מדידה מדויקת וניתוח מרחבי הם בסיס לפרויקטים הנדסיים החוף וימיים מוצלחים.מעקב אחר נסיגת קו החוף כדי לבדוק תשתיות תת-מרוכות, מהנדסים צריכים נתונים אמינים כדי לקבל החלטות מושכלות. Photogrammetry התפתחה כאחת הטכניקות המגווןיות והחסכוניות ביותר עבור לכידת מידע מרחבי בסביבות מאתגרות אלה. על ידי תפרים יחד תמונות חפיפות שנלקחו מזוויתות שונות, סימולציה מייצרת מודלים מדויקים ומאובטחים (תוכנית דיגיטלית, כלומר, המאפשרת, מודלים חזותית, או ויזואלית, כלומר, מודלים חזותיים, מודלים מתמטיים, מודלים מדויקים ומודלים, או ויזואליים, כלומר, מודלים מדויקים וצפויים, מאפשר ויזואליים, מודלים מתמטיים ללא תקדים, כלומר, מודלים מתמטיים, מודלים מתמטיים, מודלים מתמטיים, מודלים מתמטיים, מודלים מתמטיים, מודלים מדויקים ואופטימים, מודלים מתמטיים, עם מודלים מתמטיים, מודלים מתמטיים, המאפשרים, מודלים מדויקים ואופטימים, עם מודלים מדויקים ואופטימים, עם מודלים מדויקים ואופטימים ללא תקדים, עם מודלים מדויקים ואופטימים, עם מודלים מדויקים ואופטימים, עם מודלים מדויקים ואופטימים, עם מודלים חזותיים, עם ויזואליים, מודלים חזותיים, כלומר, כלומר, כלומר,

אזורי חוף הם מערכות דינמיות כפופות גלים, גאוות, סערות, והתערבות אנושית. שיטות סקר מסורתיות לעתים קרובות נופלות קצרות כאשר מתמודדים עם אזורים גדולים, שטח גס, או מגבלות חשיפה תת-ימיות. Photogrammetry ממלא את הפער הזה, מציע איסוף נתונים מהיר על פני מישורים רחבים תוך שמירה על דיוק ברמת סנטימטר.הטכניקה התפתחה ממכשיר הנדסי מיוחד לתרגול הנדסי, המונעת על ידי התקדמות בכלי רכב לא מאוישים (שימוש), ומצלמות מהירות (מ"ממטרים), ומעבדות), ומעבדות של אלגוריתמים של מצלמות דיגיטליות (ממטרים, עיבוד גבוה (Mmetriprematicprematicripicial) ומעבדות, ומעבדות, ומעבדות (מדומים, ומעבדות) ומעבדות של אלגוריתמים של מצלמות עיבוד (mmetial) של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של

יסודות Photogrammetry

בליבתו, photogrammetry הוא המדע של ביצוע מדידות מתצלומים.It מסתמך על העיקרון של triangulation: על ידי לכידת אותה נקודה משתי עמדות מצלמה שונות לפחות, את התיאום התלת מימדי של נקודה זו ניתן לסווג.

  • (FLT:0) צילום צילום תמונה של רכישת תמונות: 1) - תמונות מעליות נלקחות לאורך נתיב טיסה מתוכנן או באמצעות נוקשות מצלמה תת-ימית. חפיפה טיפוסית בין תמונות סמוכים היא 60–80% כדי להבטיח שיקום חזק.
  • (FLT:0) Feature תואם את ה- 1FLT - התוכנה מזהה נקודות נפוצות (כגון פינות או מרקמים ייחודיים) על פני תמונות מרובות ומבססת התכתבות.
  • (FLT:0)Bundle התאמותFLT:1 - שימוש בנקודות התואמים, האלגוריתם מייעל את עמדות המצלמה, נטיות, ו 3D לתאם כדי למזער את השגיאה.
  • (ב) ,0) ,9 אלגוריתמים מתאימים מייצרים ענן נקודה 3D צפוף המייצג את הגיאומטריה על פני השטח.
  • (ב) [ה]ה'], [ה']'[ה]'[ה]'[ה]']'[ה]'[ה]'[ה]']'[ה']'[ה]']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה
  • (FLT:0)Georeferencing:1 - נקודות שליטה קרקעיות (GCP) נמדדות עם GPS או תחנות הכוללות משמשים כדי להתאים את המודל למערכת תיאום בעולם האמיתי, להבטיח דיוק מוחלט.

