Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Соколова Н.А. Технология крупномасштабных аэротопографических съемок

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.29 Mб
Скачать

р а з р е ш а ю щ у ю способность и малую фотограмметрическую дисторсию. Тангенциальная дисторсия его в несколько раз меньше, чем у обычных аэросъемочных объективов. Аэрофотоаппарат имеет за­ твор, обеспечивающий продолжительность выдержек от 1/70 до 1/850 секунды. По данным предварительных испытаний, точность

наведения по аэроснимкам,

полученным АФА-ТЭС-10, составляет

± 3 мкм. Наличие затвора с

большим диапазоном выдержек поз­

воляет получать аэроснимки

с минимальным «смазом» изображе ­

ния и, следовательно, обеспечивать высокую точность наведения и при фотографировании в очень крупных масштабах . Среднее зна­ чение относительной ошибки искажения фотограмметрических вы­ сот из-за пекомпенсируемой фотограмметрической дисторсии полу­

чилось равным

1 : 19 000 от Н. Наличие сетки крестов на аэросним­

ках позволяет

определять и вводить поправки в координаты

точек

на

снимке за

случайную деформацию пленки, ее невыравнивание

и

за

ошибки

изготовления диапозитивов. Так как

ошибки

высот

из-за

пекомпенсируемой дисторсии очень невелики,

ошибки

изме­

рения т а к ж е , то основными источниками ошибок при работе на обычных универсальных приборах будут являться ошибки за де­ формацию аэрофильма и его невыравнивание, а т а к ж е инструмен­ тальные ошибки. Поэтому, чтобы полностью использовать те пре­ имущества, которые могут быть получены при использовании аэро­

снимков, полученных

с помощью АФА-ТЭС, необходимо иметь бо­

лее высокоточные универсальные приборы, в которых

существова­

ли бы устройства д л я

учета ошибок снимков. Вторым

эффективным

путем использования

этих

аэроснимков

может

быть

аналитичес­

кое построение одиночной

модели т а к ж е

с учетом

ошибок снимков.

Предположим, что учет ошибок за дисторсию приведет к тому, что искажения высот из-за этого фактора снизятся в полтора раза, учет ошибок снимка по изображению сетки крестов приведет к сни­

жению соответствующих ошибок высот

в два раза . Если

измерения

будут

выполняться

на

высокоточном

стереокомпараторе

(СКВ,

СКА,

стенометр),

то

инструментальная ошибка будет

не

более

3 мкм. Ошибки наведения т а к ж е должны быть малозависимыми от масштаба фотографирования, так как большой диапазон скоростей затвора дает возможность получать изображение без значительно­ го «смаза». Кроме того, при аналитическом построении и ориенти­

ровании

модели уменьшится ошибка ее горизонтирования,

так

как это

не потребует каких-либо дополнительных действий

опера­

тора, что имеет место при работе на универсальных приборах. По­

этому

д л я

аналитического построения модели можно считать, что

ошибки горизонтирования равны ошибкам измерения.

Н а

рис.

40 даны графики ожидаемых ошибок фотограмметри­

ческих высот для разных масштабов фотографирования, в случае

измерений

по аэроснимкам, полученным АФА - ТЭ с fЙ. = 100 мм, со

средними

по дисторсии показателями

на

универсальных

приборах

(кривая / )

и для

определения

высот

по

снимкам, полученным

АФА-ТЭС-10, на

существующих

универсальных приборах

(кривая

2) и при аналитическом построении

модели (кривая

3). Из графи­

ка видно, что при использовании

существующих

универсальных

приборов точность фотограмметрических определений высот точек местности по снимкам АФА - ТЭС примерно на 30% выше, чем по

Рис. 40

снимкам АФА-ТЭ за счет уменьшения ошибок измерений и из-за дисторсии.

При аналитическом построении модели точность д о л ж н а повы­ ситься примерно в два раза за счет учета ошибок снимков и сни­ жения инструментальных ошибок. Следует отметить, что в этом случае ошибки определения высот по снимкам, полученным АФА-ТЭС-10, будут меньше, чем ошибки определения высот по

снимкам, полученным

не только АФА-ТЭ с // t =100 мм,

но и с

f/t = 70

мм.

