Лекции по фотограметрии

К этому же классу приборов относится стереоскоп с маркирующими механизмами — СММ (рис. 9.7). Прибор можно использовать в полевых и камеральных условиях. Кроме стереоскопических измерений высот дешифрируемых объектов и углов наклона участков местности с помощью СММ можно идентифицировать и маркировать точки на одномасштабных и разномасштабных снимках, а также переносить результаты дешифрирования со снимков на фотопланы (ортофотопланы) при разности масштабов от 0,8 до 4 крат. В полевых условиях обрабатывают снимки формата 180 х 180 мм. Увеличение оптической системы с бинокулярной насадкой в 5 крат. Поле зрения при таком увеличении не менее 30 мм. Средняя квадратическая погрешность идентификации точек одномасштабных снимков не более 0,03 мм.

Рис. 9.7. Стереоскоп СММ:

1 — бинокуляр; 2 — зеркало; 3 — снимкодержатель

Технология измерения  разностей продольных параллаксов  заключается в следующем. Снимки ориентируют по начальному направлению — направлению, проходящему через собственную главную точку снимка и главную точку, перенесенную со смежного снимка. Снимки укладывают под наблюдательную систему так, чтобы их главные точки расположились на линии абсцисс прибора или параллельно ей. Перемещая снимки вдоль этой линии, а также вращая их в своей плоскости, добиваются получения стереоэффекта. Начальные направления при этом окажутся примерно на оси абсцисс. Уточняют ориентирование устранением остаточных поперечных параллаксов на главной точке правого снимка, вращая снимок левого, и наоборот. Затем последовательно переходят в зоны расположения объектов, высоты которых определяют. В общем случае в каждой зоне будут наблюдаться по перечные параллаксы. Здесь их перед измерением продольных параллаксов устраняют вертикальным перемещением одной из марок. Совмещают пространственную марку с поверхностью стерео-модели (при правильном ориентировании снимков обе марки сольются в одну воспринимаемую наблюдателем пространственно марку) вращением параллактического винта. Разность снимаемых со шкалы винта условных отсчетов при последовательном совмещении марки с точками, превышение которых определяют, будет величиной Ар для данной пары точек.

По значению возникающих в разных частях рабочей площади стереопар поперечных параллаксов можно судить о примерном значении углов наклона и разворота обрабатываемых снимков и соответственно устанавливать возможные расстояния между наблюдаемыми точками.

 

 

Тема 6: Фотосхемы и стереофотосхемы

 

План:

1. Понятие фотосхемы  и преимущества

2.Способы изготовления фотосхем

 

 

Фотосхемы

Фотосхемой называют фотографическое изображение местности, составленное из рабочих площадей снимков. Материалом для монтажа фотосхем служат контактные и, реже, увеличенные снимки.

Удобнее изготавливать  одномаршрутные фотосхемы. Если возникает необходимость в обеспечении фотосхемами территорий, выходящих по площади за пределы одномаршрутной фотосхемы, монтируют несколько одномаршрутных фотосхем. Наклеивают их на основу одну под другой. Это позволяет избежать в некоторых случаях значительных расхождений ситуационных элементов в полосе поперечного перекрытия фотосхем. Маршрутные границы рабочих площадей фотосхем, проведенные по их идентичным точкам, могут существенно различаться по начертанию.

Возможность изготовления единой многомаршрутной фотосхемы при благоприятных условиях (местность равнинная, снимки гиростабилизированные) не исключается.

Преимущества фотосхем:

1. для их изготовления не требуется геодезической подготовки снимков и на монтажные работы требуется мало времени;
2. Фотосхемы можно использовать как приближенный картографический материал на стадии предварительного изучения территорий и эскизного межевания.
3. фотоизображение содержит большой объем самой свежей информации о состоянии угодий, объектов инфраструктуры, водоемов и др.
4. Фотосхемы — более удобный материал, чем отдельные снимки, для тех видов дешифрирования, в которых требуется выявление взаимосвязей элементов ландшафта, закономерностей строения рельефа на больших территориях, например при почвенном дешифрировании или мелиоративных изысканиях.
5. Фотосхемы — незаменимый материал при выполнении дешифровочных работ с борта самолета или вертолета (аэровизуальное дешифрирование).

