Maa-57.300 Fotogrammetrian perusteet

Ilmakuvauksen suunnitteluharjoitus

SISÄLLYS

  1. Ilmakuvauksen suunnittelu
  2. Kuvaussuunnitelman tekeminen
  3. Kuvauksen suunnittelukaavoja
  4. Ilmakuvaussuositus


 

1. Ilmakuvauksen suunnittelu

  1. Kuvaussuunnitelma laaditaan, 1:2000 kaavan pohjakartan laatimista varten, peruskartalle rajatulle alueelle. Kuvaus suunnitellaan ottaen huomioon seuraavat seikat:
  2. Kuvaussuunnitelma laaditaan mittausluokan (tässä harjoituksessa luokka on 2), kartoitusmittakaavan ja kartoitettavan alueen muodon asettamat vaatimukset huomioonottaen siten, että kuvajonojen lukumäärä saadaan mahdollisimman pieneksi. Maanmittaushallituksen julkaisussa n:o 49, Kaavoitusmittausohjeet, on esitetty ensisijaisesti kysymykseen tulevat kuvausmittakaavat. Sieltä saat laskentaa varten aloituskuvausmittakaavan ().

    Suunnitelma esitetään peitepiirroksena 1, johon merkitään kuvausjonojen keskiviivat, kuvanottopaikat, kuvausjonojen reunat sekä kartoitettavan alueen rajat. Lisäksi merkitään kuvausta varten alueen nimi, lentokorkeus, kuvausmittakaava, kameran tiedot, pituus- ja sivupeittoprosentti sekä jonojen ja kuvien lukumäärät. Viimeisellä sivulla on esimerkki kuvaussuunnitelmakartasta.

    Kohdassa 4. on luku 3 "Ilmakuvauksen suorittaminen" Fotogrammetrian ja Kaukokartoituksen seuran julkaisusta 1/1995 "Suositukset Suomessa tehtävälle mittaus- ja kartoitusilmakuvaukselle". Ko. julkaisu löytyy myös www-sivulta http://foto.hut.fi/seura/julkaisut/erillisjulkaisu1_1995/teksti.html.

     

  3. Edellisen kuvaussuunnitelman perusteella suunnitellaan stereokojeessa tapahtuvaa malleittaista kartoitusta varten tarvittavat tukipisteet. Kunkin mallin absoluuttista orientointia varten tarvitaan vähintään neljä tasotukipistettä mallin kulmiin sekä kuusi korkeustukipistettä mallin kulmiin ja keskelle. Tukipisteiden maastokoordinaatit määritetään fotogrammetrisella pistetihennyksellä tai geodeettisesti (tukipistevaaitukset, monikulmiomittaukset).

    Tässä harjoituksessa tukipisteiksi valitaan kartalla näkyvät kolmio- ja korkeuspisteet sekä lisäksi fotogrammetrisesti tihennettävät pisteet siten, että em. kriteeri pisteiden sijainnista mallilla saavutetaan. Jälkimmäisiksi pisteiksi valitaan selvästi erottuvia luonnollisia kohteita (rakennusten harjat, ojien risteykset jne.) tai signaloituja pisteitä (rajapyykit).

    Peitepiirroksessa 2 esitetään suunnitelman 1 mukaisten mallien sijainti sekä tukipisteet malleittain. Lisäksi peitepiirrokseen merkitään alueen pinta-ala (ha), mallien lukumäärä, yhdeltä mallilta keskimäärin kartoitettava ala (ha/malli) sekä mitattavien tukipisteiden lukumäärä.

    Allaolevassa kaaviokuvassa on esitetty ilmakuvauslennon geometria tasaisen maaston tapauksessa. Lisäksi kuvassa on esitetty taso- ja korkeustukipisteiden sijoittelu stereomallilla.
    (Kuvan pohja otettu kirjasta Albertz & Kreiling, Photogrammetric Guide).



     