 

 

Из

этих ж е данных

видно, что при обработке снимков,

получен­

ных АФА-ТЭС, на

существующих универсальных приборах исполь­

зуются далеко не

все возможности повышения точности. Необхо­

димо

р а з р а б а т ы в а т ь

новые универсальные стереоприборы, которые

имели

бы меньшие

инструментальные ошибки и обеспечивали бы

возможность учета ошибок снимков.

§ 20. Ожидаемая точность определения планового положения

точек местности в одиночной модели

Ошибки фотограмметрического определения координат точек местности, точно так ж е как ошибки определения высот, зависят от ошибок опорных геодезических точек, снимков, инструменталь­ ных и ошибок измерений. В общем виде ошибку в плановом поло­ жении фотограмметрической точки можно записать

т . =

l / m 2 +

/772

+

т2 +

т2 -{- т2 A- rn2,

 

(III.6)

s

I

on 1

д

1

ф ' 1

и ' ор • I I '

v

'

где /и0 п влияние ошибок определения и отождествления опорных точек; /77д — влияние дисторсии; піф •— влияние деформации аэро-

ф и л ь м а , его невыравниваиия в плоскость и ошибок изготовления диапозитивов; та — ошибка измерения; т о р — ошибка ориентиро­ вания; ти — инструментальная ошибка.

В соответствии с выражением (11.44) влияние ошибок опорных точек можно написать ка к

 

 

 

л on' - 2 - = ™ К ! +

'«2т ).

 

( ш - 7 )

где тг — ошибка определения координат опорных точек;

m 0 T

ошибка опознавания этих точек.

 

 

 

 

 

К а к

и для фотограмметрических высот, при работе на

универ­

с а л ь н ы х

приборах будем считать,

что ошибки

ориентирования мо­

гут

быть в два раза большими,

чем ошибки

измерения. В то ж е

время

их влияние на точность

определения координат точек мест­

ности

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

(Ш.8)

лгг,

Средние ошибки определения положения опорных точек в плане

их опознавания / п о т н е должны превышать

0,10 мм в масштабе

л л а н а

или в масштабе снимка

ml = ml

< ° ' 1 2

5 мм, где R

— отно-

гот R

ш'ение масштаба плана к масштабу фотографирования . Следовательно,

2 _

0,010417

• o n "

R

Если опорные точки маркированы, то ошибка их отождествле­ ния в масштабе снимка будет соответствовать ошибке измерения

 

 

 

 

т2

= т'2

 

 

 

 

 

 

от марк

 

н

 

 

лі

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,005208

1

ті

 

 

 

mi_ -- -—:

 

 

 

 

 

 

on

R-

 

З

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ошибки из-за дисторсии (радиальной и тангенциальной) в по­

л о ж е н и и

точек в плане в масштабе

снимка можно принять равны­

ми

0,014

мм. Ошибки

измерения

т н = 0,007 мм, ошибка

из-за не-

выравиивания пленки

в плоскость,

 

ее деформацию и за

изготовле­

ния диапозитивов составляет, согласно данным табл . 24, 0,015 мм.

Инструментальные ошибки

примем равными

0,040 мм в

масштабе

с н и м к а дл я универсальных

приборов

и 0,003

мм

дл я

измерений

на стереокомпараторе.

 

 

 

 

 

Результаты подсчетов ошибки ms

определения

планового поло­

ж е н и я фотограмметрических

точек-одиночной

модели в

масштабе

•фотографирования приведены в табл . 38.

 

 

 

Нетрудно заметить, что основными

факторами,

определяющими

точность, при этих условиях

являются

ошибки

опорных точек и ин-

 

 

 

Опорные

точки

Приґор

измерении

R

маркированные,

немаркнрова ни ые

 

 

 

мм

мм

Универсальные

приборы

2,0

0.059

0,069

 

 

3.0

0,052

0,057

 

 

4, 0

0,050

0,053

Стереокомпаратор

2,0

0,043

0,056

 

 

3,0

0,034

0,041

 

 

4, 0

0,030

0,035

струментальные. Следует отметить значительное снижение точнос­ ти в случае использования в качестве опоры немаркированных то­ чек местности.

