- •Тема 1. Предмет фотограмметрия и дистанционное зондирование территории.
- •Понятие фотограмметрии и дистанционного зондирования
- •Взаимосвязь основных направлений использования снимков и наименования направлений
- •История развития фотограмметрии
- •Тема 2. Физические основы аэро- и космических съемок
- •Электромагнитное излучение, используемое при съемках
- •Факторы, влияющие на дешифровочные свойства аэрокосмических снимков
- •Тема 3. Аэрофотосъемка
- •1. Технические показатели аэрофотосъемки и этапы аэросъемочных работ
- •2. Виды афс
- •3. Продольное и поперечное перекрытие афс
- •4. Оценка качества результатов аэрофотосъемки
- •5. Особые условия проведения аэрофотосъемки городских территорий
- •Тема 3. Космическая съемка
- •1. Понятие космической фотосъемки и ее особенности
- •2. Условия получения космических снимков
- •3. Технические показатели космической съемки
- •4. Космические съемочные системы
- •Тема 4: Одиночный снимок
- •1. Основные элементы центральной проекции
- •2. Влияние угла наклона афа на метрические свойства снимков
- •Смещение точек снимка
- •Изменение масштаба снимка
- •Искажение площадей
- •Искажение направлений
- •Влияние рельефа местности на метрические свойства снимков
- •Смещение точек снимка
- •Влияние рельефа местности на изменение масштаба изображения отдельных участков местности
- •Искажение площадей
- •Искажение направлений на снимке рельефа местности
- •5) Влияние прочих факторов на геометрические свойства снимка
- •6) Совместное влияние рельефа местности и угла наклона снимка на его геометрические свойства
- •Тема 5: Пара снимков План:
- •1. Зрительный аппарат человека и его возможности
- •2. Стереоскопическая съемка. Стереоскопический эффект
- •3. Способы стереоскопического наблюдения снимков
- •4. Поперечный и продольный параллаксы точек снимка
- •5. Определение превышений точек местности по паре снимков
- •6. Простейшие измерительные стереоприборы
- •Тема 6: Фотосхемы и стереофотосхемы План:
- •Понятие фотосхемы
- •2. Способы изготовления фотосхем
- •3. Масштаб фотосхемы и ее метрические свойства
- •4. Стереофотосхемы
- •Тема 7: Вторичные информационные модели
- •1. Увеличенные снимки
- •2. Цифровые модели местности, планы, карты
- •3. Элементы ориентирования одиночного снимка
- •Определение элементов ориентирования снимка
- •4. Цифровые модели рельефа
- •Элементы внешнего ориентирования пары снимков
- •Элементы взаимного ориентирования пары снимков
- •Тема 8: Дешифрирование материалов аэро-и космических съемок
- •Понятие и классификация дешифрирования
- •2. Материалы съемки, используемые при дешифрировании
- •3. Генерализация информации при дешифрировании
- •4. Визуальный метод дешифрирования
- •5. Дешифровочные признаки, используемые при визуальном дешифрировании
- •6. Технология визуального дешифрирования
- •Тема 9: Дешифрирование аэрофотоснимков для создания базовых карт (планов) состояния и использования земель План:
- •1. Задачи и содержание кадастрового дешифрирования снимков
- •2. Объекты дешифрирования при создании базовых карт земель масштаба 1:10 000.-1:25 000 и их признаки
- •Тема 10: Дешифрирование снимков поселений для целей кадастра и инвентаризации земель
2. Влияние угла наклона афа на метрические свойства снимков
Смещение точек снимка
На снимке равнинной местности (рис. 2, плоскость Е), полученном при отвесном положении оптической оси съемочной камеры, элементы ситуации изобразятся без искажений. Сетка квадратов на местности, напр., изобразится на снимке подобной сеткой в масштабе:
Наклон камеры на некоторый угол аР нарушит подобие — изображение сетки квадратов перспективно преобразуется (рис. 3). На рис. 4 показаны: в позитивном варианте горизонтальный снимок Р0 и наклонный снимок Р, а также равнинная местность Е в сечении их плоскостью главного вертикала. Снимки Ро и Р пересекутся по горизонтали hchc, так как oS= =f. В прямоугольных треугольниках и общая гипотенуза и равные катеты; следовательно, эти треугольники равны; поэтому Sc — биссектриса угла аР a точка с лежит на hchc.
Рис. 3. Наклонный снимок равнинной местности
Рис. 4. Смещение точек снимка вследствие его наклона
Произвольно выбранные на снимке точки а и b , изобразятся на снимке Ро точками а0 и bо. Приняв за начало отсчетов общую для обоих снимков точку с, отложим на снимке Ро отрезки и . В результате получим размеры смещения изображения точек А и В соответственно и .
Значение δа для точек, расположенных не на главной вертикали, будет зависеть также от угла φ, отсчитываемого от положительного направления главной вертикали до направления, исходящего из точки с на анализируемую точку, например на точку а (рис.5), против хода часовой стрелки.
