Основные параметры аэрофотоснимка и системы координат.

Масштаб аэрофотосъемки (1 m) зависит от высоты фотографирования и фокусного расстояния f и для горизонтальных снимков определяется по следующей формуле:

, (1)

 

Масштаб объектов, изображенных на аэрофотоснимке(1 m) будет определяться отношением фокусного расстояния (f) к высоте фотографирования Н_ср.

 

Чаще положение точек местности определяется в геодезической прямоугольной системе координат Гаусса-Крюгера О_гХ_гУ_гZ_г. Непосредственно по снимкам координаты точек местности определяют, как правило, в фотограмметрической пространственной прямоугольной системе координат OXYZ. Начало этой системы может быть совмещено с центром проекции (точка S) либо точкой местности. Направление осей выбирается так, чтобы наиболее просто решить конкретную задачу. Положение точек на снимке определяется в плоской прямоугольной системе координат o х у, задаваемой координатными метками, расположенными в плоскости прикладной рамки (см. рис. 2в).

В каждый момент фотографирования центр проектирования объектива и плоскость аэроснимка занимают произвольное положение. Величины, определяющие пространственное положение снимка относительно принятой системы координат, называются элементами внешнего ориентирования снимка. Это три линейные координаты центра проектирования x_s, y_s, z_s и три угла, определяющие поворот снимка вокруг трёх осей координат.

 

Рассмотрим простейший случай, определение координат точек местности по горизонтальному снимку

 

Высота фотографирования H = -(Z - Z_S) зависит от высоты точек местности, однако, для равнинной и слабохолмистой местности высоту съемки можно считать постоянной для всех точек снимка, т.е. для расчетов можно использовать вычисленное H_ср.

В идеальном случае, когда угловые элементы ориентирования снимка равны нулю (a = w = x = 0º), т.е. снимок горизонтальный, формулы для вычислений rкоординат точки местности будут иметь следующий вид:

; .

Эти формулы позволяют определить координаты местности в фотограмметрической системе, для перехода в геодезическую систему

 

 

На практике горизонтальный снимок получить сложно, поэтому выполняют трансформирование координат, измеренных на наклонном снимке.

 

 

 

Выводы По одиночному аэрофотоснимку можно определить плановое положение точки местности, то есть координаты X_г и Y_г при условии, что кроме элементов ориентирования снимка известна высота фотографирования относительно определяемой точки. Высота фотографирования H = -(Z_г - Z_S) изменяется из-за превышения точек местности. Однако, если это изменение не приведет к ошибкам в координатах более допустимых значений величин, то высоту съемки можно принять в качестве постоянной величины для всех точек снимка. Следует учитывать, также искажения, вызываемые углами наклона аэроснимка. Для топографических работ выполняется трансформирование аэроснимков. такие снимки используют для создания фотопланов.

l Трансформирование снимков –преобразование снимков для учета геометрических искажений, вызванных наклоном съемочной системы.

l Фотоплан – Фотоплан –фотоизображение местности, составленное из трансформированных снимков по точности соответствующее плану.

Математические зависимости координат точек местности и их изображений на аэрофотоснимках приведены в методических указаниях по выполнению лабораторных работ.

 

Лекция 5 ОБРАБОТКА АЭРОФОТОСНИМКОВ

Основные определения

Продольное перекрытие

Соответственные точки

Базис

Элементы ориентирования

 

Геометрическая модель объекта съемки – совокупность точек пересечения

соответственных лучей стереопары.

 

Основное условие для решения задач по стереопаре- условие компланарности: три вектора, задающих направление базиса и соответственных лучей стереопары, должны лежать в одной плоскости.

B(R1 * R2) = 0,

 

Обработка стереопары позволяет определить пространственное положение точки местности (координаты X, Y, Z) при условии, что координаты этой точки измерены на левом и правом снимках (рис. 2).

Формулы для вычисления пространственных координат точек местности по горизонтальным снимкам имеют вид:

; ; , (5)

 

где B – базис фотографирования.

Величину базиса можно вычислить, принимая » 0, по следующей формуле:

. (6)

Более простой способ заключается в измерениях базиса на левом и на правом снимках, определении среднего, по которому с учетом масштаба аэрофотоснимков получается величина базиса фотографирования:

. (7)

Геодезические координаты точек, измеренных по стереопаре аэрофотоснимков, вычисляют по формулам:

; ; . (8)

Для определения используется формула:

 

где Z_ср – отметка средней плоскости, вычисляемая как среднее из отметок точек 1-4 по карте.

 

Для обработки аэрофотоснимков применяют цифровые фотограмметрические станции (ЦФС). Цифровая фотограмметрическая станция (ЦФС) включает комплекс технических и программных средств для сбора данных о местности по цифровым изображениям. Технические компоненты включают : компьютер с монитором высокого разрешения, пространственный манипулятор для наведения марки, устройство для стереоскопического рассматривания изображений.

Для стереоскопического рассматривания изображений применяют разные методы:

- Вывод на экран левого и правого снимков для рассматривания их через стереоскопическую насадку, установленную перед монитором;

* использование радиометрического разделения (анаглифический и поляризационный метод);

* использование специальной технологии кристаллов, для выведения на экран поочередно с частотой 120 гц левого и правого снимков и рассматривание их через ЖК- очки.

* Зеркальные стереодисплеи принцип их действия основан на совмещении двух ортогонально-поляризованных дисплеев с помощью полупрозрачного зеркала и последующего разделения левого и правого изображений через пассивные поляризационные очки. При совмещении двух изображений с помощью полупрозрачного зеркала отсутствует потеря разрешающей способности, а также нежелательное мерцание монитора, как для мониторов, оснащенных ЖК- очками.

 

Основное значение в ЦФС имеет программное обеспечение, которое позволяет автоматизировать существенную часть технологической цепи обработки изображений. Главное это автоматизировать наведение соответственных точек.

 

ЦФС поддерживает следующие функции:

l wпостроение модели местности по отдельной стереопаре;

l wинтерактивную съемку ситуации и рельефа по стереоскопической модели;

l wавтоматическое построение цифровой модели рельефа;

l wформирование ортофотоизображений;

l w построение фототриангуляционной сети

l Создание цифровые топографических и тематических карт;

l Формирование фотопланов и ортофотопланов;

l Обработка космических снимков и др.

 

В России применяют ЦФС разных фирм , одна из распространенных система многофункциональной фотограмметрической обработки PHOTOMOD

В результате обработки по аэрофотоснимкам получают следующие документы о местности.

Фотоплан– изображение местности, смонтированное из снимков, свободное от свободное от перспективных искажений (искажений, вызванных углами наклонов).

Ортофотоплан–это фотографическое изображение местности, сформированное из ортотрансформированных снимков. Ортотрансформирование – преобразование исходных снимков из центральной проекции в ортогональную, исключая искажения за рельеф и кривизну земной поверхности

Фотокарта–фотоплан с условными знаками и отображением рельефа.

Цифровая карта–цифровая модель земной поверхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации данных полевых съемок или иным способом.

Цифровая модель рельефа–средство цифрового представления поверхности в виде трехмерных данных как совокупности высотных отметок в узлах регулярной сети с образованием матрицы высот (Grid) или нерегулярной треугольной сети (TIN).

Цифровая модель местности–дискретное поле точек с известными координатами X,Y,Z и семантическими данными.

 

Лекция 6 СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЕ НАБЛЮДЕНИЕ СНИМКОВ