Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
А. С. Ярмоленко, Е. Ю. ШошинаСтр 1 из 21Следующая ⇒
А. С. Ярмоленко, Е. Ю. Шошина ФОТОГРАММЕТРИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ
ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД 2011
УДК 528.7(075.8) Печатается по решению ББК65.32+26.12 РИС НовГУ Я73
Рецензенты: Кандидат технических наук, доцент СПбГАУ Васильев Г. В., Главный специалист по геодезическим и топографическим работам ОАО «Новгородземпредприятие» Захаров М. А.
Введение В связи с широким развитием информационных и цифровых технологий происходит автоматизация процессов аэро- и космосъемок, обработки получаемых при этом снимков, составления планов и карт, разрабатываются и совершенствуются цифровые фотограмметрические станции. В связи с этим встает острая проблема подготовки соответствующих специалистов и издания современной учебной литературы. Поскольку информационно-цифровые методы все больше находят применение в землеустройстве и кадастре, то издание современного учебного пособия по фотограмметрии и дистанционному зондированию территории является весьма актуальной задачей. Решению этой задачи и посвящено настоящее пособие, написанное для студентов специальности «Земельный кадастр» по дисциплине « Фотограмметрия и дистанционное зондирование территории». Пособие состоит из двух частей - теоретической и прикладной, реализуемой в среде цифровой фотограмметрической станции PHOTOMOD(ФОТОМОД). В данной работе на современном уровне изложен весь курс фотограмметрии за исключением наземной фотосъемки и дешифрирования. Названные разделы могут составить предмет отдельного пособия. В первой части пособия изложены следующие вопросы: виды аэрокосмических съемок, блок-схема топографического АФА, определение элементов внутреннего ориентирования снимка и дисторсии изображения. визуальный способ калибровки АФА, пример расчета элементов внутреннего ориентирования и остаточной дисторсии в визуальном способ, определение сдвига оптического изображения и его компенсация, доплеровское измерение скорости и сноса самолета, разрешающая способность объектива, диафрагма и выдержка аэрофотоаппарата, геометрические параметры плановой топографической аэрофотосъемки, оценка фотограмметрического качества аэрофотосъемочного материала, изготовление фотосхем и фотопланов, зависимость между координатами точки снимка и местности, масштаб снимка. смещение точек на наклонном снимке, трансформирование снимков, определение координат точки местности по координатам ее изображения на стереопаре снимков, взаимное ориентирование снимков, фотограмметрические методы сгущения геодезической опоры, построение аналитической аэрофототриангуляции способом связок в среде Excel.
Таким образом в этой части охвачены все вопросы аэрофотосъемки и обработки снимков. После теоретического изложения каждого вопроса приводятся числовые примеры и задачи для выполнения лабораторных работ. Все разделы сопровождаются контрольными вопросами. Теоретическая часть является исходной для изучения прикладной части пособия на базе ФОТОМОД. Во второй части пособия излагается работа с проектом в цифровой фотограмметрической системе PHOTOMOD по построению пространственной фототриангуляции, созданию цифровой модели местности, созданию объектов, экспорту данных во внешние форматы, построению ортофотопланов, работе с модулем VectOr(Панорама). Изложение ведется технологично на конкретном примере.В пособии полностью описана технология работы в одной из последних версий цифровой фотограмметрической системы PHOTOMOD, чем подчеркивается инновационность ее для учебных целей. Решение сложных задач проводится в среде системы Excel, чем также отмечается ее современность. Требования к топографическим аппаратам. В АФА изображение местности находится в фокальной плоскости, потому что расстояние Д от объектива до местности можно принимать бесконечным. В таком случае говорят, что АФА фокусирован на бесконечность АФА должны обеспечивать ортоскопичность изображения. Ортоскопичность изображения предполагает прямолинейность и параллельность оптических лучей проходящих через объектив. Нарушение ортоскопии объектива ведет к явлению дисторсии. Из-за нее изображение искажается на величину Δ (рис.1.7), так как проецирующий луч отклонился от прямолинейности. И вместо истинного изображения точки а наблюдается ее искаженное изображение а´.
Рис. 1.7. Дисторсия В связи с этим аэрофотоаппараты должны удовлетворять следующим требованиям: - остаточная дисторсия должна быть менее 1 мкм; - точность выравнивания фотопленки 1 мкм; - уменьшение сдвигов и вибраций аппарата до 50 мкм; - применение высокоразрешающих, но малочувствительных пленок; - компенсация сдвига изображения; - возможность определения в полете фотографических свойств пленки; - фиксация колибровочной сетки для учета систематических ошибок. - элементы внутреннего ориентирования камеры должны быть постоянны(рис.1.8). Рис.1.8. Элементы внутреннего ориентирования снимка Под элементами внутреннего ориентирования снимка понимают координаты главной точки снимка xo,yo системе координат, создаваемой координатными меткамии фокусное расстояние аэрофотоаппарата f. На рис.1.8 S – точка фотографирования, О – главная точка снимка, SО = f - фокусное расстояние АФА.
Ввод исходных данных Приведенные в табл.1.2 углы вводятся также в виде столбца (рис.1.11). Для удобства их значения переведены в секунды. Процесс перевода можно выполнить по приведенной формуле (рис. 1.11), расписав градусы, минуты и секунды углов по отдельным столбцам. Ниже вводятся приближенные(предварительные) значения фокусного расстояния f и элемента внутреннего ориентирования хо Иные способы калибровки АФА
Фотографический способ. В данном способе измеряются углы ψ1, ψ2 между коллиматорами(рис.1.24), а также углы ψ1´, ψ2´ на изображения марок коллиматоров m1, m2, m3. По выведенным ранее формулам определяется фокусное расстояние и дисторсия. Рис.1.24. Фотографический способ калибровки АФА Полевой способ калибровки. Этот способ включает следующие виды: а) Фотографирование искусственных объектов. Этот способ похож на фотографический. Только вместо марок коллиматоров наблюдаются точки местности. В точке установки объектива измеряют углы ψ1, ψ2. Далее фокусное расстояние и дисторсию вычисляют рассмотренным выше способом. б) Фотографирование испытательного полигона – вместо искусственных объектов фотографируются точки испытательного полигона. в) Фотографирование звездного неба – опорными здесь служат звезды зодиака, астрономические координаты которых известны.. г) Самокалибровка – в этом способе элементы внутреннего ориентирования определяются при фотограмметрическом сгущении планово-высотной опоры аэрофотосъемки. Да нный раздел будет рассмотрен нами ниже
1.5. Определение сдвига оптического изображения и его компенсация. Исходные данные приведены в таблице 1.4. Таблица1.4. Исходные данные к задаче 4.
Исходные данные приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5. Исходные данные к задачам 5 и 6.
Минимальный размер объекта на снимке равен величине , так как промежутки между раздельно передаваемыми линиями также являются объектами. Поскольку знаменатель масштаба съемки m связан с фокусным расстоянием и высотой фотографирования соотношением (Рис. 1.32),
Рис.1. 32. К масштабу горизонтального снимка.
то будем иметь минимальный размер объекта местности, распознаваемого на снимке Полагая, что R= 0,003, f = 200 мм, H = 1000 м найдем мм
Задача 1.7. Определить минимальный размер L объекта фотографирования при разрешающей способности R, фокусном расстоянии АФА f и высоте фотографирования H. Исходные данные берутся из таблицы 1.5, значение R взять из решения задачи 1.5. Обеспеченность границ. Вначале участок съемки на накидном монтаже разбивается на трапеции, границы которых определяются по идентичным контурам мелкомасштабной карты проекта съемки и снимков. Если такие граничные контура отсутствуют, то соответствующие точки получают засечками от существующих идентичных контуров. Также определяются и границы съемочного участка, которые обозначаются полосками белой бумаги шириной 5мм. Обеспечение границ достигается, если: -оси крайних маршрутов проходят по границам участков -маршруты превышают поперечную границу на 1 базис
Фотосхемы
Фотосхема - фотографическое изображение местности, составленное из плановых фотоснимков.
В равнинной и равнинно-всхолмленной местности фотосхема может рассматриваться как приближенный фотографический план. Фотосхемы применяются: - для полевого дешифрирования в качестве обзорного материала, - для измерительных работ в случаях, когда необходима более низкая точность измерений, чем на планах и картах. При изготовлении фотосхемы осуществляется монтаж аэрофотоснимков одним из следующих способов: - по начальным направлениям, - по контурам. Для выполнения измерительных операций фотосхему монтируют по начальным направлениям, для дешифрирования - по контурам. В зависимости от количества маршрутов фотосхемы бывают: - одномаршрутные, -многомаршрутные.
По начальным направлениям. Порядок изготовления фотосхемы по начальным направлениям следующий. 1. На всех снимках маршрута выбирают и накалывают центральные точки Оi и переносят их на соседние снимки. В качестве центральной точки принимается четко видимая точка контура в двухсантиметровой области центра снимка. 2. На нечетных снимках карандашом проводят начальные направления – прямые отрезки, соединяющие их центральные точки О1[A2] (рис.2.1) и изображенные на них центральные точки соседних снимков О2. 3. Примерно в середине продольного перекрытия вблизи начальных направлений накалывают контрольные точки K1, K2, … 4. На четных снимках пуансоном пробиваются отверстия во всех наколотых точках
Рис.2.1. Начальные направления О1О2
5. При монтаже снимок с пробитыми отверстиями (четный) должен быть верхним. Он укладывается так, чтобы вначале центр отверстия K1 совместился с наколом нижнего снимка. Потом снимок поворачиавается в своей плоскости так, чтобы начальное направление на нижнем снимке прошло через пробитые отверстия в точках О1 и О2 на верхнем. 6.Снимки прижимаются грузиками и разрезаются посередине продольного перекрытия. Разрезание снимков еще называют обрезкой. Она бывает совместной и индивидуальной. В данном случае осуществляется совместная обрезка. Для того, чтобы можно было восстановить взаимное положение снимков перед их разрезанием, форма линии разреза должна быть извилистой. При этом соблюдаются следующие условия. . - линию пореза рекомендуется проводить по изображениям, имеющим ровный фототон при отсутствии явно выделяющихся контуров; -линейные контуры (дороги, реки, канавы, границы сельскохозяйственных угодий и растительности) разрезаются под углом, близким к прямому; - населенные пункты по возможности необходимо обходить. Если их невозможно обойти, то разрез следует располагать по областям одинакового фона – улицам, площадям, огородам и др. Разрезают снимки скальпелем. Для соблюдения качества разреза необходимо соблюдать следующие правила: - скальпель располагается под углом 60-90 градусов к горизонтальной плоскости;
- при разрезании указательным пальцем следует надавливать на режущую часть скальпеля; - с целью исключения заминаний и разрывов снимков не делать резких поворотов скальпеля; - при недостаточной остроте поправляется скальпель на мелкозернистом бруске; - не допускается проводить скальпелем второй раз вдоль линии пореза. Если нижний снимок получился неразрезанным, то его изгибают по линии продавленной эмульсии в сторону подложки. После этого снимок разрезается снизу по сгибу. Центральные части снимков монтируют с соседними соответственно в левую и правую стороны от середины. Отрезанные краевые части снимков откладываются в сторону для дальнейшего контроля фотосхемы. Эти части снимков еще называют обрезками. 7. Центральные части снимков соединяют в одно общее изображение и на основе отмечают границы занимаемого снимками участка. Для приклеивания снимков к основе используется только безводный клей – в основном резиновый или ацетоновый. Вначале приклеивают к основе средний снимок маршрута. Для этого тонкий слой клея наносится на подложку снимка. Снимок изгибают в сторону подложки, прикладывают его среднюю часть к основе и раскатывают от середины к краям. Соседние снимки подклеивают состыковывая их с предыдущим по линии пореза так, чтобы не было разрывов и напластований.
