OPVV

Laboratoř fotogrammetrie na Fakultě stavební (FSv) ČVUT v Praze je největším a nejstarším univerzitním pracovištěm svého druhu v České republice. Laboratoř fotogrammetrie byla zřízena prof.Kloboučkem v padesátých letech dvacátého století jako součást tehdy samostatné Zeměměřické fakulty ČVUT. Ta byla zrušena v r. 1960 a stala se součástí Stavební fakulty ČVUT jako samostatný obor Geodézie a kartografie. Od r. 1978 byl obor GaK přestěhován z Husovy ulice do nových prostor (včetně laboratoře fotogrammetrie) do tehdy nové budovy FSv v Dejvicích. Laboratoř fotogrammetrie je dlouhodobě zaměřena na dokumentaci památkových objektů. Pracoviště laboratoře fotogrammetrie byla vybavena v průběhu doby různou technikou, odvislou od dobově dostupných technologií.

1) Analogové přístroje a fotogrammetrické kamery 1953-cca 1970: analogové pozemní kamery PhoTheo, vyhodnocovací analogový stroj Stereoautograph pro pozemní snímky, vyhodnocovací analogový stroj Stereoplanigraph a Wild A5, Multiplex, překreslovače leteckých snímků Zeiss a SEG-V, stereokomparátory Steko 1318 Cca 1970 až 1998: nová generace analogových strojů pro pozemní i leteckou fotogrammetrii, 2x Technocart, 1x Topocart, 1xTopocart+Ortofot, 5x Stereometrograph, 3x Stecometr, Interpretoskop, nové fotogrammetrické komory řady UMK (UMK 66mm, 10, 20, 30, SMK 5.5), pořizující snímky na skleněné desky.

2) Nástup výpočetní techniky Od sedmdesátých let dvacátého století se začaly využívat elektronické výpočetní prostředky (počítače), ale díky politickým i technickým problémům zemí bývalé RVHP nebyla dostupná až na výjimky kvalitní výpočetní technika prakticky až do revolučního roku 1989. Přesto byly prováděny výpočty na sálových počítačích typu EC 1027 a EC1045, zejména aerotriangulace. Již v osmdesátých letech bylo jasné, že vývoj i ve fotogrammetrii jde cestou implementace počítačů do fotogrammetrického procesu. Vznikly analytické stroje, které ale v tehdejším ČSSR nebyly využívány kvůli embargu výpočetní techniky západních zemí.

3) Digitální fotogrammetrie Po revoluci bylo postupně embargo zrušeno, ale nástup nové digitální technologie byl zejména ve výuce na vysokých školách pozvolný z důvodu vysokých nákladů. Přesto již na počátku devadesátých let vznikly privátní vizionářské firmy, které zachytily nástup digitální technologie a z analogové technologie přešly přímo na nově vznikající technologii digitální (např. Geodis, a.s.). Rozdíl mezi výukou a praxí se výrazně prohluboval. První digitální fotogrammetrická stanice DVP Leica se sklopným stereoskopem byla na FSv do laboratoře fotogrammetrie pořízena v r. 1996 ještě za dlouholetého vedoucího laboratoře doc. J.Šmidrkala (1929-1999). Od r. 1997 je vedoucím laboratoře fotogrammetrie K.Pavelka. Ten se zaměřil již na digitální fotogrammetrii, avšak nedostatek finančních zdrojů zpočátku vedl pouze k digitalizaci analogových strojů (svépomocné připojení starších PC k analogovým strojům z důvodu registrace souřadnic a transformačním výpočtům). Takto upravené stroje sloužily ve výuce do konce milénia, a některé až do r.2005 (analytická aerotrinagulace s využitím měření na Stecometru, později Dicometru). V roce 1998 se z prostředků FRVŠ (Fond rozvoje VŠ) podařilo zakoupit profesionální fotogrammetrickou stanici Intergraph SSK již s krystalovými brýlemi a stereo-monitorem. Pro výuku to bylo ale stále málo, rozhodující bylo pořízení pěti instalací školního stereofotogrammetrického systému VSD, odvozeného od DVP Leica (pět pracovišť, na kterých pracovali studenti ve dvojicích; cvičení byla tradičně čtyřhodinová a studijní kroužky byly rozděleny právě z přístrojových důvodů na poloviny). Svépomocí byly vyrobeny stereoskopy a pořízeny běžné PC. Výuka na tomto nadčasovém polském systému probíhala od r. 1998 do r. 2015. Pořízena byla analogová réseau komora RolleMetric pro průsekovou fotogrammetrii se softwarem CDW (později doplněná o profesionální velkoformátový filmový skener Nikon). Vysloužilé kamery UMK byly ještě občas používány, snímky byly ale z důvodu absence již historických skleněných desek pořizovány na plochý film. Dále byly v r. 2000 z projektů pořízeny profesionální české fotogrammetrické stanice PhoTopol, opět celkově pět instalací. Digitalizace fotogrammetrie na FSv tak byla dokončena prakticky na přelomu tisíciletí. Zásadní byla změna sběru pozemních dat, byly pořízeny kvalitní i běžné digitální fotoaparáty, které se začaly používat v pozemní fotogrammetrii (Nikon D100, Canon D20, Mustek, Olympus). Hlavním softwarem pro pozemní fotogrammetrii se stal světově využívaný PhotoModeler pro průsekovou metodu, nasazený do výuky již po r. 2005. Vývoj, využívající již cenově dostupné rychle se vyvíjející výpočetní techniky, šel cestou plné automatizace fotogrammetrických prací. Do laboratoře byl pořízen za zůstatkovou cenu i první (a poslední) analytický stroj Leica SD 3000. ale do výuky již nasazen nebyl, technologie šla jednoznačně cestou digitalizace. V r. 2014 převládl nový software firmy Agisoft (PhotoScan, později MetaShape) pro tvorbu 3D modelů z fotografických snímků včetně automatické tvorby ortofota (technologie IBMR – Image Based Modeling and Rendering, využívající obrazové korelace). Výsledkem byl ale nový typ výstupu – mračno bodů, tedy nestrukturovaná informace. Přechod na novou technologii byl revoluční změnou ve fotogrammetrii a znamenal její masové rozšíření i do jiných oborů. Pro kvalitní digitální fotografie bylo nutno pořídit i nové kamery – Canon Mark 5D a Pentax (středoformátová digitální kamery). Pořízen byl i systém pro velmi přesnou bodovou fotogrammetrii Linearis. Poslední obměna v laboratoři fotogrammetrie proběhla v r. 2019, kdy dosluhující stereofotogrammetrické stanice PhoTopol byly nahrazeny moderními stanicemi Racurs s LCD stereo-monitory (opět pět instalací).

4) 3D skenující zařízení Laserové skenování je z metod 3D skenování nejznámější. Obecně tyto metody generují neselektivním měřením tzv. mračno bodů, tedy se jedná o stejný výstup, jako z metod automatické digitální fotogrammetrie (IBMR). Metoda laserového skenování se začala používat koncem devadesátých let minulého století již v praxi, ale zařízení byla velmi drahá, též zpracování a výpočetní nároky byly problematické. Přesto bylo jasné, že se jedná o novou progresivní technologii. V laboratoři fotogrammetrie se podařilo sestrojit první univerzitní laserový 3D skener svépomocí již v r. 2002. V následujícím roce se zdařil projekt FRVŠ a byl pořízen první profesionální laserový skener Callidus. To se již technologie laserového skenování začala prosazovat i v praxi. Na základě dalších projektů se podařilo zakoupit triangulační skener Konica / Minolta Vi9, dále v r. 2013 velmi přesný laserový fázový skener Surphaser 25HSX, v r. 2019 nový malý laserový skener Leica BLK360. Cca od r. 2005 se začaly významně využívat mobilní laserové systémy, které jsou ale cenově nedostupné pro vysoké školy. Přesto se podařilo opět svépomocí sestrojit již v r. 2013 prototyp mobilního laserového skeneru díky laserové hlavě a inerciální jednotce. V r. 2019 byl pořízen pro blízké objekty mobilní indoor skener GeoSlam ZEB_REVO z prostředků OPVVV.

5) 3D tisk Pro vizualizaci výstupů z fotogrammetrie a laserového skenování slouží 3D tiskárny. V laboratoři fotogrammetrie jsou tři tiskárny: jednoduchá 3D tiskárna na PLT materiál MarerBoot, profesionální 3D tiskárna Z-printer 450 na práškový materiál a nová 3D tiskárna na 2 druhy plastu Stratasys F120.

6) Geofyzikální metody Laboratoř také prakticky používá geofyzikální přístroje pro archeologii (georadar SIR 3000 se třemi anténami 200MHz, 400 MHz a 1,6GHz a magnetometr/gradiometr GEM GSM19)

7) RPAS (remotely piloted aircraft system; jinak UAS, UAV či drony) Drony jsou dnes velmi populární a k dispozici je značné množství druhů v různých cenových hladinách. V r. 2009 jsme opět svépomocí postavili první hexakoptéru z dostupných dílů a při projektu jsme vytvořili i první ortofoto z termálních dat, pořízených malou termální kamerou na dronu. Technologie se slibně rozvíjela, od r. 2013 se podařilo z projektů pořídit okřídlené RPAS typu EBee a Aero včetně multispektrální, termální, red edge a infračervené kamery a RGB kamer. EBee RTK byl pořízen v r. 2018 (upload staré verze) včetně nové multispektrální kamery a kvalitní RGB fotogrammetrické kamery. Pro zpracování se využívá software Metashape a dále Pix4D.

8) Běžné i netradiční metody sběru dat V laboratoři fotogrammetrie jsou k dispozici klasické totální stanice typu Zeiss, dále GNSS aparatury Trimble a Leica (přesné RTK a GNSS pro GIS). Jako netradiční metodu sběru dat lze uvést sonarový systém ve spojení s GNSS RTK pro měření pod vodní hladinou. Dále je k dispozici hyperspektrální kamera Headwall (viditelné a infračervené záření) a infračervený bodový spektrometr Ocean Optics NIR Quest pro střední infračervené záření. Tato zařízení jsou používána zejména v památkové péči.