До змістовного модуля № 2

Лабораторна робота № 10

Тема: Проектування , розрахунок завдання на повітряне фотографування та складання технічного проекту польової планової підготовки аерофотознімків.

Кількість годин: 16 години.

Кількість балів: 16 бали.

Матеріальне забезпечення:

1. Навчальні карти масштабів: 1:10 000, 1:25000, 1:50 000, 1:100 000.

2. Аерофотознімки

3. Прилади для креслення.

4. Калькулятори.

1. Мета заняття

1. Закріплення теоретичних знань щодо основ організації виконання топографічної аерофотозйомки для забезпечення процесу створення топографічних карт аерофототопографічним способом.

2. Вивчення методики проведення розрахунків на повітряне фотографування місцевості при створенні топографічних карт аерофототопографічним способом.

3. Вивчення методики проведення складання технічного проекту польової планової підготовки аерофотознімків.

4. Отримання практичних навичок проведення розрахунків на повітряне фотографування місцевості при створенні топографічних карт аерофототопографічним способом та оформлення проекту на ділянку повітряного фотографування і польової планової підготовки аерофотознімків.

2. Методичні вказівки

Під час підготовки до виконання лабораторної роботи вивчити:

- існуючі способи створення та оновлення топографічних карт;

• класифікацію видів повітряного фотографування;

• методику проведення розрахунків на повітряне фотографування

• методику складання технічного проекту польової планової підготовки аерофотознімків.

3. Рекомендуємо література

1. Лобанов А.Н. “Фотограмметрия”. М. “Недра”, 1984.

2. Білокриницький С.М. «Фотограмметрія і дистанційне зондування Землі». Чернівці «Рута», 2007.

4. Необхідні відомості з теорії.

   1. Проектування , розрахунок завдання на повітряне фотографування.

Створення топографічних карт аерофототопографічним способом за матеріалами топографічної аерофотозйомки здійснюється двома методами: комбінованим і стереотопографічним. Виходячи з цього, вибір того чи іншого методу створення топографічної карти передбачає встановлення певних вимог до проектування і виконання аерофотознімальних робіт.

Проект виконання аерофотозйомки, що є складовою технічного завдання, складається на робочій карті, масштаб якої повинен бути у 3 – 5 разів дрібніше масштабу аерофотозйомки. На кальку наносяться границі району аерофотозйомки та вісі аерофотозйомочних маршрутів.

Район зйомки на карті розподіляють на знімальні трапеції та найменші ділянки зйомки. Найменшою ділянкою зйомки при проектування топографічної аерофотозйомки при створенні топографічних карт в масштабі від 1: 2 000 до 1 : 50 000 є ділянка в межах однієї знімальної трапеції більш дрібного масштабу. Межі найменших зйомочних ділянок обов’язково повинні співпадати з рамками трапецій топографічних карт. Найменші зйомочні ділянки об’єднуються у одну зйомочну ділянку, якщо різниця відміток висот їх середніх площин не більше 0,1Н – для рівнинної і не більше 0,2 Н – для гірської місцевості (Н – висота польоту літака над середньою площиною ділянки зйомки). Після розподілу району на зйомочні ділянки виконується розрахунок усіх необхідних елементів для кожної ділянки. За отриманими результатами складають спеціальну таблицю, в якій для кожної ділянки виписують її номер, номенклатуру трапеції, площу ділянки S_діл. , довжину С та ширину D. З карти в таблицю заносять висотні характеристики ділянок – А_max. та А_min. , за якими визначають висоти середньої площини ділянки місцевості за формулою:

, (1)

де А_max. – максимальна відмітка висоти в межах ділянки, А_min. - мінімальна відмітка висоти в межах ділянки.

Висотні характеристики наносять на спеціальну схему трапецій або ділянок – картограму.

Далі визначаємо найбільше перевищення h над середньою площиною за формулою:

. (2)

В залежності від наявного парку топографічних та фотограмметричних приладів визначають коефіцієнт збільшення K_t - відношення масштабів карти, що створюється, та матеріалів аерофотозйомки за формулою:

. (3)

Якщо відомий масштаб карти, що створюється, то знаменник масштабу топографічних аерофотознімків обчислюється за формулою:

= _к.  . (4)

В залежності від конкретного призначення аерофотозйомки визначають фокусну відстань камери аерофотоапарата:

- у випадку коли матеріали аерофотозйомки призначені для складання фотопланів за формулою:

(мм), (5)

де - максимальне перевищення рельєфу на ділянці в метрах;

- середня похибка положення твердих контурів на карті, яка створюється, у мм ( = 0,5 мм).

r_сер. – середнє значення радіусу робочої площини аерофотознімка (r_сер. = 70 мм для аерофотознімків формату 1818 см).

• у випадку коли матеріали аерофотозйомки використовуються для побудови геометричної моделі місцевості (для забезпечення достатньої точності зображення рельєфу по стереопарі топографічних фотознімків) на стереофотограмметричному приладі, за формулою: , (6)

де b – середня величина базису фотографування на аерофотознімках при встановленому поздовжньому перекритті p  60%;

h – визначена висота перерізу рельєфу місцевості (м);

м _зн. – знаменник масштабу топографічних аерофотознімків;

м_Р – середня помилка вимірювання поздовжніх паралаксів за допомогою стереофотограмметричного приладу (м_Р = 0,02 мм).

Середня похибка зображення рельєфу на топографічній карті може сягати 1/3 висоти перерізу рельєфу горизонталями. При значних перевищеннях рельєфу місцевості подальше використання топографічних аерофотознімків з метою складання фотопланів та для зйомки рельєфу на стереофотограмметричних приладах вимагає проведення одночасної аерофотозйомки двома аерофотоапаратами з різним значенням фокусної відстані.

