Külfejtések digitális felmérése analitikus fotogrammetriai módszerrel

A földi fotogrammetriai felmérési módszert 1969 óta alkalmazzák a visontai külfejtésen. Az adatrögzítő nélküli sztereókiértékelő műszer analóg eljárást, azon belül grafikus feldolgozást tett lehetővé. Földi fotogrammetriai módszerrel történt a nagyteljesítményű kotrógépek teljesítmény-elszámolása a bányabeli haladó és maradó rézsűrendszerek állapotrögzítése, hányófelületek felmérése. A felmérési módszer mind pontosság, mind hatékonyság szempontjából megállta a helyét. A későbbiek során a távmérők és mérőállomások megjelenésével új mérési technológiák bevezetésére került sor. A személyi számítógépek, korszerű mérőeszközök, és az alkalmazott felhasználói szoftverek megsokszorozták a földi felmérések hatékonyságát. A bányabeli mérések elvégzése után 1-2 órán belül (sürgős esetekben még hamarabb) adatokat, állapottérképeket (nyers rajzok) lehetett szolgáltatni. A bányavezetés számára a friss információ igen fontos, hiszen az ésszerű döntések meghozatalához elengedhetetlen a tényállapot pontos ismerete. Az automatizált földi felmérés éppen a nagy hatékonysága miatt tudta háttérbe szorítani a földi fotogrammetriai módszert. Az 1990-es évek elején fotogrammetria alkalmazása már csak a hányó és rézsűfelületek állapotrögzítésére korlátozódott.

A nagy hányócsúszás időszakában kiderült, hogy a földi fotogrammetriát nem lehet kiiktatni a felmérési módszerek közül. Az NDK megszűnését követően egyre nehezebbé vált a fényérzékeny üveglemezek beszerzése. Az üveglemezeket megpróbálták síkfilmmel kiváltani, ami nem vezetett eredményre (felfekvési hiba). Az 1998 évi fényérzékeny üveglemez igényt a drasztikus áremelkedés miatt már nem hagyta jóvá a bányavezetés.

Új technológián kellett tehát gondolkodni ami korszerűbb, olcsóbb és hatékonyabb úgy, hogy a hatótávolság nem csökken.

A mérési módszerrel szemben támasztott követelmények:

• állapotrögzítés legalább 800-1000 m távolságig
• pontosság vízszintes értelemben 20-30, magassági értelemben 10-20 cm megbízhatóság (hányófelület tagoltsága miatt ez a pontosság elegendő)
• a mérési módszerből származó információ online módon beilleszthető legyen a bányatérképeink állománystruktúrájába.

A lehetőségek:

• adatrögzítős impulzustávmérő alkalmazása
• elkovíziós technológia alkalmazása
• teljesen új földi fotogrametriai rendszer kiépítése a piacon kapható építőelemekből

Az első két esetben a hatótávolság, a harmadiknál pedig a rendkívül magas ár (40-50 millió forint) miatt kellett lemondani az elképzelésekről.

Az említett megfontolások után 1999. szeptember 20.-án kapta a megbízást az Erda Kft. jogelődje az Erda Bt. egy olcsó és korszerű analitikus fotogrammetriai alapokon nyugvó eljárás kidolgozása. Mivel az ERŐTERV használaton kívüli szabatos fotogrammetriai munkára alkalmas mérőkamarákkal, a GEODÉZIA Rt. az azok kiértékeléséhez szükséges számítógéppel összekapcsolt fotogrammetriai műszerrel rendelkezett, és mindkét cég képviselője nyilatkozott, hogy hajlandó eladni azokat, ezekre alapoztuk a technológiát. Ugyanezen eszközökkel Csáki György - e sorok egyik írója - 1989.-90.-ben

Egyiptomban sikerrel mérte fel analitikus fotogrammetriai eljárással a Hatsepszut királynő halotti halotti temploma mögötti sziklafalat valamint az I. Széti királysír szarkofágtermének mennyezetét.

Először megvalósíthatósági tanulmány készült a technológia alkalmazására. Referenciaterületnek a Déli bányát választottuk. A bányamérési iroda Geodiméterrel felmérte az érintett területet, valamint a kihelyezett illesztő táblákat. Ezt követően az Erda Bt. készítette el a földi felvételeket, valamint a kiértékelést. Az elkészített tanulmány és az átadott digitális állomány összehasonlítása a terepen mért adatokkal, bizonyította a bevezetésre szánt technológia alkalmasságát.

A munka eredményeként 1999 novemberében a számítógéppel összekapcsolt fotogrammetriai műszer (Stecométer) és a szabatos mérőkamarák (WILD-P31) telepítése megtörtént Visontán. A betanulási időszakot követően (1-2 hét ) a fotogrammetriai kiértékelő rendszer üzemszerűen, jól működik. A kiértékelésből nyert információ törésmentesen beilleszthető digitális térképi adatállományainkba. A pontossági mérőszámok még kedvezőbben alakultak, mint amit a megvalósíthatósági tanulmány bemutatott.

