هر آنچه را که باید در مورد فتوگرامتری بدانید!!

0

مقدمه

فتوگرامتری که در ایران به علم نقشه‌برداری هوایی معروف است از جمله دروس تخصصی بسیاری از رشته‌های دانشگاهی به ویژه رشته مهندسی نقشه‌برداری است. این علم به دلیل کاربردهای وسیعی که در علوم مختلف نظیر عمران، معماری، زمین‌شناسی، کشاورزی، شهرسازی، جغرافیا، جنگل‌شناسی و… دارد، باعث شده است که فراگیری آن تحت عنوان یک درس یا چند درس در دوره‌های کارشناسی رشته‌های نام برده الزامی شود. این علم در چند دهه اخیر شاهد تحولات چشمگیری بوده است، به‌طوری که روش‌های قدیمی و اولیه تقریبا منسوخ شده و امروزه روش‌های عددی جایگزین فتوگرامتری سنتی شده است. در این مقاله قصد داریم به بیان موارد زیر بپردازیم:

  1. تعریف؛
  2. تاریخچه؛
  3. کاربرد؛
  4. فتوگرامتری هوایی؛
  5. دوربین‌های هوایی؛
  6. انواع دوربین‌های هوایی؛
  7. دوربین‌های متقارب؛
  8. فتوگرامتری برد کوتاه؛
  9. تفاوت‌های عمده میان فتوگرامتری برد کوتاه و هوایی؛
  10. کاربرد فتوگرامتری برد کوتاه؛
  11. فتوگرامتري رقومي؛
  12. واحدهای اندازه‌گیری در فتوگرامتری؛
  13. اندازه‌گیری‌های دقیق بر روی عکس؛
  14. استفاده از پهباد.

فتوگرامتری

تعریف 

تصویرسنجی را می‌توان دانش کسب اطلاعات در مورد محیط و عوامل فیزیکی از طریق بررسی، تفسیر و اندازه‌گیری بر روی عکس‌ها دانست. بنابراین برای آن که در این علم به اطلاعات جامعی از محیط مورد نظر خود دست پیدا کنیم، لازم است که تجزیه و تحلیل جامع و دقیقی بر روی عکس‌ها داشته باشیم و با استخراج اطلاعات نهفته در آن‌ها، نقشه و سایر خروجی‌های مورد نظر را کسب کنیم. به‌طوری که در این تعریف دیده می‌شود این علم به‌طور کلی بر تجزیه و تحلیل عکسی استوار است. با گذشت زمان و رشد تکنولوژی، علم تصویرسنجی نیز گسترش فراوانی یافته است به‌طوری که امروزه تحلیل پدیده‌های مغناطیسی و صوتی عوامل محیطی را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های تصویرسنجی انجام داد. در یک دسته‌بندی کلی فتوگرامتری را می‌توان به دو شاخه‌ی متریک و تفسیری تقسیم کرد. اگر قصد داشته باشیم که بین نقاط مختلف روی عکس اطلاعات مختلفی نظیر تعیین فواصل، زاویه، مساحت، حجم، ارتفاع، اندازه و شکل را بدست آوریم، بایستی که به سراغ شاخه‌ی متریک این علم برویم. از جمله رایج‌ترین کاربردهای شاخه‌ی متریک می‌توان به تهیه نقشه‌های مسطح و توپوگرافیک(حجمی) از عکس‌ها اشاره کرد. تهیه عکس نیز به دو روش هوایی، به وسیله‌ی هواپیما و عکس‌های زمینی، به وسیله‌ی دوربین‌های زمینی تهیه می‌شوند. شاخه‌ی تفسیری نیز از طریق ساز و کارهای تحلیلی به شناسایی عوامل مختلف بر روی عکس‌ها می‌پردازد. در یک تقسیم‌بندی جزئی‌تر شاخه‌ی تفسیری خود به دو دسته‌ی تفسیر عکس و آنالیز از دور طبقه‌بندی می‌شود. در آنالیز از دور که دانش جدیدی محسوب می‌شود برای تجزیه و تحلیل علاوه‌بر عکس از سایر ابزارها و وسایل نظیر دوربین‌های چند طیفی، آنالیزورهای مادون قرمز و… استفاده می‌شود.

