อธิบายโฟโตแกรมเมทรี: วิธีทำงาน ประเภท และการเปรียบเทียบกับไลดาร์

คำตอบสั้น ๆ: โฟโตแกรมเมทรีเป็นศาสตร์การวัดวัตถุและภูมิประเทศจากภาพถ่ายซ้อนทับกัน ซอฟต์แวร์หาจุดเดียวกันในหลายภาพ คำนวณตำแหน่งกล้อง และหาตำแหน่งแต่ละจุดใน 3 มิติด้วยสามเหลี่ยม เพื่อสร้างพอยต์คลาวด์ เมช ภาพถ่ายออร์โธ และแบบจำลองระดับความสูง โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศใช้ภาพจากโดรนหรือเครื่องบิน ส่วนระยะใกล้ใช้กล้องถือมือหรือบนขาตั้ง ความแม่นยำขึ้นอยู่กับความละเอียดภาพ การซ้อนทับ และหมุดควบคุมภาคพื้น

ประเด็นสำคัญ

โฟโตแกรมเมทรีวัดรูปทรง 3 มิติด้วยการหาตำแหน่งแบบสามเหลี่ยมจากจุดที่ตรงกันในภาพถ่ายซ้อนทับ
ความแม่นยำโฟโตแกรมเมทรีจากโดรนมักอยู่ประมาณ 1 ถึง 3 เท่าของระยะตัวอย่างภาคพื้น (GSD) เมื่อใช้หมุดควบคุมภาคพื้นหรือตำแหน่งกล้อง RTK/PPK
โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศทำแผนที่ภูมิประเทศและพื้นที่ ส่วนระยะใกล้วัดวัตถุ อาคาร และชิ้นส่วน
โฟโตแกรมเมทรีมองทะลุพืชพรรณไม่ได้ และทำงานยากบนพื้นผิวมันวาว มืด หรือไร้ลวดลาย ซึ่งไลดาร์ทำได้ดีกว่า
หมุดควบคุมภาคพื้นที่วัดด้วยเครื่องรับสัญญาณ GNSS RTK เป็นสิ่งที่เปลี่ยนแบบจำลองจากภาพเป็นข้อมูลระดับงานสำรวจ

โฟโตแกรมเมทรีคืออะไร? คำนิยามและความหมาย

โฟโตแกรมเมทรีคือเทคนิคการวัดวัตถุจริงและสิ่งแวดล้อมอย่างน่าเชื่อถือจากภาพถ่าย นิยามสั้น ๆ คือการวัดใน 3 มิติจากภาพ 2 มิติ คำนี้รวมรากภาษากรีกที่หมายถึงแสง การวาด และการวัด ซึ่งสรุปความหมายโฟโตแกรมเมทรีได้ดี

ในศัพท์สำรวจ โฟโตแกรมเมทรีเป็นการวัดทางอ้อม คุณไม่สัมผัสวัตถุ แต่ถ่ายภาพจากตำแหน่งกล้องที่ทราบหรือคำนวณได้ แล้วหาพิกัดด้วยสามเหลี่ยม American Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS) เผยแพร่มาตรฐานความแม่นยำตำแหน่งสำหรับผลิตภัณฑ์โฟโตแกรมเมทรี และศาสตร์นี้ใช้ทำแผนที่ระดับประเทศมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ยี่สิบ

ปัจจุบันโฟโตแกรมเมทรี 3 มิติส่วนใหญ่เป็นดิจิทัลและอัตโนมัติสูง โดรนบินเป็นกริด ซอฟต์แวร์จับคู่ลักษณะหลายล้านจุดจากภาพหลายร้อยภาพ และได้พอยต์คลาวด์หนาแน่น เมชมีพื้นผิวสี ภาพถ่ายออร์โธแท้ และแบบจำลองพื้นผิวดิจิทัล โดยมักเสร็จภายในไม่กี่ชั่วโมง

โฟโตแกรมเมทรีทำงานทีละขั้นตอนอย่างไร?

