Фотограмметрический метод: 1.2. Фотограмметрический метод
Содержание
Как применять методы геодезических, фотосъемочных и фотограмметрических работ для составления обмерных чертежей зданий, сооружений
РУКОВОДСТВО
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ОБМЕРНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ
ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Москва, 1984
Приведены методы геодезических, фотосъемочных и фотограмметрических работ для составления обмерных чертежей инженерных сооружений.
Для инженерно-технических работников проектных и изыскательских организаций.
Рекомендовано к изданию секцией инженерной геодезии научно-технического совета ПНИИИС Госстроя СССР
ПРЕДИСЛОВИЕ
Руководство по применению фотограмметрических методов для составления обмерных чертежей инженерных сооружений разработано с целью установления единой технологии создания архитектурных планов инженерных сооружений и содержит рекомендации по составу и способу выполнения комплекса полевых и камеральных работ по наземной стереофотограмметрической (фототеодолитной) съемке.
В основу Руководства положены возможности и преимущества наземной стереофотографической съемки, используемой в качестве основного способа при решении различных измерительных задач, встречающихся при проектировании, реконструкции и исследований инженерных сооружений. Руководство составлено по технологическому признаку выполнения работ, в нем отражены следующие основные вопросы: полевые геодезические и фотосъемочные работы; особенности камеральной обработки снимков сооружений на различных универсальных стереофотограмметрических приборах; аналитическая обработка снимков. В Руководстве нашел отражение отечественный и зарубежный опыт инженерной фотограмметрии, а также действующие нормативные и другие методические документы, регламентирующие порядок работ по наземной стереофотограмметрической съемке при инженерных изысканиях для строительства.
Руководство подготовлено Киевским государственным университетом (проф. В.М. Сердюков, канд. техн. наук Г.А. Патыченко, инженеры В.А. Катушков, И. К. Шумилова, Б.П. Довгий, Г.М. Хихлуха) и Производственным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР (канд. техн. наук В.К. Львов, инженеры А.А. Тинт, Н.П. Калинин, Т.С. Белоцерковская).
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения
Общие требования к выполнению архитектурно-строительных обмеров
Технологические варианты выполнения обмеров фотограмметрическим методом
Приборы для полевых и камеральных работ
— Приборы для полевых работ
— Приборы для камеральных работ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Общие требования к выполнению архитектурно-строительных обмеров
1.1. Одной из основных задач фотограмметрии в архитектуре является выполнение архитектурно-строительных обмеров с целью реконструкции и реставрации зданий, а также в научно-исследовательских целях. В зависимости от назначения архитектурно-строительные обмеры подразделяются на схематические, архитектурные и архитектурно-археологические.
1.2. Схематические обмеры выполняются для общего обзорного представления сооружений и архитектурных ансамблей. Архитектурные обмеры выполняются для разработки проектов реставрационных работ и реконструкции. Архитектурно-археологические обмеры выполняются для разработки проектов реставрации с одновременным натурным исследованием сооружения и фиксацией состояния памятника.
1.3. Масштабы обмерных чертежей, планов и отдельных фрагментов, требования к полноте и точности их составления определяются в техническом задании в зависимости от назначения архитектурно-строительных обмеров.
1.4. Исходя из технических возможностей современной технологии фотограмметрических методов съемки устанавливается следующая классификация точностей выполнения обмерных работ.
При создании фотопланов фасадов зданий, составляемых для обзорных целей, допускаются перспективные смещения второстепенных деталей (карнизов, балконов), превышающие допуски, приведенные в табл. Таблица 1.
Прецизионные измерения I класса точности выполняются только аналитическим методом с указанием на чертежах размеров всех необходимых деталей.
Для разработки технических проектов реставрации крупных архитектурных ансамблей обмерные чертежи составляются в масштабах 1:100 и 1:200.
Для выполнения обмерных работ на стации рабочих чертежей планы сооружений составляются в масштабах 1:20, 1:50.
Обмерные чертежи отдельных фрагментов составляются в масштабе 1:10 или 1:5.
Технологические варианты выполнения обмеров фотограмметрическим методом
1.5. Методом фотограмметрии архитектурные обмеры можно выполнять путем измерения:
— одиночных снимков;
— пары снимков.
1.6. Методом измерения одиночных снимков можно выполнять обмеры сооружений, состоящих главным образом из плоских элементов с крупными формами. В зависимости от заданной точности работ, их назначения и имеющихся фотограмметрических приборов архитектурные обмеры по одиночным снимкам можно выполнять различными камеральными методами обработки снимков:
— фототрансформированием;
— оптико-графические;
— аналитическим;
— графическим.
1.7. Методом фототрансформирования могут составляться фотопланы фасадов зданий, интерьера, памятников в заданном масштабе. При необходимости составления чертежных планов контуры фотоплана вычерчиваются тушью, а фотоизображение отбеливается. Фототрансформирование выполняется на фототрансформаторах ФТБ, ФТМ, «Ректимат» и др.
Оптико-графический метод заключается в том, что контуры трансформированного изображения обводятся карандашом и сразу получается чертежный план в заданном масштабе. Обычно при оптико-графическом трансформировании используются одиночные проекторы, имеющие формат прикладной рамки 8×6 см. Поэтому при больших, форматах снимков с них следует изготовлять уменьшенные диапозитивы.
Оптико-графическое трансформирование можно выполнять и с использованием фототрансформаторов. Метод оптико-графического трансформирования технологически более прост, чем метод трансформирования, но имеет меньшую производительность и создает затруднения при контроле чертежей.
Аналитический метод заключается в вычислении координат точек с использованием формулы связи координат одиночного снимка и объекта. Снимки измеряются на стереокомпараторах, вычисления целесообразно выполнять на ЭВМ. Аналитическим методом по измерениям одиночных снимков можно определить главным образом размеры между точками, лежащими в одной плоскости, что ограничивает возможности метода.
Графический метод заключается в составлении чертежного плана с использованием приемов начертательной геометрии и свойств изображения в центральной проекции. Графический метод имеет меньшую точность, чем остальные, и малопроизводителен.
1.8. Методом измерения пары снимков можно определять размеры между любыми точками сооружения, расположенными в различных плоскостях. Этот метод имеет наибольшие возможности для выполнения архитектурных обмеров. Необходимым условием этого метода является наличие снимков, полученных с разных точек. Снимки могут быть получены одним фотоаппаратом или разными фотоаппаратами. Снимки могут составлять стереопару (т.е. по снимкам можно наблюдать стереоэффект), и можно использовать пару снимков, по которым нельзя получить стереоэффект (обычно архивные снимки).
Пара снимков может обрабатываться методами:
— универсальным;
— аналитическим.
1.9. При обработке снимков универсальным методом необходимо иметь снимки, составляющие стереопару и подученные одним фототеодолитом. Снимки стереопары обрабатываются (измеряются) на универсальных приборах: стереопроекторе, стереографе, стереоавтографе и др.
При использовании приборов, у которых фокусное расстояние проектирующих камер устанавливается независимо один от другого (стереограф, стереоавтограф и др.), можно использовать стереопару снимков, полученных разными фотокамерами.
В результате обработки снимков на универсальных приборах получается чертежный план фасада сооружения в заданном масштабе. На универсальных приборах можно определять и координаты точек, расстояния между точками, высоту конструктивных элементов сооружения. Такой метод определения размеров получил название аналого-аналитического.
Универсальный метод имеет наибольшие возможности для архитектурных обмеров.
При аналитическом методе снимки измеряются на стереокомпараторах или монокомпараторах. Снимки могут составлять стереопару, и могут использоваться снимки, по которым нельзя получить стереоэффект, но такие снимки должны иметь перекрытие, т.е. на них должны быть изображены общие детали сооружения.
Аналитический метод основан на использовании математических зависимостей между координатами пары снимков и объекта.
В результате аполитической обработки получается цифровая модель сооружения (координаты X, Y, Z отдельных точек), пользуясь которой можно определить размеры между любыми точками, составить графический план. Наиболее удобно составлять чертежные планы с использованием автоматических координатографов и графопостроителей.
Архитектурные обмеры могут выполняться и комбинированными методами, когда используются различные методы, например метод фототрансформирования и аналитический и т.д.
