کد : 4082
تاریخ درج مقاله : دوشنبه 27 مهر 1388 
آشنایی با فتو گرامتری
پایه گذار علم فتوگرامتری یک سرگرد فرانسوی به نام لوسدا(A. Laussedat) بوده است.
 گروه : علم و دانش / فنی و مهندسی
● تاریخچه :

پایه گذار علم فتوگرامتری یک سرگرد فرانسوی به نام لوسدا(A. Laussedat) بوده است. او در سال 1859 به کمیسیون آکادمی علوم پاریس نشان داد که انسان چگونه می تواند با استفاده از زوج عکس، مختصات نقاط را محاسبه کند. در همین زمان در آلمان شخصی به نام مایدن باور(A. Meydenbaver) اولین آزمایش موفق خود را تحت عنوان فتوگرامتری ساختمان پشت سر گذاشت. این علم در اتریش از تاریخ 1887 تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است. دو مهندس اتریشی به نام های هافرل(Hefferl) و ماورر(Maurer) اولین طرح دستگاه فتوگرامتری را جهت استفاده در راه سازی و آبرسانی به انجام رساندند. بعد از اینکه در سال 1901 پالفریش (Pulfrich ) مقدمات علم ستریوفتوگرامتری را ارایه کرد، راه را برای مخترع با ذوقی به نام اورلز (Orels) که دستگاه استریواتوگراف را در سال 1909 اختراع کرد، هموار ساخت .

● فتوگرامتری چیست:

فتوگرامتری به معنای عملیات اندازه گیری روی عکس می باشد که شامل عکسبرداری از اشیا، اندازه گیری تصاویر اشیا روی عکس ظاهر شده و تبدیل این اندازه ها به شکلی قابل استفاده(مثلا نقشه های توپوگرافی) می شود. امروزه فتوگرامتری به دو شکل استفاده می شود .

1 ) شکل کلاسیک آن عبارت است از اندازه گیری های کمی روی عکس که حاصل آن تعیین موقعیت مسطحاتی و ارتفاعی نقاط، مساحات و احجام بوده و در نتیجه آن، نقشه های مسطحاتی و توپوگرافی به دست می آید.

2) دومین شکل استفاده از فتوگرامتری، تفسیر عکس است که در آن عکس ها به صورت کیفی بررسی و از آن ها به عنوان مثال در زمین شناسی، خاک شناسی، تخمین سطح زیر کشت در کشاورزی، تشخیص آلودگی آب و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود. در عملیات فتوگرامتری و تفسیر عکس های هوایی، عکس مناسب چه از نظر مقیاس و چه از نظر سایر مشخصات اهمیت ویژه ای دارد. در واقع عکس های هوایی اساس کلیه عملیات اجرایی است و به همین دلیل برای انجام عکسبرداری هوایی، مطالعه کامل برای تعیین مشخصات عکس، از هر نظر لازم است. بعلاوه چون بیشتر اوقات علاوه بر تهیه نقشه های توپوگرافی، از عکس ها به منظورهای مطالعاتی نیز استفاده می شود، در تعیین مشخصات عکسبرداری هوایی علاوه بر ملاحظات فنی نقشه برداری، ضوابط مربوط به تفسیر عکس های هوایی نیز مدنظر قرار می گیرد. این عوامل عبارتند از :

الف ) محدوده یا مسیر عکسبرداری

ب) مقیاس عکس یا نقشه مورد تقاضا

ج ) مقدار پوشش طولی و عرضی هنگام تنظیم زاویه عدسی دوربین

د ) نوع فیلم

ر ) تاریخ، فصل و یا ساعت عکسبرداری

درحال حاضر سازمان نقشه برداری کشور با در اختیار داشتن یک فروند هواپیمای جت فالکن(Falcon) و چهار فروند هواپیمای دورنیر(Dornier)، توانایی تهیه عکس های هوایی را در هر نقطه از کشور دارد. این هواپیماها با برد پروازی 5/6 ساعت و ارتفاع پرواز بین 500 الی 42000 پا، عکسبرداری از هر نقطه و با هر مقیاس لازم را ممکن می سازند.

