فتوگرامتری ( Photogrammetry )، علم و تکنولوژی استخراج اطلاعات مکانی از تصاویر و عکسهای هوایی تهیه شده توسط هواپیما از سطح زمین میباشد. این روش تولید اطلاعات مکانی به عنوان روشی اقتصادی جهت تولید نقشه در سطوح ملی و منطقه ای، در چند دهه اخیر مطرح شده و هم اکنون نیز کاربردهای فراوانی دارد.
فتو گرامتری به معنای ساده علم تهیه نقشه از عکس بدون تماس با محیط میباشد که به منظور تهیه نقشه، عملیات اندازه گیری و تفسیر بر روی عکس صورت می گیرد. به عبارت دقیق تر، علم هنر، دانش و فن کسب اطلاعات عوارض از طریق ثبت، اندازه گیری و تفسیر عوارض بر روی عکس های هوایی و یا دیگر صورت های بازتاب انرژی الکترومغناطیس می باشد.
تاریخچه فتوگرامتری
بررسی های اولیه اصول پرسپکتیو در سال 1480 توسط لئوناردو داوینچی انجام گرفت. در سال 1851 پایه گذاری علم فتوگرامتری به وسیله لائوسدت ( Laussedat) صورت گرفت و در سال 1858 ایشان اولین عکس هوایی به وسیله بالن را تهیه و سپس از آن نقشه توپوگرافی تهیه کرد. او در سال 1859 محاسبه مختصات نقاط با استفاده از زوج عکس را به کمیسیون آکادمی علوم پاریس ارائه داد و در ادامه نیز اولین فتوتئودولیت در سال 1867 توسط ایشان اختراع گردید و به همین دلایل وی را می توان پدر علم فتوگرامتری نامید.
در سال 1858 در آلمان مایدن باور(A. Meydenbaver) اولین انستیتوی فتوگرامتری را تاسیس کرد و اولین آزمایش موفق خود را تحت عنوان Photogrammetry پشت سرنهاد. در سال 1889 اولین کتاب جامع فتوگرامتری و در سال 1896 اولین دستگاه تبدیل تصویر به نقشه ( Stereoscopical ) اختراع گردید. در سال های 1901 تا 1970 با اختراع دستگاه های پیشرفته و شناخت کاربردهای گوناگون ، این دانش به سرعت توسعه یافت و در دهه 1980 نیز شروع عصر فتوگرامتری تحلیلی و در ادامه فتوگرامتری رقومی بود.
ریشه کلمه فتوگرامتری
ریشه کلمه فتوگرامتری از سه کلمه یونانی فتوس یعنی نور ، گراما یعنی نوشته شده و مترون یعنی اندازه گیری ، گرفته شده است . به بیان ساده تر می توان گفت :
تقسیم بندی های فتوگرامتری
با توجه به تعریف فوق، فتوگرامتری را می توان به دو شاخه ی اصلی تقسیم کرد:
1- فتوگرامتری متریک (Metric Photogrammetry) :
در اين نوع فتوگرامتری اطلاعات و اندازه گیری های کمی مطرح است و در تهيه نقشه های توپوگرافی و مسطحاتی، اندازه گیری دقیق و محاسبه حجم، ارتفاع و شکل زمین و … کاربرد دارد.
2- فتوگرامتری تفسیری (Interpretation Photogrammetry) :
در فتوگرامتری تفسیری بیشتر اطلاعات کیفی مورد استفاده قرار میگیرد و در تشخیص و شناسایی اطلاعات تفسیری از روی عکس و تصاویر ماهواره ای کاربرد دارد. فتوگرامتری تفسیری خود به دو شاخه تفسیر عکس و سنجش از دور تقسیم می شود. فتوگرامتری تفسیری در زمین شناسی، خاک شناسی، کشاورزی و بسیاری موارد دیگر دارای کاربرد میباشد.
هم چنین فتوگرامتری بر اساس فاصله جسم تا تصویر به چهار دسته تقسیم میگردد.
1- فتوگرامتری فضایی
در این نوع از فتوگرامتری ارتفاع پرواز بیشتر از 250 کیلومتر میباشد.
2- فتوگرامتری هوایی
در این نوع از فتوگرامتری ارتفاع پرواز در محدوده پرواز هواپیما یا به عبارت دیگر بیشتر از 1500 و کمتر از 4500 فوت میباشد.
