Одиночный снимок - когда получают один снимок фотографируемого объекта.

Для аэрофотосъемки применяют различные типы самолетов в зависимости условий задания. При крупномасштабных съемках используют менее скоростные самолеты и аэрофотосъемку ведут с меньших высот. При мелкомасштабном аэрофотографировании применяют более скоростные самолеты и проводят съемку с больших высот.

Аэрофотоаппарат, предназначенный для аэрофотосъемки с целью картографирования территории, называется топографическим. Он представляет собой сложный и высокоточный прибор. Аэрофотоаппарат состоит: из кассеты 4, в которую входит корпус 1 и соединенный с ним конус 2 с объективом 3.

Так как аэрофотосъемку производят с больших высот, камера аэрофотоаппарата рассчитана на постоянную фокусировку объектива на бесконечность, что обеспечивает постоянство размера конуса.

Обычно аэрофотосъемку выполняют в более мелком масштабе по сравнению с заданным масштабом изготовления планов местности. За масштаб аэрофотосъемки принимают масштаб изображения местности на аэронегативе. Если обозначить через 1/m масштаб аэронегатива, через 1/М масштаб изготовленного фотоплана, то отношение знаменателя масштаба аэрофотосъемки к знаменателю масштаба фотоплана будет коэффициентом увеличения.

K=m/M (2)

Чем больше К при заданном 1/М, тем мельче масштаб аэронегатива, и потому снимаемая площадь изобразится на меньшем количестве аэронегативов, что снижает стоимость аэрофотогеодезических работ.

1/m=f/H (3)

f - фокусное расстояние-это расстояние от заданной угловой точки объектива до пленки.

H - высота фотографирования- расстояние от середины объектива фотоаппарата до средней предметной плоскости.

Аэрофотосъемку выполняют с взаимным перекрытием смежных аэронегативов одного маршрута, которое называют продольным перекрытием, и с взаимным перекрытием аэронегативов смежных маршрутов, которое называют поперечным перекрытием. Значение перекрытий выражают в процентах по отношению к стороне аэронегатива и обозначают Рх и Ру. Обычно Рх=60%, а Ру=40%.

Чаще всего аэрофотосъемку выполняют с Рх=60%, и тогда в маршруте имеются не только двойные перекрытия аэрофотоснимков, но и тройные. Такое большое продольное перекрытие необходимо для возможности стереоскопического рассматривания аэрофотоснимков, а также для построения фототриангуляции. При обработке снимка используют только его центральную часть, которую называют рабочей площадью.

Рабочая площадь снимка- это центральная часть снимка, ограниченная средними линиями перекрытий.

Обозначим сторону аэрофотоснимка через l, тогда стороны рабочей площади аэрофотоснимка

Bx=l(100-Px)/100. By=l(100-Py)/100 (4)

S=bx by (5)

Перед составлением задания на аэрофотосъемку выбирают ее основные параметры - масштаб 1/m и высоту H аэрофотографирования, а также величину фокусного расстояния f, которые связаны между собой зависимостью H=fm.

Выбор параметров зависит от изготовляемого материала (контурный план или топографическая карта) и его масштаба 1/М, от рельефа местности и др. Параметры должны быть оптимальными т.е. обеспечивать получение планово-картографического материала необходимой точности с минимальными затратами.

После получения задания подготавливают полетную карту (ее масштаб должен быть в 5-10 раз мельче масштаба съемки), на которую наносят границы участка и взаимно параллельные оси съемочных маршрутов, расстояние между которыми: by=By/Mx, где Мх - знаменатель масштаба карты.

К фотолабораторным работам относят изготовление аэрофотоснимков (контактная печать) и репродукции накидного монтажа.

Полевые фотограмметрические работы состоят из нумерации проявляемых аэронегативов, составления накидного монтажа и оценки качества аэрофотосъемки участка.

Нумерация аэронегативов. Каждый аэронегатив нумеруют с эмульсионной стороны в левом верхнем углу, подписывают рядом с номером дату и шифр аэросъемки. На аэрофотоснимке эти подписи будут получаться в северо-восточном углу. После нумерации аэронегативы направляют в фотолабораторию для изготовления контактной печати.

Составление накидного монтажа. Накидным монтажом называется приближенное соединение контактных аэрофотоснимков перекрывающимися частями для получения непрерывного изображения местности. Накидной монтаж выполняют способом мелькания на деревянных щитах в границах условных или съемочных трапеций государственной разграфки.

Далее проводится оценка фотографического и фотограмметрического качества аэрофотосъемки:

1. Продольные и поперечные перекрытия аэрофотоснимков должны быть соответственно не менее 56% (при заданном перекрытии 60%) и 20%.

2. Прямолинейность маршрутов. На накидном монтаже соединяют прямой линией главные точки крайних аэрофотоснимков маршрута и измеряют расстояние L между этими точками; затем измеряют наибольшее уклонение l главной точки одного из аэрофотоснимков от этой прямой. Относительное уклонение находят по формуле:

n=l*100%/L (6)

Величина уклонения не должна превышать 2% при Н=750 м.

3. Ориентирование сторон аэрофотоснимков определяется углом ц между продольными сторонами аэрофотоснимков и линией, соединяющей их центры. Этот уклон недолжен превышать 5', 7', 10' соответственно при f=100, 140, 200м.

4. Углы наклона аэрофотоснимков можно приближенно определить по показаниям круглого уровня, если они впечатываются в аэронегативы при съемке. При плановой аэрофотосъемке углы наклона не должны превышать 3?.

5. Уклонение от заданной высоты фотографирования определяют по показаниям радиовысотомера или по карте путем измерения и сопоставления расстояний между двумя точками, опознанными на аэрофотоснимках одного маршрута и на карте. Высота фотографирования не должна отличаться от заданной более чем на 3%, а при высоте полета до 1000м- более 30м.

б - угол наклона

Р - плоскость снимка

Е - средняя предметная плоскость

S - центр проекции

Т - основание картины

hi - линия действительного горизонта

i - главная точка схода картины

SO - главный луч

о - главная точка снимка

Sо - главное расстояние, соответствует фокусному

SN - высота центра проекции S, соответствует высоте фотографирования

n - точка надира - это пересечение отвесной прямой, проведенной из центра проекции, со снимком

N - проекция точки надира

с - точка нулевых искажений - это пересечение биссектрисы угла с плоскостью снимка

С - проекция точки нулевых искажений

Точки о, с, n, i - главные точки снимка. Если угол б=0,то точки о, с, n, совпадают.

Элементы ориентирования аэрофотоснимка. Положение аэрофотоснимка относительно сфотографированной местности определяется элементами ориентирования. Они подразделяются на внутренние и внешние.

Элементы внутреннего ориентирования. К ним относят фокусное расстояние аэрофотоаппарата и координаты Х, У, главной точки в прямоугольной системе координат. Значения Х, У малы, поэтому положение точки «о» определяют пересечением прямых, а положение центра проекции S относительно аэрофотоснимка определяют точкой пересечения прямых, соединяющих противоположные координатные метки.

Элементы внутреннего ориентирования обычно известны с высокой точностью. Они определяют пространственное положение связки проектирующих лучей в момент фотографирования. Количество их равно шести.

1, 2, 3 - координаты центра проекции

4 - угол наклона аэрофотоснимка определяет угол отклонения главного луча от отвесной прямой

5 - дирекционный угол направления съемки

6 - угол поворота аэрофотоснимка в своей плоскости

Связь координат соответствующих точек аэрофотоснимка и местности

Х= H/(f - sinб)=х; У=H/(f - sin)=y (7)

Х, У - координаты точки местности

х, у - координаты точки снимка

Наличие угла наклона б вызывает смещение точек наклонного аэрофотоснимка относительно точек горизонтального аэрофотоснимка. Смещение из-за угла наклона происходит по направлениям, идущим из точки нулевых искажений. Величина смещения точки за угол наклона, равна разности расстояний от точки нулевых искажений до соответствующих точек наклонного и горизонтального снимков.

Проанализируем формулу:

1) Смещение тем больше, чем больше угол наклона и чем меньше фокусное расстояние.

2) При данном значении б и f смещение зависит от положения точки на аэрофотоснимке, т.е. от расстояния и угла ц.

3) На линии неискаженных масштабов hchc, смещение равно 0, масштаб на искажается.

4) Точки на главной вертикали имеют максимальное смещение.

5) Точки между линией hсhс и линией действительного горизонта hnhn имеют отрицательное смещение, направленное к точке нулевых искажений, что приводит к уменьшению масштаба в этой части снимка относительно главного.

6) Точки, расположенные между линией hchc и осью перспективы ТТ имеют положительное смещение, направленное от точки нулевых искажений, что приводит к увеличению масштаба относительно главного.

Смещение точек вследствие влияния рельефа. Аэрофотоснимок является изображением местности в центральной, а план в ортогональной проекции. Если угол наклона аэрофотоснимка равен 0, а местность равнинная, то при равенстве масштабов аэрофотоснимок и план совпадают. В случае не равнинного рельефа точки снимка смещаются в ортогональной проекции.

А и Д точки местности, на снимке изображены ао и dо вследствие смещения. Отрезок dоd и аоа - смещение за рельеф, n - точка схода перспектив отвесных прямых называется точкой надира.

Рельеф местности вызывает смещение точек снимка, по направлениям идущим от точки надира.

д=rh/mf=rh/H (8)

где:

r-расстояние от точки надира до искомой точки

h-превышение

m-знаменатель масштаба

f-фокусное расстояние

H-высота фотографирования

Анализируя формулу можно сказать:

1) Смещение от рельефа равно 0, когда точки местности располагаются на плоскости (Е) или ее изображение совпадает с точкой надира.

2) Влияние смещения тем больше, чем больше превышение и расстояние до точки.

3) Величина смещения за рельеф уменьшается с увеличением высоты фотографирования.

4) При положительных превышениях точки аэрофотоснимка смещаются от точки надира, а при отрицательных к точке надира.

5) Плоскость (Е) выбирается так, чтобы смещение за рельеф было наименьшим.

6) Знак смещения зависит от знака превышений.

Масштабы снимка. Если аэрофотоснимок горизонтален, то он имеет постоянный масштаб равный главному.

1/m=f/H=x/X=y/Y=const (9)

Если же появляется угол наклона аэрофотоснимка, то снимок становится разномасштабным.

Для того чтобы работать со снимком, введены понятия среднего и частного масштабов. Масштаб в данной части снимка называется частным. Он определяется с помощью двух взаимно перпендикулярных базисов, измеренных на аэрофотоснимке и на местности. На равнинной местности в двух противолежащих углах рабочей площади снимка определяют частные масштабы с помощью коротких базисов (2 - 3 см), и берут среднее из знаменателей этих масштабов. Это и будет средним масштабом снимка. На равнинной местности обычно средний масштаб практически равен главному. Средний масштаб равнинной местности можно высчитать с помощью неискаженных отрезков, как отношение длины неискаженных отрезков на снимке к его длине на местности.

В настоящее время наиболее востребованная космическая съемка.

Космическую съемку поверхности Земли проводят с пилотируемых космических аппаратов, орбитальных станций и беспилотных искусственных спутников Земли.

Съемку можно выполнять со спутников Земли, находящихся на геостанционарных орбитах. При этом варианте съемки положение спутника относительно поверхности не изменяется, так как его угловая скорость движения равна угловой скорости движения земной поверхности. При съемке с геостанционарных спутников получают информацию об одной территории практически в любое время. Результаты съемки можно использовать для мониторинга этой территории с различным временным интервалом.

Технические средства получения космических снимков аналогичны фотографическим системам, применяемым при аэрофотосъемке. Существуют топографические фотокамеры и дешифровочные.

Плановая привязка

Привязка аэрофотоснимков заключается в опознавании на них точек местности и в геодезическом определение координат этих точек.

Если определяют плоские координаты Х, У точек местности, такую привязку называют плановой, при определении только высот Z, привязку называют высотной, а при определении всех трех координат Х, У, Z, планово - высотной.

Плановую привязку производят для изготовления контурных планов, а высотную и планово - высотную для изготовления топографических карт (планов).

Опознанная на аэрофотоснимке контурная точка, координаты которой на местности получены в результате привязки, называется опорной точкой, или опознаком.

Плановая привязка делится на сплошную, используемую непосредственно для трансформирования, и разреженную - для редуцирования плановой фототриангуляции. При сплошной привязке на каждый аэрофотоснимок определяют четыре опорные точки, расположенные по углам рабочей площади. В случае разреженной привязки каждую секцию маршрута из нескольких аэрофотоснимков обеспечивают тремя - четырьмя опорными точками. Обычно применяют экономически более выгодную разреженную привязку.

Комплекс работ по разреженной плановой привязке, состоит из разметки зон расположения опорных точек, выбора и оформления на аэрофотоснимках и местности этих точек, геодезического определения их координат.

