PODSTAWY TELEDETEKCJI

Fotogrametryczne podstawy

teledetekcji

Jan R. Olędzki

Katedra Geormatyki i Kartografii

Wydział Nauk o Ziemi

Uniwersytetu Mikołaja Kopernika



Rzut środkowy i jego elementy



Związki geometryczne między zdjęciem i
terenem



Elementy orientacji zdjęcia lotniczego



Elementy ramki tłowej



Punkty i linie charakterystyczne zdjęcia
lotniczego



Rodzaje zdjęć lotniczych



Skala zdjęcia lotniczego



Środki przenoszenia kamer



Wykonywanie zdjęć lotniczych

A

B

C

D

E

A’

B’

C’

D’

E’

F’

F

PŁASZCZYZNA
PRZEDMIOTÓW

PŁASZCZYZNA

RZUTÓW

P



P’

O

O - Środek rzutów
P - Płaszczyzna przedmiotów
P’ - Płaszczyzna rzutów (rzutnia)

RZUT ŚRODKOWY REALIZOWANY JEST PRZEZ OKO I APARAT FOTOGRAFICZNY

RZUT ŚRODKOWY A RZUT RÓWNOLEGŁY (ORTOGONALNY)

O

A

B

a

b

α

β

ZWIĄZKI GEOMETRYCZNE MIĘDZY ZDJĘCIEM LOTNICZYM I TERENEM

GEOMETRIA PIONOWEGO ZDJĘCIA LOTNICZEGO

A

B

B

A

O

f

Z

Zdjęcie lotnicze

TEREN

M - Mianownik skali zdjęcia
f - Odległość obrazowa (ogniskowa)
Z - Wysokość fotografowania
O - Obiektyw (Środek rzutu)

Z

f

M

z

S

1

O

O'

f

ELEMENTY ORIENTACJI ZDJĘCIA LOTNICZEGO

A. ELEMENTY ORIENTACJI WEWNĘTRZNEJ -

WIELKOŚCI UMOŻLIWIAJĄCE

OKREŚLENIE POŁOŻENIA ŚRODKA RZUTÓW

Współrzędne tłowe punktu głównego Ogniskowa kamery - f

B. ELEMENTY ORIENTACJI ZEWNĘTRZNEJ - WIELKOŚCI OKREŚLAJĄCE

POŁOŻENIE KAMERY W STOSUNKU DO TERENU

Z

Y

X

f

2.Kąt nachylenia zdjęcia lotniczego – υ

a - nachylenie podłżne - φ(x)

b - nachylenie poprzeczne -ω (y)

3. Kąt kierunkowy osi kamery (azymut zdjęcia) - α,

jest to kąt między kierunkiem y

a rzutem prostokątnym osi optycznej kamery

na płaszczyznę xy

4. Kąt skręcenia χ - kat między prostą njwiększego spadku

a dodoatnim kierunkiem y (mierzonym

zgodnie z ruchem wskazówek zegara)

1. Współrzędne przestrzenne środka rzutów X, Y, Z

ELEMENTY RAMKI TŁOWEJ

Nr 729

1 2 3 4

210,21

2 3

5

4

3

6

7

8

2

9

0

1

O O O O

°

°

°

°

PUNKTY I LINIE CHARAKTERYSTYCZNE ZDJĘCIA LOTNICZEGO

O

N

I

O’





z

z

Linie charakterystyczne
zdjęcia lotniczego:
h

o

h

o

-główna pozioma zdjęcia

zz - linia horyzontu
  - główna pionowa zdjęcia

h

o

h

o

Punkt główny -

to rzut prostokątny środka rzutów O (głównego punktu

obiektywu) na płaszczyznę zdjęcia.

Punkt nadirowy -

to punkt przebicia płaszczyzny zdjęcia prostą pionową, przechodzącą

przez środek rzutów O. Nie odfotografowuje się na zdjęciu. Wyznaczany jest analitycznie na
podstawie kąta nachylenia (ni) i ogniskowej c.

Punkt izocentryczny -

to punkt przebicia płaszczyzny zdjęcia prostą, dwusieczną kąta nachylenia

zdjęcia (ni) . Nie odfotografowuje się na zdjęciu. Jego położenie wyznacza się metodą
analityczno-graficzną.

c

h

i

h

i

O’

-Punkt główny

I

- Punkt izocentryczny

N

-Punkt nadirowy

RODZAJE ZDJĘĆ LOTNICZYCH

PIONOWE 0

O

 3

O

NACHYLONE >3

O

UKOŚNE
-widoczny jest horyzont

SKALA ZDJĘCIA LOTNICZEGO

ZDJĘCIA PIONOWE

f

H

P

2

’

P

1

’

P

2

P

1

’

H

f

P

P

P

P

m

2

1

'

2

'