โฟโตแกรมเมทรีหาลักษณะเดียวกันในภาพซ้อนทับอย่างน้อยสองภาพ และควรมีหลายภาพ คำนวณตำแหน่งกล้องแต่ละตัว แล้วตัดแนวรังสีการมองเพื่อวางลักษณะแต่ละจุดใน 3 มิติ ซอฟต์แวร์สมัยใหม่ทำอัตโนมัติด้วย structure from motion (SfM) ตามด้วยการจับคู่แบบหนาแน่น

วางแผนเก็บภาพ เลือกระยะตัวอย่างภาคพื้น (GSD คือขนาดภาคพื้นของหนึ่งพิกเซล) ความสูงบิน และการซ้อนทับ สำหรับทำแผนที่โดรน เรามักแนะนำซ้อนทับตามแนวบินประมาณ 75–80% และด้านข้าง 65–70%
ตั้งหมุดควบคุมภาคพื้น ทำเครื่องหมายและสำรวจหมุดควบคุมภาคพื้น (GCP) พร้อมจุดตรวจแยกต่างหากทั่วพื้นที่
เก็บภาพ บินหรือเดินตามรูปแบบโดยล็อกโฟกัสและรักษาการรับแสงสม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงภาพเบลอจากการเคลื่อนที่
จับคู่ลักษณะ ซอฟต์แวร์ตรวจจุดเด่นในแต่ละภาพและจับคู่ระหว่างภาพ
ปรับแก้แบบบันเดิล แก้ตำแหน่งกล้อง ทิศวางตัว และพารามิเตอร์เลนส์ร่วมกับจุดเชื่อมโยง 3 มิติ โดยมี GCP หรือตำแหน่งกล้องแม่นยำเป็นข้อกำหนด
สร้างแบบจำลองหนาแน่น การจับคู่ระดับพิกเซลสร้างพอยต์คลาวด์หนาแน่น แล้วสร้างเมชและแบบจำลองพื้นผิว
ผลิตภัณฑ์และ QA สร้างภาพถ่ายออร์โธ เส้นชั้นความสูง และแบบจำลอง พร้อมรายงานความคลาดเคลื่อนบนจุดตรวจอิสระ

GSD เป็นตัวกำหนดทุกอย่าง คำนวณจากความกว้างเซนเซอร์ × ความสูงบิน ÷ (ทางยาวโฟกัส × ความกว้างภาพ) โดยคร่าว ๆ กล้องทำแผนที่เซนเซอร์หนึ่งนิ้ว 20 MP ทั่วไปที่บินสูง 100 m ให้ GSD ประมาณ 2.5 ถึง 3 cm

โฟโตแกรมเมทรีมีประเภทใดบ้าง?

ประเภทหลักของโฟโตแกรมเมทรีคือทางอากาศและระยะใกล้ แบ่งตามระยะระหว่างกล้องกับวัตถุ โดยมีวิธีดาวเทียมและภาคพื้นอยู่คนละปลายช่วง แต่ละแบบเหมาะกับงานและความแม่นยำต่างกัน

ประเภท	แพลตฟอร์ม	ความแม่นยำทั่วไป	การใช้งานหลัก
โฟโตแกรมเมทรีดาวเทียม	ภาพดาวเทียมสเตอริโอ	เดซิเมตรถึงเมตร	แบบจำลองระดับความสูงระดับภูมิภาคและทำแผนที่พื้นที่กว้าง
โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศแบบมีนักบิน	เครื่องบินพร้อมกล้องรังวัดภาพขนาดใหญ่	เซนติเมตรถึงเดซิเมตร	ทำแผนที่ระดับประเทศ แบบจำลองเมือง และแนวเส้นทาง
โฟโตแกรมเมทรี UAV (โดรน)	โดรนหลายใบพัดหรือปีกตรึง	ประมาณ 1–3× GSD มักอยู่ที่ 2–5 cm	สำรวจภูมิประเทศ ปริมาตร และความคืบหน้าก่อสร้าง
ภาคพื้น / ระยะใกล้	กล้องถือมือหรือบนขาตั้ง	มิลลิเมตร และต่ำกว่ามิลลิเมตรเมื่อใช้เป้ารหัส	อาคาร มรดกวัฒนธรรม สถานที่อุบัติเหตุ และชิ้นส่วนอุตสาหกรรม

งานระยะใกล้ยังเรียกว่าการสแกน 3 มิติด้วยโฟโตแกรมเมทรีเมื่อใช้แปลงวัตถุเป็นดิจิทัล แม้โดยเคร่งครัดจะไม่มีเลเซอร์เกี่ยวข้อง

โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศคืออะไรและแม่นยำเพียงใด?

โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศใช้ภาพที่ถ่ายจากอากาศด้วยเครื่องบินหรือโดรน โดยทั่วไปมองดิ่งลงและเพิ่มภาพเฉียงสำหรับผิวหน้าอาคาร นิยามใช้งานจริงคือการทำแผนที่ภูมิประเทศและสิ่งปลูกสร้างจากภาพทางอากาศซ้อนทับที่ผูกกับหมุดควบคุมภาคพื้น

ความแม่นยำโฟโตแกรมเมทรีจากโดรนในโครงการที่ควบคุมดีมักอยู่ประมาณ 1 ถึง 2 GSD แนวราบ และ 1.5 ถึง 3 GSD แนวดิ่ง เมื่อ GSD เป็น 2 cm จึงหมายถึงแนวราบประมาณ 2–4 cm และแนวดิ่ง 3–6 cm บนพื้นผิวแข็งเปิดโล่ง ความแม่นยำแย่ลงบนพืชพรรณ น้ำ และผิวลาดชัน

ปัจจัยใหญ่ที่สุดคือหมุดควบคุม สำหรับพื้นที่เล็ก ให้สำรวจ GCP 5 ถึง 10 จุดที่กระจายดี หรือใช้โดรนที่มีตำแหน่งกล้อง RTK หรือ PPK ร่วมกับ GCP และจุดตรวจไม่กี่จุด วัดด้วยเครื่องรับระดับงานสำรวจ เช่น เครื่องรับสัญญาณ GNSS RTK E1ของเรา ซึ่ง IMU เอียง 60° ช่วยวัดเป้าสีบนพื้นได้รวดเร็ว คู่มือการสำรวจโดรนด้วย RTK และหมุดควบคุมภาคพื้นครอบคลุมการวาง GCP และการเลือกอากาศยานอยู่ในโดรนสำรวจและการทำแผนที่ UAV

โฟโตแกรมเมทรีใช้ทำอะไร?

โฟโตแกรมเมทรีใช้ทุกที่ที่ต้องการรูปทรง 3 มิติที่วัดได้และสีสมจริงจากภาพ ได้แก่ แผนที่ภูมิประเทศ ปริมาตร ติดตามก่อสร้าง อาคาร มรดกวัฒนธรรม และตรวจสอบ ปัจจุบันการสำรวจด้วยโฟโตแกรมเมทรีเป็นงานประจำของบริษัทสำรวจที่ดินและวิศวกรรมโยธาหลายแห่ง

ทำแผนที่โฟโตแกรมเมทรี: ภาพถ่ายออร์โธ เส้นชั้นความสูง และแบบจำลองพื้นผิวสำหรับสำรวจภูมิประเทศและวางแผน
งานดินและกองวัสดุ: ปริมาตรดินตัดถมและกองวัสดุจากการบินซ้ำ
ก่อสร้าง: บันทึกความคืบหน้า ตรวจสภาพก่อสร้างจริง และจัดการพื้นที่
เหมืองและเหมืองหิน: หน้าบ่อ ถนนขนส่ง และแผนที่ขั้นบันไดเหมือง
อาคารและมรดกวัฒนธรรม: ผิวหน้าอาคาร หลังคา และแบบจำลอง 3 มิติมีพื้นผิวสี
ตรวจโครงสร้างพื้นฐาน: สะพาน หอคอย และเขื่อน มักรวมกับภาพระยะใกล้
นิติวิทยาศาสตร์: บันทึกสถานที่อุบัติเหตุและอาชญากรรม

โฟโตแกรมเมทรีเทียบกับไลดาร์: ควรใช้อะไร?

