Технології фотограмметрії

При розташуванні знімків перекриттям один від одного всі горби будуть бачитися вгнутими, а западини - випуклими. Це обернений штучний стереоефект.

Размещено на http://www.allbest.ru/

При розташуванні знімків перекриттям один до одного, але повернутими на 90° штучного стереоефекту не буде. Це нульовий штучний стереоефект.

Об'ємне зображення, отримане через штучний стереоефект, називається стерео моделлю. Залежно від того, якими проектуючи ми променями будується об'ємне зображення модель може бути реальною або позоровою. Позорова модель будується візирними проектуючи ми променями, наприклад під лінзово-дзеркальним стереоскопом.

Реальна модель будується проектуючи ми променями (стрижнями) на аналогових стереофотограмметричних приладах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для отримання штучного стереоефекту потрібна пара знімків одного об'єкту (місцевості), з перекриттям більше 55% отриманих із різних кінців базису фотографування. Така пара називається стереоскопічною, або просто стереопарою. Визначення координат точок на стереопарі здійснюється у базисній системі або в системі лівого знімку. Система лівого знімку має початок координат у центрі лівого знімку о_л, її осі Х і Y співпадають із відповідними осями лівого знімку, вісь Z - із головним променем лівого знімку. Система складається із шести елементів: трьох лінійних, які описують положення базису відносно лівого знімку b_X, b_Y, b_Z; та трьох кутових, які описують положення правого знімку відносно лівого б_п, щ_п, к_п. Ці елементи називаються елементами взаємного орієнтування.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розглянемо ідеальну стереопару, в якій б_п = щ_п = к_п = 0 ; b_Y= b_Z = 0 та b_X = b. Аерофотознімки і базис фотографування В горизонтальні. Різниці абсцис відповідних точок аерофотознімків пари називається повздовжнім паралаксом р.

де р - повздовжній паралакс точки А;

х_л - координата точки А на лівому знімку;

х_п - координата точки А на правому знімку;

В - базис фотографування;

Н - висота фотографування над точкою А;

f - фокусна відстань.

Аналіз формули дає зробити такі висновки:

1. На парі аерофотознімків ідеального випадку зйомки поздовжній паралакс р даної точки дорівнює базису фотографування В у масштабі цієї точки. При рівнинному рельєфі і 60% повздовжньому перекриттю аерофотознімків формату 18x18 см величина р ? 70 мм.

Точки місцевості з однаковими відмітками на стереопарі мають однакові поздовжні паралакси, тобто в цьому випадку p = const якщо Н=соnst.

Величина р залежить від рельєфу місцевості і чим вища точка місцевості, і відповідно менша висота Н, тим більша величина р.

Повздовжній паралакс р завжди додатній і ніколи не дорівнює нулю.

Паралакс збільшується при фотографуванні на довгофокусні камери та при невеликих висотах фотографування.

Якщо відняти паралакси двох точок, які розташовані на різних висотах, але знаходяться на парі аерофотознімків, така величина називається різницею паралаксів:

На основі різниці паралаксів можна визначити перевищення між цими точками за формулою Брока:

де Др - різниця повздовжніх паралаксів точок А і В;

b - базис фотографування в масштабі знімання;

Н - висота фотографування над точкою А;

h - перевищення між точками А і В (h = А_A - А_B).

Аналіз формули дає:

1. Перевищення тим більше, чим більше різниця паралаксів і висота фотографування.

2. Якщо різниця паралаксів дорівнює нулю, перевищення дорівнює нулю.

3. Якщо різниця паралаксів від'ємна, перевищення теж від'ємне.

Поперечні паралакси - різниці ординат одноіменних точок на стереопарі, викликані елементами взаємного орієнтування стереопари. Якщо правий знімок нахилений або розвернутий відносно лівого, то ординати одної точки А на знімках стереопари будуть відрізнятися.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поперечний паралакс може бути додатнім і від'ємним, може дорівнювати нулю і залежить від величини елементів взаємного орієнтування b_X, b_Y, b_Z, б_п, щ_п, к_п.

7. Прилади для стереоскопічної обробки аерофотознімків

1. Призначення і побудова стереокомпаратора.

