Margita Vajsáblová

1. Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 48 Margita Vajsáblová Geometrické základy fotogrametrie – základné pojmy

2. Aplikácie fotogrametrie Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 49 3D modely miest a sídiel Ortofotomapa Bratislavy 3D model zástavby mesta vznikne na základe leteckého snímkovania a stereometrického vyhodnotenia snímok.

3. Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 50 Poznámky z histórie fotogrametrie Pred vynálezom fotografie: • 1715 – Angličan Taylor – rekonštrukcia objektov z ich perspektívneho obrazu. • Švajčiar Capeller podľa toho narysoval približný pôdorys krajiny a Lambert – metódu teoreticky spracoval. • 1808 – Francúz Beautems – Beaupré opísal použitie tzv. dierkovej komory na presnejšie zobrazenie krajiny – základ fotogrametrie. Po vynájdení fotografie Dauguerrom a Niepcom: • Francúzsky dôstojník Aimé Laussedat – zostrojil z fotografických snímok územný plán metódou pretínania napred. • 1885 – ruský dôstojník Kovaňko zostrojil meračské snímky z upútaného balónu. • Ing. A. J. Tile – používal zložitejšie fotokomory. • Rakúsky kapitán Scheinpflug – zostrojil fotoperspektograf. • Začiatok 20. stor. – prof. Puldrich – zostrojil stereokomparátor – zmechanizovanie zostrojovania plánov. • Súčasnosť – digitálna fotografia a spracovanie snímok. Stereoskopia • Euklides (3. storočie p. n. l ) – uvedomenie si priestorového videnia. • 16. storočie – Della Porta prvý nakreslil stereoskopickú dvojicu. • 17. storočie – zostrojili binokulárny mikroskop – opačný stereoefekt si dlho nevedeli vysvetliť. • 1833 – fyzik Wheatston skonštruoval stereoskop – zdokonalil Brewster. • 1854 – ruský maliar Alexandrovskij – prvý stereofotografický prístroj s dvoma objektívmi. • Súčasnosť – digitálne stereoskopické stanice a 3D skenovanie.

4. Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 51 Fotogrametria Fotogrametria je odbor, ktorého úlohou je tvorba pravouhlých priemetov objektov zo známych fotografických snímok. FOTOGRAMETRIA Letecká (aerofotogrametria) Pozemná (terestrická) Fotoplán (fotonáčrt) Fotoplány fasád jednosnímková dvojsnímková Prieseková fotogrametria Stereofotogrametria (mapovanie, snímkové triangulácie) Stereofotogrametria

5. Fotogrametria – typy snímok Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 52 Pozitív Negatív S S Šikmá (sklonená) letecká snímka (vtáčia šikmá perspektíva) Zvislá snímka pozemná (zvislá perspektíva) Šikmá (sklonená) snímka pozemná (žabia šikmá perspektíva)

6. Prvky vnútornej orientácie snímky– H, f Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 53 P Os záberu  • B–stred vstupnej pupily, B´ B Optická os • B’– stred výstupnej pupily, z nich je určená poloha projekčného centra S. v H P´ h Os záberu– kolmica na rovinu snímky cez projekčné centrum. • H – hlavnýbod – priesečník osi záberu s rovinou snímky, v priesečníku spojníc rámových značiek. • Vzdialenosť HS = ck – konštanta komory. Ak optická os je kolmá na rovinu snímky, potom os záberu je totožná s optickou osou. Chápanie projekcie: • Stredový priemet – dierková komora (prakticky nevyužiteľné). • Pri ideálnom optickom zobrazení nahrádzajú projekčné centrum (stred premietania) dva uzlové body objektívu, fotogrametria však používa ako projekčné centrá stredy vstupnej a výstupnej pupily objektívu. • Pri fotografovaní veľkých priestorových objektov a terénu je fotoaparát zaostrený na nekonečno, teda rovina snímky (filmu) je v obrazovej ohniskovej rovine, teda ck = f.

