Fotogrammetri

fotogrammetri

læren om måling i fotografiske bilder, fotogrammer, for å bestemme geometriske egenskaper som form, størrelse og beliggenhet av fotografert objekt. Fotografisk registrering, bildetolking og bildetyding regnes gjerne som deler av fotogrammetrien. Fotogrammetrien kan inndeles i flyfotogrammetri for kartleggingsformål, og nærfotogrammetri for andre formål, f.eks. dimensjonsmålinger i industrien, formdokumentasjon i arkitektur, mikroskopi, røntgenundersøkelser m.m. I flyfotogrammetri skjer fotograferingen fra fotofly eller fra satellitt, mens ved nærfotogrammetri, også kalt terrestrisk fotogrammetri, blir fotograferingen utført fra stasjoner på bakken.

Ved stereofotogrammetri blir objektet fotografert fra to steder, og når man skal gjøre målinger i bildene, rekonstrueres fotograferingssituasjonen i en orienteringsprosess. Denne prosessen består vanligvis av indre og ytre orientering

For å kunne bestemme geometriske egenskaper for et objekt ved målinger i bilder av objektet, er det nødvendig å kjenne den indre geometri (form og dimensjon) i opptakskameraet. Dette gjøres ved en kamerakalibrering. Da er det mulig å rekonstruere det stråleknippet som dannet bildet i eksponeringsøyeblikket; bildets indre orientering.

Betegnelsen ytre orientering for opptaket angir opptakskameraets plassering i rommet, gitt ved posisjonen og fotograferingsretningen for kameraet i et romlig koordinatsystem.

Elementene for ytre orientering må bestemmes og tidligere har dette blitt utført i en trinnvis prosess i et stereoinstrument. I analoge stereoinstrumenter skjedde det på følgende måte:

Bildene ble plassert i spesielle bildeholdere, og de to stråleknippenes form ble gjenskapt ved indre orientering. Ved gjensidig eller relativ orientering ble stråleknippene brakt til samme gjensidig beliggenhet som i fotograferingsøyeblikket og dannet en tredimensjonal stereomodell av objektet som var likedannet med det fotograferte objektet, men i forminsket utgave. Ved absolutt orientering, en romlig tredimensjonal transformasjon basert på måling av punkt på bakken med kjente koordinater, ble modellen gitt en bestemt målestokk og tilpasset et romlig koordinatsystem. Med instrumentets målesystem kunne man da måle i modellen, og data kunne tas ut i ønsket form – som tegnete kart, profiler eller som digitale kartdata.

Digital fotogrammetri er i dag enerådende metode og digitale fotogrammetriske arbeidsstasjoner (DFA'er) er betegnelsen på datamaskinene som er utrustet med programvare og stereobetraktningsmuligheter for å kunne gjøre orienteringsprosessen, samt målinger av geodata. DFA'ene bruker bildefiler fra digitale kameraer eller fra skanning av analoge bilder. Flere delprosesser er automatisert og benytter bildeanalyse (matching), både i orienteringsprosessen (bl.a. aerotriangulering) og i datainnsamling (bl.a. terrengmodellering).

I dag benytter man direkte ytre orientering av bildene (strålebuntutjevning), med utgangspunkt i formler for sammenhengen mellom punkters målte bildekoordinater og gitte terrengkoordinater i en perspektivisk avbildning. Ved å ta i bruk satellittposisjonering og treghetsnavigasjon i flyet, har man redusert behovet for punkt med gitte koordinater på bakken i orienteringsprosessen, og for enkelte formål klarer man seg helt uten. Kameraets posisjon og orientering i fotograferingsøyeblikket kan måles direkte og med en slik nøyaktighet, at det snart kan erstatte tradisjonell ytre orientering.

Mens et bilde er en sentralprojeksjon (ut fra ett punkt), er et kart en ortogonalprojeksjon, der alle punktene blir projisert ved parallelle linjer, vinkelrett på projeksjonsplanet. Bildets perspektiviske fortegning kan fjernes ved en rektifisering eller resampling av bildet på grunnlag av bildets orientering og en høydemodell av det avbildede terrenget. Da får man et ortofoto som har tilnærmet samme geometriske egenskaper som et kart, bl.a. kjent og lik målestokk i hele bildet.

Viktigste bruksområde for fotogrammetrien har vært og er fortsatt kartlegging, men digitale kameraer, automatiserte prosesser og kobling med beslektede fagområder, muliggjør stadig nye anvendelser, f.eks. formkontroll innen bil- og flyindustri, høydemåling av ransmenn ut fra overvåkningsopptak og datainnsamling for 3D visualisering. Det aller meste av moderne kart eller geodata i Norge er produsert ved bruk av flyfotogrammetri, enten ved direkte fotogrammetrisk konstruksjon eller som avledete produkter. Dette inkluderer kart i alle målestokker, terrengmodeller og ortofoto.