Контрольная работа по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование территорий»

 

 

 

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный

университет им. Н.И.Вавилова»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Фотограмметрия 

и дистанционное  зондирование территорий»

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

ст-ка 4 курса гр.З-41

Специальность «Землеустройство»

Шифр:

Проверил преподаватель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов 2013

 

 

 

 

8. Влияние атмосферы на проходящее излучение.

Все виды излучения (солнечное или от искусственного источника, отраженное или собственное) частично рассеиваются, поглощаются и отражаются атмосферой. При этом изменяются поляризация, спектр несущих и модулированных частот, происходит рефракция лучей и т.д. При аэро- и космических съемках поляризация излучения значения не имеет и не учитывается.

Атмосфера состоит из газов, водяного пара и различных примесей – аэрозолей Основная масса атмосферы сосредоточена в слое ниже 50 км, поэтому здесь и происходят основные искажения проходящего через нее излучения.

Атмосфера представляет собой фильтр с достаточно нестабильными пропускными характеристиками. Нестабильность вызывается сложным вещественным составом и движением воздушных потоков атмосферы, обусловленным различием температуры и давления в ее слоях. Для описания оптических свойств используют критерий, называемый пропускной способностью атмосферы. Этот критерий зависит от оптической плотности, наличия механических частиц, водяных паров, длины волны излучения, толщины слоя атмосферы, через который проходит излучение и т.д. Искажению подвергается отраженное и собственное излучение объектов. Чем больше оптическая толщина атмосферы между объектом и съемочной аппаратурой, тем больше искажение. При малых высотах съемки (до 200-400м) атмосфера практически не изменяет спектральный состав излучения.

Газы и аэрозоли, входящие в состав атмосферы, изменяют спектр проходящего электромагнитного излучения: полностью или частично поглощают лучи некоторых спектральных зон. Основные поглотители солнечного излучения – водяной пар, двуокись углерода и озон. Существуют спектральные интервалы, в которых атмосфера прозрачна для прохождения лучей. Их называют «окна прозрачности» и в них излучение практически не поглощается.

Механические частицы и водяной пар в атмосфере образуют так называемую атмосферную дымку, которая снижает контраст изображения.

 

Возникновение атмосферной дымки обусловлено рассеянием излучения частицами и аэрозолями, размер которых значительно меньше длины волны. Наибольшему рассеянию подвергается излучение в ультрафиолетовой, фиолетовой и синей зоне спектра. Синие лучи рассеиваются примерно в двадцать раз больше, чем инфракрасные. Следовательно, при съемке в синей зоне спектра можно ожидать ухудшения качества изображения.

Рассеяние излучения пропорционально толщине слоя атмосферы, через который оно проходит, что учитывают при расчетах интенсивности рассеяния.

Интенсивность рассеяния зависит от угла между направлением падающего и отраженного потока. Поэтому положение естественного или искусственного источника облучения относительно объекта съемки, а также направление излучения учитывают при съемках.

Следующий критерий, влияющий на построение снимка – рефракция светового луча в атмосфере. Атмосферная рефракция – это искривление светового луча направленного к объективу съемочной системы. Объясняется это тем, что в атмосфере происходит уменьшение плотности воздуха с увеличением высоты относительно земной поверхности. При прохождении светового луча из области с большей плотностью в область с меньшей плотностью происходит его отклонение. Если атмосферу описать моделью, состоящей из нескольких горизонтальных слоев с изменяющийся плотсностью воздуха, то рефракцию можно представить в виде графика, показанного на рисунке  Аsa – луч, не искаженный влиянием рефракции атмосферы, Аsa¹ – реальный луч, строящий изображение точки а¹ на снимке. Расстояние аа¹ на снимке есть искажение положения точки, вызванное влиянием рефракции атмосферы. При выполнении аэро- или космических съемок горизонтальная рефракция атмосферы значительно меньше вертикальной и ее практически не рассматривают.

Рассмотренные оптические свойства атмосферы оказывают влияние при производстве аэро- и космических съемок. При их организации и проведении

 

необходимо учитывать оптику атмосферы с целью повышения изобразительного и метрического качества получаемых снимков.

 

 

 

18. Составные части аэрофотоаппарата

 

Аэрофотоаппарат — оптико-механический аппарат, предназначенный для фотографирования местности с самолета или какого-либо другого летательного аппарата. Аэрофотоаппарат характеризуется в основном размерами получаемого аэрофотоснимка и величиной фокусного расстояния объектива.

