§ 92. Технология построения фотограмметрической сети

В общем случае построение фотограмметрической сети включает последовательное выполнение ряда этапов, в частности:

• техническое проектирование фототриангуляции;

• подготовительные работы;

• измерение аэроснимков;

• вычислительные операции, связанные с обработкой результатов измерений;

• заключительные операции.

Техническое проектирование фототриангуляции выполня­ют одновременно с составлением технического проекта на производство работ, так как именно на этом этапе рассчитывается оптимальный мас­штаб аэрофотосъемки, подбирается фокусное расстояние аэрокамеры, планируются съемочные маршруты, подсчитывается число опознаков и т.д. Продолжением этих работ является проектирование привязки аэро­снимков исходя из требуемой точности последующего фотограмметриче­ского сгущения и параметров аэрофотосъемки. После выполнения поле­вых работ по определению координат и высот опорных точек готовят рабочий проект фототриангуляции, заключающийся в проектировании фототриангуляционных маршрутных или блочных построений исходя и?

248

плотности опорных точек, ограничений имеющегося программного обес­печения и т.п.

Подготовительные работы выполняются непосредствен­но перед фотограмметрич'еским сгущением. Они включают подбор не­обходимых материалов: снимков с опознанными опорными точками, каталогов их координат и высот, показаний бортовых приборов (стато-граммы, высотограммы, данных спутниковых измерений и др.), а также обоснование необходимости их использования.

Далее на аэронегативах намечают ряд точек, в частности:

• опорные точки для внешнего ориентирования сети;

• точки в шести стандартных зонах для взаимного ориентирова­ния снимков;

• связующие точки в тройном продольном перекрытии снимков для связи смежных звеньев маршрута и в поперечном пере­крытии снимков для связи смежных маршрутов между собой;

• точки для связи блоков фототриангуляции, контроля качества ортотрансформирования и др.;

• характерные точки рельефа, урезы вод и др., отображаемые на топографической карте.

Все точки должны быть контурными, четкими, уверенно ото­ждествляемыми на всех снимках, где они изображаются. Крайне жела­тельно, чтобы они размещались на ровных площадках.

При выборе и размещении точек принимают во внимание, что вы­бираемые точки можно, по возможности, совмещать. Так, опорная точка, может размещаться в стандартной зоне, в тройном продольном и поперечном перекрытиях, и одновременно быть характерной. Как правило, число связующих точек должно быть не менее шести, а в ка­ждой из шести стандартных зонах выбирают по 3-4 точки. С учетом этого общее число точек на снимке составляет 20 и более.

Выбранные точки маркируются на левом снимке стереопары, при се стереоскопическом рассматривании с оптимальным увеличением.

Измерения аэронегативов выполняют на стереокомпара­торе, как правило, соединенном с устройством регистрации координат. Технология измерений зависит от используемой обрабатывающей программы, однако во всех случаях она предполагает ориентирование аэронегативов по координатным меткам и выполнение двух приемов измерений изображений меток (сетки крестов) и всех запроектирован­ных точек сети с регистрации результатов на носителе.

Вычислительная обработка выполняется с помощью со­ответствующей программы в автоматическом или полуавтоматичес­ком режиме с обязательным контролем качества выполнения тех или

249

иных этапов обработки. Содержание этапов и последовательность вы­полнения вычислений во многом определяется особенностями исполь­зуемой программы и положенного в ее основу алгорита.

Внутреннее ориентирование выполняется с целью перехода от от­счетов по шкалам измерительного прибора к координатам в системе снимка оху. Эта операция предшествует любой аналитической обра­ботке фотограмметрических измерений, так как все полученные ранее зависимости предполагают использование именно этой системы.

Такой переход осуществляется по результатам измерения коорди­нат изображений координатных меток и может быть выполнен, в зави­симости от типа меток, на основе ортогональных, аффинных или про­ективных преобразований.

Ортогональные (конформные) преобразования применяются при наличии в плоскости прикладной рамки аэрокамеры четырех механи­ческих координатных меток, заданных расстояниями между ними в направлениях осей абсцисс и ординат.

Обработка результатов измерений сводится к определению по формулам, вытекающим из рис. 13.12, угла поворота <р, фактических расстояний между координатными метками (1хх> Iyy) ^и масштабного коэффициента t = l°/l, где 1° - паспортные значения расстояний ме­жду координатными метками, и преобразованию по формулам

x = *₀ + [*'cos(p-z/'sin(p]x*j (13 40)

У = у₀ + \у'cosy + у'sinq>]xt\ '

Легко заметить, что такое преобразование сохраняет взаимное положение координатных осей, определяемых изображениями коорди­натных меток аэрокамеры, поскольку и абсцисса и ордината поворачи­ваются на один и тот же угол ср.

Рис. 13.12. Внутреннее ориентирование снимков

Аффинные преобразования применяются при наличии в плоскости прикладной рамки аэрокамеры оптических координатных меток или

250

сетки крестов. Математическая модель преобразования описывается зависимостями

х = а, + а_хх' + а₂у\ ₍₍₃₄₁₎

Как видно, преобразование измеренных абсцисс и ординат точек выполняется по независимым параметрам, что позволяет учесть угол между координатными осями измерительной системы прибора и де­формацию снимка вдоль каждой координатной оси.