    2. Kuvaussuunnitelman tekeminen

    1. Valitse mittausluokan (luokka 2) ja kartan mittakaavan puolesta pienin kuvausmittakaava .

    2. (Lähde: Kuvausmittakaavat[Kaavoitusmittausohjeet_2003], pdf-dokumentin sivulla 21 oleva taulukko, tulostetussa dokumentissa sivunumero 18)
    3. Laske kuvasivu maastossa .
    4. Laske lentokorkeus .
    5. Laske kuvausjonojen välimatka .
    6. Laske reunavara. Huom! Reunavara lisätään alueen molemmille reunoille.
    7. Valitse kuvaussuunta alueen muodon mukaan, ts. se pääilmansuunnista, jossa alueen pituus ääripisteestä ääripisteeseen pääilmansuunnassa mitattuna, on pidempi. Alueen leveys on se kapeampi.
    8. Laske kuvattavan alueen leveys,  = alueen mitattu leveys (se kapeampi) + 2*reunavara.
    9. Laske jonojen lukumäärä  (alin kaava).
    10. Jos  on hieman (noin 0.1) alle jonkin kokonaisluvun, siirry kohtaan 11 muutoin kohtaan 10.
    11. Pyöristä n ylöspäin kokonaisluvuksi.
      • Laske uusi  sijoittamalla kaavaan 7 (toiseksi alin rivi/kaava) a:n paikalle  ja pyöristetty  ja ratkaise kaavasta uusi  ( on tällöin kahdessa paikassa yhtälöä).
      • Laske uusi kuvausmittakaava, lentokorkeus, jonojen välimatka ja reunavara sekä .
    12. Laske kuvakanta .
      • Voit tarkistuttaa laskut ennen piirtämisen aloittamista assistentilla.
    13. Aloita piirtäminen.

    Jonon 1. ja viimeisen kuvan ulommainen reuna sijaitsee n. kannan verran kuvattavan alueen ulkopuolella. Ts. 2. ja toiseksi viimeisen kuvan keskipiste sijaitsee alueen reunakohdalla.

    PALAUTETTAVA:

     

    3. Kuvauksen suunnittelukaavoja

    = kameran polttoväli (= kameravakio )
    = lentokorkeus
    = mittakaavaluku
    = pituuspeitto (%) (tässä harjoituksessa 60)
    = sivupeitto (%) (tässä harjoituksessa 30)
    1. Kuvasivu maastossa

    2.  

       
       

    3. Kuvausmittakaava:

    4. Lentokorkeus

    5. Kuvausjonojen välimatka

    6. Kuvanottopaikkojen välimatka (kuvakanta)

    7. Reunavara
      • 10 % lentokorkeudesta + 1 cm kuvausmittakaavassa
      • lisätään alueen kummallekin reunalle
    8. Tarvittavien jonojen lukumäärä
      • kuvattavan alueen leveys = mitattu leveys + 2 * reunavara
      • jonojen määrä (n) = s +a +a + a + ... +a = L




     

    4. Ilmakuvaussuositus

    (Luku 3. julkaisusta: Suositukset Suomessa tehtävälle mittaus- ja kartoitusilmakuvaukselle, Fotogrammetrian ja Kaukokartoituksen Seura, julkaisu 1/1995.)

    3. Ilmakuvauksen suorittaminen

    Ilmakuvaus suoritetaan aina kuvaussuunnitelman mukaisesti. Kuvaussuunnitelmaa laadittaessa on otettava huomioon kuvaustarkoituksen vaatimukset sekä olosuhteet.

    3.1 Lentokorkeus ja -suunta

    Lentokorkeus valitaan siten, että toimeksiannon edellyttämä kuvausmittakaava toteutuu käytettäessä tehtävään valittua kameraa.

    Kuvausjonot suunnitellaan fotogrammetrinen mittaustehtävä, lentotekniset vaatimukset ja hankkeen taloudelliset tekijät huomioon ottaen. Blokkimaiset alueet kuvataan ensisijaisesti itä-länsisuuntaisin jonoin, ellei mittausalueen muoto tai tyyppi (esim. katuverkon tai tien suunta) edellytä muunlaista kuvaussuuntaa.

    Kuvauksen laitimmaisten lentojonojen on ylitettävä mittausalueen reuna ulkopuoliset lähtöpisteet mukaan lukien vähintään 10 % * lentokorkeus + 1 cm kuvamittakaavassa. Tarkoissa fotogrammetrisissa mittauksissa blokin reunimmaisten jonojen kuvien on ulotuttava n. 60 % varsinaisen mittausalueen ulkopuolelle.

    Kuvausjonojen päissä kuvauksen tulee yltää vähintään yhden kuvakannan verran mittausalueen ulkopuolelle. Tarkoissa fotogrammetrisissa mittauksissa jonojen päissä olevien kuvien on sijaittava kokonaisuudessaan varsinaisen mittausalueen ulkopuolella.

    Kuvauksesta laaditaan kuvaussuunnitelmakartta, jonka avulla varmistetaan, että tehtävän fotogrammetriset vaatimukset täyttyvät. Liitteessä 1 on esimerkki kuvaussuunnitelmakartasta, josta selviävät käytettävät merkinnät.

