- •Введение § 1. Понятие о фотограмметрии
- •§ 2. Основные виды и методы фототопографических съемок
- •§ 3. Краткий исторический очерк развития и современное состояние фотограмметрии
- •Глава 1. Основы аэрофотосъемки § 4. Общие понятия об аэрофотосъемке
- •§ 5. Фотографический объектив
- •§ 6. Характеристики фотографического объектива
- •§ 7. Светочувствительные слои и их основные показатели
- •§ 8. Аэрофотоаппарат
- •§ 9. Виды аэрофотосъемки. Носители съемочной аппаратуры
- •§ 10. Основные технические требования к топографической аэрофотосъемке
- •§ 11. Специальное аэросъемочное оборудование
- •§ 12. Аэрофотосъемочные работы
- •Глава 2. Геометрические основы фотограмметрии § 13. Понятие о центральной проекции
- •§ 14. Элементы центральной проекции
- •§ 15. Перспектива точки и прямой предметной плоскости
- •§ 16. Теорема Шаля. Эпюры
- •§ 17. Перспектива отвесной прямой
- •§ 18. Перспектива сетки квадратов
- •Глава 3. Теория одиночного снимка § 19. Системы координат в фотограмметрии
- •§ 20. Элементы ориентирования аэроснимка
- •§ 21. Преобразования координатных систем
- •§ 22. Определение направляющих косинусов
- •§ 23. Зависимость между координатами соответственных точек снимка и местности
- •§ 24. Зависимость между координатами точек наклонного и горизонтального снимков
- •§ 25. Масштаб изображения на аэроснимке
- •§ 26. Линейные искажения, вызванные влиянием угла наклона аэроснимка
- •§ 27. Линейные искажения, вызванные влиянием рельефа местности
- •§ 28. Искажение изображения площади
- •§ 29. Физические источники искажения изображения
- •§ 30. Определение элементов внешнего ориентирования снимка
- •Глава 4. Трансформирование снимков § 31. Понятие о трансформировании
- •§ 32. Аналитическое трансформирование
- •§ 33. Понятие о фотомеханическом трансформировании
- •§ 34. Оптические и геометрические условия фототрансформирования
- •§ 34.1. Оптические условия фототрансформирования
- •§ 34.2. Геометрические условия фототрансформирования
- •§ 35. Элементы трансформирования
- •§ 36. Фототрансформаторы
- •§ 37. Трансформирование снимков на фототрансформаторе
- •§ 37.1. Трансформирование снимков по установочным данным
- •§ 37.2. Трансформирование снимков по опорным точкам
- •§ 38. Учет рельефа при фототрансформировании
- •Глава 5. Фотосхемы и фотопланы § 39. Понятие о фотопланах и фотосхемах
- •§ 40. Изготовление фотосхем
- •§ 41. Изготовление фотопланов
- •§ 42. Контроль фотопланов и фотосхем
- •Глава 6. Дешифрирование снимков § 43. Понятие о дешифрировании
- •§ 44. Дешифровочные признаки
- •§ 45. Содержание и точность дешифрирования
- •Глава 7. Способы наблюдения и измерения стереомодели § 46. Глаз – оптическая и физиологическая система
- •§ 47. Монокулярное и бинокулярное зрение
- •§ 48. Стереоскопическое зрение
- •§ 49. Способы стереоскопических наблюдений
- •§ 50. Способы измерения снимков и стереомодели
- •§ 51. Стереокомпараторы
- •§ 52. Точность измерений
- •Глава 8. Теория пары аэроснимков. Построение одиночной модели § 53. Модель местности и пространственная фотограмметрическая засечка
- •§ 54. Элементы взаимного ориентирования пары аэроснимков
- •§ 55. Уравнение взаимного ориентирования
- •§ 56. Определение элементов взаимного ориентирования
- •§ 57. Прямая фотограмметрическая засечка
- •§ 58. Передача элементов внешнего ориентирования снимка
- •§ 59. Построение фотограмметрической модели
- •§ 60. Внешнее (геодезическое) ориентирование модели
- •§ 61. Деформация фотограмметрической модели
- •Глава 9. Универсальные стереофотограмметрические приборы § 62. Понятие об универсальных приборах
- •§ 63. Особенности обработки снимков с преобразованными связками проектирующих лучей
- •§ 64. Аналоговые фотограмметрические приборы
- •§ 65. Аналитические фотограмметрические приборы
- •§ 66. Обработка снимков на универсальных фотограмметрических приборах
- •§ 66.1. Обработка снимков на аналоговых приборах
- •§ 66.2. Обработка снимков на аналитических приборах
