Logo of TKK
slanted W3C logo

Maa-57.1010 Johdanto valokuvaukseen, fotogrammetriaan ja kaukokartoitukseen

Cover page images (Phototheodolite)

KUVANMUODOSTUMINEN- INSTRUMENTIT

Anita Laiho-Heikkinen, Anita.Laiho-Heikkinen@tkk.fi
Jussi Heikkinen, Jussi.Heikkinen@tkk.fi

INSTRUMENTIT


  1. KESKUSPROJEKTIO
  2. ILMAKUVAKAMERAT
  1. KEILAIMET
  2. PASSIIVINEN JA AKTIIVINEN KUVAUS
  3. TUTKAT
  4. LASERKEILAIMET

KAUKOKARTOITUSINSTRUMENTIT


KESKUSPROJEKTIO


central projection
Kuva 1.  Maaston kuvatuminen  ilmakuvalle ja kartalle/ortokuvalle
 eli keskusprojektion ja suoran yhdensuuntaisprojektion eroavuudet.


KESKUSPROJEKTIO


Central projection image
Kuva 2. Esimerkki ilmakuvasta /keskusprojektiokuvasta, missä kolmiulotteiset
 kohteet kuvautuvat erilailla kuvan eri kohdissa.


ANALOGINEN KAMERA

Toimintaperiaate


pinhole camera
Kuva 3. Neulanreikä- ja linssikamera (Lillesand&Kiefer)


Tarkennus saadaan linssiyhtälöstä:
lens equation

SUOTIMET



ILMAKUVAKAMERA


Aerial photo camera
Kuva 4. Ilmakuvakameran rakenne (Lillesand&Kiefer)



wide angle objective
Kuva 5. Ilmakuvakameran objektiivi (Konecny)




SATELLIITEISSA KÄYTETTÄVÄT MITTAKAMERAT



KVR-1000 panoramic camera
Kuva 6. Kuvanmuodostus KVR-1000 panoraamakamerassa [Petrie] 


DIGITAALISET KAMERAT

CCD -ANTURIT (Charged-Coupled Devices)


CCD detector Funtion of CCD
Kuva 7a) CCD-anturin rakenne (Konecny)
Kuva 7b). CCD-anturin toiminta (Konecny)

DIGITAALISET ILMAKUVAKAMERAT


DIGITAALISET ILMAKUVAKAMERAT (DMC)


DMC-camera
Kuva 8a). DMC-kameran 4 pankromaattisen ja 4 multispektraalisen
 CCD-kameran sijoittumisesta 'kuvatasolle'  [Tang] ja [Hinz]


DMC image example
Kuva 8b). DMC-kameran esimerkkikuva ja sensorin rakennekuva  (Reulke)


DIGITAALISET ILMAKUVAKAMERAT (UltraCam)

UltraCam example 1 UltraCam example 2


UltraCam
Kuva 8c) Esimerkkikuvia UltraCam-kuvista (Vexcel)


KEILAIMET - MONIKANAVAKEILAIMET (Scanners)


SIGNAALIN VOIMAKKUUTEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT


MAANPINNAN EROTUSKYKYYN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT


IFOV
Kuva 9. Instrumentin näkökenttä IFOV (Lillesand&Kiefer)



D = H' β
H'= lentokorkeus (instrumentin ja kohteen välinen etäisyys)
β = keilan leveys



MAANPINNAN EROTUSKYKYYN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT


1:1000
Kuva 10a) Esimerkki satellitti-
kuvasta 1:1000 (Albertz)

1:10000 1:100000
Kuva 10b) Esimerkki satellitti-
kuvasta 1:10000 (Albertz)
Kuva 10c) Esimerkki satellitti-
kuvasta 1:100000 (Albertz)

LIIKKUVAN OPTIIKAN JÄRJESTELMÄN KEILAIMET

Liikkuvalla optisella järjestelmällä varustetut keilaimet (whiskbroom scanners, cross-track scanners)

Cross track scanner Cross track scanning
Kuva 11a). Liikkuvalla optisella
järjestelmällä toimivan keilaimen
toimintaperiaate (Konecny)
Kuva 11b). Liikkuvalla optisella
järjestelmällä toimivan monikana-
vakeilaimen toimintaperiaate (Konecny)