فتوگرامتری

تاریخچه

همگام با عصر تکنولوژی و پیشرفت‌های چشم‌گیر در ساخت دوربین‌‌‌های عکسبرداری، در فتوگرامتری نیز رشد قابل ملاحظه‌ای صورت گرفت. در سال 1861 اولین عکس رنگی به دنیا معرفی شد و در حدود 30 سال عکسبرداری با فیلم‌های حلقه‌ای ابداع گردید. در سال 1909 دکتر پت که اصالتا اهل آلمان بود با استفاده از یک زوج عکس، گام‌های اولیه به سوی برجسته‌بینی را برداشت. تلاش‌های این شخص منجر به ابداعات و دگرگونی‌های بسیاری در حوزه‌ی عکسبرداری شد. در همین دهه با اختراع هواپیما مهم‌ترین گام برای تصویرسنجی هوایی برداشته شد. استفاده از تکنیک‌های هوایی باعث رشد و تولید نقشه از سطوح و محیط‌های گسترده‌ای شد. به همین واسطه بسیاری از پیمانکاران در سراسر اروپا و آمریکا(شمالی) به سوی تصویرسنجی هوایی شتافتند. امروزه نیز با گذشت زمان و تحولات گسترده در تکنولوژی ساخت دوربین‌های عکسبرداری و هم‌چنین ساخت هواپیماهایی ویژه‌ی تصویرسنجی، این علم وارد عرصه‌ی جدیدی شده است.  لازم است ذکر کنیم که با پیشرفت علم و تکنولوژی در حوزه‌های گفته شده، نقشه‌ها با دقت و کیفیت بهتری تولید می‌شوند.

ابزارهای سنجش از دور توانایی ارائه‌ی اطلاعات عددی و کیفی از عوامل و عوارض مورد نظر را دارند. این ابزارها در فاصله‌ی بسیار دوری(مانند ماهواره‌ها) از شی قرار می‌گیرند. امروزه با توجه به اهمیت حفظ محیط زیست و پیشگیری از نابودی زیست بوم‌ها، استفاده از آنالیز از دور و تفسیر و تحلیل عکس‌ها امری ضروری است. از این ابزارهای قدرتمند جهت مدیریت و برنامه‌ریزی در کارها و تصمیمات استفاده می‌شود.

تاریخچه فتوگرامتری

کاربرد

در سال‌های آغازین ظهور علم فتوگرامتری، از آن برای ایجاد نقشه‌های توپوگرافی(برجسته) استفاده می‌شد. امروزه نیز تولید اینگونه نقشه‌ها بخش مهمی از علم تصویرسنجی محسوب می‌شود. برای آن که به اهمیت تصویرسنجی در تولید نقشه‌های توپوگرافی پی ببریم لازم است بدانیم که کشور آمریکا تقریبا تمامی نقشه‌های توپوگرافی سرزمین خود را از این طریق تولید کرده است. از تصویرسنجی هم‌چنین برای تعیین مختصات نقاط مورد نظر و ایجاد نقشه‌های منظوری و مقصودی استفاده می‌شود. از این نوع نقشه‌ها در کاربردهایی نظیر برنامه‌ریزی و طراحی بزرگراه‌ها، راه آهن، سیستم‌های سریع انتقالی، پل، خط لوله، کانال کشی، خطوط انتقال، سدهای هیدرو الکتریکی، کنترل سیل، توسعه رودخانه‌ها و بنادر، پروژه‌های بازسازی مناطق شهری و… بهره‌گیری می‌شود. فتوگرامتریست‌ها قادرند که بدون گذشتن حتی یک قدم روی منطقه، از آن نقشه تهیه نمایند. این موضوع موقعی اهمیت پیدا می‌کند که برای ورود به اراضی که دارای مالک خصوصی هستند، مشکلاتی وجود داشته باشد. به‌کارگیری تصویرسنجی در طراحی و برنامه‌ریزی بزرگراه‌ها مثال بارزی از کاربرد این علم در مهندسی است. برای انجام این کار از موزائیک‌های هوایی برای بررسی منطقه و تعیین بهترین مسیر بهره‌گیری می‌شود.