В России в современных аэрофотоаппаратах приняты следующие размеры аэрофотоснимков: 18X18, 23X23 и 30X30 см. По величине фокусного расстояния аэрофотоаппараты подразделяются на короткофокусные (до 150 мм), среднефокусные (от 150 до 300 мм) и длиннофокусные (свыше 300 мм). Типы и конструкции современных аэрофотоаппаратов различны, но все они в своей основе имеют единую принципиальную схему.

К основным частям аэрофотоаппарата относятся:

1. Корпус – служит для размещения механизмов, обеспечивающих работу всех частей фотокамеры – счетчика кадров, часов, уровня, числового индекса фокусного расстояния и др. В верхней части корпуса размещена прикладная рамка, плоскость которой совпадает с главной фокальной плоскостью объектива.
2. Аэрофотокамера - состоит из 2-х частей корпуса которые находятся в верхней части прикладная рамка плоскость которой совпадает с плоскостью объектива и конуса.

На прикладной рамке имеются координатные метки которые фиксируются на аэрофотонегативах.

3. Конус – крепиться к нижней части корпуса и содержит оптическую систему, в которую входит объектив, затвор, светофильтры, компенсатор сдвига изображения и др.
4. Кассета- служит для размещения фотопленки и приведения ее светочувствительного слоя при экспонировании в соприкосновение с плоскостью прикладной рамки. В промежутке между экспозициями

 

фотопленка перематывается с подающей катушки на принимающую. Перематываемый участок пленки соответствует формату кадра с учетом промежутка между кадрами. Выравнивание пленки в плоскость

 

выполняется механическим прижимом к плоскому стеклу или путем откачивания воздуха из промежутка между пленкой и прикладной рамкой.

5. Фотозатвор – это устройство для пропускания в течение заданного промежутка времени света от объектива к светочувствительному слою. Этот промежуток времени называется – выдержка.

По способу открывания фотозатворы делятся на:

- центральные

- жалюзи

  - шторно-щелевые

Центральные – используются лепестки и диски с вырезами открывающими объектив от центра к краю и закрывающего в обратном направлении.

Жалюзи - используются в системах перекрывающихся створок, которые могут поворачиваться вокруг своей оси на 180°.

Шторно-щелевые используют движущую створку с щелью.

6. Аэрофотоустановка - используется для крепления аэрофотоаппарата на борту самолета или других летательных аппаратах, предохраняя его от толчков и ударов при взлете и посадке, поглощение вибрации, установление главной оптической оси аэрофотоаппарата в вертикальном положении, ориентирование прикладной рамки относительного направления полета.
7. Командный прибор - обеспечивает автоматическое дистанционное управление всеми механизмами аэрофотоаппарата – измерения времени между экспозициями и их продолжительности, подачи команд на срабатывание завтвора, перемотки фотопленки, отсос воздуха между фотопленкой и прикладной рамкой и т.д. В современных аэрофотоаппаратах командный прибор управляет одновременно двумя-тремя съемочными камерами.

 

 

28. Сопутствующее оборудование, обслуживающее съемочный процесс.

 

При топографической аэрофотосъемке кроме аэрофотоаппарата на борту летательного аппарата устанавливают дополнительное оборудование, обеспечивающее стабилизацию съемочной камеры, контроль высоты, скорости, прямолинейности полета, интервала между экспозициями, захода на очередной съемочный маршрут, а также определение данных для последующей фотограмметрической обработки – высоты фотографирования, превышений между центрами фотографирования, их координаты и др. С этой целью на борту летательного аппарата устанавливают статоскоп, радиовысотометр, гиростабилизирующую установку и др.

Статоскоп представляет собой  высокочувствительный дифференциальный барометр, позволяющий измерять давление воздуха, возникающее при колебании  высоты фотографирования. Дифференциальный барометр представляет собой две  U-образные трубки, частично заполненные жидкостью. Конец одной из трубок непосредственно перед началом фотографирования запирается, и после этого изменения высоты полета фиксируются в виде разностей уровней жидкости в двух коленах. Изображения обоих уровней непрерывно фотографируется на движущуюся пленку, на которой в мементы фотографирования делаются отметки. Проявленная пленка называется статограммой и содержит данные об изменении давления в точках фотографирования, представленные расстояниями между точками на сплошной и прерывистой линиями, причем, точки сплошной линии соответствуют моментам фотографирования. Показания неработающего статоскопа изображаются прямыми линиями. Как только изменение высоты полета превысит 25 м, статоскоп автоматически переключается на вторую трубку, что фиксируется на статограмме отрезком, после чего начинается фиксация превышений относительно новой изобарической поверхности.

