REALIZAREA MODELULUI DIGITAL PRIN CORELAREA PIXELILOR DIN IMAGINILE PRELUATE PRIN INTERMEDIUL SISTEMELOR UAV [302862]

UNIVERSITATEA DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE GEOLOGIE ȘI GEOFIZICĂ

SECȚIA GEOFIZICĂ

LUCRARE DE LICENȚĂ

REALIZAREA MODELULUI DIGITAL PRIN CORELAREA PIXELILOR DIN IMAGINILE PRELUATE PRIN INTERMEDIUL SISTEMELOR UAV

Coordonator științific:

Prof. Dr. Ing. Cornel Păunescu Marian Student: [anonimizat], candidat: [anonimizat], [anonimizat] (specializarea) Geofizică, [anonimizat], [anonimizat]. Declar că nu am folosit în mod tacit sau ilegal munca altora și că nici o parte din teză nu încalcă drepturile de proprietate intelectuală a altcuiva, persoană fizică sau juridică. Declar că lucrare nu a mai fost prezentată sub această formă vreunei alte instituții de învățământ superior în vederea obținerii unui grad sau titlu științific ori didactic.

Data Semnătura ___________________

[anonimizat] a devenit o [anonimizat] (Light Detection and Ranging) și UAV (Unmanned Aerial Vehicle).

[anonimizat], [anonimizat], ușurând astfel procesele de achiziționare a datelor din domeniul fotogrammetriei. Reducerea costurilor a fost semnificativă deoarece efectuarea zborurilor cu avioane și elicoptere nu a [anonimizat] a informațiilor fotogrammetrice precise și de rezoluție mare comparabile cu cele obținute de sistemele LIDAR.

În această lucrare sunt prezentați pașii determinării Modelului Digital al Terenului pe o suprafață de 460 [anonimizat], județul Buzău. Marcarea reperilor a [anonimizat] a [anonimizat] 750 Hexaechipat cu o camera foto Sony A6000. Suprafața de 460 de hectare a fost acoperită în 24 de ore de zbor cu o durată medie de zbor de 40 de minute.

Datele au fost prelucrate în programele Agisoft PhotoScan și Global Mapper. Durata aproximativă a procesării datelor fotogrammetrice a fost de 24 de ore.

Figura 1 – [anonimizat]: Google Earth

Capitolul I. Fotogrammetria – Generalități

I.1. [anonimizat]. Acest proces necesită captarea informațiilor (fotografice) despre un obiect din mai multe perspective pentru a genera valori de elevație ale terenului cu acuratețe cât mai bună. (Vorovencii I., 2010)

[anonimizat]rammetrie aeriană și spațială, reprezentând una dintre aplicațiile convenționale ale acestei științe. De asemnea, principiile de măsurare ale fotogrammetriei sunt folosite și în arhitectură, geologie, arheologie, meteorologie și, mai nou, în reconstituirea scenelor de accidente rutiere (folosindu-se fotogrammetria la mică distanță). (Vorovencii I., 2010)

Din punct de vedere al modului de obținere al imaginilor fotografice, fotogrammetria poate fi:

Fotogrammetrie aeriană: imaginile fotografice sunt preluate de camere fotoaeriene instalate la bordul dronelor;

Fotogrammetrie terestră: imaginile fotografice ale obiectului de măsurat sunt înregistrate din stații fixe.

Din puncte de vedere al modului de folosire a fotogramelor, fotogrammetria poate fi:

Fotogrammetrie planimetrică: fotogramele se procesează individual, obținându-se elementele de planimetrie pe un plan redresat;

Fotogrammetrie stereoscopică: sunt folosite perechi de fotograme pentru a obține planimetria și elevația; acest tip de măsurare tridimensională are ca produse modelul numeric al terenului și ortofotoplanul. (Vorovencii I., Ionescu I. )

I.2. Istoria fotogrammetriei

Faza incipientă a fotogrammetriei poate fi atestată pentru prima oară în secolul al XIV- lea, Leonardo da Vinci fiind unul dintre primii exploratori ai aceste științe. Prin următorul citat: „Perspectiva nu este altceva decât vederea unui obiect în spatele unei foi de sticlă, netedă și destul de transparentă, pe suprafața căruia pot fi marcate toate lucrurile ce se află în spatele acestei sticle” (Leonardo Da Vinci), Leonardo da Vinci a încercat să determine principiile matematice ale unei imagini de perspectivă și să găsească punctul din spațiu în care imaginea se formează. (Ghosh K., 2012)

Adevăratul începul al fotogrammetriei propriu-zise poate fi datat în jurul anului 1850, odată cu ideea lui Aimè Laussedat (fiind considerat părintele fotogrammetriei) de a folosi imagini fotografice terestre în scopul obținerii hărtilor topografice; procesul folosit de Laussedat a fost numit iconometrie. La expoziția de la Paris, în 1867, Laussedat și-a expus primul fototeodolit și planul Parisului obținut prin metoda menționată anterior. (Ghosh K., 2012)

În urma metodelor abordate de Aimè Laussedat, fotogrammetria a trecut prin următoarele 4 perioade de dezvoltare:

Fotogrammetria planimetrică, în intervalul anilor 1850 – 1900;

Fotogrammetria analogică, în intervalul anilor 1900 – 1960;

Fotogrammetria analitică, în intervalul 1960 – prezent;

Fotogrammetria digitală, care abia a început să își facă prezența simțită în industria fotogrammetrică. (Konecny G., 1985)

Figura 1.1 Perioadele dezvoltării fotogrammetriei

I.3. Fotogrammetria analogică

Pentru efectuarea tranziției dintre fotogrammetria planimetrică și cea analogică au fost necesare două evoluții tehnologice:

Stereoscopia, fiind descoperită de Charles Wheatstone în 1838 și devenind utilizată la scară largă de la începutul secolului al XIX-lea;

Invenția avionului, în 1903 de către frații Wright, avioanele oferind un suport mult mai bun pentru camerele fotografice și acoperind un areal mult mai mare. (Vorovencii I., Ionescu I. )

Wilbur Wright a fost prima persoană care a obținut imagini fotografice aeriene în anul 1909, iar prima misiune de aerofotografiere făcută cu scopul cartării, a avut loc în Bengasi, Italia în anul 1913. (Vorovencii I., Ionescu I. )

În timpul celor două Războaie Mondiale, fotogrammetria analogică a fost folosită pentru a obține avantaje militare, avioanele fiind adaptate în scopul misiunilor de aerofotografiere (un exemplu poate fi reprezentat de modelul de aeronava Spitfire, folosit în cel de-al doilea Război Mondial și lipsit de arme pentru a suporta greutatea camerelor fotografice). (Vorovencii I., Ionescu I. )

În urma celui de-al doilea Război Mondial, progresele tehnologice din domeniul fotogrammetriei au deschis calea către următoarea etapă de dezvoltare –fotogrammetria analitică. (Vorovencii I., 2010)

Figura 1.2 Camerele fotografice verticale montate pe o aeronavă Spitfire,

sursa: www.Spitfiresite.com

I.4. Fotogrammetria analitică

Prin fotogrammetria analitică se poate întelege calculul matematic riguros al coordonatelor punctelor din spațiu, bazat pe parametrii camerei. Astfel, acest proces explică orice înclinare existentă în fotografii. (Geschichte, Entwicklung, 1996)

Tranzitia de la fotogrammetria analogică la cea analitică a fost posibilă datorită invenției calculatorului în anii ’50, fiind posibilă efectuarea mult mai eficientă a procesării datelor și a determinării coordonatelor reale. Deși fotogrammetria digitală este într-o evoluție constantă și rapidă, metoda analitică este favorizată în cazul cartării la scara mare. (Geschichte, Entwicklung, 1996)

I.5. Fotogrammetria digitală

Fotogrammetria digitală reprezintă ultimul pas în evoluția fotogrammetriei și este o tehnică prin care se obțin informații geometrice 3D ale obiectelor din lumea reală prin intermediul suprapunerii imaginlor stereoscopice. Aceasta se bazează pe calculatoare și pe soluții software pentru a prelucra imaginile digitale. În urma achiziționării, stocării și prelucrării imaginilor digitale în software-urile specializate, obținem diverse reprezentări digitale, cum ar fi: DEM (model digital al elevației), MDT (model digital al terenului), ortofotoplan, s.a.m.d. (Zăvoianu F., 2013)

I.6. Avantaje și dezavantaje ale fotogrammetriei

Utilizarea fotogrammetriei, în comparație cu alte metode convenționale, oferă anumite avantaje:

Fotogrammetria este mai economică decât alte metode convenționale;

Datele sunt achiziționate și procesate mai rapid (la ordinul zilelor, reducând astfel cheltuielile) decât în alte metode convenționale;

Prin intermediul fotogrammetriei digitale pot fi acoperite areale mai mari;

Rezultatele fotogrammetriei sunt precise, fiabile și pot fi modificate;

Datele pot fi achiziționate fără contactul direct cu obiectul studiat;

Fotogrammetria digitală se bazează pe soluții hardware și software.

Odată cu avantajele oferite de fotogrammetrie, avem parte și de o serie de dezavantaje:

Condițiile meteo nefavorabile, vegetația și umbrele pot afecta prelucrarea datelor;

Condițiile meteo nefavorabile pot afecta întreaga misiune de aerofotografiere;

Necesitatea unei rețele de puncte de sprijin;

Structurile subterane nu pot fi localizate;

Unghiurile solare mai mari de 45° vor produce pete solare pe imagini iar unghiurile solare mai mici de 25° vor produce umbre lungi;

Necesitatea soft-urilor specializate pentru prelucrarea datelor. (Zăvoianu F., 2013)

Figura 1.3 Variația unghiului de elevație al Soarelui la paralela 45°N, sursa: www.Solarelectricityhandbook.com

Zborurile fotogrammetrice sunt realizate în general toamna sau primăvara deoarece condițiile solare sunt mai favorabile, iar vegetația nu poate influența foarte mult. (Zăvoianu F., 2013)

Capitolul II. Sisteme aeriene fără operator uman (UAV)

UAV (Unmanned aerial vehicle), denumit în limba română "aeronavă fără pilot" sau "dronă", reprezintă un aparat de zbor fără pilot ce este controlat de către un pilot digital aflat la bordul său sau de la distanță, prin intermediul unui centru de control de la sol. (Vachtsevanos, 2015)

II.1. Scurt istoric

Deși UAV-urile reprezintă o componentă esențială în evoluția fotogrammetriei, din punct de vedere istoric, acestea au fost inițial folosite în domeniul militar. Primele drone fără pilot au fost construite în timpul Primului Război Mondial și erau cunoscute sub numele de „torpile aeriene”. Aeronava Hewitt-Sperry, construită de către Statele Unite în 1917, a fost un prototip executat cu scopul de a răspunde atacurilor dirijabilelor Imperiului German. (Vachtsevanos, 2015)

Figura 2.1 Aeronava Hewitt Sperry, sursa: www.wikipedia.org

În perioada interbelică, diverse modele de aeronave au fost convertite în drone cu scopul de a ușura misiunile de recunoaștere, ducând la apariția unor modele de succes, cum ar fi: Standard E-1s (de către Statele Unite) și Fairey III (de către Marea Britanie, fiind una dintre primele drone controlate prin tehnologie radio). (Vachtsevanos, 2015)

Odată cu trecerea timpului, noua tehnologie radio a permis invenția unor drone de succes și mult mai sofisticate în timpul celui de-al Doilea Război Mondial și a Războiului Rece, folosite în mare parte pentru misiuni de bombardament și spinonaj. Pontențialul misiunilor de aerofotografiere din domeniul militar a fost sesizat încă de la începutul secolului al XIX-lea, acestea schimbând radical modul de a vedea și experimenta obiectele fizice și mediul înconjurător. Compania Fairchild a fost una dintre primele companii care au fabricat drone pentru sectorul civil iar mai târziu, posibilitățile oferite de noile tehnologii de teledetecție precum sateliții și fotografiile aeriene GIS, au ridicat fotogrammetria la un alt nivel. (Vachtsevanos, 2015)

II.2. Generalități

În prezent, dronele folosite în topografie sunt foarte eficiente și relativ ieftine, permitând efectuarea misiunilor de aerofotografiere mult mai rapid, în comparație cu metodele convenționale. Acestea sunt dotate cu dispozitive GPS și camere digitale puternice, ce pot atinge o precizie de până la 1 sau 2 cm. Folosirea dronelor în fotogrammetrie și cartarea lidar se află înca într-un stadiu incipient, dar oferă un potențial imens în diverse domenii. (Kristian B., 2015)

Dronele folosite în fotogrammetrie se împart în două categorii:

Drone multi-rotor;

Drone cu aripă fixă.

Dronele multi-rotor reprezintă cea mai ușoară și mai ieftină optiune pentru fotografierea aeriană. Dezavantajul acestor drone este faptul că au o rezistență și o viteză limitată, lucru care le face nepotrivite pentru misiuni de aerofotografiere de scară largă și monitorizare îndelungată și pe distante lungi (cum ar fi: monitorizarea drumurilor și liniilor electrice). Cu tehnologia curentă de alimentare, dronele multi-rotor nu sunt capabile de a îndeplini zboruri mai lungi de 20-30 de minute, în condițiile în care la bord se află o încărcătură ușoară de aparatură pentru fotografiere).

Dronele cu aripă fixă funcționează pe același principiu pe care funcționează și avioanele, mai bine zis, aceste drone își folosesc aripile pentru a genera portanța necesară zborului (folosind velocitatea și forma aripii). Sunt mult mai eficiente decât dronele multi-rotor deoarece consumă engerie doar pentru înaintare și nu pentru a se menține în aer. (Hackney C., 2015)

Avantajele dronelor cu aripă fixă față de cele multi-rotor sunt:

Sunt capabile să acopere areale mult mai mari;

Pot monitoriza perioade mai îndelungate;

Sunt mai economice din punct de vedere energetic;

Pot fi alimentate și de la motoare cu combustie internă.

