Аэрофотосъемка площади

1. Технические показатели  плановой аэрофотосъемки площади.

Плановая аэрофотосъемка площади для картографических целей выполняется по определенным техническим условиям.

Обычно аэрофотосъемку производят 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 аэроснимка, а через 1/M - масштаб фотоплана, то отношение знаменателя масштаба аэрофотосъемки к знаменателю масштаба фотоплана будет коэффициентом увеличения.

Его значение определяется по формуле K =

Чем больше значение коэффициента увеличения при заданном масштабе фотоплана, тем мельче масштаб изображения на аэронегативе, и поэтому снимаемая площадь изобразится на меньшем количестве аэронегативов. Уменьшение числа аэронегативов снижает стоимость производства аэрофотогеодезических работ. Следовательно, применение больших коэффициентов увеличения экономически выгодно для целей картографирования территории.

Для изготовления фотопланов в масштабе 1:10 000 на аэрофотогеодезических предприятиях часто применяют  K = 1,5 - 2, т.е. аэрофотосъемку производят в масштабах 1/m от 1:15 000 до 1: 20 000. В настоящее время успешно выполняют аэрофотогеодезические работы при коэффициентах увеличения 4 и более.  Внедрение в производство больших коэффициентов увеличения может привести к значительному удешевлению стоимости аэрофотогеодезических работ.

Масштаб аэрофотосъемки зависит от величины главного расстояния ƒ аэрофотоаппарата и высоты фотографирования H. Высотой фотографирования называется расстояние, измеряемое по отвесной линии от центра объектива аэрофотоаппарата, установленного на самолете, до определенной поверхности - относительная высота фотографирования до горизонтальной плоскости СD расположенной на уровне аэродрома; H- средняя высота фотографирования до горизонтальной плоскости EF, расположенной на средней высоте участка съемки ; - истинная высота фотографирования до горизонтальной плоскости  MN,расположенной на уровне  какой - либо точки поверхности земли.

 Если задан масштаб  аэрофотосъемки 1/m и масштаб изготовления планов 1/M, то из формулы масштаба аэрофотосъемки можно определить среднюю высоту фотографирования, с которой следует вести аэрофотосъемку. Для получения аэронегативов с изображением местности в заданном масштабе формула будет такая: H = fm = fKM.

Аэрофотосъемку площади выполняют с взаимным перекрытием смежных аэронегативов одного маршрута, которое называется продольным перекрытием, и с взаимным перекрытием аэроснимков смежных маршрутов, которое называется поперечным перекрытием. Величины продольного и поперечного перекрытия выражаются в процентах по отношению к длине стороны аэронегатива и соответственно  обозначаются . Величины продольного и поперечного перекрытий для производства аэрофотосъемки  в масштабах от 1:10 000 до 1: 25 000 рассчитываются по формулам                       = 62 + 50 , = 34 + 50 , где h - максимальное превышение местности над средней высотой участка съемки; H - средняя высота фотографирования. При масштабах аэрофотосъемки  от 1: 5000 до 1:10 000 увеличивают на 2% , а - на 4%, а при масштабах от 1: 25 000 до 1: 35 000 на столько же уменьшают.

Как правило, аэрофотосъемку выполняют с продольным перекрытием около 60%. При таком перекрытии будут получаться в маршруте не только двойные продольные перекрытия аэроснимков, но и тройные. Поперечное перекрытие  обычно задается около 40%. Из всей площади аэроснимка используют только его центральную часть abcd,  ограниченную средними линиями перекрытий и называемую рабочей площадью аэроснимка,.  

Если в идеальном случае продольные перекрытия аэроснимков равны между собой, то = = αb = bc = ; точно так же, если равны поперечные перекрытия, то = = ad = bc = , здесь и - стороны рабочей площади аэроснимка. Если длину стороны квадратного аэроснимка  в сантиметрах обозначить через l,то стороны рабочей площади аэроснимка определяется по формулам = ;  = ; в этих формулах и - величины продольного и поперечного перекрытий в процентах.

2. Эпюры.

