Metode de Colectare a Datelor Gps Ul

CUPRINS

Introducere

Capitolul I – Metode de colectare a datelor

Metode clasice de colectare a datelor

Metode de colectare a datelor cu ajutorul sistemului global de poziționare(GPS)

Metode fotogrammetrice de colectare a datelor

Metode de colectare a datelor cu ajutorul teledetecției și al imaginilor satelitare

Capitolul II – Metode fotogrammetrice de colectare a datelor

2.1 Elemente de fotogrammetrie analogică

2.2 Elemente de fotogrammetrie analitică

2.3 Elemente de fotogrammetrie digitală

2.3.1 Camere digitale

2.3.2 Stația fotogrammetrică digitală

2.3.3 Obținerea imaginii digitale

INTRODUCERE

Științele măsurătorilor terestre au drept obiect determinarea formei, a

dimensiunilor Pământului și inclusiv redarea suprafeței acestuia în ansamblu sau pe

porțiuni. Cunoașterea teritoriilor ca extindere și conținut a fost și rămâne o cerință de bază

în organizarea multor activități și cu precădere a celor economice, la nivel european,

național, regional sau local. În acest scop se folosesc de mult timp reprezentări

convenționale, denumite planuri și hărți, în care toate distanțele, proiectate în plan

orizontal, sunt reduse, în aceeași proporție, la o anumită scară și profile pe care este

reprezentat relieful, respectiv înclinările pe anumite direcții.

Știința măsurătorilor terestre are drept obiect ansamblul cunoștințelor legate de

asemenea lucrări, ce evoluează și se perfecționează continuu și care s-au constituit, în

timp, în discipline de studiu bine conturate astfel:

geodezia, care urmărește, în principiu, determinarea formei și dimensiunilor

Pământului, de ea aparținând lucrările extinse pe suprafețe mari afectate de forma

sferică a acestuia. Sub raportul ridicărilor efective, geodezia are drept obiectiv

stabilirea sistemelor de referință (geoid, elipsoid) și determinarea riguroasă și unitară

a rețelelor geodezice, ale căror puncte să servească drept suport ridicărilor topografice

și fotogrammetrice;

cartografia, ce se ocupă de reprezentarea plană a suprafeței sferice a

Pământului, în ansamblu și pe porțiuni. În acest scop studiază sistemele de proiecție

utilizate la întocmirea planurilor și hărților precum și metodele de transformare și

multiplicare a acestora;

topografia este o tehnică intensivă de lucru în cadrul căreia datele necesare se

culeg prin parcurgerea terenului cu măsurători specifice, sprijinite pe rețeaua

geodezică. Efectiv, topografia urmărește poziționarea punctelor caracteristice ale

detaliilor topografice, necesare atât la întocmirea planurilor, cât și pentru trasarea

construcțiilor pe teren;

fotogrammetria este de asemenea o tehnologie de achiziționare a datelor, dar

prin înregistrări fotografice făcute de la diferite înălțimi, ce permit studiul,

reconstituirea și măsurarea formei și poziției unui obiect sau fenomen în spațiu și în

timp. Ca aplicație principală, reținem realizarea planurilor și hărților pe suprafețe

întinse, folosind înregistrări fotografice aeriene ale terenului, prelucrate cu

aparatură specifică, pe baza unor puncte de reper poziționate prin măsurători

terestre;

cadastrul cuprinde un complex de operații tehnice, economice și juridice,

întreprinse în vederea cunoașterii, inventarierii și reprezentării pe plan a fondului

funciar, pentru asigurarea unei evidențe reale a acestuia. Întocmirea planurilor

necesare este partea reprezentativă a lui, definită prin volumul și tehnicitatea

lucrărilor.

Pentru ca terenurile să poată fi cât mai bine rațional folosite este necesar ca ele să fie reprezentate spre a fi cât mai bine cunoscute ca mărime, conținut și formă în expresia lor geografică. Reprezentarea asigură obținerea imaginii terenurilor pe o suprafață plană, într-o formă grafică convențională, prin reducerea în aceeași proporție a distanțelor.

La baza reprezentărilor acestora, denumite topografice stau măsurătorile topografice ce se efectuează în teren asupra elementelor ce trebuie să fie reprezentate și se numesc detalii topografice. Măsurătorile topografice sunt urmate de anumite prelucrări și tocmai la urmă se obține reprezentarea denumită plan topografic. În ansamblul lor, operațiile de măsurare, calcule și raportare constituie ridicarea topografică. (Topografie cu elemente de geodezie si fotogrammetrie, Prof. dr. Ing. Aurel Russu)

Terenul are cel mai important rol în modelarea suprafeței Pământului. Astfel, este normal ca reprezentarea suprafeței acestuia, prin formarea Modelului Digital al Terenului (engl. Digital Elevation Model, DEM), să fie esențială. Modelul Digital al Terenului este o reprezentare tridimensională a suprafeței Pământului realizată folosind date de cotă. Definit prin noțiuni mai apropiate de scopul aplicativ al acestuia, MDT reprezintă un instrument informatic, alcătuit din totalitatea datelor culese din teren, dar și din programe de calcul, incluzând alături de modulele aferente prelucrării și module de sortare, stocare, regăsire sau editare.

Model Digital al Terenului (MDT), Model Digital Altimetric (MDA), Model Digital al Suprafeței (MDS) definesc noțiuni diferite. Astfel, la nivelul actual al tehnicilor de modelare și culegere a informațiilor MDT înglobează toate informațiile referitoare la celelalte două noțiuni. În majoritatea cazurilor, termenul de MDS dă o reprezentare 3D a suprafeței Pământului și include toate obiectele conținute pe suprafața acestuia. Diferit de MDS, MDT reprezintă linia terenului natural, fără obiecte care se găsesc pe acesta, cum sunt plantele sau clădirile. Un Model Digital Altimetric poate fi reprezentat ca un raster, adică printr-un grid de pătrate, sau ca un TIN (engl. Triangular Irregular Network),printr-o rețea neregulată de triunghiuri.

Proiect de licenta Bilicciu Anamaria – UTCB, 2014

Metode de colectare a datelor

Metode clasice de colectare a datelor

Stația totală este un instrument opto-electronic complex, destinat măsurării direcțiilor orizontale, unghiurilor verticale și distanțelor, măsurători pe care le înregistrează și procesează. Denumirea provine de la integrarea într-un singur aparat a componentelor unui teodolit, a modulului EDM(Electronic Distance Measurement) și a blocului electronic ce permite stocarea, prelucrarea și afișarea elementelor culese din teren. Principiul de funcționare explicat simplist constă în măsurarea timpului scurs de la emiterea unei unde electro-optice până la recepționarea ei(undă ce a fost reflectată de o prismă optică sau chiar de către obiectul natural/antropic vizat), sau în compararea fazelor undelor emise/receptate. Producătorii importanți de stații totale sunt: Leica, Trimble, Zeiss, TopCon, Sokkia, Nikon, South Surveying etc.

Utilizarea stațiilor electronice totale în lucrările cadastrale constituie baza măsurătorilor pentru obținerea planului digital. Evoluția instrumentelor fabricate de companiile producătoare este deosebită. Sistemul microprocesor, elementul de bază al stației totale, are în structura sa:

-panoul de control, cu tastatura și afișajul aferente. Prin intermediul meniului, operatorul poate face diferite selecții, poate introduce date etc.

-interfața ce permite transferul bidirecțional al datelor spre/de la un echipament periferic.

-memoria pe care se înregistrează datele pentru transferul lor în calculator.

-dispozitivul de calcul ce efectuează operațiile cerute de programele corespunzătoare, etc.

-alte dotări, ce variază de la un tip de aparat la altul.

Aplicațiile software sunt numeroase și se referă atât la rezolvarea unor probleme de ridicare în plan, cât și de trasare a construcțiilor, calculul ariilor.

Utilizarea stației totale la determinarea ariilor

Microprocesorul

Microprocesorul cu care sunt dotate toate stațiile totale și care este de fapt o

unitate centrală înglobată într-un singur circuit integrat, este creierul instrumentului.

Principala lui caracteristică este frecvența de lucru.

Rolul microprocesorului este deosebit, întrucât realizează:

– operații matematice, dintre are cele mai reprezentative sunt cele pentru determinarea valorii unghiurilor și a distanțelor măsurate, media mai multor unghiuri, compensarea unghiurilor în tur de orizont, media mai multor distanțe măsurate între două afișări succesive, calculul distanței reduse la orizont și a diferenței de nivel, coordonatele punctului vizat, orientarea din coordonate, intersecții înainte și înapoi, suprafețe, distanța între puncte cunoscute, corecția datorată curburii terestre etc;

– monitorizarea stării generale a stației totale, și anume: starea de calare, gradul de încărcare a bateriei de acumulatori, intensitatea semnalului recepționat de EDM (inclusiv luarea de măsuri de protecție în cazul semnalelor puternice), sesizarea și comunicarea erorilor în funcționare și a tipului lor. La stațiile dotate cu senzori de temperatură și presiune atmosferică, valorile sunt măsurate în fiecare secundă, iar corecția datorată influenței atmosferei este determinată instantaneu pentru fiecare măsurătoare.

Dispozitivul EDM

Măsurarea electronică a distanțelor se realizează în cadrul stații totale cu dispozitivul EDM sau DEM (Dispozitiv Electronic de Măsurare) folosind unde din spectrul electromagnetic. Se folosesc unde cu lungimi de undă mici ca purtătoare de semnal și unde cu lungimi de undă mare ca semnale pe care se realizează măsurătorile. Din punct de vedere constructiv, EDM este amplasat în lunetă, iar undele sunt emise de obicei de-a lungul axului de viză.

În principiu, pentru determinarea distanței se poate măsura:

– diferența de fază între unda emisă și cea receptată (procedeul fazic),

– timpul în care semnalul se re-întoarce în instrument (procedeul cu impulsuri)

Există stații totale care măsoară în unul din aceste două moduri sau chiar în ambele moduri.

Memoria electronică

Memoria electronică (colectorul de date) este componenta cu rol de păstrare a informațiilor (structura meniurilor de funcții, programe de lucru în teren, date măsurate) și înlocuiește clasicul carnet de teren. Memoriile folosite în prezent sunt cele în care datele măsurate și codurile specifice ale punctelor sunt introduse automat, printr-o simplă acționare de tastă, de obicei ENT(er).

