Ciekawe Tematyarchiwum Geodetywiadomościnewsletterkontaktreklama
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
blog

Cyfrowy skok


Cyfrowy skok

W czasie II wojny światowej zdjęcia lotnicze miały podobne zastosowanie jak w okresie pierwszej, ale w o wiele większym zakresie. Do lotów rekonesansowych doszło „inwentaryzowanie” skutków bombardowań, jak chociażby na fotografii Jeny z 1945 r. zrobionej przez aliantów.

fotogrametria

Szczególne znaczenie położono na fotointerpretację, która w ujęciu wojskowym jest niczym innym jak odpowiedzią na pytania „co to jest?” i „jak duże jest?” to, co zarejestrowano na (szpiegowskim) zdjęciu. Okazało się np., że 80% informacji wywiadowczych z rejonu Pacyfiku armia amerykańska zdobyła na podstawie analizy zdjęć lotniczych. Gdy nastała epoka zimnej wojny, technologie związane z pozyskaniem i szybkim odczytaniem zdjęć znalazły się w centrum zainteresowania wojskowych. Nic zatem dziwnego, że w 1952 r. w USA w ramach CIA powstał Photo Intelligence Division zajmujący się fotointerpretacją i dysponujący sprzętem fotogrametrycznym najnowszej generacji. Podobne jednostki utworzono w innych rodzajach sił. Ten sam trend obowiązywał również w innych armiach, a zastosowania militarne – choć rzadko upubliczniane – są od lat 50. jednym z elementów napędowych tej technologii. W końcu zdjęcia wykonane z pokładu samolotu U2 czy z satelitów szpiegowskiego programu Corona (jeśli mówić tylko o amerykańskiej stronie tego problemu) trzeba było na czymś „odczytać”. Między innymi stąd wzięło się zainteresowanie armii autografem analitycznym Helavy.

Znaczący postęp technologiczny w fotogrametrii nastąpił na przełomie lat 50. i 60., a następnie w dekadzie lat 90. W obu wypadkach umożliwił to rozwój informatyki, która ukazała nieznane wcześniej możliwości. Pierwszy skok dokonał się po wejściu do użytku autografu analitycznego. Teoretyczne przymiarki do fotogrametrii analitycznej publikowane były już przez Otto von Grubera i Sebastiana Finsterwaldera w latach 30. Praktyczne próby miały miejsce w latach 40., a na początku następnej dekady Everett Merritt z Naval Photographic Center w USA zaproponował analityczne rozwiązanie procesu kalibracji kamery i orientacji zdjęć, zaś Hellmut Schmid zaprzągł do fotogrametrii macierze i metodę najmniejszych kwadratów. Twórcą autografu analitycznego – instrumentu rewolucjonizującego fotogrametrię był Fin Uki Helava, który miał to szczęście, że w odpowiednim czasie (1954 r.) trafił w odpowiednie miejsce, czyli do Sekcji Fotogrametrycznej National Research Council (NRC) w Kanadzie. Helava już na początku lat 50. dał się poznać jako zdolny konstruktor, a z jego pomysłów korzystały m.in. zakłady Zeissa w Oberkochen. W 1956 r., będąc już pracownikiem NRC zgłosił w USA patent, a w 1957 r. opublikował zasadę działania autografu analitycznego. Pierwsze egzemplarze wykonano na zamówienie armii USA, która od początku była zainteresowana supernowoczesnym urządzeniem. Poza tym była jednym z nielicznych klientów, których było na niego stać. Dopiero w 1964 r. wyprodukowano tańszy AP/C.

fotogrametria

Podstawowa różnica pomiędzy pomysłem Helavy a wcześniejszymi rozwiązaniami sprowadzała się do zastąpienia analogowej projekcji modelu projekcją matematyczną. Efektem było przyspieszenie obróbki zdjęć i zdecydowane „odchudzenie” autografu.
Zastosowanie komputera praktycznie eliminowało większość mechanicznych części (dlatego autografy analogowe ważyły ok. 400-500 kg). Cała skomplikowana natura autografu brała się bowiem z konieczności przełożenia jeszcze bardziej skomplikowanych równań (opisujących transformację obrazu zdjęcia na obraz terenu) na proste czynności, jakie musiał wykonać operator urządzenia.