- •§ 67. Дифференциальное трансформирование
- •Глава 10. Пространственная фототриангуляция § 68. Сущность пространственной фототриангуляции
- •§ 69. Классификация методов фототриангуляции
- •§ 70. Внутреннее ориентирование снимков
- •§ 71. Способ полузависимых моделей
- •§ 72. Способ независимых моделей
- •§ 73. Уравнивание связок проектирующих лучей
- •§ 74. Другие способы аналитического построения сетей фототриангуляции
- •§ 75. Точность фототриангуляционных сетей
- •§ 76. Требования к густоте опорных точек
- •§ 77. Программы построения и уравнивания сетей пространственной фототриангуляции
- •Глава 11. Методы цифровой фотограмметрии § 78. Понятие о цифровом изображении
- •§ 79. Характеристики цифрового изображения
- •§ 80. Фотометрические и геометрические преобразования цифровых снимков
- •§ 81. Источники цифровых изображений
- •§ 82. Стереоскопические наблюдения и измерения цифровых изображений
- •§ 83. Автоматическая идентификация точек цифровых снимков (коррелятор)
- •§ 84. Фотограмметрическая обработка цифровых снимков
- •§ 84.1. Внутреннее ориентирование снимков
- •§ 84.2. Выбор точек и построение фотограмметрических моделей
- •§ 84.3. Построение и уравнивание фототриангуляционной сети
- •§ 85. Цифровая модель рельефа и ее построение
- •§ 85.1. Способы представления цифровой модели рельефа
- •§ 85.2. Фотограмметрическая технология построения цифровой модели рельефа
- •§ 86. Ортотрансформирование снимков
- •§ 87. Современные цифровые фотограмметрические системы и их основные характеристики
- •Глава 12. Материалы фотограмметрической обработки в специальных исследованиях и геоинформационных системах § 88. Виды фотограмметрической продукции и их характеристика
- •§ 89. Решение задач по нетрансформированному снимку
- •§ 90. Использование нетрансформированных снимков в качестве топографической основы гис
- •Литература
§ 74. Другие способы аналитического построения сетей фототриангуляции
Рассмотренные выше способы аналитического построения фототриангуляционных сетей являются наиболее известными и распространенными, однако они не исчерпывают возможных математических моделей решения основной задачи фотограмметрии по определению координат точек местности по измеренным координатам их изображений на снимках. Известны, например, способы построения триплетов, объединения в блок маршрутных сетей или подблоков, уравнивания связок проектирующих лучей на основе условий коллинеарности векторов, равенства углов в пространстве снимка и местности, формирования и уравнивания квазиснимков и др.
Триплет, представляющий собой две смежные модели, создается путем одновременной обработки трех снимков одного маршрута (двух моделей) с использованием условий компланарности соответственных векторов (§55) и равенства координат связующих точек. Такое построение является достаточно жестким и является хорошей основой для создания блока или отдельного маршрута.
Подблок создается из нескольких смежных моделей (триплетов), уравненных под условиями компланарности, коллинеарности соответственных векторов и равенства координат общих центров. В подблок могут быть включены смежные модели одного, двух или трех маршрутов. В последующем, при построении блока, он рассматривается как недеформируемый фрагмент.
Создание блока из отдельных маршрутов выполняют путем построения каждого из них в свободной системе координат (способом полузависимых, независимых моделей или на основе подблоков), преобразование их в единую систему координат по связующим точкам и последующее внешнее ориентирование блока по опорным точкам. Иногда выполняют внешнее ориентирование каждого маршрута по опорным точкам, а затем – объединяют их в блок и уточняют ориентирование в системе координат местности.
В случаях, когда построение свободной сети выполняется по маршрутам (подблокам) с малым поперечным перекрытием маршрутов, должны быть предприняты меры по предотвращению появления шарнирного эффекта (§ 71).
