فتوگرامتری چیست؟

اگر می‌خواهید بدونید که فتوگرامتری چیست،چه کاربردهایی داره و چه مفاهیمی رو ما در بحث فتوگرامتری داریم پرانرژی تا انتهای این مقاله همراه باشید.

احتمالا وقتی که شما کلمه‌ی فتوگرامتری رو می‌شنوید، ذهنتون به سمت تصاویر سیاه و سفید کاغذی بره که قبلا توسط سازمان نقشه برداری کشور و یا سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح این تصاویر و این عکس‌ها اخذ می‌شدند و در اختیار کاربران و شرکت‌های مختلف قرار می‌گرفتند.

اما فتوگرامتری عملا به این تصاویر سیاه و سفید کاغذی و یا اسکن شده‌ خلاصه نمیشه و طیف وسیعی از تصاویر و کاربردها رو شامل میشه که خب قصد داریم در موردش مفصل صحبت کنیم و همین امر باعث شده که امروزه فتوگرامتری به یکی از پرطرفدارترین زیرشاخه‌ها و گرایش‌های علم مهندسی نقشه‌برداری تبدیل بشه.

نقشه برداری و گرایش های آن

خب دوستان همونطور که می‌دونید ما در بحث مهندسی نقشه‌برداری از ابزارها و تجهیزات مختلفی استفاده می‌کنیم مثل توتال استیشن، لیزر اسکنر، جی پی اس و… که با توجه به کاربری هر یک از این ابزارها و نحوه ای که این ابزارها می‌توانند اطلاعات سه بعدی رو برای ما اخذ کنند، گرایش‌های مختلف نقشه برداری نام گذاری می شوند. مثل سنجش از دور، GIS، ژئودزی، هیدروگرافی و فتوگرامتری که ما در مهندسی نقشه‌برداری داریم.

اما اگر ابزار اندازه‌گیری ما دوربین عکاسی باشه و ابزار کار ما عکس و یا تصویر باشد، در حوزه‌ی مهندسی فتوگرامتری قرار می‌گیرد.

تعریف فتوگرامتری

اگر بخواهیم یه تعریف کلی از فتوگرامتری داشته باشیم، می‌تونیم فتوگرامتری رو یک علم، فن و هنر اندازه‌گیری و به دست آوردن اطلاعات مورد اعتماد از یک جسم و محیط اطراف اون و یا حتی یک منطقه‌ی وسیعی در نظر بگیرم.

این اطلاعات به وسیله‌ی ثبت، پردازش و تفسیر روی عکس‌های آنالوگ و دیجیتال انجام میشه. به همین خاطر ما در بحث فتوگرامتری شاخه‌های مختلفی رو داریم.

شاخه های فتوگرامتری

شاخه های علم فتوگرامتری شامل:

• فتوگرامتری فضایی
• فتوگرامتری هوایی
• فتوگرامتری زمینی یا برد کوتاه

میشه که در ادامه در موردشون مفصل صحبت خواهیم کرد.

معنی لغوی فتوگرامتری

اما در رابطه با خود کلمه‌ی فتوگرامتری اگر کلمه‌ی انگلیسیش رو بخواهیم بررسی کنیم و به قسمت‌های مختلف آن را تقسیم کنیم این کلمه از سه بخش فتو(Photo) ، گرام(Gramma)  و متری(Metry)  به معنی اندازه‌گیری نور ثبت شده، تفسیر و معنی میشه.

فتو را ما به نوعی، نور ثبت شده می‌دونیم. هر تصویر و یا عکسی که ثبت میشه یک نوری است که از سوژه‌ یا آبجکت اومده و به سطح حساس به نور برخورد کرده و تصویرش ثبت شده.

نکته‌ای که در بحث فتوگرامتری وجود داره این است که ما معمولا با تصاویر مرئی سروکار داریم یعنی تصاویری که در طیف مرئی نور ثبت شدن و ما به وسیله‌ی چشم غیر مسلح به راحتی می‌تونیم جزییات عوارض توی اون عکس را مشاهده کنیم. این قضیه هم در تصاویر ماهواره‌ای وجود داره هم در تصاویر هوایی و هم در تصاویر زمینی یا برد کوتاه.

فتوگرامتری فضایی

خب بریم سراغ فتوگرامتری فضایی که به اون فتوگرامتری ماهواره ای هم گفته میشه. ما در بحث فتوگرامتری فضایی با تصاویر ماهواره‌ای مرئی سروکار داریم. تصاویر ماهواره ای، تصاویری هستند که عوارضی مثل مناطق شهری، کوه‌ها،  دشت‌ها، رودخانه‌ها و تمامی عوارض رو به وسیله‌ی چشم غیر مسلح به راحتی تشخیص بدیم.

معمولا از تصاویر ماهواره‌ای که به وسیله‌ی ماهواره‌ها در ارتفاعات چند هزار کیلومتری سطح زمین اخد شدند، برای کارهای مطالعاتی و یا تهیه نقشه‌های مطالعاتی کوچک مقیاس در سطح یک استان و یا سطح یک کشور استفاده میشه.

اما به دلیل رزولوشن ضعیفی که این عکس‌ها دارند عملا نمی‌تونیم از روی این عکس‌ها نقشه‌های اجرایی و نقشه‌های خیلی دقیقی را تهیه کنیم.

اما اگر به دنبال تهیه‌ی عکس‌هایی با کیفیت‌تر و با رزولوشن بیشتر هستیم ناگزیریم که ارتفاع پرواز را عملا کمتر کنیم.

فتوگرامتری هوایی

در بحث فتوگرامتری هوایی دوربین‌ها زیر یک هواپیمای سرنشین‌دار نصب میشند و عملیات تصویربرداری از یک منطقه‌ی وسیع انجام میشه.

ما در بحث فتوگرامتری هوایی در سال‌های قبل و در دهه‌های قبل حدودا  از دهه‌ی 30 تا دهه‌ی 70 با دوربین‌های آنالوگ سروکار داشتیم، که تصاویر آنالوگ یا عکس‌های آنالوگ اخذ می کردند. از دهه‌ی هشتاد به بعد با تهیه دوربین‌های دیجیتال توسط سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و سازمان نقشه‌برداری عکسبرداری به صورت دیجیتال انجام شد و با تصاویر دیجیتال سروکار داریم. که این تصاویر دیجیتال را عملا می‌تونیم به نقشه تبدیل کنیم.

متولی عکسبرداری هوایی از سراسر کشور، همانظور که به آن اشاره شد، سازمان نقشه‌برداری کشور و سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح هستند. این دو سازمان وظیفه عکسبرداری از ایران رو دارند، سازمان نقشه‌برداری کشور از قسمت‌های داخلی و سازمان جغرافیایی از مرزها، عکس‌های هوایی مختلفی را تهیه می کنند.

اما خب با توجه به اینکه این سازمان‌ها دولتی هستند و بروکراسی‌های اداری سختی برای سفارش عکسبرداری تقریبا وجود داره، معمولا فتوگرامتریست‌ها و شرکت‌های فتوگرامتری همیشه به دنبال این بودن که عملیات تصویربرداری هوایی و تبدیل اون به نقشه را خودشون از صفر تا صد انجام بدن.

نکته اینجاست که تا دهه ها‌ی قبل از دهه‌ی نود عملا نمی‌تونستیم با دوربین‌های معمولی عکسبرداری کنیم و نقشه تهیه کنیم. دوربین‌های دیجیتال هوایی و یا دوربین‌هایی که در فتوگرامتری هوایی استفاده می‌شدند، دوربین‌های خاصی بودند و ویژگی‌های خاصی داشتند که به اون ها دوربین‌های متریک گفته می شود. که علاوه بر این ویژگی‌های خاص قیمت‌های بسیار بالایی داشتند که در توان تهیه هر شرکت خصوصی هم نبود و به کارگیری اون ها شامل قوانین و مقرراتی می‌شد.

با گسترش نرم‌افزارهای فتوگرامتری و الگوریتم‌های فتوگرامتری در دهه 90 شاهد این بودیم که به وسیله‌ی تصاویر غیرمتریک و تصاویری که با دوربین‌های معمولی اخذ میشند هم می‌تونیم نقشه تهیه کنیم و این انقلابی در زمینه فتوگرامتری بود.

فتوگرامتری زمینی

دسته‌ی سوم در فتوگرامتری، فتوگرامتری زمینی یا فتوگرامتری برد کوتاه است. در فتوگرامتری زمینی یا برد کوتاه، فاصله‌ی دوربین تا آبجکت کم است.

این فاصله می‌تونه از یک یا دو متر و یا در حدود چند صد متر باشه. نکته‌ای که این وسط وجود داره اینه که الگوریتم‌ها و ساختاری که برای تبدیل عکس‌ها به نقشه در این زمینه در حال استفاده شدنه، تفاوت بسیار زیاد و فاحشی به نسبت فتوگرامتری کلاسیک و فتوگرامتری هوایی دارد.

زمانی که دوربین‌های معمولی (دوربین‌های عکاسی یا غیر متریک) عملیات عکسبرداری رو انجام میدن و پردازش تصاویر و تهیه نقشه انجام میشه، بحثی با عنوان فتوگرامتری پهپاد مبنا یا نقشه‌برداری به کمک پهپاد به وجود میاد.

امروز شاهد این هستیم که تقریبا تمامی مهندسین نقشه بردار، علاوه بر دیگر تجهیزات نقشه‌برداری که پشت وسیله‌ی نقلیه خودشون دارن، مثل توتال استیشن، GPS و یا دیگر تجهیزات، یک پهپاد هم در ماشینشون دارند و به وسیله‌ی اون از محوطه‌های مختلف و مناطق مختلف می‌تونند عکسبرداری انجام بدن و این عکس‌ها را به نقشه تبدیل کنند.