Кроме этого, в ряде случаев возникает необходимость досъемки невидимых деталей («мертвых мест») путем натурных измерений или использования малоформатных камер.
Приборы для полевых и камеральных работ
Приборы для полевых работ
1.10. Полевые работы при наземной стереофотограмметрической съемке местности выполняются с помощью фототеодолита или специальных фотокамер.
1.11. В настоящее время имеется много типов фототеодолиты, которые можно классифицировать по формату кадра (6×9, 10×15, 13×18, 18×24 см), по углу поля зрения, фокусному расстоянию и другим характеристикам. Комплект фототеодолита состоит из фотокамеры, теодолита, дальномерного устройства, штативов, кассет и других принадлежностей.
Наиболее широко у нас применяются фототеодолиты формата 13×18 см с фокусным расстоянием около 200 мм, как, например, фототеодолиты «Геодезия» (СССР), фирмы «Цейсс» (ГДР) С-3в, С-5в, ТАН, «Фотео-19/1318» и др.
Фототеодолит «Фотео-19/1318» с фокусным расстоянием f = 19 см, со снимком размером 13×18 см в настоящее время широко применяется в нашей стране для наземной стереофотограмметрической съемки местности и для специальных инженерных целей.
1.12. Особую группу составляют стереофотограмметрические камеры, позволяющие выполнять одновременное фотографирование объекта. Такие камеры обычно используются для специальных инженерных съемок с близких расстояний.
Обычно у фототеодолитов, предназначенных для топографических съемок, прикладную рамку устанавливают в фокальной плоскости объектива, что соответствует резкости изображения при наведении на бесконечность. При съемке с близких расстояний для фокусировки необходимо было бы перемещать объектив. Для придания жесткости фотокамере, упрощения ее конструкции и сохранения элементов внутреннего ориентирования объектив не имеет перемещений для фокусировки, поэтому при съемке таким теодолитом с близких расстояний возникает нерезкость изображения. В этих случаях следует или применять специальные фотокамеры с выдвигающимися объективами, или реконструировать существующие, вводя в них удлиняющие тубусы.
Приборы для камеральных работ
1.13. Камеральная обработка материалов фототеодолитной съемки может производиться аналитическим, графическим и графомеханическим методами. При аналитическом и графическом методах сначала измеряют координаты точек снимков на стереокомпараторе для определения координат точек x, z и продольного параллакса p.
Наиболее распространены в Советском Союзе отечественный стереокомпаратор СК-2 и стереокомпаратор 1818 фирмы «Цейсс» (ГДР). Часто вместо стереокомпараторов используются прецизионные стереометры СМ-3 и СМ2-4 конструкции проф. Ф.В. Дробышева. В настоящее время получают распространение стереокомпараторы с автоматической регистрацией результатов измерений на перфокартах, перфоленте или с помощью электрической пишущей машины. К ним относится стекометр фирмы «Цейсс» (ГДР), высокоточный стереокомпаратор СКВ-1, разработанный в ЦНИИГАиК, и др.
1.14. Графомеханический метод заключается в обработке снимков на специальных стереофотограмметрических приборах — стереоавтографах или на универсальных приборах типа стереопланиграфа. Этот метод применяется для составления карт, а также чертежей инженерных сооружений и имеет наиболее высокую производительность.
В Советском Союзе имеются стереоавтографы фирмы «Орель-Цейсс», малый автограф фирмы «Цейсс», стереоавтограф проф. Ф.В. Дробышева. Наибольшее распространение получил, стереоавтограф 1318 фирмы «Цейсс» (ГДР).
Стереоавтограф и стереопланиграф позволяют по фототеодолитным снимкам рисовать ситуацию, горизонтали, определять отметки точек и их плановое расположение. Кроме того, благодаря переключению координатных осей стереоавтографа можно строить продольные и поперечные профили, проекцию на фронтальную и боковую плоскости, в чем возникает необходимость при инженерной фотограмметрии. При помощи стереоавтографа, стереопланиграфа и других универсальных приборов можно составлять по фототеодолитным снимкам чертежи инженерных сооружений, архитектурных памятников и т.д.