7. Základné pojmy na šikmej leteckej snímke Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 54 • S – projekčné centrum, • f – ohnisková vzdialenosť • H – hlavný bod • (H, f) – prvky vnútornej orientácie snímky •  – rovina snímky, • o – optická os kamery os záberu, •  –predmetová rovina, • (p – jej stopa, h – horizont – úbežnica), • v – hlavná vertikála • N – nadir, 1N – snímkový nadir, • h =SN – výška horizontu, • uhol  – nadirová vzdialenosť. o 1 U S  n h f ν 2 h p H ´ H N F´ p n v 1 N H´N = h tg S1U = f / sin r S1N = f / cos SF´ = f/ cos(/2) • F´– fokálny bod, HSF´= 2 H1N = f tg = f cotg  HF´ = f / tg(/2) H1U = f cotg = f tg  • – priečny sklon snímky

8. Perspektíva, snímka a fotogrametria Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 55 Deskriptívna geometria Optika Fotogrametria S – stred premietania Uzlové body objektívu, príp. Projekčné centrum – otvor stredy vstupnej a výstup. pupily dierkovej komory r Film, príp. fotografická doska Rovina snímky priemetňa o – os zorného kužeľa Optická os spojnica stredov optická os – kolmica z S na guľových plôch šošovky H hlavný bod Priesečníky osi s hlavnými Priesečník osi s rovinou rovinami snímky d dištancia f – obrazová ohnisková vzdialenosť fotoaparátu V nasledujúcej tabuľke je uvedené rozdielne chápanie, či pomenovanie niektorých pojmov v deskriptívnej geometrie, optike a vo fotogrametrii. – – – – f – ohnisková vzdialenosť f otoaparátu h – horizont - - - úbežnica predmetovej roviny – 1 US – úbežník spádových - - - U Hlavný úbežník priamok vodorovných rovín 1 Uk – úbežník zvislého - - - N – snímkový nadir smeru – ° ° Zorný uhol - - - ° 35 60 , širokouhlé až 140 , w 2.tg( /2) = D/ f =1/clon. číslo Priemer zornej kružnice D – priemer vstupnej pupily - - -

9. Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 56 Súradnicové sústavy vo fotogrametrii Referenčná (objektová ) súradnicová sústava: {O, x1, x2, x3}, x3 má smer normály referenčnej plochy Zeme. Snímková súradnicová sústava: {S, x´1, x´2, x´3}, S – projekčné centrum, x´3 je kolmá na rovinu snímky. x´3 Prvky vzájomnej orientácie súradnicových sústav: Súradnice bodu S v referenčnej sústave S[s1, s2, s3] a uhly – sklon, – stočenie a – pootočenie. Transformácia snímkovej sústavy do referenčnej: • posunutie S do O, • otočenie okolo x1 o , aby sa x´3otočilo do roviny (x1, x3), • otočenie okolo x2 o , aby sa x´3x3, • otočenie okolo x3 o , aby sa x´1x1 a x´2x2 . x´1 S x´2 H MS x3 O M Potommatica rotácií v uvedenom poradí otáčania o uhol , ,  má tvar: x2 x1 Nesmie sa použiť, ak je približne x´3  x1 .

10. Vajsáblová, M.: Metódy zobrazovania 57 Nech projekčné centrum S má v snímkovej súradnicovej sústave súradnice S[0, 0, 0] a v referenčnej S[s1, s2, s3] a nech bodM má v referenčnej sústave súradnice M[m1, m2, m3] a v snímkovej súradnice M[m´1, m´2, m´3], potom môžeme použiť transformačnú maticu: Projektívna transformácia x´1 S x´3 AkMS, potom MSjesnímka bodu M, teda priesečník priamky SM s rovinou . Nech jeho súradnice v snímkovej sústave súMS[Sm'1, Sm'2, Sm'3], potom pre snímkové súradnice  aSMplatí:  : x'3+ f = 0 a SM: x'1= t m'1, x´2= t m'2, x´3 = tm'3. x´2 H MS x3 O Dosadením za x´3do rovnice  dostaneme: tm´3+ f = 0 M x2 x1 adosadením (2) dostaneme transformačné rovnice, ktoré transformujú súradnice ľubovoľného bodu M z referenčného systému do snímkových súradníc jeho obrazu MS: