Особенности фотогрмметрической обработки снимков, получаемых съемочными системами дистанционного зондирования

Особенности фотогрмметрической обработки снимков, получаемых съемочными системами дистанционного зондирования

Все системы дистанционного зондирования можно условно разделить на две группы. Это кадровые и сканерные съемочные системы. В кадровых съемочных системах все изображение получается в один момент времени. Сканерная съемочнаясистема позволяет получать непрерывное изображение снимаемой поверхности за счет перемещения носителя (самолета, спутника). В сканерной системе в один момент времени формируется изображение одной точка или строки в зависимости от типа съемочной системы. Поэтому у каждой строки или пикселя сканерного изображения свои элементы внешнего ориентирования.

До сих пор мы рассматривали фотограмметрическую обработку снимков, полученных кадровыми съемочными системами. В этой главе рассмотрим особенности фотогрмметрической обработки изображений, получаемых сканерными съемочными системами дистанционного зондирования.

Существуют оптико-электронные и оптико-механические, радиолокационные и лазернолокационные сканерные съемочные системы.

Рассмотрим более подробно каждую из этих систем

Принцип формирования изображения с помощью оптико-электронной сканерной съемочной системы. Системы координат сканера.

Оптико-электронные сканеры, основаны на применении линеек ПЗС, формирующие в один момент времени строку изображения. На рис.1 показан принцип сканирования с помощью оптико-электронной сканерной съемочной системы. Линейка ПЗС располагается в фокальной плоскости объектива. Изображение формируется за счет перемещения носителя камеры.

 

 

Рис.1

 

∆

Здесь Δ размер пикселя линейки ПЗС, а Δ м – его размер на местности в метрах.

В результате получают непрерывное изображение снимаемого участка местности, состоящее из множества строк. В пределах одной строки изображение соответствует центральной проекции со своими элементами внешнего ориентирования, которые фиксируются во время съемки. Знание элементов внешнего ориентирования каждой строки изображения необходимо для корректной фотограмметрической обработки таких изображений.

У космических сканерных съемочных систем фокусное расстояния f как правило более метра для получения хорошего разрешения на местности (IKONOS – Δ м≈1м, QuicikBird - Δ м≈0.6м и т.д). Угол поля зрения маленький у таких сканеров, что позволяет снимать полосу поверхности земли шириной примерно 60 км при съемке в надир с разрешением 1м.

 

На рис.2 показана система координат сканера с одной линейкой ПЗС.

 

 

Рис.2

 

Начало системы координат сканера Sxyz совпадает с центром проекции S; ось z проходит через центр проекции перпендикулярно линейке ПЗС; ось y – параллельна линейке ПЗС; ось x – дополняет систему координат до правой (совпадает с направлением полета носителя).

 

На рис. 3 показана система координат сканерного изображения:

 

 

Рис.3

Ось y_с совпадает c одной из строк изображения, начало системы координат о находится в середине строки, а ось x_с – дополняет систему до правой.

По измеренной координате x_с точки изображения m(x_с,y_с) можно узнать в какой строке находится данная точка, а следовательно и время формирования изображения этой строки и ее элементы внешнего ориентирования.

Измерив координату y_с можно восстановить проектирующий луч, определяющий направление на точку местности, т.е. вектор (рис.2) имеет следующие координаты в системе координат сканера:

 

(1)

 

Где - ордината главной точки линейки ПЗС.

Координаты соответствующего единичного вектора r можно подсчитать по следующей формуле:

где (2)

 

Принцип действия оптико-механического сканера.

Принцип формирования радиолокационных изображений.

Системы координат.

 

 

На рис.12 показан принцип радиолокационной съемки. Короткий импульс от передатчика, расположенного на носителе (самолете или спутнике), излучается в вертикальной плоскости с помощью направленной антенны. При достижении поверхности земли волна отражается. Часть отраженной энергии возвращается к приемнику, установленному на том же месте, что и передатчик. Принятая энергия квантуется. В результате получаются сигналы, пропорциональные принятой в данный момент энергии, зависящей от отражающей способности определенного участка местности. Одновременно измеряются наклонные дальности от передатчика до каждого из элементарных участков местности. Эти элементарные участки местности определяют разрешение съемочной системы. Таким образом, плотность пикселя радиолокационного изображения зависит от интенсивности отраженного радиосигнала от соответствующей точки объекта, а положение пикселя вдоль строки пропорционально наклонной дальности до данной точки. Строки изображения формируются за счет движения носителя.

Если расстояния до точек объекта равны между собой (D₁ и D₂ на рис. 13), то эти разные точки объекта изобразятся в одной точке на снимке. Диапазон измеряемых расстояний и соответственно полоса обзора определяются параметрами съемочной системы и лежат в пределах D_o и D_к начальной и конечной измеряемых дальностей.

Чтобы увеличить захват местности (полосу обзора), нужно увеличить время от начала посыла импульса до их приема.

 

 

 

Рис.12

 

 

Рис.13

 

 

 

Рис.14

 

Система координат радиолокационного изображения задается следующим образом. Ось y_c совпадает с одной из строк изображения. Начало системы координат о совпадает с точкой соответствующей начальной дальности D_o, которая фиксируется в момент съемки. Ось x_c дополняет систему до правой.

Таким образом, измерив координату y_c любой точки изображения можно узнать наклонную дальность до этой точки.

(21)

где k – масштабный коэффициент, который определяется в результате калибровки системы.

 

Система координат самой радиолокационной системы задается следующим образом (рис.15).

 

 

 

Рис.15

 

Начало системы координат совпадает с точкой излучения радиоимпульса. Оси y,z лежат в плоскости излучения импульсов. Ось x дополняет систему до правой.

Плоскость излучения радиоимпульсов может быть произвольно ориентирована в пространстве

 

 

Особенности фотогрмметрической обработки снимков, получаемых съемочными системами дистанционного зондирования

Все системы дистанционного зондирования можно условно разделить на две группы. Это кадровые и сканерные съемочные системы. В кадровых съемочных системах все изображение получается в один момент времени. Сканерная съемочнаясистема позволяет получать непрерывное изображение снимаемой поверхности за счет перемещения носителя (самолета, спутника). В сканерной системе в один момент времени формируется изображение одной точка или строки в зависимости от типа съемочной системы. Поэтому у каждой строки или пикселя сканерного изображения свои элементы внешнего ориентирования.

До сих пор мы рассматривали фотограмметрическую обработку снимков, полученных кадровыми съемочными системами. В этой главе рассмотрим особенности фотогрмметрической обработки изображений, получаемых сканерными съемочными системами дистанционного зондирования.

Существуют оптико-электронные и оптико-механические, радиолокационные и лазернолокационные сканерные съемочные системы.

Рассмотрим более подробно каждую из этих систем