§ 21. Экспериментальные работы по определению точности фотограмметрических координат и высот в одиночных моделях

С целью выявления действительной точности фотограмметриче­

ских координат и высот точек местности

в Ц Н И И Г А и К были

вы­

полнены специальные экспериментальные

работы. Д л я этого

был

выбран опытный участок, проведена маркировка точек планового обоснования, выполнена аэрофотосъемка участка разными АФА в разных масштабах, планово-высотная подготовка и определение дополнительных высотных отметок примерно 600 контрольных то­

чек. О б щ

а я площадь

участка около

100 км 2 . Рельеф

овражно

- ба -

лочный с

превышениями в

пределах

одиночных стереомоделей

до

50—60 м. Н а участке

были

замаркированы 29 пунктов

триангуля­

ции, 190 грунтовых реперов и точек аналитической сети и замарки ­ рованы и определены дополнительно 201 плановый опознак. Вы­ сотная подготовка выполнялась путем прокладки ходов техничес­ кого нивелирования (397 погонных к м ) . Средние квадратические ошибки планового положения, определенные по величинам расхож ­ дений координат из двух определений, грунтовых реперов и точек

аналитической сети равны

+0,15 м и плановых опознаков ± 0 , 2 6 м.

Средняя величина

невязки

ходов

технического

нивелирования

35 мм при максимальной 143 мм. Основной

объем

геодезических

работ на участке был выполнен предприятием

№ 13.

 

а) Т о ч н о с т ь

о п р е д е л е н и я

ф о т о г р а м м е т р и ч е с к и х

в ы с о т т о ч е к

м е с т н о с т и

 

Первоочередная задача, которая ставилась при проведении экс­ периментальных работ, з а к л ю ч а л а с ь в выявлении точности опреде­ ления высот и координат точек местности по одиночным стереомоделям. Д л я этого тремя исполнителями, обладающими различным опытом выполнения работ и разной остротой стереозрения, выпол­ нялось ориентирование снимков и набор пикетов (по высоте и ко-

ординатам X,

Y дл я маркированных точек).

Горизоитирование

каждой стереопары осуществлялось по четырем

высотным геодези­

ческим точкам,

расположенным по углам. Точность горизонтирова-

ния может быть оценена по остаточным расхождениям на ориен­

тировочных точках. В табл.

39 приведены

относительные

величины

их средних

квадратических

значений.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 39

 

 

1к. мм

 

Масштаб

 

 

 

 

фотографирования

200

1-Ю

1 00

70

 

1:20 000

 

 

1:7400

1:12 000

1:15 000

1:10 000

1:9500

1:8300

1:7500

1:10 000

1:9000

1:8200

1:6700

1:4700

1:8000

1:8700

1:5000

1:7100

1:4400

1:3600

1:5000

1:3500

1:5800

1:5400

1:5800

После горизонтирования выполнялся набор пикетов двумя при­ емами . Полученные как среднее из двух приемов значения фото­ грамметрических отметок сравнивались с геодезическими. Всего, таким образом, было обработано около 400 стереопар, результаты приведены в табл. 40.

Д а н н ы е , приведенные в табл. 40, свидетельствуют о том, что от­ носительные ошибки определения высот точек местности увеличива­ ются по мере увеличения широкоугольностн АФА . Причинами это­ го являются ухудшение качества изображения и увеличение иска­ жений из-за дисторсии.

Относительные ошибки определения фотограмметрических вы­ сот уменьшаются с умельченнем масштаба фотографирования . Та­

кая тенденция уж е отмечалась

нами ранее

[52] по материалам, по­

лученным

при работе

на топографическом

стереометре. Здесь эта

тенденция

выражена

более ярко и определенно. Частично

это мож­

но отнести за счет ослабления

влияния таких факторов,

ка к ошиб­

ки геодезического определения

и отождествления контрольных то­

чек, а т а к ж е компенсации дисторсии за счет влияния,кривизны

Зем ­

ли и рефракции. Кроме того, возможно, что здесь сказывается

изме­

нение структуры фотоизображения в связи

с изменением его мас­

штаба .

 

 

 

 

 

 

Абсолютные ошибки определения высот точек местности при од­ ном и том ж е масштабе фотографирования уменьшаются по мере увеличения широкоугольностн АФА, и поэтому в тех случаях, когда необходимо обеспечить максимальную точность определения высот, предпочтение следует отдавать сверхширокоугольным АФА .

Следует т а к ж е отметить, что на точность определения

фотограм­

метрических

отметок очень сильно влияет ухудшение

качества фото­

изображения

и ошибки изготовления диапозитивов.

В

частности,

Масш таб фотографи­ рования

1 :20 ООО

1:15 ООО

1:10 000

1:8000

1:5000

1:3500

Количество

контрольных точек п, средняя квадратнческая ошибка Ш/.

Относительная ошибка : И

п

1'ы

І!

1!

I'M т., :Н

п

тл

п

,п

,nh.H

п

' Ч mh:H

п

" \ тл

200

474

± 0 , 4 3

1:7000

405

± 0 , 3 9

1:5\00

384

± 0 , 2 0

1:5000

359

+ 0 , 1 8 1:3900

! к .

мм

МО

100

87

633

± 0 , 4 6

± 0 , 4 3

1:6000

1:4600

685

550

± 0 , 3 6

± 0 , 2 9

1:5800

1:5200

723

457

± 0 , 2 5

± 0 , 2 5

1:5600

1:4000

 

536

± 0 , 1 8 1:4400

469

542

± 0 , 2 1

± 0 , 2 1

1:3300

1:2400

281

385

± 0 ' , 1 4

+ 0 , 1 1

1:3500

1:3200

70

291

± 0 , 2 7

1:5200

464

± 0 , 2 6

1:4000

497

± 0 , 2 1

1:2800

247

± 0 , 1 7

1:3200

359

± , 1 3

1:2700

=

по этой причине ошибки определения высот по снимкам

масштаба

1 : 5000, полученным АФА с fk = 140 и 100 мм, получились

значитель­

но большими, чем это можно было ожидать . Пр и этом и остаточные

расхождения на опорных точках

при горизонтироваиии (см. табл .

39) были

значительно большими,

чем д л я снимков смежных мас­

штабов.

 

 

 

 

 

 

Н а б о р

пикетов

выполнялся

на СПР - 2,

С П Р - 3 , СД - 3 и автогра­

фе А-7. Никакой

существенной

разницы

в точности

определения

высот на разных

приборах не получалось. Отсюда можно сделать

один основной вывод, что в настоящее время точность

определения

фотограмметрических высот зависит главным образом от качества самих аэроснимков (от их геометрической точности, являющейся функцией дисторсии объектива АФА, деформации аэропленки, ее невыравнивания и ошибок изготовления диапозитивов, и от качест­ ва фотоизображения, непосредственно влияющего на точность из­ мерений) .

К а к у ж е указывалось

выше, относительные ошибки определе­

ния фотограмметрических

отметок увеличиваются с укрупнением

м а с ш т а ба фотографирования . Поэтому логично предположить, что эти ошибки, выраженные в разностях продольных параллаксов, можно представить в следующем виде:

т = ± (бЛрп + бДрх -О4

10- з мм,

(111.91

где 8Ар0 зависит от качества аэроснимков (мкм), бЛрі — характе­ ризует влияние таких факторов, как ошибки определения и отож­ дествления контрольных точек, шероховатости земной поверхности, ухудшения качества изображения из-за «смаза», т : знаменатель масштаба фотографирования .

По данным, приведенным в табл . 40, были составлены уравне­ ния ошибок и затем нормальные уравнения. В результате решения нормальных уравнении получены эмпирические зависимости для АФА различной широкоугольное™, приведенные в табл. 41.

Т а б л и ц а 41

200

± ( 7 , 0

4 - 3 , 0

- -

-)

' 0

3

 

0

0

 

 

1

0 4

х

 

 

 

 

 

140

± ( б , 8

104

 

—з

 

1,0

0,7

+ 4

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

±

•3,9

W

 

 

.—з

 

3,4

2.3

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70

,'

 

 

і О-1

\

 

- з

 

2, 0

1,7

± \ 11,7 - 4 - 6,7

 

пі

I -10

 

 

Перейти от ошибок в разностях

продольных

параллаксов /?7Др

к соответствующим ошибкам

высот

 

фотограмметрических

отметок

можно или путем умножения величины т

на параллактический

коэффициент

Я ,

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ п Д р , мм.

 

 

(ШЛО)

 

 

Ь, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или по полученным значениям б Д р 0

и бДрі по формуле

 

тк=

бАр0 ,

мкм • 10~3 +

Ы

м м

6 A P l 1

мкм10~2 .

(Ш.11)

Ь,

мм

 

 

 

 

 

Ь, мм

 

 

 

Пользуясь этими ж е величинами, получим выражения дл я оп­ ределения знаменателя масштаба фотографирования m по задан ­ ной ошибке определения фотограмметрических высот Ши

т =

m / i M & ' M M

1 По _ . j A f t j J P L . ю«

( I ! U 2^

бДро, м к м м м

б Д р , мкм

Масштабы

 

фотографирования

 

 

 

 

I-не. 41

 

 

высоты полета

Я

 

 

 

 

Я , м =

" г / " м ' * ' м м • 103 - f k ' м м ' б А р "

м к " . 10.

(III . 13)

 

бДро,

мкм

бДр0 , мкм

 

На рис. 41 показаны кривые

ошибок определения фотограммет­

рических высот точек местности

в зависимости

от масштабов фото­

графирования . График

построен

на основании

полученных

эмпири­

ческих зависимостей. Следует отметить, что зависимость mh от т по этим данным следует считать в основном линейной, но с разны­ ми коэффициентами для снимков, полученных разными АФА. От­ метим, что точность определения высот дл я разных масштабов фотографирования почти одинакова дл я снимков, полученных та­

кими разными АФА, как с /^ = 140 и 100

мм.

 

 

Недостатком полученных эмпирических зависимостей является

то, что их параметры определены

по снимкам, полученным

только

одним (//, = 70 и 140 мм) или двумя

АФА ( f h = 1 0 0 и 200 мм) каждо ­

го типа, и что точность их определения,

как это видно из данных,

приведенных в табл41, не очень высока

(в среднем

ошибка

т^р

составляет 15%, а /пвдр, 25%) . Величина бДр 0 дл я

АФА,

обла­

дающих другими метрическими свойствами, может получиться су­ щественно другой. А величина параметра бДрі в равнинной мест­ ности д о л ж н а быть другой, чем д л я всхолмленной.

О том, что для других АФА указанные эмпирические зависимо­ сти могут иметь другие параметры, свидетельствуют данные, полу­ ченные при проведении других опытных работ. А. М. Мартынов [40] приводит данные оценки точности фотограмметрических вы­ сот по снимкам АФА-ТЭ-70 масштабов 1 : 10 300, 1 : 7500 и 1 : 5000, составленным по материалам работ других организаций, где сред­ ние квадратические ошибки фотограмметрических высот составили

± 2 3 , 4 ,

17,6 и 14,4 см соответственно. В

этом

случае эмпирическая

зависимость для разности

продольных

параллаксов

получилась

равной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mSp

= ±

(15,5 +

5,6

 

у Ю - 3 ,

мм.

 

 

 

(III.І4>

Выше

у ж е приводились

результаты

оценки

точности

набора

пикетов в Ц Н И И Г А и К

по снимкам,полученным

АФА с объективом

№ 2443 (см. табл. 8), для которых по данным

лабораторных

иссле­

дований искажения высот из-за дисторсии очень велики

(1 :3400).

Определенная по этим данным эмпирическая зависимость

имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тАр

=

+

^23,2 +

3,2

 

• Ю - 3 ,

мм.

 

 

(III . 15>

Таким

образом,

совершенно

ясно,

что

величина

параметра

6Др 0 в основном зависит от качества исходного материала

аэро­

снимков. Объектив № 2443 следует считать вообще

непригодным

для стереотопографической съемки и поэтому полученная

зависи­

мость

является

только

показателем

непригодности этих

 

материа­

лов. Параметры, полученные по данным

А. М. Мартынова,

следует

считать характерными

для съемки,

выполненной АФА с

 

объекти­

вом, дисторсия

которого дает

предельно

допустимые

искажения .

П а р а м е т р

ж е бДр0

эмпирической

зависимости,

приведенный

в

табл. 41, следует считать характерным

д л я

обработки

аэросним­

ков, полученных

хорошими,

проверенными АФ А (с fk = 70 мм) .

 

Что

касается

параметра

б Д р ь то здесь

положение

менее

опре­

деленное. Второе его значение, полученное по данным

[40], согла­

суется

с тем, что было

получено в Ц Н И И Г А и К

дл я всхолмленной

местности. Д л я плоской

местности по данным Ц Н И И Г А и К его ве ­

личина получилась в два раза меньше. М о ж н о принять,

что дл я

плоской местности и крупных масштабов

фотографирования

при

fi,. = 70

мм бДрі

равно 3 мкм, а при более

мелких равно

6 мкм.

 

На дополнительном графике (рис. 42) приведены результаты

подсчета

ожидаемых

ошибок определения

 

фотограмметрических

высот дл я разных высот фотографирования

при значениях

п а р а ­

метров бДро — 12 и 16 мкм и 6Дрі — 6 и 3 мкм .

 

 

 

 

 

 

Ошибки определения высот по полученным эмпирическим

зави­

симостям (см. риє. 42)

неплохо согласуются

с

данными

 

расчета,,

приведенными на рис. 36 и 38.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительно набор пикетов был выполнен на стереометро-

графе

на

20 стереопарах

масштаба 1 : 15 000

(10

стереопар

с

//t =100

мм и 10 стереопар

с //г =140

м м ) . Полученная

точность оп­

ределения

фотограмметрических

высот

на стереометрографе

пред­

ставлена в табл . 42.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнение результатов табл . 40 и 42 показывает,

что и в д а н ­

ном случае ошибки получились такого

ж е порядка, ка к при

изме­

рениях, выполненных

на других

приборах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ffc

= 14 0 мм

 

 

1к = 100 мм

 

Ошибки

Л-

 

всего

%

+

~

всего

%

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

13

18

4,9

22

 

22

7,0

0,05—0,30

100

86

186

50,6

111

79

190

60,4

0,31—0,60

68

30

99

27,0

64

20

84

26,8

0,61—0,90

25

17

42

11,5

13

2

15

4,8

0,91—1,20

11

9

20

5,5

1

2

3

1,0

1,21—1,30

2

2

0,5

В с е г о

205

144

367

100,0

189

103

314

100,0

Средние квадратические

 

± 0 , 4 6 м

 

 

+ 0 , 3 2 м

 

тп

 

 

 

 

Относительные mh:H . .

 

 

1:4600

 

 

 

1:4600

 

 

Рис 42

Н а рис. 43 и 44 приведены

гистограммы распределения оши­

бок фотограмметрических отметок точек местности дл я данных,

приведенных в табл . 39 при f/(

= 70 100 мм. Д л я определения от­

меток по снимкам масштаба 1 : 15 000 д л я всех fh были

вычислены

асимметрия, эксцесс и значения вероятностей

Р (Я.) в

соответст­

вии с критерием согласия

А. Н . Колмогорова,

а д л я отметок,

опре­

деленных по аэроснимкам

масштаба 1 : 5000,

асимметрия

и экс-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