1

1

l

z

l

m

m

m

z

m

l

l

m

1

WYBÓR PUNKTÓW
Skraj zdjęcia
Długie linie
Jednakowe wysokości

WARUNEK PIONOWOŚCI
ZDJĘCIA LOTNICZEGO

m

m

l

d

'

4

ZDJĘCIE

MAPA

SKALA ZDJĘCIA POCHYLONEGO

)

sin

(cos

1

1

1

f

x

H

f

Y

y

m

h

cos

1

H

f

m

o

h

Skala na dowolnej linii poziomej równoległej do
horyzontu

h

o

h

o

h

i

h

i

h

n

h

n

Skala na głównej poziomej przyjmuje postać

x

1

x

2

Przykład

11437

1

10952

)

9576

,

0

(

1

)

1219

,

0

286

,

0

9925

,

0

(

10952

1

)

7

sin

210

60

7

(cos

2300

210

1

1

1

1

h

h

S

S

mm

mm

m

mm

m

x

1

=60mm;

x

2

= 120 mm

f = 2100mm
v =7

o

H = 2300 m

_

+

_

_

_

–

10314

1

11005

1

2

0

h

h

S

S

ŚRODKI PRZENOSZENIA KAMER

SATELITY

SAMOLOTY

ŚMIGŁOWCE

BALONY

SAMOLOTY:

KRYTERIA DOBORU:

TECHNICZNE MOŻLIWOŚCI INSTALACJI

EKONOMICZNA OPŁACALNOŚĆ

WARUNKI PIŁOTAŻOŻOWO-NAWIGACYJNE:

• prędkość lotu: 80-500 km/h

• pułap: do 8000 m i wyżej

• stateczność:

1

o

-2

o

;

2

o

-3

o

; 1

o

;

• zmiana wyskości lotu w granicach 0,01-0,02 H;

na przykład przy wysokości 3600 m: 36-72 m, co przy

ogniskowej 152 mm powoduje zmianę skali od 1:23447 do

1:23921, tj.o ±1%

•

prędkość wznoszenia:

1000 m - 3 min,

4000 m - 15 min,

8000 m - 1 h

• Zasięg: 4 -10 h;

• Udźwig

• Widoczność

WYBRANE TYPY SAMOLOTÓW FOTOGRAMETRYCZNYCH

Model

Wytwórca Liczba miejsc Masa startowa w kg Zbiornik paliwa w l Ładowność w kg Wznoszenie m/sek Pułap w m

Prędkość km/h Zasięg km h:min

AN -2

Polska

6 3450 1200 1500 3,5 4400 185 900 6:50

Courier H-250

HELIO USA

6 1540

455 654 4,2 5500

222 2120 9:30

Do-27Q

Dornier Niemcy

6 1700

360

515

4,5 5500

210 1240 6:00

Navajo PA-31P

Piper USA 6-8 3538 916 1357 8,8 8800 393 2060 5:10

Navajo PA-31

Piper USA

6-8 2812

719

1178

7,3 6250 330 2100 6:20

Turbo T 310

Cessna USA

5-6 2485

628

1001

9,1

8600

360 2350 6:30

Friendship F-27

Fokker Holandia

28 14800

?

5140

7,6

10700

336 1600 4:50

AN-30

Rosja

5-7 23000

5650

8300

?

8400

430 2600 6:10

Jet Commander
IAI 1121A

Izrael

10 7620

2650

3627

25,0

13700

750 2965 5:00

Learjet 35

Gates USA

10 7710

2800

3680

26,2

13000

500 4870 9:40

Sabre 75A

Rockwell USA

5-11 9700

3160 3840

22,8 13700

740 2880 4:00

Cessna Turbo 310

Cessna 210 Turbo

Piper Navajo

Piper
Navajo

Cessn
a 310

Cessna
210

Cessna
206

Liczba silników

Dwa

Dwa

jeden

jeden

Turbodoładowanie

Tak

Tak

Tak

Nie

Predkość
przelotowa w km

290

298

257

185

Pułap w m

8230

7620

7620

3658

Zasieg w km

2100

2350

1500

1 690

Cessna 206

PZL Mielec An-2 "Colt" model 1975

AN-30

Dornier-228

PZL-104 Wilga

AN-2

AN-30

Dornier-228

Wilga-104

Liczba silników

1

2

2

1

Turbodoładowanie

Nie

Tak

Tak

Nie

Prędkość przelotowa w km/h

185

540

370

185

Pułap w m

4397

8300

3200

4580

Zasięg w km

901

1300

750

660

Rozpiętość 11m
Długość 8,6 m
Wysokość 2,8 m
Masa własna 1051 kg
Masa użyteczna 592 kg
Maksymalna masa startowa 1634 kg
Prędkości:
nieprzekraczalna VNE 337 km/h / 182 kts
maksymalna VH 330 km/h / 178 kts
minimalna VS 100 km/h / 54 kts
przelotowa 277 km/h / 150 kts
Długość startu 425 m
Wznoszenie 5,3 m/s / 1050 ft/min
Zasięg 1302 km / 703 nm
Pułap 8235 m / 27000

