1. Предмет и задачи фотограмметрии.

Фотограмметрия - наука, изучающая способы определения форм, размеров, пространственного положения и степени изменения во времени различных объектов, по результатам измерений их фотографических изображений.

Предметы изучения фотограмметрии это геометрические и физические свойства снимков, способыих получения и использования для определения количественных и качественных характеристик сфотографированных объектов, а также приборы и программные продукты, применяемые в процессе обработки Характеристики объекта могут изучаться по его изображению на одиночном снимке или по паре перекрывающихся снимков, полученных из различных точек пространства.Еслиприизучении объекта используются свойства одиночного снимка, то такой метод получения необходимой информации называют фотограмметрическим. Если же он изучается по паре перекрывающихся снимков, то метод называют стереофотограмметрическим. В настоящее время в фотограмметрии выделяют три направления исследований:

в первом изучаются и развиваются методы картографирования земной поверхности по снимкам;

2. второе связано с решением прикладных задач в различных областях науки и техники; 3. в третьем развиваются технологии получения информации об объектах Земли, Луны и планет солнечной системы с помощью аппаратуры, установленнойна космических летательных аппаратах.

2. Классификация съемочных систем.

разделяют по несколь- ким основным критериям: – по типу летательного аппарата с установленной съемочной аппаратурой — на воздушные и космические; – по виду регистрируемого излучения— на пассивные системы, регистрирующие отраженное солнечное или собственное излучение, и активные, фиксирующие отраженное объектом излучение после его облучения радаром или лазером; – по спектральному диапазону регистрируемого излучения — на работающие в оптическом диапазоне и радиодиапазоне; – по числу спектральных зон, в которых производят съемку, — на однозональные и многозональные. Однозональные системы реги- стрируют излучение в одной, обычно в широкой зоне спектра. При многозональных съемках получают одновременно несколько изоб- ражений одной и той же территории в различных зонах спектра электромагнитного излучения; – по типу сенсора— на фотографические и нефотографические съемочные системы. В фотографических системах в качестве прием- ника излучения (сенсора) используют фотографические черно-белые или цветные пленки. Изображения могут быть получены в натураль- ных или неестественных цветах. В нефотографических системах ис- пользуют различные типы сенсоров: фотодиоды, термодатчики, при- боры с зарядовой связью (ПЗС-матрицы и ПЗС-линейки) и т. п. Ре- зультаты съемки, полученные нефотографическими системами, представлены в цифровом формате; – по способу и срокам доставки видеоинформации — на опе- ративные и неоперативные. Фотографические съемочные системы являются неоперативными, так как для доставки экспонированной пленки требуется посадка летательного аппарата. Нефотографиче- ские системы относят к оперативным. С их помощью видеоинфор- мация в цифровом виде передается по радиоканалу в режиме реаль- ного времени. В случае нахождения летательного аппарата вне зоны радиовидимости видеоинформация предварительно записывается на магнитный носитель, а затем передается по радиоканалу на пункт приема; – по способу построения изображения можно провести несколь- ко классификаций съемочных систем. Классификация может быть продолжена исходя из многообра- зия конструкций и технических характеристик съемочных систем

3. Чем вызвана необходимость оптимизации экспозиции при выполнении аэрофотосъемки.

Для более оптимального восприятия проведенной аэрофотосъемки. Для   придания снимкам профессионального вида. - хорошим распределением тонов от светлых к темным, -деталям в тенях, -деталям в светлых зона

4. Какие химические процессы производят при получении негатива.

Для преобразования скрытого изображения в видимое и полу¬чения негатива выполняют негативный процесс, состоящий из не¬скольких этапов: проявления, промывки, фиксирования, промыв¬ки и сушки

Под действием водных проявляющих растворов (проявителей) экспонированные при съемке частицы галоидного серебра восста¬навливаются в металлическое серебро. В тех местах, где энергия светового потока была больше (соответственно яркости объектов), фотохимическая реакция более активна. В результате избиратель¬ного восстановления серебра создается негативное изображение. Проявляют фотопленку в строгом соответствии с рекомендован¬ным режимом проявления (соответствующий тип и температура проявляющего раствора, время проявления). Проявляющие ра¬створы (проявители) представляют собой химические вещества, растворенные в воде. В состав проявителя входят проявляющие, сохраняющие, ускоряющие, противовуалирующие вещества и т. п.

После проявления выполняют первую промывку — удаляют из фотоэмульсионного слоя остатки проявляющего раствора.

Следующий этап — фиксирование (закрепление)..

Изображение закрепляют в водном растворе гипосульфита на¬трия, в котором остатки галоидного серебра превращаются в ра¬створимую соль, остающуюся в фиксаже. Затем промывают вто-рой раз, вымывая из фотоэмульсии остатки фиксажа и раствори¬мой соли серебра. Изображение, образовавшееся в фотоэмульсии, построено оставшимися в ней темными частицами металлическо¬го серебра.

Промывка в проточной воде должна быть продолжительной. Если в фотослое останется фиксаж, то со временем изображение станет разлагаться и исчезнет.

Сушат аэрофильм таким образом, чтобы исключить или умень¬шить возможные деформации подложки и фотоэмульсионного слоя.

С полученных негативов изготовляют фотоотпечатки и диапо¬зитивы. Этот процесс называют позитивным. На позитивах опти¬ческая плотность изображения обрати а негативу, но в прямом со¬ответствии с яркостью фотографируемого объекта. Последова¬тельность отдельных этапов позитивного процесса аналогична съемочному и негативному процессам — после экспонирования (фотопечати) выполняют проявление, промывку, фиксирование, промывку и сушку.

Фотоотпечатки (фотоснимки) изготовляют на фотобумаге, а диапозитивы — на фотоматериалах с прозрачной подложкой (плёнка или стекло). Существует два способа печати с негативов позитивных копий: контактный и проекционный. " При контактном способе позитивный фотоматериал (фотобу¬мага "или "позитивная пленка) плотно прижимается к негативу эмульсионными слоями друг к другу и освещается через негатив. Масштаб изображения позитива равен масштабу негатива. Кон¬тактную печать выполняют на контактных копировальных прибо¬рах. Резкость изображе¬ния на отпечатках зависит от плотности прижима позитивного материала к негативу.

Для правильного воспроизведения яркостей объекта на позитиве при печати фотобумагу подбирают к негативу в зависимости от его контрастности. Если негатив контрастен, используют малоконтрастные («мягкие») фотобумаги, и наоборот, если негатив имеет малый контраст («мягкий негатив»), печать выполняют на контрастных и высококонтрастных фотобумагах.

После фотохимической обработки фотоотпечатки сушат на специальных стеллажах или с помощью приборов — глянцевателей.

5. Опишите схему получения цветного изображения, какие преимущества и недостатки цветного изображения по сравнению с черно-белым.

Самой популярной технологией получения цветного изображения является однокадровая с одной матрицей, состоящая из триад (Рис.8 слева). Перед каждым элементом триады устанавливается микроскопический светофильтр одного из базовых цветов (красный, зеленый, синий). Их сочетание дает полный спектр. Но существуют еще три технологии, применяемые гораздо реже:  Схема задней развертки изображения. Она похожа на принципиальную схему планшетного сканера. Сканирующая головка движется вдоль короткой стороны кадрового окна (сверху вниз) и считывает информацию построчно. Сканирующая линейка состоит из трех рядов светочувствительных элементов, каждый из которых закрыт светофильтром одного из базовых цветов (красный, зеленый, голубой). Поскольку сканирование идет построчно (один ряд пикселов за каждый шаг), выдержка становится недопустимо длинной. Подобные фотоаппараты применяются только для специальной съемки в стационарных условиях.