Распечатать
Кадастровые работы с помощью нового метода аэрофотосъемки.
В соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие единой государственной системы регистрации прав и кадастрового учета недвижимости (2014-2020 г. )» и Распоряжением Правительства РФ № 147-р от 21.01.2017 г. планируется до 2021 г. кардинально изменить облик государственного кадастра недвижимости. Одной из задач является оперативное получение информации, необходимой для постановки земельных участков и объектов недвижимости на государственный кадастровый учет, а также уточнение их местоположения в соответствии с действующим законодательством. Это, в первую очередь, касается территорий мелких населенных пунктов. Требования к методам и точности определения координат характерных точек границ земельных участков установлены Приказом Минэкономразвития России № 90 от 01.03.2016 г. Для земельных участков, отнесенных к землям населенных пунктов, средняя квадратическая погрешность (СКП) местоположения характерных точек не должна превышать 0,10 м.
Одним из методов оперативного получения информации о земельных участках и объектах недвижимости является фотограмметрический метод, который подразумевает определение координат характерных точек по цифровому ортофотоплану или стереомодели, полученным по материалам аэрофотосъемки (АФС). Органы государственной власти и кадастровые инженеры относятся к этому методу крайне осторожно, сомневаясь в возможности получения координат характерных точек границ земельных участков и контуров объектов недвижимости с указанной точностью, указанной.
На рабочем совещании в Министерстве земельных и имущественных отношений в Москве, в мае 2017 г. было принято решение о проведении сравнения точности фотограмметрического и геодезического методов. Координаты характерных точек границ земельных участков определялись по стереомодели и методом спутниковых геодезических измерений с использованием оборудования ГНСС. Среднее расхождение в местоположении точек составило 7 см. По результатам оценки было дано положительное заключение о возможности применения фотограмметрического метода при оформлении кадастровых паспортов в населенных пунктах.
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
- Координаты характерных точек недвижимого имущества можно определять с помощью фотограмметрического метода. При этом в качестве исходных данных используются результаты аэрофотосъемки как с пилотируемых, так и с беспилотных летательных аппаратов (квадрокоптеров).
- Дешифрирование и измерение координат характерных точек недвижимого имущества в населенных пунктах должны выполняться по стереомоделям.
- Стереофотограмметрический метод полностью удовлетворяет требованиям действующего законодательства и в камеральных условиях обеспечивает определение координат до 90% характерных точек недвижимого имущества. При этом полевые работы по добору характерных точек геодезическими методами могут быть сведены к минимуму. Методика стереофотограмметрических измерений более проста по сравнению с измерениями по ортофотопланам, вследствие большего количества дешифровочных признаков объектов. При проведении кадастровых работ к таким измерениям должны допускаться специалисты с достаточной остротой стереозрения, обученные как навыкам стереонаблюдений, так и особенностям визирования на характерные точки недвижимого имущества (например, определение местоположения границ земельного участка в соответствии с проектом межевания, правоустанавливающим документом, фактическим землепользованием). В рамках пятидневного курса повышения квалификации кадастровые инженеры и геодезисты уверенно осваивают стереоскопические измерения.
- Ортофотопланы непригодны для определения координат характерных точек границ земельных участков и контуров объектов недвижимости при проведении кадастровых работ в населенных пунктах.
Можно утверждать, что фотограмметрический метод — точный и объективный инструмент для выполнения и приемки кадастровых работ, в том числе комплексных кадастровых работ. Использование фотограмметрических материалов обеспечивает единство измерений (сходимость планового положения границ недвижимого имущества) на территории населенных пунктов.
кадастровый паспорт, кадастровый учет, ортофотоплан, стереомодель, фотограмметрический метод
Фотограмметрический метод расчета относительной ориентации
оптика
Фотограмметрический метод расчета относительной ориентации (LAR-TOPS-38)
Высокоточная и гибкая система измерения относительной динамики по шести степеням свободы
Вопросы?
Подать заявку на получение лицензии
Обзор
Исследовательский центр НАСА в Лэнгли разработал новый метод расчета относительного положения и ориентации между двумя твердыми объектами с использованием упрощенного фотограмметрического метода. Система количественно фиксирует относительную ориентацию объектов по шести степеням свободы (6-DOF), используя
одна или несколько камер с непересекающимися полями обзора (FOV), которые фиксируют стратегически расположенные фотограмметрические цели.