کاربرد فتوگرا متری

استفاده از تصویرسنجی در سایر زمینه‌ها و کاربردها

از نقشه‌های توپوگرافی کوچک مقیاس برای مطالعه اولیه و از نقشه‌های توپوگرافی بزرگ مقیاس جهت طراحی نهائی استفاده می‌شود و هم‌چنین کارهای زمینی هم برای برداشت اطلاعات تفصیلی انجام می‌گیرد. در خیلی از مواقع پلان نیم‌رخ مربوط به بزرگراه‌ها از عکس‌های هوایی بدست می‌آید. قسمت‌هایی از پرداخت هزینه احداث بزرگراه‌ها و حتی تمام پرداخت‌ها با استفاده از اندازه‌گیری روی عکس‌های هوایی صورت می‌گیرد. بهره‌گیری از تصویرسنجی در احداث بزرگراه‌ها نه تنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است بلکه از نظر کیفیت کار و حصول طراحی بهتر نسبت به سایر روش‌ها ترجیح داده می‌شود. به غیر از رشته‌های مهندسی، از فتوگرامتری در سایر رشته‌ها نیز استفاده می‌شود. کاربرد غیر مهندسی تصویرسنجی در تهیه نقشه‌های مالیاتی، خاک، جنگل، زمین‌شناسی و نقشه‌های مربوط به برنامه‌ریزی ناحیه‌ای و منطقه‌ای است. امروزه از تصویرسنجی در مدیریت ترافیک و ارزیابی حوادث ترافیکی استفاده می‌شود. از صحنه حادثه رانندگی عکس‌برداری برجسته انجام می‌گیرد و این عکس‌ها نه تنها می‌تواند صحنه حادثه را دوباره بازسازی کند، بلکه باعث تسریع در ترافیک و باز شدن جاده‌ها می‌گردد. در علم پزشکی از تصویرسنجی و اشعه ایکس برای تشخیص بیماری‌ها و معالجه بهره‌گیری می‌شود. البته یکی از قدیمی‎ترین و مهم‌ترین کاربردهای تصویرسنجی در مسائل نظامی است. اکتشافات فضایی بخش دیگری از علم است که تصویرسنجی در آن سهم بارز و شاخصی دارد. امروزه این علم ابزار مهمی در تحقیقات و پژوهش‌های علمی به شمار می‌رود زیرا قادر است از حوادث سریع و زودگذر تصویر تهیه نماید. به عنوان مثال ثبت امواج روی فیلم عکاسی و تجزیه و تحلیل آن‌ها از طریق تصویرسنجی میسر است. نام بردن از تمامی مواردی که تصویرسنجی در آن سهیم باشد کار مشکلی است. تصویرسنجی علم نسبتا جدیدی است که در کارهای مهندسی و غیر مهندسی نقش دارد.

فتوگرا متری

فتوگرامتری هوایی

فتوگرامتری ابزار با ارزشی برای نقشه‌برداری زمینی است. از عکس‌های هوایی برای مشخص کردن حد و مرز زمین‌ها نیز استفاده می‌شود. اگر رئوس قطعه زمین با توجه به عوارض زمینی بتواند روی عکس هوایی شناسایی شود، در آن صورت کل قطعه زمین را می‌توان روی عکس مشخص نمود. با علامت زدن قبلی گوشه‌های زمین روی عکس از روی مدارک و اسناد موجود بعدا که در نطقه حضور می‌یابیم و هنگام نقشه‌برداری زمینی، به راحتی می‌توان آن‌ها را پیدا نمود. با برجسته‌بینی قادر خواهیم بود که قطعه زمین را روی عکس برجسته ببینیم. از طریق مطالعه عکس، بررسی منطقه از نقطه نظر نزدیک‌ترین مسیر جهت حضور در منطقه، وجود موانع و جنگل و به‌طور کلی وضع عمومی امکان‌پذیر خواهد بود. برای داشتن عکس‌های هوایی مورد نظر، از دوربین‌های هوایی استفاده می‌شود. در ادامه‌ی این مقاله همراه ما باشید تا با دوربین‌های هوایی بیشتر آشنا شویم.

فتوگرا متری هوایی

دوربین‌های هوایی

در این علم تعداد زیادی وسایل مهم وجود دارد که انتخاب مهم‌ترین آن‌ها کار بسیار مشکلی است. یکی از وسایل مهم دوربین هوایی است، چون کار آن تهیه عکس‌های هوایی برای انجام کارهای دقیق تصویرسنجی است. جهت درک تصویرسنجی و به ویژه هندسه عکس‌های هوائی، لازم است که ساختمان دوربین‌ هوایی و طرز کار آن درک شود. دوربین‌ها را معمولا به دو گروه عمده دوربین‌های هوائی و زمینی تقسیم‌بندی می‌نمایند. در حالی‌که دوربین‌های زمینی کاربردهای قابل توجهی دارند، اما اهمیت دوربین‌های هوائی به مراتب بیشتر است و صنایع فتوگرامتری را تحت تاثیر قرار داده است. نیازهایی که از یک دوربین هوایی انتظار می‌رود کاملا متفاوت با دوربین‌های معمولی است. اولین ویژگی دوربین هوایی، عدسی با کیفیت هندسی بسیار عالی است. دوربین‌های هوایی باید قادر باشند که در زمان‌های کوتاه تعداد زیادی عکس با مشخصات دقیق ثبت کنند، چرا که دوربین‌ها در داخل هواپیما قرار می‌گیرند و در حال حرکت عکسبرداری می‌نمایند. زمان عکس برداری باید کوتاه، شاتر کاملا سریع و عدسی آن مناسب باشد. حرکات غیرقابل کنترل هواپیما نباید روی دوربین‌ها اثر بگذارد و هم‌چنین دوربین‌ها باید قادر باشند در شرایط جوی مختلف به وظایف خود عمل کنند. در دوربین‌های هوایی معمولا فیلم‌های حلقه‌ای با طول 200 تا 400 فوت قرار می‌گیرد. دوربین‌هایی نیز موجود است که فیلم‌های تخت شیشه‌ای می‌پذیرند و قادرند به‌طور اتوماتیک تصاویری با دقت بسیار بالا بگیرند. این دوربین‌ها امروزه کاربرد زیادی ندارند، چون استفاده از شیشه به جای فیلم باعث ایجاد مشکلاتی می‌شود و علاه‌بر آن مخارج عکسبرداری گران‌تر است. چون ماموریت پرواز یک کار نسبتا پر هزینه‌ است و شرایط آب و هوایی و سایر عوامل باعث می‌گردد که نتوان برای یک مدت مداوم و طولانی از آن استفاده کرد. لذا سازندگان دوربین به این موضوع دقت می‌کنند که دوربین باید با دقت بالایی ساخته شود.

دوربین های هوایی

انواع دوربین‌های هوایی

چهار گروه عمده دوربین‌های هوایی تحت عناوین زیر وجود دارند:

  1. دوربین یک عدسی
  2. دوربین چند عدسی
  3. دوربین استریپ
  4. دوربین پانورامیک

دوربین‌های یک عدسی

معمول‌ترین دوربین‌های هوایی از این گروه هستند. مهم‌ترین کاربرد این دوربین برای عکسبرداری جهت تهیه نقشه است، زیرا چنین دوربین‌هایی قادرند تصاویر با کیفیت هندسی بسیار مطلوب بگیرند. در چنین دوربین‌هایی عدسی آن نسبت به صفجه کانونی ثابت می‌شود. فیلم‌های موجود در دوربین در حال عکسبرداری حالت ثابت دارند. البته برای خنثی کردن جابه‌جایی اشیای متحرک روی عکس، در زمان عکسبرداری، فیلم کمی به جلو کشیده می‌شود. تمامی قسمت‌های فیلم در یک لحظه در معرض نور طبیعت قرار می‌گیرد. بیشتر اوقات دوربین‌های یک عدسی را بر حسب میدان دید طبقه‌بندی می‌کنند. طبقه‌بندی بر مبنای زاویه میدان دید به‌صورت زیر است:

  • زاویه معمولی، کمتر از 75 درجه
  • زاویه بین 75 تا 100 درجه
  • زاویه خیلی باز، بیشتر از 100 درجه

دوربین های یک عدسی

دوربین‌های چند عدسی

دوربین‌های چند عدسی کاملا شبیه به دوربین‌های یک عدسی هستند، با این تفاوت که به جای یک عدسی دو یا چند عدسی دارند و هم‌زمان چندین عکس از طبیعت می‌گیرند. چنین دوربین‌هایی که روز به روز کاربرد آن‌ها زیادتر می‌شود، جهت بررسی منابع طبیعی و فرهنگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. فیلم‌هایی که در دوربین به کار می‌رود یکسانند، ام هر کدام طول موج خاصی از طیف الکترومغناطیس را ثبت می‌کنند. به همین جهت به چنین دوربین‌هایی، دوربین چند طیفی هم می‌گویند.