Висоту фотографування над середньою площиною обчислюють (в метрах) за формулою:

, (7)

де m _зн. – знаменник встановленого масштабу аерофотозйомки;

f – фокусна відстань камери аерофотоапарата (мм).

Далі визначаємо висоту польоту носія аерофотозйомочної апаратури над рівнем моря (абсолютну висоту фотографування) за формулою:

Н_абс. =Н + А _{сер. пл.} (8)

та висоту польоту над аеродромом за формулою:

Н_А =Н_абс. - А _А , (9)

де А _А – значення висоти аеродрому.

Величина поздовжнього перекриття приймається стандартною (найчастіше – 60%), а поперечне перекриття підраховується з урахуванням рельєфу, висоти фотографування та масштабу аерофотозйомки.

Розрахунок величини поперечного перекриття топографічних аерофотознімків здійснюється за формулою:

, (10)

якщо масштаб аерофотозйомки крупніше 1 : 10 000;

або використовують формулу:

, (11)

для масштабу аерофотозйомки 1 : 10 000 - 1 : 25 000;

, (11)

для масштабу аерофотозйомки дрібніше 1 : 25 000.

При встановленому відсотку повздовжнього перекриття базис фотографування буде дорівнювати:

, (12)

де l – розмір сторони аерофотознімка.

Значення повітряного базису фотографування підраховується за формулою:

. (13)

Значення відстані між маршрутами фотографування у масштабі аерофотозйомки обчислюється:

, (14)

а відстань між маршрутами аерофотозйомки на місцевості буде дорівнювати:

. (15)

Кількість аерофотознімків в маршруті аерофотозйомки обчислюється:

, (16)

де С – довжина ділянки вздовж вісі маршруту аерофотозйомки. Три аерофотознімки додаються з метою, щоб маршрут аерофотозйомки продовжувався за межі ділянки не менш ніж на один базис фотографування.

Кількість маршрутів аерофотозйомки К на ділянці довжиною D буде:

. (17)

Один аерофотозйомочних маршрут додається для того, щоб забезпечити аерофотознімками північні та південні межі ділянки району робіт зі створення (оновлення) топографічних карт.

Кількість топографічних аерофотознімків на ділянку аерофотозйомки можливо визначити за формулою:

. (18)

Для цього попередньо необхідно знайти корисну площу аерофотознімка, як добуток величини базису фотографування на відстань між маршрутами аерофотозйомки:

, (19)

а кількість аерофотознімків N , що необхідна для аерофотозйомки ділянки місцевості площею S_діл. знайдемо за формулою:

. (20)

Але в цьому випадку не враховується кількість аерофотознімків та маршрутів аерофотозйомки, що забезпечують покриття меж ділянки аерофотозйомочних робіт.

До аерофотозйомочних розрахунків відноситься визначення кількості метрів аерофотоплівки за формулою:

, (21)

де 0,19 – розмір кадру (18 см) з між кадровим проміжком (1 см), значення якого подається в м. На кожну котушку аерофотоплівки передбачається 4 м технологічних відходів. Якщо відома довжина однієї котушки аерофотоплівки l, то можна підрахувати необхідну кількість котушок аерофотоплівки l_k за формулою:

, (22)

де l – подано у метрах. Звичайно використовують котушки аерофотоплівки довжиною 60 або 120 метрів.

Довжина аерофотоплівки (в м) для реєстрації покажчиків радіовисотоміру обраховується в залежності від кількості аерофотознімків N за формулою:

. (23)

Розрахунок необхідної кількості аерофотоплівки (в м) для реєстрації покажчиків статоскопу l_{пок. ст.} виконується за часом, який необхідний на виконання аерофотозйомки T_s , та швидкістю протягу цієї плівки, що дорівнює 1,1 м/г, за формулою:

. (24)

Запас фотоплівки у касеті фоторегістратора радіовисотоміру дорівнює 20 м, а у касеті фоторегістратора статоскопу 22 м.

Час роботи на ділянці аерофотозйомки (аерофотозйомочний час) дорівнює:

, (25)

де L_s = K(C+3B) – довжина усіх маршрутів з урахуванням забезпеченості меж району аерофотозйомки.

Середня тривалість аерофотозйомочного дня встановлюється наступною:

- 3 години для рівнинних районів на південь від 58 північної широти;

- 2,5 години для рівнинних районів на північ від 58 північної широти;

- 2 години для гірських районів з висотами до 3000 м;

- 1,5 години для гірських районів з висотами більше 3000 м.

Встановлення інтервалів фотографування виконується вже після визначення курсу слідування безпосередньо в польоті. Орієнтовно інтервал (Т) можна визначити у секундах за формулою:

, (26)

де W – швидкість польоту аерофотознімального літака в м/с; В – повітряний базис фотографування в м (якщо W виражена в км/год. то ).

Швидкість літака встановлюється такою, щоб за величину максимально допустимої витримки () величина лінійного зсуву (змазу) фотозображення _ф не перевищувала 0,05 мм.

Величина лінійного зсуву визначається за формулою:

, (27)

де значення максимальної витримки при _ф = 0,05 мм буде виражатися:

. (28)

Так як витримка виражається дробом з одиницею у чисельнику то сприятливіше знаходити знаменник:

, (29)

де висота фотографування H в мм, а швидкість літака W у км/год.

На підставі отриманих результатів остаточно приймається рішення щодо визначення типу аерофотоапарата, який буде використовуватися для аерофотозйомки з метою картографування.