3.1.3 Другие полурегулярные сетки высот

3.1.3.1 Профилирование. Режим проложения профиля оператором как динамический, так и, при тщательной работе, статический. Марка движется по поверхности модели в вертикальной плоскости (в плане это прямая). Азимут движения задается программно оператором. Оператор (или коррелятор) стремится удержать марку на поверхности. В этом суть его работы. Значения высот фиксируются через заданный интервал в плане (Δ r) или через интервал по высоте (например, через высоту сечения dZ).

Формируется

в первом случае набор равно отстоящих в плане точек (регулярная в плане по направлению сетка профилей; интервалы по профилю и между смежными профилями в общем случае различны);

во втором – регулярная по высоте сеть точек, образующих в плане горизонтали.

Пример реализации: дополнительный модуль профилирования к ЦФС «Талка».

Удобны для съемки рельефа в частично закрытой местности (город) при изыскания на трассах (ж.д., шоссе, проводы газ, нефть, вода электричество). Съемка: отслеживание профиля– колесиком мыши (или автомат), кнопки мыши для переключения профиля, направления сканирования, скорости.

Недостаток. При съемке оператором (коррелятором) путем отслеживания профиля, т.е. в динамическом режиме, форма рельефа искажается, во-первых, за счет сглаживания форм при движении марки вдоль ската, во-вторых, из-за запаздывания реакции оператора (срабатывания коррелятора) в точках резкого перегиба рельефа. Устраняется изменением скорости в зависимости от сложности рельефа, повторным сканированием рельефа в прямом и обратном направлении, измерениями при прямом и обратном стерео.

3.1.3.2 Рисовка горизонталей, т.е. контурных «линий» сечения рельефа. Строится сеть отметок высот регулярная по высоте. «Горизонтали» можно проводить с фиксацией отметок заданной высоты как через равные в плане интервалы (длины дуг) – «трассирование», так и произвольно. В плане (в прямоугольной системе координат) отметки будут расположены хаотично, сетка не будет полурегулярной. Дает хорошие результаты при четко выраженных формах рельефа. Стереоскопическое совмещение видимой «линии» с поверхностью обеспечивается более четко, нежели отдельной точки (марки).

Недостаток: крайне сложно проводить горизонтали на плоской и на закрытой местности, где форма рельефа не просматривается. Пропускаются мелкие формы рельефа (меньше половины или четверти высоты сечения).

3.2 Произвольная (нерегулярная) сетки высот

3.2.1 Произвольная (нерегулярная) сетка высотных отметок

Набираются пикеты, отдельные отметки или полилинии . При построении сетки записывают все три координаты каждой точки. Точки выбирается на характерных формах рельефа, согласуясь с объектами местности ( вершина, река, обрыв, шоссе…). Плотность точек на поверхности модели определяется изрезанностью рельефа. Режим съемки статический, который обеспечивает наилучшую точность и выбор точек.

При построении нерегулярной сетки возможны следующие варианты

3.2.1. а) произвольная сетка отметок высот, выбираемых оператором.

Недостаток: хранятся все три координаты: не сохраняются изломы рельефа, не согласуется с гидрографией и ее берегами и другими горизонтальными или плоскими поверхностями. Поэтому при восстановлении детали рельефа могут пропадать, могут возникать фальшивые формы.

Это устраняется дополнением линий излома рельефа и граничных (структурных) линий (овраг, берега рек и озер , обрывы и бровки, дорожное полотно, парапеты и т.д. и т. п.)

3.2.1. б) топоаналог, проложение структурных линий рельефа, т.е. съемка по тальвегам и водоразделам, что применимо для мелких масштабов и для сложного рельефа.. Если дополнительно отрисовать контуром изломы рельефа, перегибы скатов, берега рек и т.п. и наложить условия сохранности такого контура и сгущения по нему точек, то можно заснять все детали рельефа.

Построение Произвольной сетки высот единственно эффективный, способ для фотограмметрической системы, построенной по принципу прямой связи, а именно, когда по координатам пары соответственных точек стереопары и ЭВО снимков вычисляются геодезические координаты (примеры, СК+ ЭВМ, ЦФС «Талка»). Тогда нельзя точно выдержать расстояния между точками сетки на местности. Он хорош для съемки всех элементов изрезанного рельефа, ибо при регулярной сетке мелкие формы рельефа могут быть пропущены или искажены. Большое преимущество произвольной сетки при съемке контуристых закрытых районов. Здесь мы выбираем точки везде, где удобно наводить марку и надежно работает коррелятор. Если при этом отрисовать контуром изломы рельефа, и наложить условия сохранности такого контура и сгущения по нему точек, то сможем получить все детали рельефа.

3.2.1. в) триангуляция фиксация точек, образующих систему треугольников как в геодезической сети. Сложные формы рельефа, обрисовываются более густой сетью мелких треугольников, там, где формы ровные - треугольники большие. Отстояние центра пересечения медиан треугольника от поверхности стереомодели задается точностью съемки. Это наиболее распространенная методика.(ЦФС Фотомод, ЦФС Leica и др ) Формы рельефа обрисовываются элементарными плоскими участками.

3.2.1. Используют и четырехугольники, ибо они позволяют передать изгиб поверхности на элементарной площадке, но необходимо обеспечить совпадение высот на границах четырехугольников, объем вычислений при таком отображении на экран резко возрастает. 3.2.1. Существуют и более сложные аппроксимации (поверхности Безье, технология NURBS – (B-splines)).

3.2.1. г) сплошное отождествление точек по всей стереопаре выполняется автоматом. Создается пленка точек поверхности объекта: местности и всего, что на ней. Далее идет интерактивная и последующая обработка и корректура для исключения точек выброса, для учета поверхностей зданий, деревьев и т.п.

3.2.1. д) случайная сетка высот набор точек для получения представительной выборки, позволяющей надежно вычислять общие статистические характеристики (МО или медианы, дисперсии, асимметрии и др. моменты), необходимые для решения конкретной задачи. Строится в двух вариантах

1) неоптимизированный, выбор случайных точек, что возможно при любых формах рельефа,

2) оптимизированный, выбираются характерные точки рельефа (вершины, ямы, седла), что возможно только при изрезанном рельефе, (иначе таких точек будет мало).

Особенности съемки рельефа в горизонталях

Рисуются горизонтали. В плане получается нерегулярная сетка. Высоты всех точек, относящихся к горизонтали, записываются однократно. Здесь идет дискретизация с равным шагом по высоте (в отличие от регулярной в плане), т.е. регуляризация по высоте.

Режим съемки как динамический, так и статический, по-точечно.

Горизонтали можно строить на системах с обратной связью, когда оператор, рассматривая исходные фотоснимки со всеми их искажениями, наблюдает неискаженную вблизи марки модель местности. (На станциях с прямой связью такой процесс в принципе также осуществим. Ибо задавая высоту сечения, мы, по сути, изменяем элемент внешнего ориентирования, а именно высоту фотографирования.) Важно, чтобы поле зрения оператора было ограничено, чтобы не оказывали влияния на восприятие удаленные, а следовательно, искаженные участки видимой стереомодели.

Если же фотоизображения предварительно трансформированы, то при их обработке оператор наблюдает неискаженную модель в пределах всей стереопары. Поэтому поле можно увеличить до предела. Это улучшает целостность восприятия форм рельефа.

Четкие формы рельефа наиболее верно отображаются при съемке в горизонталях. Обеспечивается передача мелких деталей рельефа. На участках модели с равнинными формами рельефа можно уменьшить высоту сечения, на крутых склонах - увеличить. Это обеспечит приближенно равномерную плотность точек по полю модели. Реально необходимо на ровных участках уменьшать высоту сечения, чтобы не было больших площадей, не обеспеченных высотами. Ибо интерполирование высот на большие расстояния приводит к флуктуациям, т.е. вычислительным ошибкам.

Линии горизонталей можно записывать более компактно, чем в прямоугольных координатах. Развертка и досгущение высот по горизонталям не приводят к грубым ошибкам и пропускам. Горизонталь можно рассматривать как отдельный объект - полилинию - с атрибутом высоты, со всеми следующими отсюда удобствами.

Очень удобно редактировать результаты съемки, ибо стереоскопическое рассматривание вектора горизонтали на фоне стереомодели позволяет более точно и подробно совместить ее с поверхностью, чем при наблюдении марки.

Автоматизация съемки рельефа возможна по следующим направлениям

установление подобия или тождественности соответственных изображений, что чаще всего достигается путем отыскания максимума коэффициента подобия, который называют корреляцией ввиду совпадения формулы вычисления

установление подобия или различия по другим статистическим характеристикам.

Установление шага квантования модели в плане ( регулярная сетка) или по высоте (горизонтали)

Выделение границ плоских участков местности (сетка треугольников= триангуляция)