С – точка нулевых искажений
Масштаб наклонного аэрофотоснимка:
1 / m = f / Hф (cos α – x/f sin α)
Смещение точек наклонного снимка:
∆α = r2 sin α / f
где r – расстояние от центральной точки снимка.
Сдвиг точек из-за рельефа местности:
∆h = r h / H
Сдвиг точек из-за кривизны Земли:
∆R = r3 H / 2 R f2
Элементы ориентирования аэрофотоснимка. Различают внутреннее и внешнее ориентирование. Внутреннее задает систему координат снимка (ориентирование на плоскости). Существует 3 элемента внутреннего ориентирования – координаты главной (центральной) точки снимка х0, y0 и фокусное расстояние камеры f. Внешнее ориентирование позволяет правильно расположить снимок в пространстве. Всего элементов внешнего ориентирования шесть: 3 линейных (координаты центра проекции) и 3 угловых (крен, тангаж и рысканье). Зная все элементы ориентирования, можно приступать к трансформированию снимка.
Процесс избавления от искажений на фотоснимках называется трансформированием.
Наиболее распространены два способа трансформирования:
1. Аналитический: известны координаты центра фотографирования (X, Y, H), углы наклона оптической оси (по крену, тангажу и рысканью) и высота фотографирования. По формулам пересчитываются координаты точек снимка.
2. С использованием контрольных точек: известны координаты точек на местности (GCP – ground control points), координаты этих точек на снимке измеряются и составляются формулы пересчета координат.
Чаще всего картографируемая территория не покрывается одним снимком, поэтому подбирают группу снимков и увязывают их между собой.Подбирают маршрут змееобразно, время между моментами фотографирования устанавливают так, чтобы соседние снимки перекрывали друг друга. Перекрытие снимков вдоль направления полета называют продольным, поперек полета (между рядами) – поперечным. Если конечная цель – составление карты (плана), то продольное перекрытие не должно быть менее 60 %, поперечное – 30 %.
После получения отпечатков снимки монтируют. Выделяют разные способы. Накидной монтаж – используются нетрансформированные снимки. Фотоплан – используются трансформированные снимки с остаточными искажениями за рельеф. Ортофотоплан – на снимках отсутствуют все виды искажения.
Стереофотограмметрический метод основан на способности человека видеть объем предметов при рассматривании их двумя глазами.Для картографирования, измерения превышений и наблюдения объемных предметов используется стереопара снимков, т.е. пара соседних снимков с продольным перекрытием не менее 60 %. Расстояние между центрами проекций (фотографирования) называется базисом. Обычно выражают в масштабе снимка (в мм). Можно измерить по снимку как расстояние между главными точками снимков стереопары.
Стереоэффект – рельефное изображение местности – наблюдается, когда изображение одного снимка попадает только в один глаз оператора. Если изображение левого снимка попадает в левый глаз, а правого – в правый, наблюдается прямой стереоэффект. Если снимки поменять местами, стереоэффект будет обратный, т.е. ямы будут выглядеть холмами и т.д.
Средства для наблюдения стереоэффекта и работы со стереопарой: стереоскопы, стереокомпараторы и универсальные стереокартосоставительские приборы – стереопроекторы.
Принцип измерения превышений основан на определении продольного параллакса. Параллакс – разность координат одной и той же точки на левом и правом снимках стереопары. Продольный параллакс – разность абсцисс, поперечный параллакс – разность ординат. Формула определения превышений имеет следующий вид:
h = Hср ∆p / b + ∆p,
где Нср – средняя высота фотографирования конкретного участка местности, отображенного на снимке, b – базис съемки, ∆p – разность продольных параллаксов двух точек снимка.
Один из методов точных измерений по стереопаре – метод стереоскопического визирования. Используется один из стереоприборов. Снимки взаимно ориентируются. В оптической системе прибора есть две визирные марки правильной геометрической формы (чаще т-образные), которые совмещают с одной и той же точкой на двух снимках стереопары. Если изображение марки раздваивается, правый снимок смещают вдоль оси х до момента слияния изображений марок. Задача состоит в измерении значения смещения снимка, т.е. продольного параллакса.
Другой метод – метод автоматического стереоизмерения – основан на автоматической компьютерной обработке цифровых моделей стереопары.
Для получения стереофотограмметрической модели могут использоваться снимки, полученные с помощью наземной фототеодолитной съемки.
Фототеодолит – сочетание специальной фотокамеры и устройств точного ориентирования оптической оси камеры в пространстве. Съемку выполняют с двух точек, закрепленных на местности (базиса).
По положению оптических осей фототеодолита к базису различают 5 различных случаев съемки (нормальный, равноотклоненный, равнонаклоненный, конвергентный и общий). Но чаще всего используются 2 из них:
При фототеодолитной съемке получают стереопару снимков в системе пространственных координат с началом в левой точке базиса. Ось Х направлена вдоль базиса, ось Y – перпендикулярно базису в направлении съемки, ось Z – в направлении зенита вдоль отвесной линии в левой точке базиса.