Эта высокоскоростная система камер обеспечивает алгоритмическую основу для различных приложений фотограмметрии, где важно определение относительного положения. Первоначально разработанная для оценки этапа отделения модуля экипажа космического корабля Max Launch Abort System (MLAS) НАСА, эта технология также использовалась для оценки влияния воздействия воды на модуль экипажа MLAS (рисунок выше) и для анализа траектории военного самолета.
Технология
Технология НАСА использует алгоритм фотограмметрии для расчета относительной ориентации между двумя твердыми телами. Программное обеспечение, написанное в LabVIEW и MATLAB, количественно анализирует фотограмметрические данные, собранные с камеры, для определения положения 6-степеней свободы и вращения наблюдаемого объекта.
Система состоит из набора произвольно расположенных камер, жестко закрепленных на одном корпусе, и набора фотограмметрических мишеней, жестко закрепленных на втором корпусе. Камеры могут быть размещены как на жестко закрепленных объектах, окружающих второе тело (лицом внутрь), так и на объекте, направленном в сторону окружающей среды (лицом наружу). В любой момент времени камеры должны захватить как минимум пять неколлинеарных целей. Точность 6-DOF увеличивается по мере использования дополнительных камер и целей. Требования к оборудованию включают набор разнородных камер, набор фотограмметрических мишеней, устройство хранения данных и ПК для обработки. Перед захватом изображения требуется калибровка камеры и первоначальные измерения цели.
Подана непредварительная патентная заявка на эту технологию.
Преимущества
- Короткое время установки: перекрывающееся поле зрения камеры не требуется, идеальный вариант, когда физические ограничения могут ограничивать размещение камеры.
- Гибкость: размещение
камеры и цели
места произвольны и
несколько типов камеры
можно использовать линзы
одновременно. - Минимальный пользователь
вмешательство: Алгоритм
автоматически вычисляет
относительная ориентация после
Начальная настройка. - Низкая стоимость: упрощенный
система фотограмметрии
имеет минимальное оборудование
требования. - Регулируемая точность:
Точность может быть
увеличено за счет добавления
дополнительные камеры и
фотограмметрические мишени для
система. - Количественные данные:
система обеспечивает оба
количественный и качественный
измерения движения.
Приложения
- Астрономия — спутниковая звезда
отслеживание - Автомобили и другие транспортные средства
— динамика автокатастрофы
— испытания отделения транспортных средств - Медицина – компьютеризированная хирургия
- Военные — баллистические испытания
- Наземная съемка
- Испытания в аэродинамической трубе
Скачать информационный бюллетень в формате PDF
Детали технологии
Категория
оптика
Артикул
LAR-TOPS-38
Номер(а) дела
LAR-17908-1
Патент(ы)
8,655,094
Клинический фотограмметрический метод измерения размеров зубной дуги и мезио-дистального размера зубов
Сравнительное исследование
. 2011 декабрь; 33 (6): 721-6.
дои: 10.1093/ejo/cjq149.
Epub 2011 31 января.
Дэвид Нормандо
1
, Полианна Лима да Силва, Альваро Мораес Мендес
принадлежность
- 1 Кафедра ортодонтии, Федеральный университет Пара, Белен, Пара, Бразилия. [email protected]
PMID:
21282283
DOI:
10.1093/эджо/cjq149
Сравнительное исследование
David Normando et al.
Евро J Ортод.
2011 Декабрь
. 2011 декабрь; 33 (6): 721-6.
дои: 10.1093/эджо/cjq149.
Epub 2011 31 января.
