Tentti 5.9.2006

1. Mitä tarkoitetaan käsitteellä stereokuvauksen normaalitapaus?
2. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
• objektiivin polttoväli - kameravakio,
• stereoskooppi - stereokartoituskoje,
• fotogrammetria - kaukokartoitus.
3. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan -c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kohteen muoto vääristyy, jos kameravakion arvo määritetään väärin ja kohdekoordinaatit XYZ lasketaan esimerkiksi kameravakion arvolla, joka on puolet oikeasta arvostaan?
4. Mikä on ilmakuvan mittakaava? Vertaa ilmakuvan ja ortokuvan mittakaavakäsitteitä keskenään.
5. Eräässä kuvauksessa on vaadittu, että kuvaliike saa olla enintään 0,015 mm. Lentokorkeus on 800 m ja kameravakio 152 mm sekä lentokoneen minimilentonopeus 160 km/h. Mikä on pisin mahdollinen valotusaika?

Tentti 15.5.2005

1. Mikä on ns. stereo-fotogrammetrian normaalitapaus? Mitkä ovat sitä vastaavat kaksikuvamittauksen peruskaavat?
2. Mikä on anaglyfikuva ja mitten anaglyfitekniikkaa voidaan soveltaa fotogrammetriassa?
3. Fotogrammetriassa erotellaan käsitteet c (kameravakio) ja f (polttoväli). Kuvaa lyhyesti näiden kahden käsitteen eroavuudet sekä fysikaalisesti että geometrisesti.
4. Kuvaa lyhyesti erilaiset fotogrammetriassa käytetyt orientointikäsitteet.
5. Mikä on stereoskooppisen kartoitusmittauksen tarkkuus, kun ilmakuvilta mitatataan a) maanpinnan profiileja, ja b) korkeuskäyriä?

Examination 15.5.2005

1. What is the so-called normal case of stereo-photogrammetry and what are respective formulas for double-photo restitution?
2. What is an anaglyph image and how can anaglyphic technique be applied in photogrammetry?
3. Describe shortly the physical and geometric difference between the two terms c (camera constant, or principal distance) and f (focal length).
4. Describe shortly the different orientation terms used in photogrammetry?
5. Considering aerial photogrammetry, what is the accuracy of stereoscopic data capture in case a) of terrain profiles, and b) of contour lines?
   

Tentti 9.3.2006

• 1. Selitä lyhyesti käsitteet
• stereokuvauksen normaalitapaus,
• sydänsäteet,
• anaglyfikuva,
• ilmakuvablokki,
• georeferointi,
• korkeusmalli.
• 2. Selitä seuraavien käsiteparien erot stereokuvien tulkinnan ja mittaamisen kannalta
• sisäinen orientointi ja keskinäinen orientointi,
• pystyparallaksi ja vaakaparallaksi,
• ilmakuva ja ortokuva.
• 3. Kartoitusalue, joka on koltaan 3,6 x 8,6 km, kuvataan laajakulmakameralla 1050 metrin korkeudelta. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 150 mm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaus tehdään tavanomaisilla pituus- ja sivupeitoilla. Laske kuvaukseen tarvittavien jonojen ja kuvien lukumäärä.
  
• 4. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan – c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kohteen muoto vääristyy, jos kameravakion arvo määritetään väärin ja kohdekoordinaatit XYZ lasketaan esimerkiksi kameravakion arvolla, joka on puolet oikeasta arvostaan?
• 5. Maastotietoka ntaa kuvattaessa käytetään välikulmakameraa (kameravakio on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvamittakaava on 1 :  31,000 ja peitto lentosuunnassa 60%. Laske kantasuhde.

Tentti  24.10.2005

• 1. Selitä lyhyesti käsitteet
• stereokuvien kaksoisprojektio,
• stereomallin kokonaisplastiikka.
• 2. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• stereoskooppi,
• stereokartoituskoje.
• 3. Kohteen korkeus voidaan laskea oheisilla lausekkeilla. Nimeä lausekkeissa esiintyvät suureet ja merkitse ne kuvalle.
  

• 4. Maastotietokantaa kuvattaessa käytetään välikulmakameraa (kameravakio on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvien peitto lentosuunnassa on 60 %. Laske kantasuhde.
• 5. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kuvan kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen oheiseen kuvaan merkitty valaisimen pituus?

•  4.Tässä tapauksessa kuvakanta voidaan laskea kuvalla, kun tiedetään, että peräkkäiset kuvat peittävät toisensa jonon suunnassa 60 %. Kanta eli pääpisteiden välinen etäisyys kuvalla on 40 % kuvasivun pituudesta.
  

• 5. Lampun pituus lasketaan parallaksierosta etu- ja takareunan välillä. Parallaksit mitataan kuvilta. Etureunassa parallaksi on -8,8 cm ja takareunassa -6,6 cm. Kun kuvakanta ja kameravakio tiedetään, etäisyys lampun etureunaan kameran kuvaussuunnassa on laskettavissa parallaksikaavalla:
  

Z = 121 cm x 25,5 cm / -8,8 cm = -344 cm.

Vastaavasti voi laskea etäisyyden takareunaan.
Huom! Tässä tapauksessa kuvaussuunta on sama kuin mitattavan välimatkan suunta eli lampun suunta. Jos mitattava suunta poikkeaisi kuvaussuunnasta, olisi ensin määritettävä kummankin päätepisteen kaikki kolme koordinaattia X, Y ja Z, ja sen jälkeen laskettava vino etäisyys näiden pisteiden koordinaattieroista.

Tentti  6.5.2005

• 1. Selitä lyhyesti käsitteet
• stereokuvien kaksoisprojektio,
• stereomallin kokonaisplastiikka.
• 2. Oheiset kuvat (Liite) on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on  määritetty etukäteen. Kuvapari on pyritty kuvaamaan stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti ja kuvakanta on 0.62 m. Laske pisteiden 33 ja 34 välinen avaruusetäisyys.
• 3. Kohteen korkeus voidaan laskea oheisilla lausekkeilla. Nimeä lausekkeissa esiintyvät suureet ja merkitse ne kuvalle.  
  

 

• 4. Maastotietokantaa kuvattaessa käytetään välikulmakameraa (kameravakio on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvien peitto lentosuunnassa on 60%. Laske kantasuhde.
• 5. Kuvapari on otettu stereokuvan normaalitapauksen mukaisesti. Tähtäyssäteet ovat käytävän suuntaiset. Piirrä kuvaparin kummallekin kuvalle käytävän pakopiste. Mikä on pakopisteen parallaksi? Mikä piste pakopiste on? Piirrä pakopisteet myös laatikkokuvalle. Mitä laatikkokuvan pakopisteet kuvaavat?

Tentti 14.3.2005

• 1. Mikä on normaaliasentoinen stereokuva? Mikä on anaglyfikuva? Miten anaglyfikuvassa toteutetaan kuvien erotteluehto, jonka mukaan vasen silmä saa nähdä vain vasemman kuvan ja oikea silmä vain oikean kuvan?
• 2. Maanmittauslaitos suorittaa maastotietokannan ilmakuvaukset 6500 m korkeudelta kameralla, jonka optiikan polttoväli on 210 mm.  Filmin kuvakoko on 230 mm x 230 mm. Kuvaus tehdään pystykuvauksena. Mikä on kuvan mittakaava kuvan keskellä eli kuvanadiirissa? Mikä on kuvan mittakaava kuvan nurkassa, jos maasto oletetaan tasaiseksi?
• 3. Pystykuvan kuvauskorkeus on 500 m maanpinnan yläpuolella. Mikä on rakennuksen korkeus, jos kuvassa esitetyt etäisyydet kuvan keskipisteeseen on havaittu r = 75 mm ja dr = 6 mm? Voit käyttää hyväksesi oheista kaaviota.

• 4. Kartoituskameran optiikan polttoväli on 152 mm. Kameralla kuvataan 500 m maanpinnan yläpuolella. Lentokoneen nopeus on 300 km/h. Kuvaus on pystykuvaus. Mikä on maaliikkeen nopeus kuvalla? Jos kuvauksen valotusaika on 1/500 s, miten paljon filmiä on siirrettävä valotuksen aikana, jotta maaliike kompensoituu?
• 5. Kuvapari on otettu stereokuvan normaalitapauksen mukaisesti. Tähtäyssäteet ovat käytävän suuntaiset. Piirrä kuvaparin kummallekin kuvalle käytävän pakopiste. Mikä on pakopisteen parallaksi? Mikä piste pakopiste on? Piirrä pakopisteet myös laatikkokuvalle. Mitä laatikkokuvan pakopisteet kuvaavat?
  

Vastauksista:

• 1. Mikä on normaaliasentoinen stereokuva? Mikä on anaglyfikuva? Miten anaglyfikuvassa toteutetaan kuvien erotteluehto, jonka mukaan vasen silmä saa nähdä vain vasemman kuvan ja oikea silmä vain oikean kuvan?
  
• 2 p
  
• Kuvausakselit (kuvaussäteet, -suorat ?) samansuuntaiset, kuvakanta kohtisuorassa
• Kuvakoordinaatistot yhtenevät, pystyparallaksi nolla.
  
• 2 p
  
• Anaglyfikuva on yksi mahdollinen tapa tuottaa stereokuva kaksoisprojektiona. Siinä kuvien väliset vaakaparallaksit muutetaan vastavärien avulla etäisyysvaikutelmaksi. Muita stereokuvien esitystapoja on vuorotellen projisiointi.
  
• 2 p
  
• Vastavärien hyväksikäyttö, projisiointi ja suodatus.
• Esimerkiksi
• Oikeanpuoleisesta poistetaan punainen väri, vaemmasta sininen ja vihreä.
• Oikeanpuoleista katsotaan sinivihreän eli syaanin läpi, vasempaa punaisen läpi.
  
• 2. Maanmittauslaitos suorittaa maastotietokannan ilmakuvaukset 6500 m korkeudelta kameralla, jonka optiikan polttoväli on 210 mm.  Filmin kuvakoko on 230 mm x 230 mm. Kuvaus tehdään pystykuvauksena. Mikä on kuvan mittakaava kuvan keskellä eli kuvanadiirissa? Mikä on kuvan mittakaava kuvan nurkassa, jos maasto oletetaan tasaiseksi?
• 6500/0,21= 3100
• Pystykuvan mittakaava on koko kuvan alueella likimäärin sama, jos maasto on tasaisnen, eli se on kuvan nurkassa sama kuin kuvan keskellä kuvanadiirissa.
  
• 3. Pystykuvan kuvauskorkeus on 500 m maanpinnan yläpuolella. Mikä on rakennuksen korkeus, jos kuvassa esitetyt etäisyydet kuvan keskipisteeseen on havaittu r = 75 mm ja dr = 6 mm? Voit käyttää hyväksesi oheista kaaviota.

 

• 4. Kartoituskameran optiikan polttoväli on 152 mm. Kameralla kuvataan 500 m maanpinnan yläpuolella. Lentokoneen nopeus on 300 km/h. Kuvaus on pystykuvaus. Mikä on maaliikkeen nopeus kuvalla? Jos kuvauksen valotusaika on 1/500 s, miten paljon filmiä on siirrettävä valotuksen aikana, jotta maaliike kompensoituu?
• Ratkaisu
  
• Kuvan mittakaava on 1:3290, joten maaliikkeen nopeus kuvalla on 0,0912 km/h ~ 0,025 m/s.
  
• Maaliike valotusaikana on 0,167 m, ja tätä vastaava maaliikkeen kompensaatio 0,05 mm.
• Arvostelu
• Laskuvirhe, esimerkiksi pilkun paikka väärin, mutta muuten oikein, 5 p.
  
• Pelkästä kompensaatiosta, tai pelkästä maaliikkeen nopeudesta kuvalla,  4 p.
• Muuten oikein, mutta mittakaava käsitelty väärinpäin, 2 p.
  
• 5. Kuvapari on otettu stereokuvan normaalitapauksen mukaisesti. Tähtäyssäteet ovat käytävän suuntaiset. Piirrä kuvaparin kummallekin kuvalle käytävän pakopiste. Mikä on pakopisteen parallaksi? Mikä piste pakopiste on? Piirrä pakopisteet myös laatikkokuvalle. Mitä laatikkokuvan pakopisteet kuvaavat?
  
• Ratkaisu
• 
  
• Arvostelu
• Pakopisteet
  
• piirretty oikein, 1 p,
  
• mainittu yhdensuuntaisten suorien leikkauspisteiksi, 1 p.
• Normaalitapauksen mukaisissa stereokuvauksissa pakopisteet
  
• ymmärretty äärettömän kaukaisten pisteiden kuviksi, 1 p, jolloin
  
• pakopisteen parallaksi on aina = 0, silloin 1 p
• Pakopisteen parallaksi vain mitattu, mutta ei selitetty, silloin 1 p.  
• Laatikkokuvassa
  
• pystysuorien leikkaus nadiiripisteessä, 1 p, ja
  
• vaakasuorien leikkaus horisontissa, 1 p.
• nadiiripiste pääpisteen kautta horisontin normaalilla, 1 p.
• 8 > 6, 7 > 5, 6 > 4, 5 > 3, 4 > 2, 3-2-1 > 1

Tentti 13.11.2004

1.a) (3 pist) Kolmiulotteisen kohteen tallentaminen kaksiulotteiselle kuvalle edellyttää kohteen projisioimista.Yksinkertaisin projektio on keskusprojektio. Piirrä periaatekuva(kuvia) keskusprojektiosta, johon merkitset seuraavat käsitteet:

• projektiokeskus
• kuvataso
• pääpiste

b) (3 pist) Keskusprojektioon liittyy tiettyjä ominaisuuksia. Mitä keskusprojektiossa tapahtuu pisteille, suorille ja tasoille?

2. (6 pist) Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Mikä on ortokuva ja miten se syntyy? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta? Milloin voi käyttää ortokuvilta tehtävää kartoitusta ja milloin on käytettävä stereokartoitusta?

3. (6 pist) Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu laatikoita. Kuvaparin kuvakanta on 62 cm. Kameravakio on 25.5 cm. Määritä pisteparin 21-22 välinen avaruusetäisyys (laatikon sivun pituus). Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

Merkitkää tarpeelliset apumerkinnät kuville ja jos käytätte oheista kopiokalvoviivoitinta, mainitkaa asiasta vastauspaperissanne. Muistakaa laittaa vastauspaperiinne riittävästi välivaiheita. Kuvat ja kopiokalvoviivoitin palautetaan vastauspaperien mukana.

