- •Кафедра инженерной геодезии
- •(Конспект лекций 6семестр)
- •1. 2 Фототопография и фототопографические съемки.
- •1. 3 Прикладная фотограмметрия.
- •1. 4 История развития фотограмметрии.
- •2. Оптические и геометрические основы фотограмметрии.
- •2.1 Построение изображения в фотокамере.
- •2.2. Характеристика фотографических объективов.
- •2.3. Характеристика фотографических материалов.
- •2.4 Принцип получения цифровых снимков
- •2.5 Центральная проекция снимка и ортогональная проекция плана.
- •2.6 Элементы и свойства центральной проекции.
- •2.7 Получение снимков местности.
- •2.8 Технические средства аэро и наземной фотосъемки.
- •2.8.1 Летательные аппараты
- •2.8.2 Аэрофотоаппараты
- •2.8.3 Вспомогательное аэрофотосъёмочное оборудование.
- •2.8.4 Оборудование для фотографирования с земли
- •2.8.5 Основные характеристики фотограмметрических цифровых камер
- •3. Аналитические основы одиночного снимка
- •3.1. Системы координат точек местности и снимка.
- •3.2. Элементы ориентирования снимка.
- •3.3. Зависимость между пространственными и плоскими координатами точки снимка.
- •3.4. Зависимость между координатами точки местности и снимка
- •3.5. Зависимость между координатами точки горизонтального и наклонного снимков.
- •3.6. Масштаб снимка.
- •3.7. Смещение точек и Искажение направлений, вызванное наклоном снимка.
- •3.8. Смещение точек и направлений на снимке, вызванное рельефом местности.
- •3.9. Определение элементов внешнего ориентирования снимка
- •4. Теория пары снимков.
- •4.1 Стереоскопическая пара снимков и элементы ее ориентирования
- •4.2 Зависимость между координитами точки местности и координатами ее изображения на паре снимков
- •4.3 Элементы взаимного ориентирования пары снимков
- •4.4 Уравнение взаимного ориентирования пары снимков
- •4.5 Определение элементов взаимного ориентирования
- •4.6 Построение модели с преобразованием связок проектирующих лучей
- •4.7 Внешнее ориентирование модели
- •4.8 Двойная обратная пространственная фотограмметрическая засечка
- •4.9 Особенности теории наземной фотограмметрии
- •4.9.1 Основные виды наземной стереофотограмметрической съемки
- •5 Стереоскопическое зрение, измерение снимков и модели.
- •5.1 Основы стереоскопического зрения.
- •5.2 Стереоскопический эффект, простейшие стереоприборы.
- •5. 3 Особенности измерения цифровых снимков
- •5. 3.1 Средства измерений
- •5.3.2 Принципы измерений (Михайлов)
- •5.3.3 Механизм корреляции изображений
- •5.3.4 Внутреннее ориентирование снимка в системе координат цифрового изображения (Михайлов)
- •5.4 Физические источники ошибок снимка
- •6. Технологии фототопографических съемок
- •6.1 Основные технологические схемы
- •6.2 Стереотопографический метод афс
- •6.2.1 Технологически схемы
- •6.2.2 Летносъемочный процесс
- •6.2.3 Трансформирование снимков и составление фотоплана
- •6.2.3.1 Общие положения
- •6.2.3.2 Перспективное трансформирование
- •6.2.4 Составление фотоплана
- •6.2.5 Понятие о привязке снимков.
- •6.2.6 Фототриангуляция
- •6.2.6.1 Основные понятия
- •6.2.6.2 Аналитическая маршрутная фототриангуляциа
- •6.2.6.3 Понятие о блочной фототриангуляции
- •6.2.6.4 Деформация модели и точность построения фотограмметрической сети
- •6.2.7 Понятие о топографическом дешифрировании снимков
- •6.2.8 Технологии, основанные на стереообработке фотоснимков
- •6.2.8.1 Классификация универсальных аналоговых стереоприборов
- •6.2.8.2 Оптические универсальные аналоговые стереоприборы
- •6.2.8.3 Универсальные приборы механического типа
- •6.2.8.4 Составление планов на спр
- •6.2.8.5 Другие приборы механического типа
- •6.2.8.6 Ортофототрансформирование
- •6.2.8.7 Автоматизация обработки снимков на фотограмметрическом оборудовании
- •6.2.8.8 Понятие об универсальных стереоприборах аналитического типа
- •6.2.9 Особенности цифрового трансформирования и составления фотоплана (Михайлов а.П.)
- •6.2.9.1 Назначение и области применения цифрового трансформирования снимков
- •6.2.9.2 Создание цифровых фотопланов (Михайлов)
- •6.2.9.3 Точности цифровых трансформированных фотоснимков и фотопланов
- •6.2.10 Основные сведения о векторизации
- •6.2.11 Построение цифровых моделей
- •6.2.12 Особенности основных отечественных фотограмметрических станций
- •6.2.12.1 Пакет photmod sp
- •6.2.12.2 Пакет photmod at
- •6.2.12.3 Талка
- •6.3 Комбинированный метод афс
- •6.4 Особенности аэрофототопографической съемки карьеров
- •7 Понятие о дистанционном зондировании.