В современном  аэрофотосъемочном производстве применяются  статоскопы-автоматы непрерывного действия С-51 и С-51М, обеспечивающие

 

 

определение превышений между центрами фотографирования с  точностью около 1м.

Радиовысотометр представляет собой радиолокационную установку, предназначенную для  измерения высоты полета в моменты  фотографирования. Принцип его действия основан на использовании импульсного метода измерения расстояний по времени прохождения радиоволны, направленной к земной поверхности и отраженной обратно.

Принцип работы радиовысотометра заключается в  следующем. В момент экспонирования передатчик генерирует и через антенну излучает импульс, который, отразившись от земли, улавливается приемной антенной и через приемник передается на экран индикатора. Изображения направленного и принятого радиоимпульсов строятся в виде развертки шкалы на экране электронно-лучевой трубки, которая в моменты срабатывания затвора фотокамеры фотографируется на фотопленку, называемую высотограммой.

Широкая направленноть  антенны и выбранная длина  волны обеспечивают отражение радиоволн  от точек земной поверхности, а не от растительности, расположенных на различных расстояниях. После приема первого отраженного импульса приемник радиоволн запирается, что исключает многозначность отпределений.

С увеличением  рельефа местности показания  радиовысотометра начинают отличаться от истинного значения высоты фотографирования и приближаются к наклонному расстоянию до ближайшей точки. Поиск этих точек и введение соответствующих поправок в показания радиовысотометра выполняются по фотограмметрическим данным.

Применяемые при  аэрофотосъемке радиовысотометры РВТД и РВТД-А обеспечивают определение высоты фотографирования над равнинной местностью с точностью 1,2-1,5 м.

Гиростабилизирующая установка  предназначена для стабилизации в полете положения съемочной  камеры и уменьшения углов отклонения ее главной оптической оси от отвесной линии. В основе конструкции современных гироскопов лежит принцип волчка, стремящегося сохранить неизменным пространственное положение своей оси вращения при наклоне

 

плоскости, на которой  он установлен. Применяемые гиростабилизирующие установки Н-55, ТАУ, ГУТ-9 и др. использует трехстепенные гироскопы, стабилизирующие положение съемочной камеры с точностью 10-15 минут.

Системы определения координат  центров фотографирования в процессе аэрофотосъемки применяют с 50-х гг.прошлого столетия. В начале это были радиотехнические системы, основанные на фазовых методах измерения расстояний от летательного аппарата до двух наземных станций. Широко применяемые в то время радиогеодезическая станция ЦНИИГАиК (РГСЦ) и самолетный радиодальномер (РДС) обеспечивали определение координат центров в ошибкой 1-5 метров.

Системы глобального  позиционирования GPS появившиеся в 90-х гг., заменили применявшиеся ранее радиогеодезические системы. Они работают по принципц измерения ральностей (расстояний) от летательного аппарата до геодезических спутников и скоростей из изменения. Определяемые с помощью системы пространственные координаты центров фотографирования могут использоваться как для целей навигации, так и последующей фотограмметрической обработки снимков. В обоих случаях координаты антенны приемника определяются через заданный интервал времени (через 1 сек и менее) и заносятся на магнитный носитель вместе со временем их определения и временем срабатывания затвора фотокамеры (экспозиции).

Последующая обработка данных позволяет вычислить пространственные координаты центров фотографирования путем интерполяции GPS –измерений на моменты экспозиции и учесть положение антенны приемника относительно узловой точки объектива фотокамеры.

 

 

38.  Стереоскопическая съемка. Стереоскопический эффект.

 

Представим, что используемые точки пространства А и D регистрируются двумя камерами с фокусным расстоянием расположенными на концах базиса съемки В — в₁. В плоскости негативов Р₁ и Р₂ точки А и D изобразятся соответственно точками а₁ и а₂, d₁и d₂. Направление проектирующих лучей, а

 

 

следовательно, и значения углов у_А и y_D останутся теми же, что и при наблюдении этих точек человеком.