4. (6 pist) Stereomalli deformoituu, kun keskinäisessä orientoinnissa käytetään väärää kameravakiota. Miten? Perustele vastaus.

5. (6 pist) Tavanomaisessa ilmakuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin keskellä on kaksi kohdetta, joista toisen korkeus tiedetään 120 metriksi, toisen 145 metriksi. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä? Miten parallaksiero muuttuisi kohteiden sijaitessa mallin reunalla?

Huom. älä säikähdä vaikket muistaisi tarvittavia kaavoja ulkoa. Jos ymmärrät kysymyksessä mainitut käsitteet, pystyt kyllä järkeilemään tarvittavat laskutoimitukset J . Laskutehtävissä kannattaa laittaa riittävästi välivaiheita näkyviin ja olla tarkkana yksiköiden kanssa. Onnea tenttiin!

MALLIVASTAUKSET

1.a) (3 pist) Kolmiulotteisen kohteen tallentaminen kaksiulotteiselle kuvalle edellyttää kohteen projisioimista.Yksinkertaisin projektio on keskusprojektio. Piirrä periaatekuva(kuvia) keskusprojektiosta, johon merkitset seuraavat käsitteet:

o       projektiokeskus

o       kuvataso

o       pääpiste

  b) (3 pist) Keskusprojektioon liittyy tiettyjä ominaisuuksia. Mitä keskusprojektiossa tapahtuu pisteille, suorille ja tasoille?

1a) kohtaan riittää kuva, josta käyvät ilmi kyseiset kolme käsitettä.

Tässä kuvassahan projektiokeskus on tuossa neulanreiän kohdalla, kuvataso ukkelia lähinnä oleva taso ja pääpiste on kuvatasolla projektiokeskuksesta piirretyn normaalin kantapisteessä. Tässä kuvassa se ei siis ole kovin hyvin näkyvissä. Sanallinen tilanne selviää ehkä mittakameraa esittelevästä kuvasta (luennolta

 

1b) Vastaus yksinkertaisimmillaan

Luennossa 3 on käsitelty keskusprojektion ominaisuuksia.

”Piste kuvautuu pisteeksi, suora kuvautuu suoraksi, tai pisteeksi ja taso kuvautuu tasoksi, tai suoraksi.” Lisäksi useimmat olivat muistaneet mainita, että kuva kääntyy projektion aikana nurinpäin, mikä tietty on ihan totta.

2. (6 pist) Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Mikä on ortokuva ja miten se syntyy? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta? Milloin voi käyttää ortokuvilta tehtävää kartoitusta ja milloin on käytettävä stereokartoitusta?

Muutamia ajatuksia:

Ortokuva on ortogonaaliprojektiossa (Ilmakuva on keskusprojektio). Ortokuvalta on poistettu korkeuseroista johtuvat mittakaavaerot ja se on siten karttaprojektiossa. Ortokuvalta ei voi mitata esim. korkeuskäyriä. Se sopii esim. täydennyskartoitukseen.

Ortokuva on valokuva maastosta, joka esitetään karttaprojektiossa. Projektio on yhdensuuntaisprojektio ja se on kohtisuora vaakadatumiin nähden. Maaston jokainen piste esitetään ortokuvalla samassa mittakaavassa ja pisteet on georeferoitu kartan XY-koordinaattijärjestelmässä. Ortokuvaa tulkittaessa päälle tehtävät piirrokset ovat myös tässä karttaprojektiossa.

Stereokartoitettava alue on oltava näkyvissä vähintään kahdelta kuvalta. Ortokuvakartoituksessa voidaan käyttää yhtä kuvaa.

3. (6 pist) Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu laatikoita. Kuvaparin kuvakanta on 62 cm. Kameravakio on 25.5 cm. Määritä pisteparin 21-22 välinen avaruusetäisyys (laatikon sivun pituus). Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

Merkitkää tarpeelliset apumerkinnät kuville ja jos käytätte oheista kopiokalvoviivoitinta, mainitkaa asiasta vastauspaperissanne. Muistakaa laittaa vastauspaperiinne riittävästi välivaiheita. Kuvat ja kopiokalvoviivoitin palautetaan vastauspaperien mukana.

MALLIVASTAUS:

Kameravakio annettu valmiina oikeissa yksiköissä -> laskemaan eteenpäin.

XYZ-koordinaatit

1)       Mikäli lasketaan XYZ-koordinaatteja ns.3D-parallaksikaavoilla on ensinnä määritettävä kuvien pääpiste, vain Z-koordinaatin laskussa voi käyttää havaintoja, joiden origo on muualla.

2) Tunnettava kameravakio ja kuvakanta. Tässä tehtävässä ne on annettu valmiina

3) Tehdään kuvahavainnot! Kannattaa laatia taulukko. Voidaan mitata suoraan pääpiste origona tai muuntaa muuten tehdyt havainnot pääpisteen koordinaattien avulla (ks. luentojen liitteenä olevat esimerkit). Jälleen kerran kameravakion ja kuvahavaintojen on oltava samassa järjestelmässä (pikseleinä tai metrisinä). Tässä ne ovat senttimetreinä!

4) Lasketaan

Huom. Tässä X ja Y laskussa käytettävät x ja y ovat vasemman kuvan kamerakoordinaatteja (siis origo pääpisteessä!!!

Kun kysytään avaruusetäisyyttä, se lasketaan kaikista kolmesta (XYZ) koordinaatista!

B=62 cm

c=25.5 cm

kamerakoordinaattihavainnot (origo pääpisteessä, x kasvaa oikealle, y kasvaa ylöspäin)

Lasketaan Z-koordinaatit

piste 21:  Z=(62 cm *25.5 cm)/-7.5 cm =  -210.8 cm

piste 22:  Z=(62 cm * 25.5 cm)/-6.8 cm = -232.5 cm

Lasketaan scale M = Z/c

piste 21: M=-210.8 cm/25.5 cm = -8.266667

piste 22: M=-232.5 cm/25.5 cm  = -9.117647

Lasketaan X ja Y

piste 21: X = M*x’= -8.266667*-2.1cm = 17.36 cm Y = M*y’= -8.266667*-0.1 cm = 0,267 cm

piste 22: X = M*x’= -9.117647*0.3 cm = -2.74 cm Y= M*y’= -9.117647*0.9 cm = -8.21 cm

avaruusetäisyys xyz-koordinaattien avulla

eli em. koordinaateista laskettuna 30,6 cm

4. (6 pist) Stereomalli deformoituu, kun keskinäisessä orientoinnissa käytetään väärää kameravakiota. Miten? Perustele vastaus.

Henrikin kommentti tenttiin 18.3.2002 (löytyy netissä olevista vanhoista kysymyksistä: . ”Kameravakion virhe deformoi kohteen eli kohde venyy tai kutistuu kuvaussuunnassa. Tässä perusteluina hyväksyttiin esimerkiksi hyvä piirros, josta deformaation luonne käy ilmi. Saman voi esittää myös parallaksikaavoilla. Z = c x B / px, eli jos kameravakio c on kaksinkertainen, Z-koordinaattikin on kaksinkertainen. Kuitenkin, X = (Z / c) x x ja Y = (Z / c) x y, eli X- ja Y-koordinaatit pysyvät entisillään, koska mittakaavaluvun Z / c arvo ei muutu.”

HUOM! Vaikka kameravakio ei ole keskinäisen orientoinnin tuntematon suure, on se mukana keskinäisessä orientoinnissa  vakiona.

”Virhe kameravakion c arvossa vääristää mallin muodon. Näissä kahdessa kuvassa on orientoitu sama kuvapari, mutta oikeanpuoleisessa kuvaparissa on käytetty kaksinkertaista kameravakiota. Neliö venyy kuvaussuunnassa eli Z-koordinaatin suunnassa kaksinkertaiseksi, kun puolestan mallin X- ja Y-koordinaatit säilyvät oikeina. Deformaatio on lineaarinen ja tässä sitä kutsutaan affiiniseksi eli venyneeksi. Tämä deformaatio voidaan kompensoida ulkoisen orientoinnin yhteydessä käyttämällä Z-koordinaattien rekisteröinnissä eri mittakaavaa kuin X- ja Y-koordinaateissa.”LUENTO 11

5. (6 pist) Tavanomaisessa ilmakuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin keskellä on kaksi kohdetta, joista toisen korkeus tiedetään 120 metriksi, toisen 145 metriksi. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä? Miten parallaksiero muuttuisi kohteiden sijaitessa mallin reunalla?

Lasku on ollut muuten tehtävänä 10.3.1998 tentissä! Ote Henrikin mallivastauksesta:

” 3: Luento 5: Stereoskooppinen mittaaminen. Parallaksieron voi laskea useammalla tavalla:

1. Laske parallaksit kummallekin etäisyydelle (Z) käyttäen parallaksikaavaa. Kuvakannan B voit laskea merenpinnasta.
2. Laske parallaksiero suoraan kaavasta, jolla arvioidaan korkeuksien mittaustarkkuuksia.

Huomaa, että parallaksiero voi saada hieman toisistaan poikkeavia arvoja riippuen siitä, mitä tehtävässä mainituista kolmesta korkeusluvusta käytetään vertauskohtana.”

c=150.0 mm = 0.150 m (voi käyttää f:n paikalla kaavoissa)

H = 4500 m

Kuvakoko 230 mm x 230 mm

b = 90 mm =0.090 m

Z1=120 m -> H1 = 4500m –120 m = 4380m

Z2 =145 m ->H2 = 4500m –145 m = 4355m

dZ = 145m –120 m = 25 m

Tapa 1

Kuvausmittakaavan laskeminen  (kaava ilmakuvauksen suunnitteluharjoitus), jos ei muista ulkoa, voi piirtää kuvan ja johtaa kaavan.

  eli 150.0 mm/4500 m = 1/m_b -> m_b = 4500 m /0.150m = 30000

Kuvausmittakaava on siis 1:30000
Kuvakanta B (merenpinnassa) on tällöin 0,090m *30000 = 2700 m

 
Parallaksikaava

 ratkaistaan p_x = (B*c)/ Z

px₁= (2700m * 0,150 m)/4380 m = 0.0925 m = 92.5 mm

px₂= (2700m * 0,150 m)/4355 m = 0.0930m = 93.0mm

Parallaksiero 0.5 mm

Tapa 2

vrt. idea tässä tehtävässä

dZ= - Z/b * dp_x

dp_x = -(b/Z)*dZ

dp_x =  - (0.090m/4500m)*25 m =0.0005m = 0.5 mm

Lasku on ollut muuten tehtävänä 10.3.1998 tentissä! Ote Henrikin mallivastauksesta:

” 3: Luento 5: Stereoskooppinen mittaaminen. Parallaksieron voi laskea useammalla tavalla:

3. Laske parallaksit kummallekin etäisyydelle (Z) käyttäen parallaksikaavaa. Kuvakannan B voit laskea merenpinnasta.
4. Laske parallaksiero suoraan kaavasta, jolla arvioidaan korkeuksien mittaustarkkuuksia.

Huomaa, että parallaksiero voi saada hieman toisistaan poikkeavia arvoja riippuen siitä, mitä tehtävässä mainituista kolmesta korkeusluvusta käytetään vertauskohtana.”  

Edellä olevat laskut on laskettu vertauskohtana merenpinta!

Miten parallaksiero muuttuisi kohteiden sijaitessa mallin reunalla? (teoriakysymys) (2 p)

Vastauksissa sekoitettiin parallaksiero kohteen korkeuserosta johtuvaan säteettäissiirtymään eli maastovirheeseen. (ks. esim. luento 4  ”säteettäissiirtymään perustuva yksikuvamittaus”). Se on ERI ASIA.

Useimmiten fotogrammetriassa kohteen koordinaattien määrittäminen perustuu nimenomaan vaakaparallaksien määrittämiseen kuvaparilta Pystyparallaksista taas pyritään orientoinnissa eroon.

KORKEUSEROSTA JOHTUVA PARALLAKSIERO EI MUUTU, VAIKKA KOHTEET SIJAITSISIVAT MALLIN REUNALLA. Tavanomaisessa ilmakuvauksessa kuvat on pyritty ottamaan pystykuvauksina.

Seuraavassa muistinvirkistykseksi teoriaa luennosta viisi:

”Kohdepisteen etäisyys Z on kääntäen verrannollinen parallaksiin ja suoraan verrannollinen kameroiden kuvakantaan B (projektiokeskusten välimatka) ja kameravakioon c ( ~ polttoväli). Toisin sanoen, mitä etäämpänä kohde sijaitsee, sitä pienempi on parallaksi, ja mitä lähempänä, sitä suurempi. Vastaavasti parallaksi kasvaa, jos kameroiden väli kasvaa, tai, jos kameran polttoväli kasvaa. ”

”Parallaksin käyttäytymistä voidaan havainnollistaa tarkastelemalla sitä vaiheittain eri koordinaattiakselien suunnassa. Jos kohdepistettä siirretään pitkin X-akselin suuntaista suoraa, kohteenpuoleisen parallaksikolmion korkeus eli Z-koordinaatti pysyy vakiona. Koska kameran- ja kohteenpuoleiset parallaksikolmiot ovat yhdenmuotoiset, kameroilla havaittava vaakaparallaksikaan ei muutu. ”

”Kun kohdepistettä siirretään Y-akselin suunnassa, vaakaparallaksi pysyy edelleenkin muuttumattomana. Vaakaparallaksi onkin vakio kaikilla niillä kohdepisteillä, jotka sijaitsevat samalla kuvatason suuntaisella tasolla”

Tentti 6.9.2004

1. (6 pist) Valitse seuraavasta luettelosta kuusi käsitettä , jotka selität lyhyesti:

keskusprojektio, pääpiste, kuvanadiiri, maastovirhe, mittakamera, projektiokeskus, reunamerkki, kameravakio, stereokuvauksen normaalitapaus, stereomallin kokonaisplastiikka, kuvakanta, stereokuvien kaksoisprojektio

2. (6 pist) Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

3. ( 6 pist) Fotogrammetrisessa mittausprosessissa tehdään erilaisia orientointeja. Sinulla on kaksi ilmakuvaa. Selvitä millaisia orientointeja kuville ja kuvaparille on tehtävä, jos haluat loppujen lopuksi saada mitattua kuvilta karttakoordinaatistojärjestelmässä. Mitä kussakin orientointivaiheessa kuvalle tai kuvaparille tapahtuu?