    3.2 Lento-olosuhteet

    Auringon korkeuskulman tulee olla kuvaushetkellä vähintään 33 astetta. Mikäli lehden puuhuntulo tai jokin muu erityinen syy uhkaa aiheuttaa fotogrammetrisille mittaustehtäville suuria ongelmia, tilaaja ja kuvaaja voivat sopia muusta raja-arvosta. Tällöin on suositeltavaa käyttää riittävän loivaa filmiä.

    Näkyvyyden tulee olla hyvä. Kuvausalueella ei saa olla kuvaushetkellä pilviä, pilven varjoja, savua yms. Mikäli kuvaustehtävä sallii poikkeuksia, niistä on sovittava etukäteen tilaajan ja kuvaajan kesken. Esimerkiksi pilviä yms. voidaan sallia vesialueella, jos siellä ei suoriteta fotogrammetrista mittausta. Kuvausta ei tulisi suorittaa pilvipeitteen alapuolelta.

    3.3 Kuvaustoleranssit

    Toteutuneen kuvauskorkeuden suurin sallittu poikkeama lentokorkeuden nimellisarvosta on ±5 %.

    Toteutuneen kuvausjonon suurin sallittu poikkeama suunnitellulta jonolta on ±10 % lentokorkeuden nimellisarvosta.

    Täsmäkuvauksissa kuvanottopaikan tasosijainnin suurin sallittu poikkeama suunnitellulta kuvanottopaikalta on ±10 % lentokorkeuden nimellisarvosta.

    Pituuspeiton tulee olla 60 % ±5 % ja poikkeustapauksissa 80 % ±5 %.

    Sivupeitto on normaalisti 30 % ±15 % ja tarkoissa fotogrammetrisissa mittauksissa 60 % ±15 %.

    Lentojonojen suunta ei saa poiketa suunnitelmasta yli 5 goonia.

    Kuvien välinen sorto, kun mitataan peräkkäisten kuvien kulmareunamerkkien määrittämien janojen etäisyys, ei saa ylittää 1 cm kuvamittakaavassa.

    Kuvien pituus- ja poikittaiskallistus ei saa ylittää 4 goonia. Poikkeustapauksissa, jolloin mittaukset on mahdollista suorittaa voimakkaammin kallistuneilta kuvilta eikä kyse ole tarkasta fotogrammetrisesta mittauksesta, voidaan sallia 5 goonin kallistus. Käytännön syistä kallistukset tarkastetaan tilastollisin menetelmin (SFS 4760) keskinäisestä orientoinnista saatavista kuvien kallistuseroista, käyttäen kallistuserojen ala- (L) ja ylärajoina (U) arvoja L = -8 goonia ja U = 8 goonia. Em. poikkeustapauksissa vastaavasti L = -10 goonia ja U = 10 goonia.

    3.4 Kuvausten uusiminen ja täydentäminen

    Kuvaus tulee uusia joko kokonaan tai niiltä osin kuin
    • kuvilla esiintyy mittaustehtävää selvästi haittaavia pilviä tai pilven varjoja,
    • originaalifilmissä on haitallinen määrä vikoja (ks. kohta 4.4),
    • kuvaus ei täytä pituus- ja sivupeitoille, lentokorkeudelle, kuvanottopaikoille, lentojonojen suunnalle ja sortumalle asetettuja vaatimuksia (ks. kohta 3.3),
    • kuvien valokuvauksellinen kuvanlaatu ei täytä kohdassa 4.6 esitettyjä vaatimuksia.
    Kuvaus tulee uusia kokonaan, kun
    • tilastollisen laatutestin (ks. luku 7) tulos on densiteetin osalta hylkäävä,
    • sisäisen orientoinnin jäännösvirheiden, keskinäisen orientoinnin jäännösvirheiden tai kuvakallistuksen arvojen tilastollisen laatutestin (ks. luku 7) tulos on hylkäävä.
    Kuvaajan tulee suorittaa kuvauksen tarkistaminen mahdollisimman nopeasti kuvauksen suorittamisen jälkeen, jotta kuvauksen uusiminen olisi mahdollista suorittaa saman kuvauskauden aikana.

    Kuvausta tulee täydentää, mikäli kuvausjonot ovat jääneet vajaiksi tai muusta syystä stereopeitto ei täytä määritettyä kuvausaluetta kattavasti.

    Kuvauksen uusiminen ja täydentäminen on suoritettava siten, että uusista kuvista voidaan stereomalleittain todeta uusintakuvaukseen johtanut ongelma poistuneeksi. Uusittujen kuvien on stereomalleittain sovittava alkuperäiseen kuvaukseen siten, että kuvauksen tarkoitus toteutuu.