3- فتوگرامتری زمینی
در این نوع از فتوگرامتری به منظور تهیه نقشه از سطح زمین دوربین به گونه ای قرار می گیرد که به منطقه مورد نظر اشراف کامل داشته باشد.
4- فتوگرامتری بردکوتاه
در این نوع از فتوگرامتری فاصله تا جسم مورد نظر کمتر از 100متر میباشد.
از بین حالتهای مختلفی که ذکر شد، متداولترین و پرکاربردترین روش در نقشه برداری نیز فتوگرامتری هوایی میباشد. در اینحالت عکس های مربوطه به شکل قائم (زاویه تیلت کمتر از 4 درجه) و پوشش دار (60 درصد پوشش طولی و 20 درصد پوشش عرضی) گرفته میشوند. تصاویر تهیه شده با ویژگی های بیان شده طی مراحلی (توجیه داخلی، توجیه نسبی و توجیه مطلق) به شکل مدلهای سه بعدی دیده می شود و با استفاده از دستگاه های مربوطه ترسیم و نقشه تولید میگردد. با توجه به قابلیت سه بعدی بودن در این روش، امکان تولید نقشه ها به صورت مسطحاتی و توپوگرافی وجود دارد.
از عکسهای هوایی برای تفسیر و انجام مطالعات مختلف نیز استفاده می شود. تفسیر عکس نیز براساس اصول خاصی صورت میگیرد و بسیار وابسته به تجربه است و شناخت دقیق عوارض در آن نقش به سزایی ایفا میکند.
پارامترهایی که در تعیین مشخصات عکسبرداری نقش دارند عبارتند از:
1 ) محدوده یا مسیر عكسبرداری
2) مقیاس عكس یا نقشه مورد تقاضا
3 ) مقدار پوشش طولی و عرضی هنگام تنظیم زاویه عدسی دوربین
4) نوع فیلم
5) تاریخ، فصل و یا ساعت عكسبرداری
دوربین های تصویربرداری هوایی
دوربین های تصویر برداری هوایی در دو نوع آنالوگ و رقومی موجود می باشند. در فتوگرامتری هوایی از دوربین های متریک استفاده می گردد (دوربین هایی که فاصله کانونی و مختصات مرکز تصویر آنها معلوم و ثابت هستند). دوربین های تصویر برداری هوایی (در صورتی که ابعاد قاب 23*23 سانتی متر در نظر گرفته شود)، بر اساس زاویه دید به چهار دسته زیر تقسیم می گردد.
1- دوربین با زاویه باریک (Narrow angle)
در این نوع از دوربین ها بزرگترین زاویه قابل تشکیل در هرم قاب زاویه دید (FOV) کمتر از 50 و فاصله کانونی در حدود 305 می باشد.
2- دوربین با زاویه معمولی (Normal Angle)
در این نوع از دوربین ها زاویه دید (FOV) کمتر از 75 و بیشتر از 50 و فاصله کانونی در حدود 210 می باشد.
3- دوربین با زاویه باز (Wide Angle)
در این نوع از دوربین ها زاویه دید (FOV) کمتر از 100 و بیشتر از 75 و فاصله کانونی در حدود 152 می باشد.
4- دوربین با زاویه خیلی باز (Super Wide Angle)
در این نوع از دوربین ها زاویه دید (FOV) بیشتر از 100 و فاصله کانونی در حدود 88 می باشد.
با توجه به توپوگرافی منطقه و دقت مورد نیاز از دوربین های مناسب استفاده می گردد بدین گونه که دوربین های با زاویه باز و معمولی برای مناطق شهری مناسب تر می باشند و دوربین های با زاویه خیلی باز با وجود داشتن دقت ارتفاعی بالا، به دلیل جابه جایی های ارتفاعی و ایجاد مناطق مرده و گپ در مناطق شهری قابل استفاده نمی باشد و برای مناطق مسطح که دارای تغییرات ارتفاعی کمی می باشند مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به پیشرفت های علمی در پرتاب انواع ماهواره های سنجش از دور با قدرت تفکیک بالا و امکان دریافت تصاویر پوشش دار می توان نقشه های مورد نیاز را به تکیه بر روشهای فتوگرامتری و با استفاده از تصاویر ماهواره ای نیز تولید کرد.