2. Призначення та побудова топографічного стереометра проф. Ф. В. Дробишева (СТД)

3. Призначення й побудова стереопроектора проф. Г. В. Романовського

4. Призначення й побудова стереографа проф. Ф. В. Дробишева (СД)

аерофотознімок фотографія стереоскопічний знімок

Стереокомпаратор - це високоточний стереофотограмметричний прилад, призначений для виміру на фотознімках координат точок, поздовжніх і поперечних паралаксів і різниць поздовжніх паралаксів, тобто величин х, в, р, q, Др. На станині приладу 1 установлена основна каретка 2, яку можна переміщати по напрямних за допомогою штурвала Ш_Х. Напрямок переміщення основної каретки приймається за вісь абсцис приладу. Величина переміщення основної каретки визначається по шкалі абсцис X. На основній каретці розташовані ліворуч і праворуч додаткові каретки 3 і 4.

Ліва каретка встановлена на напрямних, паралельних напрямним основної каретки, так що її можна переміщати по основній каретці в напрямку осі абсцис, відкріпивши попередньо закріпний гвинт. Це переміщення використається для установки потрібної відстані між касетами перед початком вимірів, після чого ліва каретка закріплюється на основній каретці. Права каретка встановлена на взаємно перпендикулярних напрямних, по яких її можна переміщати на основній каретці уздовж осей абсцис і ординат за допомогою спеціальних гвинтів Р и Q. Гвинт Р, що переміщає каретку уздовж осі абсцис, називається гвинтом поздовжніх паралаксів. Гвинт Q, що переміщає каретку уздовж осі ординат, називається гвинтом поперечних паралаксів. Величину переміщення правої каретки можна відрахувати по шкалах поздовжніх і поперечних паралаксів. На лівій і правій каретках установлені касети для фотознімків. У середині кожної касети укріплене скло, на яке кладуть негатив або діапозитив, а під касетами перебувають лампи для висвітлення, так що знімки в касетах спостерігаються на просвіт. За допомогою спеціального гвинта кожну касету можна повертати у своїй площині на кут к.

Центр обертання відзначений хрестом на склі касети. З ним сполучають головну точку знімка, тобто знімок у касеті центрують. На краях скла касети нанесені координатні мітки у вигляді тонких штрихів. Якщо з ними сполучити координатні мітки знімка, то головна точка знімка збіжиться із центром обертання касети.

Над касетами розташовані об'єктиви спостережної системи. Спостережна система складається з об'єктивів, окулярів і призм і являє собою бінокулярний мікроскоп. У ній установлені точкові марки, за допомогою яких можна візувати на точки позорової стереомоделі. Окулярна частина спостережної системи укріплена на станині приладу нерухомо, а об'єктиви встановлені на напрямних, по якій їх можна переміщати за допомогою спеціального штурвала Ш_У. Напрямок переміщення об'єктивів прийнято за вісь ординат приладу. При переміщенні об'єктивів, так само як при переміщенні основної каретки приладу, спостерігач бачить переміщення позорової марки на стереомоделі в горизонтальній площині. Переміщення правої каретки уздовж осей абсцис і ординат ідентично додатковому переміщенню правої марки приладу.

Величину переміщення об'єктивів спостережної системи можна відрахувати по шкалі ординат У. Точність відліків по шкалах приладу різна в різних стереокомпараторів - від 0,01 до 0,001 мм. Розташувавши знімки в касетах стереокомпаратора й одержавши по них стереоефект, можна за допомогою марок візувати на точки стереомоделі й вимірювати координати точок і поздовжні й поперечні паралакси.

На виробництві широко застосовується стереокомпаратор 1818, що виготовляє в ГДР фірмою "Карл Цейсе, Йена". У цього стереокомпаратора всі шкали замінені лічильниками планетарного типу, що забезпечує підвищення точності відліку по шкалах і зручність відлічування. Точність відліку по шкалах абсцис і ординат стереокомпаратора 0,004 мм, по шкалі поздовжніх паралаксів 0,001 мм, поперечних паралаксів - 0,002 мм. Частина спостережної системи, що містить об'єктиви й переміщається уздовж осі ординат, поміщена усередині приладу - під касетами.

