Проект аэросъёмки и планово-высотной подготовки снимков

Содержание

Введение 4

1 Технологическая схема  стереотопографического метода топографической съемки 6

2 Исходные данные для  проектирования 9

3 Обоснование подхода  к выбору АФА, его фокусного  расстояния, высоты фотографирования  и масштаба аэрофотосъемки 10

4 Расчет плотности планово-высотной  привязки снимков 13

5 Методика  и формулы аэрофотосъемочных расчетов 15

6 Порядок проектирования аэросъемочных маршрутов 20

7 Требования к геодезическим  работам по привязке аэрофотоснимков 22

Заключение 23

Список используемой литературы 24

Приложения 

 

Введение

 

Топографическая съемка (топосъемка) — это совокупность камеральных и полевых геодезических работ, которые выполняются на местности с целью составления топографических планов и карт. Различают аэрофотосъемку, наземную и комбинированную съемки.

Аэрофотосъемкой называется процесс фотографирования земной поверхности с самолета или другого летательного аппарата. Производится специальным аэрофотоаппаратом (АФА), как правило, днем в безоблачную погоду. При съёмке заданной местности плоскость аэрофотоаппарата может занимать горизонтальное или наклонное положение. При этом аэрофотосъёмка называется плановой или перспективной соответственно.

В настоящее время основным методом создания топографических карт и планов является стереотопографический, основанный на фотограмметрической обработке снимков, которая реализована в двух вариантах: аналоговом и аналитическом. Первый из них базируется на использовании специальных фотограмметрических приборов, позволяющих в камеральных условиях осуществлять одновременно все необходимые для составления плана (карты) процессы. Аналитический вариант предусматривает цифровую обработку аэрокосмической информации с целью создания цифровых моделей местности и электронных карт и планов. Он ориентирован на современные компьютерные технологии и средства компьютерной графики. В землеустройстве и земельно-кадастровых работах наибольшее применение пока находит первый вариант фотограмметрической обработки снимков. Однако следует отметить несколько низкую по сравнению с аналитическими методами точность обработки снимков на универсальных стереоприборах.

В рамках курсовой работы проект летно-съемочных работ и планово-высотной подготовки снимков составляется с целью создания топографических планов заданного масштаба с назначенной высотой сечения рельефа горизонталями стереотопографическим методом на аналоговых фотограмметрических приборах.

Главной задачей проектирования является обоснованный выбор высоты фотографирования и масштаба аэрофотосъемки, так как эти параметры в основном определяют стоимость проекта и должны обеспечивать требуемую точность последующих картосоставительных работ.

Проект геодезической привязки снимков базируется на топографической изученности объекта съемки по картографическим материалам,характере рельефа и растительности, а также на точности определения координат и высот опознаков, которая зависит от масштаба картографирования и высоты сечения рельефа горизонталями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Технологическая схема  стереотопографического метода 

топографической съемки

 

Стереотопографический методпозволяет снимать в камеральных условиях не только контурную часть, но и рельеф местности. Этот метод использует свойства пары снимков, которые позволяют получить модель местности в любом масштабе.

К основным процессам стереотопографического метода относятся:

- аэрофотосъемка;

- определение опорных точек и дешифрирование снимков в поле;

- фотограмметрическое сгущение опорных точек до необходимой плотности;

- съемка контуров и рельефа по снимкам.

Масштаб снимков выбирается в зависимости от масштаба создаваемой карты и физико-географических условий района картографирования.

Фокусное расстояние съемочной камеры, масштаб снимков и их качество должны обеспечивать возможность создания достаточно подробной и точной карты при наименьшем объеме полевых и камеральных работ.

,         (1.1)

т.е. точность определения высот точек местности по снимкам тем выше, чем меньше высота фотографирования.

Для определения зависимости между фокусным расстояние фотокамеры и разностью продольных параллаксов обратимся к формуле

,          (1.2)

где m – знаменатель масштаба снимка.

Из выражения (1.1) следует, что высоту фотографирования, соответствующую заданной точности определения высот точек местности δh, можно получить по формуле

, (1.3)

где p – продольный параллакс; δh – средняя ошибка, допустимая при определении высот точек, подписываемых на карте; - средняя ошибка определения разности продольных параллаксов.

Для фотографирования местности применяют аэрофотоаппараты с фокусным расстоянием от 50 до 200 мм. Равнинные и холмистые районы фотографируют короткофокуснымиаэрофотоаппаратами с большим полем зрения, чтобы обеспечить необходимую точность определения высот. Горные и высокогорные районы фотографируют аэрофотоаппаратами с фокусным расстояние 100 – 200 мм.

Перекрытия снимков в равнинных и холмистых районах 60 30 %, а в горных и высокогорных увеличиваются в соответствии с рельефом местности.

Аэрофотосъемка производится с применением гиростабилизированной установки. В процессе фотографирования местности фиксируются показания статоскопа и радиовысотомера.

Вместо черно-белой аэропленки часто используют спектрозональную или цветную, значительно расширяющие возможности дешифрирования снимков.

Точки полевой подготовки снимков (опознаки) могут быть планово-высотными, плановыми и высотными. В качестве таких точек выбирают четко очерченные контурные точки, хорошо опознаваемые на снимках. Опорные точки отмечают на снимках. Кроме того, для каждого опознака составляют абрис, показывающий его положение относительно ближайших контуров.

Для определения геодезических координат опознаков применяют аналитические геодезические способы и метод фототеодолитной съемки.

Дешифрирование выполняется на снимках, фотосхемах или фотопланах. Сплошное полевое дешифрирование производят на местности с большим количеством объектов, имеющих особо важное хозяйственное и оборонное значение. В других районах выполняют маршрутное полевое дешифрирование, а затем камеральное.

Опорную сеть сгущают обычно аналитическим способом пространственнойфототриангуляции или на универсальных стереоприборах. В результате сгущения сети каждую пару обеспечивают 4 – 6 опорными точками, которые используют для ориентирования снимков при составлении топографической карты.

На универсальномстереоприборе снимают контуры и рельеф и выполняют камеральное дешифрирование. Если на местности много контуров, то в качестве основы для составления карты используют не чистый планшет, а фотоплан или ортофотоплан. Это освобождает оператора от трудоемкой работы по съемке контурной части карты.

 

2 Исходные данные для  проектирования

 

Согласно выданному заданию к курсовой работе:

- масштаб карты  М 1:10000;

- масштаб картографирования 1:t =1:500;

- сечение рельефа горизонталями hc=2,5м;

- расчетное (предварительное) перекрытие снимков P’x=66%; P’y=33%;

- формат прикладной рамки АФА 180180 мм;

- летательный аппарат АН-3

- крейсерская скорость летательного аппарата V= 200 км/ч=55,5 м/с;

- максимальная высота местности на объекте Amax= 770 м;

- минимальная высота местности на объекте Amin= 110 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Обоснование подхода  к выбору АФА, его фокусного  расстояния, высоты фотографирования  и масштаба аэрофотосъемки

 

Масштабом аэросъемки называется отношение линейных размеров изображения на снимках к соответствующим действительным линейным размерам объектов на фотографируемой местности. Масштаб съемки зависит от фокусного расстояния (ƒ) АФА и от высоты фотографирования (H):

,                                                                                           (1.4)

где m – знаменатель масштаба, показывающий, во сколько раз изображение объекта на снимке меньше действительных его размеров на местности.

Для определения высоты фотографирования при проектировании летно-съемочных работ необходимо задать среднюю плоскость объекта съемки. При этом высоту (отметку) этой горизонтальной плоскости (Аср) определяют по формуле

, (1.5)

где, - максимальная и минимальная высоты точек на объекте.

Подставляя в выражение (1.5) известные данные, получим

.

При проектировании аэрофотосъемочных маршрутов необходимо стремиться к максимальному соотношению масштабов картографирования и съемки. Увеличение коэффициента k обеспечивает заметное уменьшение числа снимков, что в свою очередь сокращает объем полевых и камеральных работ, снижает затраты картографического производства.

На современном уровне развития фотограмметрического приборостроения и технологии обработки снимков соотношение масштабов плана и аэрофотосъемки  достигло величины 8-10, т.е. на практике k10:

                            (1.6)

Однако повышать коэффициент соотношения можно до определенного предела. Следовательно, необходимо определить разумное соотношение масштабов плана и снимка.

Аналитически это можно представить так:

, (1.7)

где , - соответственно допустимая погрешность положения точки на плане и линейная разрешающая способность фотоизображения совместно с ошибками отождествления и измерения координат точки на снимке.

В соответствии с требованиями к проведению топографических работ необходимо, чтобы средняя ошибка определения на карте (плане) планового положения точки не превышало 0, 35 мм. Поэтому примем значение равным о, 35. Основную часть ошибки   составляет линейная разрешающая способность съемочной системы. Для определения ошибки необходимо определиться с выбором АФА. Т.к. Аср=440, местность является горной. Для данной местности фокусное расстояние должно находиться в пределах 140 – 200 мм. Этим требованиям удовлетворяет АФА типа ТАФА-20 с фокусным расстоянием 200 мм, разрешающей способностью 35 мм-1 и диапазоном выдержек 1/70-1/1000 с.

Значение представим в виде выражения

, (1.8)

где - линейная разрешающая способность объектива АФА;

 – коэффициент, зависящий  от возможностей зрительного  аппарата человека, изменяющийся от 1,5 до 3,0. В нашем случае коэффициент  необходимо увеличить до 4.5 для соблюдения требований.

Подставляя значения величин в выражение (1.7), получим

; .

Основным критерием при выборе высоты фотографирования является высота сечения рельефа горизонталями и точность подписываемых на плане высот точек. Максимальная высота фотографирования не может быть больше величины, вычисленной по формуле

, (1.9)

где и есть от hc, следовательно; м.

Определим теперь фокусное расстояние АФА:

. (2)

Но поскольку АФА с таким фокусным расстоянием нет, то выбираем технические характеристики АФА с =200мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет плотности планово-высотной  привязки снимков

 

Процесс опознавания на снимках точек местности и определение их координат на местности называют планово-высотной подготовкой (привязкой) аэрофотоснимков. Привязка, обеспечивающая каждую стереопару необходимым количеством опорных точек (не менее четырех планово-высотных опознаков),  называется сплошной, в противном случае-разреженной.

В рамках курсовой работы мы используем разреженную привязку.Преимуществом этой привязки является и то, что она экономически более выгодна. Для восполнения недостающих опорных точек будет выполнено фотограммсгущение, основным методом которого является аналитическая пространственная фототриангуляция. (Существуют и другие методы фотограммсгущения, например, многомаршрутнаяфототриангуляция). Точность получаемых координат и высот точек данным способом зависит от высоты фотографирования, от величины фокусного расстояния АФА, от инструментальной точности стереокомпоратора. Заметное влияние на точность оказывают формат снимков и их перекрытие, а также число стереопар (n),используемых при фототриангулировании.Фототриангуляция строится в пределах двух секций, включающих постереопар в каждой секции. Чтобы точки фотограммсгущения удовлетворяли требованиям, необходимо выполнить предварительный расчет точности пространственногофототриангулирования. Формулы предрасчета точности имеют следующий вид:

;    (2.1)

.    (2.2)

Для обеспечения большого коэффициента преобразования снимков в план при малой высоте сечения рельефа для фотограмметрического сгущения необходимо выполнить измерения снимков на высокоточном стереокомпараторе с инструментарной точностью . Обычный стереокомпаратор (δq=0,02мм) использовать не представляется возможным. Формулу (2.1) можно представить в виде: