Introduktion till fotogrammetrin

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

Mapillary crowdsourced fotografier Firma i Malmö

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

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

Lantmäteriet Exempel på bilder från en digital mätkamera

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 Känd inre och yttre orientering ger kunskap Om den inre streckade strålen. Med hjälp av den inre rekonstrueras den yttre strålen (heldragen).

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 )

Flygstråk med överlappande bilder Ideon Gateway I Ortofoto Flygbild 1 3 2 1 Ortofoto och flygbilder från Lunds kommun