دوربین‌های استریپ

دوربین‌های استریپ قادرند به‌طور مداوم نواری از منطقه را عکسبرداری کنند. با قرار گرفتن سوراخ کوچکی روی صفحه کانونی دوربین و عبور فیلم از جلوی آن و هم‌چنین تنظیم زمانی، می‌توان چنین عکس‌هایی گرفت. در زمان عکسبرداری نور لحظه به لحظه به یک نقطه از فیلم رسیده و ادامه پیدا می‌کند. دوربین‌های استریپ می‌توانند مجهز به یک عدسی و یا چند عدسی باشند و عکس‌های مایل تهیه نمایند. با تنظیم نمودن زاویه عکسبرداری می‌توان پوشش‌های سه بعدی از منطقه تهیه کرد. دوربین‌های استریپ کاربرد زیادی ندارند و غالبا برای مطالعه مسیرهایی مانند بزرگراه‌ها، خطوط راه آهن و لوله‌کشی از آن استفاده می‌شوند.

دوربین‌های پانورامیک

دوربین‌های پانورامیک نواری از منطقه را از افق تا افق در جهت جانبی خط پرواز عکسبرداری می‌کنند.

دوربین‌های پانورامیک

دوربین‌های متقارب

دوربین‌های متقارب، دو دوربین مجزای چسبیده به هم هستند که با شرایط خاصی عکسبرداری می‌کنند. یکی از دوربین‌ها متمایل به قسمت جلوی خط پرواز و دیگری به قسمت عقب خط پرواز می‌گردد. در نتیجه دو عکس مایل از منطقه به دست می‌آید که از یک ایستگاه تهیه شده است. عکس‌های متقارب دقت‌های خیلی زیاد فتوگرامتری را تامین می‌نمایند و می‌تواند نسبت به ارتفاع پرواز شرایط هندسی مناسب برای مقاصد تهیه نقشه ایجاد کند. عکس‌های متقارب قادرند پوشش 100 درصدی از منطقه تهیه کنند. این امر می‌تواند نقاط کنترل مورد نیاز برای طرح‌های نقشه‌برداری را کاهش دهد.

فتوگرامتری برد کوتاه

تصویرسنجی برد کوتاه زیرشاخه‌ای از تصویرسنجی است که با استفاده از تصاویر گرفته شده از فاصله‌ی نزدیک، اشیاء و محیط‌ها مدل‌سازی و اندازه‌گیری می‌کند. در فتوگرامتری برد کوتاه فاصله‌ی دوربین تا جسم مورد نظر کمتر از 300 متر است. در این حالت شخص با دوربینی که در دست دارد از روی زمین یا نزدیک به سطح زمین از جسم یا محیط مورد نظر عکسبرداری می‌کند. در این حالت با استفاده از الگوریتم‌های تصویرسنجی برد کوتاه می‌توان از جسم یا محیط مورد نظر مدل‌سازی و یا نقشه تهیه کرد. برای ایجاد و تولید تصاویر سه بعدی از یک جسم، لازم است که از آن عکس‌های متعددی گرفته شود. در این زمینه تصویرسنجی برد کوتاه کاربرد زیادی دارد، به خصوص آن که با تولید دوربین‌های پیشرفته‌ی دیجیتالی و استفاده از آن‌ها به جای دوربین‌ها آنالوگ، پیشرفت چشمگیری در این حوزه صورت گرفته است. از جمله نرم افزارهایی که در فتوگرامتری برد کوتاه کاربرد دارد می‌توان به Australis، Photomodeler و PhotoScan اشاره کرد.

تفاوت‌های عمده میان فتوگرامتری برد کوتاه و هوایی

از جمله تفاوت‌های اصلی میان این دو روش نحوه‌ی تصویربرداری است. با توجه به تفاوت میان نحوه‌ی تصویربرداری در تصویرسنجی برد کوتاه و هوایی، الگوریتم‌هایی که در فتوگرامتری هوایی استفاده می‌شود، در تصویرسنجی برد کوتاه فاقد کاربرد است. در تصویربرداری هوایی غالبا از هواپیماهای سرنشین‌دار استفاده می‌شود و تصاویر گرفته شده به شکل قائم هستند. هم‌چنین تصاویر نسبت به محورهای مختصاتی کمترین دوران را دارند. هم‌چنین مراکز تصاویر گرفته شده در اکثر مواقع بر یکدیگر منطبق‌اند. با توجه به موارد ذکر شده الگوریتم‌های استفاده شده در پردازش تصاویر هوایی ساده‌تر بوده و عملیات تبدیل تصویر به نقشه با سهولت بیشتری انجام می‌گیرد. این در حالی است که در فتوگرامتری برد کوتاه، تصاویر از فاصله‌ی نزدیک‌تر و به‌صورت همگرا و از زوایای مختلف از جسم یا محیط مورد نظر گرفته می‌شود. چنین نحوه‌ی تصویربرداری باعث می‌شود که تصاویر اخذ شده نسبت به جسم قائم نباشد و هم‌چنین مراکز تصویر با یکدیگر متفاوت باشد.

با توجه به توضیحات داده شده، نمی‌توان از الگوریتم‌هایی مشابه برای دو فتوگرامتری هوایی و برد کوتاه استفاده کرد. تصویرسنجی برد کوتاه براساس کاربرد به دو دسته‌ی زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

  1. تصویرسنجی توپوگرافی: نقشه‌های توپوگرافی، تهیه‌ DEM و…
  2. تصویرسنجی غیر توپوگرافی: صنعتی، پزشکی و…

تفاوت برد کوتاه و فتوگرا متری

کاربرد فتوگرامتری برد کوتاه

  1. باستان شناسی: کاربرد در مستندسازی و بازسازی اشیاء قدیمی و باستانی؛
  2. بازسازی محل حوادث رانندگی و جنایی: با عکسبرداری از محل مورد نظر و پردازش آن توسط نرم افزارهای مختلف فتوگرامتری برد کوتاه، می‌توان محل حادثه را بازسازی کرد. این امر کمک شایانی به پلیس و ماموران تحقیق در تحلیل صحیح از چگونگی حادثه‌ی رخ داده می‌کند.
  3. مهندسی معکوس: یکی از کاربردهای ویژه‌ی تصویرسنجی برد کوتاه در مدل‌سازی از ابزار و قطعات مختلف است. این کاربرد کمک زیادی به ساخت قطعات و مهندسی معکوس آن‌ها می‌کند.
  4. منهدسی پزشکی: با استفاده از مدل‌سازی برد کوتاه و تهیه تصاویر سه بعدی از اعضای مختلف بدن مانند فک، دندان‌ها و یا استخوان‌ها می‌توان ساخت ایمپلنت‌ها را با دقت بسیار زیادی انجام داد.

فتوگرامتری

فتوگرامتري رقومي

تصویرسنجی رقومی به پردازش بر تصاویر دیجیتالی مختلفی که از منابع مختلف بدست آمده‌ است، مانند تصاویر هوایی اسکن شده آنالوگ، دوربین‌های ماهواره‌ای رقومی و… می‌پردازد. از جمله ویژگی‌های مهم فتوگرامتری رقومی یا Digital Photogrammetry قابلیت کاربرد آن در حوزه‌های علوم رایانه‌ای، پردازش تصویر، مهندسی اطلاعات جغرافیایی و… است. در تصویرسنجی رقومی اسکنرهای فیلم، دوربین‌های رقومی، اسکنرهای سنجش از دور و پلاترهای راستری سیستم پردازش را تشکیل می‌دهند. از جمله ویژگی‌های سیستم تصویرسنجی رقومی می‌توان موارد زیر را نام برد:

  1. عدم نیاز به تنظیم
  2. قابلیت جابه‌جایی آسان
  3. طراحی نرم افزاری واحد به واحد
  4. پردازش تصویر چند لایه‌ای
  5. تجسم مونوسکوپی و استریوسکوپی
  6. اندازه‌گیری‌های مونوسکوپی و استریوسکوپی با دقتی کمتر از پیکسل

فتوگرامتری

واحدهای اندازه‌گیری در فتوگرامتری

حل مسائل تصویرسنجی معمولا به اندازه‌گیری طول، زاویه و مساحت مربوط می‌گردد. اندازه‌گیری طول در دو سیستم انگلیسی اینچ و فوت و سیستم متریک میلی‌متر و سانتی‌متر انجام می‌شود. تبدیل هر کدام از این سیستم‌ها به دیگری غالبا نیاز است. در کشورهای انگلیس زبان معمولا سیستم انگلیسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. زوایا هم معمولا به صورت درجه، دقیقه، ثانیه و یا به صورت گرادیان است. تبدیل این دو سیستم هم مورد نیاز است. کامپیوتر در اغلب اوقات زوایا را به صورت رادیان می‌پذیرد. در نتیجه تبدیل زوایا از درجه یا گرادیان به رادیان مورد نیاز است.

اندازه‌گیری‌های دقیق بر روی عکس

حل بیشتر مشکلات فتوگرامتری نیازمند نوعی اندازه‌گیری بر روی عکس است. این اندازه‌گیری ممکن است مربوط به طول یک پاره خط، زاویه بین نقاط و یا تعیین موقعیت نقاط روی عکس از طریق مختصات قائم الزاویه باشد. تعیین مختصات قائم الزاویه نقاط از جمله اندازه‌گیری‌های متداول تصویرسنجی است که از آن مستقیما در تعدادی از روابط بهره‌گیری می‌شود. اندازه‌گیری عکسی را می‌توان به‌طور مستقیم روی عکس‌های منفی و یا مثبت که روی فیلم، کاغذ، و یا شیشه چاپ شده‌اند انجام داد.

سیستم مختصات عکسی

یکی از رایج‌ترین سیستم‌ها برای سنجش مختصات عکس در دوربین‌هایی که در آن‌ها نشانه‌های حاشیه عکس در وسط اضلاع قرار دارد، مختصات قائم الزاویه است. برای بدست آوردن این مختصات لازم است که نشانه‌های کناری حاشیه‌ی عکس را به صورت دو به دو به یکدیگر متصل کنیم. در این سیستم اگر چه می‌توان جهت محور ایکس‌ها را به صورت اختیاری انتخاب کرد، اما معمولا جهت خط پرواز به عنوان جهت محور ایکس انتخاب می‌شود. برای تعیین محور ایگرگ که قائم بر محور ایکس است، لازم است که به صورت پاد ساعتگرد به میزان 90 درجه دوران داشته باشیم. در این شرایط مرکز مختصات در محل تقاطع خطوطی که نشانه‌های کناری حاشیه عکس را به یکدیگر وصل می‌کند، قرار دارد.

فتوگرامتری

وسایل ساده اندازه‌گیری

تعداد زیادی خط‌کش‌های دقیق جهت اندازه‌گیری‌های عکس موجود است. انتخاب بهترین نوع خط‌کش بستگی به دقت مورد نیاز خواهد داشت. برای کارهای کاملا دقیق معمولا از خط‌کش‌های با دقت میکرون و یا خط‌کش‌های ذره‌بین‌دار استفاده می‌گردد.

روش اندازه‌گیری به‌وسیله خط‌کش‌های دقیق

اولین مرحله در اندازه‌گیری، ترسیم محورهای مختصات است. از اتصال نقاط حاشیه عکس به کمک خط‌کش معمولی و با استفاده از سوزن و یا مداد 4H یا 5H می‌توان سیستم مختصات را رسم نمود. مختصات هر نقطه با اندازه‌گیری فواصل قائم نقاط از این دو محور به دست خواهد آمد. اگر موقعیت نقطه بر روی عکس کاملا واضح نباشد لازم است که جای دقیق نقطه بر روی عکس سوراخ شود. جهت از بین بردن و یا کاهش خطای سیستماتیک بهتر است که عمل سوراخ کردن به‌وسیله ذره‌بین انجام گیرد. دقت در تعیین علامت جبری برای اندازه‌گیری مختصات نقاط از اهمیت خاصی برخوردار است. بی توجهی به این امر باعث می‌شود که در محاسبات فتوگرامتری و حل معادلات اشتباهاتی به‌وجود آید. نقاط واقع در سمت راست محور ایگرگ‌ها مثبت و نقاط واقع در سمت چپ محور ایکس‌ها منفی در نظر گرفته می‌شوند.

اندازه‌گیری مختصات به روش سه ضلعی

می‌توان از روش اندازه‌گیری به‌وسیله خط‌کش‌های دقیق جهت اندازه‌گیری مختصات نقطه استفاده نمود، بدون این‌که مجبور باشیم خط متصل‌کننده نقاط حاشیه عکس را ترسیم کنیم. در روش سه ضلعی ابتدا هر نقطه از نقاط حاشیه عکس اندازه‌گیری می‌شود و سپس با استفاده از قوانین مثلثاتی، مختصات نقطه محاسبه می‌شود. در این روش می‌توان از هر دو دسته نقاط حاشیه عکس یعنی هم از نقاطی که در چهار گوشه عکس و یا در وسط اضلاع عکس قرار دارند، بهره‌گیری نمود.

