1

Politechnika Świętokrzyska – R Florek Paszkowski

Geomatyka -

PODSTAWY FOTOGRAMETRII

1 Definicja fotogrametrii jako specjalności geomatyki

Geomatyka jest dyscypliną nauki, która integruje pozyskiwanie, przetwarzanie,

analizowanie, wizualizowanie i zarządzanie danymi przestrzennymi, to jest danymi
identyfikowanymi według atrybutu lokalizacji czyli geo-położenia. Bazując na nauce geodezji,
jako jej podstawowej specjalności, geomatyka stosuje podziemne, naziemne, morskie,
podmorskie, napowietrzne i satelitarnie umiejscowione sensory do pozyskiwania tych danych
przestrzennych i innych danych. Geomatyka obejmuje proces przetwarzania danych
przestrzennych z różnych źródeł do wspólnego systemu informacyjnego z dobrze zdefiniowaną
charakterystyką dokładności.

Geomatyka jawi się w tym świetle, jako nazwa nadrzędna i nowoczesny zwornik

dotychczasowych dyscyplin geodezyjnych i mierniczych oraz grupy nowych dyscyplin
wynikających z rozwoju technologicznego.

W powyższym opisaniu geomatyki pojawia się jej dziedzina geodezja, ale po polsku jest to

wyższa geodezja. Używane w Polsce terminy geodezja, geodezja miejska, geodezja
inżynieryjna, geodezja rolna, geodezja przemysłowa, itp. nazywane są w nomenklaturze
światowej miernictwem z dodatkiem określającym rodzaj tego miernictwa, np. land surveying,
czyli polskie pomiary katastralne wykonywane przez geodetę uprawnionego, zwanego w
świecie land surveyor zaś po polsku mierniczy.

1) GEODEZJA (wyższa) – systemy współrzędnych przestrzennych i innych, ziemskie i

poza ziemskie.

2)

POZYCJONOWANIE I NAWIGACJA – GPS i inne systemy (gsm, morskie,
podziemne, radiowe).

3) CYFROWE

OBRAZOWANIA,

FOTOGRAMETRIA,

KARTOGRAFIA,

TELEDETEKCJA – jak wydobyć geoinformacje z obrazów i danych z sensorów,
stosownie do aplikacji tematycznej, jak wykonywać różnorodne mapy.

4) GIS (Systemy Informacji Geograficznej) – systemy komputerowe zdolne do łączenia,

przechowywania, przetwarzania, modelowania, i prezentowania informacji
przestrzennych w odniesieniu do lokalizacji geograficznej.

5)

SYSTEMY INFORMACJI O TERENIE, KATASTER NIERUCHOMOŚCI –
własnościowe i fiskalne (lub łączne) systemy katastralne (w tym rejestry
nieruchomości – gruntów, budynków, lokali) systemy informacji o terenie.

6) MIERNICTWO INŻYNIERSKIE – całokształt zastosowań technologii geomatycznych

w zastosowaniu do dokumentowania, obsługi i badania stanów i procesów w różnych
dziedzinach (budownictwo, górnictwo, sieci radiowe i przesyłowe, itd.)

W powyższym wykazie dziedzin geomatyki pojawiają się jej dziedziny: fotogrametria i

teledetekcja.

Fotogrametria i teledetekcja są dziedzinami Geomatyki, dotyczącymi zdalnego

pozyskiwania geoinformacji o obiektach fizycznych i środowisku, poprzez proces rejestracji
kamerami fotograficznymi i skanerami, fotointerpretacji, pomiaru i analizy geoinformacji, przy
wykorzystaniu promieniowania elektromagnetycznego.

Fotogrametria dotyczy głównie pomiarów i wykonywania map, w szczególności cyfrowych

ortofotomap zawierających w treści zobrazowanie fotograficzne.

2

Politechnika Świętokrzyska – R Florek Paszkowski

Teledetekcja środowiska geograficznego i obiektów fizycznych skupia się na zdalnym

określaniu cech spektralnych powierzchni ziemi, atmosfery, i wód, w celu badania ich stanu i
zjawisk.