4. (6 pist) Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kameran fokusointietäisyys eli kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävällä näkyvän taaemman avoimena olevan oven etäisyys kameraparista. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

Merkitkää tarpeelliset apumerkinnät kuville ja jos käytätte oheista kopiokalvoviivoitinta, mainitkaa asiasta vastauspaperissanne. Muistakaa laittaa vastauspaperiinne riittävästi välivaiheita. Kuvat ja viivoitin palautetaan vastauspaperien mukana.

5. (6 pist) Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3 500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1 250 m ja jonoväli blokissa 2 500 m. Laske

•  kuvausmittakaava,

•  pituus- ja sivupeitto,

•  kuvanala maastossa.

Huom. älä säikähdä vaikket muitaisi tarvittavia kaavoja ulkoa. Jos ymmärrät kysymyksessä mainitut käsitteet, pystyt kyllä järkeilemään tarvittavat laskutoimitukset.

Vastauksista Katri Koistinen

1.      (6 pist) Valitse seuraavasta luettelosta kuusi käsitettä, jotka selität lyhyesti:
keskusprojektio, pääpiste, kuvanadiiri, maastovirhe, mittakamera, projektiokeskus, reunamerkki, kameravakio, stereokuvauksen normaalitapaus, stereomallin kokonaisplastiikka, kuvakanta, stereokuvien kaksoisprojektio

SEURAAVASSA OSASSA ON PITKIÄKIN SELITYKSIÄ. VASTAUKSENA TENTISSÄ OLEN KUITENKIN ODOTTANUT TÄSSÄ MUUTAMAN LAUSEEN TIIVISTÄ SELITYSTÄ, JOSSA ON OLENNAINEN!

keskusprojektio: ”Yksinkertaisin projektio on keskusprojektio, jossa kuva syntyy yhden pisteen - projektiokeskuksen - kautta kulkevien valonsäteiden avulla. Kuvaus on suora ja kuva kääntyy projektion aikana nurinpäin.” Luento 3

pääpiste: ”Pääpiste on projektiokeskuksesta kuvatasolle piirretyn normaalin kantapiste, eli se piste, jossa objektiivin optinen akseli leikkaa kuvatason”

kuvanadiiri: ”Kuvanadiri näkyy kuvalla maastonkohdassa, jossa kaikki pystysuorat viivat leikkaavat toisensa. Pystyilmakuvalla kuvanadiri on kuvan pääpisteessä.”

maastovirhe: ”Maaston korkeuseroista johtuvaa säteettäissiirtymää dr tai dR kutsutaan maastovirheeksi. Maastovirhe vaikuttaa aina kuvanadirin suuntaan tai siitä poispäin. Maastovirhettä kutsutaan virheeksi, mutta virhettä aiheutuu ainoastaan siinä tapauksessa, että kuvaa käytetään karttana. Virheen suuruus riippuu kohteen nadirietäisyydestä, r tai R, sekä siitä, miten paljon tarkasteltavan kohteen korkeus dH poikkeaa kuvausetäisyydellä H olevasta vertauspinnasta, tässä tapauksessa maan pinnasta.” Luento 12

mittakamera: ” Fotogrammetrisiin mittauksiin soveltuva, usein erikoisvalmisteinen kamera. Mittakameran tärkeimmät osat ovat objektiivi eli projektiokeskus ja kuvaportti eli kuvataso. Projektiokeskuksen tulee sijaita kuvaportin suhteen paikallaan. Mittakamera fokusoidaan usein jo tehtaalla kiinteästi niille kuvausetäisyyksille, joihin sitä käytetään. Projektiokeskuksen sijainti kalibroidaan ja tunnetaan kuvaportin suhteen tarkasti. Tämän vuoksi mittakameran rungolta edellytetään erityistä tukevuutta ja geometrista stabiiliutta. Projektiokeskus merkitään tehtaalla mittakameran kuvaporttiin reunamerkein. Reunamerkit sijoitetaan yleensä symmetrisesti siten, että niiden kautta piirretyt suorat leikkaavat toisensa kuvan keskellä eli pääpisteessä. Pääpiste on projektiokeskuksesta kuvatasolle piirretyn normaalin kantapiste, eli se piste, jossa objektiivin optinen akseli leikkaa kuvatason. Kameravakio ilmaisee projektiokeskuksen etäisyyden kuvatasosta.”

projektiokeskus: ”Projektiokeskus, jonka kautta kuvaussäteet kulkevat, kokoaa sädekimpun”. Realisaationa esim. objektiivi.

reunamerkki:  Mittakamerassa pääpiste on merkitty kuvaporttiin reunaan reuna- eli kehysmerkein 1', 2', 3' ja 4'. Reunamerkit kuvautuvat kuvalle ja niiden perusteella kameran pääpiste voidaan paikantaa kuvalta.

kameravakio: Kameravakio ilmaisee projektiokeskuksen etäisyyden kuvatasosta.

stereokuvauksen normaalitapaus: stereokuvauksen normaalitapauksessa kuvausakselit ovat yhdensuuntaiset ja kohtisuorassa kuvakantaa vastaan. (Lisäksi moni oli maininnut, että normaalitapauksessa kaikki sydänsuorat ovat yhdensuuntaisia )

stereomallin kokonaisplastiikka:  Huomattavasti lyhyemmät vastaukset ovat antaneet täydet pisteet, mutta tässä pitkä versio:

o        Keinotekoinen stereoskooppisen näkemisen illuusio voidaan saada aikaan kuvilla, jotka esittävät samaa kohdetta, mutta on projisoitu mielivaltaisen stereoskooppisen kannan päätepisteiden kautta. Käytettävän kannan pituus voi olla eri kuin silmien luonnollinen etäisyys eli etäisyyshavainnon voimakkuutta voidaan säätää. Myös kuvia suurentamalla ja pienentämällä voidaan muuttaa mielikuvaa havaituista etäisyyseroista.

o        Jos stereokuvaparin kuvanottovälin eli kannan pituus on n-kertainen kuvien tarkastelukannan pituuteen nähden ja kuvien suurennus on v-kertainen, niin voidaan laskea tarkastelun tai kojeen kokonaisplastiikan arvo:

P = n*v

·         Kokonaisplastiikkaa muuttamalla voidaan vaikuttaa kohteen etäisyyserojen tuntuun ja muodon havaitsemisen tarkkuuteen. Jos kokonaisplastiikka saa arvon 1, kohteen muoto vastaa kohteen luonnollista muotoa eli ilmakuvilla rakennukset näyttävät oikean korkuisilta, kun korkeutta verrataan rakennuksen kokoon sen vaakasuunnassa. Jos kokonaisplastiikka on kasvaa, rakennukset venyvät.

kuvakanta: kahden kuvan projektiokeskusten väli (kuva esim. luento 2)

stereokuvien kaksoisprojektio: ”Kaksoisprojektiossa kuvat projisioidaan tarkastelutasolla toistensa päälle. Kuvien erottelu toteutetaan stereolaseilla, jotka suodattavat kuvat ristiin. Vasemmalla silmällä havaitaan ainoastaan vasen ja oikealla silmällä ainoastaan oikea kuva. Ilman stereolaseja kuva näkyy kahtena, koska vaakaparallaksit näkyvät vastinpisteiden välisinä vaakasuuntaisina eroina. Stereolasien läpi katsottaessa parallaksierot muuttuvat korkeuseroiksi ja kuva näkyy kolmiulotteisena. Kaksoisprojektiossa kuvien erottelu voi perustua vastavärien käyttöön (anaglyfikuvat), valon polarisointiin tai kuvien vuorotteluun.” Luento 2

2. (6 pist) Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

Muutamia ajatuksia:

Ortokuva on ortogonaaliprojektiossa (Ilmakuva on keskusprojektio). Ortokuvalta on poistettu korkeuseroista johtuvat mittakaavaerot ja se on siten karttaprojektiossa. Ortokuvalta ei voi mitata esim. korkeuskäyriä. Se sopii esim. täydennyskartoitukseen.

Ortokuva on valokuva maastosta, joka esitetään karttaprojektiossa. Projektio on yhdensuuntaisprojektio ja se on kohtisuora vaakadatumiin nähden. Maaston jokainen piste esitetään ortokuvalla samassa mittakaavassa ja pisteet on georeferoitu kartan XY-koordinaattijärjestelmässä. Ortokuvaa tulkittaessa päälle tehtävät piirrokset ovat myös tässä karttaprojektiossa.

Stereokartoitettava alue on oltava näkyvissä vähintään kahdelta kuvalta. Ortokuvakartoituksessa voidaan käyttää yhtä kuvaa.

Ortokuva on ilmakuva, joka vastaa karttaa geometrialtaan ja mittakaavaltaan. Ortokuva on tulkitsematon kuva maastosta. Ortokuvasta on differentiaalisella oikaisulla poistettu geometriset vääristymät. Projektiivinen vääristymä johtuu kameran kallistumista ja perspektiivinen vääristymä maaston korkeuseroista. Ortokuva on pinta-ala tarkka ja soveltuu siten lukuisiin sovelluksiin.

TAI

Ortokuvasta on poistettu maaston korkeuseroista ja keskusprojektiosta johtuvat geometriset vääristymät eli se on valokuva maastosta, joka esitetään karttaprojektiossa. Projektio on yhdensuuntaisprojektio ja se on kohtisuora vaakadatumiin nähden. Maaston jokainen piste esitetään ortokuvalla samassa mittakaavassa ja pisteet on georeferoitu kartan XY-koordinaattijärjestelmässä. Ortokuvaa tulkittaessa päälle tehtävät piirrokset ovat myös tässä karttaprojektiossa. Maaston topografia jokaisessa pisteessä tunnetaan, Z = f (XY), ja korkeuden vaikutus kompensoidaan ortokuvaa tuotettaessa.Ortokuvalta voidaan tehdä suoraan tulkintaa karttaprojektiossa, mutta siltä ei voida mitata korkeustietoa.

Stereokuvaparin kumpikin kuva on keskusprojektio. Stereokartoituksessa kartoitus tapahtuu kahdelta kuvalta eli kohteet mitataan kolmiulotteisena eli XYZ-koordinaatteina. Tällöin myös maaston korkeuserojen vaikutus vaakakoordinaatteihin tulee huomioitua. Jos mitattaisiin yksittäiseltä kuvalta (joka on keskusprojektio) vaikuttaisi maastovirhe tuloksiin. Kartoitustulos voidaan sitten haluttaessa esittää karttaprojektiossa.

3. (6 pist) Fotogrammetrisessa mittausprosessissa tehdään erilaisia orientointeja. Sinulla on kaksi ilmakuvaa. Selvitä millaisia orientointeja kuville ja kuvaparille on tehtävä, jos haluat loppujen lopuksi saada mitattua kuvilta karttakoordinaatistojärjestelmässä. Mitä kussakin orientointivaiheessa kuvalle tai kuvaparille tapahtuu?

Peruspisteytys:

sisäinen orientointi – yksi kuva 2 pist

keskinäinen orientointi  - kuvaparin asemointi  2pist

ulkoinen/absoluuttinen orientointi – stereomallin orientointi tukipisteiden avulla kohdekoordinaatistoon  2 pist

Tämän tehtävän pisteytys oli vaikeaa. Perusajatuksena oli kuitenkin, että 2 pistettä sisäiseen orientointiin liittyen, 2 pistettä keskinäiseen orientointiin liittyen, 2 pistettä absoluuttiseen orientointiin liittyen. Mikäli oikean asian sekaan oli eksynyt ihan jotain muuta, niin painotin sitä suhteessa oikeaan asiaan. Vastauksesta tuli myös löytyä ”punainen lanka” eli orientointiprosessi (miten nuo orientoinnit liittyvät toisiinsa). Hyvässä vastauksessa oli onnistuttu TIIVISTÄMÄÄN seuraava asia ytimekkääksi prosessiksi.

Yhden kuvan orientointi

·         Mittausprosessin varsinainen fotogrammetrinen osa pelkistyy kuvien orientointeihin. Kuvan sisäisellä ja ulkoisella orientoinnilla "siirretään" tieto kohdekoordinaatistosta kuvalle, minkä jälkeen kaikilla kuvapisteillä ja jokaisen kuvan projektiokeskuksella on omat 3-D koordinaattinsa yhteisessä kohdekoordinaatistossa.

·         Sisäinen ja ulkoinen orientointi ovat yhden kuvan orientointikäsitteitä.

o        Sisäinen orientointi

§         Kameran sisäisen koordinaatiston origona on kameran projektiokeskus (kamerakoordinaatisto).

§         Sisäisellä orientoinnilla määritetään kameran projektiokeskuksen suhde siihen koordinaatistoon, jossa kuvahavainnot tehdään (kuvakoordinaatisto).

§         Sisäisen orientoinnin muuttujia ovat kameran pääpiste ja kameravakio.

§         Pääpiste on kameran projektiokeskuksesta kuvalle piirretyn normaalin kantapiste.

§         Kameravakiolla määritetään projektiokeskuksen etäisyys kuvatasosta.

o        Ulkoinen orientointi

§         Ulkoisena koordinaatistona toimii viime kädessä kohteen koordinaatisto (kohdekoordinaatisto).

§         Ulkoisella orientoinnilla määritetään kamerakoordinaatiston suhde kohdekoordinaatistoon.

§         Ulkoisen orientoinnin muuttujia ovat

§         kameran projektiokeskuksen koordinaatit kohdekoordinaatistossa, ja

§         kamera- ja kohdekoordinaatistojen väliset kiertokulmat.

·         Orientointien jälkeisessä mittaus- ja kartoitusvaiheessa jokainen kuvalta tulkittu kohdepiste muuttuu avaruussuoraksi, joka kulkee kuvan projektiokeskuksen kautta. Jossain sen jatkeella sijaitsee vastaava kohdepiste. Yksiselitteisesti tämä voidaan paikallistaa leikkaamalla avaruusuora toiselta kuvalta havaitulta, samaan pisteeseen kohdistuvalla avaruussuoralla (eteenpäinleikkaus avaruudessa).

·  Kuvaparin orientointi

·         Kuvaparin orientointi on fotogrammetrinen perustoiminto, jolla tuotetaan stereomalli kahdesta sisäisesti orientoidusta kuvasta. Stereomalli orientoidaan omaan, kohdekoordinaatistoista riippumattomaan 3-D koordinaatistoonsa (mallikoordinaatisto). Yksinkertaisinta on valita mallikoordinaatistoksi toisen kuvan kamerakoordinaatisto.

