10. Измерение превышений на стереометре стд-2

11. Аналитическая фототопографическая съемка

Технология работ по стереофотограмметрическим измерениям

Аналитическая стереофотограмметрическая система, принципиальная схема которой представлена на рисунке, содержит:

• стереокомпаратор, служащий для стереоскопического наблюдения и измерения стереопары снимков;

• компьютер;

• штурвалы Х, У, Z , служащие для задания значений координат точек фотограмметрической и внешнеориентированной моделей и для перемещения кареток снимков стереокомпаратора. В некоторых системах вместо штурвалов используют трекбол, дигитайзер или другие устройства.

Стереокомпаратор аналитической стереофотограмметрической системы включает бинокулярную оптическую систему наблюдения с измерительными марками и измерительные системы снимков стереопары, каждая из которых содержит каретку снимка, выполненную с возможностью перемещения по осям х и у. (В некоторых системах по одной из осей перемещается наблюдательная система )

Каждая каретка снабжена датчиками координат х и у её положения и устройствами для её перемещения. Датчики координат и устройства перемещения кареток связаны посредством интерфейса с компьютером.

На осях вращения штурвалов X, Y, Z установлены круговые импульсные датчики, через интерфейс связанные с компьютером. При вращении штурвалов датчики вырабатывают импульсы, число которых пропорционально углу поворота штурвалов. В зависимости от числа, скорости поступления импульсов или направления вращения штурвалов компьютер вырабатывает команды на перемещение кареток стереокомпаратора или задаёт значение пространственных координат точек модели – X, Y, Z.

При фотограмметрической обработке стереопар снимков на аналитических стереофотограмметрических системах выполняются следующие процессы.

1. Калибровка измерительных систем стереокомпаратора.

Калибровка выполняется с целью определения систематических ошибок для последующего их учёта при измерении снимков. Калибровка выполняется при установке аналитической стереофотограмметрической системы и повторяется через 1-3 месяца;

2. Внутреннее ориентирование.

Этот процесс выполняется для определения параметров положения и ориентации снимков в каретках стереокомпаратора, а также для определения параметров систематических искажений снимка, вызываемых деформацией фотоматериала.

3. Взаимное ориентирование.

Этот процесс включает измерение координат точек на стереопаре снимков и определение значений элементов взаимного ориентирования.

4. Внешнее ориентирование.

Этот процесс включает измерение координат опорных точек в системе координат фотограмметрической модели и определение значений элементов внешнего ориентирования фотограмметрической модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары. Для выполнения этого процесса на аналитической стереофотограмметрической системе строится фотограмметрическая модель.

5. Измерение координат и высот точек объекта (местности).

Этот процесс выполняется при создании карт, цифровых моделей рельефа и решении других измерительных задач, выполняемых по стереопаре снимков. Для выполнения этого процесса на аналитической стереофотограмметрической системе строится внешне ориентированная модель.

Калибровка измерительных систем стереокомпаратора АСФС

Калибровка измерительных систем стереокомпаратора производится с помощью специальной измерительной сетки, представляющей собой плоскопараллельную стеклянную пластину, на одной из поверхностей которой нанесена сетка крестов, координаты которых известны с высокой точностью (до 0.5 мкм) (рис 1).

Измерительную сетку закладывают в каретку стереокомпаратора и измеряют координаты крестов в системе координат измерительной системы .

Для исключения систематических ошибок измерительных систем обычно используют формулы аффинных преобразований

(1)

или

(2)

В формуле (1) и (2):

- координаты точки в системе координат измерительной системы;

- координаты точки в системе координат измерительной сетки (истинные значения координат, которые мы в дальнейшем будем называть координатами в системе координат калибровочной измерительной системы);

-параметры аффинного преобразования;

П -матрица аффинного преобразования.

Параметры являются координатами начала СК измерительной сетки в СК измерительной системы, а посредством параметровучитывают неперпендикулярность осей СК измерительной системы и отличие масштабов датчиков координат от номинальных значений.

Каждый измеренный крест измерительной сетки позволяет составить два уравнения поправок:

(3)

Очевидно, что для определение 6 параметров аффинного преобразования необходимо измерить не менее 3 крестов не лежащих на одной прямой. Обычно при калибровке измеряют 25 крестов, равномерно расположенных на измерительной сетке.

Определение параметров аффинного преобразования производят в результате решения системы уравнений поправок (3) по методу наименьших квадратов.

По значениям поправок определяют средние квадратические ошибки измерения координат х и у (точность измерительных систем стереокомпаратора )

, (4)

где n- количество измеренных крестов.

При последующей фотограмметрической обработке снимков вычисление координат точек снимка в СК калиброванной измерительной системы производят по формулам:

, (5)

или

,(6)

При обработки снимков на аналитической стереофотограмметрической системе возникает задача определения координат точек в СК измерительной системы по значениям их координат в СК калиброванной измерительной системы.

Эти определения производят по формулам:

, (7)

или

, (8)

в которых - элементы обратной матрицы