Photogrammetry הפך כלי חיוני בסקרי המסלול, המאפשר מהנדסים וסקרים לבנות מודלים מדויקים מאוד, תלת-ממדיים משטח מתצלומים חופפים. על ידי לכידת השטח מזווית מרובות - בין אם מהאוויר, ממל"ט, או ממצלמות מבוסס קרקע - photometry מפחית באופן דרסטי את הצורך במדידות קרקעיות כוח העבודה תוך מתן דיוק סנטימטר זה, עקרונות, מקיפים, תוואי תמונות, וספק באופן דרסטי, ויזואלי, ויזואלי, ויזואלי, ויזואלי, מחסומים עתידיים, , , ויזואליים, מקיפים, , כיוונים, , , ויזואליים, ויזואליים של , מחסומים , , , , מקיפים , , , , מקיפים ויזואליים של , , , , כיוונים מחסומים , , , ויזואליים, , , , , , , , , ויזואליים , מקיפים , , מקיפים ויזואליים של ויזואליים , , תצלומים תצלומים מקיפים , , מקיפים תוואי תמונות תצלומים מקיפים מקיפים ויזואליים ויזואליים ויזואליים ויזואלי

מה זה Photogrammetry?

Photogrammetry הוא המדע והטכנולוגיה של קבלת מדידות אמינות מתצלומים.בצורה הדיגיטלית המודרנית שלו, הוא מבוסס על תהליך שנקרא FLT:0 מבנין מתנועה (SfM)BuildFLT:1, שבו סדרה של תמונות חופפות מעובדים כדי לשחזר את הגיאומטריה תלת-ממדית של סצינה.התוכנה מזהה נקודות נפוצות על פני תמונות מרובות (נקודות), מחשבת את המצלמה ואת האוריינטציות, ואז ליצור מודל דיגיטלי נוסף של 3D).

העיקרון המרכזי הוא (FLT:0) stereoscopic triangulationFLT:1: אם נקודה על הקרקע מופיע לפחות שתי תמונות שנלקחו ממיקומים שונים, את ה- 3D של נקודה זו ניתן לסווג.עם מאות או אלפי תמונות חופפות, ייצוג שטח מפורט מאוד עולה.

כיצד Photogrammetry משמש ב- Road Surveying

בדיקת כביש – בין אם עבור כבישים מהירים, רכבות, צינורות או קווי חשמל – מידע מדויק, עדכני על פני מסדרונות ליניאריים ארוכים, Photogrammetry מספק מסגרת תכליתית לאיסוף נתונים אלה במהירות, בבטחה, ועלות יעילה.

צילום אוויר

מבחינה היסטורית, עבודת סקרי נתיב הייתה פוטוגרמה אווירית באמצעות מטוסים מאוישים.מצלמות דיגיטליות גדולות-פורמט ללכוד רצועות של תמונות חופפות לאורך ההיערכות המתוכננת.התמונות מעובדות לייצר מפות טופוגרפיים בקנה מידה של 1:500 עד 1:5,000, עם איקוטורה אנכית בסנטימטר לטווח צילום אווירי הוא אידיאלי עבור מסדרונות רחבים (מסלולאריים) שבו הוא צורך בסיס גבוה או מסגרת.

רחפנים (Drone) Photogrammetry

בעשור האחרון, ®AV photogrammetry יש מהפכה בסקרי נתיב, במיוחד עבור היערכות קצרה או מורכבת יותר. a Small multirotor או מל"ט קבוע יכול לטוס בגובה נמוך (50-200 מ"מ), לכידת תמונות עם מרחקים מדגם קרקע (GSD) של 1-5 ס"מ. רמה זו של פרטים מגלה תכונות ניקוז עדין, סדקים, מכשולים קטנים שעשויים להיות מפספסים על ידי אתרי צילום פעילים במיוחד עבור פיקוח, במיוחד עבור מסלולים מתקדמים.

היתרונות משכנעים: פריסה מהירה, עלות מופחתת, ואת היכולת לטוס במסדרונות צרים (למשל, לאורך כביש הרים מתפתל). עם זאת, פעולות מל"ט כפופות למזג אוויר, תקנות חלל אוויר ומגבלות סוללות, מה שהופך אותם פחות מתאימים לפרויקטים ליניאריים ארוכים מאוד אלא אם כן שבורים למגוון טיסות.

צילום: Terrestrial Photogrammetry

photogrammetry מבוסס קרקע, באמצעות מצלמות או מצלמות הקשורות לכלי רכב, משמש סקרים מפורטים של מבנים ספציפיים או כתמים הדוקים.לדוגמה, כאשר מסלול עובר דרך מנהרה או מתחת לגשר קיים, photometry ארצי יכול ללכוד את הגיאומטריה הפנימית ואת הנקה.זה משמש גם כשלים לשיטות אוויריות באזורים עם עץ דחוס, שבו פני השטח מוסתרים מתמונות מעופפים, מתחת לרמה ישירות מתחת לעץ.

תצלום: Integrating Photogrammetry with other Technologies

בסקירה המודרנית של נתיב, photogrammetry הוא לעתים רחוקות בשימוש בבידוד.זה מבולבל בדרך כלל עם עננים נקודתיים LiDAR לשלב את המידע ספקטרלי העשיר של תמונות עם המדידות המדויקות של סריקת לייזר.השני הנתונים מווססים במשותף לייצר מודל היברידי שהצטיין באופטימיזציה של מערכת ניווט גלובלית (GNSS) וסקרי התחנה הכוללים עדיין מספקים את נקודות השליטה כי הוא קוגניציה של מודל אמיתי של עיצוב כדור הארץ, אשר עונה על ידי מודלים.

יישומים מרכזיים ב- Road Surveying

עיצוב Topographic Mapping

כל סקר של נתיב מתחיל עם יצירת מפת בסיס. Photogrammetry מספק מפות contour, מודלים של גבהים דיגיטליים (DEMs), ו- OrthoPhotos המהווים את הבסיס לבחירת מסדרון, עיצוב היערכות ראשונית והערכה של השפעה סביבתית. חסכון הזמן יכול להיות דרמטי: מזל"ט יכול לבדוק כמה קילומטרים של מסדרון באחר הצהריים אחד, בעוד הליכה מרחק דומה עם תחנת כוללת עשויה לקחת שבועות.

שכנוע ואזהרות

מודלים של 3D גבוה מאפשרים למהנדסים לזהות סיכונים פוטנציאליים לאורך מסלול - כולל רוק החוצה, מדרונות תלולים, גופי מים, שירותים קיימים, מבנים מוצצים.על ידי overlay את ההיערכות המוצעת על מודל photogrammetric, סכסוכים מזוהים מוקדם, צמצום עיצובים יקרים ועיכובי בנייה.

ניתוח Clearance Analysis

עבור קו חשמל ופרויקטים צינורות, מודלים פוטוגרםמטריים מספקים מדידות מדויקות של גובה צמחייה וצפיפות לאורך נכון-של הדרך מהנדסים יכולים לחשב את נפח העצים להיות ברורים, לזהות מסדרונות כי נמנעים מאזורים רגישים לסביבה, וניקוי סלקטיבי.הטבע הזמני של photogrammetry (טיסות ⁇ ) מאפשר גם ניטור של צמחייה לאחר הבנייה.

בנייה מתקדמת

במהלך הבנייה, סקרי פוטוגרםמטרי תקופתיים (שבוע או חודשי) מייצרים תאומים דיגיטליים של אתר העבודה הפעיל.מודלים אלה בהשוואה משטח העיצוב כדי לעקוב אחר נפחי חיתוך ו-Fill, לאמת קומפקטיות, ולזהות סטייתות מהתוכנית.ה.התיעוד שנוצר על ידי הפרויקט, שנוצר ב-out, ניתן להשתמש בו לצורך תחזוקה עתידית, תיקון וניהול נכסים.

הודעה אחרונה כ-Built Verification

לאחר השלמתו, סקר פוטוגרםמטרי סופי מתעד את הגיאומטריה המובנה של הכביש, המסלול או הצינור.השיא הזה חיוני להושיט יד על הנכס לבעלים ולעדכון מערכות מידע גיאוגרפיות (GIS) כי המודל כולו הוא מרחבי, ניתן לקשור קואורדינטות מדויקות של כל תכונה - חורשות, משמרות, סימנים או מנעולים - תוך כדי חישוב ניחושים של יצירות מסורתיות.

יתרונות על שיטות סקר מסורתיות

חוסר התאמה

מסלול מסורתי סקר עם תחנות הכוללות ו-GNSS אישורים דורש מעבר למרחקים ארוכים ברגל, לעתים קרובות באמצעות מברשת צפופה או שטח תלול. Photogrammetry, במיוחד מ- UAVs, יכול לכסות מסדרונות ליניאריים בשיעורים של 5-20 ק"מ לשעה טיסה. עיבוד הנתונים הוא אוטומטי במידה רבה, כך שניתן להעביר מפה טופפית מלאה בתוך ימים במקום שבועות.

הכחשה והחלטה גבוהה יותר

ענן נקודת photogrammetric טיפוסי מכיל מיליוני נקודות לכל דונם, עם תצפיות מעל 100 נקודות / m2. רמה זו של פרטים מגלה מיקרו-טופוגרפיה - גורים קטנים, סדקים משטח, ושינויים מדרונות עדינים - שהם בלתי נראים ב 10 או 5 מ"מ מפות contour. מהנדסים יכולים לבצע חישובים מדויקים של עבודת אדמה וניתוחי ניקוז כי יהיה בלתי אפשרי עם נתונים ⁇ .

בטיחות מוגברת

בדיקת כביש לעתים קרובות דורשת מאנשי צוות לעבוד ליד התנועה, על מדרונות לא יציבים, או במדבר מרוחק. Photogrammetry מאפשר למסקר להישאר במרחק בטוח או אפילו במשרד תוך איסוף נתונים.ההפחתה בזמן השדה מורידה באופן ישיר את החשיפה לסיכון כגון ירידה, נחשביטה או התנגשות vehicular.

עלויות-אווירה עבור קורידיטורים ארוכים

למרות ההשקעה הראשונית במצלמות, מזל"טים ותוכנה יכולה להיות משמעותית, העלות של photogrammetry היא הרבה יותר נמוכה מאשר שיטות קרקע כאשר אורך המסדרון עולה בערך 10 ק"מ.ה נקודת השבר אפילו נמוכה יותר כאשר עלויות העבודה ורווחי הפרודוקטיביות נגרמות.עבור פרויקטים גדולים של תשתיות המשתרעות על פני מאות קילומטרים, החיסכון פועל למאות אלפי דולרים.

מסמכים חזותיים עשירים

בניגוד לרשימת נקודות הסקר, מודל photogrammetric כולל את ההקשר החזותי המלא של המסדרון. Stake בעלי - החל ממתכננים ועד הציבור - יכול לראות את השטח מכל זווית, זום בתכונות, ולקבל החלטות מושכלות.The OrthoPhoto שנוצר מן הסקר משמש מפת בסיס תכנון מדויק כי לא יוצא מן התאריך (כמאמר סריקה עשוי).

אתגרים ומגבלות

איכות תמונה ותנאי תאורה

Photogrammetry מסתמך על תמונות חדות, מקובצי היטב עם חפיפה נאותה (בדרך כלל 60–80% קדימה חפיפה ו- 30–40% צד חפיפה) בשמים או צפיפות כבדים, או משטחים נמוכים (כגון שלג או חול) מקטין את היכולת של התוכנה למצוא נקודות עניבה.

גידול וטרה-סובייקטיביות

יערות Dense, דשא גבוה או סביבות עירוניות מורכבות יכולים לטשטש את הקרקע חשופה. Photogrammetry מודד את פני השטח הנראה הראשון - לעתים קרובות העליון של הקפיפיפי - כך תמצית מודל שטח דיגיטלי אמיתי (DTM) דורש אלגוריתמים מסננים או את ההיתוך של photogrammetry עם נתונים LiDAR. בצמחייה עבה, photogramry לבד לא יכול לייצר DTM אמין עבור עבודה, עיצוב ו-קרקע עשוי להיות סקרים עשוי להיות צורך ידני או סקרים.

עלויות ההון והאימון הראשוניות

מצלמות ברמה מקצועית, רחפנים גבוהים, תוכנת עיבוד פוטוגרםטרי, וציוד בקרת הקרקע מייצגים השקעה משמעותית.בנוסף, צוות חייב להיות מאומן בתכנון טיסה, רכישת תמונות, עיבוד נתונים. חברות הנדסה קטנות או סוכנויות עירוניות עשויים למצוא את העלות העליונה האוסרת, אם כי השכרת ואפשרויות שירות-bureau הופכות נפוצות יותר.

הגבלות על אספקת אוויר ואוויר

פעולות מל"ט כפופות לתקנות רשות התעופה (למשל, FAA חלק 107 בארה"ב, EASA באירופה) טיסות ליד שדות תעופה, על אזורי צבא, או בלילה דורשות ויתורים מיוחדים.עבור מסדרונות ליניאריים שחצו תחומי שיפוט מרובים, קבלת אישור יכול להיות זמן-consuming. רחפנים קבועים מציעים יותר סיבולת, אך דורשים יותר מקום עבור שיגור ושיקום, אשר יכול להיות בעייתי במסדרונות הדוקים.

זמן עיבוד ו-Data Volume

טיסה אחת של רחפנים לאורך מסדרון של 20 ק"מ יכולה לייצר 2,000-5,000 תמונות, כל 20-50 מגה פיקסל. סטורינג ועיבוד התמונות האלה דורש מחשוב ביצועים גבוהים (GPU-accelerated Workstations או שירותי ענן מבוססי זמן עיבוד יכול לנוע בין כמה שעות עד כמה ימים, בהתאם להגדרות האיכות הרצויות. סקרים חייבים לתכנן עבור זה בתור בעת תכנון.

מגמות עתידיות ב Photogrammetry עבור כביש סקר

עיבוד בזמן אמת

מחשוב קצה ועיבוד על הסיפון מתקדמים לנקודה שבה ניתן לייצר מודלים ברזולוציה נמוכה תוך דקות, בעוד המל"ט עדיין באוויר.יכולות האלה יאפשרו למסקרים לאמת כיסוי ואיכות נתונים באופן מיידי, צמצום הסיכון של טיסות חוזרות יקרות.בעתיד הקרוב, תיקונים שונים בזמן אמת מתחנות בסיס ג'נוס יאפשרו אימות גיאומטרי ישיר ללא נקודות שליטה, עוד גלגולים מתקדמים.

AI-Powered Feature Extraction

אלגוריתמי למידת מכונות מאומנים לזהות באופן אוטומטי את הקצוות של הכביש, משמרות, culverts, וסימנים מענני נקודה photogrammetric נקודה ו אות'וטופוטס.זה יהפוך את רוב העבודה המבשרת וקטור שעדיין דורשת התערבות ידנית, slashing פעמים ולהפחית את השגיאה האנושית.comal neuralרשתות (CNN) יכול גם לסווג כיסוי קרקע (למשל, כמו כן, כפי שמקובל, , , , , , , , , , , , , , אימפולס ישר, תמיכה אובייקטיבית, , , , , , , , , , , , , , , , , ציות) כדי לתקן , , , , ציות סביבתי.

שילוב עם בניית מודל מידע (BIM)

כמו פרויקטים של תשתיות לאמץ BIM, מודלים פוטוגרםמטריים ישמשו כשכבת המציאות המובנה בתוך תאום דיגיטלי מהנדסים יוכלו לעכב מודלים עיצוב על שטח photogrammetric, לרוץ זיהוי התנגשות, ולדמיין רצפי בנייה.ההחלפה חלקה בין תוכנת photogrammetry ו BIM פלטפורמות (למשל, Autodesk Revit, בנטלי OpenRoads) כבר הופכת סטנדרטית.

Multispectral ו- Hyperspectral Photogrammetry

מצלמות שיא מעבר לאורכי גל גלויים (near-infrared, תרמי, קצר גל אינפרא אדום) משולבים בסקרי photogrammetric.עבור סקרי מסלול, חיישנים אלה יכולים לזהות כלי תת-קרקעי (באמצעות חתימות חום), להעריך מצב סללאמנט, לפקח על מים לראות עמוד דרך מאגרים, ואפילו לזהות צמחייה מתוחה שעשויה להצביע על צינורות קבורה.

תכנון טיסה אוטומטי עבור Linear Corridors

תוכנה מיוחדת של טיסה עכשיו מאפשר למפעילים להגדיר מסדרון ליניארי (עם רוחב משתנה, מפנה ומגבלות גובה) באופן אוטומטי לייצר נתיב טיסה אופטימלי המבטיח כיסוי אחיד וחפיפה.זה מבטל את התכנון ידני המנוקשה הנדרש עבור מסלולים ארוכים ומבטיח איכות נתונים עקבית מטיסה לטיסה.חלק מהפלטפורמות אפילו להתאים את גובה הטיסה בזמן אמת על בסיס שטח כדי לשמור על קבוע GSD.

מסקנה

Photogrammetry התפתחה מטכניקת נישה מרחוק לזרימת עבודה מרכזית עבור סקרי נתיב.היכולת שלה לייצר מודלים שטחיים בקנה מידה גדול, אורתאופוטים, וענני נקודה 3D מתמונות דיגיטליות הופכת אותו למרכיב חיוני של פרויקטים תשתית מודרנית. בעוד אתגרים כגון התערבות צמחית ומגבלות רגולטוריות נשארות, השילוב המתמשך של AI, עיבוד בזמן אמת, וחיישנים רב-תחומיים של פיתוח יעילים יותר, אשר ממשיכים לדחוף את הגבולות האלה.

(ב) לקריאה נוספת על הסטנדרטים והשיטות הטובות ביותר בצילום: ראה האגודה האמריקאית ל Photogrammetry ו-Sensing מרחוק (FLT:0ASPRSFLT:1) ותוכנית ה- USGS 3D Elevation (ראה:23DEPFLT) 3D) , בדיקה טכנית מפורטת של מבנה-MoLT Systems זמינה בדף פתוח-Fish Access: 4Fancy: 4FREFRED)