Методические указания по дисциплине Фотограмметрия и дешифрирование снимков предназначены для студентов специальности 020501 Картография
 Скачать 453.19 Kb.
|
|
Тема 7.3 Понятие о цифровой модели местности Построение ЦМР это очень важный этап работы любой цифровой фотограмметрической системы. Без нее невозможно выполнить трансформирование снимков рельефной местности и ортотрансформирование, автоматизировать процесс нанесение горизонталей и проч. Кроме того, ЦМР представляет и самостоятельный интерес для специалистов различных областей науки и техники. Строят ее в ручном и автоматическом режиме. В первом случае необходимо набрать высотные пикеты характерных точек рельефа местности и по характерным его линиям. Чем больше таких точек, тем точнее будет ЦМР. При построении в автоматическом режиме получается, как правило, регулярная ЦМР, являющаяся набором точек в некоторых границах, расположенных по сетке с одинаковым шагом. Значения высот в этих точках определяются с помощью коррелятора (например, модуль DTM программы PHOTOMOD) или методом интерполирования по значениям высот, набранных в процессе векторизации пикетов (Талка). Алгоритмы построения ЦМР различны, и в модуле DTM (Digital Terrain Model), например, их несколько: регулярная, адаптивная, гладкая и оптимизация. Он строит и визуализирует ЦМР исследуемого объекта в виде пространственной сети триангуляции TIN (Triangulation Irregular Network); Какую из четырех моделей построения ЦМР использовать зависит от характера местности. Любая программа обеспечивает редактирование ЦМР, построенной в автоматическом режиме, проведение горизонталей с заданным сечением, построение профилей местности, определение объемов и т.д. Вопросы для самоконтроля
Раздел 8. Создание топографических карт по наземным снимкам Литература: /1/, гл.XVI, §§126-132, /2/, гл.10.1-10.2. Тема 8.1 Общая характеристика метода Наземную стереофототопографическую съёмку применяют в предгор ной, горной и высокогорной открытой местности для создания топографиче ских карт и специальных планов в масштабах 1:5000 и крупнее, когда экономи чески невыгодно проводить аэросъёмку и наземные методы съёмки. Её можно также применять в отдалённых, малообжитых всхолмленных районах с корот ким полевым сезоном, т.к. её объём полевых работ намного меньше, чем у других видов наземных съёмок. Данный вид съёмки можно использовать для соз дания планов населённых пунктов, расположенных в долинах, котловинах ме жду возвышенностями, с которых можно произвести стереофотосъёмку. На земную стереофототопографическую съёмку можно проводить в сочетании е аэросъёмкой для создания топографических карт в масштабах 1:10000 и мельче. В этом случае по наземным снимкам можно выполнить привязку аэроснимков. Кроме того, при аэросъёмке глубокие ущелья могут стереоскопически не про сматриваться, т.к. контура, расположенные в ущелье, могут изобразиться толь ко на одном аэроснимке. Также часть территории может быть закрыта неболь шим облаком. Такие «мертвые зоны» доснимают наземной стереофотосъёмкой. Однако нужно отметить, что при наземной стереофотосъёмке процент наличия «мертвых зон» выше из-за того, что возвышенность или выступ на склоне могу т закрыть территории, расположенные за ними, и приходится проводить допол нительные фотосъёмочные и геодезические работы. При выполнении стереофототопографической съёмки используют фотокамеры, в конструкцию которых входит угломерное устройство, назы ваемое ориентирующим устройством. Оно обеспечивает установку главной оптической оси фотокамеры в заданном направлении относительно базиса фо тографирования. Фотосъёмка ведется, в основном, на фотопластинки, хотя имеются фотокамер, у которых предусмотрена съёмка и на фотопластинки, и на фотоплёнки. Не у каждой фотокамеры имеется затвор, т.к. при фотографирова нии неподвижных объектов он необязателен. Формат кадра, в основном, пря моугольный. Длинная сторона кадра ориентируется в горизонтальном направ лении. В нашей стране, в основном, использовались фотокамеры фирмы К.Цейсс: Photheo 19/1318, UMK и SMK. Фототеодолитный комплект Photheo 19/1318 был создан для использования при топографической съёмке и состоит из фотокамеры, теодолита, базисной рейки, трёх штативов. Универсальная фотограмметрическая камера UMK была создана для выполнения фотосъё мок, в основном, прикладного характера. Стереофотограмметрическая каме ра SMK предназначена для фотосъёмки с близких расстояний и динамических процессов. Она состоит из двух фотокамер, жестко укреплённых на штанге. Штанга с фотокамерами крепится на вертикальной стойке, позволяющей с по мощью ручки менять высоту фотокамер. В настоящее время нес большее распространение получают цифровые фотокамеры, а также лазерные сканирующие съёмомиые системы. Последние позволяют получить не только изображение объекта, но и координат ею точек в заданной системе координат, что ускоряет процесс фотограмметриче ской обработки снимков. Вопросы для самоконтроля
Тема 8.2 Создание топографических карт по наземным фотоснимкам Наземная стереофототопографическая съёмка какого-либо объекта вы полняется с одной или нескольких фотостанций, состоящих из двух или трёх точек фотографирования. На этих точках устанавливают штативы, в трегеры которых по очереди вставляют фотокамеру, теодолит, дальномерную рейку или марку. Весь объём работ при наземной стереофототопографической съёмки де лится на две части: полевую и камеральную. В полевые работы при наземной стереофототопографической съёмке входят: рекогносцировка местности, геодезические измерения. фотографирова ние. фотолабораторные работы, дешифрирование. В ходе рекогносцировки ме стности уточняют границы съёмочного участка, устанавливают расположение пунктов геодезической сети, выбирают места расположения фотостанций, опорных и контрольных точек, намечают способы привязки станций к геодези ческой сети и определения координат опорных и контрольных точек. При вы боре мест расположения фотостанций исходят из условия, что фотографирова ние всего участка должно быть произведено с наименьшего их числа. При этом число «мертвых» пространств на стереоскопическом изображении должно быть сведено к минимуму, чтобы сократить затраты на их досъёмку. Наметив положение фотостанции и определив расстояние до ближней и дальней границы съёмочного участка, рассчитывают длину базиса фотографи рования. Расчёт выполняют с учётом точности создаваемой карты. При опреде лении по наземным снимкам трёх координат точек местности с наименьшей точностью получают отстояния, которые обозначаются координатой Y. Для по вышения точности их определения нужно увеличить базис фотографирования. Его минимально допустимую длину рассчитывают но формуле  где тY - точность определения отстояний точек, которая зависит от точности создаваемой карты, nip - точность измерения продольного параллакса. Максимальное значение базиса фотографирования зависит от минималь ного отстояния Ymin точек и длины lХ стороны кадра вдоль базиса фотографирования. Следовательно, при выборе фотостанции точки фотографирования нужно располагать на расстоянии В. значение которою не должно выходить за пределы: Bmn < В < Вmах. Выбранные на местности точки фотографирования закрепляют. После выбора положения фотостанции устанавливают границы рабочих площадей каждой стереопары, которые будут получены на этой фотостанции, и в пределах этих площадей намечают контрольные точки. Если нужно, их мар кируют. В ходе выполнения на фотостанции геодезических работ измеряют геодезические координаты точек фотографирования и контрольных точек, дли ну базиса фотографирования. Длину базиса фотографирования измеряют как неприступное расстояние параллактическим методом с помощью теодолита и дальномерной базисной рейки. Координаты точек фотографирования опреде ляют с помощью обратных засечек, прокладкой ходов полигонометрии и три гонометрического нивелирования. Координаты контрольных точек определяют прямыми засечками. В связи с развитием спутниковых навигационных систем их стали использовать для привязки фотостанции. Средние ошибки положения точек фотографирования, опорных и контрольных точек не должны превышать 0,2 мм в масштабе создаваемой карты, а по высоте 0,2 от высоты сечения рель ефа, выбранной для создаваемой карты. Фотографирование местности производят во время её наилучшей осве щённости. Фотокамеру устанавливают на точку фотографирования, по уровням приводят вертикальную ось вращения в отвесное положение, с помощью ори ентирующего устройства главную оптическую ось разворачивают в заданном направлении. Фотосъёмку с обоих концов базиса проводят в минимально ко роткий промежуток времени, чтобы оба снимка стереопары были получены при одинаковых условиях освещённости. Экспонированные фотопластинки прояв ляют на фотостанции, чтобы избежать возможного брака при определении вы держки или по другим причинам. С полученных негативов изготавливают кон тактные отпечатки, на которых отмечают контрольные точки и наносят резуль таты полевого топографического дешифрирования. Полученные на станции снимки обладают перед аэроснимками тем пре имуществом, что их элементы внешнего ориентирования определяются геоде зическими измерениями с большой точностью, и, следовательно, их обработка проходит гораздо быстрее и проще, чем обработка аэроснимков. При выполне нии камеральной обработки наземных снимков на стереофотограмметрических приборах собирают цифровую и графическую информацию об объекте так же, как это делается по аэроснимкам. Вопросы для самоконтроля
Раздел 9. Понятие о космической съемке Литература: /1/, гл.XVI, §§126-132, /2/, гл.11.1-11.7. Тема 9.1 Общие сведения о космической съемке Если грамотное выполнение аэро- и наземной съёмки обеспечивают ус пешное выполнение фотограмметрической обработки снимков, то объём карто графической информации о поверхности планеты, получаемой по космическим снимкам, и методика фотограмметрической обработки этих снимков определя ются условиями проведения съёмочного сеанса. Среди этих условий основны ми являются:
Космическая съёмка производится с гораздо больших высот, чем аэ росъёмка. Высоты фотографирования равны сотням и тысячам километров, поэтому по сравнению с аэроснимками космические снимки имеют более мелкий масштаб. Для того чтобы укрупнить масштаб снимков, приходится увеличивать фокусное расстояние фотокамеры, т.е. брать более длиннофокус ные фотокамеры, чем используются при топографической аэросъёмке. Кроме того, высоты фотографирования во время съёмочного сеанса изменяются в больших пределах как за счёт взаимного расположения траектории и небесно го тела, так и за счёт кривизны траектории и сферичности поверхности небес ного тела, а это приводит к значительной разномасштабности снимков. В связи с изменением высот фотографирования в больших пределах воз растают требования к выдерживанию продольного перекрытия снимков. При съёмке с постоянным интервалом фотографирования процент продольного перекрытия на больших высотах фотографирования будет близок к максималь ному значению и начнет уменьшаться по мере приближения носителя фото камеры к планете, достигнув наименьшего значения на минимальной высоте, а затем с удалением носителя от планеты снова будет увеличиваться. Еще одна особенность космической съёмки состоит в том, что нужно учитывать изменение освещённости по трассе полёта из-за изменения высоты Солнца над горизонтом, В связи с этим съёмочная система должна иметь автомат регулирования экспозиции. Т.к. фотокамера установлена в герметичном отсеке носителя, где поддерживаются заданные температура и давление, на геометрию построения изображения оказывают влияние иллюминатор, через который производится фотографирование, и внутренняя фотограмметрическая рефракция, возникающая из-за прохождения оптическими лучами резко различных сред по обе стороны иллюминатора. В то же время при фотографировании планет, не имеющих атмосферы, отсутствует влияние атмосферной рефракции. При планировании каждого космического полёта выбирают оптимальную траекторию, которая позволила бы при пролёте небесного тела, его облёте или выходе на орбиту его спутника получить максимальную информацию при ре шении разнообразных научно-технических задач. Движение космического ап парата при условии, что на него действует притяжение только одного небесного тела, происходит по так называемым кеплеровским орбитам, соответствующим математическим линиям: прямой, окружности, эллипсу, параболе, гиперболе. В течение сеанса