В останні роки стереокомпаратори знайшли широке застосування при згущенні геодезичного обґрунтування по аерофотознімках аналітичним методом. При цьому методі згущення виміри по аерофотознімках виконуються за допомогою стереокомпаратора, а потім за результатами цих вимірів обчислюються координати точок на місцевості за допомогою електронно-обчислювальної машини. У зв'язку з розвитком цього методу з'явилася необхідність у створенні стереокомпараторів підвищеної точності й з максимальною автоматизацією процесу вимірів. За останні роки в ряді країн були створені високоточні автоматизовані стереокомпаратори. До них відносяться ВКВ-1, СКА-18, СКА-30, створені в СРСР, "Стекометр" (ГДР), СОМ (Франція), "Рекординг" (Англія).

2. Призначення та побудова топографічного стереометра проф. Ф. В. Дробишева (СТД)

За допомогою стереометра виконувався провідний процес диференційованого методу створення карт - процес рисовки рельєфу.

Схема топографічного стереометра СТД-2 із шістьома коректорами представлена на малюнку, де ліва й права касети, що служать для кріплення аерофотознімків, змонтовані на основному супорті 10, що переміщається уздовж осі абсцис на станині 8.

При обертанні штурвала 14 обидві касети з аерофотознімками переміщаються уздовж прямій, що з'єднує центри обертання касет, що є віссю х приладу. Величина цього переміщення відраховується по шкалі супорта 10.

Перпендикулярно до осі абсцис у центрі приладу нерухомо укріплена напрямна 4, по якій переміщається спостережна система 6 при обертанні кремальєри 7. Це звичайний чотирьохдзеркальний стереоскоп з лінзами, що дають дворазове збільшення. Відстань між малими, внутрішніми дзеркалами можна встановлювати по очному базисі спостерігача, а усунення поперечного паралаксу, що виникає на краях стереопари, досягається переміщенням лівої лінзи паралельно осі ординат за допомогою гвинта 15. На корпусі стереоскопа укріплена освітлювальна система, що складається із двох циліндричних ламп по 40 Вт і ребристих охолоджувачів.

Переміщення спостережної системи по осі ординат приладу, а касет - по осі абсцис дає можливість переглядати стереоскопічно всю стереопару.

Вимірювальними марками в приладі служать нитки 3 і 5, натягнуті в безпосередній близькості над аерознімками в спеціальних ниткотримачах, сконструйованих під касетами. У початковому положенні нитки паралельні осі ординат; якщо ліва нитка збігається із центром обертання лівої касети, то права - із точкою 12 - відстоїть від свого центра на величину базису. Нитки можуть повертатися в площинах, паралельних касетам, під дією відповідних коректорів. Касети можуть повертатися у своїх площинах при відкріпленні гвинтів 2 і 9, крім того, ліва касета переміщається уздовж осі абсцис на супорті 13 паралактичним гвинтом 1 із ціною поділки на відліковій голівці, рівної 0,01 мм. Права касета теж може переміщатися уздовж осі абсцис на диференціальному супорті 11, але це переміщення відбувається під дією коректорів, відлікові шкали яких позначені цифрами І, ІІ, V. Цифрами ІІІ й ІV показані шкали коректорів, що викликають поворот правої нитки біля точки 12, що відповідає на всьому протязі нитки зміні абсцис правої касети, а цифрою VІ - шкала коректора, що викликає аналогічний поворот лівої нитки, що приводить до відповідної додаткової зміни абсцис правої касети. Таким чином, загальна зміна абсцис у стереометрі СТД-2 складається із шести корекцій під дією шести коректорів. Коректори стереометра так улаштовані, що кожний з них уводить виправлення відповідно до одним зі членів формули.

Так, наприклад, коректори І, ІІ, ІІІ й ІV уводять виправлення в абсциси, що відповідають першим чотирьом членам, а коректори V і VІ - п'ятому й шостому членам цієї формули. При цьому виправлення в абсциси мають знаки, зворотні знакам виправлень у різницю поздовжніх паралаксів.

Коректори І і ІІ, називані разом масштабно-конвергентним корегувальним механізмом, являють собою загальну конструкцію, що складається зі зчленування двох важелів і двох лінійок.

