| GRAVEL, Carl - LAROUCHE, Christian - GAGNON, Paul-André | VÚGTK 46 262 |
Měření se snímky : Spojení totální stanice s digitální kamerou |
| [Surveying with Images : Integration of Total Station and Digital Camera] |
|
| Přeložil Z. Wiedner (zkráceno). |
| Zdiby: VÚGTK, 2000. - 2 s. |
| In: GIM int. Geomat. Info Mag. ISSN 0928-1436. - Roč.13, č.9 (1999), s.6-7 : 2 obr. |
Klíčová slova: geodezie,fotogrammetrie, CAD, CAP (Computer Assisted Photogrammetry), trojrozměrný GIS, digitální fotografie, digitální kamery, totální stanice
Výkonným nástrojem k uspokojení současných naléhavých potřeb geodat je totální stanice kombinovaná s digitální kamerou (fotoaparátem). Systém CAP (Computer Assisted Photogrammetry - fotogrammetrie podporovaná počítačem), který je v současné době prototypem, nabízí jednoduché, levné a rychlé řešení pro geodetickou praxi. Pro použití systému není nutné bodové pole a systém se může snadno použít při každodenních geodetických činnostech. Je použitelný při aplikacích jako jsou: zaměřování celkového stavu, zaměřování rizikových, nehodových a archeologických lokalit a právě tak pro trojrozměrný GIS, pro užití ve stavebním inženýrství a průmyslu a pro zjišťování objemu skladovacích ploch dřeva. Tyto systémy najdou brzo své místo v zeměměřické komunitě, protože výrobci je již začali vyrábět.
CAP systém je výsledkem snahy výzkumu a vývoje (R&D - Research and Development), zaměřené na zvýšení podílu fotogrammetrie při zeměměřické činnosti. Kombinací totální stanice s digitální kamerou byl systém zkonstruován k usnadnění práce zeměměřičů a nabídl vhodné prostředky na zpracování dat.
Hardware
Prototyp se skládá z levného digitálního fotoaparátu Kodak DC-50 a z geodetické totální stanice Leica TC-1600. Pro upevnění digitálního fotoaparátu na vršek totální stanice byl zkonstruován hliníkový adaptér, který nahrazuje držadlo, normálně umístěné na totální stanici. Nízká váha digitálního fotoaparátu, spolu s adaptérem, chrání totální stanici před poškozením. Adaptér tvoří takto s fotoaparátem nedílný celek, který je-li jednou instalován, pak jak s fotoaparátem na adaptéru, či s adaptérem na totální stanici nelze hýbat. To je důležité, protože od chvíle, kdy je systém zkalibrován, je samozřejmé, že se s ničím nebude hýbat.
Software
Měřické údaje jsou zpracovány pomocí programové složky, fungující v systému Windows. Operátor musí zavádět soubor pro kameru i pro stanovisko pro každý snímek stereomodelu. Soubor pro kameru umožňuje softwaru spojení mezi digitální kamerou a totální stanicí. Pokud jde o soubor pro stanovisko, tak ten poskytuje všechny nutné informace pro obnovení spojení mezi pozemním (geodetickým) systémem a vnitřním systémem, vztahujícím se k této dvojpřístrojové vazbě. Tyto dva typy souborů umožňují dvěma snímkům, aby byly vlícovány do jednoho geodetického referen čního systému. Rovněž umožňují program, který užívá prostorové protínání (vpřed) k výpočtu souřadnic a výšek každého páru sdružených bodů. Geodetické souřadnice pak mohou být odvozeny, aniž by proběhlo orientování.
Přesnost
Výsledná přesnost závisí na mnoha faktorech. K dosažení přesných geometrických dat je podstatné zkalibrovat hardwarovou složku CAP systému. Kalibrace je dosaženo pomocí fotografií, pořízených z různých stanovisek s použitím autokalibrační techniky a může být provedeno přímo, použitím systémového softwaru. Pravidelně se to provádí jednou před každou polní sezónou (nebo někdy po sezóně) a poskytuje to nutné parametry pro výpočet souřadnic objektu: polohu a výšku kamery na každém stanovisku a prvky vnitřní orientace kamery. Výsledky získané z kalibrace budou mít přímý vliv na kvalitu geodetických souřadnic bodů.
Kvalita vybavení je též významným faktorem. Použitá digitální kamera je nemetrická, je to komerční fotoaparát. Je tedy nutno vzít v úvahu zkreslení objektivu a stabilitu vnitřních parametrů. Rozlišení je pouze 756 × 504 barevných pixelů. Jelikož rozlišení přímo ovlivňuje přesnost, pak jemnější rozlišení bude poskytovat větší přesnost. Podobně platí, že čím je fotoaparát (kamera) blíže k objektu, tím je větší přesnost. To je způsobeno tím, že pro určení objektu se použije větší počet pixelů.
Experimenty a výsledky
Budova zvolená pro experiment byla fotografována ze dvou bodů (stanovisek). S pomocí konvenční totální stanice a programu prostorového protínání (vpřed) byly v předcházející měřické sezóně určeny souřadnice několika bodů průčelí této budovy. Zjištěné geodetické souřadnice byly pak porovnány s hodnotami, získanými systémem CAP. Po zavedení oprav z radiálního zkreslení byly shledány střední hodnoty rozdílů 13, 18 a 15 centimetrů v souřadnicích X,Y a výškách Z. To jsou dobré výsledky, jelikož stanoviska byla od průčelí budovy vydálena průměrně 80 metrů a velikost pixelu na tuto vzdálenost je řádově kolem 10 centimetrů.
Budoucí vývoj
Vývoj dotyčného softwaru by měl být směrován na poskytování pružnějšího a celkového fotogrammetrického řešení. Toto řešení by mělo zahrnovat různé situace, pozemní i letecké, u kterých se dá čekat, že vzniknou v praxi. To značně přispěje k tomu, aby se fotogrammetrie stala užitečnější a při tažlivější. Bylo by rovněž velmi praktické a vhodné zapojit toto software do existujícího CAD systému. Touto cestou vzniká okamžitý užitek z velkého souboru existujících a osvědčených nástrojů a charakteristik, které poskytují CAD systémy. Pro poskytnutí širšího a pro uživatele optimálního systému je zapotřebí dalšího vývoje. Nicméně, ve využití mezi zeměměřiči, pro zjednodušení jejich každodenního pracovního nasazení, systém CAP představuje vysoký potenciál.
Závěrečné poznámky
Výrobci geodetického vybavení už začali vyrábět systémy spojující digitální kamery a totální stanice. Systémy, podobné systému CAP, brzo naleznou své místo v zeměměřické společnosti, i když si ještě mnozí zeměměřiči této nové možnosti nejsou vědomi. Cena těchto systémů bude samozřejmě faktorem pro dostupnost této technologie.
O autorech
Carl Gravel ukončil v roce 1997 svá bakalářská studia v geomatice na Lavalově univerzitě v kanadském Quebecu, kde nyní dokončuje inženýrské studium v oboru fotogrammetrie.
Dr. Christian Larouche má bakalářský a inženýrský diplom v geomatice na Lavalově univerzitě a doktorát ve fotogrammetrii a dálkovém průzkumu Země na univerzitě v Calgary. Od června 1998 je také docentem na oddělení geomatických věd Lavalovy univerzity.
Dr. Paul-André Gagnon je profesorem na oddělení geomatických věd Lavalovy univerzity, kde přednáší fotogrammetrii.
Naposledy aktualizováno:19.6.2000
Dotazy a připomínky k této WWW stránce na webmaster@vugtk.cz