Быстрее работают трехкадровые фотоаппараты. В них экспозиция одного кадра производится трижды - через светофильтр базового цвета поочередно. В результате цветопередача получается максимального качества, но быстродействие системы не позволяет снимать движущиеся объекты. Трехкадровые фотоаппараты применяют для съемки архитектуры и репродукций.  Альтернативой быстродействующим системам с одной матрицей ПЗС можно считать только фотоаппараты с тремя матрицами  каждая из которых фиксирует изображение за своим светофильтром одного из базовых цветов

В телевизионном изображении черно-белого формата информация передается по средствам двухмерной функции(черно-белое).При хорошем качестве изображения этого вполне достаточно для решения задач по наблюдению и охране объекта. По сравнению с черно-белым изображением, цветное изображение передается с помощью многомерной функции. Благодаря этому оператор получает больше информации.

6. Какие критерии положены в основу классификации съемочных систем.

Различные типы съемочных систем создают изображения с не- одинаковыми информационными свойствами. Для оценки информационных возможностей съемочных систем применяют следующие критерии: линейная разрешающая способ- ность, спектральная разрешающая способность, фотограмметриче- ская точность, фотометрическая точность

7. Что означает термин «фотографическая точность» съемочной системы.

Фотограмметрическая точность съемочных систем — крите- рий геометрического искажения получаемого снимка. Степень гео метрического искажения определяется позиционной точностью построения оптического изображения и последующей деформаци- ей данного оптического изображения приемником излучения. Су- ществуют топографические и нетопографические съемочные си- стемы. Под топографическими понимаются такие системы, геоме- трические искажения в которых минимальны и практически не влияют на точность фотограмметрических преобразований. К это- му же классу можно отнести съемочные системы, имеющие значи- тельные искажения геометрии построения изображения, но с по- стоянной и известной моделью деформации. Используя модель деформации, можно учесть геометрические искажения снимка при цифровой фотограмметрической обработке. Для нетопографических съемочных систем фотограмметрическая точность — неосновной показатель, главным является получение изображения с высокими изобразительными свойствами. В качестве одного из показателей фотометрической точности может быть использовано отношение сигнал/шум — критерий, определя- ющий отношение основного сигнала, несущего информацию, к ве- личине сигнала-шума (помехи). Чем больше отношение сигнал/шум, тем выше фотометрическая точность системы

8. Какой физический смысл понятия «линейная разрешающая способность» съемочной системы, разрешение съемочной системы.

Линейной разрешающей способностью съемочной системы на- зывают ее возможность раздельно воспроизводить на снимке мелкие детали снимаемого объекта. Для фотографических систем разреша- ющая способность (R) определяется количеством раздельно воспро- изводимых черных линий в 1 мм изображения при таком же белом интервале между ними. Для числа воспроизводимых линий R и ширины линии ρс спра- ведлива следующая зависимость

ρс = 1/2R Величину ρс -называют разрешением на снимке. Используя формулу, можно определить минимальный размер различимого элемента изображения.

Разрешающая способность съемочной системы определяется путем съемки миры. Мира — специальный тест-объект, представляющий собой основу, на которую нанесен рисунок в виде черных и белых полос

9. Назовите факторы, влияющие на величину КСЯ и форму индикатрис рассеяния.

Коэффициент спектральной яркости характеризует величину отраженного потока излучения в заданном направлении по сравнению с упавшим потоком для определенного узкого диапазона спектра. Так как объекты земной поверхности имеют определенную окраску, их яркость в разных спектральных зонах неодинакова, то и характеризуются они различными коэффициентами спектральной яркости.

индикатриса рассеяния Угловое распределение (обычно нормированное) амплитуды отраженной несплошностью ультразвуковойволны, падающей на несплошность с определенного направления

10. Составьте блок-схемы пассивной и активной съемочных систем.

пассивные и активные съемочные системы. В пассивных систе­мах регистрируется отраженное солнечное или собственное излу­чение объектов. В активных системах применяют искусственные генераторы для облучения поверхности снимаемых объектов с последующей фиксацией отраженного сигнала

11. Что можно считать фотограмметрическим шумом в съемочной системе.