Pojedynczy fotogrametryczny system pomiarowy obiektu obejmuje trzy elementy składowe:

1)

- detektor - służy do wykrywania i rejestracji energii promieniowania
elektromagnetycznego (emulsja fotograficzna, światłoczuła matryca elektroniczna
CCD, …)

2)

- sensor – urządzenie zawierające detektor umożliwiające zdalną rejestrację,
przechowanie i przekazanie danych zarejestrowanych (kamera fotograficzna, skaner,
mikroskop, …)

3)

- platforma sensora – nośnik sensora (samolot, balon, satelita, rakieta, stanowisko
naziemne, podziemne, podwodne, …)

Używane przedziały spektrum promieniowania elektromagnetycznego przedstawione są na

Rys.1-widmo. Szczególną rolę odgrywają zakres widzialny RGB 400-700 nanometrów,
podczerwień bliska 700-800 nanometrów oraz kanały podczerwieni termalnej 1-10
mikrometrów.

Technika wielospektralna polega na jednoczesnym fotografowaniu bądź skanowaniu w kilku

kanałach spektralnych, np. R czerwony, G zielony, B niebieski, IR podczerwony bliski
widzialnemu. Kanał poczerwieni bliskiej IR szczególnie uwypukla wody i tereny wilgotne, oraz
chorą roślinność.

Rys.1-widmo

Kamery fotogrametryczne rejestrują obrazy analogowe bądź cyfrowe w rzucie środkowym

(perspektywa) definiowanym przez rzutnię (płaszczyznę obrazu) i środek rzutów. Odległość od
środka rzutów od rzutni nazywa się odległością obrazu. Rzut ortogonalny środka rzutów na
rzutnię nazywa się punktem głównym.

Rys.2-zdjęcie-teren

Ortofotomapy definiowane są w rzucie równoległym i mogą posiadać nakładki tematyczne

skompilowane z treścią fotograficzną (warstwice, kataster, uzbrojenie terenu, itd.). Istotną
rzeczą jest wyeliminowanie wpływu nachylenia zdjęcia i deniwelacji terenu na przesunięcia
radialne punktów.

Rys.3-Przesunięcie_radialne.

Fundamentalne znaczenie w fotogrametrii ma wykorzystywana zasada steroskopowego

widzenia i rekonstrukcja modelu przestrzennego do pomiaru 3 współrzędnych x, y, z punktów
terenu. Dlatego zdjęcia fotogrametryczne wykonywane są z zachowaniem odpowiedniego
pokrycia podłużnego i poprzecznego.

Rys.4-Pokrycie zdjęć

Aerotriangulacja przestrzenna jest formą wyrównania danych fotogrametrycznych w oparciu

o wysokiej dokładności osnowę terenowych punktów kontrolnych, co zapewnia uzyskanie
wysokiej i jednorodnej dokładności wyznaczanych współrzędnych punktów mierzonych.

Wymienione powyżej zagadnienia będą tematami zajęć z fotogrametrii w dalszym toku

studiów.

2 Przykłady produktów i opracowań fotogrametrycznych.

Przedstawione są wybrane zastosowania fotogrametrii do sporządzania ortofotomapy,

kompilowania ortofotomapy z nakładkami tematycznymi lub innymi mapami (zasadnicza,
ewidencyjna).

3

Politechnika Świętokrzyska – R Florek Paszkowski

2.1 Ortofotomapa katastralna

Przykład ortofotomapy przedstawiony na rys.5 pokazuje kompilację treści fotograficznej w

barwach naturalnych z nakładką ewidencji gruntów i budynków, w skali 1:500.

Rys.5 – ortofoto500-kataster

ZADANIE 2.1. Przeanalizuj wszystkie elementy dodane do ortofotomapy nie będące treścią

fotograficzną.

2.2 Weryfikacja ewidencji gruntów i budynków na podstawie ortofotomapy.

Na ortofotomapie katastralnej możliwym jest wykrywanie budowli wzniesionych a

nieuwidocznionych na mapie ewidencyjnej bądź zasadniczej.

Podobnie można zauważyć wyburzone już obiekty budowlane a ciągle istniejące w

ewidencji gruntów i budynków.

Porównując obrysy obiektów na mapie ewidencyjnej i zasadniczej z ich obrazami na

ortofotomapie, można określić niezgodności wynikające z braku inwentaryzacji powykonawczej
lub oparcia jej tylko o dane projektowe.

Rys.6 – orto_ewid_porownanie

ZADANIE 2.2. Znajdź i opisz lokalizację budowli nieistniejącej w terenie a figurującej w
ewidencji i odwrotnie, istniejącej w terenie a niewykazanej w ewidencji.