§ 75. Точность фототриангуляционных сетей
Отступления реальных изображений снимков от центральной проекции, погрешности нанесения точек на снимки и их измерений, несовершенство вычислительной обработки (например, плохая обусловленность систем уравнений) и др. неизбежно ведут к возникновению ошибок случайного и систематического характера. Однако основными сегодня остаются ошибки отождествления точек и их измерения, в той или иной степени деформирующие все компоненты фотограмметрических построений – элементы взаимного ориентирования, фотограмметрическую модель, и, как следствие, фототриангуляционную сеть. Общие закономерности накопления этих ошибок, установленные профессором Г. В. Романовским еще в 1945 г., справедливы и для применяемых ныне аналитических и цифровых технологий построения фотограмметрических сетей
Для установления характера влияния случайных (независимых) ошибок в маршрутной сети, состоящей из n звеньев, допустим, что при построении первого из них возникает случайная ошибка 1, которая скажется на масштабном коэффициенте (10.10), изменит величину второго и всех последующих базисов фотографирования, т. е. сохранится во всех последующих звеньях сети. Такая же ошибка появится во втором звене (2), третьем (3) и т. д., причем каждая из них сохранится во всех последующих. Таким образом, ошибки будут накапливаться в таком порядке:
Порядковый номер звена |
1 |
2 |
3 |
… |
n |
Ошибка звена |
1 |
1+2 |
1+2+3 |
… |
1+2+3+…+n |
Суммарная ошибка |
1 |
21+2 |
31+22+3 |
… |
n1+(n1)2+(n2)3+…+n |
Примем ошибки всех звеньев одинаковыми (1=2=…=n=) и найдем среднюю квадратическую ошибку положения точки последнего звена фототриангуляции в соответствии с правилами теории ошибок измерений:
(10.20)
Накопление случайных ошибок в рассмотренном порядке происходит по всем трем координатным осям.
Х
арактер
накопления ошибок
в
соответствии с полученной формулой
отражает кривая на рис. 10.7, где отрезок
mm
соответствует
ошибке в положении конечной точки,
а lk
– средней точке сети.
После внешнего ориентирования сети по опорным точкам на ее концах точки m и m (рис. 10.7) совместятся, кривая okm займет положение olm, а положение средней точки сети получит поправку, равную половине ошибки конечной точки. Поэтому для определения ожидаемых ошибок в середине ряда фототриангуляции в формуле (10.20) заменим n на n/2, результат разделим пополам и заменим ошибками (8.40), возникающими при построении одиночной модели:
, (10.21)
где mD,mZ – ошибки построения сети в плане и по высоте; m – знаменатель масштаба аэрофотосъемки; mq – средняя квадратическая ошибка измерения поперечного параллакса; f – фокусное расстояние съемочной камеры; b – базис фотографирования на снимке.
При n=10, mq=0,01 мм, f=b=70 мм получим, что mX=mZ=0,08 мм, md=0,11 мм и mY=0,05 мм в масштабе снимка.
Более строгие формулы оценки точности фототриангуляционных построений учитывают метод построения сети, число и схему размещения опорных точек, число точек на стереопаре при взаимном ориентировании и т. д. То же относится и к блочной фототриангуляции, точность которой в 1,5–2 раза выше точности маршрутной фототриангуляции.
Рассмотренный механизм накопления ошибок характерен как для аналитических, так и аналоговых сетей, построенных методом продолжений. Основой этого метода является последовательное подориентирование каждого последующего звена к предыдущему. Наиболее ясно и естественно этот метод реализован в способе полузависимых моделей, хотя та же идея в менее явном виде реализована и в способе независимых моделей.
Принципиально иной метод реализован в способах уравнивания связок проектирующих лучей, где накопление ошибок происходит по иным законам, что и приводит к повышению точности блочных построений в 1,5 и 2 раза в сравнении с маршрутными сетями.
Накопление систематических ошибок в сетях фототриангуляции происходит по тем же законам, что и при построении одиночной модели (§ 61). Искажения, возникающие при построении пространственных фототриангуляционных сетей, описываются полиномами того или иного типа и устраняются по опорным точкам, размещенных парами в начале, середине и в конце секций расчетной длины. Технология их использования следующая: вначале выполняется внешнее ориентирование сети по всем точкам, а затем устраняется систематическая деформация по остаточным невязкам на этих точках.
Эффективность применения полиномов определяется возможностями учета искажений изображения при внутреннем ориентировании. С появлением средств цифровой обработки таких изображений, повышением точности определения координат точек и учетом различного рода искажений применение полиномов потеряло смысл.