космической съёмки применяют два варианта располо жения оптической оси съёмочной системы в пространстве. Эти варианты соот ветствуют двум известным случаям съёмки: параллельному и конвергентному, но при космической съёмке частным случаем последнего является отслежива ние оптической осью съёмочной системы местной вертикали на поверхности планеты. После выбора оптимальной траектории полёта космического носителя съёмочной системы на ней намечают в зависимости от задач, которые должны решаться по космическим снимкам, отдельные участки, где предполагается проведение съёмочных сеансов. Возможны следующие варианты выбора таких участков на траектории полёта при съёмке планеты: 1) при подлёте к ней или отлёте от неё; 2) в районе прохождения станцией перицентра траектории; 3) на различных участках орбиты искусственного спутника планеты. Если програм мой полёта предусмотрена посадка космического аппарата на поверхность пла неты, то съёмка производится по аналогии с наземной фотосъёмкой, и полу ченные снимки используют для создания крупномасштабных карт и планов на небольшие участки. Использование космических снимков для создания карт в масштабах мельче 1:100000 даёт возможность отказаться от технологии составления от крупного масштаба к мелкому. Т.к. на космических снимках имеет место есте ственная генерализация контуров, сокращается влияние субъективных факто ров при генерализации изображения на создаваемой карте. В результате обще географические и тематические карты создаются быстрее, и их качество повы шается, т.к. картограф-составитель, меньше занимаясь вопросами, касающими ся генерализации, больше уделяет внимания вопросам содержания карты. Космические снимки охватывают большие площади плане ты, в пределах которых сферическую поверхность планеты нельзя аппроксими ровать плоскостью. Её разворот на плоскость осуществляется по формулам ма тематической картографии. Например, для топографических карт в нашей стране используется проекция Гаусса-Крюгера, в которой при фо тограмметрической обработке аэроснимков задают координаты опорных точек, и на этапе внешнего ориентирования проблем не возникает. Но система коор динат проекции Гаусса-Крюгера привязана к узкой полосе шириной в 6°. Сле довательно, таких систем координат на поверхности Земли будет 60, и в преде лах стереопары космических снимков или одного снимка будет не одна такая система координат. При фотограмметрической обработке на этапе внешнего ориентирования снимков система координат планеты должна быть одна. В качестве такой системы координат нужно взять планетоцентрическую систе му координат, которая является единой для всей поверхности планеты и исходной при расчёте картографической проекции. Таким образом, обработка космических снимков должна быть произведе на с учётом фотограмметрических преобразований и формул выбранной карто графической проекции. В этом случае влияние сферичности планеты будет на ходиться в пределах, устанавливаемых для данной проекции и масштаба карты. При космической съёмке используются панорамные фотокамеры, кото рые позволяют за один орбитальный пролёт сфотографировать с учётом воз можностей съёмочной системы практически всю освещённую поверхность планеты от горизонта до горизонта поперёк маршрута и от утреннего до вечер него терминатора вдоль маршрута. Панорамные фотокамеры относятся к сканерным съёмочным системам, выполняющим регистрацию изображения по строчно. Особенностью радиолокационной съёмки является то, что её можно про водить независимо от времени суток, погодных условий, наличия облачного покрова. Сдерживающими факторами широкого применения этой съёмки для целей картографирования поверхностей планет была низкая разрешающая спо собность по сравнению с фотосъёмкой и сложность обработки полученных ра диолокационных изображений. Однако эти недостатки устраняются совершен ствованием радиолокационной техники, записью изображений в цифровом форме, электронно-оптическими методами преобразования изображений, ком пьютерными методами обработки получаемой информации. Вопросы для самоконтроля
Раздел 10. Автоматизация фотограмметрических работ Литература: /1/, гл.XVII, §§134. |