Причина- ми, снижающими фотометрическую точность, могут быть оптический тракт съемочной системы, нестабильность работы ее электронной цепи, непропорциональность регистрации сигналов сенсором и др. В качестве одного из показателей фотометрической точности может быть использовано отношение сигнал/шум — критерий, определя- ющий отношение основного сигнала, несущего информацию, к ве- личине сигнала-шума (помехи). Чем больше отношение сигнал/шум, тем выше фотометрическая точность системы

12. Этапы фотографического процесса.

Процесс получения фотографии основан на фотохимических процессах, открытие и развитие свойств которых были рассмотрены выше. Теперь отойдем от истории развития фотографии и рассмотрим подробно современные процессы ее получения. При фотохимических реакциях зерна галогенидов серебра, состоящие из упорядоченно расположенных атомов серебра и галогена (напр хлора), при экспозиции на свету разрушаются под действием нескольких фотонов.

Освобожденный атом серебра соединяется с другими атомами серебра на поверхности зерна, когда падающий фотон разрывает связь между атомами серебра и хлора в молекуле. Информацией о том, что свет экспонировал эту часть пленки, служит образовавшееся в этой части крошечное пятнышко серебра.

Изображение не будет видимым, даже если его рассматривать на свету. Превращение экспонированных зерен галогенида серебра в зерна серебра происходит на стадии проявления. Но такого превращения не происходит с теми зернами, которые подверглись воздействию света. Таким образом получается видимое негативного изображение. Но и на этой стадии неэкспонированные зерна галогенида серебра все еще светочувствительны. Поэтому обычно, при процессе фиксирования неэкспонированный галогенид серебра удаляется, реже превращается в соединение, нечувствительное к свету.

Для стадии проявления характерен процесс значительного усиления. Такое усиление уникально среди фотохимических процессов. На стадии проявления только фотохимический процесс в глазу характеризуется большим усилением. Светокопирование – это процесс, в котором соли трехвалентного железа превращаются в соли двухвалентного железа под воздействием электромагнитного излучения.

Это один из давно известных фотохимических процессов, он часто используется для размножения чертежей. При этом бумага покрывается железоаммониевой солью лимонной кислоты и калиевой солью железосинеродистой кислоты ( одна из многочисленных версий). Затем бумага экспонируется на очень ярком свету, проходящем сквозь чертеж на кальке, до тех пор, пока не образуется слабое изображение. Соединения трехвалентного железа переходят в соединения двухвалентного железа в местах, где свет попадает на бумагу.

Для проявления соединения трехвалентного железа, бумага погружается в воду. Образуется синеокрашенное цианидное соединение, тем самым дающее негативное изображение. Фиксирования в этом процессе не требуется, хотя изображение не особенно стабильно в течение длительного времени. Стадия проявления в процессе светокопирования может вызывать незначительное изменение цвета. Позитив может быть получен при использовании других химических соединений, с помощью точно такого же процесса.

Еще один фотохимический процесс, широко применяемый для получения копий получил название диазопроцесс. Диазосоединение – есть органическое соединение, обычно кислота. Используются для образования на бумаге среды, создающей изображение. 

13. Понятие о цветной фотографии.

Цветная фотография — разновидность фотографии, способная воспроизводить яркостные и цветовые различия снимаемых объектов в цветах, близких к натуральным^[1]. В современной цветной фотографии фотоматрица или фотоматериал записывают информацию о цвете непосредственно в момент экспозиции путём разделения изображения на три частичных, соответствующих распределению яркости трёх основных цветов. Такая технология соответствует способу восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза.

14. Тепловые съемочные системы.

Изображения, получаемые с помощью тепловых съёмочных систем, используются в целях картографирования подземных коммуникаций, выявления техногенных нарушений сооружений (нефте- и газопроводов, теплосетей, зданий и т.п.) и изучении негативных экологических процессов в природной среде (выявление загрязнения почв и водных объектов нефтепродуктами, засоления почв, зон подтопления и т.п.).