Проективные преобразования применяются преимущественно при обработке материалов наземной фототопографической съемки, когда возможно несовпадение плоскости прикладной рамки с главной фокаль­ной плоскостью. Для преобразования применяются формулы

_{х =} А_хх' + А₂у' + А_ъ

С_хх' + С₂у' + 1

*/ =

В_хх' + В₂у' + В_ъ

С_хх' + С₂у' + 1

(13.42)

В формулах (13.40)- (13.42): х, у - координаты точек (координатных меток, крестов) во внутрен­ней прямоугольной координатной системе аэроснимка оху\ х', у' - ко­ординаты тех же точек в системе измерительного прибора; t, cp, a_it fy, Л/, B_t, C_t - параметры соответствующего преобразования.

Параметры преобразования находят по обычной схеме: опреде­ляют начальные значения неизвестных, приводят уравнения (13.40), (13.41) или (13.42) к линейному виду разложением в ряд Тейлора и составляют соответствующие уравнения поправок. Например, для случая аффинных преобразований они имеют вид

d_xx5a_{) + d_3X5a_x + d_4X5a₂ + l_x ^{= v}x d_2Ybb₀ + rfsySb] + d_6Y&b₂ + l_Y =v_Y

(13.43)

где d_tXf dw (i = 1,...6) - частные производные от функций (13.41) по соответствующим неизвестным; lx, ly ~ свободные члены уравнений, найденные как уклонения паспортных значений координат меток от вы­численных по формуле (13.41) с начальными значениями неизвестных.

Применение метода наименьших квадратов и условия [vvp] = min приводит к соответствующей системе нормальных уравнений, решение которой дает поправки к приближенным значениям неизвестных. После их введения по уточненным значениям определяемых величин выпол-

251

няют второе, третье приближение и т. д., пока величины свободных членов уравнений поправок окажутся меньше ошибок измерений.

Найденные параметры преобразования используют для перевы­числения координат всех точек, измеренных в обрабатываемой сте­реопаре, в систему координат плоскости прикладной рамки по форму­лам (13.40) и (13.41), или (13.42).

По завершению внутреннего ориентирования программа контро­лирует и усредняет координаты связующих точек на среднем снимке смежных стереопар при условии неизменности их измеренных парал­лаксов. Усредненные координаты, если это предусмотрено обрабаты­вающей программой, исправляются поправками за влияние рефрак­ции, деформации снимка и др.

Взаимное ориентирование выполняется строгим способом, по всем измеренным на стереопаре точкам. С этой целью выполняется не­сколько приближений, в каждом из которых составляются уравнения поправок вида (9.25) и нормальные уравнения (9.27) с учетом весов измеренных величин, решение которых дает поправки к неизвестным. Критерием сходимости итерационного процесса являются остаточные поперечные параллаксы точек (9.16), значения которых не должны превышать 10 мкм.

Построение модели заключается в определении фотограмметри­ческих координат по формулам общего (9.3) или идеального (9.5) слу­чаев съемки. В первом случае этому предшествует передача элементов внешнего ориентирования от левого снимка стереопары к правому по формулам (9.34) и (9.35).

При построении второй и последующих моделей маршрута вы­полняется приведение построенной модели к масштабу предыдущей. С этой целью по длинам проектирующих лучей до связующих точек текущей и предыдущей моделей вычисляются масштабные коэффици­енты и выполняется масштабирование модели по формулам (13.6) и (13.7). Контролем качества измерений и вычислений служат расхож­дения плановых координат и высот связующих точек моделей, вели­чины которых не должны превышать 10 и I0f/b мкм соответственно.

Построение маршрута и блока выполняется в рассмотренном ранее порядке (§§ 87, 88), в автоматическом режиме. В случае включения в об­работку учета деформации маршрутной сети по полиномам уравнитель­ные вычисления выполняются в следующем порядке:

• определение элементов внешнего ориентирования маршрута;

• пересчет координат опорных точек в систему координат маршрута;

• учет деформации маршрута по полиномам избранного вида;

• преобразование исправленных за деформацию фотограмметриче₇ ских координат точек маршрута в систему местности.

252

По завершению обработки выполняется анализ качества объединения чаршрутных сетей по расхождениям координат контрольных, опорных и связующих точек. В частности; расхождения плановых координат свя­зующих точек маршрутов, контрольных точек и опорных, исполь­зованных при внешнем ориентировании и учете деформации не должны превышать 0,5 мм, 0,3 мм и 0,2 мм соответственно. Расхождения высот перечисленных точек не должны превышать 0,2 - 0,5 от сечения рельефа.

Строгим уравниванием фототриангуляционной сети в фотограм­метрической практике считается построение блока из отдельных мо­делей или уравнивание связок проектирующих лучей (§§ 88.2, 88.3). большинство применяемых для этой цели программ используют урав­нивание с самокалибровкой, параметры которой устанавливаются в соответствии с рассмотренными выше принципами, а длина исполь­зуемых полиномов может корректироваться пользователем. Дейст­вующая инструкция по фотограмметрическим работам в качества кри­терия качества таких построений устанавливает величину остаточной погрешности условия коллинеарности, величина которой не должна превышать 10 мкм для свободной сети и 20 мкм для сети, ориентиро­ванной по опорным точкам.

Заключительные операции включают так называемые сервисные задачи - такие, как составление каталогов координат и вы­сот по блоку в целом, снимкам или съемочным трапециям, вычисление установок для фотограмметрических приборов, которые будут исполь­зованы в последующих работах: фототрансформаторов, стереопроек­торов, стереографов и др. с учетом условий и особенностей их устрой­ства, измерительных устройств, обработки и др.