Оформление фотосхемы. После наклеивания всех снимков осуществляется обрез фотосхемы по краям и ее зарамочное оформление (рис.2.3). Для этого над фотосхемой посередине выписывают «Фотосхема», в следующей строке указывают номенклатуру трапеции или наименование района местности фотосхемы. Над ее правым верхним углом подписывают год изготовления. Внизу фотосхемы посередине подписывается численное значение масштаба. В нижнем правом углу указывается фамилия исполнителя.
Рис. 2.3. Оформление фотосхемы.
Анализ одиночного снимка Трансформирование снимка. Трансформирование снимков – это процесс преобразования изображения снимка в проекцию создаваемой карты или плана. В фотограмметрии под трансформированием еще понимают преобразование центральной проекции снимка в ортогональную проекцию. Существуют следующие методы трансформирования: - аналитический; - графический; - фотомеханический; - оптический; - графомеханический; - цифровой. В аналитическом методе за основу принимаются известные выражения (3.12), (3.13). Известные формулы преобразуют изображение точки с координатами x, y, - f в ее изображение на горизонтальной плоскости с координатами X, Y. Если эти координаты X, Y уменьшить в определенном масштабе, то мы получим плановое положение точки. Графический метод осуществляется построением специальных проективных сеток на плане и на снимке, с помощью которых осуществляют перенос изображения снимка на план. В фотомеханическом методе трансформирование осуществляется специальными фотомеханическими приборами – фототрансформаторами. В оптическом метод е преобразование наклонного снимка в горизонтальный осуществляется оптическими проекторами. В графомеханическом применяют оптико-механические приборы, занимающие промежуточное положение между оптическими проекторами и фототрансформаторами. В цифровом методе каждый элемент цифрового изображения преобразуется из центральной проекции в ортогональную. В связи с развитием цифровых фотограмметрических систем настоящий метод является основным. В основу цифрового трансформирования снимка также полагаются известные формулы (3.12), (3.13). Чтобы получить изображение точки на горизонтальной плоскости в ортогональной проекции и в определенном масштабе m необходимо найти ее координаты: (3.14) (3.15) - высота фотографирования над конкретной точкой. На основе формул (3.14), (3.15) можно вывести формулы так называемого ортофототрансформирования – трансформирования каждой точки изображения в проекцию плана. Ортогональной проекции А°(рис.3.3) точки А соответствует проекция на плане а°. Абсцисса этой точки в соответствии с пропорцией равна . После подстановки сюда (3.12), и предполагая, что Xs=0 и Ys=0, получим (3.16) Аналогично можно записать, что (3.17)
Рис. 3.3. Влияние рельефа на трансформирование снимков По формулам (3.16) и (3.17) осуществляется ортофототрансформирование снимков. Пример. Фокусное расстояние равно 100,000мм, Хs=0м, Ys =0м, ZA°= 0м, Zs=1654,17м, Z=154,16 м. Измеренные значения координат точки на наклонном снимке, угловые элементы внешнего ориентирования снимка примем равными приведенным в примере п.3.1 Тогда следуя примеру п.3.1 найдем и соответственно
Задача 3.2. Выполнить ортофототрансформирование точки снимка по формулам (3.16), (3.17) с измеренными координатами на снимке, приведенными в табл. 3.1. Остальные элементы взять из приведенного в этом параграфе примера
Масштаб снимка В общем случае масштаб снимка зависит от углов его наклона и рельефа местности. Однако исследование его масштаба в зависимости от одного угла наклона, например, от продольного – α, имеет также практический интерес. В этом случае можно определить допуски на углы наклона, при которых снимком можно пользоваться как горизонтальным и при которых такой снимок можно считать планом для тех или иных целей. В случае одного угла наклона снимка центральная проекция имеет вид линейной перспективы (рис. 3.5)