După poziția lor față de instrument, memoriile pot fi:

– incorporate, când sunt conținute în carcasa stației. Acestea comunică cu calculatorul prin intermediul unui cablu special sau, dacă sunt sub forma unor card-uri detașabile, se descarcă într-un cititor – inscriptor și apoi în calculator. Memoriile interne conțin de obicei și aplicațiile – program;

– externe, când sunt prinse de trepied și legate prin cablu de instrument. În acest caz, memoriile pot să facă și mult mai mult decât să stocheze date, ele fiind în fapt microcalculatoare complexe.

După funcțiile îndeplinite, memoria este împărțită în:

– internă, folosită pe de o parte pentru înregistrarea datelor măsurate (JOB) și a coordonatelor punctelor cunoscute (known data), iar pe de alta la păstrarea celor mai folosite coduri ale punctelor;

– de lucru, unde se încarcă (upload) coordonatele stației, a referințelor, coordonatele punctelor de trasat, se păstrează ultimele valori măsurate etc.

Comunicarea între memorie și calculatorul personal se face prin:

– descărcarea datelor (download), operație ce se referă la trecerea din memorie în computer a datelor măsurate, în general: distanță înclinată, unghi orizontal și vertical, însoțite de numărul și codul punctului;

– încărcarea memoriei (upload), prin care se urmărește transferul din computer a

unor aplicații software sau a unor date necesare măsurătorilor în teren.

Panoul de afișaj și comandă

Cuprinde tastatura, display-ul și eventual telecomanda, grupate de regulă într-un panou orientat spre operator.

Tastatura este o grupare de taste, fiecare cu una sau mai multe funcții, ce servesc pentru transmiterea comenzilor operatorului către stația totală. Comenzile se referă la: pornire/oprire (ON/OFF), selectarea modului de lucru, a funcțiilor, meniurilor și submeniurilor stației, introducerea de valori numerice sau text și chiar vizarea – în cazul stațiilor motorizate. Numărul tastelor este variabil de la un instrument la altul, tendința fiind de a folosi taste multifuncționale.

Display- ul (ecranul de afișare) reprezintă interfața de comunicare între operator și stația totală. A fost realizat la început pe bază de LED–uri (Light Emitting Diode = diode emițătoare de lumină) și acum exclusiv pe LCD (Liquid Crystal Display = display cu cristale lichide). Unele stații totale au două ecrane de afișare, corespunzătoare poziției I și a II-a a lunetei. Un ecran este caracterizat de numărul de linii afișate și de numărul de caractere/linie.

Afișajul constă în mesaje care se referă la: valorile măsurate (unghi orizontal, vertical, distanță), meniul folosit, modul de lucru, coordonatele punctului vizat, coduri, constanta prismei, corecția atmosferică, starea bateriei, autodiagnoză în cazul unor probleme în funcționare, erori apărute în comunicarea microprocesorului cu diferite componente (EDM, compensator automat, senzori pentru unghi, memorie ROM, transmiterea datelor etc).

Bateria de acumulatori și încărcătorul

Acestea asigură energia pentru măsurători, funcționarea microprocesorului, comunicarea mesajelor pe display, iluminarea reticulului și a display-ului, emiterea de semnale sonore sau luminoase de avertizare a operatorului etc.

Bateria este atașată pe una din furcile alidadei, într-un locaș special ce asigură o prindere automată. Acumulatorii care o compun sunt pe bază de NiCd (nichel și cadmiu), NiMH (nichel metal hibrid) sau LiI (litiu ionic). Fiecare stație totală este prevăzută cu minim două baterii, pentru ca încărcarea și folosirea lor să fie alternativă. Maximizarea vieții active a bateriei cere anumite condiții de păstrare, încărcare și descărcare, care sunt importante întrucât energia este esențială pentru funcționarea stației totale. Încărcătoarele trebuie corelate întotdeauna cu bateria pe care o deservesc. Cele de ultimă generație sunt denumite inteligente, întrucât au un microprocesor propriu, capabil să recunoască tipul de baterie și să gestioneze optim procesul de

încărcare pentru o baterie sau chiar două simultan. La acestea timpul de încărcare este

mult redus, de la 12 – 14 ore, cât era la generațiile vechi, la 70 – 90 minute.

Pentru un operator este important de cunoscut:

– tipul de baterie recomandat de constructor, definit de tensiune, curent și putere;

– autonomia (timpul de folosire) în diferite condiții, exprimat în număr de ore de

funcționare sau ca număr aproximativ de puncte (linii) înregistrate;

– timpul de încărcare și tipul de încărcător;

– nivelul de încărcare și modul în care este indicat pe display: prin text, (de ex.

bat low =baterie cu nivel scăzut) sau imagine.

– durata de viață a bateriei, în cazul îndeplinirii condițiilor de exploatare aduse

la cunoștință de firma constructoare.

Stație totală Leica TCRP 1203

Metode de colectare a datelor cu ajutorul tehnologiei GNSS

Sistemul GNSS( Global Navigation Satellite System) a revoluționat tehnologia măsurătorilor terestre, ducând la schimbarea radicală a criteriilor cunoscute de proiectare a rețelelor de trasare clasice. Cauza acestei dezvoltări o reprezintă avantajele pe care le oferă tehnica GNSS:

-punctele nu trebuie sa aibă vizibilitate, astfel că semnalele geodezice devin inutile.

-precizie instrumentală milimetrică plus o eroare variabilă de la 1 la 2 ppm din distanța dintre puncte.

-productivitate mărită, rezultând costuri scăzute

-măsurători în orice condiții de vreme(ceață, ploaie, zi/noapte).

-capabile de măsurători tridimensionale.

SCURT ISTORIC AL SISTEMELOR DE POZITIONARE CU SATELITI

Sistemele de navigație bazate pe sateliți artificiali au apărut odată cu programele

spațiale ale țărilor cu tradiție în acest domeniu – SUA și pe atunci URSS. Primele

sisteme de navigație se bazau pe principiul Doppler și anume, variația frecvenței unei oscilații, când între emițător și receptor există o mișcare relativă. Încă de la începutul "erei programelor spațiale" se recunoscuse, că din stații de observație cunoscute la sol, pot fi deternninate elementele orbitale ale unui satelit în revoluție, și de asemenea, că fenomenul este reversibil, din poziții orbitale cunoscute ale sateliților în revoluție pot fie determinate pozițiile unor stații de recepție necunoscute de la sol. Aceasta a condus în anul 1958 în Statele Unite la proiectarea

sistemului de navigație Navy Navigation Sateliite System NNSS, cunoscut și sub

denumirea 'Transit". care era operațional in anul 1964 și a fost dat lîber utilizatorilor

civili în anul 1967. Datorită preciziei ridicate de poziționare, în anul 1970, sistemul a

devenit interesant și pentru scopuri geodezice. Ca o replică a sistemului "Transit" a fost

realizat în URSS în aceeași perioadă și după aceeași concepție sistemul "Tsikada".

Informațiile despre acest sistem sunt însă foarte reduse. La baza acestor două sisteme

se afla dezvoltarea tehnologică din anii 60.

Pentru a asigura condițiile unei poziționări, utilizatorii trebuiau să dispună de

4 – 6 sateliți, 4 fiind numărul minim de sateliți recomandați de realizatorii sistemelor.

Satelitiții sistemului "Transif" erau plasați pe orbite aproape circumpolare la o înălțime

de cca. 1000 km. Datorită preciziei de ± 0,5" în plasare pe orbită a sateliților, precum

și a factorilor perturbatori care acționează asupra sateliților de joasă altitudine, s-a

remarcat o instabilitate destul de ridicată a orbitelor. În timp această situație conducea

la goluri în acoperirea cu 4 sateliți a zonelor terestre, care în apropierea ecuatorului

puteau ajunge chiar la 6 ore. Pe de altă parte, planele orbitale aproape identice pentru

doi sateliți, conduceau la perturbații reciproce, motiv pentru care trebuiau dezactivați

temporar diferiți sateliți. Durata de observație a unui satelit "Transit" deasupra

orizontului varia funcție de înclinația planului orbital între 16 – 20 minute.

Sateliții transmiteau 3 categorii de informații:

– două semnale de frecvență stabilă, pe care se iaceau măsurătorile Doppler;

– semnale de timp la interval de 2 minute;

-efemeride, din care erau calculate pozițiile sateliților la momentul emiterii

semnalelor.

Componentele principale ale satelitilor sistemului "Transit" erau:

– un oscilator, care producea un semnal fundamental având frecvența de 5 MHz, .

din care erau deduse apoi cele două semnale purtătoare, unul de 400 MHz și al doilea

de 150 MHz;

– un receptor cu un decodor de date, pentru recepționarea infonnatiiIor transmise

de staliile de control de la sol;

– un procesor și o memorie pentru prelucrarea și stocarea datelor.

Informațiile de navigație erau transmise pe cele două unde purtătoare prin

modulație de fază. Alimentarea cu energie era asigurată de baterii Ni-Cd,

reîncărcabile cu baterii solare.

Pornind de la rezultatele foarte bune obținute cu sistemele de poziționare bazat

pe sateliții artificiali, în perioada anilor "70 au fost elaborate sisteme noi de poziționare

mult mai performante atât în SUA cât și în URSS. Sistemul NAVST AR- GPS În

Statele Unite și sistemul GLONASS în URSS sunt sisteme indepenedente, care în

situația folosirii lor combinate pot să se completeze foarte bine reciproc.

Sistemul GNSS este conceput din trei segmente principale:

-segmentul spațial

-segmentul de control

-segmentul utilizator

Segmentul spațial este compus din 24 de sateliți dispuși pe 6 plane orbitale cu înclinația de 55g și înalțimea de cca. 20200 km, astfel încât din orice punct de pe suprafața Pământului să fie vizibili minim 4 sateliți.

Segmentul de control este compus din 5 stații de monitorizare, care înregistrează continuu semnalele de la toți sateliții vizibili. Datele înregistrate într-un interval de 15 minute sunt transmise centralizate la stația centrală din Colorado Springs unde sunt prelucrate și calculate efemeridele(liste de coordonate care definesc pozițiile orbitelor sateliților la diferiți timpi).

Segmentul utilizator format în principal dintr-o gamă destul de largă de receptoare și tehnici diferite de măsurare și prelucrare, rămâne segmentul cu implicațiile cele mai mari în activitatea geodezică.