·         Kuvaparin varsinaisia orientointikäsitteitä ovat keskinäinen ja absoluuttinen orientointi.

o        Keskinäinen orientointi

§         Keskinäisellä orientoinnilla määritetään kahden kuvan keskinäinen asema samaksi kuin se oli kuvaustilanteessa. Tämä tehdään esimerkiksi toista kuvaa siirtämällä ja kiertämällä. Orientoinnin muuttujia ovat silloin koordinaatistomuunnoksen kolme siirtoa ja kolme kiertoa.

§         Keskinäisen orientoinnin muuttujia on viisi. Koordinaatistomuunnoksen kolmesta siirrosta yksi voidaan määrittää vapaasti, koska kuvakannan pituus ei vaikuta keskinäiseen orientointiin, ainoastaan stereomallin mittakaavaan.

§         Käytännössä keskinäinen orientointi tehdään kuvaliitosorientointina tai riippumattomien kuvaparien orientointina.

§         Kuvaliitosorientoinnissa orientointi tehdään vain toista kuvaa käyttäen, jolloin muuttuat ovat kaksi siirtoa ja kolme kiertoa.

§         Riippumattomien kuvaparien orientoinnissa orientointi tehdään kumpaakin kuvaa kiertäen. Käytettävissä on viisi kiertoa, koska kuvakannan ympäri kierrettäessä keskinäiseen orientointiin vaikuttaa vain näiden kiertokulmien erotus.

o        Absoluuttinen orientointi

§         Absoluuttisella orientoinnilla määritetään stereomallin mallikoordinaatiston suhde kohdekoordinaatistoon. Koordinaatistomuunnoksena absoluuttinen orientointi on yhdenmuotoismuunnos lisättynä mittakaavakorjauksella.

§         Absoluuttisen orientoinnin muuttujia on seitsemän: kolme siirtoa,kolme kiertoa ja mittakaava.

4. (6 pist) Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kameran fokusointietäisyys eli kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävällä näkyvän taaemman avoimena olevan oven etäisyys kameraparista. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

Merkitkää tarpeelliset apumerkinnät kuville ja jos käytätte oheista kopiokalvoviivoitinta, mainitkaa asiasta vastauspaperissanne. Muistakaa laittaa vastauspaperiinne riittävästi välivaiheita. Kuvat ja viivoitin palautetaan vastauspaperien mukana.

Annetut arvot:   B=121 cm = 1,21 m

                                    c = 25.5 cm = 0,255 m

                                    mitataan kuvalta parallaksi

Tarvittavat kaavat löytyvät luennolta 5:
                                    vaakaparallaksi px=x”-x’ja 

Parallaksin mittausta ja laskemistapaa on tarkemmin selitetty

x” = 10, 9 cm  x’=12,6 cm (nämä on mitattu kummankin kuvan vasemmasta reunasta, koska pelkkää Z-koordinaattia laskettaessa ei tarvitse välttämättä käyttää pääkeskipisteen mukaan laskettuja kuvahavaintoja).

px = 10,9 cm – 12, 6 cm = -1,7 cm = -0,017 m

Z=(1,21m*0,255 m)/-0,017m =  -18,15 m

Etäisyys kameraparista on 18,2 m

5. (6 pist) Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3 500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1 250 m ja jonoväli blokissa 2 500 m. Laske

o       kuvausmittakaava,

o       pituus- ja sivupeitto,

o       kuvanala maastossa.

Annetut tiedot

lentokorkeus = 3500 m

c = f  = 21 cm = 0,21 m

kuvakoko= 230 mm x 230 mm = 0,23 m x 0,23 m

kuvaväli jonolla  a = 1250 m

Kuvausmittakaava (1,5 pistettä)

voidaan laskea esim.  (ilmakuvauksen suunnitteluharjoituksen materiaali)

TAI

   (luento 4)

Lasken tässä käyttäen jälkimmäistä eli m = 3500 m/ 0,21 m = 16666,667 eli  mittakaava = 1:16700

Kuvanala maastossa (1,5 pistettä)

Kaavalla esim näin  TAI voi myös tulkita mittakaavasta paljonko sentti kuvalla on maastossa ja laskea sivun pituuden näin ja edelleen tietty kuva-ala maastossa =  sivunpituus * sivunpituus

Sivunpituus maastossa = 16667 * 0,23 m = 3833 m   (0,5 pistettä)

Kuva-ala maastossa = 3833 m * 3833 m = 14691889 m²

eli 14,7 km²

  (0,5 pistettä + 0,5 pistettä muuntamisesta järkevään yksikköön)

Pituuspeitto (1,5 pistettä)
            Pituuspeitto lasketaan kuvavälistä jonolla eli 1250 m, lisäksi tarvitaan kuvakokoa

Kuvanottopaikkojen välimatka (kuvakanta)   

Sijoitettaan arvot: b= 1250 m, s_kuva = 0,23 m, m_b=16667 eli kuvasivu maastossa oli 3833m (tällä korvattu s_kuva * m_b)

                        Pituuspeitto = 100-100*(1250 m/3833m)  eli Pituuspeitto 67,4 %

Riippuen pyöristyksistä voi vastaus voi poiketa hiukan tästä

Sivupeitto (1,5 pistettä)
            Sivupeitto lasketaan jonojen välimatkasta eli 2500 m

Kuvausjonojen välimatka

eli tässä q on se sivupeitto

Sijoitetaan arvot a=2500 m, s_kuva = 0,23m, m_b=16667 eli kuvasivu maastossa oli 3833m (tällä korvattu s_kuva * m_b)

Sivupeitto = 100-100*(2500m/3833m) eli Sivupeitto 34,8%

MIELENKIINTOISTA LASKUISSA; SILLÄ 2500m/1250m = 2 eli pitäisi olla sivupeitto x 2 = pituuspeitto...

Tentti 4.5.2004

1 . (6 pist) Selitä lyhyesti seuraavat käsitteet

•  keskusprojektio

•  projektiokeskus

•  reunamerkki

•  kameravakio

•  stereokuvauksen normaalitapaus

•  stereomallin kokonaisplastiikka

2 . (6 pist)

Mitä tuntemattomia sisältyy

• yhden kuvan sisäiseen orientointiin,
• yhden kuvan ulkoiseen orientointiin,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvankiertomenetelmällä,
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?

3. (6 pist)

Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan

• stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja
• ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen.

Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

4 . (6 pist)

Oheisessa stereokuvaparissa laatikot_left ja laatikot_right on kuvattu laatikoita. Kuvapari on kuvattu normaalitapauksen mukaisena stereoparina. Kuvakanta on 62 cm. Kuvat on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on määritetty etukäteen. Määritä pisteparin 27 ja 28 välinen avaruusetäisyys . Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla (mainitse siitä vastauspaperissa). Palauta myös kuvat mahdollisine merkintöineen.

5. (6 pist) Perinteisten stereokartoituskojeiden tilalle ovat tulleet digitaaliset fotogrammetriset työasemat. Digitaalisessa fotogrammetrisessa stereotyöasemassa stereonäyttö voidaan toteuttaa eri tavoin, mm. sterokuvien kaksoisprojektioon perustuen. Mitä tarkoittaa stereokuvien kaksoisprojektio? Millaisin eri tavoin se voidaan toteuttaa?

| mallivastaukset 4.5.2004 |
Tentti 4.5.2004 /Katri Koistinen

1. (6 pist) Selitä lyhyesti seuraavat käsitteet

o      keskusprojektio : ”Yksinkertaisin projektio on keskusprojektio, jossa kuva syntyy yhden pisteen - projektiokeskuksen - kautta kulkevien valonsäteiden avulla. Kuvaus on suora ja kuva kääntyy projektion aikana nurinpäin.” Luento 3, 1 pist. 

o      projektiokeskus: ”Projektiokeskus, jonka kautta kuvaussäteet kulkevat, kokoaa sädekimpun”. Realisaationa esim. objektiivi.

o      reunamerkki:  Mittakamerassa pääpiste on merkitty kuvaporttiin reunaan reuna- eli kehysmerkein 1', 2', 3' ja 4'. Reunamerkit kuvautuvat kuvalle ja niiden perusteella kameran pääpiste voidaan paikantaa kuvalta.

o      kameravakio: Kameravakio ilmaisee projektiokeskuksen etäisyyden kuvatasosta.

o      stereokuvauksen normaalitapaus: stereokuvauksen normaalitapauksessa kuvausakselit ovat yhdensuuntaiset ja kohtisuorassa kuvakantaa vastaan. (Lisäksi moni oli maininnut, että normaalitapauksessa kaikki sydänsuorat ovat yhdensuuntaisia )

·        stereomallin kokonaisplastiikka:  Huomattavasti lyhyemmät vastaukset ovat antaneet täydet pisteet, mutta tässä pitkä versio:

o       Keinotekoinen stereoskooppisen näkemisen illuusio voidaan saada aikaan kuvilla, jotka esittävät samaa kohdetta, mutta on projisoitu mielivaltaisen stereoskooppisen kannan päätepisteiden kautta. Käytettävän kannan pituus voi olla eri kuin silmien luonnollinen etäisyys eli etäisyyshavainnon voimakkuutta voidaan säätää. Myös kuvia suurentamalla ja pienentämällä voidaan muuttaa mielikuvaa havaituista etäisyyseroista.

o       Jos stereokuvaparin kuvanottovälin eli kannan pituus on n-kertainen kuvien tarkastelukannan pituuteen nähden ja kuvien suurennus on v-kertainen, niin voidaan laskea tarkastelun tai kojeen kokonaisplastiikan arvo:

P = n*v

·        Kokonaisplastiikkaa muuttamalla voidaan vaikuttaa kohteen etäisyyserojen tuntuun ja muodon havaitsemisen tarkkuuteen. Jos kokonaisplastiikka saa arvon 1, kohteen muoto vastaa kohteen luonnollista muotoa eli ilmakuvilla rakennukset näyttävät oikean korkuisilta, kun korkeutta verrataan rakennuksen kokoon sen vaakasuunnassa. Jos kokonaisplastiikka on kasvaa, rakennukset venyvät.

2. (6 pist)

Mitä tuntemattomia sisältyy

• yhden kuvan sisäiseen orientointiin?
•  Sisäisen orientoinnin muuttujia ovat kameran pääpiste ja kameravakio.
• Pääpiste on kameran projektiokeskuksesta kuvalle piirretyn normaalin kantapiste.
• Kameravakiolla määritetään projektiokeskuksen etäisyys kuvatasosta
• yhden kuvan ulkoiseen orientointiin?
• Ulkoisen orientoinnin muuttujia ovat
• kameran projektiokeskuksen koordinaatit kohdekoordinaatistossa, ja
• kamera- ja kohdekoordinaatistojen väliset kiertokulmat.
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä?
• Keskinäisen orientoinnin muuttujia on viisi.
• Kuvaliitosorientoinnissa orientointi tehdään vain toista kuvaa käyttäen, jolloin muuttuat ovat kaksi siirtoa ja kolme kiertoa.
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvankiertomenetelmällä?
• Keskinäisen orientoinnin muuttujia on viisi.
• Riippumattomien kuvaparien orientoinnissa orientointi tehdään kumpaakin kuvaa kiertäen. Käytettävissä on viisi kiertoa, koska kuvakannan ympäri kierrettäessä keskinäiseen orientointiin vaikuttaa vain näiden kiertokulmien erotus.
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?
• Absoluuttisen orientoinnin muuttujia on seitsemän: kolme siirtoa,kolme kiertoa ja mittakaava

Arvostelusta: olen arvostellut tämän kysymyksen kohtalaisen lievästi.

3. (6 pist)

 Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan

• stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja
• ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen.

Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

Muutamia ajatuksia:

Ortokuva on ortogonaaliprojektiossa (Ilmakuva on keskusprojektio). Ortokuvalta on poistettu korkeuseroista johtuvat mittakaavaerot ja se on siten karttaprojektiossa. Ortokuvalta ei voi mitata esim. korkeuskäyriä. Se sopii esim. täydennyskartoitukseen.

Ortokuva on valokuva maastosta, joka esitetään karttaprojektiossa. Projektio on yhdensuuntaisprojektio ja se on kohtisuora vaakadatumiin nähden. Maaston jokainen piste esitetään ortokuvalla samassa mittakaavassa ja pisteet on georeferoitu kartan XY-koordinaattijärjestelmässä. Ortokuvaa tulkittaessa päälle tehtävät piirrokset ovat myös tässä karttaprojektiossa.

Stereokartoitettava alue on oltava näkyvissä vähintään kahdelta kuvalta. Ortokuvakartoituksessa voidaan käyttää yhtä kuvaa.

4. (6 pist)

Oheisessa stereokuvaparissa laatikot_left ja laatikot_right on kuvattu laatikoita. Kuvapari on kuvattu normaalitapauksen mukaisena stereoparina. Kuvakanta on 62 cm. Kuvat on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on määritetty etukäteen. Määritä pisteparin 27 ja 28 välinen avaruusetäisyys. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla (mainitse siitä vastauspaperissa). Palauta myös kuvat mahdollisine merkintöineen.

Vastaus:

B=62cm = 0.62 m

kuvakoko 1280 x 1024 pikseliä, kameravakio c=1360 pikseliä

Muutettava metreiksi, mittaamalla kuvakoko paperilla ja sitten suhteessa siihen.

”Kameravakio määritetään suhteessa kuvasivun pituuteen ja suhde on sama kuin kameravakion suhde samaan kuvasivuun pikseleinä: 1360/1280 tai 1360/1024.” Luento 6

Kuvakoordinaatisto: origo esim. nurkassa

Kamerakoordinaatisto: origo pääpisteessä ja oikeakätinen

Kuvahavainnot pisteelle 27 ja 28. Z:n laskussa voi käyttää sellaisia, joiden origo on vasemmassa alanurkassa, mutta XY-koordinaattien laskua varten viimeistään tarvitaan pääpistekeskiset kuvahavainnot

Luennon 6 esimerkissä kameravakion arvo on ollut 1361 eli eroaa pikselillä tenttikysymyksen versiosta.

Avaruusetäisyyden käsite osoittautui vieraaksi tässä yhteydessä. Niinpä päädyin käyttämään koko tentin arvostelussa ns. lievempää asteikkoa.

Tämän tehtäväkohdan pisteytys:
Kameravakion muunnos metriseksi tai muulla tavoin oikein käyttö: 1 pist
Z-koordinaatti pisteille 27 ja 28: 2 pist
XY-koordinaatit pisteille 27 ja 28: 2 pist
Avaruusetäisyyden arvo s= neliojuuri[(X₂₈-X₂₇)²+(Y₂₈-Y₂₇)+(Z₂₈-Z₂₈)

Tehtävä esimerkin omaisesti ratkaistuna:

kuvakoordinaatistot (x_left, y_left, x_right, y_right): origo kuvan vasemmassa alanurkassa, x kasvaa oikealle, y kasvaa ylös

kamerakoordinaatistot (x',y', x'', y''): origo kuvan pääpisteessä, x kasvaa oikealle, y kasvaa ylös

Vaakaparallaksi px=x”-x’

Tarvittavat parallaksikaavat. HUOM x’ ja y’ on siis oltava kamerakoordinaatteja. Yksiköt on huomioitava eli c kannattaa muuttaa metriseksi ensin.

Taulukossa eivät näy yksiköt, XYZ ovat metreissä ja M on kerroin eli yksikötön.

X- ja Y-koordinaattien laskussa on käytetty vasemman kuvan koordinaatteja x’ ja y’.

Pisteiden 27 ja 28 välinen avaruusetäisyys, joka on siis laskettu kaavalla s= neliojuuri[(X₂₈-X₂₇)²+(Y₂₈-Y₂₇)+(Z₂₈-Z₂₈)

Vastaus 0.33 m (Todellisuudessa laatikko on 0.35 m)

5. (6 pist) Perinteisten stereokartoituskojeiden tilalle ovat tulleet digitaaliset fotogrammetriset työasemat. Digitaalisessa fotogrammetrisessa stereotyöasemassa stereonäyttö voidaan toteuttaa eri tavoin, mm. sterokuvien kaksoisprojektioon perustuen. Mitä tarkoittaa stereokuvien kaksoisprojektio? Millaisin eri tavoin se voidaan toteuttaa?

stereokuvien kaksoisprojektio: ”Kaksoisprojektiossa kuvat projisioidaan tarkastelutasolla toistensa päälle. Kuvien erottelu toteutetaan stereolaseilla, jotka suodattavat kuvat ristiin. Vasemmalla silmällä havaitaan ainoastaan vasen ja oikealla silmällä ainoastaan oikea kuva. Ilman stereolaseja kuva näkyy kahtena, koska vaakaparallaksit näkyvät vastinpisteiden välisinä vaakasuuntaisina eroina. Stereolasien läpi katsottaessa parallaksierot muuttuvat korkeuseroiksi ja kuva näkyy kolmiulotteisena. Kaksoisprojektiossa kuvien erottelu voi perustua vastavärien käyttöön (anaglyfikuvat), valon polarisointiin tai kuvien vuorotteluun.” Luento 2

Tentti 15.3.2004

1 . (6 pist) Selitä lyhyesti seuraavat käsitteet

• keskusprojektio
• pääpiste
• kuvanadiiri
• maastovirhe
• mittakamera
• stereokuvien kaksoisprojektio

2 . (6 pist) Fotogrammetrisessa mittausprosessissa tehdään erilaisia orientointeja. Sinulla on kaksi ilmakuvaa. Selvitä millaisia orientointeja kuville ja kuvaparille on tehtävä, jos haluat loppujen lopuksi saada mitattua kuvilta karttakoordinaatistojärjestelmässä. Mitä kussakin orientointivaiheessa kuvalle tai kuvaparille tapahtuu?

3 . (6 pist) Miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkeavat toisistaan?

4+5 (yht 12 pistettä):

Tentin liitteenä on kaksi kuvaa (kuva1, kuva2), joilta on poistettu piirtovirheet. Stereokuvapari on otettu laboratorion uusimmalla digitaalikameralla stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti. Tähtäyssäteet ovat käytävän suuntaiset. Kuvanottopaikkojen välimatka on 1.22 metriä. Kattoriman pituus on 2.394 m.

Kattorimojen etureunojen etäisyyksiä:

• kattorima 3.304 m
• kattorima 3.922 m
• kattorima 4.530 m
• kattorima 5.145 m
• kattorima 5.756 m

a) Määritä kameran kameravakio

b) Määritä kuvaan merkityn valaisimen pituus

c) Miten oheisista kuvista muodostettu stereomalli deformoituu, jos kameroiden välinen etäisyys olisikin mitattu väärin?

Mittaukset suoritetaan liitteenä olevilta suuremmilta kuvilta. Oheisiin pikkukuviin on merkitty joitakin selventäviä aputietoja. Merkitkää tarpeelliset apumerkinnät kuville ja jos käytätte oheista kopiokalvoviivoitinta, mainitkaa asiasta vastauspaperissanne. Muistakaa laittaa vastauspaperiinne riittävästi välivaiheita. Kuvat ja viivoitin palautetaan vastauspaperien mukana.

 

Vasen kuva                       Oikea kuva

Tentti  8.11.2003

• 1. Selitä lyhyesti käsitteet
• stereokuvien kaksoisprojektio,
• stereomallin kokonaisplastiikka.
• 2. Laske rakennuksen korkeus dZ kuvalle merkityn parallaksihavainnon perusteella.

• 3. Eräässä kuvauksessa on vaadittu, että kuvaliike saa olla enintään 0,015 mm. Lentokorkeus on 800 m ja kameravakio 152 mm sekä lentokoneen minimilentonopeus 160 km/h. Mikä on pisin mahdollinen valotusaika?
• 4.  Rakennuksen julkisivu kuvataan stereokuvauksena 20 m:n etäisyydeltä niin, että kuvaussuunta on kohtisuoraan seinää vasten. Kuvauksessa käytetään stereomittakameraa, jonka kanta on b = 120 cm, polttoväli on 60 mm ja kuvakoko vaakasuunnassa 70 mm ja pystysuunnassa 90 mm. Julkisivu piirretään stereomittauskojeella. Stereomittauksen koordinaattikeskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.030 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.020 mm. Laske kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla, kuvaparin stereopeitto rakennuksen julkisivulla, ja arvioi stereomittauksen kohdekoordinaattien keskivirheet.
• 5. Mikä on ilmakuvan mittakaava? Vertaa ilmakuvan ja ortokuvan mittakaavakäsitteitä keskenään.

Tentti 8.9.2003

1. Mitä tarkoitetaan käsitteellä stereokuvauksen normaalitapaus?
2. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
• objektiivin polttoväli - kameravakio,
• stereoskooppi - stereokartoituskoje,
• fotogrammetria - kaukokartoitus.
3. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan -c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kohteen muoto vääristyy, jos kameravakion arvo määritetään väärin ja kohdekoordinaatit XYZ lasketaan esimerkiksi kameravakion arvolla, joka on puolet oikeasta arvostaan?
4. Mikä on ilmakuvan mittakaava? Vertaa ilmakuvan ja ortokuvan mittakaavakäsitteitä keskenään.
5. Eräässä kuvauksessa on vaadittu, että kuvaliike saa olla enintään 0,015 mm. Lentokorkeus on 800 m ja kameravakio 152 mm sekä lentokoneen minimilentonopeus 160 km/h. Mikä on pisin mahdollinen valotusaika?

Tentti 17.3.2003

• 1. Mitä ymmäretään käsitteellä stereomallin kokonaisplastiikka?
• 2. Pystykuvan lentokorkeus on 500 m maanpinnan yläpuolella. Kuvakanta on mitattu kuvalta, b = 85 mm. Laske rakenteen korkeus, kun kuvalta on mitattu xA' = 40 mm, xB' = 42 mm, xA'' = -30 mm ja xB'' = -32 mm.

• 3. Miten pääpisteen virhe deformoi stereomallin?
• 4. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvat on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on  määritetty etukäteen. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävän korkeus?
• 5. Stereomallin ulkoinen orientointi.

Tentti 9.11.2002

1. Mitä ymmäretään käsitteellä stereomallin kokonaisplastiikka?
2. Selitä seuraavat käsiteparit vertaillen käsitteitä toisiinsa
• kameravakio - objektiivin polttoväli.
• kuvan pääpiste – kuvan nadiripiste,
• kuvan sisäinen orientointi - kuvan ulkoinen orientointi,
3. Selitä, mitä ovat stereomallin mallideformaatiot ja mistä ne johtuvat.
4. Oheiset kuvat (Liite) on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on  määritetty etukäteen. Kuvapari on pyritty kuvaamaan stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti ja kuvakanta on 0.62 m. Laske pisteiden 33 ja 34 välinen avaruusetäisyys.
5. Miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan?

Tentti 9.9.2002

1. Stereokuvauksen normaalitapauksessa etäisyyshavainnot kamerasta kohteeseen voidaan laskea parallaksihavainnoista. Miten etäisyyshavainnon epätarkkuus voidaan arvioida, kun parallaksihavainnon epätarkkuus tunnetaan.
2. Selitä lyhyesti käsitteet
1. keskusprojektio,
2. sydänpiste,
3. pääpiste,
4. pystykuva,
5. kuvanadiri.
3. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan – c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kohteen muoto vääristyy, jos kameravakion arvo määritetään väärin ja kohdekoordinaatit XYZ lasketaan esimerkiksi kameravakion arvolla, joka on puolet oikeasta arvostaan?
4. Maastotietokantaa kuvattaessa käytetään välikulmakameraa (kameravakio on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvamittakaava on 1 :  31,000 ja peitto lentosuunnassa 60%. Laske kantasuhde.
5. Miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan?

Tentti 7.5.2002

1. Stereokuvauksen normaalitapauksessa etäisyyshavainnot kamerasta kohteeseen voidaan laskea parallaksihavainnoista. Miten etäisyyshavainnon epätarkkuus voidaan arvioida, kun parallaksihavainnon epätarkkuus tunnetaan.
2. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
• objektiivin polttoväli - kameravakio,
• stereoskooppi - stereokartoituskoje,
• fotogrammetria - kaukokartoitus.
3. Selitä seuraavat käsiteparit ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen ja ulkoinen orientointi,
• keskinäinen ja absoluuttinen orientointi.
4. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3 500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1 250 m ja jonoväli blokissa 2 500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kuvanala maastossa.
5. Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

Tentti  18.3.2002

• 1. Selitä lyhyesti käsitteet
• stereokuvien kaksoisprojektio,
• stereomallin kokonaisplastiikka.
• 2. Laske rakennuksen korkeus dZ kuvalle merkityn parallaksihavainnon perusteella.

• 3. Oheisessa stereokuvaparissa laatikot_left ja laatikot_right on kuvattu laatikoita. Kuvapari on kuvattu normaalitapauksen mukaisena stereoparina. Kuvakanta on 62 cm. Kuvat on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on määritetty etukäteen. Määritä pisteparin 31-34 välinen avaruusetäisyys. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

• 4. Matalakuvauksessa käytettiin laajakulmakameraa (kameravakio on 15 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvauskorkeus oli 1050 m ja kuvaus tehtiin 60 % sivupeitolla. Kuvapari orientoitiin stereokartoituskojeesssa. Tarkan stereomittauksen yhteydessä arvioitiin koordinaattikeskivirheen olleen kuvalla 0.010 mm ja  parallaksimittauksen keskivirheen olleen kuvalla 0.007 mm. Arvioi koordinaattien mittaustarkkuus maastossa.
• 5. Stereomalli deformoituu, kun keskinäisessä orientoinnissa käytetään väärää kameravakiota. Miten? Perustele vastaus.

• 4. Kuvan mittakaava on 1 : 7'000, joten vaakatason eli X- ja Y-koordinattien osalta mittausttarkkuus on 70 mm. Parallaksimittauksen tarkkuus on yleensä parempi kuin kuvan x- ja y-koordinaattien. Kohteessa Z-koordinaattien mittaustarkkuutta heikentää kantasuhde, joka on B/H eli tässä tapauksessa 644 m / 1050 m = 0,6. Z-koordinaattien tarkkuudeksi saadaan 7000 x 0,007 / 0,6 = 80 mm.
• 5. Kameravakion virhe deformoi kohteen eli kohde venyy tai kutistuu kuvaussuunnassa. Tässä perusteluina hyväksyttiin esimerkiksi hyvä piirros, josta deformaation luonne käy ilmi. Saman voi esittää myös parallaksikaavoilla. Z = c x B / px, eli jos kameravakio c on kaksinkertainen, Z-koordinaattikin on kaksinkertainen. Kuitenkin, X = (Z / c) x x ja Y = (Z / c) x y, eli X- ja Y-koordinaatit pysyvät entisillään, koska mittakaavaluvun Z / c arvo ei muutu.

Tentti  10.9.2001

1. Fotogrammetrisessa kartoituksessa maaston korkeus- ja syvyyserojen  mittaaminen perustuu stereotulkintaan ja ns. parallaktisen kulman ja sen muutosten havaitsemiseen. Ihminen pystyy havaitsemaan silmillään parallaktisen kulman muutoksia, jotka ovat niinkin pieniä kuin 0.1 mrad. Kun tiedetään, että ihmisen silmäväli on keskimäärin 65 mm, voidaan laskea, että kaikki yli 650 m etäisyydellä sijaitsevat kohteet näkyvät parallaktisessa kulmassa, joka on pienempi kuin silmän erotuskyky 0.1 mrad. Toisin sanoen, tätä kauempana olevien kohteiden keskinäisiä etäisyyseroja ei kyetä enään paljain silmin havaitsemaan. Kartoitusilmakuvauksia tehdään yleisesti lentokorkeuksilla, jotka vaihtelevat matalakuvausten 450 m:stä korkeakuvausten vajaaseen 10 km:iin. Mihin näillä havaintoetäisyyksillä perustuu mahdollisuus käyttää ihmisen stereonäkökykyä maastomallin korkeuserojen kartoittamiseen?
2. Selitä lyhyesti käsitteet
• keskusprojektio,
• sydänpiste,
• pääpiste,
• pystykuva,
• kuvanadiri.
3. Selitä seuraavat käsiteparit ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen ja ulkoinen orientointi,
• keskinäinen ja absoluuttinen orientointi.
4. Mikä on stereokartoituskoje? Vertaa sitä myös stereoskooppiin.
5. Rakennuksen julkisivu kuvataan stereokuvauksena 20 m:n etäisyydeltä niin, että kuvaussuunta on kohtisuoraan seinää vasten. Kuvauksessa käytetään stereomittakameraa, jonka kanta on b = 120 cm, polttoväli on 60 mm ja kuvakoko vaakasuunnassa 70 mm ja pystysuunnassa 90 mm. Julkisivu piirretään stereomittauskojeella. Stereomittauksen koordinaattikeskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.030 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.020 mm. Laske kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla, kuvaparin stereopeitto rakennuksen julkisivulla, ja arvioi stereomittauksen kohdekoordinaattien keskivirheet.

1. 1: http://foto.hut.fi/opetus/300/luennot/2/2.html#Stereomallin kokonaisplastiikka
2. 5: http://foto.hut.fi/opetus/300/luennot/4/4.html ja http://foto.hut.fi/opetus/300/luennot/5/5.html
• Kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla on 1 : 333.
• mittakaavaluku = kuvausetäisyys 20 m / polttoväli 60 mm
• Stereopeitto rakennuksen julkisivulla 22,1 m tai 95 %
• kuvasivun pituus julkisivulla = kuvasivu 70 mm * mittakaavaluku 333 = 23.3 m
• stereopeitto = kuvasivu - kuvakanta 1,20 m
• Kohdekoordinaattien keskivirheet seinän tasolla 10 mm
• keskivirhe kohteessa = keskivirhe kuvalla 0.030 mm * mittakaavaluku 333
• Kohdekoordinaattien keskivirheet seinällä kuvaussuunnassa 110 mm
• keskivirhe kuvaussuunnassa = parallaksimittauksen keskivirhe kuvalla 0,020 mm * mittakaavaluku 333 / kantasuhde 0,06
• kantasuhde = kanta 1,20 m / kuvausetäisyys 20 m = 0,06

Tentti 11.5.2001

1. Stereokuvien katselu ilman apuvälineitä.
2. Fotogrammetrinen mittausprosessi.
3. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
1. objektiivin polttoväli - kameravakio,
2. stereoskooppi - stereokartoituskoje,
3. fotogrammetria - kaukokartoitus.
4. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan – c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kohteen muoto vääristyy, jos kameravakion arvo määritetään väärin ja kohdekoordinaatit XYZ lasketaan esimerkiksi kameravakion arvolla, joka on puolet oikeasta arvostaan?
5. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvat on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on  määritetty etukäteen. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävän leveys?

Tentti 9.4.2001

1. Mitä ymmäretään käsitteellä stereomallin kokonaisplastiikka?
2. Stereomalli deformoituu, kun keskinäisessä orientoinnissa käytetään väärää kameravakiota. Miten?
3. Maastotietokantaa kuvattaessa käytetään välikulmakameraa (kameravakio on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvamittakaava on 1 :  31,000 ja peitto lentosuunnassa 60%. Laske kantasuhde.
4. Tee kuvaussuunnitelma alueelle, jonka koko on 3.3 km x 5 km. Kartoitus tehdään mittakaavaan 1 : 1000.  Kuvaus tehdään lajakulmakameralla 1000 m korkeudelta. Kameravakio on 150 mm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm.
5. Oheiset kuvat (Liite) on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on  määritetty etukäteen. Kuvapari on pyritty kuvaamaan stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti ja kuvakanta on 0.62 m. Laske pisteiden 17 ja 18 välinen avaruusetäisyys.

• 1: luennot/2/2.html#Stereomallin kokonaisplastiikka
• 2: Virhe kameravakiossa aiheuttaa lineaarisen vääristymän. Kaksinkertainen kameravakio venyttää kohteen kuvaussuuntaan kaksinkertaiseksi. luennot/11/11.html#Mallideformaatiot
• 3: Tässä kysyttiin kantasuhdetta (base-to-height-ratio, base-to-distance ratio), mutta useimmat vastasivat laskemalla kannan. Kumpikin hyväksyttiin.
• Ilmakuvauksissa kantasuhde lasketaan suhteena kanta/kuvauskorkeus, tai (kanta kuvalla)/kameravakio.
• Tässä: 2850 m / 6510 m = 0.45, tai 40/100 x 230 mm / 210 mm = 0.45.
• Välikulmakameraa yleisemmin käytetyllä laajakulmakameralla (c = 150 mm) kantasuhde on 0.60.
• Kantasuhteella on merkitystä, kun arvioidaan kuvaparilta tehdyn etäisyyshavainnon epätarkkuutta. Suurentamalla kuvauksen kantasuhdetta etäisyyshavaintojen tarkkuus paranee.
• 5: Avaruusetäisyys lasketaan kummankin pisteen kaikista kolmesta koordinaatista, ei pelkästään Z-koordinaateista.

Tentti 13.3.2001

1. Mitä tarkoitetaan käsitteellä stereokuvauksen normaalitapaus?
2. Mitä tarkoitetaan käsitteellä stereokuvien kaksoisprojektio?
3. Kartoitusalue, joka on kooltaan 3,6 x 8,6 km, kuvataan laajakulmakameralla. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 150 mm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaus tehdään tavanomaisilla pituus- ja sivupeitoilla. Laske kuvaukseen tarvittavien jonojen ja kuvien lukumäärä.
4. Washington-monumentti pystytettiin 1800-luvulla USA:n ensimmäisen presidentin George Washingtonin muistomerkiksi. Oheisessa kuvassa (Liite 1) muistomerkki on kuvattu Ikonos-satelliitilla, jonka ratakorkeus on 680 km. Ikonos-satelliitin keilaimen kuva-alkio (pikseli) on  kooltaan 1 m. Mittaa ja laske muistomerkin korkeus, kun tiedetään, että  oheisen osakuvan koko on 600 x 593 pikseliä (leveys x korkeus) ja muistomerkin etäisyys satelliitin kuvanadiiriin on 180 km? Maanpinta oletetaan tasoksi.
5. Oheiset kuvat (Liite 2) on otettu digitaalikameralla, jonka kuvakoko on 1280 x 1024 pikseliä. Kameravakiona käytetään arvoa 1360 pikseliä, joka on  määritetty etukäteen. Kuvapari on pyritty kuvaamaan stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti ja kuvakanta on 0.62 m. Laske pisteiden 33 ja 34 välinen avaruusetäisyys.

• 1: Oleellinen sisältyy kuvausakselien yhdensuuntaisuuteen ja kannan kohtisuoruuteen. Oheisessa kuvassa reunimmaiset tapaukset täyttävät tämän ehdon, keskimmäinen ei.

• 2: Oleellinen sisältyy stereokuvien erotteluehtoon ja projisioimiseen ilman pystyparallaksia.
• 3: Kuten oli jo tilaisuudessa puhe, tehtävään oli jäänyt yksi ylimääräinen vapausaste, jonka sai määritellä vastauksessaan itse.  Kuvausalueen koon perusteella hyvä arvaus voisi olla lentokorkeus 1050 m, jolloin kuvaus olisi mittakaavaan 1:7000 ja kartoitus mittakaavaan 1:2000. Vastauksissa tarjottiin esimerkkinä myös kuvausmittakavaa 1 : 10000 tai jonojen lukumäärää 1.
• 4: Tässä tapauksessa kuvanadiiri on kuvan ulkopuolella. Olen mitannut monumentin korkeutta vastaavaksi säteettäissiirtymäksi 45,9 m, jolloin korkeudeksi saadaan 173 m. Monumentin todellinen korkeus lienee 169 m, jota vastaava säteettäissiirtymä olisi 44,8 m. Mittausepätarkkuudet eivät vaikuttaneet arvosteluun.

• 5: http://foto.hut.fi/opetus/300/luennot/6/6.html#Esimerkki: Laatikot

Tentti 6.11.2000

1. Stereokuvauksen normaalitapauksessa etäisyyshavainnot kamerasta kohteeseen voidaan laskea parallaksihavainnoista. Miten etäisyyshavainnon epätarkkuus voidaan arvioida, kun parallaksihavainnon epätarkkuus tunnetaan.
2. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
• objektiivin polttoväli - kameravakio,
• stereoskooppi - stereokartoituskoje,
• fotogrammetria - kaukokartoitus.
3. Selitä seuraavat käsiteparit ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen ja ulkoinen orientointi,
• keskinäinen ja absoluuttinen orientointi.
4. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3 500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1 250 m ja jonoväli blokissa 2 500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kuvanala maastossa.
5. Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

Tentti 22.9.2000

1. Stereokuvaus ja stereomallin plastiikka.
2. Selitä lyhyesti fotogrammetrian käsitteet
• pääpiste,
• kameravakio,
• reunamerkki,
• keskusprojektio,
• kuvataso.
3. Matalakuvauksessa käytetään laajakulmakameraa (kameravakio on 15 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvauskorkeus on 450 m ja kuvakanta 240 m. Kuvapari orientoitiin stereokartoituskojeesssa. Tarkan stereomittauksen yhteydessä arvioitiin koordinaattikeskivirheen olleen kuvalla 0.010 mm ja  parallaksimittauksen keskivirheen olleen kuvalla 0.007 mm. Arvioi koordinaattien mittaustarkkuus maastossa.
4. Miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan?
5. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kuvan kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävän korkeus?

Tentti  12.5.2000

1. Stereokuvien katselu ilman apuvälineitä.
2. Fotogrammetrinen mittausprosessi.
3. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
1. objektiivin polttoväli - kameravakio,
2. stereoskooppi - stereokartoituskoje,
3. fotogrammetria - kaukokartoitus.
4. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan – c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kohteen muoto vääristyy, jos kameravakion arvo määritetään väärin ja kohdekoordinaatit XYZ lasketaan esimerkiksi kameravakion arvolla, joka on puolet oikeasta arvostaan?
5. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kuvan kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävän leveys?

Tentti  10.4.2000

1. Stereokuvien kaksoisprojektio.
2. Selitä seuraavien käsiteparien väliset erot
• kuvan sisäinen orientointi - kuvan ulkoinen orientointi,
• kuvan pääpiste – kuvan nadiripiste,
• ilmakuva – ortokuva.
3. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• stereoskooppi,
• stereokartoituskoje.
4. Kun kuvakoordinaatit muunnetaan kamerakoordinaateiksi, kaikkien kuvahavaintojen z-koordinaatin arvoksi asetetaan – c. Muuttujaa c kutsutaan kameravakioksi. Miten kameravakio voidaan käytännössä määrittää?
5. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kuvan kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen oheiseen kuvaan merkitty valaisimen pituus?

Tentti  14.12.1999

1. Johda parallaksikaavat kohdepisteen 3-D koordinaattien laskemiseksi stereokuvauksen normaalitapauksessa.
2. Millä muuttujilla määritetään
• kuvan sisäinen orientointi,
• kuvan ulkoinen orientointi,
• kuvaparin keskinäinen orientointi,
• stereomallin absoluuttinen orientointi?
3. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• oikaisukoje,
• stereokartoituskoje.
4. Esitä kuvaussuunnitelma kantakartan 1:2000 kartoituskuvauksen suorittamiseksi.
5. Miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan?

• 5: Ilmakuvassa mittakaava vaihtelee kuvauksen kallistuskulmista ja maaston korkeuseroista johtuen. Jos ilmakuva on nadiirikuva, sen mittakaava muuttuu maaston korkeuserojen mukaan, mutta sen mittakaava ei muutu nadiirietäisyyden mukaan. Nadiirietäisyys on kuvapisteen etäisyys nadiiripisteestä eli nadirikuvalla kuvan keskipisteestä.

Tentti  6.9.1999

1. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3,500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1,250 m ja jonoväli blokissa 2,500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kuvanala maastossa.
2. Stereokuvauksen normaalitapauksessa etäisyyshavainnot kamerasta kohteeseen voidaan laskea parallaksihavainnoista. Miten tarkasti tehtävän 1 mukaisessa kuvauksessa parallaksihavainnot pitää tehdä kuvalla, jotta maaston korkeuserojen havaintotarkkuus olisi luokkaa ± 2.5 m?
3. Stereokartoituskojeen toimintaperiaate.
4. Mitä ovat stereomallin mallideformaatiot?
5. Miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan?

Tentti  21.6.1999

1. Fotogrammetrisessa kartoituksessa maaston korkeus- ja syvyyserojen  mittaaminen perustuu stereotulkintaan ja ns. parallaktisen kulman ja sen muutosten havaitsemiseen. Ihminen pystyy havaitsemaan silmillään parallaktisen kulman muutoksia, jotka ovat niinkin pieniä kuin 0.1 mrad. Kun tiedetään, että ihmisen silmäväli on keskimäärin 65 mm, voidaan laskea, että kaikki yli 650 m etäisyydellä sijaitsevat kohteet näkyvät parallaktisessa kulmassa, joka on pienempi kuin silmän erotuskyky 0.1 mrad. Toisin sanoen, tätä kauempana olevien kohteiden keskinäisiä etäisyyseroja ei kyetä enään paljain silmin havaitsemaan.

Kartoitusilmakuvauksia tehdään yleisesti lentokorkeuksilla, jotka vaihtelevat matalakuvausten 450 m:stä korkeakuvausten vajaaseen 10 km:iin. Mihin näillä havaintoetäisyyksillä perustuu mahdollisuus käyttää ihmisen stereonäkökykyä maastomallin korkeuserojen kartoittamiseen?
2. Fotogrammetriassa käytetään hyväksi keskusprojektiota kolmiulotteisen kohteen kuvaamiseksi kaksiulotteiselle kuvalle. Tarkka keskusprojektiokuvaus vastaa neulanreikäkameran kuvausta, joka toteuttaa samasuoraisen eli kollineaarisen kuvautumisen. Sen mukaan kohde kuvautuu kuvalle pisteittäin pitkin projektiokeskuksen kautta kulkevia suoria. Mittakamera ei ole neulanreikäkamera. Miten mittakameran kuva voi geometrialtaan poiketa tarkan keskusprojektion mukaisesta kuvautumisesta ja mitkä syyt aiheuttavat näitä poikkeamia?
3. Mitä tuntemattomia sisältyy
• kuvan sisäiseen orientointiin,
• kuvan ulkoiseen orientointiin,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvankiertomenetelmällä,
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?
4. Selitä, mitä ovat stereomallin mallideformaatiot ja mistä ne johtuvat.
5. Kartoitettava alue on 1 : 20 000 peruskartalla kooltaan 34.5 cm x 50 cm. Alue kuvataan 1 : 5 000 kartoitusta varten ilmakuvakameralla, jonka kameravakio  on c = 150 mm. Kuvausmittakaava on 1 : 20 000. Kuvauksen pituuspeiton tulee olla 60 % ja sivupeiton 30%. Kuinka monta ilmakuvaa alueen stereokartoitukseen tarvitaan vähintään?

Tentti  3.5.1999

1. Stereokuvaus ja stereomallin plastiikka.
2. Selitä, miten oikaistu ilmakuva ja ortokuva poikkevat toisistaan.
3. Mitä tuntemattomia sisältyy
• kuvan sisäiseen orientointiin,
• kuvan ulkoiseen orientointiin,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä,
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?
4. Matalakuvauksessa käytetään laajakulmakameraa (kameravakio on 15 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvauskorkeus on 450 m ja kuvakanta 240 m.      Kuvapari orientoitiin stereokartoituskojeesssa. Tarkan stereomittauksen yhteydessä arvioitiin koordinaattikeskivirheen olleen kuvalla 0.010 mm ja      parallaksimittauksen keskivirheen olleen kuvalla 0.007 mm. Arvioi  koordinaattien mittaustarkkuus maastossa, kun ilmakuvan kallistuksia ei huomioida.
5. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu laatikoita. Kuvaparin kuvakanta on 62 cm. Kameravakio on 25.5 cm. Määritä pisteparin 31-34 välinen avaruusetäisyys. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

Tentti  22.3.1999

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• keskusprojektio,
• sydänpiste,
• pääpiste,
• pystykuva,
• kuvanadiri.
2. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• oikaisukoje,
• ortokuva,
• stereokartoituskoje.
3. Mitä tuntemattomia sisältyy
• kuvan sisäiseen orientointiin,
• kuvan ulkoiseen orientointiin,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä,
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?
4. Oheisessa stereokuvaparissa on kuvattu käytävää TKK:n toisessa kerroksessa. Kuvaparin kuvakanta on 121 cm ja kameran fokusointietäisyys eli kameravakio on 25.5 cm. Määritä kuvaparia käyttäen käytävällä näkyvän taaemman avoimena olevan oven etäisyys kameraparista. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

5. Oheisessa stereokuvaparissaon kuvattu laatikoita. Kuvaparin kuvakanta on 62 cm. Kameravakio on 25.5 cm. Määritä pisteparin 17-18 välinen avaruusetäisyys. Voit tehdä tarpeelliset mittaukset oheisella mitta-asteikolla.

Tentti  15.12.1998

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• pääpiste,
• kameravakio,
• reunamerkki,
• keskusprojektio,
• kuvataso.
2. Mitä tuntemattomia sisältyy
• kuvan sisäiseen orientointiin,
• kuvan ulkoiseen orientointiin,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvankiertomenetelmällä,
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?
3. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• oikaisukoje,
• peilistereoskooppi,
• stereokartoituskoje.
4. Kartoitettava alue on 1 : 20 000 peruskartalla kooltaan 34.5 cm x 50 cm. Alue kuvataan 1 : 5 000 kartoitusta varten ilmakuvakameralla, jonka kameravakio on c = 150 mm. Kuvausmittakaava on 1 : 20 000. Kuvauksen pituuspeiton tulee olla 60 % ja sivupeiton 30%. Kuinka monta ilmakuvaa alueen stereokartoitukseen tarvitaan vähintään?
5. Rakennuksen julkisivu kuvataan stereokuvauksena 20 m:n etäisyydeltä niin, että kuvaussuunta on kohtisuoraan seinää vasten. Kuvauksessa käytetään stereomittakameraa, jonka kanta on b = 120 cm, polttoväli on 60 mm ja kuvakoko vaakasuunnassa 70 mm ja pystysuunnassa 90 mm. Julkisivu piirretään stereomittauskojeella. Stereomittauksen koordinaattikeskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.030 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.020 mm. Laske kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla, kuvaparin stereopeitto rakennuksen julkisivulla, ja arvioi stereomittauksen kohdekoordinaattien keskivirheet.

Tentti 21.9.1998

1. Stereokuvia tarkasteltaessa kuvaparin osakuvat tulee erottaa siten, että kummallakin silmällä havaitaan oma osakuvansa. Mitä vaihtoehtoisia menetelmiä käytetään osakuvien erottamiseksi toisistaan.
2. Stereokuvauksen normaalitapauksessa etäisyyshavainnot kamerasta kohteeseen voidaan laskea parallaksihavainnoista. Miten etäisyyshavainnon epätarkkuus voidaan arvioida, kun parallaksihavainnon epätarkkuus tunnetaan
3. Selitä, mitä ovat stereomallin mallideformaatiot.
4. Selitä käsitteet
• kuvanadiri,
• pääpiste,
• sydänpiste.
5. Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

Tentti 19.5.1998

1. Stereokuvauksen normaalitapauksessa etäisyyshavainnot kamerasta kohteeseen voidaan laskea parallaksihavainnoista. Miten etäisyyshavainnon epätarkkuus voidaan arvioida, kun parallaksihavainnon epätarkkuus tunnetaan.
2. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3'500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1'250 m ja jonoväli blokissa 2'500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kuvanala maastossa.
3. Selitä käsitteet
• kuvakanta,
• kantasuhde.
4. Selitä käsitteet
• kuvanadiri,
• pääpiste,
• sydänpiste.
5. Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen. Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?

• 1: Oheisesta kuvasta nähdään parallaksihavainnon virheestä dpx johtuva virhe dZ etäisyyshavaintoon. Lauseke saadaan esimerkiksi differentioimalla parallaksikaavatdpx:n suhteen. Virheen vaikutusta voidaan arvioida myös lisäämällä arvioitu virhe parallaksihavaintoon ja laskemalla tätä vastaava etäisyys parallaksikaavoista.
• 3: Kuvanadiri ja pääpiste ovat yhden kuvan käsitteitä, kun taas sydänpisteen käsite liittyy kahden tai useamman kuvan yht'aikaiseen tarkasteluun.
• Kuvanadiri on kuvalla oleva maastonkohta, joka sijaitsee suoraan kuvanottopisteen alla. Se sijaitsee kuvalla siinä pisteessä, jossa kaikki pystysuorat viivat leikkaavat toisensa.
• Pääpiste on kuvalla se piste, jossa projektiokeskuksen kautta kuvatasolle piirretty kohtisuora leikkaa kuvatason. Jos kuvaus on tarkasti pystykuvaus, kuvanadiri ja pääpiste ovat samassa pisteessä.
• Sydänpiste (epipolar point) on kuvatasolla sellainen piste, johon kuvaparin toisen kuvan projektiokeskus kuvautuu. Sydänpistettä ei voi olla, jos on kyse tarkasta stereokuvauksen normaalitapauksesta. Sydänpiste on olemassa silloin, kun kameroita vähänkin käännetään toisiinsa nähden. Useimmiten sydänpiste kuvautuu varsinaisen kuvan ulkopuolelle, mutta kuitenkin kuvan kautta kulkevalle tasolle. Yleensä sydänpisteen voi nähdä kuvan alueella vain hyvin jyrkästi toisiinsa päin käännetyillä kuvapareilla.
• 5: Ortokuva on ilmakuva, joka on oikaistu kartaksi. Ortokuvaa tehtäessä maaston korkeusmalli tunnetaan ja maaston korkeuseroista johtuva ilmakuvan maastovirhe on poistettu. Ortokuvakartoitus on yksikuvamittausta ja maasto kartoitetaan kaksiulotteisena pintana. Stereokartoitus on kaksikuvamittausta eli kahdesta ilmakuvasta muodostetaan maaston stereomalli, jota tulkitaan kolmiulotteisesti. Maastosta kartoitetaan kuviorajojen lisäksi myös korkeusmalli.

Orto- ja stereokartoituksen ero on laitepuolella huomattava. Ortokuvalta voidaan tulkita uusia kuviorajoja ja siirtää ne suoraan kartalle, koska ortokuvan projektio on sama kuin kartan projektio. Stereokartoitus edellyttää stereokartoituskojetta. Stereomalli rekisteröidään ensin 3-D koordinaatteina maastomalliksi, minkä jälkeen malli tulostetaan kartaksi. Sovelluksena stereokartoitus on ensikartoitusta ja ortokartoitus täydentävää kartoitusta.

Tentti 28.4.1998

1. Johda parallaksikaavat kohdepisteen 3-D koordinaattien laskemiseksi stereokuvauksen normaalitapauksessa.
2. Selitä, mitä ovat stereomallin mallideformaatiot.
3. Laske kuvaparissa esiintyvän rakennuksen korkeus dZ oheisten havaintojen perusteella.

4. Stereokuvaparilta mitataan signaloitujen pisteiden X-, Y- ja Z- maastokoordinaatteja. Olkoon kuva-koordinaattien mittaushavaintojen keskivirhe dx' = dy' = 0.01 mm ja parallaksihavainnon keskivirhe dpx' = 0.007 mm. Kuvaus on tehty mittakaavaan 1 : 7'000. Kuvauksessa on käytetty laajakulmakameraa, jonka kameravakio on c = 150 mm, ja kuvaus on tehty 60 % pituuspeitolla. Laske
• mitatun X- tai Y-koordinaatin keskivirhe,
• parallaksihavainnon vaikutus maastosta havaittavien korkeuslukujen keskivirheisiin.
Toisessa tapauksessa kuvaukseen käytetään välikulmakameraa, jonka kameravakio on c = 210 mm. Kuvaustilanne on muuten sama. Laske tässä tapauksessa
• parallaksihavainnon vaikutus maastosta havaittavien korkeuslukujen keskivirheisiin.
5. Selitä seuraavat käsiteparit ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen ja ulkoinen orientointi,
• keskinäinen ja absoluuttinen orientointi.

• 3: Luento 5: Stereoskooppinen mittaaminen.

Tentti 10.3.1998

1. Johda parallaksikaavat kohdepisteen 3-D koordinaattien laskemiseksi stereokuvauksen normaalitapauksessa.
2. Selitä, mistä johtuvat stereomallin mallideformaatiot.
3. Stereokuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) tavanomaisella kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin alueella on kaksi kohdetta, joista toisen korkeuden tiedetään olevan 120 metriä, toisen 145 metriä merenpinnan yläpuolella. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä?
4. Käytettäessä ilmakuvia kartoitustehtävään vaihtoehtoina mainitaan
• stereokartoitus eli kartoitus stereokuvia käyttäen ja
• ortokartoitus eli kartoitus ortokuvia käyttäen.
Mikä on ortokuva? Miten ortokuvalta tehtävä kartoitus poikkeaa stereokartoituksesta?
5. Selitä seuraavat käsitteet ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen orientointi,
• keskinäinen orientointi,
• absoluuttinen orientointi.

• 1: Luento 6: 3-D koordinaatit. Pelkät parallaksikaavat eivät käy vastauksesta.
• 3: Luento 5: Stereoskooppinen mittaaminen. Parallaksieron voi laskea useammalla tavalla:
1. Laske parallaksit kummallekin etäisyydelle (Z) käyttäen parallaksikaavaa. Kuvakannan B voit laskea merenpinnasta.
2. Laske parallaksiero suoraan kaavasta, jolla arvioidaan korkeuksien mittaustarkkuuksia.
Huomaa, että parallaksiero voi saada hieman toisistaan poikkeavia arvoja riippuen siitä, mitä tehtävässä mainituista kolmesta korkeusluvusta käytetään vertauskohtana.

Tentti 21.10.1997

1. Johda kuva- ja maastokoordinaattien välinen yhteys nadiirikuvan tapauksessa.
2. Esitä kuvasussuunnittelun kulku kantakartan 1:2000 kartoituskuvauksen tapauksessa.
3. Stereokuvia tarkasteltaessa kuvaparin osakuvat tulee erottaa siten, että kummallakin silmällä havaitaan oma osakuvansa. Mitä vaihtoehtoisia menetelmiä käytetään osakuvien erottamiseksi toisistaan.
4. Mikä on stereokartoituskoje? Vertaa sitä myös stereoskooppiin.
5. Selitä seuraavat käsitteet ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen orientointi,
• keskinäinen orientointi, ja
• absoluuttinen orientointi.

Tentti 2.9.1997

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• sydäntaso,
• pystyparallaksi,
• kaksoissuhde,
• maastovirhe.
2. Selitä, miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan.
3. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3,500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1,250 m ja jonoväli blokissa 2,500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kantasuhde,
• kuvanala maastossa.
4. Tavanomaisessa ilmakuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin keskellä on kaksi kohdetta, joista toisen korkeus tiedetään 120 metriksi, toisen 145 metriksi. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä? Miten parallaksiero muuttuisi kohteiden sijaitessa mallin reunalla?
5. Mikä on stereokuvauksen normaalitapaus. Johda ns. parallaksikaavat, joilla normaalitapausta vastaavan stereomallin mallikoordinaatit voidaan laskea.

Tentti 15.4.1997

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• maastovirhe,
• kuvaliike,
• parallaksi,
• kantasuhde.
2. Selitä lyhyesti käsitteet
• sydäntaso,
• pystyparallaksi,
• kaksoissuhde,
• avaruusmittamerkki.
3. Maastotietokantaa kuvattaessa käytetään välikulmakameraa (kameravakio on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvamittakaava on 1 : 31,000 ja peitto lentosuunnassa 60%. Kuinka pitkä on kuvakanta maastossa? Mikä on lentokorkeus?
4. Matalakuvauksessa käytetään laajakulmakameraa (kameravakio on 15 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm). Kuvauskorkeus on 450 m ja kuvakanta 240 m. Kuvapari orientoitiin stereokartoituskojeesssa. Tarkan stereomittauksen yhteydessä arvioitiin koordinaattikeskivirheen olleen kuvalla 0.010 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen olleen kuvalla 0.007 mm. Arvioi koordinaattien mittaustarkkuus maastossa, kun ilmakuvan kallistuksia ei huomioida.
5. Kartoitettavan alueen koko on noin 3 km x 6 km. Alue kuvataan mittakaavassa 1:4000 laajakulmakameralla. Geodeettiset tasolähtöpisteet sijoitetaan 2-3 kannan välein kuvattavan alueen reunoille. Korkeuslähtöpisteet sijoitetaan n. 4 kannan välein alueen poikki kulkevina jonoina, joissa pisteiden välit ovat niin ikään n. 2 kantaa. Koska lähtöpisteet eivät yksin riitä stereokartoituksen tukipisteiksi, pisteistö tihennetään kuvauksen jälkeen. Stereomallien orientointi edellyttää lopulliseksi pistetiheydeksi kullekin mallille kuusi pistettä.
• Kuinka monta tasolähtöpistettä koko alueella tarvitaan?
• Kuinka monta korkeuslähtöpistettä?
• Kuinka monta stereomallia koko alueen kattavaan kuvaukseen sisältyy?
• Kuinka monta tukipistettä näiden mallien orientoimiseen tarvitaan yhteensä koko alueelle?

• 4: X- ja Y-koordinaattien keskivirheen voi arvioida kertomalla mittakaavaluvulla kuvahavainnon koordinaattikeskivirheen, eli on tässä 3000 x 0.010 mm = 30 mm. Z-koordinaattien keskivirheen voi arvioida kertomalla mittakaavaluvulla parallaksihavainnon keskivirheen ja jakamalla kantasuhteella, eli on tässä tapauksessa 3000 x 0.007 mm x 450 m / 240 m = 40 mm. Esimerkin mukainen mittaustarkkuus edellyttää hyvin näkyvää tai signaloitua kohdetta.
• 5: Kuvattavan alueen koko, kuvausmittakaava ja reunavarat huomioiden kuvaus voidaan tehdä esimerkiksi 5 jonona, joille kullekin kuvataan 16 stereomallia. Peittoprosentteina voi käyttää 60 % pituuspeittoa ja 20-30 % sivupeittoa.

Tässä esimerkissä on yhteensä
• 18 lähtöpistettä, joille tunnetaan X- ja Y-koordinaatit, ja
• 33 lähtöpistettä, joille tunnetaan Z-koordinaatit ennen pistetihennystä, sekä
• 187 stereomallien tukipistettä, joille tulee määrittää X-, Y- ja Z-koordinaatit pistetihennyksellä.
Muitakin vastauksia hyväksyttiin.

Tentti 18.3.1997

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• sisäinen orientointi,
• keskinäinen orientointi,
• ulkoinen orientointi,
• absoluuttinen orientointi.
2. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• peilistereoskooppi,
• stereokartoituskoje.
3. Videokuvien soveltuvuus mittaus- ja kartoituskäyttöön.
4. Kartoitettavan alueen koko on noin 3 km x 6 km. Alue kuvataan mittakaavassa 1:4000 laajakulmakameralla. Geodeettiset tasolähtöpisteet sijoitetaan 2-3 kannan välein kuvattavan alueen reunoille. Korkeuslähtöpisteet sijoitetaan n. 4 kannan välein alueen poikki kulkevina jonoina, joissa pisteiden välit ovat niin ikään n. 2 kantaa. Koska lähtöpisteet eivät yksin riitä stereokartoituksen tukipisteiksi, pisteistö tihennetään kuvauksen jälkeen. Stereomallien orientointi edellyttää lopulliseksi pistetiheydeksi kullekin mallille kuusi pistettä.
• Kuinka monta tasolähtöpistettä koko alueella tarvitaan?
• Kuinka monta korkeuslähtöpistettä?
• Kuinka monta stereomallia koko alueen kattavaan kuvaukseen sisältyy?
• Kuinka monta tukipistettä näiden mallien orientoimiseen tarvitaan yhteensä koko alueelle?
5. Metsäisellä alueella puuston valtakorkeus on 25 m. Alue kuvataan ortokuvausta varten mittakaavaan 1 : 16 000 välikulmakameralla, jonka optiikan polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 23 cm x 23 cm. Miten suuri on avoimen tilan metsässä oltava, jotta sen keskelle signaloitu tukipiste näkyy kuvalla? (Vihje: Tarkastele tilannetta sellaisen kuvan kannalta, jossa tukipiste näkyy kuvan nurkassa)

Tentti 4.2.1997

1. Johda kuva- ja maastokoordinaattien välinen yhteys nadiirikuvan tapauksessa.
2. Rakennuksen julkisivu kuvataan stereokuvauksena 20 m:n etäisyydeltä niin, että kuvaussuunta on kohtisuoraan seinää vasten. Kuvauksessa käytetään stereomittakameraa, jonka kanta on b = 120 cm, polttoväli on 60 mm ja kuvakoko vaakasuunnassa 70 mm ja pystysuunnassa 90 mm. Julkisivu piirretään stereomittauskojeella. Stereomittauksen koordinaattikeskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.030 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.020 mm. Laske
• kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla,
• kuvaparin stereopeitto rakennuksen julkisivulla, ja arvioi
• stereomittauksen kohdekoordinaattien keskivirheet.
3. Ilmakuvauksessa käytettiin kameraa, jonka kameravakio c = 150.0 mm. Lentokorkeus oli 4530 m merenpinnan yläpuolella. Kuvaus oli nadiirikuvaus eli kuvakallistukset olivat nollia. Maastokohteiden A ja B kuvapisteet ilmakuvalla ovat a ja b, joiden kamerakoordinaatit ovat:
• xa = - 52.35 mm, ya = - 48.27 mm
• xb = 40.64 mm, yb = - 43.88 mm
Määritä pisteiden välinen vinoetäisyys maastossa, kun pisteiden A korkeus on 67 m ja pisteen B korkeus on 48.5 m.
4. Selvitä avaruusmittamerkin toimintaperiaate.
5. Selitä, miten oikaistu ilmakuva ja ortokuva poikkevat toisistaan.

Tentti 22.10.1996

1. Johda kuva- ja maastokoordinaattien välinen yhteys nadiirikuvan tapauksessa.
2. Esitä kuvasussuunnittelun kulku kantakartan 1:2000 kartoituskuvauksen tapauksessa.
3. Stereokuvia tarkasteltaessa kuvaparin osakuvat tulee erottaa siten, että kummallakin silmällä havaitaan oma osakuvansa. Mitä vaihtoehtoisia menetelmiä käytetään osakuvien erottamiseksi toisistaan.
4. Mikä on stereokartoituskoje? Vertaa sitä myös stereoskooppiin.
5. Selitä seuraavat käsitteet ja niiden käyttötarkoitus
• sisäinen orientointi,
• keskinäinen orientointi, ja
• absoluuttinen orientointi.

Tentti 3.9.1996

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• maastovirhe,
• kuvaliike,
• parallaksi,
• kuvakanta,
• kantasuhde.
2. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• oikaisukoje,
• peilistereoskooppi,
• stereokartoituskoje.
3. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3,500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1,250 m ja jonoväli blokissa 2,500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kantasuhde,
• kuvanala maastossa.
4. Tavanomaisessa ilmakuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin keskellä on kaksi kohdetta, joista toisen korkeus tiedetään 120 metriksi, toisen 145 metriksi. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä? Miten parallaksiero muuttuisi kohteiden sijaitessa mallin reunalla?
5. Rakennuksen julkisivu kuvataan 20 m:n etäisyydeltä niin, että kuvaussuunta on kohtisuoraan seinää vasten. Kuvaus tehdään stereokuvauksen normaalitapauksen mukaisesti kahdella kameralla siten, että kunkin stereomallin kuvakanta on b = 5 m. Kameroiden polttoväli on 60 mm ja kuvakoko vaakasuunnassa 70 mm ja pystysuunnassa 90 mm. Julkisivu piirretään stereomittauskojeella. Stereomittauksen koordinaattikeskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.030 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.020 mm. Laske
• kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla,
• kuvaparin stereopeitto rakennuksen julkisivulla, ja arvioi
• stereomittauksen kohdekoordinaattien keskivirheet.

Tentti 21.5.1996

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• sydäntaso,
• pystyparallaksi,
• kaksoissuhde,
• maastovirhe.
2. Selitä, miten ilmakuva, ortokuva ja maastokartta poikkevat toisistaan.
3. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3,500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1,250 m ja jonoväli blokissa 2,500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kantasuhde,
• kuvanala maastossa.
4. Tavanomaisessa ilmakuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin keskellä on kaksi kohdetta, joista toisen korkeus tiedetään 120 metriksi, toisen 145 metriksi. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä? Miten parallaksiero muuttuisi kohteiden sijaitessa mallin reunalla?
5. Mikä on stereokuvauksen normaalitapaus. Johda ns. parallaksikaavat, joilla normaalitapausta vastaavan stereomallin mallikoordinaatit voidaan laskea.

• 3: Tavanomainen ilmakuvaus on pystykuvausta, jolloin parallaksiero johtuu korkeuseroista kohteessa. Samalla korkeudella olevien kohteiden välinen parallaksiero on sama, sijaitsivatpa ne mallilla missä tahansa. Tämä pätee tarkasti ottaen vain nadirikuville, koska kuvien kallistuminen vaikuttaa parallaksieroon jossain määrin. Esimerkissä parallaksiero on ~ 0.5 mm.

Tentti 1.4.1996

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• pääpiste,
• kameravakio,
• reunamerkki,
• keskusprojektio,
• kuvataso.
2. Mitä tuntemattomia sisältyy
• kuvan sisäiseen orientointiin,
• kuvan ulkoiseen orientointiin,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvaliitosmenetelmällä,
• kuvaparin keskinäiseen orientointiin kuvankiertomenetelmällä,
• stereomallin absoluuttiseen orientointiin?
3. Selitä lyhyesti käsitteet
• mittakamera,
• stereokamera,
• oikaisukoje,
• peilistereoskooppi,
• stereokartoituskoje.
4. Kartoitettava alue on 1:20,000 peruskartalla kooltaan 34.5 cm x 50 cm. Alue kuvataan 1:5,000 kartoitusta varten ilmakuvakameralla, jonka kameravakio on c = 150 mm. Kuvaus- mittakaava on 1:20,000. Kuvauksen pituuspeiton tulee olla 60 % ja sivupeiton 30%. Kuinka monta ilmakuvaa alueen stereokartoitukseen tarvitaan vähintään?
5. Rakennuksen julkisivu kuvataan stereokuvauksena 20 m:n etäisyydeltä niin, että kuvaussuunta on kohtisuoraan seinää vasten. Kuvauksessa käytetään stereomittakameraa, jonka kanta on b = 120 cm, polttoväli on 60 mm ja kuvakoko vaakasuunnassa 70 mm ja pystysuunnassa 90 mm. Julkisivu piirretään stereo- mittauskojeella. Stereomittauksen koordinaattikeskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.030 mm ja parallaksimittauksen keskivirheen arvioidaan olevan kuvalla 0.020 mm. Laske
• kuvamittakaava rakennuksen julkisivulla,
• kuvaparin stereopeitto rakennuksen julkisivulla, ja arvioi
• stereomittauksen kohdekoordinaattien keskivirheet.

Tentti 6.2.1996

1. Selitä, mistä stereomallin mallideformaatiot eli -vääristymät aiheutuvat.
2. Selitä, miten oikaistu ilmakuva ja ortokuva poikkevat toisistaan.
3. 1:5,000 pohjakarttaa varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3,500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1,250 m ja jonoväli blokissa 2,500 m. Piirrä kuvaussuunnitelma ja vastaava karttalehtijako.
4. Mitä tarkoitetaan fotogrammetrisella pistetihennyksellä? Missä tehtävissä sitä käytetään hyväksi? Miten?
5. Fotogrammetrian kuvausyhtälöt ilmakuvilla, jotka ovat nadiirikuvia.

• 3: Lehtijakoon kuvattaessa pyritään sovittamaan kuvajonot ja kuvat siten, että stereomallit ja karttalehdet osuvat kohdakkain. Tässä kuvauksessa on kyse myös ortokuvien tuottamisesta, ja lehtijakoon 2.5 km x 2.5 km tuotettava ortokuva valmistetaan yhdestä kuvasta.
• 5: Nadiirikuvilla kuvausyhtälöt yksinkertaistuvat, koska kuva- ja kohdekoordinaatisto ovat yhdensuuntaiset.
• Kirjallisuus:
• K. Kraus: Photogrammetry 1, 4 Ed., Dümmler, Bonn 1993
• H. Salmenperä: Fotogrammetria, TTKK, Tampere 1992
• Lisäksi luentomoniste on saatavilla minulta kopioitavaksi.

Tentti 24.10.1995

1. Selitä lyhyesti käsitteet
• sydäntaso,
• pystyparallaksi,
• kaksoissuhde,
• maastovirhe.
2. Selitä lyhyesti käsitteet
• sisäinen orientointi,
• keskinäinen orientointi,
• ulkoinen orientointi,
• absoluuttinen orientointi.
3. Miten 3-D koordinaattien mittaustarkkuus muuttuu kuvausetäisyyden muuttuessa, kun on kyse stereokuvauksen normaalitapauksesta?
4. Stereokartoitusprojektin työvaiheet maastosta kartaksi.
5. Ilmakuvauksessa käytettiin kameraa, jonka kameravakio c = 150.0 mm. Lentokorkeus oli 4530 m merenpinnan yläpuolella. Kuvaus oli nadiirikuvaus eli kuvakallistukset olivat nollia. Maastokohteiden A ja B kuvapisteet ilmakuvalla ovat a ja b, joiden kamerakoordinaatit ovat:
• xa = - 52.35 mm, ya = - 48.27 mm
• xb = 40.64 mm, yb = - 43.88 mm
Määritä pisteiden välinen vinoetäisyys maastossa, kun pisteiden A korkeus on 67 m ja pisteen B korkeus on 48.5 m.

Tentti 4.9.1995

1. Selitä, mistä stereomallin mallideformaatiot eli -vääristymät aiheutuvat.
2. Selitä, miten oikaistu ilmakuva ja ortokuva poikkevat toisistaan.
3. Peruskartoitusta varten tehdään kuvaus lentokorkeudella noin 3,500 m. Kamerassa käytetyn objektiivin polttoväli on 21 cm ja kuvakoko 230 mm x 230 mm. Kuvaväli jonolla on 1,250 m ja jonoväli blokissa 2,500 m. Laske
• kuvausmittakaava,
• pituus- ja sivupeitto,
• kantasuhde,
• kuvanala maastossa.
4. Stereokuvauksessa käytetään kuvauskamerana laajakulmakameraa (c = 150.0 mm) tavanomaisella kuvakoolla 230 mm x 230 mm. Kuvauskorkeus on 4500 metriä merenpinnasta, ja tarkasteltavan kuvaparin kuvakanta kuvalla on 90 mm. Stereomallin alueella on kaksi kohdetta, joista toisen korkeus tiedetään 120 metriksi, toisen 145 metriksi. Kuinka suurena korkeuserosta johtuva parallaksiero näkyy näiden kahden kohteen välillä?
5. Ilmakuvauksessa käytettiin kameraa, jonka kameravakio c = 150.0 mm. Lentokorkeus oli 4530 m merenpinnan yläpuolella. Kuvaus oli nadiirikuvaus eli kuvakallistukset olivat nollia. Maastokohteiden A ja B kuvapisteet ilmakuvalla ovat a ja b, joiden kamerakoordinaatit ovat:
• xa = - 52.35 mm, ya = - 48.27 mm
• xb = 40.64 mm, yb = - 43.88 mm
Määritä pisteiden välinen vinoetäisyys maastossa, kun pisteiden A korkeus on 67 m ja pisteen B korkeus on 48.5 m.