ft

Cessna T206H NAV III

CESSNA 402

Cessna 402 posiada dwa silniki

tłokowe o

mocy 300 KM

każdy umożliwiają osiągnięcie

pułapu prawie 8000 metrów. Urządzenia
radionawigacyjne

na

pokładzie samolotu

spełniają

wszystkie

międzynarodowe

standardy; samolot

może wykonywać loty bez

widoczności ziemi, wyłącznie na podstawie
wskazań przyrządów pokładowych. Zbiorniki
paliwa

umożliwiają nieprzerwany lot przez

sześć godzin. Prędkość przelotowa to prawie
300 km/h.

Jak-12 (PZL-101 GAWRON)

Liczba silników

jeden

Prędkość przelotowa

155 km/godz

Pułap

2400 m

Zasięg

240 km

http://zt.wel.wat.edu.pl/historia_zakladu.htm

SYSTEM BSL – BEZPILOTOWE ŚRODKI LATAJĄCE

WYKONYWANIE ZDJĘĆ LOTNICZYCH

POJEDYNCZE

SZEREG

ZESPÓŁ

POKRYCIE PODŁUŻNE

POKRYCIE POPRZECZNE

%

100

l

a

P

x

%

100

l

c

P

x

PROJEKT MISJI FOTOGRAFICZNEJ

OPTYMALIZACJA SKALI
OPTYMALNA WYSOKOŚĆ LOTU
MAKSYMALNY CZAS NAŚWIETLANIA
 BAZA PODŁUŻNA
 BAZA POPRZECZNA
 ODSTĘP CZASU MIĘDZY EKSPOZYCJAMI
LICZBA ZDJĘĆ W SZEREGU
LICZBA SZEREGÓW
LICZBA ZDJEĆ W ZESPOLE

MAKSYMALNY CZAS

NAŚWIETLANIA

V

dop

s

m

t

,

max

m - mianownik skali zdjęcia
Δs

,

dop - dopuszczalne przesunięcie

obrazu (0,05 mm)

V - prędkość lotu samolotu

PRZYKŁAD:
m = 1:26 000
dopuszczalne przesunięcie obrazu = 0,05mm
prędkość lotu samolotu = 393 km/h

sek

mm

sek

mm

sek

mm

mm

t

0119

,

0

393000000

3600

05

,

0

26000

3600

393000000

05

,

0

26000

max

B - baza podłużna
a - rozmiar zdjęcia (23x23 cm)
P

x

-pokrycie podłużne (60%)

m - mianownik skali zdjęcia (26000)

m

P

a

B

x

%

100

%

100

PRZYKŁAD:

m

mm

2392

%

100

26000

%)

60

%

100

(

230

 BAZA PODŁUŻNA

B - baza poprzeczna
a - rozmiar zdjęcia (23x23 cm)
P

x

-pokrycie poprzeczne (30%)

m - mianownik skali zdjęcia (26000)

%

100

)

%

100

(

m

P

a

L

y

PRZYKŁAD

m

mm

4186

%

100

26000

%)

30

%

100

(

230

 BAZA POPRZECZNA

 ODSTĘP CZASU MIĘDZY EKSPOZYCJAMI

V

B

t

B - Baza zdjęcia
V - Prędkość lotu samolotu

Przykład: B = 2392 m; V = 393 km/h

sek

m

sek

km

h

km

km

9

,

21

393

3600

392

,

2

/

393

392

,

2

LICZBA ZDJĘĆ W SZEREGU

A - Długość fotografowanego terenu
B - Długość bazy fotografowania

B

A

n

Przykład: A= 30 km
B = 2,392 km

13

5

,

12

392

,

2

30

km

km

LICZBA SZEREGÓW

L

C

N

LICZBA ZDJĘĆ W ZESPOLE

C - Szerokość fotografowanego terenu
L - Baza poprzeczna

PRZYKŁAD:
C = 20 km;
L = 4,186 km

5

77

,

4

186

,

4

20

km

km

%

10

)

(

N

n

N

n

R

PRZYKŁAD: n = 13; N =5

13 zdjęć x 5 szergów = 65 zdjęć

PROJEKT NALOTU DLA ZESPOŁU ZDJĘĆ

Szymbark; 2009.07.14; 14:48

PLAN MISJI FOTOGRAFICZNEJ

– SZYMBARK-2009

SKOROWIDZ ZDJĘĆ LOTNICZYCH WYKONANYCH W LATACH 1995-1998

W RAMACH PROJEKTU PHARE

Płock; skala oryginału 1:26 000, zdjęcie wykonano w roku 1996

WARSZAWA

– Rejon ul. Młynarskiej, Skala oryginału 1:5000; Zdjęcie wykonano 17 maja 1997 r.