При разреженной плановой привязке опорные точки должны располагаться в определенном порядке, обеспечивающем необходимую точность фототриангулирования. Поскольку надежный выбор этих точек возможен лишь при слиянии аэрофотоснимков с местностью, до выхода в поле на них производят разметку зон, в пределах которых должны выбираться опорные точки. Зона собой представляет кружок диаметром 2 - 3 см. К ее размещению предъявляют следующие требования:

1. В пределах зоны должно быть несколько контурных точек. Это позволит выбрать наиболее подходящую в качестве опорной точки.

2. Расстояние между опорными точками вдоль маршрута должно обеспечивать построение фототриангуляции с нужной точностью. Указанное расстояние, выраженное количеством базисов, вычисляется по соответствующим формулам, например, в случае использования графической фототриангуляции по формуле Г.П. Жукова.

m=0.25Ktb(me/p')vn3+11n+34 (10)

Где Кt - коэффициент трансформирования;

b - средняя длина базиса;

n - число базисов между крайними опорными точками;

р'= 3438.

3. Зоны следует располагать на поперечных перекрытиях аэрофотоснимков, что уменьшает количество опорных точек и повышает точность фототриангуляции.

При разметке зон используют аэрофотоснимки, репродукции накидного монтажа с рамками трапеций, топографическую карту с пунктами геодезического обоснования. Выбранные зоны наносят на аэрофотоснимки и репродукции накидного монтажа.

Пользуясь репродукцией накидного монтажа и аэрофотоснимками с нанесенными зонами привязки, находят на местности расположение данной зоны. Сличая аэрофотоснимки с местностью, выбирают в пределах зоны опорную точку, удовлетворяющую следующим требованиям:

1. Опорная точка должна являться контурной точкой, бесспорно опознаваемой на местности и на всех аэрофотоснимках, на которые она попадает. Ошибка опознавания на местности не должна превышать 0.1мм в масштабе создаваемого плана.

2. Опорная точка должна быть удобной для проведения геодезических измерений.

3. Высота объекта используемого в качестве опорной точки не должна вызывать смещения за рельеф на аэрофотоснимке не более 0.1 мм.

В качестве опорной точки выбирают четкие контурные точки, которыми могут служить углы изгородей, перекрестки дорог и др. Выбор опорных точек производят весьма тщательно, проверяя правильность опознавания по ближайшим контурам.

С целью проверки опознавания опорных точек проводят выборочный контроль.

После выбора опорной точки приступают к определению ее геодезических координат, используя для этого заранее отрекогносцированные пункты геодезического обоснования. В зависимости от конкретных условий при определении координат могут быть применены следующие геодезические способы:

1. Прямая, обратная и комбинированная засечки. Прямую засечку опорной точки выполняют не менее чем с трех пунктов триангуляции; наиболее выгодную обратную засечку - не менее чем по четырем пунктам и комбинированную по трем пунктам.

2. Способ триангуляции в виде вставок между существующими пунктами триангуляции систем треугольников, геодезических четырехугольников и др.

3. Полярный способ.

4. Полигонометрический способ, осуществляемый продолжением теодолитных ходов между пунктами триангуляции. Опорные точки включают в число станций теодолитного хода.

В открытой равнинно - пересеченной местности применяют способы засечек, триангуляции и полярный, в равнинной закрытой местности - полигонометрический способ. Полярный способ используют в случаях расположения опорных точек в непосредственной близости к пунктам геодезического обоснования.

В случаях привязки способами засечек или триангуляции предельное расхождение координат, вычисленных из различных вариантов, не должны превышать 5м при съемке в масштабе 1:25000 и 2м при съемке в масштабе 1:10000.

Линейные невязки в теодолитных ходах, проложенных между пунктами триангуляции, не должны превышать 10м при съемке в масштабе 1:25000 и 4м при съемке в масштабе 1:10000.

После завершения привязки ее передают в камеральное производство для дальнейшей обработки.

После выбора опорной точки ее накалывают тонкой иглой только на одном аэрофотоснимке. На его обратной стороне обводят накол и рядом подписывают номер опорной точки, совпадающий с номером снимка. В стороне от накола в светотенях фотоизображения составляют абрис опорной точки, в два, три раза более крупном масштабе по сравнению с аэрофотоснимком.

Абрис служит для правильной наколки опорной точки на аэронегативах.