Toate sistemele de poziționare prin satelit furnizează coordonatele teren ale receptoarelor în sistemul de coordonate geocentric(față de centrul de masă al Pământului).(Măsurători terestre-Fundamente-Vol. II)

Metode de măsurare

Pentru a putea face o clasificare a metodelor de măsurare, este necesară

explicarea noțiunilor de "static" și "cinematic"

La măsurătorile statice receptoarele sunt fixe în intervalul de timp afectat

Măsurătorilor denumite și "sesiuni de lucru". Rezultatele sunt deduse ulterior din

măsurători succesive efectuate de receptor la anumite intervale de timp prestabilite

denimite "epoci de măsurare" de regulă comune tuturor receptoarelor implicate într-o

sesiune de lucru.

La măsurătorile cinematice o parte din receptoare sunt în mișcare (rover). iar

rezultatele sunt obținute dintr-o singură epocă, sau câteva epoci de măsurare în fiecare

punct. Spre deosebire de metoda statică trebuie să existe în permanență legătura

continuă spre minimum patru sateliți din constelația inițială.

Metoda statică de măsurare

La această metodă receptoarele din stația de referință și din stațiile noi sunt staționare pe parcursul unei sesiuni de lucru. Pentru a putea rezolva problema ambiguităților de la măsurătorile de fază cu unda purtătoare, este nevoie de un timp îndelungat de observație. Durata unei sesiuni depinde de lungimea bazei care se măsoară, de numărul satelililor recepționali și de geometria constelației satelitare, ea putând varia pentru o bază de 1 – 15 km între 30 minute până la 2 ore. Ca o estimare empirică a preciziei în măsurătorile realtive, se poate considera ± 5 mm (3mm) + 1 ppm din lungimea bazei. Această metodă este metoda principală pentru crearea rețeleor geodezice de sprijin.

O reducere substanțială a duratei sesiunilor de lucru, la 5 – 20 minute pentru o sesiune, este atinsă cu metoda ”rapid-static”, fiind folosite unele proceduri modificate pentru estimarea ambiguităților. Metoda oferă rezultate foarte bune la determinări de baze scurte (maxim 5 – 10 km), cu constelații sate!itare foarte bune și cu receptoare care măsoară pe ambele frecvențe. Precizia potențială este estimată la (± 5 mm + 1 ppm). Metoda este des utilizată la îndesirea rețeleor de sprijin și în reperajul fotogrametric.

Metoda cinematică de măsurare

Procedeul cinematic de măsurare este o metodă de determinarea pozițiilor punctelor cu timp foarte scurt de observație în fiecare punct. La începutul măsurătorilor este necesară determinarea ambiguităților pentru măsurătorile de fază cu undele purtătoare după care se procedează la interschimbarea antenelor pe baze scurte. Astfel, receptorul 1 este instalat în punctul A, iar receptorul 2 în punctul B. Procedeul constă în interschimbarea antenelor, după ce s-au făcut înregistrări câteva minute asupra fazei undei purtătoare. Fără întreruperea înregistrărilor receptorul din A este mutat în B și invers. În continuare un receptor rămâne fix, iar celelalte devin rovere și se deplasează succesiv într-un lanț cinematic al punctelor noi. Staționarea pe un punct de detaliu, eventual de drumuire nu depășește 5 secunde. Pierderea contactului cu un satelit din configurația inițial sau întreruperea unui semnal presupune o reinițializare pe baza creată inițial sau readucerea receptorului în ultimul punct determinat, operație ce durează aproximativ 5 minute.Metoda prezintă mai multe procedee de aplicare, toate respectând condițiile prevăzute anterior. Câteva exemple privind aceste procedee pot fi: procedeul pseudocinematic, procedeul cu deplasare continuă și procedeul stop&go.

Procedeul Stop & Go

Pentru acest tip de procedeu se folosește o bază de inițializare formată din două puncte

cunoscute, aflate la o distanță până în 10km, puncte în care se instalează două receptoare fixe.

Unul dintre receptoare devine mobil și se deplasează pe teren staționând succesiv puncte de

detaliu. Condiția de bază o reprezintă numărul sateliților vizibili, respectiv cel puțin 5 sateliți

disponibili pentru a asigura o valoare a GDOP –ului bună, maxim 8. Observațiile durează între

30-50 secunde, maxim 2 minute, asigurând o precizie de ±(10-20mm+2ppm).

ROMPOS(Romanian Position Determination System)

Sistemul ROMPOS(Sistemul Românesc de Determinare a poziției) a fost lansat în România în luna septembrie 2008. Prin integrarea serviciilor de poziționare de tip postprocesare cu cele de poziționare în timp real, sunt puse la dispoziția utilizatorilor serviciile:

-ROMPOS DGNSS- serviciul pentru aplicații cinematice în timp real(precizie de poziționare între 3m-5m)

-ROMPOS RTK- serviciul pentru aplicații cinematice precise în timp real(precizie până la 2cm).

-ROMPOS GEO(Geodezic)- pentru aplicații postprocesare(precizie sub 2 cm).

Sistemul ROMPOS se bazează pe o Rețea Națională de Stații GNSS(GPS+GLONASS) Permanente, instalate de către ANCPI, pe un centrul de preluare și prelucrare a datelor și pe o echipa de specialiști care administrează sistemul. Stațiile de referință funcționează permanent furnizând date în timp real, precum și la intervale de timp prestabilite(1h, 24h). Coordonatele sateliților sunt determinate cu o precizie foarte bună(sub 1 cm), în sistemul de referință ETRS 89 prin îndesirea stațiilor GNSS integrate în Rețeaua Europeană de Referință(EUREF).

Acoperind întreg teritoriul României cu un număr de 74 de stații GNSS permanente, ROMPOS este disponibil în orice moment și pentru orice locație din România, cu condiția existenței acoperirii cu semnal de date (internet).Prin utilizarea ROMPOS, receptoarele moderne GNSS lucrează mai eficient, mărind productivitatea muncii, costurile fiind reduse.Cu un singur receptor GNSS și acces din teren la internet prin conexiuni de tipul GSM/GPRS, utilizatorul poate beneficia de serviciile ROMPOS.
Prin integrarea sistemului ROMPOS în sistemul similar european EUPOS, se asigură interconectarea sa cu sisteme similare europene, permițând o poziționare uniformă chiar la trecerea frontierei cu țările vecine. ANCPI a semnat acorduri de schimb de date transfrontaliere cu sisteme similare din Ungaria, Republica Moldova și Ucraina. Un număr însemnat de utilizatori (firme din domeniul geodeziei și cadastrului, persoane fizice autorizate în domeniul geodeziei, producători de echipamente ș.a.) utilizează serviciile ROMPOS de timp real (DGNSS/RTK).

Cel mai utilizat sistem GNSS în România este, în prezent, sistemul NAVSTAR-GPS. O

stație GPS permanentă îndeplinește, în principal trei funcții:

a) detectarea și urmărirea automată a sateliților;

b) înregistrarea, stocarea și analiza calitativă automată a datelor;

c) comunicarea cu exteriorul.

Sistemul Național de Referință Spațială, este alcătuit din toate rețelele de referință, adică:

Rețele de control pe orizontală (2D), Rețele de control pe verticală (1D), Rețele GNSS (3D) și Rețele gravimetrice (1D).

a. Rețelele de control pe orizontală, sunt considerate rețelele de triangulație/trilaterație,

realizate cu ajutorul măsurătorilor clasice (teodolite, instrumente electronice de măsurare a

unghiurilor și distanțelor).

b. Rețelele de control pe verticală, sunt considerate rețelele de nivelment, care asigură în

cea mai mare măsură cerințele de precizie curente, pentru majoritatea tipurilor de aplicații. Precizia de determinare a cotelor este de ordinul a 1÷50 mm.

c. Rețelele de control GNSS tridimensionale, sunt rețele de referință spațială, realizate

utilizând Sisteme de Navigație Globală cu Sateliți (GNSS).

d. Rețelele gravimetrice, sunt mulțimi de puncte materializate în teren, cărora li s-au

determinat, parametrii ce descriu câmpul fizic asociat.

Rețeaua Geodezică Națională Spațială cuprinde totalitatea punctelor materializate în teren, cărora le-au fost determinate coordonatele în Sistemul de Referință și Coordonate (SRC) ROETRS89/Stereo 70 și sistem de altitudini normale Marea Neagră 1975.

– RGNS activă este alcătuită din punctele RGNS, unde sunt instalate stații GNSS permanente, ce execută măsurători în mod continuu, cu eroari medii pătratice de determinare a poziției de până la 1 cm. Aceste puncte alcătuiesc RGNS – Clasa A0 și RGNS – Clasa A;

-RGNS – Clasa A0 este constituită din toate stațiile GNSS permanente din România, care sunt incluse în rețeaua de stații de referință globală – IGS (Serviciul GNSS Internațional) și/sau europeană – EPN (EUREF – Permanent Network – Rețeaua Europenă de stații Permanente).

-RGNS – Clasa A este constituită din toate stațiile GNSS permanente din România, care

îndeplinesc standardele EUPOS (European Position Determination System – Sistemul European de Determinare a Poziției) și se regăsesc în această rețea.

-RGNS pasivă este alcătuită din puncte de îndesire materializate în teren, care au eroarea

medie pătratică de determinare a poziției între 1 cm și 5 cm.

Metode fotogrammetrice de colectare a datelor

Generalități.

Ca și metodologia clasică de realizare a planurilor și hărților și fotogrammetria a suferit în ultima perioadă de timp schimbări esențiale de tehnologie. Conform Manualului American de

Fotogrammetrie, Ed. IV, Fotogrammetria este definită drept știința și tehnologia de obținere a unor informații sigure (metrice și calitative) asupra obiectelor din spațiu, asupra spațiului înconjurător, prin procese de: înregistrare, măsurare, prelucrare a măsurătorilor efectuate și interpretare a imaginilor fotografice și rezultatelor obținute, de la distanță, fără contact fizic cu obiectul, utilizând drept suport al acestor informații întregul spectru al radiației electromagnetice, precum și al altor forme de energie (magnetică, acustică, gravitațională, etc).

O aplicatie conventionala a fotogrametriei este elaborarea de harti topografice cu curbe de nivel, bazate pe masuratori si informatii obtinute de pe fotografii aeriene si spatiale cu instrumente analogice optice si/sau calculatoare analitice. În mod similar, principiile topografice de masuratori de precizie sunt aplicate in fotogrammetria la mica distanta pentru reprezentarea obiectelor a caror studiere pe alte cai întâmpina dificultati pentru înregistrarea deformatiilor masurabile în modelele ingineresti, pentru studierea medicala a formelor de

viata, etc.

