor fotogrametrice poate fi folosita pentru predictia pozitiilor (locatiilor) care au o sansa de inundatii de 1% sau mai mare in timpul orcarui an dat.

O problema ce apare este constituita de faptul ca hartile de protectie pentru inundatii (FIRM - urile) sau variantele lor digitale (DFIRM - urile) pot sa devina invechite deoarece riscul de inundatii este in premanenta crescator datorita activitatilor ce au loc in teren, astfel cum sunt de exemplu taierile de arbori (defrisarile suprafetelor impadurite) si acoperirea terenului cu beton sau asfalt, aspecte ce au ca efect absorptia unei cantitati mai mici de apa in pamant si cresterea accentuata a cantitatii de apa ce se scurge pe suprafata acestuia, ceea ce mareste anual riscul de inundatii. In acest context, cu toate ca forma topografiei terenului nu se schima prea mult, schimbarea acoperirii terenului si mai exact schimbarea acoreririi cu vegetatie a formelor morfologice de relief, creste foarte mult riscul de inundatii.

O a doua problema rezida in faptul ca modelarea hidraulica realizata prin intermediul datelor topografice extrase prin digitizarea curbelor de nivel de pe docunentele cartografice sau hartile tiparite pe hartie (hardcopy) avand spre exemplu echidistata curbelor de nivel de 5m., vor fi mai putin precise de cat modelarile hidraulice realizate pe date topogratice provenite din curbe de nivel cu echidistanta de 1m. Trebuie insa subliniat ca, datele topografice de precizie superioara sunt considerabil mult mai scumpe.

O data cu introducerea tehnologiei modelului digital altimetric (MDA), modelarile hidrologice sunt realizate pe diferite clase de modele digitale altimetrice, care conform specificatiilor din partea introductiva a studiului, pot fi obtinute mult mai rapid, eficient si cu nivelul de precizie solicitat, de cat datele digitale topografice, in special pentru zone extinse, cum sunt cele implicate in modelarile hidrologice. Tot referitor la modelarea hidrologica, un alt factor al sau ce se deduce foarte eficient, rapid si precis din datele digitale extrase din MDA, este determinarea volumului si vitezei apei, care se scurge pe suprafata.

Modelarea hidraulica se realizeaza pe modele digitale structurate sub forma de TIN, structura care faciliteza includerea diferitelor linii de frangere a pantei terenului in structura modelului, marindu-i hotarator fidelitatea morfologica, element ce defineste geometria sectiunii transversale a canalelelor si santurilor de scurgere a apei. Cerintele pentru modelarea hidraulica solicita TIN - uri, care sunt obtinute fie prin proceduri stereofotogrametrice conventionale sau digitale, ori prin intermediul tehnologiei LIDAR. Totusi. generarea liniilor de frangere a pantei se realizeaza cu cea mai buna, precizie si fidelitate prin procedurile de compilare stereofotogrametrica, astfel ca tehnologia LIDAR si cea fotogrametrica se pot combina pentru a obtine modelarea hidraulica optima, necesara productiei de harti de protectie pentru inundatii (Flood Insurance Rate Map).

1.15. Concluzii .

Modelarea digitala a terenului reprezinta o operatie importanta in cadrul diverselor aplicatii ale informatiei geospatiale. Modelele digitale ale terenului in special cele care se refera la modelarea digitala altimetrica a reliefului, in prezent se folosesc la realizarea unui larg diapazon de aplicatii, astfel cum sunt; generarea produselor ortofoto (ortofotoplanuri si ortofotoharti), modelarea 3D a oraselor, simularea diferitelor categorii de zbor ale vehiculelor aeriene si spatiale, sau instruirea in campul (teatrul) virtual de lupta, efectiv numarul aplicatiilor modelelor digitale fiind virtual nelimitat. Recent, Digital Earth (DE)(de exemplu Microsoft Virtual Earth si Google Earth) au explorat si implementat, ca un cadru de lucru organizational pentru informare despre Pamant (Earth), prin facilitarea permiterii utilizatorilor sa interactioneze, cerceteze si chiar sa faca simulari pe redarea virtuala a planetei. Deci ,modelele digitale ale terenului vor deveni critic permisive pentru diversele aplicatii anticipate ale Pamantului Digital (DE).

In acest context analiza efectuata in cadrul cercetarii a evidentiat in prima parte stadiul actual al tehnologiei fotogrametrice si posibilitatile acesteia de a oferii si modela date digitale, cu ajutorul carora se pote genera o paleta foarte lara de modele digitale si produse.

Astfel, metodele fotogrametrice folosite pentru realizarea de MDA - uri, sursele de imagini si georeferentiera, sunt elemente de baza ale tehnolgiei digitale, care faciliteza un nivel foarte inalt de automatizare, randament si precizie. Tehnologiile suport ce includ sistemele de scanare a imaginii, GPS - ul aeropurtat (ABGPS), unitatea de masurare inertiala (UMI) si aerotriangulatia automata, au devenit elemente esentiale ale ansamlului tehnologic.

Metodele de culegere a datelor initiale aferente MDA - urilor sunt conditionate direct de echipamentele folosite, iar in cadrul acestora actualmente statiile fotogrametrice digitale au devenit echipamentul dominant. Totusi, sunt folosite si statiile analitice, avand in vedere ca acestea integreaza in structura lor platforme de calcul puternice si performante, dar in ROMANIA achizitionarea unor astfel de echipamente nu se mai justifica, datorita depasirii lor tehnologice. Practic, partea de software este acum elementul principal.

Tipurile de senzori sau diversificat, principali senzori folositi pentru preluarea imaginilor din care se extrag (esantioneaza) datele modelelor digitale fiind senzorii electronici.Totusi, un numar destul de mare de proiecte se mai realizea pe baza imagnilor preluate pe film fotografic, avand in vedere faptul ca imaginile asigura un nivel corespunzator de precizie si randament, iar transpunerea in format digital se poate realiza prin scanare. Imaginile preluate pe film vor scadea drastic, o data cu inlocuirea masiva a camerelor fotogrametrice calasice cu camerele digitale. Un alt aspect ce trebuie subliniat tot in acest sens, este cresterea numarului platformelor satelitare echipate cu senzori electronici de foarte inala rezolutie, ce pot livra date pentru generarea modelelor digitale altimetrice.

Un fator de importanta majora al obtinerii datelor modelului digital este conditionat de proiectarea preluarii imaginilor, in cadrul careia se subliniaza rezolutia imaginii, starea fenologica a vegetatiei si punctele de sprijin sau reper. Tot in legatura cu proiectarea preluarii de imagni, se impun consideratii privind GPS - ul aeropurtat (ABGPS) si conditiile atmosferice.

Evident tehnologia fotogrametrica are importante cabilitati, iar aspectele sale limitative se pot evidentia clar, prin comparatia cu tehnologiile concurente / complementare.

Ansamblul cadrului tehnologiei este completat cu aspectele legate de controlul calitatii, principale aplicatii ale utilizatorilor si progresele tehnolgice.

Ulima parte a studiului realizat in contract, evidentiaza produsele fotogrametrice generate pe baza MDA, folosite la identificarea si delimitarea zonelor de hazard si risc a fenomenelor naturale. Sunt prezentate sintetic: cartarea terenului, hartile panimetrice, hartile topografice si ortofotohartile digitale, dupa care este propusa o slutie pentru obtinerea hartilor de siguranta sau protectie pentru inundatii, bazata pe combinarea produselor fotogrametrice digitale.