เลือกโฟโตแกรมเมทรีสำหรับพื้นที่เปิดที่สี ภาพถ่ายออร์โธ และต้นทุนต่ำสำคัญ เลือกไลดาร์เมื่อต้องวัดใต้พืชพรรณ ในความมืด บนพื้นผิวไร้ลวดลาย หรือต้องการความน่าเชื่อถือแนวดิ่งสูงกว่า ทีมสำรวจจำนวนมากใช้ทั้งสอง

เกณฑ์	โฟโตแกรมเมทรี	ไลดาร์ / การสแกนเลเซอร์
หลักการวัด	แบบรับแสง: หาตำแหน่งด้วยสามเหลี่ยมจากภาพ	เชิงรุก: วัดระยะด้วยเลเซอร์
พืชพรรณ	ทำแผนที่ได้เฉพาะยอดเรือนยอด	สัญญาณสะท้อนหลายครั้งเข้าถึงพื้นดินได้
แสง	ต้องการแสงกลางวันที่ดีและสม่ำเสมอ	ทำงานในความมืดได้
พื้นผิวไร้ลวดลายหรือมันวาว	จับคู่ไม่ดี มีช่องโหว่และสัญญาณรบกวน	โดยทั่วไปวัดได้ แต่พื้นผิวมืดมากหรือสะท้อนมากทำให้สัญญาณกลับลดลง
สีและภาพถ่ายออร์โธ	มีโดยตรง คุณภาพสูง	ต้องเพิ่มกล้องในระบบ
ต้นทุนอุปกรณ์	ต่ำกว่า	สูงกว่า
เวลาประมวลผล	นานกว่า (จับคู่ภาพ)	สั้นกว่าสำหรับพอยต์คลาวด์

ภายในอาคาร โฟโตแกรมเมทรีต้องจัดแสงอย่างระมัดระวังและใช้ภาพจำนวนมาก เครื่องสแกนเลเซอร์มักเร็วและเชื่อถือได้กว่า สำหรับภายในอาคารและห้องเครื่อง เราแนะนำเครื่องสแกนเลเซอร์ 3 มิติภาคพื้นพร้อมกล้อง HDR ในตัว และสำหรับการเดินเก็บข้อมูลรวดเร็วให้ใช้เครื่องสแกนเลเซอร์ SLAM แบบมือถือ บทอธิบายไลดาร์คืออะไรครอบคลุมด้านเลเซอร์ลึกขึ้น

ต้องใช้ซอฟต์แวร์โฟโตแกรมเมทรีแบบใด?

คุณต้องมีซอฟต์แวร์โฟโตแกรมเมทรีที่ปรับแก้บันเดิลพร้อมหมุดควบคุมภาคพื้น จับคู่หนาแน่น และส่งออกผลิตภัณฑ์สำรวจได้ โปรแกรมที่เหมาะขึ้นอยู่กับการประมวลผลข้อมูลทางอากาศหรือระยะใกล้ และระดับการควบคุมความแม่นยำที่ต้องการ เราไม่แนะนำแบรนด์เฉพาะในที่นี้ แต่หมวดหลักมีดังนี้:

ซอฟต์แวร์โฟโตแกรมเมทรีมืออาชีพ (เดสก์ท็อป): ควบคุมการสอบเทียบกล้อง น้ำหนัก GCP รายงานความแม่นยำ และระบบพิกัดได้ครบ เป็นมาตรฐานสำหรับซอฟต์แวร์โฟโตแกรมเมทรีในงานสำรวจ
ซอฟต์แวร์โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศและ UAV: ปรับให้เหมาะกับการบินโดรนถ่ายดิ่งและเฉียง พร้อมนำเข้าบันทึกการบิน เครื่องมือภาพออร์โธโมเสก และปริมาตร
แพลตฟอร์มโฟโตแกรมเมทรีออนไลน์ (คลาวด์): อัปโหลดภาพแล้วรับผล สะดวกสำหรับทีม แต่ควรตรวจกรรมสิทธิ์ข้อมูล การรองรับระบบพิกัด และรายงานความแม่นยำ
โปรแกรมโฟโตแกรมเมทรีโอเพนซอร์ส: มีความสามารถสำหรับวิจัยและเรียนรู้ แต่มักมีเครื่องมือ QA งานสำรวจน้อยกว่า
แอปโฟโตแกรมเมทรีบนโทรศัพท์: เหมาะกับแสดงวัตถุเล็ก แต่หากไม่มีหมุดควบคุมหรือสอบเทียบก็ไม่ใช่เครื่องมือวัด

ไม่ว่าเลือกอะไร ตรวจว่าโปรแกรมรายงานค่าคงเหลือบนจุดตรวจและส่งออกเป็นรูปแบบที่ทีม CAD กับ GIS ใช้ได้ สำหรับทำความสะอาดพอยต์คลาวด์และผลส่งมอบ ดูคู่มือประมวลผลพอยต์คลาวด์ของเรา

ควรซื้ออุปกรณ์หรือจ้างบริการโฟโตแกรมเมทรี?

จ้างบริการโฟโตแกรมเมทรีสำหรับโครงการเป็นครั้งคราวหรือเฉพาะทาง สร้างความสามารถภายในหากทำแผนที่เป็นประจำ เพราะต้นทุนหลักคือการฝึกอบรมและซอฟต์แวร์มากกว่าฮาร์ดแวร์ บริษัทโฟโตแกรมเมทรีมีตั้งแต่ผู้ให้บริการโดรนท้องถิ่นถึงผู้เชี่ยวชาญทางอากาศที่บินเครื่องบินมีนักบินสำหรับโครงการระดับประเทศ

เมื่อเปรียบเทียบบริการโฟโตแกรมเมทรี UAV ให้ถามผู้ให้บริการแต่ละรายเรื่อง GSD การซ้อนทับ วิธีควบคุม ระบบพิกัดและจีออยด์ที่ใช้ รายงานความแม่นยำจุดตรวจ และรูปแบบผลส่งมอบ ระวังใบเสนอราคาที่ไม่กล่าวถึงหมุดควบคุมภาคพื้นหรือจุดตรวจ

หากนำงานมาทำเอง ชุดสำรวจที่ทำให้โฟโตแกรมเมทรีน่าเชื่อถือคือชุดเดียวกับที่ใช้ควบคุมอยู่แล้ว ได้แก่ เครื่องรับสัญญาณ GNSS RTK สำหรับ GCP และจุดตรวจ หากต้องการจัดอุปกรณ์หมุดควบคุมให้ทีม หรือเพิ่มการสแกนเลเซอร์สำหรับพื้นที่ที่ภาพถ่ายทำได้ยาก ให้ขอใบเสนอราคาและแจ้งลักษณะพื้นที่งานทั่วไป

คำถามที่พบบ่อย

การทำแผนที่ด้วยโฟโตแกรมเมทรีคืออะไร?

การทำแผนที่ด้วยโฟโตแกรมเมทรีคือการผลิตแผนที่ ภาพถ่ายออร์โธ เส้นชั้นความสูง และแบบจำลองระดับความสูงจากภาพทางอากาศหรือโดรนที่ซ้อนทับกัน ภาพถูกปรับเข้ากับหมุดควบคุมภาคพื้นเพื่อให้การวัดอยู่ในระบบพิกัดจริง ใช้แพร่หลายในสำรวจภูมิประเทศ วางแผน เหมือง และก่อสร้าง และมักรวมกับไลดาร์เมื่อพืชพรรณบังพื้นดิน

โฟโตแกรมเมทรีจากโดรนแม่นยำเพียงใด?

เมื่อภาพซ้อนทับดี คมชัด และมีหมุดควบคุมภาคพื้นกระจายดีหรือตำแหน่งกล้อง RTK/PPK โฟโตแกรมเมทรีจากโดรนมักได้ความแม่นยำแนวราบประมาณ 1 ถึง 2 เท่าของระยะตัวอย่างภาคพื้น และแนวดิ่ง 1.5 ถึง 3 เท่า สำหรับ GSD 2 cm จึงอยู่ราว 2 ถึง 6 cm ควรตรวจความแม่นยำด้วยจุดตรวจอิสระเสมอ แทนการพึ่งค่าประมาณซอฟต์แวร์

โฟโตแกรมเมทรีเหมือนการสแกน 3 มิติหรือไม่?