Dezavantajul principal este reprezentat de faptul că dronele cu aripă fixă nu pot plana deasupra aceluiași loc, fapt care le exclude din majoritatea misiunilor de aerofotografiere. (Hackney C., 2015)

Figura 2.2 Exemplu de drona multi-rotor, sursa: www.sky-rider.com

Figura 1.6 Exemplu de dronă cu aripă fixă, sursa: www.unmannedsystemtechnology.com

II.3. Prezentarea dronei

FAE 750 Hexa este un model de UAV multi-rotor cu o durată lungă de zbor, capabilă de a acoperi distanțe lungi și prevăzută cu funcții autonome complete de navigație bazate pe Arducopter V3.3 – Pixhawk și GPS multistandard Ublox Neo 8. (fae-drones.com)

Figura 2.3 Drona FAE 750 Hexa, sursa: www.fae-drones.com

Specificațiile tehnice ale dronei sunt:

Puterea motorului: 1200W;

Sarcina utilă recomandată: 3 Kg;

Masa totală suportată în zbor fără sarcină: 8.6 Kg;

Timpul maxim de zbor fără sarcină: 90 min;

Timpul de zbor cu sarcină recomandată: 60 min;

Viteza maximă de zbor: 50 Km/h;

Altitudinea maximă de zbor: 3500 m;

Temperatura de lucru: de la -10 la +60 grade Celsius;

Modulul de autopilot: Pixhawk 32. (fae-drones.com)

Funcțiile dronei sunt:

Modulul GNSS multistandard (cu posibilitatea de a se conecta la 22 de sateliți, sau mai mulți, fiind capabil de a se conecta la sistemele de navigație: Navstar, Glonass, BeiDou, Galileo Qzss);

Navigarea autonomă cu traseu predefinit și funcție Altitude Hold;

Funcția GPS return to home (folosită în cazul în care se pierde conexiunea radio cu drona);

Aterizarea automată în punctul de decolare;

Stabilizatorul de camera roll-tilt;

Efectuarea telemetriei, navigatiei pe hartă și a configurării Wireless printr-un sistem PC;

Software-ul de ground control inclus;

Georeferențierea imaginilor fotografice achiziționate în mod semi-automat (necesitând o sincronizare inițială a timpului)

Controlul zborului manual cu autostabilizare la orizontală;

Controlul automat al altitudinii de zbor;

Cadrul pliabil;

Alarmă de baterie scăzută. (www.fae-drones.com)

II.4. Anexele dronei FAE 750 Hexa

Scopul principal al unei drone este obținerea unor imagini cât mai bune din punct de vedere calitativ. Din această cauză, au fost dezvoltate și implimentate o multitudine de echipamente anexă care asigură respectarea cu strictețe a parametrilor zborului de aerofotografiere. (fae-drones.com)

II.4.1. Radiocomanda

Sistemul UAV este controlat prin intermediul unei manete (model 9XR) prevăzută cu două stick-uri. Stick-ul drept permite mișcări orizontale (pitch), prin ridicarea stick-ului de sus în jos, și manevra de roll, prin mișcarea stick-ului stânga-dreapta, iar stick-ul stâng controlează altitudinea prin manevre de tip throttle (sus-jos) și rotatia în plan yaw (stânga-dreapta). ( Kristian B., 2015)

Radiocomanda 9XR permite comunicarea cu controller-ul dronei pe o distanță de 2 km.

Figura 2.4 Mișcările de Roll, Pitch si Yaw, sursa: www.dronesinsite.com

Figura 2.5 Radiocomanda 9XR

Specificații tehnice:

Suportă până la 24 de canale;

Display LCD 128 x 64;

Slot pentru card micro SD și port mini USB;

Modul Bluetooth HC-06, RN42;

Comunicare vocală;

Interfață simulator JR/Futaba;

Codificator de tip PPM/PCM;

Compartimente pentru baterii: 112 x 44 x 27mm. (www.hobbyking.com)

II.4.2. Stația de control de la sol

Centrul de control de la sol este reprezentat de către computerul laptop Lenovo L560. La modul general, stațiile de control de la sol afișează în timp real date cu privire la performanța și poziția dronei, de asemenea, pot fi utilizate pentru a controla UAV-ul în zbor și pentru încărcarea de noi comenzi de misiune și setarea parametrilor. De multe ori sunt folosite pentru monitorizarea fluxului video live de pe camerele UAV-ului.

Specificațiile Hardware ale laptop-ului Lenovo L560:

CPU Intel® Core i7™ 6600U;

GPU integrat HD Graphics 520 cu o memorie de 2GB VRAM;

Memorie RAM 8GB DDR3L cu o frecvență de 1600Mhz;

Solid State Drive cu o capacitate de 512 GB. (www3.lenovo.com)

Figura 2.6 Stația de control de la sol Lenovo L560, sursa: www3.lenovo.com

II.4.3. Telemetria

Transferul de date digitale (cum ar fi: roll, pitch, yaw, poziția GPS, viteza, nivelul bateriei, etc.) dintre controller-ul UAV-ului și stația de control de la sol se face prin banda de 433 Mhz. ( Kristian B., 2015)

Figura 2.7 Pereche emițător-receptor RF 433 Mhz, sursa: www.readytosky.com

II.4.4. OSD-UL (On Screen Display)

OSD-ul realizează legătura între camera de pe dronă și monitorul video de la sol. Funcționează pe banda de 5.8 Ghz și implicit afișează următoarele informații:

Alerte și mesaje de sistem;

Distanța (m) de la dronă la centrul de control de la sol;

Rezoluția video a camerei montate pe dronă;

Opțiunea de frecvența selectată;

Lățimea de bandă selectată;

Nivelul de baterie al dronei;

Informații suplimentare de telemetrie. (Clara-Beatrice V., 2013)

Figura 2.8 On Screen Display, sursa: www.thrust-uav.com

II.5. Modurile de zbor

Modul Stabil – operatorul controlează mișcările roll, pitch, throttle și yaw.

Modul Altitude hold – drona își menține altitudinea constantă pe baza datelor furnizate de barometru atunci când throttle-ul este lăsat liber.