4.6 Построение модели с преобразованием связок проектирующих лучей
И ногда строят модель, когда расстояние f' от центра проекции до снимка не соответствует фокусному расстоянию f камеры АФА. В этом случае говорят, что связка проектирующих лучей преобразована. Для того чтобы понять к чему это приводит, изменим фокусное расстояние АФА в k раз при построении модели по паре горизонтальных снимков нормального случая съемки (Рис. 42). Из рисунка видно, что условие взаимного ориентирования пары снимков при этом не нарушится, то есть каждая пара соответственных лучей преобразованных связок будет пересекаться.
Совокупность точек, в которых пересекаются соответственные лучи преобразованных связок, называется преобразованной (афинной) моделью. Однако заметим, что при преобразовании связок проектирующих лучей точка A модели переместилась в точку A. Причем, отрезок AA - параллелен оси Z, так как он лежит на линии пересечения двух отвесных плоскостей S1S1a1 и S2S2a2. Отсюда сразу же следует, что в плане никаких изменений не происходит. Изменяется только координата Z, то есть горизонтальный масштаб 1/MГ модели не изменится. Станет иным вертикальный масштаб 1/MВ, и он не будет теперь равен горизонтальному. Причем, из рисунка легко получить соотношение между их знаменателями.
Отметим, что преобразованную модель местности можно построить не только по горизонтальным, но и по плановым снимкам.
4.7 Внешнее ориентирование модели
Определив ЭВзО пары снимков (построив модель), можно получить пространственные прямоугольные координаты ее точек в условной фотограмметрической системе, причем в произвольном масштабе, так как расстояние между центрами проекций принимается произвольно, На производстве планы составляют в прямоугольной геодезической системе координат. Для перехода от условной пространственной системы координат к геодезической необходимо выполнить внешнее ориентирование модели.
На рис. 43 показаны геодезическая и фотограмметрическая SXYZ системы координат. Начало второй из них совмещено с точкой S модели, геодезические координаты которой известны.
В ведем вспомогательную систему координат с началом в точке S. Ее оси направим параллельно осям системы координат . Взаимное положение координатных систем S X Y Z и определяется углами , и .
- продольный угол наклона модели, составленный осью с проекцией оси Z на плоскость .
- поперечный угол наклона модели, заключённый между осью SZ и её проекцией на плоскость .
- угол поворота модели вокруг оси SZ, находится в плоскости XSY.
Таким образом, для внешнего ориентирования модели необходимо знать: t - знаменатель масштаба модели; геодезические координаты точки S модели и три угла , , её поворота. Эти семь величин называются элементами внешнего ориентирования модели.
Если они известны, координаты точки местности в геодезической системе координат определяются по формулам:
|
(108) |
где, A - матрица поворота, которая зависит от угловых элементов внешнего ориентирования модели. Ее направляющие косинусы a, b, c вычисляются по формулам, похожим на уравнения (18) при подстановке вместо углов , и углов , и (с учетом изменения правой системы координат на левую).
Элементы внешнего ориентирования, необходимые для преобразования фотограмметрических координат точек модели, определяются, как правило, по опорным точкам. Система уравнений (108), записанная для этих точек, содержит семь неизвестных величин. Для их определения необходимо иметь не менее трёх опорных точек, причём одна из них может быть высотной.
Задача решают графическим, графо-аналитическим или аналитическим способами. Алгоритм аналитического решения уже дважды обсуждался. Речь идет о методе итераций.
То есть, принимаются приближенные значения ЭВО модели и путем подстановки их в уравнения (108) вычисляются геодезические координаты опознаков. Они не будут равны исходным координатам. Разности lx, ly и lz между вычисленными и исходными значениями координат принимаются за свободные члены уравнений поправок , т.е:
Сами уравнения поправок имеют вид:
|
(109) |
Коэффициенты перед поправками это частые производные функций (108) по элементам внешнего ориентирования модели. И если их взять, то для некоторых из них, например, получим:
|
(110) |
Уравнения (109) решают под условием Критерием целесообразности выполнения последующего приближения являются или заданные величины поправок к приближённым значениям ЭВО модели, или заданные величины изменения этих поправок. Если полученные величины меньше установленного допуска, то решение задачи прекращается. По данным последнего приближения выполняется оценка точности определения ЭВО модели. Ошибка единицы веса находится по формуле
а средние квадратические ошибки определения ЭВО модели – по формуле (59).
Далее, используя ЭВО модели можно для всех ее точек вычислять геодезические координаты.
Если элементы ориентирования малы, а t незначительно отличается от единицы, то за начальное приближение можно принять В этом случае а остальные направляющие косинусы равны нулю. Тогда
|
(111) |
где
Формулы (111) удобны для изучения точности процесса внешнего ориентирования модели, поскольку в явном виде выражают связи между фотограмметрическими и геодезическими координатами через элементы внешнего ориентирования модели.