(2)
где rс — отстояние определяемой точки снимка от точки нулевых искажений.
Рис.5 Правило измерения углов φ при определении смещения точек снимка вследствие его наклона
Анализ формулы показывает:
смещения ,возрастают при увеличении угла и уменьшении фокусного расстояния съемочной камеры;
точки, расположенные на горизонтали hchc, не смещаются;
максимальные смещения точек при определенном значении rс будут в точках, располагающихся на главной вертикали (cosφ = ±l);
точки, расположенные от горизонтали hchc в сторону положительных абсцисс, смещаются к точке с, а в сторону отрицательных абсцисс — от точки с (на рис.6 a0, b0, d0 , e0 — положение точек на горизонтальном снимке).
При использовании снимков плановой съемки (а < 3°) можно применять упрощенные формулы:
или (3)
так как выражение имеет существенно меньшее значение в сравнении с величиной f. В формуле выражены через хс — абсциссу точки в системе координат vov — ось х, hchc — ось у (рис. 5).
Изменение масштаба снимка
Различие по величине смещения точек за влияние угла наклона снимка обусловливает непостоянство масштаба по полю кадра. Ранее отмечалось, что точки, расположенные на линии hchc, за влияние наклона не смещаются. Очевидно, масштаб по этой линии будет постоянным и равным масштабу горизонтального снимка:
(4)
Горизонталь hchc называют линией неискаженных масштабов. На прочих горизонталях масштаб также будет постоянным, но на каждой горизонтали свой. Его выражают формулой:
(5)
в которой хс — абсцисса горизонтали при начале координат в точке с. Масштаб вдоль главной вертикали определяют по формуле:
(6)
Масштаб по произвольному радиальному направлению может быть вычислен по формуле:
(7)
В результате анализа формул 5 и 7 можно установить:
масштаб по главной вертикали изменяется быстрее, чем последовательно по горизонталям;
в точке с масштаб бесконечно малого отрезка по вертикали и любому другому направлению равен масштабу в той же точке по горизонтали. Этот масштаб называют главным;
масштаб в части снимка с положительными абсциссами мельче, а в части с отрицательными абсциссами крупнее главного.
Используя формулы, можно решить ряд практических задач, например определить возможности выполнения метрических действий непосредственно по снимку равнины с помощью его среднего масштаба. Такая задача может возникнуть, например, при нанесении промерами на снимок не изобразившихся по тем или иным причинам объектов (досъемка при дешифрировании). При создании кадастровых планов и карт досъемочные работы выполняют с использованием линейных промеров длиной 15... 25 мм на снимке. Средняя абсолютная погрешность измерения линий на снимке в полевых условиях — 0,15...0,20 мм. Средняя относительная погрешность при этом будет примерно 1/100. Погрешность за разномасштабность, обусловленная наклоном снимка, должна быть примерно той же и точнее.
Ранее установлено, что наиболее интенсивно масштаб снимка изменяется вдоль главной вертикали. Поэтому допустимость выполнения метрических действий непосредственно по снимку равнины должна определяться именно по этому направлению. Критерием допустимости может быть среднее относительное отклонение знаменателя масштаба изображения вдоль главной вертикали (mvv) от знаменателя главного масштаба снимка (m):
Аэрофотосъемку в целях создания кадастровых планов и карт выполняют преимущественно с использованием гиростабилизированных АФУ. Поэтому в большинстве случаев метрические действия непосредственно на снимках равнины можно выполнять с использованием единого главного масштаба, определяемого по известным значениям/и Н, с помощью измерений в натуре базисов или по координатам опознанных на снимках точек геодезической опоры.
Для поиска путей решения той же задачи при недостаточной точности использования среднего масштаба рассмотрим рисунок 8.7, на котором тонкими линиями показана сетка квадратов (прообраз) с поворотными пунктами общей границы ао, b$, do и /0, а также преобразованное за наклон снимка изображение прообраза. Поворотными пунктами последнего будут a, b, du I.
Для повышения наглядности характера преобразования в данном случае использован простейший вариант — главная вертикаль снимка vov проходит через центр сетки и совпадает с одним из направлений ее сторон. Квадраты при этом преобразуются в трапеции. В общем же случае — в четырехугольники более сложной конфигурации. Для иллюстрации этого утверждения воспользуемся репродукцией картины Н. Н. Ге (рис. 8.8), на которой квадратные элементы пола наблюдаются под значительным углом (в нашей терминологии — под углом съемки ар) случайного направления.
Вернемся к рисунку 8.7. При существенном изменении масштаба изображения квадратов в пределах всей сетки, например в зонах при точках avid (обозначены окружностями), в пределах каждой из этих зон разномасштабность существенно меньшая.
Рис. 8. Иллюстрация перспективного искажения произвольно ориентированной сетки квадратов относительно направления главной вертикали
Следовательно, необходимая точность выполнения метрических действий непосредственно по снимку может быть достигнута путем использования отдельных масштабов для его разных зон — частных масштабов.