سازمان نقشه برداری کشور علاوه بر تهیه عکس های پوششی(در مقیاس 1:40000) برای تولید نقشه های بنیادی کشور و عکس های مطالعاتی و اجرای بسیاری از پروژه های بزرگ عمرانی بطور قایم در مقیاس های متفاوت، تهیه عکس های مایل رنگی و سیاه و سفید از مکان های مقدس و مذهبی، بناهای تاریخی، پروژه های عمرانی، کارخانجات صنعتی و مراکز اقتصادی و بازرگانی در مقیاس های بزرگ توانایی لازم را دارد.

● فرآیندهای فتوگرامتری :

نقشه برداری فتوگرامتری بواسطه 4 فرآیند کلی انجام میشود. این 4 فرآیند شامل

1) ثبت تصویر

2 ) ثبت اطلاعات ایستگاه های زمینی

3 ) تطبیق دقیق تصویر با زمین

4) مجموعه عوارض حاصل از مراحل فوق عموما هر پروژه فتوگرامتری یک کار واحد است.

هر پروژه بوسیله مجموعه ای از داده های مکانی توصیف می شود که این داده ها مربوط به بخش واحدی از زمین، با نیازمندی های مجموعه عوارض ویژه می باشند. نیازمندی های مجموعه تصاویر شامل انواع دقت ها و عوارض می باشد. هر قسمت از فرایندهای فوق شامل تعدادی زیر مرحله پردازشی است که بر اساس نیازمندی های مجموعه عوارض برای هر پروژه مخصوص میباشد

● ثبت تصاویر:

تصاویری که برای نقشه برداری فتوگرامتری استفاده می شود می تواند به دو سطح کلی تقسیم شود .

1) تصاویر مربوط به موقعیت افقی و عمودی عوارض و جزییات اشکال که با استفاده از عکس های هوایی نزدیک به عمود با رنگ طبیعی یا تک رنگ(سیاه و سفید) یا از تصاویر رقومی ماهواره ای بدست می آیند.

2) دیگر انواع تصاویر از قبیل عکس های هوایی مادون قرمز، تصویر اسکنر حرارتی، تصاویر ریز موج ها، تصاویر ماهواره ای چند طیفی و فراطیفی عموما برای تعیین داده های عوارض تکی به غیر از موقعیت و جزییات تصویر استفاده می شوند. این نوع از تصاویر می تواند وارد یک سیستم اطلاعات جغرافیایی شده و با دیگر اطلاعات زمین مرجع به کار رود .

● عکس های هوایی عمودی:

عکسبرداری هوایی نزدیک به عمود که برای نقشه برداری پلانیمتری و توپوگرافی استفاده میشود، عموما بصورت جفت عکس های برجسته نمایی(Stereo pair) جمع آوری میشود. هر عکسی با عکس بعدی که در همان مسیر پرواز برداشت میشود، همپوشانی دارد. برداشتن عکس ها بصورتی است که هر عکس با عکس جلویی خود 60 درصد و با عکس پایینی خود 30 درصد همپوشانی داشته و این پارامتر کمک می کند که بتوان عکس ها را بصورت برجسته مشاهده کرد.

عموما عوارض پلانیمتری(ساختمان ها، جاده ها و ...) و توپوگرافی(نقاط جرمی، خطوط شکسته و کانتورها) از عکسبرداری هوایی نزدیک به عمود با رنگ طبیعی یا سیاه و سفید جمع آوری می شوند. نقشه برداری پلانیمتری و توپوگرافی عموما دسته داده های نقشه ای پایه، برای یک سیستم GIS یا دسته داده های مهندسی می باشد، زیرا درستی محاسبات و استعلامات بر اساس درستی و کامل بودن این داده های پایه می باشد.