Авторы
Дэвид Нормандо
1
, Полианна Лима да Силва, Альваро Мораес Мендес
принадлежность
- 1 Кафедра ортодонтии, Федеральный университет Пара, Белен, Пара, Бразилия. [email protected]
PMID:
21282283
DOI:
10.1093/эджо/cjq149
Абстрактный
Цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить надежность и достоверность измерений, полученных из клинических стандартизированных окклюзионных фотографий, по сравнению с измерениями зубных слепков. В данное исследование включена последовательная выборка 16 пациентов (восемь мужчин и восемь женщин в возрасте 15-24 лет) в постоянном прикусе без агенезии и/или потери зубов. Для проверки достоверности и надежности использовались парный t-критерий и коэффициент внутриклассовой корреляции (ICC). Обе статистики применялись для анализа ошибок внутри и между методами при P < 0,05. Случайная ошибка для фотограмметрического метода (менее 0,48 мм) была аналогична погрешности измерения зубного слепка (менее 0,43 мм). ICC показал превосходную надежность для обоих методов (P <0,01) и отсутствие значимой разницы для каких-либо переменных, за исключением ширины верхнего межклыкового расстояния, полученной на слепках зубов (P = 0,0038) и фотограмметрии (P = 0,01). Однако различия составляли менее 1% от средней ширины между клыками. Межметодный анализ показал значительную корреляцию для всех переменных (P <0,001) с надежностью от хорошей до отличной (r = 0,66–0,9).3). Значительная средняя межметодическая разница постоянно наблюдалась для верхних первых моляров (0,33 мм, P <0,01). Для остальных зубов (вторые премоляры слева направо) наибольшая средняя разница была примерно равна разрешающей способности человеческого глаза (0,2 мм или меньше). Незначительные различия (около 2% от среднего) и отличный ICC (0,75-0,93, P <0,01) наблюдались для размеров дуги. За исключением мезио-дистальной ширины верхних первых моляров, недавно разработанный фотограмметрический метод показал точность, достоверность и надежность, приемлемые для клинических и научных целей.
Похожие статьи
Размер зубов и размеры зубной дуги: стереофотограмметрическое исследование малайцев Юго-Восточной Азии.
Аль-Хатиб А.Р., Район З.А., Масуди С.М., Хассан Р., Андерсон П.Дж., Таунсенд Г.К.
Аль-Хатиб А.Р. и др.
Ортод Краниофак Рез. 2011 ноябрь;14(4):243-53. doi: 10.1111/j.1601-6343.2011.01529.x.
Ортод Краниофак Рез. 2011.PMID: 22008304
Валидность и надежность размеров зубов и измерений зубной дуги: стереофотограмметрическое исследование.
Аль-Хатиб АР, Район З.А., Масуди С.М., Хассан Р., Таунсенд Г.К.
Аль-Хатиб А.Р. и др.
Aust Orthod J. 2012 May; 28(1):22-9.
Ауст Ортод Дж. 2012.PMID: 22866590
Индивидуальные различия в размере зуба/длине дуги меняются от молочных до постоянных зубов.
Бишара С.Е., Якобсен Дж.Р.
Бишара С.Е. и др.
Мир J Ортод. Лето 2006 г .; 7 (2): 145–53.
Мир J Ортод. 2006.PMID: 16779973
Валидность и надежность методов анализа смешанного прикуса: систематический обзор.
Луу Н.С., Мандич М.А., Тиу Л.Д., Кайпатур Н., Флорес-Мир К.
Луу Н.С. и др.
J Am Dent Assoc. 2011 г., октябрь; 142 (10): 1143-53. doi: 10.14219/jada.archive.2011.0083.
J Am Dent Assoc. 2011.PMID: 21965487
Обзор.
Анализ смешанного прикуса: обзор методов и их точность.
Ирвин Р.Д., Герольд Дж.С., Ричардсон А.
Ирвин Р.Д. и соавт.
Int J Paediatr Dent. 1995 г., сен; 5 (3): 137–42. doi: 10.1111/j.1365-263x.1995.tb00296.x.
Int J Paediatr Dent. 1995.PMID: 9601233
Обзор.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Надежность качественной оценки износа окклюзионных зубов с помощью внутриротового сканера: пилотное исследование.
Травассос да Роса Морейра Бастос Р., Тейшейра да Силва П., Нормандо Д.
Travassos da Rosa Moreira Bastos R, et al.
ПЛОС Один. 2021 25 марта; 16 (3): e0249119. doi: 10.1371/journal.pone.0249119. Электронная коллекция 2021.
ПЛОС Один.