Коректори ІІІ й ІV з'єднані в загальну конструкцію, називану механізмом поперечної корекції й уводять виправлення, що відповідають третьому й четвертому членам формули. Цим механізмом здійснюються малі повороти правої нитки, отже, при стереоскопічному візуванні на точки з різними координатами необхідно правий фотознімок додатково переміщати уздовж осі абсцис, що й відповідає введенню потрібних виправлень.

Коректор ІV дає постійний поворот ниткотримача з ниткою 1, для чого відкріплюється гвинт 4 і на потрібний кут повертається лінійка 5 разом з ниткотримачем біля повторювальної осі 10.

Додатковий коректор V уводить виправлення в абсцису правого знімка за вплив п'ятого члена формули.

Коректор VІ називається також додатковим, тому що здійснює поперечну корекцію, уточнюючи дію четвертого коректора відповідно до шостого члена формули, повідомляючи лівої нитки деякий малий поворот.

3. Призначення й побудова стереопроектора проф. Г. В. Романовського

Стереопроектор (СПР) - високоточний універсальний прилад, призначений для створення й відновлення топографічних карт будь-яких масштабів. У виробництві цей прилад широко застосовується й для згущення планового й висотного геодезичного обґрунтування.

СПР - прилад з механічною засічкою. На ньому можна обробляти планові аерофотознімки формату 18x18, отримані камерами з f = 35-350 mm. Фокусна відстань проектування в СПР можна встановлювати в межах 150-300 мм. Зазвичай Fп ? f, і обробка знімків іде при перетворених зв'язках проектуючих променів.

Стереомодель спостерігається оптичним способом. Збільшення спостережної системи - 4 і 6. Вимірювання ведуться по методу позорової марки. Вимірювальні марки освітлювальні, змінні.

Принципова схема. У верхній частині приладу розташовуються каретки К₁, К₂, що несуть касети, у які закладають фотознімки, що становлять стереопару. Фотознімки висвітлюють лампами й розглядають за допомогою спостережної системи, окулярна голівка якої встановлюється за індивідуальним даними спостерігача. Фотознімки в приладі завжди займають горизонтальне положення, тому спостереження їх ведеться ортогональним променем. У кожну галузь спостережної системи уведена вимірювальна марка m₁, m₂. Спостерігач бачить зображення лівого й правого знімка разом із зображенням марки. При спостереженні однойменних ділянок двох знімків ці зображення, зливаючись, дають стереоскопічну модель місцевості й одну просторову марку.

З каретками фотознімків зчленовуються своїми верхніми кінцями високоточні проектуючи стрижні L₁, L₂. Ці стрижні пропущені через кардани S, укріплені на каретці фокусних відстаней приладу K_F. Центри карданів S є механічними центрами проекції в приладі. Відстань від точки S до площини фотознімка є фокусною відстанню проектування Fn. Каретку K_F можна переміщати по вертикальних напрямних для зміни Fn. Нижніми кінцями М стрижні опираються на висотно-базисну каретку Kz. За допомогою ножного штурвала каретка Kz може переміщатися в напрямку осі Z приладу. За допомогою системи кареток X, Y висотно-базисна каретка може переміщатися також у напрямку осей X, Y приладу. Ці рухи здійснюються ручними штурвалами. При зміні положення висотно-базисної каретки стрижні, обертаючись біля нерухомих точок S, пересувають знімки в площині XY щодо нерухомої спостережної системи. Спостерігач сприймає це як просторове переміщення марки в напрямках осей X, Y, Z відносно стереомоделі.

При сполученні марки т з якою-небудь точкою знімка стрижень, що проектує, займає положення, що відповідає напрямку променя, що проектує. Коли обидві марки m збігаються з однойменними точками лівого й правого знімків, стрижні будують точку геометричної моделі місцевості. При цьому просторова марка М збігається із цією же точкою спостережуваної стереоскопічної моделі. Координати точок геометричної моделі можуть бути відлічені по лічильниках координат X, Y і по лічильнику висот А.

Проектування точок геометричної моделі на екран для створення графічного плану місцевості виробляється за допомогою олівця, укріпленого на каретці X приладу, який повторює рухи марки в площині XY.

Масштаб геометричної моделі залежить від величини встановленого базису проектування. Однак діапазон значень масштабів, у яких можна будувати модель на СПР, залежить від конструктивних особливостей приладу. На малюнку показаний момент побудови важелем, що проектує, середньої по висоті точки геометричної моделі А. При спостереженні інших точок моделі, що відрізняються по висоті від точки А, висотно-базисна каретка буде переміщатися по осі Z. Щоб високі й низькі точки моделі не виходили при цьому за межі можливих переміщень каретки K_Z, потрібно, щоб точка А будувалася при середньому по висоті положенні висотно-базисної каретки. Відстань Dcp від площини знімків до середньої площини проектування постійна для кожного приладу, а висота проектування точки А буде залежати від установленого значення Fn. Найбільше значення середньої висоти проектування Hmах і самий великий масштаб моделі 1/M буде при мінімальній фокусній відстані проектування Fmіn.

4. Призначення й побудова стереографа проф. Ф. В. Дробишева (СД)

Стереограф (СД) - універсальний прилад механічного типу, призначений для створення карт великих і середніх масштабів і для згущення висотно-планового обґрунтування. На приладі обробляють планові аерофотознімки формату 18X18 див, отримані камерами з фокусною відстанню f = 55 - 210 мм при постійній фокусній відстані проектування в приладі F = 130 мм. Обробка фотознімків ведеться з перетвореними зв'язками проектуючих.

Форма засічки в приладі - трикутник + паралелограм. Фотознімки мають оригінальне розташування один за одним, завдяки чому прилад вийшов дуже компактним. Спостереження стереомоделі ведеться оптичним способом, стерео вимірювання - методом позорової марки. Вимірювальні марки чорного кольору у формі точок.

Перша модель стереографа створена в 1956 р., на підставі якої був випущений серійний виробничий прилад СД-1. У наступне десятиліття в конструкцію приладу вводилися різні вдосконалення, що привели до виготовлення поліпшених зразків приладу: СД-1М, СД-2 і СД-3 - для створення графічного плану й УСД - для просторового фототріангулювания. На базі СД-3 був створений також стереограф з фотоприставкою ОФПД (ортофотопроектор), що дозволяє створювати карту рельєфної місцевості на основі фотоплану.

При використанні доданого СД-1М пантографа співвідношення масштабів створюваної карти й фотознімка може дорівнювати 0,5-2. У моделі СД-2 і наступних, де пантограф замінений координатографом, R = 0,5 - 3. Максимальне перевищення в межах однієї стереопари - 0,35 H.

Принципова схема всіх моделей приладу зводиться до наступного. На станині приладу по напрямних X переміщається каретка X. У лівій частині каретки X укріплена вертикальна напрямна Z для переміщення висотно-базисної каретки Kz. У середній частині каретки X змонтовані напрямні диференціальних кареток, на яких перебувають знімкотримачі. Фотознімки в приладі завжди горизонтальні й можуть обертатися на кут к. Висотно-базисна каретка несе супорти В_Х, B_Y і Bz, на кульові шпинделі яких Мл і Мп опираються високоточні проективні важелі, пропущені через нижні кардани Кл і Кп, зв'язані зі знімкотримачами, та через верхні кардани Sл і Sп, що слугують механічними центрами проекції в приладі. Кардани Sл і Sn нерухомо укріплені на станині приладу. Базис проектування встановлюється між нижніми кінцями важелів, що проектують, причому лівому (ближньому) важелю доданий рух Вх, а правому (далекому) - рухи B_Y і Bz. Відстань SK при прямовисному положенні важеля, є фокусною відстанню проектування Fп. Фотознімки висвітлюються знизу лампами, а над ними укріплена нерухома спостережна система, що дозволяє вести спостереження ортогональним зоровим променем.

При роботі штурвалами X, У и Z переміщається висотно-базисна каретка, а разом з нею й кульові шпинделі Мл і МП, проекційні важелі, обертаючись біля точок S, тягнуть за собою кардани К, пов'язані з фотознімками.

Фотознімки переміщаються в площині XY (на ту ж величину, що й кардани) відносно спостережливої системи. Коли візирні марки збігаються з однойменними точками двох фотознімків, проекційні важелі, повторюючи хід променів, що проектують, будують своїми нижніми кінцями точку геометричної моделі місцевості. Тому що точка М не завжди нижче, ніж точка ДО, масштаб геометричної моделі крупніше масштабу фотознімків. Координати точок можуть бути відлічені по лічильниках X, Y,Z.