Modul Loiter – drona își menține poziția în mod automat atunci când stick-urile sunt lăsate libere. (Zăvoianu F., 2013)

II.6. Stabilizatorul Gimbal

Gimbalul este suportul care îi permite camerei atașate să rămână întotdeauna într-o poziție orizontală și reprezintă un instrument important în achiziționarea imaginilor fotografice. (Zăvoianu F., 2013)

Unele modele pot fi controlate de la sol, operatorul putând ajusta unghiurile și direcțiile spre care sunt îndreptate. (Zăvoianu F., 2013))

Mișcările de rotație din timpul zborului φ, ω, k sunt măsurate de trei dispozitive giroscopice aferente sistemului inerțial de măsurare IMU. Valorile respective sunt transmise, sub formă de corecții,unor sisteme care controlează cele trei tipuri de rotații, ulterior compensând înclinările UAV-ului. (Zăvoianu F., 2013)

Figura 2.9 Stabilizator Gimbal FEIYU-TECH, sursa: www.drones.altigator.com

Capitolul III. Prelucrări Fotogrammetrice

Produsele fotogrammetrice sunt obținute din imagini fotografice individuale sau prin suprapunerea mai multor imagini. Acestea pot fi clasificate în următoarele categorii:

Fotograma;

Fotoplanul;

Mozaicul;

Ortofotoplanul;

Hărți tematice;

Date numerice;

Alte produse speciale. (Popescu G., 2008)

Fotograma este produsul primar al fotogrammetriei și reprezintă înregistrarea imaginii unui obiect. Pentru ca fotograma să poată constitui o bază de plecare în măsurători și reprezentări exacte, este necesar ca fotografiile utilizate să fie proiecții centrale cu caracteristici perfect cunoscute. Cu alte cuvinte, fotograma este perspectiva conică a unei porțiuni de teren. (Popescu G., 2008)

III.1. Conversia analogică – digitală

În cazul în care imaginile fotografice au fost preluate de camere tradiționale, conversia analogică – digitală este necesară pentru a fi prelucrate de stațiile digitale fotogrammetrice. Conversia poate fi facută prin scanarea acestora cu scannere profesionale, permițând, în același timp, și îmbunătățirea calității imaginii. ( Vorovencii I., 2010)

Ca și aparatură, pot fi folosite scannere de tip DCS (dispozitive cuplate prin sarcină) sau de tip DTS (dispozitive cu transfer de sarcină) cu senzori optico – electronici unidimensionali sau bidimensionali. ( Vorovencii I., 2010)

Înainte de prelucrarea imaginilor pe calculator, acestea trebuie digitizate din punct de vedere spațial (proces care se numește eșantionare) și din punct de vedere al valorilor intensităților de gri sau de culori (proces care se numește cuantizare). Rezoluția de scanare cuprinsă între 400 și 1000 dpi (pixeli pe inch) este cea mai indicată și oferă o precizie geometrică foarte bună, chiar și pentru cele mai mici detalii, și o optimizare bună a volumului de date. În cazul în care sunt necesare date de o înaltă precizie, trebuie folosită tehnologia fotogrammetrică digitală cu fotograme iar prin conversia imaginilor analogice în imagini digitale este permisă prelucrarea digitală a acestora, fiind mult mai comodă și mai eficientă decât prelucrarea analogică. ( Vorovencii I., 2010)

Figura 3.1 Imagine scanată, sursa: www.3dscanexpert.com

III.2. Prelucrarea fotogramelor de către stațiile fotogrammetrice

Stațiile fotogrammetrice sunt reprezentate de o multitudine de componente hardware și software, ce asigură prelucrarea geometrică și radiometrică a fotogramelor digitale prin exploatarea imaginilor digitale sau a scanărilor digitizate. Produsele acestor prelucrări pot fi raster (imagini compuse din pixeli de culoare individuali) sau vectoriale (imagini compuse din vectori). (Popescu G., 2008)

III.2.1. Avantajele stațiilor fotogrammetrice digitale

Stațiile fotogrammetrice digitale prezintă următoarele avantaje față de metodele analogice și analitice:

Un cost mai redus al echipamentelor de observare stereoscopică;

Generarea automată a modelului digital altimetric al terenului, ortofotoplanului, reprezentărilor perspective 3D și a ortofotohărților;

Precizie mai bună decât metodele analogice și analitice;

Afișarea datelor în proiecție plană. (Popescu G., 2008)

III.2.2. Componentele stațiilor digitale fotogrammetrice

În general, componentele unei stații fotogrammetrice digitale sunt următoarele:

Un scanner fotogrammetric folosit pentru digitizare prin scanarea imaginilor;

O unitatea centrală desktop performată;

Un display color;

O stație pentru exploatarea stereoscopică formată din 2 monitoare;

Un softmouse (acesta oferind o precizie și o productivitate mai mare decât un mouse generic);

Un plotter ;

O tastatură;

Ochelari pentru observarea stereoscopică;

O planșeta de digitizare (Vorovencii I., 2010)

Pentru exploatarea datelor de către stațiile digitale fotogrammetrice sunt utilizate următoarele tipuri de date de intrare:

Date raster digitale;

Date raster digitizate;

Date vectoriale obținute prin digitizarea hărților sau a altor documente;

Date vectoriale numerice cadastrale obținute prin măsurători de teren (Vorovencii I., 2010)

Figura 3.2 Componentele unei stații digitale fotogrammetrice, sursa: www.vingeo.com

III.2.3. Funcțiile unei stații fotogrammetrice digitale

Printre cele mai importante funcții ale unei stații fotogrammetrice digitale sunt următoarele:

Colectarea, afișarea, stocarea, organizarea datelor și separarea imaginilor;

Prelucrarea radiometrică a imaginilor și efectuarea corecțiilor radiometrice;

Crearea imaginilor normale și identificarea punctelor corespondente;

Orientarea interioară, relativă, absolută și reeșantionarea imaginii;

Exploatarea stereomodelului prin corelarea stereoscopică;

Extragerea detaliilor liniare, de suprafață și analiza imaginilor;

Verificarea, editarea și filtrarea modelului altimetric al terenului;

Obținerea produselor fotogrammetrice. (Vorovencii I., 2010)

Separarea imaginilor reprezintă un proces obligatoriu pentru observarea stereoscopică și se realizează prin mai multe metode:

Prin intermediul stereoscopului (ex: stația Digital Video Plotter comercializată de Leica);

Prin folosirea filtrelor de polarizare (ex: stația Stereodigit Plotter), cele două imagini fiind proiectate pe două ecrane poziționate la 90o unul față de celălalt. (N. Răducanu, 2004)

Prin procesul de orientare a fotogramelor se urmărește reconstituirea pozițiilor pe care le-au avut fotogramele în momentul prelucrării. Traseul fiecarei raze poate fi convertit într-o expresie matematică in funcție de:

Poziția imaginii sale pe fotogramă;

Poziția centrului de perspectivă;

Poziția punctului în spațiul – obiect;

Rotirea în planul imaginii;

Caracteristicile geometrice ale imaginii. (Răducanu N., 2004)

Orientarea interioară se referă la reconstituirea fasciculului de lumină din interiorul camerei din momentul preluării imaginii. Parametrii de care depinde acest tip de orientare sunt:

Caracteristicile geometrice ale distorsiunii obiectivului;

Distanța focală calibrată a camerei;

Distanța principală a camerei;

Poziția punctului în spațiul – obiect. (Răducanu N., 2004)

Orientarea exterioară se referă la reconstituirea fasciculului de lumină în raport cu sistemul de referință din spațiul – obiect. Parametrii de care depinde acest tip de orientare sunt:

Elementele care precizează poziția centrului de perspectivă;

Elementele care definesc direcția și rotirea axei de fotografiere în raport cu sistemul de referință. (Răducanu N., 2004)

III.2.4. Aerotriangulația spațială

Aerotriangulația reprezintă o linie complexă de producție fotogrammetrică care începe imediat după ce imaginile analogice sunt dezvoltate și pregătite pentru măsurători. Aceasta include planificarea misiunii de zbor, desfășurarea misiunii de zbor popriu-zise și utilizarea poziționării prin GPS. Scopurile principale ale aerotriangulației spațiale sunt:

Identificarea punctelor de legătură și a punctelor de verificare;

Transferul punctelor menționate mai sus în segmente fotografice și măsurarea coordonatelor fotogramelor respective;

Georeferențierea simultană a imaginilor unui bloc de fotograme. (C. Păunescu, 2010)

Punctele de legătură sunt măsurate și sunt folosite pentru aprecierea modelului digital al terenului, ortofotoplanurilor finale și a preciziei finale a aerotriangulației. (C. Păunescu, 2010)

Punctele de verificare sunt localizate și distribuite în blocul fotogrammetric, dar și pe imagini. (Păunescu C., 2010)

Clasificarea metodelor de aerotriangulație:

Aerotriangulația analitică – ce utilizează imagini fotografice independente;

Aerotriangulația analogică – prin care reconstituirea fascicolelor fotogrammetrice și formarea stereomodelului sunt facute prin intermediul aparatelor de stereorestituție. (Păunescu C., 2010)

Aerotriangulația digitală

Aerotriangulația digitală este un proces de producție automat care se bazează pe metodele specifice fotogrammetriei analitice și este folosită cu o mare eficiență datorită automatizării din ce în ce mai intense a tuturor domeniilor. (Păunescu C., 2010)

Etapele aerotriangulației digitale:

Pregătirea datelor – presupune încărcarea imaginilor si asigurarea controlului datelor punct și colectarea punctelor de reper din imagini ortorectificate, planuri topografice scanate, georeferențiate și fișiere vector existente;

Importul automat de date – presupune incărcarea imaginilor în stația fotogrammetrică digitală și construirea piramidei imaginilor pentru măsurători;

Orientarea interioară automată – necesită cunoașterea datelor de calibrare ale camerei pentru fiecare imagine fotografică, curba de distorsiune și coordonatele indicilor de referință, și presupune corelarea indicilor de referință din imaginile digitale cu imaginile aferente ale acestora, scanate și digitizate;

Colectarea automată a punctelor de legătură – constă în configurarea automată a blocului de imagini și extragerea automată a punctelor de legătură, transferul punctelor in mod automat, detectarea erorilor in mod automat și selectarea punctelor;

Compensarea în bloc – prin intermediul căreia se realizează modelul digital al terenului, ortofotoplanul și modelul stereoscopic digital prin evidențierea și remăsurarea punctelor de legătură necorespunzătoare, alegerea punctelor de control si inițierea procesului propriu-zis de compensare în bloc. (Păunescu C., 2010)

Capitolul IV. Geologia zonei

Arealul satului Sărata Monteoru aparține culmii Istrița, ce reprezintă un anticlinoriu alungit în direcția generală est-vest. Din punct de vedere geologic, sunt comune sedimentele din categoria marnelor și gresiilor cu intercalații de nisipuri de vârstă sarmațiană. Datorită acestor sedimente, apele subterane au un grad ridicat de mineralizare, fiind legate de sistemul de falii dintre localitațile Tinosu, Mizil și Nișcov, și nu reprezintă o sursa potabilă. (Ungureanu, 2004)

Figura 4.1 Harta Dealului Spirii

Satul Sărata Monteoru este poziționat într-o zonă intermediară dintre munți și câmpie (zona avanfosei), unde se dezvoltă subcarpații (subcarpații de curbură), cunoscuți în această regiune sub denumirea de Subcarpații Buzăului. Denivelarea dintre zona muntoasă și zona de subcarpați este din ce în ce mai redusă de la nord-est spre sud-vest, iar contactul subcarpaților cu zona de câmpie se face de-a lungul unei linii ce trece pe la nord-vest de Buzău, prin localitatea Urlați. (Ungureanu, 2004) „În zona de avanfosă a Carpaților orientali  – individualizată la începutul miocenului secundar înălțării unităților flișului extern, s-au acumulat cu începere din sarmațianul inferior depozite groase de tip molasă, sedimentare care în zona curburii carpatice a fost temporar alterată în prima parte a sarmațianului în timpul orogenezei moldavice și a fost finalizată în pliocen. Sursa acestor sedimentelor cu două niveluri crono-stratigrafice de molasă (unul inferior acvitanian-sarmațian și altul superior sarmato-pliocen) a fost dublă: carpatică și aparținând unităților de vorland. Tectogeneza începută în miocen, s-a continuat în pliocen și și-a încheiat evoluția în cuaternar, faza valahă.” (Ungureanu, 2004)

Adesea, rocile calcaroase din această zonă prezinta fosile de scoici și gastropode.

Figura 4.2 Subcarpații Buzăului

IV.1. Caracterizarea geologică

Zona de avanfosă este reprezentată de partea sa internă, cutată și cunoscută sub numele de “zona cutelor diapire”, și de partea sa externă cutată. Limita dintre zona internă cutată și zona externă necutată este corespondentul unei linii ce unește localitațile Tinosu, Mizil și Nișcov (care se află în vecinătatea comunei Merei, respectiv satul Sărata Monteoru), reprezentând un sistem de falii longitudinale de încălecare acoperite de depozite cuaternare sau pliocene. La nord-estul cutelor diapire se află zona externă a Flișului Carpaților Orientali formată din 4 elemente structurale:

“Pintenul” de Văleni;

Sinclinalul Drajna;

“Pintenul” de Homorâciu

Sinclinalul Slănic (Săndulescu M., 1984)

Figura 4.3 Sistemul de falii dintre localitațile Tinosu, Mizil și Nișcov

În zona celor doi pinteni, aflorează depozite paleogene de fliș iar cele 2 sinclinale cuprind depozite de molasă miocene și pliocene; în pintenul de Homorâciu, paleocenul și eocenul fiind dezvoltate în faciesul gresiei de Tarcău iar oligocenul în faciesul gresiei de Fusaru iar în pintenul de Văleni, paleocenul și eocenul fiind dezvoltate in faciesul de Colți iar oligocenul în faciesul bituminos cu gresie de Kliwa. (Săndulescu M., 1984)

IV.2. Stratigrafia

Conform depozitelor de roci prezente de-a lungul sistemelor de falii dintre localitățile Tinosu, Mizil și Nișcov (care se află în vecinătatea comunei Merei, respectiv satul Sărata Monteoru și care aparțin domeniului avanfosei), succesiunile stratigrafice pliocene și cuaternare sunt: Eocenul, Oligocenul, Miocenul, Pliocenul (Levantinul), Pleistocenul inferior, Pleistocenul mediu și Pleistocenul superior. (Ungureanu, 2004)