Благодаря теореме  Шаля возможно решение задач по теории перспективы на плоскости (эпюре), не прибегая к построению пространственного чертежа. В результате при = все три плоскости (P, E и совмещаются, как бы растягивают в одну, и такой плоскостной чертеж называют эпюром, построенным по способу растяжения. При α = эти плоскости складываются в одну и полученный плоскостной чертеж называется эпюром по способу сложения.

На эпюре по способу растяжения решение задачи выглядит более наглядно, чем на эпюре по способу сложения, где результаты построений на картинной и предметной плоскостях часто накладываются друг на друга и чтение их несколько усложняется, но эпюр по способу сложения имеет свои преимущества вследствие компактного построения и размещения чертежей.

Рассмотрим решение задач по  построению перспективы точки, заданной в предметной плоскости, сначала на эпюре по способу растяжения, а затем на эпюре по способу сложения.  Построим эпюр растяжения в предметной плоскости точки А. Для построения перспективы этой точки проведем  сначала через точку А произвольную проектирующую плоскостьQ. Пусть след ее сечения с предметной плоскостью пройдет через точку А и  пересечется с основанием картины в точке . Так как плоскость действительного горизонта и предметная плоскость параллельны, то и след сечения взятой проектирующей плоскости Q с плоскостью действительного горизонта пройдет из точки  S параллельно следу сечения в предметной плоскости. Он пересечется с линией действительного горизонта в точке . Точки и одновременно принадлежат и картинной плоскости и, следовательно, определяют положение следа сечения проектирующей плоскости с картинной. Для нахождения перспективы точки А проведем из точки S проектирующий луч SA, расположенный в проектирующей плоскости Q. Проектирующий луч пересечется со следом и в точке α, которая и будет перспективой точки предметной плоскости А.

 Точно так же эта  задача решается на эпюре по  способу сложения, где А - след сечения проектирующей плоскости Q с предметной; S -след сечения этой же проектирующей плоскости с плоскостью действительного горизонта , причем S|| А; - след сечения в картинной плоскости. Точка α, полученная при пересечении проектирующего луча  SA со следом , будет искомой перспективой точки А, заданной в предметной плоскости Е.

Для наглядного определения положения основных точек центральной проекции на эпюрах растяжения и сложения обращаются к так называемому предельному параллелограмму с вершинами SiJ. Пусть в этих точках будут шарниры. При этом шарниры в точках  J и всегда остаются на месте, а стороны SJ и , сохранная неизменность своей длины и взаимной параллельности, вращаются вместе с плоскостями P и R вокруг этих шарниров влево и вправо, занимая свое крайнее левое положение, когда α = (эпюр по способу растяжения) и правое, когда α = (эпюры по способу сложения).

3. Дешифровочные признаки.

 Дешифрованию объектов  местности способствуют изобразительные свойства фотоизображения, которые складываются из отдельных прямых и косвенных признаков, получивших название дешифровочных.

Прямые дешифровочные  признаки присущи почти всем объектам местности, которые изобразились на аэроснимках данного масштаба. К ним относятся: тон и структура изображения объекта, его форма и размеры, а также тень ( собственная и падающая) для объектов, возвышающихся над земной поверхностью.

Тон. основным фактором, обусловливающим тон изображения или степень его почернения, является спектральная отражательная способность данного объекта местности, которая может изменяться в зависимости от времени съемки ( лето, весна, осень, утренние, дневные часы), влажности объекта, плотности воздушной дымки т.д. Все многообразие объектов передается на фотоизображении целой гаммой тонов от белого до черного.

Структура изображения объекта.  Тон как более общий дешифровочный признак часто дополняется структурой или рисунком изображения. Так, например, для массива приусадебных участков характерен мозаичный рисунок, образуемый преимущественно прямоугольниками различного типа. Лесные угодья имеют зернистую структуру изображения. Рисунок образуется из серых пятен округлой формы (кроны деревьев) на более темном фоне (затененные промежутки между деревьями). Для огородов и распаханных пашен характерен полосатый рисунок - результат параллельного расположения борозд.

Форма. Для многих объектов местности, особенно искусственных сооружений, характерно правильная геометрическая форма. Так профилированные дороги чаще всего состоят из прямолинейных участков, сопряженных плавными кривыми. Хозяйственные постройки, теплицы, мосты имеют прямоугольную вытянутую форму. Жилые дома в сельской местности изображаются прямоугольниками или квадратами и т. п. Форма таких объектов на аэроснимках плановой аэрофотосъемки практически не искажается.

Размеры. При дешифрировании материалов плановой аэрофотосъемки, наряду с другими дешифровочными признаками, используют размеры объектов, определяемые по фотоизображению. Это дополняет информацию о дешифрируемом объекте, уточняя его содержание. Размеры объектов зависят от масштаба фотоизображения, причем для практичесого использования достаточно знать приближенное значение среднего масштаба для всех аэроснимков.

Тень. Собственная и особенно падающая от предмета тень - характерные дешифровочные признаки для таких объектов местности, как различные жилые и хозяйственные постройки, деревья, кусты, крутые склоны оврагов, обрывы и т. п. Собственная тень у таких объектов образуется с не освещенной солнцем части, падающая тень направлена от основания объекта в противоположную от солнца сторону. Размеры подающих теней зависят от высоты предметов и положения солнца по высоте в момент фотографирования. Чем ниже солнце, тем длиннее падающие тени.

Косвенные признаки. Взаимное расположение объектов местности - явление не случайное, оно подчинено определенным закономерностям, отражающим взаимную связь явлений и предметов. Из закономерностей взаимного расположения объектов местности возникают косвенные признаки. примером использования косвенных признаков может служить дешифрированние на аэроснимках грунтовых дорог. Если дорога соединяет два населенных пункта, ее относят к поселочной; обрывающуюся в поле дорогу обозначают условным знаком полевой. Место пересечения дороги рекой без моста дешифрируют как брод, а пересечение проселочной дороги железной дорогой - как проезд и т. п.

 

 

4. Элементы ориентирования  аэроснимков.

Элементы внутреннего и внешнего ориентирования пары аэроснимков определяют их положение в пространстве при фотографировании относительно выбранной в местности пространственной системы координат.

Обычно при стереотопографической съемке ось Z этой системы располагается отвесно, а ось X примерно совпадает с направлением маршрута. Элементы внутреннего ориентирования здесь такие же, как и при обработке одиночного аэроснимка: это величина главного расстояния f аэрофотоаппарата и координата главной точки аэроснимка .

Линейными элементами внешнего ориентирования левого аэроснимка стереопары являются координаты центра проекции , т.е. ,,  . Для получения угловых элементов проведем через отвесную прямую плоскость, параллельную плоскости X Z. В пересечении с аэроснимком проведенная плоскость образует прямую . Спроектируем ортогонально главный луч на плоскость  , получая прямую . Угол между отвесной прямой и проекцией главного луча является продольным углом наклона . Угол между главным лучом и его проекцией является поперечным углом наклона .

При отдельном случае съемки углы и равны нулю. При плавной аэрофотосъемке их величина не превышает обычно , а при гиростабилизированной  - . Угол между прямой   и осью ординат аэроснимка является углом поворота . Таким образом, элементами внешнего ориентирования левого аэроснимка являются элементы

 ,, , , , . Аналогично для правового аэроснимка имеем

, , , ,, .

Сравнивая элементы внешнего ориентирования при обработке одиночного и пары аэроснимков, видим, что линейные величины у них совпадают, а угловые нет. Изменение угловых элементов вызвано особенностью обработки пар аэроснимков.

Элементы взаимного ориентирования определяют взаимное положение пары аэроснимков при фотографировании.

Элементы геодезического ориентирования определяют положение взаимно ориентированной пары аэроснимков в пространстве.

Список литературы

1. Мурашев С. А. Гебгарт Я. И. Кислицин А. С. -Аэрофотогеодезия, изд. 2-е перераб. и доп. М.,"Недра", 1976 .405с.