
- •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.
6.2.2 Летносъемочный процесс
Как указывалось выше, целью лётно-съёмочных работ является получение аэрофотоснимков местности определенного качества. Аэрофотосъёмка для картографических целей производится АФА, как правило, с пилотируемых самолётов, пролетающих над местностью по заранее намеченным на карте маршрутам (маршрут - ряд перекрывающихся снимков одного направления). Прокладывают их так, чтобы снимки без разрывов покрывали всю картографируемую территорию. Для этого планируют и поперечные перекрытия Q между снимками смежных маршрутов. Для того чтобы получить снимки заданного качества, перед фотографированием местности выполняют расчет параметров аэрофотосъемки и составляют полетную карту на топографической основе, как правило, более мелкого масштаба, чем масштаб аэрофотосъёмки.
Для расчета необходимо знать размеры съёмочного участка, масштаб составляемого плана, фокусное расстояние аэрофотоаппарата, масштаб фотографирования и характеристику местности (в частности, его рельефа).
Съёмочный участок наносят на полетную карту. Обычно его границами служат рамки трапеций. При съёмках с целью создания карт и планов в масштабах 1:25 000, 1:10 000, 1:5 000, 1:2 000 минимальный размер съёмочного участка ограничивается рамками трапеций в масштабе на один ряд более мелком, чем масштаб фотографирования. Например, при съёмке с целью создания карты в масштабе 1:25 000 минимальный съёмочный участок ограничивается рамками трапеции масштаба 1:50 000. Если создаются топографические планы в масштабах 1:1 000 и 1:500, площадь съёмочного участка не должна быть менее 1 км2.
Для стереотопографического метода съемки важно учитывать, что точность определения высот точек по результатам измерения продольных параллаксов обратно пропорциональна высоте фотографирования. Значит, при заданном масштабе фотографирования, чтобы лететь пониже, необходимо использовать короткофокусные АФА (f = 70 – 100мм). Если технологией предусмотрено составление фотоплана, то возникает противоречие, так как для уменьшения смещения точек за рельеф следует лететь повыше (Это не относится к цифровой технологии, если предполагается процесс ортофототрансформирования снимков). В такой ситуации фотографирование местности выполняют двумя коротко и длиннофокусными АФА, при соотношении масштабов фотографирования 1:2. При этом фотографирование в одном направлении осуществляют двумя камерами, в обратном – только длиннофокусным АФА. В процессе составления плана снимки с мелким масштабом используют для стереоскопической рисовки рельефа, крупномасштабные снимки – для составления фотопланов и дешифрирования.
Масштаб фотографирования зависит от масштаба составляемого плана, высоты сечения рельефа, а также от возможного соотношения между масштабами снимка и составляемого плана (то есть от характеристик используемого фотограмметрического оборудования). В инструкции [9, табл. 16 и 17] приведены соответствующие рекомендации. В цифровой фотограмметрии, где пределов на увеличение практически нет, указанное выше соотношение не следует выбирать более 10 (имея в виду, предельную графическая точность, равную 0.1 мм, и точность измерения снимков на мониторе компьютера не выше 0.01 мм).
После выбора m и f.рассчитывают высоту фотографирования Н над средней плоскостью съёмочного участка H = mf.
Величины продольного Р и поперечного Q перекрытий регламентированы основными положениями [7], но в любом случае для обработки стереопар Р не должно быть меньше 50 %. Поперечные перекрытия Q ограничивают 20-40 %.
Значения Р (заданное) и Q (расчетное) регламентируют длину базиса фотографирования В и расстояние между осями смежных маршрутов D. Они вычисляются по формулам:
|
(145) |
где lx и ly – длины сторон снимка, расположенные соответственно вдоль и поперёк маршрута.
Протяжённости съёмочного участка по направлению полёта Lx и в поперечном направлении Ly измеряются по карте. Имея значения Lx и Ly, можно установить число маршрутов N и число снимков n в каждом маршруте.
|
(146) |
Два снимка и один маршрут добавляют для обеспечения границ съёмочного участка, а каждую из дробей при вычислении округляют в сторону большего целого числа. Общее число снимков k = Nn.
