HISTORIA TELEDETEKCJI

Rozwój teledetekcji wiąże się ściśle z historią fotografii i historią lotnictwa. Fotografia powstała, gdy odkryto substancję światłoczułą, zdolną do utrwalenia obrazu świetlnego utworzonego w ciemni optycznej 1827 Francuz J.N. Niepce, pierwszy otrzymał niedoskonały jeszcze obraz na metalowej płytce powleczoną cienką warstwą asfaltu syryjskiego. 1839 W.J.M. Daguerre otrzymuje obraz pozytywny „dacjerotyp”. Anglik H.F. Talbot-naświetlając papier powleczony jodkiem srebra, po wywołaniu kw. Galusowym otrzymuje obraz negatywowy. 1839 J. Herschel wprowadził na określenie procesu Talbota termin FOTOGRAFIA.

Płytki srebrne lub arkusze papieru zastąpiono płytkami szklanymi, które powlekano warstwą światłoczułą przed wykonaniem zdjęcia. 1858-początek fotografii lotniczej –G.F. Tournachon fotografuje z balonu na uwięzi fragment Paryża. 1859-pierwsza próba zastosowania fotografii wykonanej z balonu do sporządzania map topograficznych. 1860-King, Black (USA) wykonują pierwsze zdj. Bostonu do celów wywiad. 1860-1869 w czasie wojny secesyjnej wykorzystano zdj. Z balonu do celów wywiadowczych. 1871 Anglik Maddox zastępuje mokre płyty światłoczułe suchym. 1883-filmy, w konsekwencji kamera. 1886-zdj. Z wysok. 800, 1000, 1359 twierdzy Kronsztadt i fragmenty Petersburga. 16.12.1903 Kitty Hawk w Karolinie Pn. –pierwszy udany lot samolotu braci Wright. 1909-Wilbur Wright-pierwsze zdj. Lotnicze z pokładu samolotu-okolice Rzymu. Włosi dali początek zastosowaniu na szeroką skalę.

ZDALNE METODY BADAWCZE ŚROD. GEOGR.

-za pomocą zmysłu wzroku

-pozawidzialne zakresy promieniowania elektromagnet., pole grawitacyjne magnet., promieniotwórczości, fale sprężyste.

TELEDETEKCJA-uzyskiwanie inf. O pow. Ziemi i procesach na niej zachodzących przy użyciu metod opartych na rejestrowaniu promieniowania elektromagnetycznego

Zdalne badanie środowiska geograficznego prowadzi się przez system:

aktywny – wysyłanie pęku promieni elektromagnetycznych (radar, sonda, itd.)

pasywny – źródłem promieni jest Słońce.

W badaniu środowiska wykorzystuje się tylko niektóre zakresy spektrum:

promienie nadfioletowe w najdłuższym zakresie

promieniowanie widzialne

bliska, środkowa i daleka podczerwień

mikrofale

promienie radarowe

Fotogrametria - dziedzina nauki i techniki zajmująca się odtwarzaniem kształtów, rozmiarów i wzajemnego położenia obiektów w terenie na podstawie zdjęć fotogrametrycznych (fotogramów).

Praktycznym zastosowaniem fotogrametrii jest jej wykorzystanie jako źródła podczas tworzenia map. W geodezji służy jako pomoc przy pomiarach dużych obszarów i odległości. Jest też jedną z metod wyznaczania wysokości obiektów.

Do wykonywania zdjęć fotogrametrycznych są wykorzystywane specjalne, na ogół wielkoformatowe, aparaty fotograficzne wyposażone w specjalne obiektywy pozbawione aberracji.

W zależności od sposobu wykonywania zdjęć rozróżnia się fotogrametrię naziemną (terrofotogrametrię) oraz fotogrametrię lotniczą (aerofotogrametrię). Zależnie od sposobu wykorzystania zdjęć rozróżnia się fotogrametrię płaską (jednoobrazową) i fotogrametrię przestrzenną (dwuobrazową), zwaną też stereofotogrametrią, w której przestrzenny obraz przedmiotu lub terenu uzyskuje się za pomocą stereogramu – pary zdjęć wykonanych z dwóch punktów przestrzeni.

Rozróżnia się fotogrametrię:

-          płaską (jednoobrazową)

-          przestrzenną (dwuobrazową), zwaną stereofotogrametrią, w której uzyskuje się przestrzenny model sfotografowanego przedmiotu. 

Metody fotogrametryczne wyzyskuje się do pomiaru cech geometrycznych obiektów, wyznaczania pola powierzchni  lub określania torów ciał będących w ruchu. W geodezji są stosowane do wykonywania map topograficznych

Fotointerpretacja - metoda wykrywania i rozpoznawania obiektów i zjawisk, a także relacji między nimi na podstawie analizy cech fotointeretacyjnych ich obrazu fotograficznego.

Cechy fotointerpretacyjne to wizualne cechy obrazu fotograficznego obiektu, takie jak

Cechy fotointerpretacyjne służą do jednoznacznego rozpoznania obiektu lub zjawiska na zdjęciach lotnicznych i satelitarnych.

ZDJĘCIA FOTOGRAMETRYCZNE – zdjęcia fotograficzne pozwalające na określenie zależności matematycznych krzywych współrzędnych punktów na zdjęciu a odpowiadające ich współrzędnym przestrzennym fotografowanego obiektu

Pomiar fotogrametryczny pozwala uzyskać:

-          współrzędne przestrzenne wybranych punktów fotografowanego obiektu

-          profile i przekroje wzdłuż dowolnych linii widocznych na fotografowanym obiekcie

-          mapy sytuacyjne lub sytuacyjno – wysokościowe części lub całości fotografowanego obiektu

Zalety metod fotogrametrycznych:

-          możliwość dokonywania pomiarów z pewnej odległości

-          szybkość wykonania zdjęć

-          odwzorowanie fotograficzne obiektu jest wierne i obiektywne

Podział fotogrametrii:

1. Naziemna terrofotogrametryczna

a)       jednoobrazowa fotogrametryczna

b)       dwuobrazowa stereogrametryczna

2. Lotnicza aerofotogrametryczna

a)       jednoobrazowa fotogrametryczna

b)       dwuobrazowa stereogrametryczna

Fotogrametryczne podstawy zdjęć lotniczych.

Rzut środkowy i jego elementy.

Związki geometryczne między zdjęciem lotniczym i terenem.

ELEMENTY ORIENTACJI ZDJĘCIA LOTNICZEGO:

1. Elementy orientacji wewnętrznej (umożliwiają określenie położenia środka rzutów w stosunku do płaszczyzny rzutów)

-          współrzędne tłowe gł. punktu zdjęcia 0’(xo’, yo’)

-          ogniskowa kamery f

Fotogrametryczne podstawy zdjęć lotniczych:

Wykonywanie zdjęć lotniczych: Stereopara, dwa zdjęcia lotnicze tego samego terenu wykonane w odległości kilkuset m jedno od drugiego. Oglądane w stereoskopie dają wrażenie plastycznego modelu terenu.

W zależności od przeznaczenia zdjęć, zasięgu i kształtu fotografowanego obszaru wykonuje się:

Zdjęcia pojedyncze – wykonuje się wówczas gdy obiekty fotografowane są niewielkie obszarowo i występują w odległościach znacznie większych niż wielkość bazy fotografowania szeregowego

Szeregi zdjęć – wykonuje się gdy obiekt fotografowany wykracza granicami poza zasięg pojedynczego zdjęcia lub gdy konieczne jest uzyskanie modelu stereoskopowego

Zespoły zdjęć – wykonuje się gdy fotografujemy większy obszar. Składa się z kilku lub kilkunastu szeregów równoległych o wzajemnym pokryciu nazywanym pokryciem poprzecznym

Przy projektowaniu nalotu dokonuje się obliczeń dotyczących:

Optymalnej skali fotografowania – jest określana w zależności od wielkości ogniskowej kamery

Optymalnej wysokości lotu – jest zależna od skali fotografowania i wielkości ogniskowej kamery

Maksymalnego czasu naświetlania – jest zależny od dopuszczalnej wielkości przesunięcia obrazu fotograficznego spowodowanego ruchem samolotu

Odstępu czasu między ekspozycjami  - zależy od skali fotografowania i wielkości pokrycia podłużnego zdjęć

Bazy podłużnej fotografowania

Bazy poprzecznej – odpowiada odległości między osiami lotu przy wykonywaniu dwóch kolejnych szeregów zdjęć

Liczby zdjęć w szeregu – zależy od długości szeregu i bazy fotografowania

Liczby szeregów  - zależy od szerokości terenu fotografowanego i odległości między szeregami

Liczby wszystkich zdjęć – jest to iloczyn liczby szeregów oraz liczby zdjęć w szeregu

Skala zdjęcia pionowego:

f/h=1/m

powierzchnia odfotografowana na zdjęciu:

P=(a*H/f)2

Rodzaje zdjęć lotniczych:

Pionowe-kąt między płaszczyzną zdjęcia i kierunkiem pionu wynosi 90st, płaszczyzna zdjęcia jest równoległa do odfotografowanej części.