На рис.3.5 S – центр проекции или точка фотографирования, SO – главный луч, SO = f – фокусное расстояние, Н – высота фотографирования, Е – предметная плоскость, Р – плоскость снимка, О – главная точка снимка как пересечение главного луча со снимком, α – угол наклона снимка (в данном случае только продольный), ТТ – линия основания, Q – плоскость главного вертикала (ее обозначают еще через W), υυ – главная вертикаль как пересечение плоскостей снимка и главного вертикала, hh – главная горизонталь, ii – линия истинного горизонта, I – главная точка схода, N, n – точки стояния (надира) на местности и на снимке. Обозначая отрезок изображения на снимке через dl (рис.3.6)как элементарный отрезок, а ему соответствующий на местности - dL, запишем формулу масштаба изображения:
(3.20)
Рис. 3.6. Элементарный отрезок на снимке
Для придания выводам большей общности примем, что настоящий отрезок находится под углом к оси x. Для упрощения выводов формула (3.20) несколько изменяется: . (3.21) где dx, dX – дифференциалы координат точки на снимке и на местности Поскольку то где , а dX и dY -дифференциалы координат точки местности. Выразим их через дифференциалы координат на снимке Для этого воспользуемся формулами связи координат точек снимка и местности (3.5) для частного случая, когда α=α, ω=0, κ=0 , или , zc=- f, Тогда (3.22) (3.23) , где Н – высота фотографирования. Для простоты дальнейшего изложения примем XS= YS=0, XA= X, YA= Y. Тогда (3.24) (3.25) Найдем dX, dY Раскроем скобки , и получим В учебниках по фотограмметрии эта формула несколько преобразовывается. В ней числитель и знаменатель делятся на f2 Вводится обозначение и тогда . Для вычисления dY запишем . Тогда В данной формуле с помощью выражения заменим dy через dx и запишем Числители этого выражения разделим и умножим на f, а знаменатели разделим и умножим на f². Тогда . Обозначая запишем или Зная dx, dy, найдем или . Вернемся к формуле масштаба С учетом полученного выражения для dL запишем ее так (3.26) В зависимости от значений φ и угла наклона α возможны различные значения масштаба снимка. Так при φ=0, y=0 в частности будет: 1) в главной точке снимка при x=0 ; 2) в точке стояния (n) при х =- ftgα ; 3) в точке i при х= fctgα ; 4) в точке нулевых искажений c при х=- ftg(α/2) будет k=-1 и Задача 3.4. Вычислить масштаб снимка в точке с заданными координатами в его характерных точках при значениях х,у, α, φ, f, H, заданным по вариантам (табл.3.2). Таблица 3.2. Исходные данные по вариантам к задачам 3.4 3.5
Определить совместное влияние угла наклона снимка и рельефа местности на смещение точек, искажения направлений и площадей по формулам (3.66), (3.67), (3.68). Соответствующие значения взять из решения задачи 3.4. Исходные данные для решения задачи 3.6 взять из табл.3.3
Таблица 3.3. Исходные данные для решения задачи 3.6
3.8. Построение фотопланов Фотоплан - фотографическое изображение местности заданного масштаба в ортогональной проекции. Математическую модель фотоплана можно построить по формулам (3.16),(3.17). Настоящие формулы выражают координаты точек ортогональной проекции в масштабе снимка. Для перехода к масштабу плана необходимо, исходя из равенства , где m и М соответственно масштабы снимка и создаваемого плана, xп о- значение координаты точки в системе координат снимка в масштабе плана, найти
И выполнить вычисление координат точек фотоплана по формуле как для абсцисс
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-12; просмотров: 77; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.44.23 (0.202 с.) |