Az alkalmazott technológia bemutatása

A fotogrammetriai felmérés eszközei és nyersanyaga

A felvételeket WILD P31-es kamarával készülnek 100 mm-es vagy 200 mm-es toldattal. A kamaratoldatok kalibrálási jegyzőkönyvei rendelkezésre állnak, amelyekből minden fontosabb paraméter kinyerhető. A kamerák nagyon stabil felépítésűek balesetet (pl. leejtés, törés) kivéve meghibásodásuk nem valószínű.

A felvételek KODAK TMAX 100 4x5 inch- es filmre készítik és KODAK D76-os előhívóval hívják elő.

A helyszíni munkák ismertetése

 A felvételeket általában azért, hogy a kiértékelő jól szemlélhesse azokat, közel párhuzamos kamaratengellyel a kamerákat vízszinteshez képest esetleg 7 grad-dal a lefelé irányítva készítik. Átforgatják azokat az optikai tengelyük körül 200 grad-dal, hogy a kamaratengely excentricitásából adódó nagyobbik képfelületre a vízszintes sík alatti terület kerüljön.

 Mérőkép a külfejtésről

A felvételek tájékozásához szükséges illesztőpontok és vetítési centrumok koordinátáit terepi méréssel határozzák meg, általában poláris pontmeghatározással. A méréshez Geodiméter 610-es műszert használnak és a pontokat a helyszíni bányamérésnél használatos illesztő táblákkal jelölik meg.

A feldolgozási munkák ismertetése

A munka során a felvétel párokból a bányarézsű jellemző pontjait értékelik ki. A továbbiakban ennek eszközeit és munkafolyamatait ismertetjük.

A fotogrammetriai kiértékelés eszközei és programjai

 A mérőképek kiértékelését a jénai ZEISS gyár szabatos sztereókomparátorán, STECOMETER C típuson végzik. A műszer 1 mikron felbontóképességű (és egyben névleges pontosságú).

Megjegyezzük, hogy az ezzel a munkával kapcsolatos egyiptomi referenciák is ezzel a műszerrel lettek kiértékelve. A műszer IBM PC kompatíbilis számítógéppel On-line módon össze van kapcsolva. A kapcsolatot soros porton keresztül interface kártya biztosítja. A kártyához a drájver programot amely a MicroStationnal való kapcsolatot biztosítja, valamint a belső tájékozást számító programot Györke István a Geodézia Rt. volt munkatársa fejlesztette ki, és azok a kártyával és a számítógéppel együtt a műszer részét képezik. A külső tájékozó és kiértékelő programot MicroStation MDL fejlesztőkörnyezetben az Erda készítette el.

Az alkalmazott számítási eljárások

A belső tájékozásnál a kalibrált keretjel koordinátákra sík affin transzformációval transzformáljuk a műszerkoordinátákat. Az így nyert javított képkoordinátákat használjuk a további számításokhoz.

 Az abszolút tájékozást a kettős térbeli hátrametszés módszerével és néhány kedvező helyzetű (pl. a képszélén elhelyezkedő) pontra felírt komplanaritási feltétel együttes megoldásával oldottuk meg úgy, hogy a vetítési centrumok koordinátáit ismert mennyiségeknek tekintettük és csak a három - három külső tájékozási szögelem meghatározására szorítkoztunk. Azokat szigorú sorbafejtéses eljárással kiegyenlítéssel határoztuk meg. A minimális illesztőpont igény így két pont három koordinátájával.

 A mért objektumpontok geodéziai koordinátáit kiegyenlítéssel határoztuk meg úgy, hogy a rájuk illesztett vetítősugarak normál transzverzálisának felezőpontját tekintettük a pont helyének.

 Az alkalmazott algoritmusok alapjait Albertz/Kreiling "Photogrammetric Guide" Herbert W. V. Karlsruhe könyvből vettük át.

A fotogrammetriai tájékozás folyamata

Először beviszik az ismert input adatokat: kamaraadatokat a kalibrálási jegyzőkönyvekből, a felvételi álláspontok koordinátáiból a kamarák külpontossági adataival javítva a vetítési centrumok koordinátáit a külső tájékozás kezdeti szögértékeit. Az illesztőpontok koordinátáinak beolvasása fájlból történik.

Belehelyezik a képeket centrírozás nélkül a képtartókba majd elvégezik a belső tájékozást. A maradék ellentmondások a keretjeleken általában 5m körül alakulnak, ha a filmek nem torzultak, felfekvési hibával nem terheltek.

 A mérés a "Tájékozás" párbeszéd ablak. -ról indítható.

Mérik a sztereoszkópikusan irányozható illesztőpontokat és további pontokat a komplanaritási feltételhez majd elvégzik a számítást. Ennek eredményei a pontok sorszáma, pontszáma, típusa, tiltása illetve engedélyezése, koordinátái, és normál transzverzálisuk félhossza dialógboxban megjelennek a képernyőn.

  A fotogrammetriai kiértékelés

A fő dialóg box "Tájékozás" gombjára mutatva lehet átváltani a funkciót "Kiértékelés"-re. Ezután megjelennek az x, y, z :, aktuális geodéziai koordináták, a d távolság az előző ponttól, és az e/2 ami a mindenkori normál transzverzális értékének a fele.

A program természetesen lehetővé teszi a teljes MicroStation kezelőfelület használatát így természetesen más grafikus elemek is on-line lehelyezhetők.