IV.2.1. Eocenul superior – Oligocen

Prezintă unele dintre cele mai vechi depozite din această zonă ce conțin argile, menilite inferioare, marne albe bituminoase si gresia de Kliwa. (Ungureanu, 2004)

IV.2.2. Miocenul inferior și mediu

Prezintă o alternanță de argile, siltite, gresii și marne, fiind formațiuni cu caracter molasic și lagunar. (Ungureanu, 2004)

IV.2.3. Levantin

Levantinul este reprezentat de o serie monotonă de argile și nisipuri. Între Valea Buzăului și Valea Cricovului (care face parte din cutele externe) depozitele levantine sunt reprezentate de nisipuri, marne, argile si pietrișuri. În cutele interne din zona cutelor diapire dintre valea Teleajenului și Buzăului se află argile, agile nisipoase și nisipuri cu Helix sublutescens și Planorbis planorbis. (www.geo-spatial.org)

IV.2.4. Pliocenul inferior

Pleistocenul inferior este reprezentat de un compex de pietrișuri, bolovănișuri cu intercalații de argile. Pe langă aceste compexe de roci arenitice, la Tinosu au fost semnalate pachete de marne și argile de vârstă levantină. (www.geo-spatial.org)

IV.2.5. Pleistocenul mediu

Pleistocenului mediu i-au fost atribuite nisipuri, argile roșii și depozite de loess, conținutul paleontologic cuprinzând moluște (Sphaerium rivicola, Corbicula fluminalis etc.) și resturi de mamifere (Parelephas trogontherii și Mammuthus primigenius). (www.geo-spatial.org)

Capitolul V. Studiul de caz

V.1. Planificarea misiunii de aerofotografiere

Pentru planificarea misiunii de aerofotografiere a fost folosit programul Mission Planner, prin intermediul căruia poate fi realizată și calibrarea radio a radiocomenzii si configurarea dronei. (ardupilot.org)

Primul pas constă în conectarea telemetriei la sistemul UAV si la calculatorul pe care este instalat programul Mission Planner. Apoi, în meniul Flight Plan, se va efectua conexiunea la UAV-ul FAE 750 Hexa prin modul USB sau Telemetrie radio (rata de transfer fiind de 115200 pentru conexiunea USB si de 57600 pentru conexiunea Telemetrie radio). Unitatea de măsură pentru rata de transfer este baud-ul și se referă la numărul de simboluri transmise pe secundă.

După realizarea conexiunii dronei, vom defini perimetrul zonei de interes prin comenzile Draw Polygon -> Load Polygon from SHP.

Figura 5.1 Comanda Draw Polygon/From SHP

Figura 5.2 Definirea perimetrului zonei de interes

Următorul pas constă în selectarea comenzii Auto WP -> Survey (Grid) pentru definirea benzilor de zbor cu centrele de perspectivă.

Figura 5.3 Definirea benzilor de zbor

În fereastra Survey (Grid), respectiv rubrica Simple, vom selecta următorii parametrii:

Inăltimea de zbor: 200 m;

Viteza de zbor:7 m/s;

Tipul camerei fotografice utilizate: Sony A6000;

Orientarea benzilor de zbor: 179 de grade;

Funcția Return To Launch.

Figura 5.4 Selectarea parametrilor din meniul Survey (Grid) -> Simple

Configurarea camerei se face prin intermediul Ferestrei Survey Grid -> Camera Config, și se stabilesc următorii parametrii:

Distanța focală: 20 mm;

Numărul de pixeli al senzorului: 6000 pix / 4000 pix;

Dimensiunea fizică a senzorului utilizat: 23.5mm / 15.6 mm.

Figura 5.5 Configurarea camerei

Stabilirea suprapunerilor longitudinale si tranversale dintre imagini se realizează în meniul Survey (Grid) -> Grid Options, respectiv comenzile Overlap si Sidelap.

Figura 5.6 Stabilirea suprapunerilor longitudinale si tranversale dintre imagini

După setarea parametrilor de zbor, vom încărca misiunea de aerofotografiere în controller-ul UAV-ului prin comanda Write WPs.

Figura 5.7 Incărcarea misiunii de aerofotografiere

V.2. Reperajul

Deși misiunea de aerofotografiere a fost încarcată, zborul propriu-zis poate fi efectuat doar dupa marcarea punctelor de reper dispuse cât mai uniform în cadrul zonei de lucru. În acest caz, au fost marcate 60 de puncte de reper.

Tabelul 5.1 Coordonatele reperilor

Figura 5.8 Marcajul unui reper

V.3. Prelucrarea fotogramelor in programul Agisoft PhotoScan

Agisoft PhotoScan este un program de modelare 3D realizată prin prelucrarea fotogrammetrică a imaginilor digitale.

Tipurile de produse fotogrammetrice rezultate prin procesarea in PhotoScan sunt:

Ortofotoplanul;

Modelul digital al terenului;

Modelul digital al suprafeței de reflectanță;

Punctele de legatură dintre imagini;

Date referitoare la parametrii de calibrare ai camerei.

Pe parcursul realizării modelului digital al terenului vor fi parcurse urmatoarele etape:

Incărcarea imaginilor;

Alinierea imaginilor;

Introducerea punctelor de reper;

Marcarea si stabilirea punctelor de control si verificare;

Optimizarea alinierii imaginilor;

Generarea norului dens de puncte;

Generarea modelului digital al suprafeței de reflectanță;

Generarea si exportul ortofotoplanului;

Generarea modelului digital al terenului.

V.3.1. Incărcarea imaginilor si stabilirea sistemului de coordonate

In urma marcării punctelor de reper si efectuării zborului, au fost achizitionate 1879 de imagini fotografice cu aparatul foto Sony A6000 (fixat pe un stabilizator gimbal atașat la UAV-ul FAE 750 Hexa).

Pentru incărcarea imaginilor in programul PhotoScan, vom selecta din meniul Workflow opțiunea Add Photos, după care vom selecta imaginile dorite pentru a fi incărcate.

Figura 5.9 Incărcarea imaginilor

Stabilirea sistemului de coordonate se realizează din panoul Reference Settings, respectiv comanda Coordinate System (in cazul curent, am folosit sistemul de coordonate Dealul Piscului 1970/Stereo 70).

Dealul Piscului 1970/Stereo 1970 este sistemul de coordonate pentru cartografiere topografică si inginerie la scara mare folosit in România.

Figura 5.10 Stabilirea sistemului de coordonate

V.3.2. Alinierea imaginilor si obținerea norului punctelor de legătură

Pentru eliminarea eventualelor imagini înclinate, supraexpuse sau subexpuse este necesară o verificare prin comanda Estimate image quality/Analyze cameras.