ไม่เหมือนทั้งหมด ทั้งสองสร้างพอยต์คลาวด์และเมช 3 มิติ แต่การสแกนเลเซอร์ 3 มิติวัดระยะเชิงรุกด้วยเลเซอร์ ส่วนโฟโตแกรมเมทรีคำนวณรูปทรงจากภาพถ่าย การสแกน 3 มิติด้วยโฟโตแกรมเมทรีเป็นชื่อไม่เป็นทางการที่นิยมใช้กับการสร้างแบบจำลองระยะใกล้จากภาพ การสแกนเลเซอร์จัดการพื้นผิวมืด มันวาว และไร้ลวดลายได้ดีกว่า ส่วนโฟโตแกรมเมทรีให้สีดีกว่าด้วยต้นทุนต่ำกว่า

โฟโตแกรมเมทรีต้องใช้หมุดควบคุมภาคพื้นหรือไม่?

สำหรับผลระดับงานสำรวจ ต้องใช้ หรืออย่างน้อยมีจุดตรวจ หากไม่มีหมุดควบคุม แบบจำลองโดรนอาจเยื้องหลายเมตรและบิดเบี้ยวเล็กน้อย โดรน RTK หรือ PPK ลดจำนวนหมุดควบคุมภาคพื้นที่ต้องใช้ แต่คุณยังควรวัดจุดตรวจอิสระหลายจุดด้วยเครื่องรับ GNSS เพื่อพิสูจน์ความแม่นยำของทุกโครงการ

โฟโตแกรมเมทรีมองทะลุต้นไม้ได้หรือไม่?

ไม่ได้ โฟโตแกรมเมทรีวัดเฉพาะพื้นผิวที่เห็นในภาพถ่าย ดังนั้นในป่าและพุ่มไม้หนาแน่นจึงสร้างแบบจำลองยอดเรือนยอดแทนพื้นดิน ช่องเล็กอาจเห็นพื้นดินบางส่วน แต่ผลไม่น่าเชื่อถือสำหรับแบบจำลองภูมิประเทศ ไลดาร์ทางอากาศที่บันทึกสัญญาณสะท้อนหลายครั้งจากแต่ละพัลส์เป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับทำแผนที่พื้นดินใต้พืชพรรณ

กล้องชนิดใดดีที่สุดสำหรับโฟโตแกรมเมทรี?

สำหรับงานสำรวจ กล้องที่มีเซนเซอร์ใหญ่ เลนส์ทางยาวโฟกัสคงที่ ชัตเตอร์กลไกหรือโกลบอลชัตเตอร์ และสัญญาณรบกวนต่ำให้ผลดีที่สุด โดรนทำแผนที่จำนวนมากใช้เซนเซอร์หนึ่งนิ้วหรือใหญ่กว่า ความละเอียดราว 20 ล้านพิกเซลขึ้นไป ล็อกโฟกัส หลีกเลี่ยงการซูมระหว่างภารกิจ และใช้ความเร็วชัตเตอร์สูงพอป้องกันภาพเบลอจากการเคลื่อนที่

โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศกับระยะใกล้ต่างกันอย่างไร?

โฟโตแกรมเมทรีทางอากาศใช้ภาพจากเครื่องบินหรือโดรน โดยทั่วไปมองลง เพื่อทำแผนที่ภูมิประเทศและพื้นที่ขนาดเฮกตาร์หรือตารางกิโลเมตร โฟโตแกรมเมทรีระยะใกล้ใช้กล้องที่ห่างวัตถุไม่กี่เมตรถึงไม่กี่ร้อยเมตร เช่น อาคาร ชิ้นส่วน หรือสถานที่อุบัติเหตุ และเมื่อใช้เป้าอาจถึงความแม่นยำระดับมิลลิเมตรหรือต่ำกว่ามิลลิเมตร