Introduktion till fotogrammetrin Lars Harrie, Institutionen för naturgeografi och ekosystemvetenskaper Flera bilder är framtagna av Mikael Johansson, Lantmäteriet
Disposition 1)Introduktion 2)Tillämpningar av fotogrammetrin 3)Flygbilder 4)Fotografisk avbildning 5)Skalan i en flygbild 6)Avvikelse från centralprojektion 7)Ortofoto
Litteratur Se läsanvisningarna
Fotogrammetri = mätning i fotografisk bild, bildmätning
Fjärranalys = mätningar av egenskaper hos omgivningen från satellitbilder och flygbilder
Fjärranalys och bildtolkning Markanvändningskarta Flygbild Fotogrammetri 3D modell Topografisk karta/ geografisk databas Höjdmodell
2. Tillämpningar av fotogrammetrin
Terrestra mätningar Bra för små områden. Ger låg mätosäkerhet. Blir dyrt när stora områden ska karteras.
Fotogrammetriska mätningar Är ett bra alternativ när stora områden ska karteras och större mätosäkerhet kan accepteras.
Uppbyggnad av de nationella och kommunala geografiska databaserna Fotogrammetri Geografisk databas
Utförare av fotogrammetriska mätningar - Lantmäteriet - Trafikverket - Större kommuner - Tekniska konsulter
Lantmäteriet och kommuner genomför flygfotografering med ett par års mellanrum Ger bl.a. bra underlagsmaterial för hur samhället utvecklas
Geometrisk bildanalys besläktat med markfotogrammetrin Bild tagen från Umeå universitets hemsida
Medicinsk fotogrammetri används på t.ex. röntgenbilder KS ortopedi / KTH Fotogrammetri
3. Flygbilder Lina till ballongen Bild från Odenplan, Stockholm tagen från en ballong 1898. Flyghöjd ungefär 300 meter. Skala ungefär 1:5600. Från Minell et al., Flygbildsteknik och fjärranalys, 1993.
Focke-Wulf 58 Weihe.Lantmäteriets första flygplan. Köptes 1938.
Aero Commander - Lantmäteriet från 1970 till idag
Mätkameror
CCD-sensor CCD-sensor i form av detektormatris med format 90 x 84 mm för flygmätkameran Z/I DMC II. Pixelstorlek i sensorn (ungefärligt): 5,5 μm Antal rader ca 16 000 och kolumner ca 15 000 Matrisen rymmer alltså omkring 250 miljoner detektorelement
Lantmäteriet Exempel på bilder från en digital mätkamera
Upplösning i bilderna k r d Exempel: Pixelstorlek i bilden: 5,5 μm Ungefärlig skala i bilden: 1:20 000 Ungefärlig geometrisk upplösning i bilden: d = 20 000 * 5,5 μm = 0,11 m
Ljusförhållanden i bilder Ljus Ursprunglig bild Mörk Tonutjämnad bild Lantmäteriet och Nämden för skoglig fjärranalys (1993)
4. Fotografisk avbildning Bild Centralprojektion Karta Ortogonal projektion
Bild från mätkamera Rammärken eller Mätmärken y Bildcentrum eller Bildhuvudpunkt Koordinatsystem i bilden x Observera: Bildcentrum och Bildhuvudpunkt sammanfaller inte alltid. Vi bortser dock från det i denna kurs.
Inre orienteringen c kamerakonstanten H bildhuvudpunkten O Projektionscentrum x rammärken radiell felteckning Den inre orienteringen är känd från tillverkning/kalibrering av kameran
Yttre orienteringen Lodlinje Bildplan i positivläge 6 yttre orienteringselement per bild: Positionen för projektionscentrum (Xo, Yo, Zo) Riktningen för kameraaxeln. Bestäms av de tre rotationerna (ω, φ, κ; omega, fi, kappa) Den yttre orienteringen kan approximativt Bestämmas med externa sensorer (t.ex. GPS och gyron) men bestäms mer exakt i den fotogrammetriska beräkningsprocessen. Nadirpunkt Källa: A. Boberg
Fotografisk avbildning baseras på centralprojektion Inre orienteringen kamerans inre geometri Yttre orienteringen kamerans position och riktning Den yttre strålen (heldragen) rekonstrueras genom kunskap om den inre (streckad)
5. Skalan i en flygbild Skalfaktorn i en flygbild (m) är approximativt: m=h/c där h är flyghöjden och c är kamerakonstanten. Källa: A. Boberg
Skalvariationer Skalan varier dock eftersom: - Kameraaxeln sammanfaller inte helt med lodlinjen (dvs. inga stränga lodbilder finns i praktiken) - Topografin ger en radiell höjddeplacering - Jordkrökning
Radiell höjddeplacering I
Radiell höjddeplacering II Studier av likformiga trianglar ger: Källa: A. Boberg
6. Avvikelser från centralprojektion Refraktion i atmosfären Problem i bildplanet - bristande planhållning av film (analog kamera) - brister i digitala sensorn (CCDn) (digital kamera) Ofullkomligheter i kamerans optik (detta kan modelleras som en del av den inre orienteringen radiell felteckning) Vidare måste man ta hänsyn till jordkrökning, kartprojektionseffekter, etc.
Radiell felteckning
7. Ortofoto
Ortofoto Ett fotografi som är transformerat från centralprojektion till ortogonalprojektion Ortogonalprojektion Vad du skulle erhålla om du observerade från ett oändligt avstånd (jfr ortografisk kartprojektion) Skapande av ortofoto utifrån två flygbilder: (N,E)=f(x 1,y 1,x 2,y 2 )