LIIKKUVAN OPTIIKAN JÄRJESTELMÄN KEILAIMET





Varying resolution
Kuva 12. Erotuskyvyn vaihtelun kuvan eri alueilla (Liilesand&Kiefer)



Tangential scale difference
Kuva 13. Tangentiaalinen mittakaavavääristymä (Lillesand&Kiefer)


LIIKKUVAN OPTIIKAN JÄRJESTELMÄN KEILAIMET

Kuvausalustan orientoinnin muutokset aiheuttavat geometrisia vääristymiä

Geometric distortions
Kuva 14a). Geometrisia vääristymiä, mitkä on korjattava
laskennollisesti (Lillesand&Kiefer)

Example of distortion
Kuva 14b). Esim. geometrisista vääristymistä ennen
ja jälkeen korjauksen (Albertz)



KIINTEÄLLÄ OPTISELLA ILMAISIMELLA VARUSTETUT KEILAIMET


Kiinteällä optisella ilmaisimella varustetut keilaimet (pushbroom scanners, along-track scanning)

Along track scanning
Kuva 15. Kiinteällä optisella ilmaisimella varustetun keilaimen
 toimintaperiaate (Lillesand&Kiefer)


YHTEENVETO ILMAISIN GEOMETRIOISTA


Principle of imaging sensors
Kuva 16. Analogiafilmikameran sekä liikkuvalla että kiinteällä
optiikalla varustettujen keilainten kuvanmuodostustapojen vertailu [Clevers]


KUVAAVA SPEKTROMETRI


Spectrometri Spectry cube
Kuva 17 a). Spektrometrin toiminta-
periaate (Lillesand&Kiefer)
Kuva 17 b). Spektrometrin (hyperspektrin)
toimintaperiaate (Albertz)


PASSIIVINEN JA AKTIIVINEN KUVAUS


 
 
Passiivinen Aktiivinen
VIS&IR: Kamerat CCD Keilaimet: liikkuva optiikka kiinteä optiikka kuvaa ottavat spektrometrit Laserit: etäisyysmittari sirontalaser differentiaalilaser Dopplerlaser lasertutka laserkeilaimet

MW:
Kuvaavat mikroaaltoradiometrit Tutkat: sivukulmatutka kuvaava SAR

AKTIIVISET KAUKOKARTOITUSINSTRUMENTIT

MIKROAALTOTUTKAT


SLAR
Kuva 18. Esimerkki tutkakuvasta (Albertz)

SLAR: TOIMINTAPERIAATE

Sivukulmatutkan toimintaperiaate:

SLAR principle
Kuva 19. Sivukulmatutka SLAR (Konecny)


SLAR: KUVANMUODOSTUS

Kuvanmuodostus:

SLAR imaging
Kuva 20. Sivukulmatutkana toimintaperiaate (Lillesand&Kiefer)


SLAR: MAANPINNAN EROTUSKYKY


SLAR resolution
Kuva 21. Tutkakuvan erotuskykyja sen riippuvuus
pulssin pituudesta (Liilesand&Kiefer)


SLAR: MAANPINNAN EROTUSKYKY


Antenna angle
Kuva 22. Antennikeilan koko/leveys eri etäisyyksillä (Lillesand&Kiefer)


KORKEUSEROISTA JOHTUVA KOHTEIDEN SIIRTYMINEN


Height influence
Kuva 23. Korkeusvaihtelujen vaikutus tutkakuvilla (Lillesand&Kiefer)



Example of height effect
Kuva 24. Esimerkki tutkakuvista ja maanpinnan vaihteluista (Albertz)


SYNTEETTISEN APERTUURIN KUVAAVA TUTKA (SAR)

IMAGING SAR: TOIMINTAPERIAATE


SAR principle
Kuva 25. SAR-kuvan synty'jälki' maanpinnalla (Petrie)


SAR: MAANPINNAN EROTUSKYKY


SAR before processing SAR after processing
Kuva 26. SAR-kuvan raakadata ja  SAR-kuva prosessoinnin jälkeen (Petrie)

LASERKEILAIMET


Laser scan image
Kuva 27. Esimerkki pistepilvestä (Haggrén)


REFERENSSILUETTELO