Figura 5.11 Estimarea calității imaginilor

Figura 5.12 Verificarea imaginilor

După eliminarea imaginnilor eronate vom alinia fotogramele prin intermediul meniului Workflow, opțiunea Align Photos. În fereastra afișată vom seta următorii parametrii:

Accuracy -> High (ce ofera o estimare precisă a poziției centrelor de perspectivă bazată pe dimensiunea originală a imaginilor);

Pair preselection -> Reference (imaginile sunt suprapuse pe baza coordonatelor centrelor de perspectivă, pe când, optiunea Generic oferă o selecție cu precizie scăzuta a imaginilor);

Key point limit -> reprezintă limita superioară a punctelor cheie din fiecare imagine;

Tie point limit -> reprezintă limita superioară a numarului punctelor de legatură pentru fiecare imagine.

În urma alinierii imaginilor vom obține norul punctelor de legatură.

Figura 5.13 Norul punctelor de legatură și distribuția camerelor

Figura 5.14 Norul punctelor de legatură

V.3.3 Inserarea reperilor

Primul pas este reprezentat de incărcarea fișierul text ce conține coordonatele reperilor, din panoul Reference, opțiunea Import.

Figura 5.15 Incărcarea reperilor

În fereastra rezultată vom selecta sistemul de coordonate folosit (Dealul Piscului 1970/Stereo 70) și distribuția coordonatelor pe coloane.

Figura 5.16 Selectarea parametrilor cu vedere la incărcarea reperilor

După selectarea si validarea parametrilor, cu vedere la incărcarea reperilor, trebuie redefinită poziția marcajelor prin mutarea acestora peste reperii de la sol (din imaginile fotografice), cu ajutorul cursorului.

Deoarece marcajul unui reper se află simultan pe mai multe fotograme, se pot filtra imaginile fotografice în funcție de un anumit reper, din panoul Reference și optiunea Filter Photos by Markers, pentru o punctare mai eficientă.

Marcarea reperilor poate fi verificată, din panoul Reference -> Markers, prin examinarea coloanei Error. În cazul in care este sesizată prezența unei erori mari , trebuie realizată din nou punctarea reperului respectiv.

Figura 5.17 Marcarea reperului 52

Figura 5.18 Filtrarea imaginilor in funcție de marcaje

Figura 5.19 Repartizarea reperilor la sol pe zona de lucru

După marcarea, filtrarea si verificarea reperilor, am stabilit punctele de control și de verificare prin debifarea casuței reprezentative denumirii reperului respectiv, punctele rămase, fiind puncte de control.

Figura 5.20 Stabilirea punctelor de control si de verificare (punctele debifate fiind reprezentae de casutele debifate)

Următorul pas este reprezentat de georeferențierea modelului imagine și de analiza parametrilor transformării, prin debifarea tuturor imaginilor din panoul Reference și luarea în calcul, doar, a punctelor de control. Comanda Optimize cameras, în urma bifării parametrilor doriți, inițiază procesul de optimzare a imaginilor.

Figura 5.21 Optimizarea imaginilor (prin georeferențierea indirectă a imaginilor pe punctele de control)

V.3.4 Generarea norului dens de puncte corelat

Norul dens de puncte corelat a fost realizat prin intermediul opțiunii Build Dense Cloud din meniul Workflow.

Figura 5.22 Generarea norului dens de puncte corelat

Calitatea procesării norului dens de puncte corelat poate fi setată in intervalul Lowest și Ultra high, în funcție de precizia dorită a geometriei și timpul de procesare. Opțiunea Ultra High păstrează dimensiunea originală a imaginilor, pe când opțiunea Lowest reduce dimensiunea cu un factor de 256 față de cea originală.

Parametrul Depth filtering face referință la numărul de detalii și la complexitatea geometriei prin 3 opțiuni:

Mild -> pentru o geometrie complexă și un număr abundent de detalii;

Agressive -> pentru o geometrie simplă și un număr redus de detalii;

Moderate -> pentru obținerea unor rezultate medii in raport cu opțiunile menționate anterior (in cazul curent, am ales opțiunea Moderate)

Norul dens de puncte, obținut în urma procesării, este alcătuit din 262.640.991 de puncte.

Figura 5.23 Norul dens de puncte corelat

Următorul pas este reprezentat de realizarea norului de puncte corelat clasificat prin 2 etape esențtiale:

Repartizarea norului dens de puncte în puncte de o anumită dimensiune, din care punctele cu altitudinea cea mai mică sunt determinate și participa , prin triangulație, la generarea unui model digital relativ al terenului;

Adăugarea a noi puncte in cadrul clasei teren, unghiul maxim de distanță și dimensiunea celulelor fiind setate din fereastra Classify Ground Points.

Din modelul digital rezultat, zonele cu alb reprezintă punctele rămase neclasificate. După finalizarea procesării, norul de puncte corelat clasificat trebuie exportat pentru procesarea ulterioară in programul Global Mapper și generarea Modelului Digital al Terenului.

Figura 5.24 Norul de puncte corelat clasificat

Figura 5.25 Exportul norului de puncte clasificat

V.3.5 Generarea Modelului Digital al Suprafeței de Reflectanță

Se realizează prin selectarea opțiunii Build DEM din meniul Worflow.

Figura 5.26 Generarea Modelului Digital al Suprafeței de Refectanță

Opțiunea Source data indica datele sursă folosite pentru generarea modelului, în acest caz, avem norul dens de puncte.

Opțiunea Interpolation se referă la generarea unor noi suprafețe pe baza punctelor din norul dens de puncte (în cazul în care opțiunea este activată).

Opțiunea Point Classes permite utilizarea datelor în funcție de clase, de exemplu, dacă selectăm doar clasa ce aparține terenului (Ground Points), vom obține un model digital al terenului prin filtrarea modelului digital al suprafeței.

Figura 5.27 Modelul Digital al Suprafeței de Refelctanță

V.3.6 Generarea Ortomozaicului și exportul Ortofotoplanului

Prin selectarea opțiunii Build Orthomosaic din meniul Workflow și introducerea parametrilor necesari am obținut Ortomozaicul.

Parametrii din fereastra Build Orthomosaic sunt

Blending Mode – stabilește modul de îmbinare al imaginilor;

Enable Color Correction – permite corectarea radiometrică a imaginilor, mai ales în cazul în care acestea au variații mari de luminozitate;

Pixel size – reprezintă dimensiunea pixelului la sol

Figura 5.28 Generarea Ortomozaicului

Figura 5.29 Ortomozaicul

În final, pentru exportul ortofotoplanului am stabilit formatul fișierului de export, datumul, dimensiunea pixelului la sol și regiunea dorită pentru export.