Instrument Helavy składał się z trzech modułów: obserwacyjnego (w którym umieszczano zdjęcia), maszyny liczącej (komputera) i stołu kreślącego. Po raz pierwszy zastosowano w takim urządzeniu serwomotory. Autograf analityczny zautomatyzował i przyspieszył proces orientacji zdjęć, dane z modelu można było zapisać w formie cyfrowej, a komputer zaprogramować. Pierwsze egzemplarze AP (analytical plotter) zbudowała firma OMI (komputer wyprodukowało amerykańskie Bendix Research Labs), a na oficjalnym pokazie pojawiły się w 1961 r. Helava stał się jednym z czołowych twórców nowej technologii, którą rozwijał później w ramach współpracy z OMI, Bendix i Helava Associates. (Zaowocowało to w 1980 r. zamówieniem z Defence Mapping Agency na dostawę kilkuset sztuk autografów najnowszej konstrukcji.)

Fotogrametria od chwili zaistnienia charakteryzowała się stosowaniem pionierskich rozwiązań. Zrozumiałe więc, że każda z informatycznych nowości była przez nią skwapliwie wykorzystywana. Pojawienie się pamięci magnetycznych, nowych języków oprogramowania, wydajniejszych procesorów i systemów komputerowych przekładało się na koleje zmiany w technologii obróbki obrazu. W latach 70. i 80. powstało wiele nowych typów autografów analitycznych, które stopniowo wypierały z rynku instrumenty analogowe. Sam proces był w coraz większym stopniu zautomatyzowany, ale i uzależniony od informatyki. Gdy w latach 80. dotychczasowy tekstowy ekran zastąpiła graficzna reprezentacja obrazu, a procesory radykalnie zwiększyły swą moc, przyszła pora na stacje robocze. Najważniejszym elementem było teraz oprogramowanie, a wkrótce podstawowym produktem fotogrametrycznym stała się ortofotomapa (ortofoto).
Początki rozwiązań cyfrowych można wiązać z systemem Gestalt Photo Mapper z 1967 r., opracowanym przez Gilberta Louisa Hobrougha z Kanady, który wykorzystywał korelację obrazów do automatycznej produkcji ortofoto. Zadaniem fotogrametrii cyfrowej jest bowiem nie tylko zautomatyzowanie czynności realizowanych przez autograf, ale także przejęcie przez komputer czynności wykonywanych do tej pory przez operatora.
W 1988 r. na kongresie ISPRS w Kioto zaprezentowano prototyp pierwszej fotogrametrycznej stacji cyfrowej DSP1 firmy Kern. Mimo iż nie był to towar tani, gra rynkowa została rozpoczęta. Korzyści wynikające zarówno ze skrócenia drogi od zarejestrowania zdjęcia do otrzymania produktu finalnego, jak i możliwość łatwej integracji danych fotogrametrycznych z innymi systemami (np. GIS, CAD) były bowiem nie do przecenienia. W 1991 r. światło dzienne ujrzała cyfrowa stacja fotogrametryczna ImageStation firmy Intergraph, rok później szwajcarska Leica wprowadziła do sprzedaży DPW produkcji Helava Associates.

fotogrametria

W połowie lat 90. szacowano, że na świecie było w użyciu ok. 4-5 tys. autografów, 1200-1500 autografów analitycznych i ok. 400 fotogrametrycznych stacji cyfrowych (rynek cywilny). Gdy w 1995 r. wśród 25 wytypowanych instytucji z 17 krajów europejskich (instytutów, uczelni, firm) na co dzień zajmujących się opracowaniami fotogrametrycznymi policzono sprzęt, na którym pracują, okazało się, że miały one około 140 autografów analitycznych i ponad 80 stacji fotogrametrycznych. Przyszłość należała zatem do technologii cyfrowej, chociaż na początku był to luksus, na który nie każdy mógł sobie pozwolić. Stacja Leica/Helava DPW 770, czyli produkt z tzw. górnej półki, kosztowała ponad 150 tys. dolarów, najtańsze 20-60 tysięcy. Standardy wyznaczały wtedy: DPW (Helava/Leica), Phodis (Zeiss), Traster T10 (Matra) i ImageStation (Intergraph), ta ostatnia z 27-calowym monitorem i 300 milionami operacji arytmetycznych wykonywanych w czasie 1 sekundy. Podstawowymi elementami takich cyfrowych zestawów są: stacja cyfrowa/szybki komputer, odpowiedni monitor z przystawkami do oglądania obrazu stereo (okulary polaryzacyjne) i manipulator (mysz 3d).
W końcu lat 80. okazało się, że w fotogrametrii niebagatelną rolę ma także do odegrania technologia GPS, która dała nie tylko możliwość precyzyjnego nawigowania samolotem, ale i generowania współrzędnych środka rzutów każdego zdjęcia, co wydatnie usprawniło proces aerotriangulacji i wpłynęło na redukcję liczby punktów osnowy (ograniczenie kosztownych prac terenowych). Dziesięć lat później, z chwilą pojawienia się na rynku cyfrowych kamer fotograficznych, wiadomo było, że jest tylko kwestią czasu, by cały proces - począwszy od rejestracji obrazu, a na wydruku ostatecznego produktu fotogrametrycznego skończywszy - będzie odbywał się w technologii numerycznej. W końcu lat 90. pojawiają się pierwsze testowe egzemplarze kamer przeznaczonych dla fotogrametrii. W 2000 r. swoje modele oficjalnie zaprezentowały firmy LH Systems i Z/I Imaging (Intergraph).