وسایل اندازه‌گیری فواصل کوتاه

وسایلی نظیر ماکروسکوپ بزرگ کننده این قدرت را دارند که فواصل کوتاه موجود در عکس را با دقت بسیار زیادی اندازه‌گیری نمایند. این ابزار دارای قدرت بزرگنمایی بین 10 تا 30 برابر است. در داخل این دستگاه صفحه مدرجی با تقسیم‌بندی 0.0001 فوت وجود دارد که از ورای عدسی چشمی قابل رویت است. چنین وسیله‌ای برای اندازه‌گیری‌های مربوط به تفسیر عکس نظیر تعیین اندازه عوارض روی عکس بسیار ارزشمند است. هم‌چنین این ابزارها در اندازه‌گیری‌های فتوگرامتری مثل اعمال خطای سیستماتیک مربوط به سوراخ نمودن نقاط و ترسیم خط متصل کننده نقاط حاشیه عکس دیده می‌شود.

کمپاراتورها

برای اندازه‌گیری‌های خیلی دقیق از وسیله‌ای به نام کمپاراتور استفاده می‌شود. کمپاراتورها دو نوع‌اند: منو کمپاراتور و استرئو کمپاراتور. از منو کمپاراتورها برای اندازه‌گیری بر روی یک عکس استفاده می‌شود. کاربرد استرئو کمپاراتورها در اندازه‌گیری فواصل بر روی یک زوج عکس است. در تصویرسنجی تحلیلی لازم است که مختصات دقیق تعدادی از نقاط اندازه‌گیری شود. به همین جهت کاربرد اولیه کمپاراتورها در فتوگرامتری تحلیلی است.

فتوگرامتری

پهباد فتوگرامتری

به‌طور کلی مناطقی که امکان عکسبرداری هوایی از آن‌ها وجود داشته باشد را می‌توان با استفاده از پهباد تصویر برداری کرد. بنابراین مناطق شهری، نیمه شهری، روستایی، معادن و… را می‌توان با استفاده از پهباد فتوگرامتری، نقشه برداری کرد. در ادامه می‌توان تصاویر گرفته شده را مدل‌سازی و سه بعدی کرد و در نهایت از آن‌ها نقشه تولید کرد. علاوه‌بر مناطق ذکر شده، به کمک پهبادها می‌توان از مناطقی هم‌چون دشت‌ها، تپه ماهورها، مناطق کوهستانی و کوهستانی سخت عکسبرداری کرد و نقشه‌های توپوگرافی تولید کرد. با استفاده از این پهبادها سرعت عمل در تهیه نقشه بسیار افزایش می‌یابد. از این پهبادها در معادن نیز به‌طور گسترده استفاده می‌شود. از جمله کارهای مهم و دشوار در معادن اندازه‌گیری حجم عملیات‌ خاکی و حجم دپو است. با توجه به این‌که تصویر برداری زمینی حجم دقیقی در اختیار نمی‌گذارد، لذا استفاده از پهبادهای تصویرسنجی از جمله راهکارهای بسیار کاربردی و مناسب است.

جمع‌بندی

همان‌طور که در مقاله ذکر کردیم از ارکان اصلی علم تصویرسنجی تهیه عکس است و در این علم از عکس‌ها به عنوان مهم‌ترین منبع اطلاعاتی یاد می‌شود. لذا برای عکسبرداری و پردازش تصاویر می‌توان عکس‌ها را از راه‌های مختلفی که در مقاله ذکر کردیم، بدست آورد. پس از تهیه عکس‌ها (هوایی یا زمینی)، با توجه به سیستم فتوگرامتری که می‌تواند هوایی یا برد کوتاه باشد، از الگوی پردازش مناسب برای پردازش تصاویر استفاده می‌کنیم. با پردازش تصاویر و ایجاد الگوهای سه بعدی از آن‌ها، می‌توان نقشه‌های توپوگرافی را تهیه نمود. علم تصویرسنجی در بسیاری از علوم کاربرد داشته و گستره‌ی کاربرد آن روز به روز افزایش می‌یابد.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.