На лицевой стороне аэрофотоснимка опорную точку обводят красным кружком диаметром 1см и тем же цветом подписывают ее номер. На местности опорную точку закрепляют колом и окапывают его канавой.

3. Технология изготовления цифровых ортофотопланов

Ортофотоплан - это фотографическое изображение участка местности, составленное на точном геодезическом обосновании и полученное преобразованием аэрофотоснимков из центральной проекции в ортогональную дифференциальным ортофототрансформированием.

В данной схеме технической базой является автоматизированная система кадастрового картографирования.

Отличительная особенность данной технологии - использование стереоскопической обработки снимков, при которой в полной мере учитывается рельеф местности. Методы цифровой фотограмметрии позволяют организовать процесс изготовления ортофотопланов с требуемой точностью, но с меньшими материальными, трудовыми и временными затратами.

Рассмотрим основные этапы создания ортофотопланов.

Полевая маркировка представляет собой процесс установления на местности искусственных опорных знаков (опознаков).

Маркировку искусственными опознавательными знаками выполняют на местности, где нет естественных контуров, уверенно опознаваемых на снимках. Эту работу проводят до аэрофотосъемки. На местности роют не глубокие канавы, наносят линии известью или используют иные материалы. Форма опознавательного знака может быть различной: крест, квадрат и т. п. Размер знака зависит от масштаба получаемых снимков. Маркировку осуществляют в заранее намеченных зонах, удовлетворяющих требованием фотограмметрической обработки снимков. Для облегчения нанесения границ маркируют сохранившиеся поворотные пункты границ землепользований.

Масштаб аэрофотосъемки, высоту фотографирования рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить необходимую точность определения плановых и высотных координат.

При разреженной привязке снимков опорные точки располагаются в углах и в центре маршрута или блока.

Фотограмметрическая обработка включает: сканирование снимков и создание библиотеки цифровых изображений на магнитных носителях, ввод необходимых данных для обработки снимков, маршрутную или блочную фототриангуляцию, создание цифровой модели местности, ортофототрансформирование, изготовление электронного ортофотоплана. Потребителю ортофотоплан передают в растровой или векторной форме на магнитном или бумажном носителе.

Фототриангуляцией называется камеральное фотограмметрическое сгущениепизготовление электронного ортофотоплана.имков, маршрутную или блочную фототриангуляцию, создание цифровой модели местности орт съемочного геодезического обоснования, производимое по аэрофотосъемкам. В результате такого сгущения получают координаты точек местности, используемых в качестве опоры при создании по аэрофотоснимкам планов и карт этой местности. В зависимости от решаемой задачи применяют пространственную или плановую фототриангуляцию.

Дешифрирование

При изготовлении сельскохозяйственных и топографических планов и карт аэрофотогеодезическими методами содержание объектов местности устанавливают с помощью дешифрирования фотоизображения.

Дешифрирование заключается в распознавании на фотоизображении объектов местности, которые подлежат нанесению на план или карту, выявлении их границ, качественных и количественных характеристик и вычерчивании полученных результатов условными знаками.

При дешифрировании должно быть установлено название объектов и населенных пунктов.

Дешифрирование играет важную роль в изучении земной поверхности и происходящих на ней явлений по фотоизображению.

Информационные свойства аэрофотоснимков. Аэрофотоснимок представляет собой световую запись информации об объектах местности, предельно - возможное количество информации будет получено в том случае, если соседние элементы будут отличаться по тону и по цвету (если снимок цветной).

Предельно - возможное количество информации называется информационной емкостью съемочной системы, она характеризует потенциальные возможности съемочной системы. Реальный снимок несет значительно меньшую информацию.

Количество информации на реальном снимке называется объемом информации. Объем информации зависит от отражательной способности объекта, на которую влияет состояние растительного покрова, влажность объекта, рельеф, время дня и года.

Достаточен ли объем информации определяют, используя разрешенную способность аэрофотоснимка.

R=0.5d (11)

где d-наименьшая толщина линии, различаемая на изображении.

На местности значению d соответствует величина

D=dm=(M*Kt)/2R (12)

где m-масштаб негатива, М-масштаб плана, Kt-коэффициент трансформирования.

Классификация и методы дешифрирования. От точности, достоверности и полноты дешифрирования зависит качество изготовляемого плана.

Существуют следующие методы дешифрирования: