Ugrás a tartalomhoz

Fotogrammetria 15., A fotogrammetria speciális alkalmazási lehetőségei

Balázsik Valéria (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

15.2 Alkalmazási területek

15.2 Alkalmazási területek

A fotogrammetria kialakulását követően a benne rejlő lehetőségeket nagyon hamar felismerték. Számos területen megjelent, és felváltott addig kevésbé hatékony eljárásokat. A megszületése is valójában a későbbi térképészeti célú alkalmazásokhoz képest speciálisnak tekinthető, hiszen - ahogy az első modulban olvashatjuk - a kezdeti alkalmazások az építészethez köthetők. Az egyes szakterületek a fotogrammetriai adatgyűjtés és feldolgozás más-más előnyét használják ki. Bizonyos szakterületeknél az eredetileg is elsődleges metrikus adatnyerés a fontos, másutt nagyobb jelentősége van azoknak az információknak, amelyeket a rögzített adatokból következtetéssel nyerhetünk. Ami azonban minden esetre nézve közös, hogy rövid idő alatt nagymennyiségű adatot tudunk rögzíteni a fotogrammetriai adatgyűjtési megoldások bármelyikével. A következőkben a leggyakoribb speciális alkalmazási területeket és lehetőségeket mutatjuk be. A példaként felhozott esetekben megadjuk a fotogrammetriai módszerek közül leginkább alkalmasat, és az azzal megoldható konkrét feladatokat.

15.2.1 Mérnökgeodézia

A mérnöki tudományokban nem újdonság a fotogrammetria jelenléte, ezen belül is leginkább a mérnökgeodéziával van legszorosabb kapcsolatban. Ennek szakmatörténeti okai is vannak, hiszen az alkalmazások sorában elsők között szerepelt a földi felvételek alapján történő pontmeghatározás.

Módszer: Elsősorban a földi fotogrammetriát alkalmazzák, de nagyobb kiterjedésű mérnöki létesítmények esetében a légifotogrammetria is szóba jöhet, esetleg a kettő együtt is alkalmazható.

Elvégezhető feladatok:

  • mozgásvizsgálatok

    • építőipar: mozgás okának, mértékének meghatározása; karcsú, magas építmények (pl. kémény) ellenőrzése; nagytömegű építmények ellenőrzése; építőipari technológiai ellenőrzés kivitelezés közben

    • közlekedés: hidak, vasúti töltések, földalatti vasutak ellenőrzése

    • vízépítés: völgyzárógátak, partfalak, vízmozgások mérése

    • bányászat: süllyedési horpák, bányaművelés okozta mozgások mérése

    • gépipar: gépsorok ellenőrzése; termékvizsgálat

    • energiaipar: atomerőművek, olajipari létesítmények mozgásvizsgálata

    • egyéb,

A mozgásvizsgálatok során a fotogrammetria alkalmazása mellett szól az adatnyerés gyorsasága, többszöri ismételhetősége. Ezek a folyamatok akár rövid idő alatt játszódnak le, akár viszonylag lassan mennek végbe, úgy vizsgálhatók, értelmezhetők, ha több időpontban készítünk felvételeket és azok eredményeit hasonlítjuk össze, mutatunk ki változásokat.

  • állapotfelmérések: gyakori igény az ipari létesítmények, objektumok pillanatnyi állapotának rögzítése, archiválása

  • egyéb mérések, vizsgálatok: külfejtéses bányák kitermelt anyagmennyiségének meghatározása; barlangok, alagutak, földalatti hengeres szerelvények felmérése; tartályok és egyéb létesítmények térfogatának meghatározása; modellkísérletek; gépek, berendezések szerelésének és beépítésének ellenőrzése

15-1. ábra Fotogrammetriai alkalmazással modellezett csőrendszer

Forrás:http://cfnewsads.thomasnet.com/images/large/026/26859.jpg

15.2.2 Műemlék- és építészeti felmérések

A fotogrammetria történetében voltak időszakok, amikor az egyes szakterületeken a fotogrammetria „népszerűsége” erősödött, vagy éppen ellenkezőleg, kevésbé népszerű módszernek számított. Ez alól talán az építészet és a műemléki felmérések képeztek kivételt, ahol népszerűsége a kezdetektől töretlen. A fotogrammetria nem helyettesíthető olyan geodéziai módszerrel, amely ugyanolyan részletgazdagsággal tudna rögzíteni épülethomlokzatot, egyéb apró részleteket tartalmazó építészeti alkotásokat, műemlékeket.

Módszer: Elsősorban földi fotogrammetria, másodsorban légi fotogrammetria, speciálisan termovíziós felvételezés alkalmazható.

Elvégezhető feladatok:

  • homlokzatrajzok, metszetek, alaprajzok készítése;

  • belső terek felmérése;

  • egyéb dokumentatív felmérések;

  • épületkárok meghatározása;

  • tetőkataszter készítése

A műemlékek, épületek felmérését fotogrammetriai módszerekkel gyakran azok átalakítása, áttervezése, felújítása miatt végzik. Sok esetben a finom részletek felvételezése lényegesen nagyobb méretarányban történik a részletesség, pontosság növelése érdekében. A takart részeket külön is lefényképezik. Sok esetben a helyi adottságok (szűk utcák, sűrű beépítettség) nem teszik lehetővé, hogy egy épület homlokzatát egyetlen képen rögzítsük. Ilyen esetekben több képből utólag készítenek ún. fotomozaikot, illetve minden képet azonos rendszerre vonatkoztatva értékelnek ki. Épületkárok meghatározása történhet igazságügyi szakértői tevékenység keretében. Ennek megjelenítése, adatai, lényegesen több információt nyújtanak, mint a szöveges dokumentációk, vitás esetekben további adatok nyerhetők a képek alapján. A digitális technológia segítségével meglévő környezetbe újonnan tervezett létesítmények képe illeszthető, látványtervek készíthetők. Tetőkataszteri felméréseknél jól alkalmazható az alacsony repüléssel végrehajtott légifényképezés. Megfelelő felbontás mellett a tetők területi meghatározásán túl nagyon sok egyéb információ is nyerhető a képekről: pl. tetőelemek hajlásszöge, épületmagasság, ereszek hossza. A jó felbontású képek lehetővé teszik a héjazat anyagának, és minőségének megállapítását. Hasznos információ még a tetőműtárgyak (kémények, hófogók, szellőzők) száma, azok állapota.

15-2. ábra A Pisai ferdetoronyról készült kép kiértékelése

Forrás:http://t0.gstatic.com

15.2.3 Régészet

A fotogrammetria régészeti alkalmazása komoly hagyományokkal bír. A fotogrammetriai technológiák szinte mindegyike megtalálható a régészetben.

Módszer: A földi- és légi fotogrammetria, röntgenfelvételek készítése és kiértékelése valamint a víz alatti fényképezés egyaránt alkalmazott módszerek.

Elvégezhető feladatok:

  • lelőhelyek felkutatása

  • ásatási területek lehatárolása és felmérése

  • leletek feltárásának dokumentálása

  • tárgyak rekonstruálása

A légifotogrammetria a régészeti lelőhelyek felkutatásában hasznosítható, a földi fotogrammetriát főként a leletek feltárásakor alkalmazzák. Számos példa van arra, hogy másra irányuló fotogrammetriai tevékenység eredményeképpen került felfedezésre értékes régészeti lelőhely. Gondoljunk csak a katonai felderítésekre. A légifelvételek bizonyos jelek alapján alkalmasak arra, hogy földfelszíni és felszín alatti objektumokat, jelenségeket kimutassunk általuk, amelyek a terepen járva számunkra rejtve maradnának. A terepfelszínből csak kismértékben kiemelkedő régi földsáncok, vagy az alig észrevehető árkok a levegőből szemlélve sokkal inkább kirajzolódnak. A környezettől való elkülönülésnek különböző okai lehetnek. A megfelelően kiválasztott nap- és évszakban a fény-árnyék viszonyok alkalmasak a domborzati kirajzolódás felerősítésére. A földtöltéseket és falmaradványokat jelzik az ún. növényi jelek és a talajjelek. Ezeken a helyeken a vékonyabb talajréteg és a megváltozott vízháztartás következtében a növényzet fejlődése eltér a környezetétől, vagy növénytakaró hiányában a talaj nedvességtartalma (nedvességjel) más, ezért szinte kirajzolja a felszín alatti különböző maradványokat. Árulkodó jel lehet a hóolvadás utáni visszamaradt víz is az árkokban. A régészeti alkalmazásokat a fotogrammetria számos előnyével indokolhatjuk. Nehezen megközelíthető helyek is kutathatóak (pl. erdők, mocsaras területek, hegyvidék). Bizonyos jelek csak a levegőből, esetleg speciális képrögzítéssel (eszközzel, filmmel) tehetők láthatóvá. A feltárás körülményei gyorsan, nagy pontossággal dokumentálhatók, akár több szakaszban is. Utólagosan további információk kinyerését teszik lehetővé a felvételek.

15-3. ábra Régészeti lelet rögzítése fotogrammetriával

15.2.4 Vonalas létesítmények felmérése

A vonalas létesítményekre a hosszan elnyúló területi kiterjedés jellemző. Csupán geodéziai módszerekkel történő mérésük rendkívül sok időt venne igénybe. A nagy pontosságú geodéziai méréseket ugyan nem helyettesítheti a fotogrammetria, de a tervezéssel, kivitelezéssel és ellenőrzéssel kapcsolatos egyes munkafázisoknál eredményesen alkalmazhatóak a fotogrammetriai megoldások, a terepi munka időszükségletét jelentős mértékben lerövidíthetik.

Módszer: A terület jellege alapján elsősorban a légifotogrammetriát alkalmazzák, de mellette jól hasznosíthatóak a földi fotogrammetriai megoldások is. Ma már az űrfelvételek terepi felbontásának köszönhetően a távérzékeléssel nyert adatokat is felhasználják és nem szokatlan a videofelvételek készítése és feldolgozása sem.

Elvégezhető feladatok:

  • állapotfelmérés

  • tervezéshez térképek készítése, adatok szolgáltatása

  • műtárgyak felmérése

  • közlekedési viszonyok tanulmányozása

  • szabályozási munkák előkészítése

Vonalas létesítményeknél első helyen az autópályákat említhetjük, de más szakterületeken is alkalmazzák a fotogrammetriát. Az úthálózat mellett jelentős hosszúságú a magyarországi vasúthálózat, ami szintén folyamatos ellenőrzést igényel. A közműhálózatokkal (földalatti és felszíni) kapcsolatos mérési munkák is hasonló nehézséget jelentenek a nagy távolságok miatt. Ugyanez érvényes a folyókra, csatornákra és vízfolyásokra. Itt a terepen történő méréseket a megközelíthetőség is nehezíti. Az olajat és gázt szállító távvezetékek folyamatos ellenőrzése szinte elképzelhetetlen a fotogrammetria alkalmazása nélkül.

15-4. ábra Légifelvételekből összeállított mozaik

15.2.5 Vízgazdálkodás

A vonalas létesítmények között már említettük a folyókat, csatornákat és vízfolyásokat, mivel az azokkal kapcsolatos mérési feladatoknál alkalmazható fotogrammetriai eljárások többnyire megegyezőek az út-, vasúthálózatoknál alkalmazható módszerekkel. Természetesen a folyóvizekre vonatkozóan vannak esetek, amikor a feladat jellege egészen más, mint a vonalas létesítményeknél. Ilyen például az áradások következtében elöntött területek gyors felmérése. Az egyéb felszíni vizeket, mocsaras területeket érintő mérési feladatoknál is alkalmazzák a fotogrammetriát, mint adatgyűjtő eljárást.

Módszerek: Elsősorban a légifotogrammetriát alkalmazzák, másodsorban a földi fotogrammetriát, és egyre inkább tért hódít a távérzékeléssel történő adatnyerés a vízgazdálkodásban.

Elvégezhető feladatok:

  • víztükör területének meghatározása különböző időpontokban

  • mederfelmérés

  • parti növényzet felmérése

  • műtárgyak felmérése és vizsgálata

  • katasztrófa elhárítási feladatok (árvíz, belvíz, jégzajlás, stb.)

  • víztározók tájformáló hatásának vizsgálata, stb...

Számos hazai és nemzetközi példa igazolja a fotogrammetriai módszerek alkalmazásának hatékonyságnövelő hatását. A vízgazdálkodás a speciális alkalmazások közül különösen jó példája annak, hogy valamely szakterület igényli a gyors adatszolgáltatást, amire a fotogrammetria képes. Gyakran kell hirtelen bekövetkező változásokat meghatározni, arról adatot szolgáltatni. Ennek nagy jelentősége van a katasztrófavédelemben.

15-5. ábra Fotogrammetria a vízgazdálkodásban

Forrás:http://gs-press.com.au/images/news_articles/cache/LandPartnersFigure2-600x0.jpg

15.2.6 Mezőgazdaság, erdészet

A speciális alkalmazások közül a legkorábbiak között találjuk a fotogrammetria erdészeti alkalmazását. A Bevezetésben olvashatjuk az Erdészeti Lapok 1939. decemberi számában Szederjei Ákos írását „A légitérképészet szerepe a korszerű erdészetben” címmel. A cikk tanúsága szerint a légifényképezés erdészeti alkalmazásával már 1892-ben Ausztriában kísérleteztek, amit hamarosan követett a gyakorlati alkalmazás több európai országban. A hazai első kísérletek az 1890-es években Besztercebányán történtek, ahol földi fotogrammetriai felvételeket készítettek és azokat felhasználták erdőterületek meghatározására. A földi fotogrammetriai eljárást fatömeg becslésére is alkalmazták. Mivel az erdő- és mezőgazdasági területek általában nagy kiterjedésűek, és határvonaluk kisebb-nagyobb mértékben változó, ezért a fotogrammetria előnyei mindkét szakterületen jól hasznosíthatók.

Módszer: Elsősorban légifotogrammetria, de kivételesen földi fotogrammetria is alkalmazható. A távérzékelés jelentős adatgyűjtési eljárás mindkét területen.

Elvégezhető feladatok:

  • terményfajták termesztési területeinek meghatározása

  • terménybecslés

  • növényfejlődés nyomon követése

  • növényzet károsodásának felderítése, károsodott területek meghatározása

  • öntözött területek vizsgálata, talajnedvesség vizsgálata

  • földhasználat kataszter készítése

  • szezonális zöldterületek felmérése, zöldtömeg kataszter készítése

  • melioráció

  • erdőterületek térképezése, fafajok lehatárolása

  • erdőtűz-kockázati térkép készítése, stb...

Az elvégezhető feladatok felsorolása korántsem teljes. A fotogrammetria a felvevők és érzékelők által sokféle megoldást kínál, sok esetben ugyanazt a jelenséget több különböző módon is képes kimutatni. Fontos, hogy azt a megoldást válasszuk, amely az adott esetben a jelenség meghatározására, kimutatására és az érintett terület felmérésére leginkább alkalmas és ugyanakkor gazdaságos.

15-6. ábra Fafajok lehatárolása légifénykép alapján

Forrás:http://www.lri.co.za/Images/forestryMappingLarge.jpg

15-7. ábra Öntözött terület elkülönülése az USA és Mexikó határán

15.2.7 Környezetvédelem, természetvédelem

A környezetet veszélyeztető folyamatok különböző sebességgel játszódnak le. A lassan végbemenő, környezetet károsító folyamatokat közvetlenül nehéz észrevenni, viszont különböző időpontú felvételek összehasonlításával kimutathatóak. A hirtelen bekövetkező károk felmérésének leggyorsabb módja a fotogrammetriai eljárások alkalmazása.

Módszer: A környezetvédelmi alkalmazások között megtaláljuk a légi- és földi fotogrammetriát, a termovíziós felvételkészítést és a távérzékelést is.

Elvégezhető feladatok:

  • vegyi- és hőszennyezések vizsgálata a felszíni vizekben

  • szennyvíz és hordalékkiáramlási csóvák felderítése

  • feliszaposodás, algásodás vizsgálata

  • ipari üzemek környezetkárosító hatásának vizsgálata

  • légszennyezési vizsgálatok városokban, forgalmas utak mentén, ezek térképezése

  • illegális hulladéklerakók felderítése

  • környezetvédelmi térképek készítése

  • természetvédelmi területek térképezése

  • adatszolgáltatás rekultivációs tervekhez

  • tájanalízis

  • hatósági ellenőrzés, stb...

15-8. ábra Légszennyezettség távérzékelési felvételen

15-9. ábra Hordalékkiáramlás

15.2.8 Geológia, geokartográfia

A geológia talán a legspeciálisabb alkalmazási terület, hiszen akik ezt a szakterületet művelik, leginkább a földfelszín alatt végzik vizsgálataikat, de legalábbis a felszín közelében, a kőzetekkel közvetlen kapcsolatban.

Módszer: A légifotogrammetria mellett előforduló módszerek a multi- és hiperspektrális távérzékelés, valamint a légi- mágneses, gamma spektrométeres, és elektromágneses eljárások.

Elvégezhető feladatok:

  • törések, vetődések, előbúvások, nagy szerkezetek, összefüggések feltárása

  • lemeztektonikai- és kéregmozgás vizsgálatok

  • vulkanológiai vizsgálatok

  • nyersanyag-előkutatási területek felderítése, felmérése

  • vízkészletek védelme

15-10. ábra Kőzetrétegek

15.2.9 Talajtan, talajtérképezés

A talajjelenségek közül nem mindegyik mutatható ki fotogrammetriai úton. Jellemzően azokat a jelenségeket vizsgálhatjuk a fotogrammetria különböző módszereivel, amelyek jelentős földtömeg-mozgással járnak együtt. (Pl. löszfal leszakadás)

Módszer: Ezen a szakterületen a légifotogrammetriát alkalmazzák.

Elvégezhető feladatok:

  • talajjelenségek lehatárolása, térképezése

  • talajok szikesedésének vizsgálata, szikes területek térképezése

  • eróziós, deflációs jelenségek vizsgálata, területi lehatárolása

  • talajtérképek készítése, helyesbítése

  • földcsuszamlások felderítése, térképezése, stb...

15-11. ábra Földcsuszamlás

Az eróziós jelenségek közül az árkos és a vonalas erózió jól kimutathatóak. Ezeknél a jelenségeknél az erózió mértéke is megadható az eróziós árkok térfogatának meghatározásával.

15.2.10 Várostérképek készítése

Alacsony repülés mellett végrehajtott fényképezéssel jó felbontású felvételek kiértékelésével nagy pontosságú várostérképeket tudunk előállítani. Ma már gyakori technológia, hogy a digitális képekből előállított ortofotókat a szükséges kiegészítésekkel ellátva ortofototérképeket készítenek a nagyvárosokról. Ezek a térképek a szűk szakterületen kívüli felhasználók számára is „olvashatóak”. Emellett földrajzi információs rendszerek adatbázisaiban kerülnek felhasználásra.

Módszer: légifotogrammetria

Elvégezhető feladatok:

  • térképezés rendezési tervek készítéséhez

  • ipari parkok, lakóterületek kijelölésére alkalmas területek meghatározása, térképezése

  • légifényképezés, ortofotók előállítása GIS adatbázisok számára, stb...

15-12. ábra Prága légifényképen

15.2.11 Antropometriai vizsgálatok

A közel-fotogrammetriával készített felvételek lehetővé teszik emberi arcok, testrészek, különböző belső szervek térbeli modellezését, amelyek alapján orvosi beavatkozások, korrekciós és szépészeti műtétek tervezhetők, hajthatók végre.

Módszer: Földi fotogrammetria, röntgen-fotogrammetria és egyéb felvételezési eljárások.

Elvégezhető feladatok:

  • fogászati implantátumok tervezése

  • ortopédiai beavatkozások előkészítése

  • szemműtétek előkészítése

  • modellezés rekonstrukciós eljárásokhoz

  • plasztikai sebészeti beavatkozások tervezése, stb...

15-13. ábra Térdprotézis röntgenfelvételen

15-14. ábra Fotogrammetriai úton előállított arcmodell

Forrás:http://www.informaworld.com/ampp/image?path=/nvpp_a_472387_o_f0013g.jpeg

15.2.12 Kriminológia, közlekedési helyszínelés

A bűntények és balesetek helyszíni körülményeinek pontos rögzítése nagyon fontos feladat, hiszen a következmények szempontjából akár bizonyító értékűek lehetnek a felvételek, a képek felhasználásával meghatározott adatok. Közlekedési baleseteknél gyakran a helyszínen készített felvételek alapján modellezik a folyamatot és ezzel nagymértékben megkönnyítik a felelősség meghatározását.

Módszer: Földi fotogrammetria, esetleg légifotogrammetria.

Elvégezhető feladatok:

  • közlekedési balesetek helyszíni rögzítése és szimulációja

  • keletkezett károk dokumentálása

  • bűntény körülményeinek rögzítése

  • bűnténnyel kapcsolatos tárgyak, eszközök fényképes dokumentálása, stb...

15-15. ábra Baleseti helyszínelés fotogrammetriával

A felsoroltakon kívül más szakterületeken is találkozhatunk fotogrammetriai alkalmazásokkal. Egyre elterjedtebb a művészeti alkotások modellezése fotogrammetriai módszerekkel. A világháló segítségével ma már úgy vásárolhatunk meg műtárgyakat, hogy azokat a számítógép előtt ülve akár „körbejárhatjuk”. Virtuális sétát tehetünk a világ bármely táján anélkül, hogy elhagynánk a szobánkat. Sokáig sorolhatnánk még azokat a területeket, ahol a fotogrammetria – nem térképészeti céllal – felhasználásra kerül.