Photogrammetry מסווגת באופן רחב לשלוש קטגוריות בהתבסס על הפלטפורמה המשמשת: אוויר (ממטוסים או מזל"טים), ארצי (ממצלמות המבוססות על קרקע), ומימי (ממצלמות תת-קרקעיות או צוללים) בהקשרים החוף והימיים, photogrammetry אווירי דומיננטי עבור מיפוי החוף, בעוד photometry תת-ימי משמש יותר ויותר עבור סקרים ושונית ובדיקה.

טכנולוגיות וכלים

photogrammetry מודרני מבוסס על שילוב של חומרה ותוכנה.בחירה של פלטפורמת מצלמה תלויה בסביבה, בקנה מידה, ורזולוציה הנדרשת.

מל"טים (Drones)

רחפנים קטנים של צרכנים ומסחריים כגון DJI Phantom 4 RTK או ה- SenseFly eBee X מצוידים במצלמות ברזולוציה גבוהה ו- RTK GPS עבור ג'ניפר ישירה.הם אידיאליים ללכידת קו החוף, estuaries, ואתרי בנייה. מצלמות רב-ספקטרליות ניתן גם להשתלב כדי ללכוד את הבריאות או סוג הסחוס.

מצלמות תת-קרקעיות

עבור סביבות תת-מרודות, מצלמות שוכנות במכלות עמידות לחץ - כגון סדרת GoPro HERO עם דיור עמיד למים או SONY α7R IV בדיור נאוטיפא - משמשים. Stereo מצלמה rigs עם סגרים סינכרונכרוניים לשפר את הדיוק מתחת למים על ידי הקטנת התנועה מזרמים.

עיבוד תוכנה

חבילות פוטוגרמה סטנדרטיות בתעשייה כוללות Agisoft Metashape, Pix4Dmapper, RealityCapture, ו OpenDroneMap (מקור פתוח) כלים אלה מאחדים את צינורות SfM ומייצרים אות אות תמונות, מודלים דיגיטליים משטח וענני נקודה מייצאת.רבים גם תומכים בתמונות מרובות פס ושילוב GCP.

שליטה וגאורגיה

עבור עבודה החוף, GCPs לעתים קרובות לנקוט צורה של צלבים צבועים על חופים, buoys במים רדודים, או קריטריונים קבועים. . Real-time kinematic (RTK) ו לאחר מעבד kinematic (PPK) GPS לספק מיקום ברמה סנטימטר עבור פלטפורמת המצלמה, צמצום הצורך עבור רבים GCPs.

יישומים בהנדסת חופים ו Marine Engineering

Photogrammetry התבגר ככלי מעשי על פני שלבים מרובים של פרויקטים החוף הימי: מסקרי בסיס ניטור בנייה והערכה של נזקי סיעור לאחר סופה.הפרטים הבאים פרטים ספציפיים לשימוש עם ההקשר של העולם האמיתי.

מעקב אחר החוף

ניתוח שינוי קו החוף ארוך טווח הוא אחד היישומים הנפוצים ביותר.מהנדסים לפרוס סקרים פוטוגרמה אוויריים תקופתיים על פני פני פרקי חוף - לעתים קרובות לאחר אירועי סערה - כדי לחשב שינויים נפחיים בדוגמת חול, צוקים וחופים.לדוגמה, סקר הגיאולוגי האמריקאי (USGS) משתמש photogramry מבוסס מזל"טים כדי לפקח על איים לאורך החוף המפרץ, לייצר אזהרות עם FLT: 0Flyric 5 למערכות נתונים שנקבעו מוקדם של נתונים LT 10 , 10 , 000 , 000 ® , 000 , 000 , 000 , 000 ® ® ® ® ® , 000 ® ® ® ® ® ® , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 סימולציה נתונים , 000 , 000 סימולציה נתונים , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 סימולציה נתונים ® .

בנוסף לטופוגרפיה, photogrammetry יכול ללכוד את הגיאומטריה של מבנים החוף כגון groynes, revetments, ו Seawalls. השוואת מודלים מוצלחים מגלה scour, subsidence, או עיוות מבני.הטכניקה תומכת גם "לפני ואחרי" ניתוח עבור התערבויות הנדסיות קשות, מתן ראיות אובייקטיביות של יעילות.

נמל ונמל פיתוח

הרחבת הנמל ותחזוקה דורשים הבנה מפורטת של מים מעל מים וגיאומטריה תת-ימית. Aerial photogrammetry המפות את הפריסה הקרקעית, בעוד photogrammetry תת-ימי (או בשילוב עם רבבאם Sonar) מתעד את קרקעית הים ומבנים מעוגלים.Build a 3D של אגן נמל עוזר מתכננים להתאים מעמקי ערוץ, מיקום בגרות, ופירוק מים.

בפרויקט בולט אחד, נמל רוטרדאם השתמש בשילוב של תצלומים של רחפנים וסקרי מים רחץ רדודים-מיים כדי לעדכן תרשימים ניווט ללא הפסקת תעבורת כלי שיט.הפסיפסים של אורתול היו החלטה של (FLT:02 ס"מ חץ 1), המאפשר זיהוי של דולפינים מחוסנים, קשקשים, ו debris כאלה גם תומך נתונים מקוטבים עם נפח מדויק.

המונחים: subly Inspections

תוך הבחנה במצב של נכסים תת-ימיים – כגון אבני גשר, מעילי ערמה, צינורות ושערי נעילה – מבוצעת באופן מסורתי על ידי דיפרורים או כלי רכב המופעלים מרחוק (ROVs) באמצעות בדיקות חזותיות או Sonar. Photogrammetry משפר את הבדיקות הללו על ידי יצירת מודלים תלת-ממדיים מלאים שניתן למדוד, מאומתים, בהשוואה לזמן. Aver או ROV מצויד עם מצלמה וניתן ללכוד רצף של צבעים;

סוכנות הסביבה הבריטית, למשל, השתמשה בפוטמוגרפיה תת-ימית כדי לפקח על דעיכה קונקרטית בשערי מנעול רזים, השגת חזרה תת-מילימטר על ממדים פגומים.יכולת זו מפחיתה את הצורך בריפוי יבש יקר ומספקת ארכיונים דיגיטליים של מצב הנכס.

מחקרים על השפעות סביבתיות

פרויקטים לבניית הנחתים דורשים לעתים קרובות הערכות סביבתיות מקיפים כדי למזער את ההפרעה למערכת האקולוגית. Photogrammetry מציעה שיטה לא מגע למיפוי מיטות ים, שוניות אלמוגים, יערות מנגועים ומרדת מלח. High-resolution אורתאופוטים שמקורם בסקרי מזל"טים יכולים לזהות התפלגות מינים, גובה קנופי, וריאציות ביומסה.

ב-פלורידה קיז, החוקרים שילבו photogrammetry אווירי עם מדידות איכות מים החלפתיים כדי מודל ההשפעה של דריסה על כיסוי ים.טכניקה חשפה שינויים עדינים בצפיפות meadow כי הם החמיצו על ידי תמונות לוויין. בדומה, מודלים photogrammetric של אזורי intertidal לעזור לכמת התפלגות גודל דגנים ואבולוציה הקרקעית, תמיכה בניתוחי תקציב עבור פרויקטים של מזון.

בנייה ודרדרציה

במהלך בניית מערכות הגנה החוף, פריווטרס, או בחוות רוח offshore, photogrammetry משמש ככלי מהיר התקדמות-monitoring. Daily או שבועי טיסות מל"טים לייצר מודלים עדכניים שניתן להשוות עם תוכניות עיצוב.זה מאפשר מהנדסים לזהות סטיות, למדוד מחסנים מלאי, ולוודא ציונים קומפקטיים ללא הגשת סקרים לתוך אזורי עבודה פעילים.

קבלנים דפדינג גם תועלת: על ידי מודל של קרקעית הים לפני ואחרי דריסה, הם יכולים בדיוק לחשב את נפח החומר הוסר.המידע ניתן להשתמש כדי לפקח על צנרת טורחות, סיוע עמידה עם היתרים סביבתיים.

יתרונות על שיטות סקר מסורתיות

Photogrammetry מציע כמה יתרונות ברורים על טכניקות קונבנציונליות כגון סקרי התחנה הכולל, LiDAR, או קול ידני.

  • יעילות:0 (FLT:1) ברגע שהציוד נמצא במקום, איסוף נתונים על שטח גדול לוקח חלק מהזמן והצוות הנדרש לסקרי קרקע.
  • (FLT:0) בטוח: ⁇ FLT:1 אופרות להישאר במרחק משטח מסוכן כגון בוץ רך, קצוות צוק פעיל, או אזורים עם זרמים חזקים.
  • (FLT:0)Resolution ושלמות:FLT:1iggrammetric Point עננים יכולים להשיג דחיינות של אלפי נקודות למ"ר, לכידת פרטים יפים כמו סלעים, בלוקים של התחדשות, או צמחייה.התמונות הקשורות לתמונות לספק נתונים רדיואקטיביים (צבע/טקסט) המסייעים לפרשנות.
  • (FLT:0) ,Repeatability: FLT:1 סקרים ניתן לתכנן בקלות (למשל, לאחר כל סערה או רבעון) עם מתודולוגיה עקבית, המאפשר ניתוח של זמן של שינוי.
  • (FLT:0) גישה: ⁇ FLT:1 באזורים מרוחקים או לא-שיחים שבהם הנחיתה בסירה או הליכה היא לא מעשית, מזל"טים מספקים אלטרנטיבה מעשית.

בהשוואה לסורק לייזר ארצי (TLS), photogrammetry הוא בדרך כלל פחות יקר ונייד יותר, אם כי LiDAR שומרת על יתרון באזורים בעלי קיבולת גבוהה בשל יכולתו לחדור לשומן. עבור יישומים רבים החוף - שבו צמחייה נמוכה וחול פתוח לשלוט - photometry מבצעים באופן הערצה.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות הרבים שלה, photogrammetry הוא לא פתרון אוניברסלי. מהנדסים חייבים להיות מודעים למגבלות שלה כדי למנוע תוצאות לא מרתיעות או להפחית סיכון לפרויקט.

תנאים סביבתיים

מזג אוויר חוף הוא ידוע לשמצה משתנה.רוחות חזקות יכול לערער מזל"טים, בעוד גשם, ערפל או קיטור יכול להפיג את בהירות התמונה. תת-קרקעי, זעזועים ופיזור של אור, צמצום הניגודים והגבלת הטווח היעיל לכמה מטרים. השמש גמבלת מעל פני המים גם מציבה בעיות עבור סקרים אוויריים של מים רדודים.

מים על פני השטח

כאשר משתמשים בתצלום אווירי כדי למפות קרקעית הים הרדודה, קרני המצלמה חייבות לעבור דרך שתי אמצעי תקשורת: אוויר ומים. תגמול על פני המים מחלחלים אל נתיב האור, מה שגורם לשגיאות עומק ברורות.תיקוןים דורשים ידע על גובה פני המים ואת מדד השבירה (בדרך כלל 1.34 עבור מי הים). התוכנה יכולה ליישם תיקונים אם המים ברורים ומשטח הפנים הוא, אבל ליצור שגיאות חץ משמעותי.

דרישות עיבוד

סקרים ברזולוציה גבוהה מייצרים מאות תמונות, הדורשות מספר שעות של עיבוד על גבי טיסה חד-צדדית של 2 ק"מ עם מצלמה של 20 מ"מ עם מצלמה של 20 מ"מ, עשויים לייצר מאות תמונות, הדורשות מספר שעות של עיבוד על עבודה עוצמתית.זמן אמתי או ליד תפוקה בזמן אמת עדיין לא מעשי עבור רוב ההחלטות המבוססות על שדה.

מומחיות הנדרשת

photogrammetry מוצלח דורש ידע על תכנון טיסה (מעלה, מרחק דגימה הקרקע, תאורה), ריצוף מצלמה, מיקום GCP ופרמטרי עיבוד. סקרים שהוצאו להורג ללא תשלום מניבים או בקנה מידה מודלים.אימון וההסמכה נפוצים יותר ויותר, אבל השדה עדיין מתפתח.

אתגרים תת-ימיים

Underwater photogrammetry faces unique issues: color absorption (reds disappear first), backscatter from particles, weak natural lighting, and the need for synchronized dual cameras for motion correction. Scenes with low texture (sandy bottoms) are difficult to reconstruct because there are few distinctive features for matching.

כיוונים עתידיים

מסלול הצילום של photogrammetry בחוף הים ונקודות הנדסה ימיות לעבר אוטומציה גדולה יותר, שילוב ונגישות.

  • (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית (AI) ו- Machine LearningringFLT:1) – אלגוריתמי למידה עמוקה מפותחים לסווג באופן אוטומטי תכונות ב- אורתאופוט (למשל, פיצול בין חול, מים וצמחייה), לזהות אנומליות בענני נקודה, ואפילו לחזות דפוסים של שחיקה.AI יכול גם לשפר את התמונה על ידי זיהויים באזורים נמוכים-טראוסטרופליים.
  • (FLT:0) בזמן אמת על עיבוד לוח 1:1 - התקדמות מחשוב קצה מאפשרת מזל"טים לבצע שחזורים תלת-ממדיים קשים בטיסה.זה יכול לאפשר תכנון סקר הסתגלותי - לדוגמה, אזור של שחיקה כבדה באופן אוטומטי מגביר את צפיפות התמונה שם.
  • (FLT:0) חיישנים מהונדסים 1 (Hybrid Sensors) - שילוב photogrammetry עם LiDAR או multibeam Sonar על פלטפורמה אחת (למשל, מל"ט מצויד הן מצלמה והן סורק מרחץ מרחץ) מספק חלק מעל / נמוך-בק-water מודל זה "to-ba-thy" סקר זה הוא בעל ערך במיוחד עבור חופים-to-to-ofrefrefrefreum.
  • (FLT:0) שיפור חזון תת-קרקעי 1 (איור 1) - תאורה פולארית, תרשימים צבע מקיפים, וטכניקות אור מובנות מעודנות להרחיב את הטווח והדיוק של photogrammetry תת-ימי.
  • (FLT:0) פתחה של StandardsFLT:1 - צמיחת התוכנה בקוד פתוח (כמו OpenDroneMap) ושיתוף רשתות GCP (למשל, באמצעות תחנות בסיס RTK מקומיות) מורידה עלויות ומעודד שיתוף פעולה בין סוכנויות.

התפתחויות אלה כנראה ירכיבו פוטוגרםמטרי מרכיב שגרתי יותר של ניהול אזורי החוף, ויתמכו בכל דבר החל מהתאמה לשינוי האקלים להבטחת איכות הבנייה בזמן אמת.

מסקנה

Photogrammetry הוכיח את עצמו ככלי רב תכליתי, מדויק, וחסכוני למהנדסים החוף וימיים.על ידי המרת תמונות חפיפות לנתונים תלת-ממדיים מפורטים, הוא מאפשר הבנה טובה יותר של תהליכים דינמיים, עיצוב יעיל יותר של תשתיות, בטוח יותר, קבוע יותר, בעוד אתגרים נשארים - במיוחד במים סוערים ומזג אוויר שלילי - על שיפורים מתקדמים בחומרה, אוטומציה והבטחה להרחיב את המהנדסים שלהם, כדי לשלב את הצפייה שלהם, כדי לשלב את הגדלים, ולשלב את המשתנים דרך המראות שלהם, תוך כדי עיגולים חזקים של סביבת עבודה, תוך כדי קרינת החוף, אשר קרינת החוף, אשר , אשר קרינת כדור הארץ, אשר , אשר סוללת.

(ב) קרא עוד, עיין בתכנית החוף וההנדסה הימית (FLT:2FEMA) מיפוי משאבים ממיפוי משאבים של 3, ותכנית ה-Digology הימית (International Association for Hydro-Environment Engineering and Research):5 on a Distance ensing, case from the FLT:4IAHR (International Association for Hydro-Environment Engineering and Research) 7.