Глава 12. Материалы фотограмметрической обработки в специальных исследованиях и геоинформационных системах § 88. Виды фотограмметрической продукции и их характеристика

В практике специальных исследований и решении раз­лич­ных за­дач с успе­хом применяются материалы аэрофотосъемки и их фо­тограм­мет­ри­ческой обработки. К числу таких материалов относятся аэ­роснимки, фотосхемы, фотопланы, ортофотопланы и топо­графиче­ские карты (планы). В силу ряда рассмотренных ранее причин физиче­ского и гео­метрического характера применение перечисленных мате­риалов имеет некоторые осо­бенно­сти, связанные с техноло­гией фор­мирования изо­бра­жения.

Аэроснимок представляет собой двумерное фотографическое (аналоговое) или цифровое изо­браже­ние земной поверхности, полу­ченное с воз­душного летательного аппарата. Причем не имеет значе­ния, получен ли этот снимок с космического аппарата, самолета, вер­толета, воз­душного шара или со стрелы подъемного крана. Современ­ные сред­ства получения фо­тогра­фи­ческого изображения допускают его 10-кратное увеличение. Цифровая форма изображе­ния мо­жет быть полу­чена как непосредст­венно в процессе съемки цифровой камерой, так и путем ска­нирования фотоснимка. Возможности увеличения циф­рового изображения опреде­ляются ве­ли­чиной его геометрического разреше­ния – пиксела.

Положение точек аэроснимка, полученного по законам централь­ного проектирования, имеют искажения физического характера, учи­тывае­мые при выполнении высокоточных ра­бот, и геометрического характера, обусловленные влиянием угла наклона снимка _ (пер­спек­тивные иска­жения) и рельефа местности _h. Исследование этих иска­жений выпол­нено ранее (§§ 26,27), а их максимальные значения под­считываются по формулам (3.38) и (3.40):

. (12.1)

Перспективные искажения _ подчиняются определенным законо­мерностям (§ 26) и полно­стью устраняются при трансформировании снимков. Если при аэросъемке применя­ются сред­ства стабилизации оп­тической оси камеры, то величины углов наклона аэросним­ков не пре­вы­шают 20–30 минут, а искажения положения точек составляют порядка 60/f … 88/f для сним­ков формата 18х18 см и 132/f… 200/f для снимков фор­мата 30х30 см.

Влияние рельефа местности _h не подчиняется каким-либо зако­но­мерностям, по­скольку оп­ределяется величинами превышений точек от­носительно средней плоскости снимка. Его устра­нение выполняют пу­тем фототрансформирования снимка по зонам (§§ 37, 38), диф­фе­ренци­аль­ного (§ 67) или ортогонального (§ 86) трансформирования.

Следствием влия­ния рельефа является и изменение масштаба изо­бражения m_t, так как

, (12.2)

где H₀, h_t – высота фотографирования над средней плоскостью и пре­вышение над ней.

Фотосхема представляет собой фотографическое изображение местности, по­лу­ченное в результате соединения нескольких нетранс­формированных аэро­снимков в одну картину. По­скольку искажения то­чек фотосхемы не отличаются от искажений составляющих ее сним­ков, то единственным (и весьма важным) их достоинством является дос­таточно боль­шой обзор ис­следуемой территории.

Фотоплан представляет собой одномасштабное фотографиче­ское изображе­ние ме­стно­сти, изготовленное в избранной единой сис­теме ко­ординат и с точностью, предъявляе­мой к топо­графическим планам (кар­там). Применение фотоплана при географических, иных иссле­до­ва­ниях или в качестве топографической основы ГИС не имеет особен­ностей в сравне­нии с топо­графическими картами, поскольку при его изготовлении влияние угла на­клона снимков _ уст­ранено полно­стью, а влияние рель­ефа местности уменьшено до допус­тимых преде­лов: вели­чины остаточ­ного искажения _h не превышают 0,4 мм. Важ­ным пре­имуществом фото­плана в сравнении с топографическим планом является наличие на нем фо­тографического изображения, имеющего более высокую информаци­онную емкость. Столь же очевидным не­достатком фото­плана является отсутствие на нем информации о рель­ефе. Основная форма представле­ния фо­топлана – аналоговая (на же­сткой основе).

Ортофотоплан отличается от фотоплана только способом его формирования. Если он яв­ляется результатом дифференциального трансформирования (§ 67), то форма представ­ле­ния ор­тофотоплана – аналоговая; в случае применения современных компьютерных тех­но­логий ор­тоизображение может быть представлено как в аналоговом, так и цифровом виде (§ 86). В пер­вом случае применению ортофото­плана в качестве топографической основы ГИС предшествует его ска­нирование, привязка и трансформирование растрового изображе­ния, а возможности уве­личения изображения определяются его геометриче­ским разреше­нием.

Точностные характеристики ортофотоплана – те же, что и фото­плана: ортофотопланы пол­ностью свободны от перспективных искаже­ний _, а остаточное влияние рельефа местно­сти _h не превы­шает 0,3 мм в масштабе плана.

Современные технологии изготовления цифровых ортофотопланов предполагают воз­мож­ность получения их с заданным размером эле­мента геометрического разрешения. Если целью цифрового ор­то­транс­фор­ми­рования является получение результатов в аналого­вом виде, то ус­танов­ленный нормативными документами размер элемента геомет­рического раз­решения со­ставляет 70 мкм, что допускает не бо­лее чем 2-кратное увеличе­ние.

Поскольку применение фотопланов и ортофотопланов в качестве то­пографической ос­новы при специальных исследованиях и создании ГИС не имеет отличий от применения для этой цели топографических карт, сосредоточим свое внимание на возможностях и осо­бенно­стях ис­пользо­вания для этой цели только нетрансформированных аэро­снимков.