● تصویر طبقه بندی عوارض( Feature Classification Imagery ) :

تصویر طبقه بندی عوارض شامل عکسبرداری هوایی مادون قرمز، تصاویر ماهواره ای(چند طیفی و فرا طیفی) و اسکنرهای رقومی(حرارتی، ریزموج ها و ...) می باشد. این نوع تصاویر میتواند با دیگر تصاویر پایه یا مبنا تصحیح شده و در تحلیل های GIS مورد استفاده قرار گیرد. استفاده اولیه از تصاویر مادون قرمز در تحلیل سلامتی گیاهان و تعیین استتار بوده است. این تصاویر میتوانند رنگی و یا سیاه و سفید بوده و نمی توانند تغییرات حرارتی را مشخص کنند. تصاویر مادون قرمز سیاه و سفید در مقایسه با مادون قرمز رنگی دارای تصاویری با توان تفکیک درشت هستند، بنابراین بطور مستمر مورد استفاده قرار نمی گیرند.

● کنترل زمینی :

کنترل زمینی در فتوگرامتری جهت تصحیح تصاویر با زمین ضروری بنظر می رسد. دقت های کنترل زمینی باید عموما خیلی بیشتر از دقت مورد نیاز در نقشه برداری فتوگرامتری باشد. کنترل زمینی باید بر اساس روش اصلاح تصاویر که برای پروژه مورد استفاده قرار می گیرد، برنامه ریزی شود. یک تیم ماهر مشتمل بر فتوگرامترها با ابزارهای نقشه برداری و مهندسین مساح باید بر این برنامه نظارت داشته باشند. کنترل زمینی باید در اطراف منطقه مورد نقشه برداری باشد. نقاط کنترلی نیز در بخشهایی از عوارض زمینی موجود که در عکس ها دیده خواهد شد، مستقر می شوند و بقیه نقاط هم بر اساس نیاز در مجاورت عوارض زمینی موجود قرار می گیرند. پیشرفت های امروز در زمینه فن آوری GPS هوابرد باعث شده که جمع آوری موقعیت های افقی و عمودی مرکز هر عکس که در حین عملیات عکسبرداری برداشت شده، میسر شود. تعداد ایستگاه های زمینی بر اساس روش های اصلاح تصاویر تعیین می شوند. در پروژه های مناطق بسیار کوچک از روش های قراردادی برای اصلاحات استفاده می شود. این روش نیاز به حداقل 3 نقطه کنترلی افقی و 4 نقطه کنترلی عمودی در هر جفت عکس برجسته نما(Stereo pair) دارد. مثلث بندی هوایی یک روش پردازش ریاضی است.

● تطبیق تصویر با زمین:

فرآیند تطبیق عکس هوایی با زمین برای دقت نقشه نهایی حیاتی است. امروزه بیشتر پروژه ها با استفاده از روش مثلث بندی هوایی تطبیق داده می شوند. این روش به نقاط کنترل زمینی کمتری نسبت به روش های تطبیق قراردادی نیاز دارد. در روش مثلث بندی از نرم افزارهای کامپیوتری برای کنترل کیفیت نقاط انتخاب شده در تمام طول پروژه استفاده می شود. این روش نیازمند آن است که تصاویر گرفته شده ابتدا بلوک بندی شوند، بنابراین برای اجرای پروژه در مناطق بزرگ، می تواند مورد بررسی قرار گیرد. سرعت و کیفیت کنترلی بالای این روش باعث شده که برای پروژه های مناطق کوچک هم مورد استفاده قرار گیرد.

● جمع آوری عوارض:

عوارض در نقشه برداری فتوگرامتری عموما شامل 4 دسته می باشند:

1) عوارض توپوگرافیکی

2) عوارض پلانیمتری

3) ارتوفتوگرافی

4) کاربری زمین این نوع عوارض می توانند با دقت از روی جفت تصاویر برجسته نما(Stereo pair) جمع آوری شوند

1) عوارض توپوگرافیک:

این عوارض شامل دو دسته اند:

الف) نقاط جرمی Mass point: که شامل موقعیت افقی و عمودی نقاط ویژه روی زمین است.

ب) خطوط شکسته Breaklines: خطوطی هستند که بیانگر تغییر شدید در ارتفاع هستند مثل عوارض آبراهه ای و یا لبه جاده ها.

دو عارضه فوق در چندین نوع مدل ارتفاعی مورد استفاده قرار می گیرند و بصورت مدل عوارض زمین رقومی(Digital Terrain Model) یا (DTM) برای ساختن مدل ارتفاعی رقومی که تنها به نقاط جرمی برای ساختن آن نیاز است به کار می روند. مدل TIN بصورت یک مدل سطحی ایجاد می شود و توسط کامپیوتر مورد پردازش قرار گرفته و خطوط کانتور را ایجاد می کند. همچنین از این مدل برای طراحی و ایجاد داده های مقاطع عرضی در منطقه مورد مطالعه (مثل مسیر رودخانه ها برای تحلیل های هیدولیکی) استفاده می شود

2) عوارض پلانیمتری:

عوارض پلانیمتری ساختمان ها، جاده ها، راه آهن و ... را شامل می شود. این عوارض معمولا بصورت چندضلعی هایی مبتی بر پیرامون عوارض، جمع آوری می شوند. این عوارض باید در عکسبرداری هوایی دیده شوند. عوارض زیرزمینی بطور فتوگرامتریکی جمع آوری نمی شوند. میزان جزییات پلانیمتری عموما توسط مقیاس عکسبرداری جمع آوری میشود، مثلا نقشه برداری با مقیاس 1:600 عموما مسیر پیاده روها، تیرهای چراغ برق، پرچینها، جاده ها، جدول ها، مسیرهای فاضلاب، آبگیرها و شکل ساختارهای مجزا را در اختیار قرار می دهد. ولی در نقشه ای با مقیاس 1:16800 موارد ذکر شده فوق دیده نخواهند شد و ساختمان ها با سمبول های خاص نشان داده می شوند. هر چه مقیاس نقشه برداری فتوگرامتری بزرگ تر باشد به عکس های هوایی بیشتری با مقیاس بزرگتر نیاز است. زیرا جزییات بیشتری از عوارض پلانیمتری که قابل دید و چاپ هستند باید جمع آوری شود

3) ارتوفتوگرافی:

جمع آوری عوارض پلانیمتری زمان بر و پرهزینه است. ارتو فتوگرافی یک بستر اقتصادی را برای بیشتر پروژه ها فراهم می کند. ارتوفتوگرافی فرآیندی است که توسط آن انحراف های حاصل در سیستم دوربین و انحراف های حاصل از تغییرات ارتفاع را در عکس های هوایی اولیه از بین می رود. مقیاس عکس های هوایی باید با مقیاس افقی ارتوفتو نهایی و دقت و قدرت تفکیک پیکسل زمینی نهایی متناسب باشد. بنابراین اسکن عکس های هوایی باید با قدرت تفکیک بسیار بالا انجام شود. مدل ارتفاعی رقومی بدست آمده از عکس های هوایی نیز باید اسکن شود. این مدل برای ایجاد خطوط کانتور یا مدل سازی سطح زمین مورد استفاده قرار می گیرد. نرم افزارهای کامپیوتری، DEM و تصاویر اسکن شده را ادغام نموده و فایل هایی با تصاویر ارتوفتو را ایجاد می کنند. این فایل های تصویری دوباره مورد بازبینی قرار گرفته و تصحیحات مربوط به ناهنجاریهای رادیومتریک روی آن ها انجام می شود. از دیگر تصحیحات انجام شده، می توان به تصحیح مربوط به تغییرات ارتفاع پل ها و روگذرها با زمین اشاره کرد. تغییرات ارتفاعی مربوط به ساختمان های بلند معمولا انجام نمی شود مگر اینکه بطور ویژه در پروژه مطرح شده باش


سایت جامع علمی داکفا www docfa ir