O alta aplicatie importanta a fotogrammetriei, de mare actualitate si mai ales de mare viitor, este utilizarea laser scannerului, în care imaginile sunt obtinute cu un alt sensor decât

(sau pe lânga) camera fotogrammetrica conventionala, în care o imagine este înregistrata ca o baleiere electronica în vizibil sau folosind radiatii din afara domeniului vizibil pe film, cu

microunde, radar, în infrarosul termic sau ultraviolet.

După domeniile în care se aplică, fotogrammetria poate fi:

– fotogrammetria topografică realizează planuri și hărți care reprezintă suprafața terenului;

– microfotogrammetria determină spațial corpurile mici și foarte mici, fixe sau deplasabile și

corpurile deformabile;

– fotogrammetria astronomică cercetează evoluția norilor, a fenomenelor astronomice, a

suprafeței planetelor.

După modul de preluare, fotogrammetria poate fi:

– aeriană;

– terestră.

-cosmică

Fotogrammetria aeriană preia fotogramele din aer, camerele fiind amplasate pe baloane,

elicoptere, avioane special amenajate. Fotogramele sunt preluate cu senzori, funcție de poziția

senzorului putând fi nadirale, înclinate sau panoramice. Senzorul poate fi un sistem radar și în acest caz avem radargrammetrie. Imaginile pot fi sub formă de holograme, metoda fiind de numită hologrammetrie. Fotogramele pot fi preluate și de pe platforme spațiale (rachete balistice, navete spațiale sau sateliți), în acest caz metoda fiind denumită fotogrammetrie satelitară. În ultima perioadă a fost dezvoltată o nouă tehnologie de tip fotogrammetric, bazată pe sistemul LiDAR.

Fotogrammetria terestră utiliza fototeodolitul, fotogramele se preiau de pe sol. Ulterior

fototeodolitului s-au utilizat două camere fotografice amplasate pe o bară cu lungime cunoscută. În prezent este utilizat pe scară largă laser scanerul terestru. Metoda este folosită la

perspectivarea suprafețelor de teren accidentat, la restaurarea monumentelor istorice, etc. Atunci

când distanța dintre aparat și suprafața de reprezentat este mai mică de 300 metri, pentru preluarea fotogramelor se utilizează aparatură specifică și metoda se numește fotogrammetrie la scurtă distanță.

Fotogrammetria cosmica, care a aparut ca urmare a problemelor specifice în prelucrarea fotogramelor cosmice obtinute din spatiul cosmic. obtinute cu ajutorul camerelor

fotogrammetrice, instalate pe sateliti de cercetare si de teledetectie;

După modul de exploatare a fotogramelor, fotogrammetria poate fi:

– fotogrammetria planimetrică are ca scop exploatarea fotogramelor separat, respectiv

fotogramă cu fotogramă. Se obțin numai rezultate planimetrice;

– stereofotogrammetria are ca scop exploatarea zonelor comune (de dublă acoperire) a

fotogramelor succesive care conțin aceeași suprafață de teren. Se bazează pe principiile

vederii stereoscopice indirecte.

Etapele parcurse de fotogrammetria în dezvoltarea ei:

– fotogrammetria planimetrică a apărut o dată cu inventarea stereoscopului cu oglinzi, a

fotografiei alb-negru și cu încercările de a utiliza fotogrammetria terestră în scopuri

cartografice;

-fotogrammetria analogică a apărut o dată cu realizarea primul stereoplanigraf în anul 1923.

Fotogramele sunt prezentate pe un suport transparent, sub formă analogică. Aparatura

analogică s-a dezvoltat și datorită utilizării intensive a sistemelor de calcul.

– fotogrammetria analitică utilizează modele matematice și algoritmi de calcul pentru

determinarea formei și dimensiunilor obiectelor din spațiul de exploatat pe baza

măsurătorilor efectuate pe fotogramă sau stereomodel. Metoda a creat suportul practic și

teoretic pentru fotogrammetria digitală.

– fotogrammetria digitală utilizează imagini digitale cu geometrie dinamică preluate cu

senzori optico-mecanici sau optico-electronici, precum și imagini analogice digitizate.

Volumul datelor de prelucrat este foarte mare în aceste condiții. Metodele de prelucrare

geometrică și radiometrică a imaginilor sunt specifice prelucrării automate. Datorită

dezvoltării rapide a tehnicilor de calcul (scanare cu rezoluție foarte mare, prelucrarea

imaginii, etc), fotogrammetria digitală beneficiază de tehnici noi: prelucrare geometrică și

radiometrică. Imaginile prelucrate pot fi obținute printr-un sistem de baleiere a spațiului

obiect sau prin scanarea fotogramei analogice.

– Fotogrammetria de tip LiDAR, care utilizează scanere amplasate la bordul avionului sau

elicopterului, de asemenea două receptoare GPS care dau poziția permanentă a obiectivului

camerei, a scanerului.

Metode fotogrammetrice de colectare a datelor

2.1 Elemente de fotogrammetrie analogică

Fotogrametria analogică (1901 – 1960) – începe cu introducerea stereoscopiei ca principiu de bază în efectuarea măsurătorilor (Cari Pulfrich -Germania) și este impulsionată de perfecționarea avionului cu motor (Frații Wright – SUA). Cel de al doilea război mondial conduce la perfecționarea echipamentelor de preluare și exploatare a fotogramelor atât în domeniul pancromatic, cât și în infraroșu, datorită cerințelor sporite de hărți și planuri și necesității zborurilor de recunoaștere.

Indiferent de domeniul de aplicare, privita din punct de vedere geometric, problema de baza a fotogrammetriei consta în reconstituirea unui obiect pe baza perspectivelor plane, a înregistrarilor fotografice si digitale ale acestuia, denumite fotograme. Rezolvarea matematica a acestei probleme, precum si luarea în consideratie a diferentelor ce apar între modelul matematic si realizarea lui fizica genereaza procedeele numerice si geometrice ale fotogrammetriei.

Înregistrarea fotografica si numerica a terenului constituie o sursa de informatii cu un volum imens de date. Prelucrarea automata a acestor informatii a constituit o preocupare înca de la aparitia fotogrammetriei, iar în prezent, prin crearea aparatelor si a sistemelor automate de exploatare a înregistrarilor, fotogrammetria se include de la sine în domeniul teoriei informatiilor.

Fotogrammetria, privita din punctul de vedere al teoriei informatiei, cât si în ceea ce priveste aplicatiile sale în diferite domenii de activitate, are posibilitati nelimitate de a înregistra progrese importante în viitor. Imaginea fotografica a unui obiect sau a unei suprafete de

teren este o piesa de mare valoare deoarece este o înregistrare obiectiva a imaginii respective.

Pentru ca fotografia sa fie un element de plecare în masuratori si reprezentari exacte este necesar ca ea sa îndeplineasca niste conditii speciale metrice. O astfel de fotografie este fotograma, care sub raport matematic este o proiectie centrala. Deci primul principiu si prima conditie în masuratorile fotogrammetrice propriu-zise este aceea ca fotografiile sa fie proiectii centrale cu caracteristici perfect cunoscute, adica sa fie fotograme.

Daca imaginile fotografice B1 si C1 ale punctelor din teren B si C sunt simetrice cu imaginea A1 a punctului axial A, se observa ca departarile pe harta a proiectiilor B0 si C0 de A0 depind nu numai de înclinarea axului de fotografiere ci si de relieful terenului (figura 2.1). Problema raportului dintre dimensiunile de pe fotograma si corespondentele lor de pe harta este o problema complexa. Problema de baza a fotogrammetriei este asadar aceea de a stabili metodele matematice si tehnicile dupa care se poate transforma o proiectie centrala, sau mai multe, într-una sau mai multe proiectii paralele.

Daca se considera o singura fotograma aeriana în cazul particular al unui teren orizontal (figura 2.2), data fiind reversibilitatea fenomenelor în optica geometrica, harta terenului

poate fi obtinuta printr-o simpla proiectare a fotogramei pe o planseta, cu conditia ca fotograma sa aiba aceeasi pozitie, (înclinare) fata de planseta pe care a avut-o în momentul de priza fata de teren, adica fotograma sa fie redresata (întreaga proiectie sa fie adusa la o anumita scara)

Calea analogica presupune utilaj fotogrammetric specializat cu ajutorul caruia se reda terenul sub forma grafica conventionala (planimetric si altimetric) prin restitutia modelului optic punct cu punct, linie cu linie, direct, fara interpolari.

1 – indicii de referință; 2 – imaginea nivelei sferice; 3 – ora; 4,5 – indicatorul înălțimii de zbor; 6 –

numărul conului obiectivului utilizat; 7 – constanta camerei; 8 – numărul casetei de film utilizate; 9– denumirea proiectului; 10 – data preluării; 11 – numărul fotogramei; 12 – scara de gri;

2.2 Elemente de fotogrammetrie analitică

Fotogrammetria analitică utilizează modele matematice și algoritmi de calcul pentru

determinarea formei și dimensiunilor obiectelor din spațiul de exploatat pe baza

măsurătorilor efectuate pe fotogramă sau stereomodel. Metoda a creat suportul practic și

teoretic pentru fotogrammetria digitală.

După cum se va putea observa în continuare, problemele fotogrammetriei analitice sunt destul de diverse, dar(în majoritatea lor) se pot încadra într-o problemă generală care se poate exprima prin relația funcțională: X=f(O,x) unde, X reprezintă coordonatele unui punct în spațiul obiect, x- coordonatele imagina corespunzătoare, iar O cuprinde parametrii de orientare. Rezolvarea acestei probleme se face în două etape:

Cunoscând X și x pentru un anumit număr de puncte, se determină parametrii de orientare O.

Cunoscând parametrii O și coordonatele x pentru un număr de puncte se determină coordonatele X ale acestor puncte.

Doarece relația funcțională este în general neliniară, ea va trebui liniarizată și prin urmare aproximată, ceea ce va conduce la un proces iterativ pentru rezolvarea primei etape. Față de această etapă, implicând rezolvarea suucesivă a unor sisteme de ecuații liniare, cea de a doua este mult mai simplă, constând în calculul coordonatelor X pe baza relației funcționale în forma inițială(neliniarizată), cunoscând acum toate elementele din membrul drept.

Pe de altă parte, având în vedere diversitatea problemelor fotogrammetriei analitice, se poate remarca totuși că ele se pot reduce în esență la câteva probleme de bază și anume:

retrointersecția spațială( orientarea exterioară independentă a fotogramelor)

orientarea relativă(independentă sau în serie)

orientarea absolută a stereomodelului

intersecția spațială(pe baza cunoasterii parametrilor de orientare.

Orientarea fotogramelor

Pentru a putea utiliza fotogramele în scopuri de măsurare este necesară orientarea acestora în raport cu obiectul fotografiat, care va putea fi astfel reconstituit și reprezentat sub formă grafică sau numerică. Prin proceul de orientarea se va urmări reconstituirii poziției pe care a avut-o fiecare fotogramă în momentul prelucrării. O fotogramă poate fi considerată ca o înregistrare a unui fascicul de raze provenind din spațiul-obiect. Prin urmare, din punct de vedere geometric, fotograma este o perspectivă centrală.

În fotogrammetria analitică, traseul fiecărei raze poate fi descris printr-o expresie matematică în funcție de poziția punctului în spațiul-obiect, poziția imaginii sale pe fotogramă, poziția centrului de perspectivă, direcția axei optice a camerei de preluare, rotirea în planul imaginii și caracteristicile geometrice ale imaginii în interiorul camerei. Toate aceste elemente prin care se realizează legătura dintre poziția unui punct din spațiul-obiect și poziția punctului corespunzător din spațiul-imagine se numesc elemente de orientare și se pot grupa în elemente de orientare interioară și elemente de orientare exterioară.

Orientarea interioară constă în reconstituirea fasciculului de raze din interiorul camerei, de la preluarea imaginii. Parametrii care definesc această orientare poartă denumirea de elemente de orientare interioară și sunt:

-constanta camerei(sau, distanța principală) care este egală în principiu cu distanță focală calibrată f

-poziția punctului principal, exprimată prin coordonatele Xp, Yp(în raport cu sistemul definit de indicii de referintă)

-parametrii care exprimă caracteristicile geometrice ale distorsiunii obiectivului( în raport cu punctul principal)

Orientarea exterioară a unei fotograme constă în reconstituirea fascicului de raze(orientat interior) în raport cu sistemul de referință din spațiul-obiect. Parametrii care definesc această orientare se numesc elemente de orientare exterioară și se pot grupa în două categoriiȘ

-elemente care precizează poziția centrului de perspectivă(X,Y,Z)

-elemente care definesc direcția și rotirea axei de fotografiere în raport cu sistemul de referintă.

Modul de preluare al fotogramelor aeriene

Preluarea fotogramelor aeriene se poate realiza de pe platforme spațiale, baloane, avioane,

elicoptere, etc. Cel mai utilizat mijloc de preluare al fotogramelor aeriene este avionul. Acesta este dotat cu o cameră aerofotogrammetrică optico-mecanică sau digitală. Presupunând că zona de fotografiat este ca în Figura 21.4, avionul zboară pe benzi fotogrammetrice și fotografiază terenul la intervale de spațiu egale în așa fel încât două fotograme succesive ă aibă acoperire de 60 % una față de alta (acoperire longitudinală), iar transversal, între benzi, o acoperire de 30 %. Distanța dintre benzi este constantă și depinde de scara de zbor. Scara de zbor depinde la rândul ei de scara la care se dorește realizarea planului sau a hărții. Fotograma are anumite elemente distinctive care ajută la realizarea în bune condiții a planului.

Elemente de fotogrammetrie digitală

Fotogrammetria digitală, exploatează imagini digitale, înregistrate direct pe suport electro-magnetic cu sisteme opto-electronice sau obținute prin scanarea unor fotograme analogice. Prelucrarea și exploatarea fotogramelor se realizează digital, cu ajutorul stațiilor fotogrametrice digitale.

Sistemele fotogrammetrice digitale sunt sisteme de exploatare a imaginilor digitale sau digitizate. Dezvoltarea fotogrammetriei a cunoscut transformari profunde determinate de progresele facute în domeniile matematicii, fizicii si tehnicii de calcul care au permis perfectionarea sistemelor de prelucrare a fotogramelor în toate zonele spectrului electromagnetic, folosind senzori din ce în ce mai performanti. Aparitia în ultimul deceniu al secolului XX a camerelor fotogrammetrice digitale permite salvarea înregistrarilor direct în memoria aparatelor sub forma unor fisiere imagine. Formatul digital rezultat se caracterizeaza printr-o precizie radiometrica si geometrica mare. Aceasta dezvoltare a fotogrammetriei si aparitia teledetectiei de înalta rezolutie a dus la dezvoltarea metodelor de recunoastere a formelor prin fotointerpretare semiautomata /automata.

Procesul de prelucrare a imaginilor fotogrammetrice începe cu determinarea centrului fiecărei fotograme (orientarea interioară), orientarea fotogramelor între ele prin procedee de corelație automată și semiautomată (orientarea relativă) și determinarea poziției și orientării absolute în spațiu a fiecărei fotograme (orientarea absolută). În urma acestor etape se creează modele stereoscopice orientate (perechi de fotograme orientate) care pot fi astfel exploatate independent.

Dat fiind necesarul mare de puncte în procesul de orientare absolută, pentru proiecte fotogrammetrice mari, trebuie efectuată o îndesire a punctelor inițiale corespondente teren – imagine astfel încât fiecare model stereoscopic să conțină puncte cu coordonate în sistemul fotogramei și în sistemul teren. Această operație se execută automat sau semiautomat în procesul numit aerotriangulație. În urma aerotriangulației se obțin parametrii de orientare exterioară a

fotogramelor și se poate trece la operațiile de extragere de informații prin așa numitul procedeu de restituție.

Restituția (vectorizarea) este metoda prin care parcurgerea în modelele stereoscopice a detaliilor liniare cu ajutorul unui cursor special generează harta digitală a zonei respective în format vectorial editabilă apoi cu softuri CAD de cartografie automată.. În același fel se extrag puncte necesare modelării 3D sau se desenează curbe de nivel pentru reprezentarea reliefului.

Aerofotografierea digitală multiplă este o tehnică nou dezvoltată mai întâi pentru localități însă avantajele sale au impus-o în numeroase alte aplicații și în afara mediului urban. Ideea este bazată pe combinarea imaginilor verticale cu imaginile oblice și gestionarea acestora cu softuri specializate care să permită efectuarea de măsurători metrice inclusiv pe imaginile oblice și mai mult să poată fi integrate în aplicații GIS. O astfel de tehnologie mai este cunoscută sub numele de pictometrie. Astfel de sisteme se bazează pe înregistrarea simultană cu 8 sau 12

camere astfel dispuse încât să preia simultan imagini în toate direcțiile, după caz

imagini oblice cu unghi mare de înclinare (atunci când linia orizontului se vede în

imagine) sau unghi mic de înclinare (linia orizontului nu apare în imagine).

Tehnologia se bazează pe determinarea precisă a vectorilor axelor de vizare și a

centrelor de fotografiere și combinarea imaginilor astfel încât determinările metrice

mai ales în altitudine devin mult mai precise decât în fotogrammetria clasică

(unghiurile de intersecție pentru determinarea punctelor sunt mai mari, direcții mai

multe).

Orientarea stereogramelor

Pentru ca modelul optic sa fie obtinut în conditiile de a fi restituit este necesar sa fie restabilit procesul optico-geometric din momentul fotografierii. Pentru aceasta este necesar ca

fotogramele ce formeaza stereograma (acoperire mai mare de 60%) sa fie orientate mai întâi interior si apoi exterior. Orientarea interioara are ca scop restabilirea congruentei razelor iar

orientarea exterioara restabilirea pozitiei fotogramelor în momentul fotografierii. În Figura 6.2 sunt prezentate elementele de orientare interioara si exterioara ale unei stereograme.

Orientarea unei perechi de fotograme(stereograme)

Orientarea interioară

Elementele de orientare interioara se cunosc direct. Teoretic, elementele care definesc perspectiva sunt punctul principal si distanta principala, iar practic, punctul mijlociu M ce

se gaseste la intersectia indicilor de referinta si distanta focala f numita si constanta camerei.

Deci orientarea interioara a fotogramei (negativului) în camera aparatului de restitutie se face potrivind fotograma în portcliseu în asa fel încât indicii de referinta sa suprapuna indicii

(liniari) corespunzatori ai camerei si introducând distanta focala f a camerei de aerofotografiere.

Orientarea exterioara

Valorile elementelor de orientare exterioara înregistrate în momentul fotografierii sunt aproximative (exceptând georeferentierea) si de aceea orientarea exterioara se face indirect functie de punctele de reper (cel putin 3 în cazul congruent, 4 în cazul afin, sau 5 în cazul optim) riguros determinate prin masuratori terestre în X, Z si Z sau prin aerotriangulatie.

Elementele de orientare exterioara a fotogramei, prezentate în Figura 6.3, sunt: X,Y,Z (coordonatele centrului de perspectiva a imaginii), g, b, m (rotatiile în jurul celor trei axe ale sistemului de coordonate: ruliu, tangaj, giratie,) si factorul de scara.

Elementele de orientare exterioara

Camere digitale

Camerele fotogrammetrice aeriene sunt echipamente speciale de fotografiere, care pot lucra în condiții deosebite de presiune, temperatură și umiditate. Distanța până la obiectele fotografiate este cuprinsă între câteva sute de metri și câteva zeci de mii de metri. Unele camere pot fi instalate pe vehicule spațiale care evoluează până la 200 km altitudine. La noi în țară, aerofotografierile se realizează cu avioane, fiind destinate realizării de hărți și planuri cu diverse destinații. Camerele fotoaeriene asigură, prin folosirea lor corectă, preluarea fotogramelor la o anumită scară, cu acoperiri prestabilite, după un proiect de zbor întocmit în prealabil. Pe cadrul fiecarei fotograme preluată cu o astfel de cameră, sunt înregistrate elemente care asigură identificarea, facilitând exploatarea lor în continuare (indici de referință, număr de ordine, constanta camerei, ora preluării, altitudinea platformei aeriene, înclinări ale acesteia).

Fotograma aeriană și datele auxiliare înregistrate în mod digital.

1 – indicii de referință; 9 – denumirea proiectului; 13 – date

privind orientarea exterioară din timpul preluării; 14 – acoperirea; 15 – timpul de expunere; 16 –

compensarea trenării; 17 – scara fotogramei; 18 – numărul de foi de hartă; 19, 20, 21 – longitudinea, latitudinea și altitudinea de preluare; 22 – viteza de deplasare a filmului; 23 – deschiderea diafragmei; 24 – factorul de filtrare; 25 – utilizatorul; 26 – numărul de contract; 27 – tipul de film utilizat; 28 – tipul de filtru; 29 – instituția care face zborul; 30 – echipajul; 31 – voltajul; 32 – presiunea pompei de vacuum; 33 – cod de eroare; 34 – seria camerei.

Prelucrarea imaginilor digitale este: procesul de îmbunătățire a imaginilor digitale obținute din diverse surse, direct (camere digitale) sau indirect (scanarea fotogramelor).

Reprezentarea imaginilor digitale

Stocarea: tehnici de depozitare a datelor și de comprimarea acestora pe suporturi magnetice.

Procesarea: tehnici de accentuare și restaurare a imaginii pentru o mai bună vizualizare sau pentru corectarea ei.

Analizarea: segmentarea imaginii și extragerea unor părți sau a unor obiecte din imagine pentru a permite ca imaginea să fie mai bine înțeleasă.

Vizualizarea: afișarea, tipărea imaginii prin intermediul unor diverse periferice: video, imprimantă, plotter, etc.

Calibrarea fotogramelor

1. Identificarea punctelor corespondente in diferitele seturi de date(imagini digitale sau digitizate, harti digitale, modele digitale ale obiectului sau date GIS) este operatia de baza in automatizarea exploatarii acestor imagini.

2. Orientarea exterioara(a fotogramei sau stereogramei) poate utiliza drept puncte de sprijin:puncte(metoda cea mai cunoscuta si care ofera cea mai stabila solutie) forme liniare sau elemente de suprafata corespondente in planul imagine si in spatiul obiect. Punctele de sprijin pot fi identificate manual, determinate prin aerotriangulatie sau identificate prin corelatie in mod automat.

3. Orientarea interioara trebuie reconstituita si in cadrul exploatarii imaginilor digitale. Pentru camerele digitale, relatiile de transformare intre pixeli si coordonatele imagine se determina in timpul calibrarii camerei in completarea parametrilor de orientare interioara obtinuti prin calibrare.Pentru imaginile digitizate prin scanare, acesta transformare se determina pentru fiecare imagine in parte. Efectuarea in mod automat a orientarii interioare presupune cunoastrea pentru fiecare imagine digitala datele de calibrare a camerei de preluare, coordonatele imagine ale indicilor de referinta, curba de distorsiune, dimensiunea pixelului si furnizeaza coordonatele imagine in pixeli, parametrii de transformare din sistemul de coordonate – imagine in pixeli precum si din pixeli in sistemul de coordonate-imagine si analiza preciziei obtinute. Obtinerea unei precizii bune impune: pozitionarea aproximativa a indicilor de referinta; pozitionarea de precizie (0.1 pixeli) a centrelor indicilor de referinta; pozitionarea corecta a curbei de distorsiune simetrica si corectarea acesteia; calculul precis al parametrilor transformarii intre cele doua sisteme de referinta(coordonate – imagine si pixeli). Pozitionarea aproximativa a indicilor de referinta se face peimaginea cu cea mai slaba rezolutie geometrica din piramida imagine utilizata. Orientarea exterioara impune determinarea parametrilor transformarii din spatiul – imagine in spatiul – obiect in cazul exploatarii imaginii digitale sau digitizate in mod independent sau din spatiul; – model in spatiul – obiect atunci cand este vorba de exploatarea prin metode strereoscopice a doua sau mai multe imagini digitale. La exploatarea imaginii digitale in mod independent, aceasta operatie se realizeaza dupa validarea orientarii interioare. Drept elemente de sprijin corespondente in spatiul – obiect si planul – imagine pot utiliza puncte, forme liniare, constrangeri in spatiul – obiect. Aceste elemente se pot determina direct la teren sau prin aerotriangulatie. In cazul folosirii platformelor INS si a sistemelor GPS, in timpul aerofotografierii, elementele de orientare exterioara a fotogramei sunt cunoscute, ele nu mai trebuie determinate prin aerotriangulatie sau corelatie. In cazul exploatarii a doua sau mai multor imagini, orientarea exterioara se efectueaza in doua etape si anume: – orientarea relativa – orientarea absoluta

4.Orientarea relativa presupune determinarea celor cinci parametri, in functie de metoda de orientare aleasa. Modulul de orientare relativa trebuie sa accepte diferite tipuri de imagini multitemporale, multispectrale si multisenzor si sa permita determinarea cu precizie , eficienta si in mod rapid a parametrilor de orientare. Pentru identificarea punctelor corespondente in imaginile de prelucrat se pot utiliza metode bazate pe utilizarea punctelor de sprijin determinate prin corelatie, metode bazate pe corelarea formelor liniare, metode bazate pe constrangeri in spatiul – obiect sau imagine si a bazelor de date legate de acestea sau combinatii dintre aceste metode. Etapele de realizare a orientarii relative sunt: calculul piramidelor imagine pentru cele doua sau mai multe imagini pentru care se efectueaza orientarea relativa; determinarea aproximativa a acoperirilor, rotatiilor, diferentelor de scara intre imagini folosind elemente independente de o pozitionare absoluta(compararea lungimii diferitelor primitive ale formelor liniare). Dupa determinarea acestor valori aproximative se trece la determinarea parametrilor de orientare, care in cazul folosirii corelatiei formelor liniare are etapele: – intarirea, identificarea si extragerea formelor liniare din imaginile digitale; – corelarea acestor forme liniare – determinarea parametrilor de orientare – repetarea acestor operatii pentru celelate planuri din piramida imagine

Utilizarea formelor liniare drept forme corespondente, in cazul exploatarii a doua imagini trebuie completata cu puncte de sprijin pentru mai multa stabilitate. Punctele trebuie determinate prin metode specifice si nu la intersectia formelor liniare. Pentru determinarea parametrilor de orientare exterioara au fost descrise metodele de coliniaritate cu conditia ca directiile corespondente sa fie situate in planul nucleal, conditia de coangularitate sau coplanaritate. Datorita diferentelor de scara din imaginile de exploatat si pantelor din teren care nu sunt cunoscute, se impune introducerea corelatiei in spatiul – obiect si utilizarea nivelurilor de gri din imagini la identificarea punctelor corespondente din planurile – imagine de exploatat.

5.Orientarea absoluta in mod automat presupune determinarea parametrilor de transformare a stereomodelului in spatiul – obiect. In cadrul metodei de coangularitate si coliniaritate sunt utilizate,inca din timpul etapei anterioare elemente de sprijin din spatiul – obiect. Pot fi utilizate puncte de sprijin presemnalizate care sunt bine definite geometric si au valori radiometrice inconfundabile, fiind proiectate sa fie vizibile din toate directiile de aerofotografiere. Punctele de sprijin trebuie sa fie uniform distribuite in planul imagine, independente de continutul informational al imaginilor si de scara acestora si usor de reprezentat in doau sau trei dimensiuni. Ele pot fi constituite din elemente naturale sau artificiale in functie de dezvoltarea economica a zonei de reprezentate pe fotograme. Elementele de sprijin pot fi extrase din baze de date , precum: GIS, SIT din alte imagini sau harti digitizate.Pentru cote se foloseste MNAT. Etapele de realizare a orientarii absolute in mod automat sunt: – identificarea elementelor de sprijin si control – definirea primitivelor formelor liniare utilizate drept elemente de sprijin si control si extragerea lor din imagine – corelarea primitivelor folosind eventual constrangeri din spatiul obiect – calculul parametrilor de orientare absoluta

Stația fotogrammetrică digitală

Probabil singurul produs semnificativ de fotogrammetrie digitală este Digital Photogrammetric Workstation (DPW) , denumit și softcopy workstation. Rolul DPW în fotogrammetria digitală este echivalentul plotterului analitic în fotogrammetrie. Dezvoltarea DPW este influențată în mare măsură de tehnologia IT. Luând în considerare natura dinamică a terenului, nu este surprinzător că DPW este în continuă schimbare, mai ales în ceea ce privește performanțele. Ar fi aproape imposibilă alcătuirea unei liste complete cu produsele curente disponibile și domeniile în care sunt folosite produsele fotogrammetriei digitale.

Daca în ceea ce priveste prelucrarea analogica se utilizeaza echipamentele clasice de prelucrare si interpretare a fotogramelor aeriene sau terestre, pentru prelucrarea analitica si digitala exista echipamente noi de forma statiilor fotogrametrice de lucru interactive. Astfel de statii de lucru fotogrammetrice moderne care folosesc sisteme interactive sunt produse si comercializate de firme cu renume, cum sunt Leica (Elvetia ), Zeiss (Germania), Galileo Siscam (Italia).

Statia fotogrammetrica digitala DVP (Leica – Elvetia)

Imaginile preluate digital vor fi compensate prin retusare (filtrare) de petele luminoase (Hot Spots) si se vor elimina diferentele datorate unghiului solar diferit. Imaginile individuale trebuie sa fie clare iar detaliile sa se distinga foarte clar. În ansamblu, imaginile trebuie sa fie

omogene, fara diferente de contrast si tonalitate în cazul în care imaginile provin din surse diferite.

Componentele sistemului de bază

CPU unitatea centrală de procesare trebuie să fie destul de performantă pentru a calcula informația adunată. Unele stații de lucru procesează în paralel.

OS sistemul de operare ar trebui să aibă la bază 32 de bytes, un sistem adaptat procesării în timp real. UNIX este unul dintre sistemele care îndeplinesc nevoile unei stații de lucru fotogrammetrice, fiind cea mai utilizată până la apariția Windows 95 și NT.

Memoria principală, datorită cantității mari de informație aceasta trebuie să asigure suficientă memorie . Configurația tipică a DPW are 64 MB, sau mai mult în ceea ce privește RAM.

Sistemul de stocare, constă într-un instrument de accesare rapidă, exemplu, hard disk sau instrumente tip memorie externă de mare capacitate.

Sistemul grafic, este o altă componentă crucială a DPW. Scopul procesorului monitor este de a prezenta și capta informații de tipul imaginilor raster sau vector (GIS), procesarea acestora și depozitarea în memoria monitorului precum și updatarea acestora. Sistemul display se ocupă de asemenea de gestionarea cursorului și informația produsă de mouse.

Sistemul de vizualizare 3D este o componentă distinctă a unui DPW. Acesta permite vizionarea modelului fotogrammetric confortabil și color. Pentru a putea viziona cu ochiul liber stereoscopic, imaginea stângă și dreaptă trebuie separate.

Instrumentul de măsurare 3D este folosit de către operator pentru a efectua măsurători. Acesta poate varia de la o combinație de mouse 2D și trackball, până la un instrument complex cu mai multe taste cu funcții programabile.

Rețea, un DPW modern își desfășoară cu greu activitatea într-un mediu izolat. Este conectat la un scanner și la celelalte DPW.

