Fotogrammetrie

Fotogrammetria este o tehnică de cartografiere 3D (3D mapping) care folosește fotografii pentru a măsura și reconstrui obiecte sau terenuri în trei dimensiuni. Mai precis, fotogrammetria extrage informații spațiale din imagini suprapuse. Practic, transformă fotografii reale în modele digitale 3D ale lumii fizice. Prin fotogrammetrie 3D se pot genera modele tridimensionale detaliate ale clădirilor, terenurilor sau obiectelor, cu textură și culori realiste, folosind seturi ample de fotografii făcute din diferite unghiuri.

Diferența față de scanarea 3D constă în metoda de colectare a datelor: fotogrammetria utilizează imagini fotografice reale, pe când scanarea 3D folosește senzori activi (laser LiDAR, lumină structurată etc.) pentru a măsura direct pozițiile punctelor din spațiu. Astfel, fotogrammetria necesită un set bun de fotografii cu suprapunere corespunzătoare, acoperind fiecare parte a obiectivului sau sitului de interes, pentru a asigura acuratețea modelului reconstituit. Prin, fotogrammetrie se pot produce modele 3D texturate în culori reale, ceea ce o face ideală când este nevoie de reprezentări fotorealistice.

Pe de altă parte, scanarea 3D poate oferi de regulă o precizie foarte înaltă la scară mică și este mai puțin afectată de condițiile de iluminare, în timp ce fotogrammetria își menține acuratețea dacă imaginile sunt clare, au bună suprapunere și, de preferință, dacă se utilizează și puncte de control la sol pentru georeferențiere. În practică, ambele tehnologii sunt complementare. Fotogrammetria excelează la cartografierea 3D pe suprafețe extinse, oferind date bogate vizual, în timp ce scanarea laser excelează în capturarea formelor cu mare precizie la detaliu fin.

Fotogrammetria aeriană se bazează pe utilizarea camerelor montate pe drone sau avioane pentru a captura fotografii de la înălțime. Prin această tehnică de fotogrammetrie cu drona, se obțin imagini aeriene precise care acoperă suprafețe mari sau zone greu accesibile, fiind o soluție rapidă și eficientă pentru cartografiere aeriană și proiecte de 3D mapping.

Fotogrammetria aeriană (aerial photogrammetry) este una dintre cele mai utilizate metode pentru crearea bazelor de date geografice în domenii precum silvicultura și managementul resurselor naturale datorită capacității sale de a cartografia rapid suprafețe mari. Într-un timp scurt se poate realiza o cartografiere 3D a unui amplasament, fără a fi necesară prezența fizică pe întreaga suprafață (dronele pot acoperi zeci sau sute de hectare într-o singură zi).

Fotogrammetria terestră (numită și fotogrammetrie de apropiere sau la sol) se realizează cu camera amplasată la nivelul solului, fie pe trepied, fie manevrată manual, pentru a surprinde obiectivul din unghiuri multiple. Această abordare este mai focusată pe obiect: se folosește adesea pentru scanarea fotografică a detaliilor arhitecturale, a fațadelor de clădiri, obiecte de patrimoniu cultural sau chiar elemente industriale, de la o distanță relativ mică.

Prin fotogrammetrie terestră se pot colecta rapid date la fața locului, cu un nivel înalt de detaliu al imaginilor. Comparativ cu fotogrammetria aeriană, cea terestră oferă o rezoluție locală mai mare (poate surprinde detalii milimetrice ale suprafeței obiectelor), însă acoperă un areal mai mic per set de imagini.

Prin fotogrammetrie imagini se pot obține numeroase produse digitale 3D utile, de la hărți la modele volumetrice. Iată câteva dintre produsele principale generate prin fotogrametrie 3D.

✔  Ortofotoplan (ortofoto): o imagine aeriană ortorectificată, adică o fotografie procesată pentru a elimina deformările perspectivei, astfel încât să fie metric corectă. Poate fi folosit ca o hartă, deoarece distanțele din imagine corespund celor reale. Combină acuratețea unei hărți topografice cu detaliul vizual al unei fotografii, iar prin drone cu GPS RTK (adică fotogrammetrie aeriană) se pot obține rezoluții foarte mari, de până la 8 mm GSD.

✔  Modelele digitale de elevație (DEM, DSM, DTM): acestea redau suprafața terenului în 3D. DSM include toate obiectele aflate pe teren, cum ar fi clădiri sau vegetație, în timp ce DTM descrie doar relieful solului. Aceste modele obținute prin fotogrammetrie oferă informații precise despre altitudini, pante și forme de relief, fiind esențiale în inginerie, urbanism și studii de mediu.

✔  Nor de puncte 3D: un nor de puncte 3D este format din milioane de puncte cu coordonate X, Y, Z, obținute prin procesarea fotogrammetrică. Punctele conturează fidel geometria obiectului sau a terenului și pot fi folosite atât pentru măsurători directe, cât și ca bază pentru generarea de modele poligonale.

✔  Model 3D texturat (Mesh 3D): reprezintă suprafețe continue redate printr-o rețea de triunghiuri, peste care se aplică texturi reale din fotografii. Acestea oferă vizualizări foarte realiste, ideale pentru prezentări, simulări sau analize vizuale. Un exemplu este modelul 3D al unei clădiri istorice, care redă nu doar forma, ci și detaliile fațadelor și culorile originale.

✔  Curbe de nivel și volumetrii: din modelele altimetrice se pot extrage curbe de nivel pentru planurile topografice, iar prin compararea terenului înainte și după lucrări se calculează precis volume de săpătură sau umplere. Aceste informații obținute prin fotogrammetrie sunt valoroase pentru terasamentec, lucrari de demolari, amenajari, minerit sau gestiunea deșeurilor, deoarece permit monitorizarea progresului și controlul costurilor prin măsurarea exactă a cantităților de material deplasat.

Tehnologia fotogrammetrică are aplicații extinse în numeroase domenii, oferind soluții eficiente pentru cartografiere, măsurători și monitorizare. Datorită preciziei și detaliului oferit, serviciile de fotogrammetrie 3D sunt folosite într-o varietate de sectoare.

✔  Construcții civile: tehnologia fotogrammetriei este de neprețuit pentru planificarea și proiectarea infrastructurii. Datele în timp real îi ajută pe lucrătorii din construcții să gestioneze progresul șantierului, ținând costurile scăzute și prevenind întârzierile.

✔  Terasamente: fotogrammetria creează hărți topografice ale lucrărilor de terasamente. Datele sunt cheie pentru identificarea cantităților precise de terasament. Nu numai că datele de fotogrammetrie oferă verificarea muncii, dar ajută și la menținerea proiectelor în desfășurare fără probleme și în limitele bugetului, cu măsurători de volum care calculează cu exactitate costurile și timpul de muncă.

✔  Exploatare și agregate: modelele digitale de teren create cu ajutorul fotogrammetriei ajută operatorii minieri să obțină informații rapide cu privire la volumele stocurilor sau zonele de excavat. Operatorii au acces ușor la calculul actualizat al volumelor stocurilor si nu numai că îmbunătățește consecvența rapoartelor de inventar, ci și confirma rapid cantitatea de material mutat de subcontractanți.

✔  Gestionarea deșeurilor: modelele digitale de suprafață îi ajută pe managerii de șantier să-și optimizeze depozitele de deșeuri prin monitorizarea capacității și oferind o citire precisă a densității pentru anumite celule. Datele de fotogrammetrie le permit managerilor de site să ia decizii strategice cu privire la locul în care echipele ar trebui să-și petreacă timpul, unde să construiască noi celule și multe alte alegeri importante.

Ce precizie are fotogrammetria 3D?

Precizia fotogrammetriei depinde de rezoluția camerei, înălțimea de zbor, suprapunerea imaginilor și utilizarea punctelor de control la sol. În condiții ideale, fotogrammetria 3D poate atinge erori de ordinul centimetrilor sau chiar milimetrilor pentru obiecte mici. Pentru fotogrammetrie terestră, se pot obține modele cu precizie sub-milimetrică, utile la artefacte sau aplicații medicale. În practică, precizia tipică este de ordinul centimetrilor, iar o planificare corectă și calibrarea echipamentelor asigură rezultate fiabile pentru aplicații de inginerie și cadastru.

Ce echipamente utilizați pentru fotogrammetrie aeriană vs. terestră?

Pentru fotogrammetria aeriană, principalul echipament este o dronă echipată cu o cameră foto de înaltă rezoluție. Adesea, utilizăm drone specializate pentru cartografie pentru acuratețe sporită și stabilizare), precum și software de planificare a zborului care asigură suprapunerea optimă a fotografiilor (rute de zbor paralele, acoperire 70-90% între imagini). Pe lângă dronă, sunt necesare puncte de control la sol (marcaje topografice poziționate cu GPS geodezic) pentru a lega modelul fotogrammetric de coordonatele reale și a corecta eventualele erori.

În cazul fotogrammetriei terestre, utilizăm DSLR (Digital Single Lens Reflex) – marca Canon, pentru claritate maximă. De asemenea, utilizăm trepiede, slider-e și scări pentru a obține unghiuri variate în jurul obiectului de interes și, eventual, echipamente de iluminat.

Ce produse pot fi obținute prin serviciile de fotogrammetrie pe care le oferiți?

Prin serviciile noastre de fotogrammetrie 3D realizăm produse precum ortofotoplanuri (true orthophoto) cu rezoluții foarte mari, modele digitale de elevații (DEM), modele digitale ale suprafețelor (DSM), modele digitale ale terenului (DTM), precum și mesh-uri 3D și curbe de nivel pentru reprezentarea detaliată a terenului sau a obiectivelor arhitecturale. De asemenea, oferim analize și calcule precise pentru umpluturi, săpături și volume de materiale.

BIMGIS are o experiență vastă în realizarea de proiecte complexe bazate pe fotogrametrie 3D, demonstrând aplicabilitatea acestei tehnologii într-o varietate de scenarii.