Чтобы выполнить съёмку с заданным продольным перекрытием, рассчитывается интервал τ между экспозициями в секундах, по формуле:
|
(147) |
где В – базис фотографирования в км, а W - путевая скорость самолета в км/час.
Поскольку самолет в момент экспозиции летит, точки на снимке изображаются отрезками (изображение смазывается). В соответствии с основными положениями [7] допустимая величина δ «смаза» равна 0.05 мм. Добиваются удовлетворения этого требования либо применением в АФА компенсатора сдвига изображения, либо расчетом предельно допустимой экспозиции t по формуле:
|
(148) |
Используя результаты выше приведенных расчетов, для каждого съёмочного участка на полетную карту наносят оси маршрутов. На каждом маршруте выбирают ориентиры и указывают их магнитные путевые углы.
Фотографирование каждого съёмочного участка выполняется непрерывными маршрутами одним и тем же аэрофотоаппаратом, при одних и тех же перекрытиях и неизменной высоте полета по отношению к его средней плоскости. Аэрофотосъёмка может выполняться с использованием гиростабилизирующей системы и специальных приборов. Производится она в основном в безоблачную погоду при высоте Солнца над горизонтом не менее 20°.
В процессе производства аэрофотосъёмки одновременно с получением фотоснимков фиксируются превышения и высоты точек фотографирования. В процессе съёмки могут быть определены также и их координаты.
Аэрокамера ориентируется в аэрофотоустановке так, чтобы сторона снимка была параллельна направлению полёта носителя. Если это условие не выполняется, то снимки перекрывающимися частями накладываются друг на друга уступом (образуется «ёлочка») и, как следствие, уменьшается площадь перекрытий.
Если картографируемый участок беден контурами, фотографированию может предшествовать маркировка точек местности. Это, как правило, знак на местности в форме креста, со свободным пространством в центре. Длина и ширина каждого луча должна быть не менее 0.15 и 0.05мм соответственно в масштабе снимка, а расстояние луча от центра знака – 0.05мм. Цвет знаков должен быть контрастным по отношению к окружающему фону.
После производства лётно-съёмочных работ, фотографической обработки экспонированных плёнок, нумерации негативов местности, плёнок статоскопа и радиовысотомера, на фотобумаге изготавливают контактные отпечатки (снимки) и составляют из них накидной монтаж – фотографическое изображение местности, полученное путём совмещения контактных отпечатков перекрывающимися частями.
Качество материалов аэрофотосъёмки оценивается по фотографическим и фотограмметрическим показателям. Фотографическое качество проверяется сличением аэрофильма с эталоном или посредством фотометрических определений плотностей. Проверяется также качество изображения координатных меток, часов и уровня, отсутствие механических повреждений эмульсии и т.д.
Фотограмметрическое качество оценивается с целью определения соответствия параметров полученных снимков заданным параметрам фотографирования. По измерениям на накидном монтаже проверяют: соответствие перекрытий снимков; прямолинейности маршрутов аэрофотосъёмки и параллельности базисов фотографирования сторонам снимка («ёлочки») допустимым значениям. По измерениям снимков устанавливают также соответствие фактической высоты фотографирования заданному значению; оценивают предельные углы наклона снимков и выравнивание фильма в плоскость.
Методика оценки, а также качественные и количественные характеристики допустимых показателей излагаются в нормативных документах или в специальных технических условиях, например в основных положениях [7].
В результате выполнения лётно-съёмочных работ для последующей фотограмметрической обработки получают аэронегативы, контактные отпечатки, репродукции накидного монтажа и их негативы, негативы показаний спецприборов, паспорт аэрофотосъёмки. В паспорте аэрофотосъёмки указываются: тип самолёта, на котором установлена аппаратура; фокусное расстояние аэрофотоаппарата и постоянные статоскопа; расстояние между координатными метками прикладной рамки или координаты оптических меток; величина фотограмметрической дисторсии по осям и зонам; координаты главной точки.
В заключение этого параграфа отметим, что выбор технологии обработки снимков (аналоговый она или цифровой) мало влияет на характер летносъемочных работ. Дальше этот фактор становится принципиальным. Но ряд процессов являются общими для любой технологии. К ним можно отнести трансформирование снимков, сгущение сети (фототриангуляцию) и дешифрирование. Поэтому на них и остановим пока свое внимание.