 

Способы изготовления фотосхем

Различают два способа  монтажа фотосхем:

1. по соответственным точкам

2. по начальным направлениям.

1. Способ монтажа фотосхем по соответственным точкам

Может быть реализован в двух вариантах:

1. индивидуальной
2. совместной обрезки снимков.

Достоинство рассмотренного способа — высокая производительность и простота технологии. Однако влияние рельефа местности и угла наклона снимка на смещение точек, используемых 
при монтаже, может существенно искривить направление фото 
схемы даже при идеальной прямолинейности съемочного марш 
рута.

2. Способ монтажа по начальным направлениям сложнее по технологии и менее производителен, но он позволяет сохранить то направление маршрута, которое было при съемке, например прямолинейное.

Технология монтажа  этого способа следующая. На всех снимках накалывают рабочие центры — четкие точки изображения, надежно опознаваемые на смежных снимках. Они должны располагаться не далее чем 0,05 от главной точки снимков. Опознают и накалывают выбранные рабочие центры на смежных снимках. Направления на снимке, исходящие из собственного рабочего центра на рабочие центры, перенесенные со смежных снимков, называют начальными.

 

Масштаб фотосхемы  и ее метрические свойства

Фотосхемы характеризуются  средним масштабом. Определить его  можно, сопоставив два соответственных  базиса, измеренных на фотосхеме и карте. Масштаб карты при этом должен быть не мельче масштаба фотосхемы. Базисы располагают по диагоналям фотосхемы.

При отсутствии подходящей карты средний масштаб фотосхемы может быть определен по опознанным на фотосхеме пунктам государственной геодезической опоры или по высотам съемки использованных при изготовлении фотосхемы снимков. Средний масштаб вычисляют по формуле

,

где — средняя высота съемки для использованных при монтаже снимков.

Метрические свойства фотосхемы  в пределах вмонтированных в нее рабочих площадей снимков остаются теми же, что и для отдельных снимков.

 

Стереофотосхемы

При выполнении некоторых  видов дешифровочных работ возникает  необходимость в стереоскопическом изучении рельефа на территории значительной протяженности. Средне-масштабные и крупномасштабные плановые космические снимки получают с помощью длиннофокусных съемочных систем с узким углом поля изображения. Рельеф будет восприниматься сглаженным, за пределами порога стереоскопического восприятия останутся элементы микро- и даже мезорельефа.

Задача расширения обзорности может быть решена путем создания стерео-фотосхем.

Стереофотосхема — пара фотосхем, одна из которых смонтирована из левых, а другая из правых половин комплекта перекрывающихся снимков.

Принцип их изготовления заключается в следующем. Каждый снимок, кроме крайних в маршруте, используют дважды при последовательном стереоскопическом наблюдении: в  одной паре как левый, в другой — как правый. Если из каждого снимка выделить его левую (л) и правую (п) части путем индивидуального пореза по линиям, проходящим через пары соответственных точек перекрывающихся снимков, и наклеить эти части на отдельные основы, получим пару фотосхем. Наблюдая их под стереоскопом, получим стереомодель маршрута. Некоторые части снимков после пореза окажутся лишними.

Пары точек, определяющие направление порезов, должны иметь  примерно одинаковые высоты. Вследствие невыполнения этого условия, образуются так называемые провалы — видимые относительные вертикальные смещения или перекосы смежных стереомоделей.

 

Тема 7: Вторичные информационные модели

 

План:

• Увеличенные снимки

2. Цифровые модели  местности, планы, карты

 

Вторичные информационные модели — результат какого-либо преобразования исходных снимков.

Выделяют два основных вида преобразования: фотографическое и геометрическое.

Фотографическое преобразование выполняют с целью упрощения процесса извлечения из снимков семантической информации (увеличение изображения, повышения его контрастности, устранения влияния некоторых шумов и т. п.)

Основная цель геометрического (фотограмметрического) преобразования — получение изображения местности в нужной картографической проекции (преобразованию аэрофотоснимков, полученных в центральной проекции, в изображение местности в ортогональной проекции).

 

1. Увеличенные снимки

При недостаточной дешифрируемости  снимков специалист прибегает к способам повышения дешифрируемости — увеличение изображения, повышение его контраста, уменьшение смаза, фильтрация и др.

По экономическим соображениям съемку выгодно выполнять в масштабе более мелком, чем масштаб картографирования. Предел уменьшения съемочного масштаба определяется возможностями отображения  на снимках необходимых объектов местности и обеспечения достаточной точности выполнения метрических действий по ним. В большинстве случаев исходные снимки не обеспечивают достаточной точности, а иногда и возможности, решения определенных задач.

Линейная разрешающая способность зрительного аппарата человека для монокулярного и бинокулярного зрения определяется значениями 20 и 40 мм^-1 соответственно. Поэтому реальная разрешающая способность зрительного аппарата уменьшится по крайней мере вдвое. В итоге оказывается, что средняя реальная разрешающая способность зрительного аппарата при анализе снимков характеризуется значением 7... 10 мм^-1 и меньше.

Современные аэро- и космические  снимки благодаря высокому качеству объективов съемочных систем, использованию компенсирующих смаз изображения устройств и устойчивых в полете носителей имеют разрешающую способность 60...80 мм^-1 и более. Это дает возможность соответственно в восемь—десять раз уменьшить съемочный масштаб. Дешифрируемость таких снимков доводят до нужного уровня путем их увеличения.

Используется два варианта:

• оптическое
• фотографическое увеличение.

В оптическом варианте при извлечении из снимков семантической информации используют увеличивающие изображения приспособления — лупы, монокуляры и бинокуляры специализированных приборов. Этот вариант можно применять при дешифрировании объектов, регистрируемых на снимках внемасштабными условными знаками (колодцы, пункты геодезической опоры и т. п.), а также при наблюдении деталей, используемых в качестве индикаторов объектов, подлежащих нанесению на карту (печных труб при раздельном показе жилых и нежилых сельских построек и т. п.).

При дешифрировании малых  по площади объектов, обозначаемых на снимках границами с условными знаками внутри контура, переход к более дорогому фотографическому увеличению неизбежен, если дешифрируют непосредственно снимок. Например, при создании кадастровых карт в масштабе 1:10000 пашни, многолетние насаждения и культурные пастбища на осушаемых землях наносят на план, если площадь их на плане превышает 2 мм². На снимках, размер стороны окажется настолько малым, что размещение внутри него хотя бы одного условного знака невозможно.

Необходимость увеличения снимков обусловливается также  обеспечением достаточной точности выполнения метрических работ. Такие работы возникают в основном при полевой инструментальной досъемке не отобразившихся на снимках объектов. Абсолютная погрешность фиксации концов измеряемых на снимках отрезков остается примерно постоянной при значительном (до 4...6) увеличении изображения. Дальнейшее увеличение кратности приводит к монотонному возрастанию погрешности. Поэтому относительная погрешность измерения отрезков на оптимально увеличенном снимке сокращается примерно пропорционально кратности увеличения.

Очевидно, точность измерения  координат точек по увеличенным снимкам с помощью дигитайзера, координатографа и других измерительных устройств будет аналогично повышаться.

 

2. Цифровые  модели местности, планы, карты

Использование новейших типов съемочных систем, переход  к компьютерным технологиям и  информационным системам позволяют получать и хранить полученную информацию о местности в виде цифровых моделей, которые при необходимости могут быть представлены в визуализированном виде (на экране монитора или в графическом виде на бумаге). Графические планы и карты стали вторичны по отношению к цифровым моделям местности.

Моделью принято называть результат описания (моделирования) какого-либо объекта, процесса или явления. Модель позволяет заменить изучаемый объект или явление его упрощенной формой без потери необходимой информации о нем. Модель не обязана быть абсолютно тождественной самому прообразу, но должна обладать достаточностью. Под достаточностью модели понимают такое ее приближение к прообразу, при котором погрешности модели не превышают допустимые погрешности измерения параметров прообраза.