Nachylone-oś optyczna kamery nie pokrywa się z kierunkiem pionu, kąt jest między osią optyczną a kierunkiem pionu.

Ukośne-mamy widoczny horyzont.

Interpretacja zdjęć lotniczych: interpretacja polowa(obserwacje przeprowadzone w terenie), kameralna(w warunkach laboratoryjnych na podstawie obserwacji wizualnych z wykorzystaniem instrumentów ułatwiających widzenie stereoskopowe), kombinowana( polwo-kameralna)

Cechy rozpoznawcze: *bezpośrednie(kształt, wielkość obiektu, fotofon, tekstura, struktura), *pośrednie(cień własny, cień rzucany przez dany obiekt, rozmieszczenie topograficzne)

ODCZYTYWANIE- proces rozpoznawania obiektów na podstawie ich obrazu fotograficznego, ale tylko wg. bezpośrednich, wiążących się ściśle z danym obiektem

INTERPRETACJA- pojęcie szersze, nadrzędne do odczytywania. Bazuje na procesie odczytywania, ale posługuje się też oznakami pośrednimi, nie odfotografowanymi bezpośrednio na zdjęciu. Oznaki pośrednie są oznakami często logicznymi, wymagającymi znajomości zjawisk, które ..... badać. Wykorzystuje się znajomość związków zachodzących między poszczególnymi elementami krajobrazu.

Cechy rozpoznawalne – na nich opiera się rozpoznawanie obiektów na zdjęciu lotniczym, pozwalają odróżnić obraz danego obiektu od obrazu innych obiektów

Zasady procesu fotointerpretacji: od znanego do nieznanego, od ogółu do szczegółu.

Najczęściej stosowana kolejność interpretacji: sieć drożna, sieć hydrograficzna, rzeźba powierzchni terenu, szata roślinna naturalna, uprawy, osadnictwo wiejskie i miejskie.

Etapy fotointerpretacji dla określonego celu: określenie celu fotointerpretacji, wybór i przygotowanie materiałów fotograficznych, wybór i analiza materiałów pomocniczych,

Etapy fotointerpretacji:

1.       Określanie celu fotointerpretacji (od celu zależna jest metoda)

2.       Wybór i przygotowanie materiałów fotograficznych (ocena dostępnego materiału, określenie liczby i jakości zdjęć, które musza zostać zamówione dodatkowo)

3.       Wybór i analiza materiałów pomocniczych (źródła kartograficzne i literatura, opracowania statystyczne)

4.       Interpretacja zdjęć lotniczych, 3 typy interpretacji:

-          polarowa

-          kameralna

-          kombinowana

Klucz fotointerpretacji: zdjęcie i opis pojedynczych obiektów lub elementów krajobrazu geograficznego.

Wzorzec porównawczy zdjęcia: opisy fotograficzne charakteryzujące określone związki terytorialne pomiędzy obiektami oraz związki po między elementami środowiska geograficznego. Które oddają strukturę krajobrazu.

Klucze fotointerpretacji i wzorce porównawcze:

-          Wybrane zdjęcia lotnicze lub ich fragmenty są traktowane jako wzory pomagające w łatwiejszym rozpoznawaniu obiektów lub elementów krajobrazów geogr.

-              Określone związki tematyczne pomiędzy obiektami oraz związki pomiędzy elektami środowiska geograficznego, które oddają strukturę krajobrazu

Obraz fotograficzny (często stereogram) + opis

Wykorzystanie zdjęć lotniczych.

Rodzaje kamer lotniczych:

(w zależności od wielkości ogniskowej)

-          krótkoogniskowe 55<f<150 mm

-          normalnoogniskowe 150<f<300 mm

-          długoogniskowe  pow. 300 mm

(w zależności od kąta rozwarcia obiektu)

-          normalnokątne <72°(kąt rozwarcia)  1000-200 mm(ogniskowa)

-          szerokokątne 72-108°   200-100 mm

-          nadszerokokątne 180 °   100 – 36 mm

w zależności od stopnia zautomatyzowania

-          kamery szeregowe

-          kamery ręczne

w zależności od ilości obiektywów

-          1-obiektowe

-          wieloobiektowe.

Technika wykonywania zdj. Lotniczych

-          szereg zdj. Lotniczych-kolejne zdj. Wykonywane w czasie 1 nalotu

sąsiednie zdj. Powinny się pokrywać

-          zespół zdj lotniczych-wszystkie zdj. Potrzebne do opracowania mapy danego obszaru

pokrycie podłużne – pomiędzy kolejnymi zdj.

Pokrycie poprzeczne pomiędzy kolejnymi szeregami

Zdjęcia zawsze wykonujemy z zachodu na wschód

ŚREDNIA SKALA ZDJĘCIA LOTNICZEGO:

*Średnia skala zdjęcia lotniczego wynosi- 1:13….

* Cechami predysponującymi pionowe zdjęcia lotnicze do wykorzystania ich w planowaniu przestrzennym są: łatwość ich pozyskiwania, możliwości wszechstronnego przetwarzania, brak generalizacji treści, obiektywność, a także bardzo duża aktualność zobrazowania powierzchni ziemi.

Jako zdjęcie pionowe traktuje się obrazy uzyskane przy odchyleniu osi kamery od pionu w granicach do 3o. Najczęściej odchylenie to wynosi około 1o - 1o5'.

Opis czynności przy wykonywaniu zadania:

1. Znajdujemy na mapie topograficznej obszar odfotografowany na zdjęciu lotniczym kierując się ogólną sytuacją topograficzną i zwracając szczególną uwagę na elementy dominujące w obrazie fotograficznym np.: główne drogi, kompleksy lasu, kształty wsi i inne elementy.

2. Wybieramy trzy punkty jednoznacznie określone na zdjęciu lotniczym i na mapie np. ( skrzyżowanie dróg ), w taki sposób by po połączeniu utworzyły one trójkąt którego środek znajdowałby się w pobliżu punktu główne zdjęcia. Punkty te powinny znajdować się mniej więcej na jednakowej wysokości n.p.m., co sprawdzamy na mapie.

3. Na przyłożonej do zdjęcia kalce technicznej zaznaczamy wybrane punkty a,b,c,- rysunek

4.Tę samą czynność wykonujemy na kalce przyłożonej do mapy, otrzymując punkty A,B,C,

5. Po połączeniu poszczególnych punktów obliczamy długość każdego odcinka : ab = lz1, bc = lz2, ca = lz3 na zdjęciu i AB = lm1,BC = lm2, CA = lm3 na mapie.

6. Wykorzystując zależność jaka zachodzi między długością odcinka na mapie (lm) i skalą mapy ( Sm) a długością odcinka na zdjęciu (lz ) i skalą zdjęcia (Sz), wyrażająca się wzorem:

stąd

obliczamy skalę zdjęcia (Sz)znając lm,lz, oraz Sm. Skalę zdjęcia obliczamy kolejno dla poszczególnych odcinków ab,bc,ca.

7. Średnią skalę zdjęcia znajdujemy obliczając średni mianownik. tym celu dodajemy obliczone uprzednio mianowniki M1,M2,M3, a otrzymaną wartość dzielimy przez trzy

8.   obliczamy czy zdjęcie jest pionowe z wzoru

∆Mz≤4d:lmax,

gdzie 4d-4*1250,

lmax-30(przekątna zdj.),

∆Mz- skala zdjęcia o największym mianowniku minus skala zdj. o najmniejszym mianowniku

Jeżeli ∆Mz ≤167 zdjęcie lotnicze jest zdjęciem pionowym.

ZASIĘG ZDJĘCIA LOTNICZEGO:

1.       Wybieramy trzy punkty jednoznacznie określone na zdjęciu lotniczym i na mapie np. ( skrzyżowanie dróg ), w taki sposób by po połączeniu utworzyły one trójkąt którego środek znajdowałby się w pobliżu punktu główne zdjęcia. Punkty te powinny znajdować się mniej więcej na jednakowej wysokości n.p.m., co sprawdzamy na mapie.

2....