fotogrametria

Cyfrowa rejestracja obrazu ma liczne zalety. Przestaje istnieć problem wywoływania filmu, ziarnistości i niskiej radiometryczności. Eliminuje się drogi, czasochłonny i będący źródłem błędów proces skanowania filmu. Jakość obrazu jest lepsza, a co za tym idzie łatwiejsza jest jego interpretacja. Każdy punkt terenowy może być też wielokrotnie odfotografowywany. Co istotne, można otrzymać zdjęcia wielospektralne, a parametry rejestracji kontrolować w czasie lotu.

fotogrametria

Przy założeniu wykonania w ciągu roku 20 tys. zdjęć koszt wykonania jednego obrazu kamerą cyfrową jest o prawie 40% niższy niż kamerą tradycyjną, biorąc pod uwagę cały proces z wykonaniem DTM, ortofoto i mapy wektorowej z każdego zdjęcia, koszt ten może być niższy nawet o połowę.

Obecnie wytwory fotogrametrii cyfrowej, takie jak numeryczny model terenu, ortofoto i mapy wektorowe, są podstawowymi produktami wykorzystywanymi w wielu dziedzinach gospodarki. Przestrzenne modele są dzisiaj chlebem powszednim. To, co wcześniej było tylko wirtualnym obrazem widzianym oczami operatora autografu, teraz jest dostępne praktycznie dla każdego i tylko od potrzeb lub wyobraźni użytkownika komputera zależy, co z nim zrobi. Jak pamiętamy, wszystko zaczęło się 150 lat temu od perspektywicznych rysunków wykonywanych wprawną ręką pułkownika Aimé Laussedat.

fotogrametria
Numeryczny Model Terenu

Zmiany, które nastąpiły w ostatnich latach, dotyczą w dużej mierze także fotogrametrii naziemnej. Nie zajmowano się tu nimi, tak jak i teledetekcją i fotogrametrią satelitarną.

Oprac. JP



dodaj komentarz

KOMENTARZE Komentarze są wyłącznie opiniami osób je zamieszczających i nie odzwierciedlają stanowiska redakcji Geoforum. Zabrania się zamieszczania linków i adresów stron internetowych, reklam oraz tekstów wulgarnych, oszczerczych, rasistowskich, szerzących nienawiść, zawierających groźby i innych, które mogą być sprzeczne z prawem. W przypadku niezachowania powyższych reguł oraz elementarnych zasad kultury wypowiedzi administrator zastrzega sobie prawo do kasowania całych wpisów. Użytkownik portalu Geoforum.pl ponosi wyłączną odpowiedzialność za zamieszczane przez siebie komentarze, w szczególności jest odpowiedzialny za ewentualne naruszenie praw lub dóbr osób trzecich oraz szkody wynikłe z tego tytułu.

ładowanie komentarzy

Skanery laserowe pomagają kręcić "Grę o tron"
czy wiesz, że...
© 2023 - 2024 Geo-System Sp. z o.o.

O nas

Geoforum.pl jest portalem internetowym i obszernym kompendium wiedzy na tematy związane z geodezją, kartografią, katastrem, GIS-em, fotogrametrią i teledetekcją, nawigacją satelitarną itp.

Historia

Portal Geoforum.pl został uruchomiony przez redakcję miesięcznika GEODETA w 2005 r. i był prowadzony do 2023 r. przez Geodeta Sp. z o.o.
Od 2 maja 2023 roku serwis prowadzony jest przez Geo-System Sp. z o.o.

Reklama

Zapraszamy do kontaktu na adres
redakcji:

Kontakt

Redaktor prowadzący:
Damian Czekaj
Sekretarz redakcji:
Oliwia Horbaczewska
prześlij newsa

facebook twitter linkedIn Instagram RSS