1-29

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра городского кадастра

ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ.

Часть II

Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по теме: «ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ»

Факультет: Городского строительства и жилищно-коммунального хозяйства

Специальность: 120303- Городской кадастр

Санкт-Петербург 2008

УДК 528.7(075)

ВОЛКОВ В.И., ВОЛКОВА Т.Н. ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ. ЧАСТЬ II. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по теме: «ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ».- Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2008.-29с.

Методические указания написаны в соответствии с учебной программой курса «Фотограмметрия и дистанционное зондирование территории», утвержденной учебно-методическим советом факультетом городского строительства и жилищно-коммунального хозяйства по специальности 120303 –Городской кадастр.

Утверждено издательско-полиграфическим отделом СПбГАСУ.

Составили: Волков В.И., доктор технических наук, профессор кафедры

городского кадастра

Волкова Т.Н., кандидат технических наук, доцент кафедры

городского кадастра

Рецензент:

Аэрофотоснимок является изображением местности в центральной проекции. Он образуется в плоскости прикладной рамки аэрофотоаппарата пучком проектирующих лучей, проходящих через центр проекции (S), являющейся узловой точкой объектива аэрофотоаппарата. В плоскости проектирования этой проекции образуется негативное изображение, которое в общем случае занимает наклонное положение по отношению к уровенной поверхности земли.

На аэрофотоснимках (негативах) различают ряд точек, линий и плоскостей, обладающих характерными свойствами.

При решении определенного цикла задач ставится цель ознакомиться с закономерностями изображения объективов при центральном проектировании их на плоскость, т.е. с линейной перспективой, без знания основных положений которой невозможно правильное использование аэрофотоснимков. Далее, на основе изучения закономерностей центральной проекции, предлагается выполнить измерительные действия непосредственно по аэрофотоснимкам.

Основные элементы центральной проекции:

S – центр проекции;

Е - предметная плоскость;

Р - картинная плоскость;

Е΄- плоскость действительного горизонта;

W - плоскость главного вертикала;

ТТ - ось перспективы (линия пересечения предметной и картинной плоскостей);

v_oi – главная вертикаль (линия пересечения картинной плоскости и плоскости главного вертикала);

i - точка схода;

_hihi – линия действительного горизонта (линия пересечения плоскости

действительного горизонта с картинной плоскостью);

о - главная точка картинной плоскости;

So –прямая, перпендикулярная к картинной плоскости;

SN –отвесная прямая к предметной плоскости;

n – точка надира (точка пересечения прямой SN с главной вертикалью v_oi);

с - точка нулквых искажений (точка пересечения биссектрисы угла наклона с главной вертикалью v_oi) (см. рис.1).

Работа 1. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ЛИНЕЙНОЙ ПЕРСПЕКТИВЕ

Работа предусматривает изучение геометрических свойств центральной проекции путем построения точек и прямых, заданных в предметной плоскости, а также построения сопряженных элементов в предметной плоскости по их перспективе.

Обязательным условием решения задач по построению перспектив является использование проектирующих плоскостей Q (проходящих через центр проекции S и заданные проектируемые элементы), нахождение следов пересечения этих плоскостей с плоскостями Е, Е΄, Р.

Требования к оформлению работы

1. Задачи решаются графически на стандартных форматах.

2. После построения в карандаше вычерчиваются элементы предметной плоскости и плоскости действительного горизонта черным, картинной плоскости – красным, а проектирующие лучи – зеленым (синим ) цветами.

3. Все основные точки (S,I, v_o и т.д.), а также заданные точки и их проекции обводятся окружностью с диаметром 1,0 -1,5 мм соответствующими цветами и подписываются в предметной плоскости прописными буквами латинского алфавита (А,В,С и т.д.), а в картинной плоскости – строчными буквами (a,b, c и т.д.).

Рис. 1 Элементы центральной проекции

Рис.2 Построения перспективы сетки квадратов

4. Используемые в линейной перспективе плоскости следует рассматривать как бесконечные, их ограничение является условным.

5. При построении за начало координат следует принять точку v_o, положительные направления осей координат показаны стрелками (см. рис.1).

6. При вычерчивании основных плоскостей и линий пространственного чертежа для наглядности удобно расположить ось перспективы под углом 45^о к проекции главной вертикали v_oi , при этом значения ординат точек, заданных в предметной плоскости, следует откладывать без изменения их величин за влияние угла поворота оси перспективы.

Задача 1. ПОСТРОЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ТОЧКИ

Исходные данные:

1. Координаты точки Х_А = - 30 мм +2*i мм

У_А = +30 мм -3*i мм,

где i – номер варианта.

2. Элементы центральной проекции:

α = 60^о (угол наклона картинной плоскости, отсчитываемый против хода часовой стрелки от положительного направления проекции главной вертикали);

So = f = 30 мм (фокусное расстояние);

SN = Н = 70 мм (высота центра проекции или высота фотографирования, заданная в масштабе построения).

Порядок выполненя :

1. По заданным элементам центральной проекции ( α, SN, So) построить пространственный чертеж.

2. По координатам точки своего варианта нанести в предметной плоскости Е точку А.

3. Построить на позитивной картине Р пространственного чертежа перспективу точки А – (a).

4. При построении перспективы точки А использовать центральный проектирующий луч SA и дополнительную проектирующую плоскость Q₁, пересекающую произвольно ось перспективы ТТ в точку l₁ и линию действительного горизонта h_ih_i в точке i₁ . Точка пересечения прямых SA и l₁i₁ будут являться перспективой точки A.

Задача 2. ПОСТРОЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ОТРЕЗКА ПРЯМОЙ АВ

Исходные данные:

1. Координаты точек Х_А = + 10 мм + i мм

У_А = i мм,

Х_В = - 60 мм + i мм

У_В = -20 мм - i мм,

где i – номер варианта.

2. Элементы центральной проекции: см. п.2. задача 1

Порядок выполнения :

1. По заданным элементам центральной проекции ( α, SN, So) построить пространственный чертеж.

2. По координатам точек своего варианта нанести в предметной плоскости Е отрезок АВ.

3. Перспективу отрезка прямой построить, используя проектирующую плоскость Q₂, проходящую через т.А и В, пересекающую ось перспективы ТТ в точке l₂ и линию действительного горизонта h_ih_i в точке i₂ . Точка пересечения прямых SA и l₁i₁ будет являться перспективой точки A, точка пересечения прямых SВ и l₂i₂ будет являться перспективой точки В.

4. Перспектива отрезка может строиться в два этапа.

4.1. Строиться перспектива точки А (см.п.1-п.4, задача 1).

4.2. Строиться перспектива т.В ( см п.1-п.4, задача 1).

При построении перспективы отрезка АВ использовать центральные проектирующие лучи SA и SВ и дополнительную произвольную плоскость Q_3.

Задача 3. ПОСТРОЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ОТВЕСНОГО ОТРЕЗКА

Исходные данные:

1. Координаты точек Х_А = -30 мм + 2*i мм

У_А =+30 мм – 3* i мм,

Z_A = + 20 мм

где i – номер варианта.

2. Элементы центральной проекции: см. п.2. задача 1

Порядок выполнения :

1. По заданным элементам центральной проекции ( α, SN, So) построить пространственный чертеж.

2. В предметной плоскости Е по координатам т. А построить отвесный отрезок АА_о.

3. При построении перспективы отвесного отрезка АА_о использовать центральные проектирующие лучи SA и SА_о и вертикальную проектирующую плоскость Q_4, проходящую через прямую SN, точку надира n.

Задача 4. ПОСТРОЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ СЕТКИ КВАДРАТОВ

Общие закономерности изменения формы перспективы плоских фигур и изменения масштаба их перспективного изображения особенно наглядно можно проследить при построении перспективы сетки равных квадратов, в этом состоит назначение задачи.

Исходные данные:

1. Элементы центральной проекции:

v_oi = 120 мм;

Si = 40 мм;

α = 60^о.

2. Координаты точки т.А (одной из вершин квадрата)

Х_А = 0 мм

У_А =+ i мм,

где i – номер варианта.

Порядок выполнения :

1. По заданным элементам центральной проекции ( α, v_oi, iS,) построить эпюр растяжения (см.рис.2).

2. В предметной плоскости Е построить сетку из 16 квадратов со стороной каждого квадрата 10 мм. Стороны сетки квадратов в предметной плоскости Е соответственно параллельны v_ov и основанию картины ТТ. Точка А является одной из вершин квадратов.

Перспективы первой группы параллельных прямых (АК, А₁К₁, А₂К₂, А₃К₃….) пересекутся в главной точке схода i.

Перспективы второй группы параллельных прямых (АА₄, ВВ₄, ….) будут параллельны основанию картины ТТ. Для определения положения перспектив построить перспективу диагонали квадратов АК₄.

2.1 В плоскости Е провести диагональ АК₄.

2.2 Провести Si || AK₄.

2.3. Соединить т. i₁ с т. А.

2.4.В пересечении с прямыми iА_, iА_1, iА_2,……. получить перспективы вершин квадратов соответственно a, b, c, d, k.

2.5. Через вершины квадратов a , b₁. d₂, l₃, k₄ провести прямые || TT.

3. Определить масштабы перспективной сетки квадратов вдоль главной вертикали v_oi и по каждой горизонтали : aa₄, bb₄, dd₄, ll₄, kk₄.

4. По выполненному построению, по результатам определения масштаба произвести анализ масштаба перспективы.

Задача 5. ПОСТРОЕНИЕ В ПРЕДМЕТНОЙ ПЛОСКОСТИ

ПРЯМОЙ АВ ПО ЕЕ ПЕРСПЕКТИВЕ ab

При решении обратных задач – нахождение сопряженных точек в предметной плоскости Е по их перспективе, также используются условия проведения проектирующих плоскостей. В этом случае проектирующие плоскости проходят через центр проекции S и перспективы точек (прямых), что позволит определить следы пересечения плоскостей Q, P.

Исходные данные:

1. Координаты точек a и b в картинной плоскости Р:

Х_а = + 10 мм +i мм

У_а = -20 мм + i мм,

Х_b = - i мм

У_b = +20 мм - i мм,

где i – номер варианта.

2. Элементы центральной проекции: см. п.2. задача 1

Порядок выполнения :

1. По заданным элементам центральной проекции ( α, SN, So) построить пространственный чертеж.

2. На картине Р провести прямую ab по заданным координатам точек a и b.

3 Через т.т. a, b. Провести проектирующие лучи из центра проекции S.

4. Прямую ab продлить до пересечения с осью перспективы ТТ – т. l₁ и линией действительного горизонта - i_1.

5_. Соединить т.т. l₁i_1.

6. Через т_. l₁ провести прямую l₁l , параллельную Si₁.

7. Пересечения проектирующих лучей, проходящих через т.т. a, b с прямой l₁l, будут соответствующими точками А и В, принадлежащими предметной плоскости Е.

8. Точки А и В соединить прямой линией.

Отчетные материалы

1. Построенные перспективы точки, прямой, отвесного отрезка, сетки квадратов: отрезка в предметной плоскости по перспективе в картине согласно требованиям, изложенным выше.

2. Ответы на контрольные вопросы.

Работа 5. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИСКАЖЕНИЯ НА АЭРОФОТОСНИМКЕ ВСЛЕДСТВИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛА НАКЛОНА

При решении данной задачи ставится цель изучить закономерности смещения точек аэрокосмических снимков вследствие влияния угла наклона и, в связи с этим, закономерности изменения масштабов в различных частях аэрофотоснимка.

Исходные данные:

1. Для выполнения этой задачи каждому студенту выдается контрольный фотоснимок равнинного участка местности (δh не более 0,2 мм) и часть фотоплана на этот участок местности.

2. Масштаб аэрофотоснимка 1: m = 1 : 13 000;

Масштаб фотоплана 1: М = 1: 10 000;

Фокусное расстояние аэрофотоаппарата f= 100 мм;

Угол наклона аэрофотоснимка α= 3^о

Угол (χ ) между осью (х) аэрофотоснимка

и главной вертикалью v_oi χ = 50^о