الگوریتم فتوگرامتری

خب در ادامه قصد دارم در رابطه با یک نکته‌ی خیلی جالب با شما صحبت کنم که اصلا بحث فتوگرامتری چی است؟ و ما چطور می‌تونیم به وسیله‌ی این عکس‌هایی که اخذ میشن نقشه تهیه کنیم.

تشابه سیستم بینایی انسان و سیستم فتوگرامتری

اگر بخوایم یه نگاهی به علم فتوگرامتری داشته باشیم، می‌تونیم بگیم که عملکرد فتوگرامتری دقیقا مشابه عملکرد چشم های انسان است.

انسان دو چشم دارد که این چشم‌ها در فاصله‌ و زاویه‌ی خاصی نسبت به هم قرار دارند. و ما به وسیله‌ی این چشم‌ها می‌تونیم همه‌ی عوارض و اجسام اطرافمون رو به صورت سه بعدی ببینیم.

خب همین قضیه در بحث فتوگرامتری هم وجود داره اما چطور این اتفاق میفته؟

اگر دقت کنید هر جسمی را که به صورت سه بعدی می‌بینیم، از اون جسم و از هر نقطه از اون جسم یک نور و یا یک اشعه نور به چشم سمت چپ و یک اشعه نور به چشم سمت راست ما میرسه و با پردازش هایی که مغز روی این شعاع‌های نوری انجام میده ما می تونیم عوارض را به صورت رنگی و همین‌طور سه بعدی ببینیم.

برجسته بینی

مهندسین و محققین فتوگرامتری از علم و ساختار برجسته بینی چشم انسان، در بحث فتوگرامتری هم استفاده کردند. یعنی اگر شما از یک سوژه یا آبجکت، حداقل دو عکس از فواصل و زوایای مختلف داشته باشید، برای اون نقاطی که در این دو عکس دیده میشن می‌تونید اطلاعات سه بعدی به دست بیارید.

یعنی از تصویری که دو بعدی است می‌تونید به یک دنیای سه بعدی دست پیدا کنید. اما تفاوت اینجاست که در ذهن ما همه چیز به صورت خیلی سریع و اتوماتیک انجام میشه.

اما در فتوگرامتری ما به عنوان یک فرد خبره باید روی اون تصاویر عملیات‌هایی را انجام بدیم و بتونیم مدل‌های سه بعدی و اندازه‌گیری‌های سه بعدی را داشته باشیم.

خب برای اینکه انسان بتونه عکس‌هایی که تهیه می‌شن رو به نقشه تبدیل کنه، در زمان‌های مختلف از دهه‌ی سی تا امروز از دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شده.

روند تکامل فتوگرامتری

در سال‌ها و دهه‌های قبل، یعنی ابتدای فتوگرامتری آنالوگ، برای تبدیل تصاویر هوایی به نقشه از دستگاه‌های مکانیکی غول‌پیکری به عنوان دستگاه‌های آنالوگ استفاده می‌شد. بعد از اون با رشد و پیشرفت کامپیوترها، با روی کار آمدن دستگاه‌های نیمه تحلیلی و سپس دستگاه‌های تحلیلی روند تهیه و اخذ عکس و گرفتن خروجی، خیلی سریع‌تر و راحت‌تر انجام میشد.

امروز ما شاهد دستگاه‌های دیجیتال هستیم که نظیر اون رو همون کامپیوترها و ابزارهای دیجیتالی که برای برجسته بینی استفاده میشن می‌تونیم در نظر بگیریم.

خب امیدوارم تا اینجا یک ذهنیت کلی نسبت به بحث فتوگرامتری و علم فتوگرامتری به دست آورده باشید.

در ادامه اگر میخواهید در مورد فتوگرامتری هوایی و تهیه نقشه از عکس های هوایی اطلاعات بیشتری دریافت کنید مقاله نقشه برداری هوایی را مطالعه کنید . همینطور اگر میخواهید در مورد فتوگرامتری برد کوتاه و مدلسازی اجسام و بناها اطلاعات بیشتری بدست بیارید مقاله فتوگرامتری برد کوتاه را مطالعه کنید.

+

سوالات متداول

فتوگرامتری چیست؟

فتوگرامتری یک علم، فن و هنر اندازه‌گیری برای به دست آوردن اطلاعات مورد اعتماد از یک جسم و محیط اطراف اون و یا حتی یک منطقه‌ی وسیع به وسیله‌ی ثبت، پردازش و تفسیر روی عکس‌های آنالوگ و دیجیتال است.

شاخه های علم فتوگرامتری چیست؟

فتوگرامتری به فتوگرامتری فضایی، هوایی و زمینی یا بردکوتاه تقسیم می شود.