Interfața de utilizare, constă în componente de hardware cum ar fi, tastatura, mouse și echipamente periferice ca, pedale, discuri sau rotițe acționate manual

Statia de lucru fotogrammetrica SD 2000 ( Leica – Elvetia )

Funcții ale sistemului de bază

Funcțiile de bază ale sistemului pot fi împărțite în următoarele categorii:

-Arhivare: stocare, comprimarea imaginilor și decomprimarea imaginilor.

-Procesare: scopuri de procesare a imaginilor, sporirea și reconstituirea.

-Vizualizarea și parcurgerea: vizualizarea imaginilor și a subimaginilor, zoom in și out, parcurgerea unui model sau a unui întreg proiect.

-Măsurarea 3D: măsurarea interactivă a punctelor și caracteristicilor până la mărimi de sub-pixel.

-Suprapunerea: datele măsurate sau hărțile digitale trebuie suprapuse pe imaginile vizualizate.

Dezbaterea tuturor funcțiilor sistemului depășește scopul acestei cărți. Ne

vom concentra pe sistemul de stocare, pe display, pe sistemul de măsurare și

parcurgerea sistemului.

Obținerea imaginii digitale

Dezvoltarea fotogrammetriei este strâns legată de dezvoltarea în domeniul fotografiei și a aviației. În aproape 100 de ani fotografiile erau realizate pe plăci de sticlă fotosensibile sau pe materiale fotosensibile de tip film (negativ sau pozitiv). În principiu, camerele de fotografiere fotogrammetrice (numite și camere fotografice metrice) funcționează ca și cele obișnuite, nonmetrice, de amatori. Diferențele rezultă din cerințele calitative pe care primele trebuie să le îndeplinească. În afară de preciziile ridicate, optice și mecanice, camerele de aerofotografiere utilizează formate mari de filme. Dacă o cameră de amator utilizează un format de 24 mm X 36 mm, camerele de aerofotografiere normale utilizează formate de 23 cm X 23cm. Acest lucru este necesar pentru a asigura receptarea unei bune rezoluții a terenului în fotografii. În consecință, valoarea lungimii distanței focale diferă în cazul camerelor cu deschidere “grand angulară” de cea a camerelor “normale” sau “teleobiectiv”. Mai des utilizată a fost camera de aerofotografiere cu deschidere grand angulară și având distanța focală de 153 mm, spre deosebire de o cameră cu deschidere normală și care are distanța focală de 305 mm.

Camera DMC (Digital Mapping Camera)– un exemplu de cameră

digitală de aerofotografiere.

Mai mult, sistemul de lentile al camerelor de aerofotografiere este construit unitar cu corpul camerei. Pentru a realiza o stabilitate bună și o bună corecție a erorilor datorate lentilelor, nu este posibilă nici o modificare a lentilelor sau “zoom”. Distanța focală este fixă iar camera are un declanșator central automat.

Unitatea de achiziție a datelor transformă imaginea în format numeric astfel încât fiecărei valori radiometrice (discretă) să i se asocieze valoarea corectă a coordonatelor 2D de referință, trecând prin coordonatele pixel și corectând erorile sistematice (distorsiunile optice, calibrarea, etc.). Unitatea de restituție permite operatorului să manevreze imaginile digitale. Să efectueze operațiile fotogrammetrice (orientarea interioară, orientările relativă și absolută, cartografierea, etc.). Imaginile digitale utilizate în fotogrammetria digitală pot fi obținute prin două metode:

– prin achiziție directă, cu ajutorul camerelor de fotografiere digitale;

– prin achiziție indirectă, utilizând fotogramele clasice care sunt digitizate

-prin procedeul de scanare.

Fotogramele clasice sunt realizate cu ajutorul camerelor de fotografiere analogice, au ca suport filmul fotografic (negativ și pozitiv, alb-negru sau color) sub formă de rolă și au dimensiuni de 23 cm X 23 cm, iar în cazul fotogramelor satelitare 12” X 18”. Rezoluția geometrică a acestor imagini este de 15 μm/pixel iar acuratețea este de 2 μm la acuratețea poziționării în aerotriangulație. Rezoluția radiometrică este de 10 sau 15 biți (intern sau 8 biț la datele ieșire).

Sistemele UAV(Unmanned Aerial Vehicle)

Aeronava fără pilot (engleză: unmanned aerial vehicle – UAV), denumită și dronă, este un aparat de zbor căruia îi lipsește pilotul uman, fiind ghidat fie de către un pilot automat digital aflat la bordul său, fie prin telecomandă de la un centru de control de la sol sau care este situat în altă aeronavă, pilotată. Aceste sisteme sunt folosite în special în domeniul militar dar datorită avantajelor care le oferă utilizarea lor se extinde în diferite domenii: comercial, științific etc.

Odata cu evolutia tehnicii necesitatea de informatii cat mai precise obtinute intr-un timp scurt de pe o suprafata cat mai mare a crescut. Cu ajutorul tehnologiei UAV se pot obtine aceste date chiar si din zone care inainte erau considerate ca fiind periculoase sau inaccesibile. Au capacitatea de a efectua masuratori de la o distanta sigura fara pericolul acidentarilor sau producerii de pagube.

Avantajele colectarii de date din UAV:

ACCESIBILITATE

Cu ajutorul UAV se poate patrunde in zone inaccesibile, dificile sau periculoase

pentru operatori umani.

SIGURANTA

Protectia personalului prin efectuarea de masuratori de la o distanta sigura.

RAPIDITATE

Masuratorile sunt efectuate intr-o perioada scurta de timp si cu o rezolutie temporala

ridicata.

AUTONOMIE RIDICATA

Gratie vitezei reduse de zbor si a posibilitati de a plana, combinata cu un traseu de

zbor programabil, se pot studia zone de interes ce acopera suprafete relativ mari.

Datele care se extrag:

Modelul digital de suprafata 2D ortofotoplan .tif (harta topografica)

Modelul digital de elevatie (DEM) .dxf .asc .bil .xyz

Modelul digital al suprafetei 3D .3ds

Nor de puncte .ply .las .obj

Calcul de volume excavate si halde

KMZ harta Google Earth

Imagini aeriene oblice

Imagini aeriene ortorectificate

Cartarea regiunilor cu grad crescut de variabilitate (Delta, luncile râurilor, zonele afectate de eroziune, transport și acumulare) cu rezoluție temporală ridicată

Cartare costieră

Cartarea zonelor afectate de dezastre

Principalele componente ale unui sistem UAV

Senzori
Astfel, un ansamblu dronă UAV, este compus din aeromodel, realizat după un design particular, avand sistemele dedicate remote sensing-ului (senzori multispectrali de la foto și video HD la termali și IR), sistemul de lansare/aterizare și stația de control de la sol. Deși este o tehnologie alternativă, toate problemele și restricțiile impuse sunt îndeplinite cu succes de acest tip de aeromodel. Limitarea payload-ului, calibrarea camerelor non-metrice, planificarea automată a traseului de zbor bazată pe un sistem de navigare via waypoints, constrângerile referitoare la necesitatea înregistrărilor stereoscopice, managementul zborului și al senzorilor aflați la bord și aspectele referitoare la siguranță și legalitate sunt satisfăcute. Senzorii cu care sunt dotate, precum accelerometre, gyroscoape, magnetometre și barometre, dublați de o unitate GPS compun o Unitate Inerțială de Navigație ce permite decolarea, menținerea în zbor și aterizarea autonomă. De asemenea acestea sunt prevăzute și cu elemente de securitate ce împiedică apariția potențialelor incidente.

Modelul digital al terenului

Modelul Digital al Terenului este o reprezentare tridimensională a suprafeței Pământului realizată folosind date de cotă. Definit prin noțiuni mai apropiate de scopul aplicativ al acestuia, MDT reprezintă un instrument informatic, alcătuit din totalitatea datelor culese din teren, dar și din programe de calcul, incluzând alături de modulele aferente prelucrării și module de sortare, stocare, regăsire sau editare.

Termenii: Model Digital al Terenului (MDT), Model Digital Altimetric (MDA), Model Digital al Suprafeței (MDS) definesc noțiuni diferite. Astfel, la nivelul actual al tehnicilor de modelare și culegere a informațiilor MDT înglobează toate informațiile referitoare la celelalte două noțiuni. În majoritatea cazurilor, termenul de MDS dă o reprezentare 3D a suprafeței Pământului și include toate obiectele conținute pe suprafața acestuia. Diferit de MDS, MDT reprezintă linia terenului natural, fără obiecte care se găsesc pe acesta, cum sunt plantele sau clădirile. Un Model Digital Altimetric poate fi reprezentat ca un raster, adică printr-un grid de pătrate, sau ca un TIN (engl. Triangular Irregular Network), printr-o rețea neregulată de triunghiuri.

Modelul Digital al Terenului este o reprezentare digitală a suprafeței topografice. Poate fi reprezentat în format raster sau vector și poate fi generat utilizând mai multe tehnici și metode de măsurare, cele mai utilizate fiind însă cele din teledetecție. Se folosesc însă și metode clasice geodezice. Metodele de obținere ale unui MDT sunt derivate din modul de preluare a informațiilor: măsurători GNSS cinematice, stereofotogrammetrie, măsurători LiDAR, hărți topografice cu reprezentarea reliefului prin curbe de nivel, măsurători clasice pentru care se utilizează teodolitul sau stațiile totale, măsurători radar de tip Doppler sau măsurători inerțiale.

Scopul și avantajele folosirii modelului 3D

În ultimii ani, din ce în ce mai mulți proiectanți din lumea întreagă au abordat acest câmp relativ nou, al modelării tridimensionale, preferând sistemele de proiectare 3D în locul celor clasice de desenare 2D.

Un model 3D are în componență obiecte, materiale, straturi care alcătuiesc o structură complexă. În cadrul lui putem vizualiza separat anumite părți sau toate elementele componente laolaltă. Obiectele și materialele au proprietăți ușor de evidențiat, numite proprietăți vizuale, cum ar fi culoarea, reflexia luminii, contrastul. Ca produs final putem obține fațada clădirilor, acoperișurile acestora sau chiar modelul 3D al terenului. Modelul tridimensional oferă multiple posibilități de lucru: rectificarea cotelor, conectarea elementelor ce intră în componența lui, crearea unui nou produs pornind de la elementele de bază.

Cea mai recentă întrebuințare a modelului 3D, la nivel de reprezentare urbană, permite conservarea, pe baza informațiilor existente, a unui “oraș vechi” a cărui arhitectură sau monumente istorice dorim să le păstrăm neatinse. Modelul 3D, în acest caz, poate ajuta la salvarea în timp a imaginii din trecut a orașului. M.D.T. ale spațiului urban au deosebite aplicații în lucrările inginerești, de proiectare a lucrărilor de artă, în proiectele de arhitectură, sistematizare urbană.

Multă vreme modelele 3D au fost aplicate în proiectarea clădirilor autostrăzilor și drumurilor, sau a unor lucrări de construcții similare. Odată cu dezvoltarea tehnicii de calcul modelele digitale au trecut la o utilizare intensivă, înregistrând un număr impresionant de aplicații.

Un M.D.T. poate fi creat pentru o zona limitată, cum este de exemplu o porțiune a unui versant sau el poate să cuprindă întregul teritoriu național. Un M.D.T. poate fi autonom și să servească unui singur scop, de exemplu producția de ortofotoimagini (ortofotoplanuri și ortofotohărți, respectiv stereo ortofotoplanuri și stereo ortofotohărți). În majoritatea cazurilor el constituie o componentă principală a unui sistem informatic geografic ( S.I.G. ), unde datele sale servesc în multiple scopuri.

Terminologii referitoare la noțiunea M.D.T.

Termenul M.D.T. (Model Digital al Terenului) a fost folosit pentru prima dată în 1958 de către Miller și Laflamme care l-au definit drept „o reprezentare statistică a suprafeței continue a terenului utilizând un număr mare de puncte ale căror coordonate orizontale (x, y) împreună cu altitudinea (z) sunt cunoscute, reprezentare realizată într-un sistem de coordonate arbitrar.”

Termenul de Model Numeric al Terenului ()/ Model Digital al Terenului (MDT), utilizat în Europa, are în prezent un înțeles mult mai larg în comparație cu definiția dată în 1958 de către Millerși Laflamme. Astfel include, pe lângă datele de altitudine o serie de elemente suplimentare cum ar fi discontinuități ale terenului (creste, abrupturi, cursuri de apă) sau valori ale pantelor, aspectului, vizibilității, etc.

După introducerea termenuluiM.D.T.(Model Digital al Terenului) ca denumire pentru reprezentările de teren realizate în formă digitală și subsecvent indicator al proceselor implicate în realizarea lor s-au elaborat și aplicat o serie de alți termeni, cum sunt:

D.E.M. (digital elevation model), reprezentări digitale ale reliefului constituite din rețele rectangulare uniforme și neuniforme.

D.H.M. (digital height model), model digital al elevației (altitudinii), respectiv cotei.

T.I.N. (triangulated irregular networks) rețele neregulate de triunghiuri.

D.G.M. (digital ground model), model digital al solului, sau

D.T.E.D. (digital terrain data), date digitale de elevație (cota, altitudine) ale terenului.

Produse derivate din M.D.T.

a) Bloc-diagrame, profile și imagini ale orizontului

Aceste forme de reprezentare a MDA sunt preferate pentru vizualizare și pot arăta variația asociată cu oricare variabilă cantitativă (Z) intr-o zonă. Pachetele SURFER, IDRISI, ArcGIS, ERMapper, ASPEX etc. au proceduri ce pot afișa mulțimi regulate și neregulate de date X, Y și Z in forma tridimensională ca desene liniare sau repezentări raster ale umbrelor. Utilizatorul trebuie să specifice un unghi de vedere, rotirea planului orizontal OXY, scările pe axe etc.

b) Estimarea volumului (pamântului) decopertat și de umplere

Mai intai este construit un MDA prin ridicări topografice inainte de inceperea lucrărilor de teren și apoi un al doilea imbunătătit, care arată precis profilele și alte detalii. Pe noul MDA pot fi indicate porțiunile ce se decopertează sau se umplu și pot fi calculate prin integrare numerică volumele pămantului ce se decopertează sau cu care se completează adanciturile, lucru folositor la planificarea realizării lucrărilor de artă.

c) Hărți cu izocurbe (curbe de nivel, izohipse)

Prin reclasificarea celulelor matricelor de altitudini in clase de inălțimi (dupăechidistanță) și tipărirea izocurbelor cu diferite culori, tipuri de linii sau tonuri de gri, potfi obținute hărți cu izohipse. Curbele de nivel pot fi realizate folosind determinarea prin interpolare a punctelor de cotă cunoscută, prin „navigare" cu algoritmi speciali in matricea cotelor. Aici suntdeterminate valorile X și Y ale punctelor succesive ale curbei. Dacă datele inițiale sunt neregulate sau destul de depărtate in spațiul geometric, determinarea curbelor poate fi precedată de interpolarea inălțimilor unei grile mai fine. Produsul final poate fi obținut la imprimantă, la un ploter vectorial sau la un fotoploter raster.

Harta curbelor de nivel

Hărțile cu curbe de nivel pot fi generate și direct din modele TIN prin intersectarea planurilor orizontale (de cotă constantă) cu laturile rețelei. De regulă, este folosită și o structură secundară de date ale crestelor și talvegurilor, ca un ghid pentr u punctele de inceput ale fiecărei curbe.

d) Hărți cu zone văzute și nevăzute (hărți de vizibilitate)

Abilitatea de a determina intervizibilitatea din teren a punctelor este importantă pentru multe discipline. Pentru a determina intervizibilitatea din hărțile clasice cu izohipse nu este ușor, deoarece trebuie desenate numeroase profile. Cu proceduri specifice fiecărui pachet de programe este ușor să se construiască prin calcul profile pe orice direcție, folosind fie rețele rectangulare regulate de puncte cu cote, fie rețele de triunghiulare. Cu algoritmi de reprezentare a liniilor ascunse pot fi obținute imagini cu zonele nevăzute. Este dată poziția din care trebuie calculată vizibilitatea (punct de vedere).

e) Hărți ale pantei, direcției de pantă maximă, convexității și concavității

Panta este definită de inclinarea unui plan tangent la suprafața modelată de MDA in orice punct dat și are două componente – gradientul sau tangenta unghiului de inclinare și aspectul, adică azimutul direcției de pantă maximă. Gradientul (in %) și aspectul (in grade) sunt primele două derivate ale funcției suprafeței. Pentru a afișa rezultatele este utilizat un tabel de căutare sau conversie (look-up table), pentru a repartiza claselor nuanțe corespunzătoare de culoare sau de gri. Pentru hărțile direcției de pantă maximă sunt definite in mod uzual nouă clase, 8 pentru azimute ce aparțin celor 8 octante și una pentru teren plat orizontal.

Imaginea pantelor (stânga) și imaginea zonelor umbrite (dreapta)

Metode de culegere a datelor de teren

Culegerea datelor este cea mai laborioasă și diversă etapă în reprezentarea 3D a suprafețelor topografice și a spațiului obiect

În funcție de scopul lucrării, de tehnologia disponibilă privind culegerea datelor, de suprafața terenului de cartografiat, de tehnologia de prelucrare și reprezentare a datelor, de rapiditatea, precizia și eficiența impusă, culegerea datelor poate fi făcută prin diverse metode.

Metode topografice de teren

Metodele topografice de teren reprezintă cele mai vechi metode utilizate în domeniul măsurătorilor terestre. Dezvoltările tehnologice din ultima perioadă prin stațiile totale, sistemele , posibilitățile de stocare și prelucrare a unor volume mari de date au permis eficientizarea acestor lucrări care rămân totuși specifice cartărilor pentru suprafețe mici sau specifice precum rețele de comunicații, rețele de transport etc. Pentru suprafețe mari de teren și spații complexe precum zonele industriale și urbane metodele de fotogrammetrie și teledetecție sunt mai eficiente.

Culegerea datelor din teren prin metode topografice de

teren cu ajutorul Statie Leica TCR 407

Metode fotogrametrice

Cea mai economică metodă de culegere a datelor pentru suprafețe mari este fotogrametria. În ultima perioadă fotogrametria a cunoscut mari transformări în ceea ce privește senzorii de preluare cât și a tehnologiei clasice de exploatare a fotogramei și stereogramei.

Din punctul de vedere al senzorilor de preluare, se evidențiază, în ultima perioadă, două tendințe:

-dezvoltarea senzorilor opto-electronici de tipul dispozitivelor cuplate prin sarcină () sau cu transfer de sarcină (DTS) pentru preluarea fotogramelor digitale și dezvoltarea întregii tehnologii bazate pe exploatarea stereoscopică a stereogramei și a produselor bazate pe această tehnologie;

-dezvoltarea sistemelor laser-scaner, tehnologie nouă care tinde să înlocuiască metodele bazate pe exploatarea stereogramei și care oferă ample posibilități oferind noi soluții problemelor fotogrammetrice precum și noi produse.

Culegerea informației altimetrice prin metode fotogrametrice-LIDAR-

(Light Detection And Ranginmg).

Laser-scanerul

O tehnologie dezvoltată după anii 1970-1980 în SUA și Canada de generare directă a MDTși a cu ajutorul unui senzor activ este scanerul aeropurtat . Laserul aeropurtat furnizează date despre: distanțele senzor-spațiul obiect, pozițiile succesive ale platformei de zbor, unghiurile de orientare ale acesteiași coordonatele teren ale punctelor din spațiul obiect obținute din prima sau din a doua reflexie.

Scanerul este un sistem activ care poate opera pe timp de ziși noapte, generează puncte în spațiul obiect care sunt în funcție de acoperirea terenului. Punctele generate prin metodele fotogrammetrice pot fi predefinite, permițând o culegere tematică a datelor, dar când sunt generate în mod automat depind de textura imaginiiși de imaginea terenului Având în vedere performanțele înregistrate până acum de această tehnologie, aceasta arată o mare expansiune în viitor. Densitatea punctelor măsurate este cuprinsă între 1 și 20 puncte pe metru pătrat fiind o funcție de corelație între: viteza platformei, rata pulsurilor laser utilizate, unghiul de câmp al senzorului, altitudinea de zbor, altitudinile suprafeței topografice etc. Sistemele laser de scanare se evidențiază prin o precizie ridicată, o rată mare de eșantionare în spațiul obiect. Laser scanerul măsoară partea vizibilă a suprafeței topografice în prima reflexie și puncte la sol în a doua reflexie (radiația incidentă în proporție de 20%-40% pe timp de vară și de 70% pe timp de iarnă,pătrunde prin vegetație până la suprafața solului).

asta ati mai scris si la inceputul materialului

Generarea M.D.T. cu sistemul laser-scanner