Figura 5.30 Exportul Ortofotoplanului

V.4. Generarea Modelului Digital al Terenului (MDT)

Modelul digital al terenului (MDT) sau altimetric (MDA) este o reprezentare numerică a suprafeței terenului iar în cazul în care sunt considerate și alte elemente ale terenului (cum ar fi vegetația și construcțiile) acesta se numește model digital al suprafeței de reflectanță. Structurile de date cele mai populare ale MDT sunt grid-ul și rețeaua neregulată de triunghiuri. Alegerea modelului depinde de disponibilitatea datelor, natura suprafeței, aplicație, scara și rezoluția datelor. (Nache F., 2017)

Pentru realizarea modelului digital al terenului trebuie parcurse următoarele etape:

Aplicarea corecțiilor radiometrice și geometrice imaginilor brute (cauzate de deformațiile reliefului, mișcarea platformei aeriene, calibrarea senzorilor, etc.);

Identificarea punctelor de sprijin si măsurarea coordonatelor acestora (punctele trebuie să fie identificate ușor pe teren, dar și în imagini);

Orientarea imaginilor prin folosirea parametrilor orientării interioare și exterioare;

Colectarea datelor prin tehnicile de corelare automată a fotogramelor și prin generarea unei grile de puncte rectangulare;

Corectarea erorilor datelor brute;

Conversia datelor, prin interpolare, în modele digitale;

Generarea modelului digital suprafeței de reflectanță;

Filtrarea modelului digital al suprafeței de reflectanță și obținerea modelului digital altimetric (MDA);

Editarea stereoscopică a modelului digital al suprafeței de reflectanță și verificarea acestuia din punct de vedere calitativ. (Nache F., 2017)

Pentru generarea Modelului Digital al Terenului am folosit programul Global Mapper și am parcurs următorii pași:

Prima etapă constă în păstrarea punctelor care fac parte doar din clasa “Teren”, prin accesarea ferestrei Filter lidar data și bifarea opțiunii ground; astfel, rămânând doar punctele ce definesc terenul;

Figura 5.31 Filtrarea norului de puncte

Figura 5.32 Norul de puncte ce conține doar clasa teren

Generarea Modelului Digital al Terenului din meniul Analysis, respectiv Create Elevation Grid form 3D Vector Data.

Figura 5.33 Meniul Analysis

Figura 5.34 Generarea Modelului Digital al Terenului

Figura 5.35 Modelul Digital al Terenului suprapus peste ortofotoplan

V.5 Exploatarea Modelului Digital al Terenului

Modelul digital al terenului poate fi folosit pentru o multitudine de calcule si simulări, printre care:

Determinarea variației reliefului;

Obținerea profilelor topografice ale terenului;

Generarea curbelor de nivel;

Realizarea calculelor de volum;

Realizarea studiilor pentru prevenirea riscului de inundații

Pentru observarea variației reliefului, am activat opțiunea 3D View din meniul View.

Figura 5.36 sPerspectiva 3D a programului Global Mapper

Unul dintre beneficiile programului Global Mapper este reprezentat de posibilitatea de a genera profile topografice prin comanda specifică Patch Profile.

Figura 5.37 Exemplu de profil topografic în analogie cu perspectiva 3D

Figura 5.38 Profilul topografic al unui afloriment

Figura 5.39 Profilul topografic al unei fisuri din aflorimentul menționat în figura anterioară

Generarea curbelor de nivel a fost realizată prin selectarea opțiunii Generate Contours din meniul Analysis, după care, am stabilit echidistanța curbelor de nivel și intervalul curbelor de nivel principale.

Figura 5.40 Generarea curbelor de nivel

Figura 5.41 Curbele de nivel

În cadrul realizării simulărilor pentru prevenirea riscului de inundații, se va ridica nivelul hidrografic din fereastra 3D View.

Figura 5.42 Imaginea (ortofotoplanul) satului Sărata Monteoru înainte de simularea unei inundații

Figura 5.43 Producerea unei simulări de inundație

Figura 5.44 Simularea unei inundații

Figura 5.45 Simularea unei inundații

Figura 5.46 Simularea unei inundații

Figura 5.47 Simularea unei inundații

Figura 5.48 Simularea unei inundații

Concluzii

În cadrul acestei lucrări s-a prezentat din punct de vedere practic, fluxul tehnologic de generare a Modeului Digital al Terenului al satului Sărata Monteoru utilizând înregistrările preluate de sistemele UAV.

Cu ajutorul tehnologiei UAV se pot obține informații precise pe o surafata cât mai mare, chiar și din zone care înainte erau considerate ca fiind periculoase sau inaccesibile într-un timp cât mai scurt.

Utilizarea sistemelor UAV în realizarea Modelului Digital al Terenului duce la obținerea unor rezultate foarte bune, putând fi utilizate în special pentru zonele cu variații mici ale reliefului;

Sistemul UAV FAE 750 HEXA este ușor de controlat, el beneficiind de diverse funcții ce ușurează pilotarea: posibilitatea programării traseului de aerofotografiere, menținerea automată a plafonului de zbor, întoarcerea la punctul de plecare în cazul întreruperii legăturii radio;

Sistemele UAV pot fi folosite în geologie în cazul alunecărilor de teren pentru a se determina proporțiile alunecării de teren și în studiile gravimetrice și magnetometrice (întocmirea hărților)

Aerofotografierea utilizând sistemul UAV implică un cost scăzut, și un timp relativ scurt de preluare a datelor în cazul studiilor cu o întindere pe câteva zeci de hectare;

Software-ul necesar prelucrării datelor preluate cu sistemele UAV poate fi achiziționat la un preț mic și are un grad mare de automatizare.

Bibliografie

ardupilot.org/planner/docs/mission-planner-overview.html, Mission Planner User Manual

Clara-Beatrice V., (2013), Aplicații Practice în Fotogrammetria Digitală

fae-drones.com/produse/Drona-FAE-750-Hexa-BEETLE-38.html

geo-spatial.org/resurse

Geschichte, Entwicklung, (1996), The Development of Photogrammetry in Switzerland

Ghosh K., (2012), Analytical photogrammetry

Hackney C., (2015), Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Their Application in Geomotphic Mapping

hobbyking.com/en_us/turnigy-9xr-pro-radio-transmitter-mode-2-without-module.html

Konecny G., (1985), History of Photogrammetry

Kristian B., (2015), Drones: The Emerging Era of Unmanned Civil Aviation

lenovo.com/us/en/laptops/thinkpad/thinkpad-l/ThinkPad-L560.html

Nache F, Stănescu R.A., Păunescu C., (2017), The Processing Workflow Needed in Order to Obtain the Main Photogrammetric Products Used in Cadastre and Topography

Păunescu C., Spiroiu I., Popescu M., Păunescu V., (2010), Curs de Geodezie – Topografie, București, Editura Universitații București

Popescu G., (2008), Bazele Geometrice ale Fotogrammetriei

Răducanu N., Fotogrammetrie 3D

Săndulescu M., (1984), Geotectonica României

Ungureanu, (2004), Geografia Carpaților și Subcarpaților

Vachtsevanos, (2015), Handbook of Unmanned Aerial Vehicles

Vorovencii I., (2010), Fotogrammetrie, București, Editura Matrix Rom

Zăvoianu F., (2013), Fotogrammetrie digitală, note de curs