2.3 Ortofotomapa z nakładką uzbrojenia

Położenie mediów (prąd, woda, gaz, kanalizacja, itd.) na podkładzie ortofotomapy ułatwia

ich lokalizację w terenie.

Rys.7 – orto_media

ZADANIE 2.3. Przeanalizuj rodzaje uzbrojenia wykazanego na przykładzie, kolory i sposób

opisania, scharakteryzuj kwestię lokalizacji w terenie z pomocą treści fotograficznej (roślinność,
uprawy).

2.4 Ortofotomapa z warstwicami

Ortofotomapa skompilowana z informacją o wysokościach umożliwia zastosowania

wymagające posługiwania się wysokościami i konfiguracją terenu.

Rys.8 – orto_warstwice

ZADANIE 2.4. Wymień przynajmniej 2 elementy informacji wysokościowej pokazane na
przykładowej mapie. Scharakteryzuj kwestię konfiguracji terenu w aspekcie fotograficznego
widoku pokrycia terenu.

2.5 Zdjęcia lotnicze i ortofotomapa jako dowody sądowe

Ortofotomapa katastralna, zawierająca fotograficzny zapis wyglądu terenu, sposobu jego

użytkowania (np. szlak drogowy lub piesza ścieżka) i jego pokrycia wykonana na aktualny lub
przeszły stan, może stanowić materiał dowodowy

1. dla celów prawnych (zasiedzenie, służebności, rozgraniczenie, ustalenia granic,

wykonywanie użytkowania);

2. dla określenia odszkodowania w sprawach ubezpieczeniowych, np. w przypadku

zniszczeń spowodowanych klęskami żywiołowymi (powódź, pożar) i katastrofami
(osunięcie ziemi, tąpnięcie górnicze).

ZADANIE 2.5. Uwzględniając prawny termin zasiedzenia służebności gruntowej przechodu

i przejazdu 20 lat w dobrej wierze i 30 lat w złej wierze, opisz możliwość i procedurę

4

Politechnika Świętokrzyska – R Florek Paszkowski

wykorzystania fotogrametrycznych zdjęć lotniczych, jako materiału dowodowego w
postępowaniu sądowym o zasiedzenie tejże służebności.

2.6 Ortofotomapa, jako warstwa lokalizacyjna dla projektu miejscowego

planu zagospodarowania przestrzennego lub studium uwarunkowań do
planu wykładanych dla społeczności lokalnej objętej planem.

Użycie ortofotomapy jako warstwy georeferencyjnej dla projektu planu miejscowego lub

studium uwarunkowań podnosi łatwość orientowania się w szczegółach przebiegu
projektowanych dróg i granic obszarów zagospodarowania, zwłaszcza dopuszczonej zabudowy
mieszkaniowej i innej.

ZADANIE 2.6. Podaj na przykładach zalety zastosowania ortofotomapy dla celów

prezentowania projektów planów miejscowych i studium uwarunkowań.

2.7 Tereny zalewowe

W procesie wytwarzania ortofotomapy powstaje dokładny wysokościowy model terenu,

który może być wykorzystany do określenia terenów zalewowych dla zadanej wysokości wody
powodziowej.

Rys.9 – orto_zalewowe

ZADANIE 2.7. Skomentuj przeznaczenie i formę map zalewowych.

2.8 Ortofotomapa składowiska przemysłowego

Fotogrametria jako bezkontaktowa metoda pomiaru pozwala nie tylko na pomiary

niebezpiecznych składowisk ale także ich interpretację pod względem stanu, składu i dynamiki.

Rys.10 – orto_haldy

ZADANIE 2.8. Rozwiń powyższe zdanie wymieniając techniczne, teledetekcyjne i

technologiczne aspekty wykorzystania zdjęć satelitarnych, lotniczych i naziemnych do
rejestrowania i badania składowisk materiałów przemysłowych.

2.9 Ortofotomapa osadników odpadów płynnych

W świetle niedawnej katastrofy zbiorników toksycznych odpadów na Węgrzech w

kombinacie produkującym aluminium, rejestrowanie stanu wypełnienia stawów osadnikowych i
wałów jest wymagane dla zabezpieczenia ich przed ewentualnym uszkodzeniem. Wylanie się
toksycznych substancji to zagrożenie dla środowiska, ludzi i zwierząt.

Rys. 11 – orto_osadniki

ZADANIE 2.9. Opisz, jakie pomiary i badania powinny być prowadzone dla zapewnienia

bezpiecznej eksploatacji przemysłowych stawów osadnikowych.