4. Цифровые модели рельефа

Цифровая модель рельефа (ЦМР) — это цифровое представле­ние земной поверхности как непрерывного явления, описываю­щее ее с определенной точностью. Под ЦМР понимают множе­ство точек с известными геодезическими координатами и правило определения высоты любой другой точки, не вхо­дящей в это множество. Точки с известными геодезическими ко­ординатами в данном случае принято называть высотными пике­тами. Правило определения высоты называют правилом интерпо­ляции высот, или аналитической моделью рельефа (AMP).

Методы построения цифровых моделей рельефа различаются по схемам расположения высотных пикетов и по способам интер­поляции высот в промежутках между ними.

По схемам расположения высотных пикетов ЦМР делят на ре­гулярные, полурегулярные и структурные.

В регулярных моделях высотные пикеты расположены в узлах се­ток квадратов, прямоугольников или равносторонних треугольни­ков. Недостатком этих моделей является то, что наибо­лее значимые точки рельефа, находящиеся на линиях тальвегов и водоразделов, перегибах скатов, могут оказаться между узлами сетки и не отобразиться на ЦМР. В связи с этим важно выбрать оптимальный шаг сетки, так как с его увеличением возрастают по­грешности ЦМР, а с уменьшением — объем ЦМР, время и сред­ства на ее создание.

В полурегулярных моделях высотные пикеты распола­гают на поперечниках к заданным линиям. Пикеты могут нахо­диться на поперечниках либо на одинаковых расстояниях дру друга, либо на перегибах скатов. Полурегулярные ЦМР в основ­ном используют при проекти­ровании трасс линейных соору­жений (дорог, линий электро­передач, нефте- и газопроводов и т. п.).

Для наиболее правильного описания характера рельефа меньшим числом высотных пикетов создают структурные ЦМР. В этих моделях поло­жение высотных пикетов определяется структурой рельефа —их выбирают в его характерных точках.

Координаты высотных пикетов, используемых для построения ЦМР, могут быть получены в результате полевых геодезических измерений, по топографическим картам, по результатам воздуш­ного и космического лазерного сканирования, путем стереофотограмметрической обработки снимков.

Для определения отметок точек, находящихся между высотны­ми пикетами, применяют различные способы линейного и нели­нейного интерполирования.

Элементы внешнего ориентирования пары снимков

Элементы внешнего ориентирования пары снимков определя­ют их пространственное положение во время фотографирования. К ним относятся:

• геодезические координаты левого и правого цент­ров проекции;

• углы наклона и поворота левого и правого снимков.

Таким образом, пара снимков имеет 12 элементов внешнего ориентирования.

Расположить пару снимков в геодезическом пространстве так, как она располагалась во время фотографирования, можно, используя иные 12 элементов ориентирования: 5 элементов вза­имного ориентирования пары снимков и 7 элементов внешнего (геодезического) ориентирования построенной модели местно­сти.

Элементы взаимного ориентирования пары снимков

Элементы взаимного ориентирования — угловые элементы — определяют взаимное положение пары снимков во время фотогра­фирования, при котором каждая пара соответственных лучей пе­ресекается. Все множество точек пересечения соответственных лу­чей является пространственной моделью местности.

В фотограмметрии используются две системы взаимного ори­ентирования пары снимков, которые отличаются выбором систе­мы пространственных координат. В обеих системах началом явля­ется левый центр фотографирования S .

В первой системе — базисной — ось X совмещена с базисом фо­тографирования, главный луч левого снимка находится в плоскости XZ. Таким образом, в этой системе координат у левого снимка отсутствует поперечный угол наклона a_i. Угловыми элементами ори­ентирования правого снимка будут:

взаимные углы наклона снимков Аа — продольный, Дю — попе­речный и А_i — угол поворота снимков.

Направление базиса фотографирования определяют углы т. (го­ризонтальный угол поворота базиса) и v (вертикальный угол на­клона базиса).

Элементы взаимного ориентирования в системе левого снимка: Аа, Аю, Аж, т, v.