Jerzy Bernasik, Sławomir Mikrut
FOTOGRAMETRIA INŻYNIERYJNA
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Kraków 2003
2
Od autorów
Przekazując „Fotogrametrię inżynieryjną” czytelnikom, winni jesteśmy krótkie wyjaśnienie.
To monograficzne opracowanie miało służyć studentom jako podręcznik elementarny, ale w trakcie
pisania postanowiliśmy rozszerzyć je o wyniki własnych prac badawczych.
Równocześnie – wykorzystując elektroniczną postać zapisu – zamierzamy permanentnie rozszerzać
jego treść o istotne „nowości” – zarówno własne, jak innych (chcących się włączyć) Autorów.
Mamy zatem nadzieję, że w tej formie opracowany i aktualizowany materiał będzie mógł być
przydatny także fotogrametrom-profesjonalistom.
3
Spis treści
1. Informacje ogólne
1.1. Charakterystyka i zastosowania fotogrametrii inżynieryjnej
5
1.2. Dokładnościowe możliwości fotogrametrii inżynieryjnej
7
1.3. Kierunki rozwoju fotogrametrii bliskiego zasięgu
9
2. Analogowe zdjęcia fotogrametryczne
2.1. Kamery fotogrametryczne, zdjęcia pomiarowe i zasady wykonywania zdjęć
15
2.2. Błędy odwzorowania
16
2.2.1. Dystorsja obiektywu
16
2.2.2. Metody korekcji błędu dystorsji
18
2.2.3. Niepłaskość i nieprzyleganie materiału światłoczułego do ramki tłowej
19
2.2.4. Zniekształcenia obrazu związane z obróbką fotograficzną
20
2.3. Wyznaczanie poprawek do elementów orientacji kamer
21
2.3.1. Kalibracje kamer
21
2.3.2. Wyznaczanie poprawek rektyfikacyjnych fototeodolitu
22
2.4. Sposoby pomiaru zdjęć w fotogrametrii inżynieryjnej
23
2.4.1. Pomiar pojedynczych zdjęć i stereogramów
24
2.4.2. Pomiar par czasowych (pseudostereogramów)
24
3. Elementy fotogrametrii cyfrowej
3.1. Wstęp
26
3.2. Cyfrowe rejestracje obrazów
26
3.2.1. Kamery cyfrowe
27
3.2.2. Skanery fotogrametryczne
29
3.2.2.1. Przygotowanie zdjęcia do skanowania
31
3.2.2.2. Proces skanowania
31
3.2.2.3. Skanowanie fotogramów
31
3.2.2.4. Archiwizacja danych
32
3.2.2.5. Formaty danych cyfrowych
33
3.3. Pomiary obrazów cyfrowych
34
3.3.1. Fotogrametryczne stacje cyfrowe
34
3.3.2. Automatyzacja pomiaru na obrazach cyfrowych
36
3.3.2.1. Przegląd stosowanych algorytmów
38
3.3.2.2. Wybrane przykłady ekstrakcji krawędzi z podpikselową dokładnością
39
3.4. Przykłady zastosowań fotogrametrii cyfrowej
41
4. Analityczne metody stosowane w fotogrametrii inżynieryjnej
4.1. Metody oparte na przekształceniach przez obrót
49
4.2. Metody wykorzystujące zależności rzutowe
50
4.3. Określanie przemieszczeń i odchyłek projektowych metodą różnicową
51
4.4. Oprogramowanie metod analitycznych stosowanych w fotogrametrii inżynieryjnej
54
4
5. Metodyka pomiaru wybranych obiektów inżynieryjnych.
5.1. Jednoobrazowa metoda pomiaru kształtu i badania odkształceń
56
5.1.1. Pomiary ugięć dźwigarów
56
5.1.2. Pomiary przekroi podziemnych metodą płaszczyzny światła
57
5.1.3. Cyfrowa technologia pomiaru przekrojów podziemnych
59
5.2. Pomiary wychyleń i badania odkształceń wysmukłych budowli
61
5.2.1. Wykonywanie zdjęć i ich pomiar
62
5.2.2. Obliczenia wychyleń i prezentacje wyników pomiaru
63
5.2.3 Uwagi i informacje uzupełniające o pomiarach kominów przemysłowych
66
5.2.4. Badania odkształceń wież wiertniczych w trakcie próbnych obciążeń
67
5.3. Określanie parametrów lin odciągowych
69
5.3.1. Fotogrametryczne określanie parametrów lin odciągowych
69
5.3.2. Automatyzacja badania naprężeń lin na drodze analizy obrazów cyfrowych
72
5.4. Pomiary obiektów powłokowych
74
5.4.1. Pomiary chłodni kominowych
75
5.4.2. Pomiary hal przemysłowych i widowiskowych
77
5.4.3 Pomiary kształtu reflektorów anten
79
5.5. Pomiary procesów szybkozmiennych
80
5.6. Fotogrametria na kopalniach odkrywkowych
85
5.6.1. Określanie objętości urobku
86
5.6.2. Pomiary osuwisk
88
Literatura
90