8. Просторова фототріангуляція

Фототріангуляцією називається камеральне фотограмметричне згущення зйомочного геодезичного обґрунтування, що проводиться по аерофотознімках. В результаті такого згущення отримують координати точок місцевості, що використовуються в якості опори під час складання за планів і карт цієї місцевості.

Залежно від завдань, що визначені, застосовують просторову і планову фототріангуляцію.

Просторова фототріангуляція дозволяє визначати всі три координати точок місцевості, що використовуються в якості опори при створенні топографічних карт може виконуватись:

аналоговим методом - на мультиплексі або стереопроекторі;

аналітичним методом - з використанням ЕОМ.

Планову фототріангуляцію застосовують для знаходження планового положення (координат) орієнтирних і центральних точок аерофотознімків з метою трансформування цих знімків і виготовлення фотопланів (планів) місцевості і може виконуватись:

аналітичним або аналоговим методом, що відповідає по своїй побудові просторовій фототріангуляції і є самим точним;

радіальний метод, що ґрунтується на малій викривленості центральних напрямків, які проведені з головної точки планового аерофотознімка або з точки, що наближена до неї. Ці напрямки фактично дорівнюють напрямкам на площині або горбистій місцевості, що дозволяє визначити планове положення цих точок.

Для трансформування знімків необхідно забезпечити кожного з них не менше ніж чотирма парами відповідних точок ( орієнтирних, чи опорних ), розташованих приблизно по кутам робочої площі аерознімку. Координати таких точок можна одержати при загальній (суцільній ) плановий прив'язці аерознімків або розрідженій прив'язці шляхом камерального згущення точок. Існують різні способи камерального згущення точок. Найбільш простим методом визначення планового положення орієнтирних точок є графічна фототриангуляція, яка базується на використанні малого спотворення центральних напрямків. Для розвитку планової фототріангуляції необхідно провести вибір і наколку чотирьох груп точок. До першої групи відносяться робочі центри - контурні точки розташовані поблизу головної точки (вибирають точки в рамках круга описаного навкруги головної точки радіусом ). Вони служать вершинами мало спотворених напрямків. Друга група точок - зв'язкові точки. Їх вибирають і наколюють вверху і внизу зони потрійного повздовжнього перекриття на віддалі від центру приблизно рівній базису фотографування в масштабі знімку (віддаль між двома сусідніми головними точками). Вони потрібні для здійснення геометричного зв'язку при побудові фототріангуляції, яка виявляється в збереженні постійного масштабу при розвитку фототріангуляції.

Третя група точок це опорні, тобто контурні точки, які розміщені в середині поперечного перекриття знімків і координати яких відомі (геодезичні знаки), використовуються для редукції фототріангуляції.

Четверта група точок - це орієнтирні точки, наколюються посередині повздовжнього і поперечного перекриття (приблизно по кутам робочої площі знімків), вони потрібні для трансформування аерознімків. Всі групи точок повинні чітко розпізнаватися на всіх знімках що перекриваються (помилки в визначенні не більше 0,1 мм).

Після наколки точок виготовляють променеві восковки. Формат восковок слід збільшити в порівнянні з контактним аерознімком пропорційно коефіцієнту трансформування, тому що фототріангуляцію бажано розвивати в масштабі близькому до масштабу плану. Так, наприклад, при коефіцієнті трансформування К=1,2 розмір восковок повинен бути в 1,2рази більше розміру аерознімку.

Коефіцієнт трансформування можна визначити по формулі:

де М - знаменник масштабу плану що створюється;

m - знаменник масштабу аерознімку.

При виготовленні променевих восковок під кожен аерознімок кладуть восковку, аерознімок притискають вантажами і тоненькою голкою переколюють всі точки (мал.. №). Товщина напрямків повинна бути не більш 0,2 мм.

Дві середні променеві восковки компанують по початковому напрямку на загальну восковку з таким розрахунком, щоб віддаль між суміжними власними центрами (базис розгортання ) відповідав приблизно базису в масштабі плану, що складається. При компоновці насступних восковок слід точно накладати початкові напрямки з таким розрахунком, щоб при зв'язкових точках сторони трикутника похибки були не більш 0,3 мм. При розгортанні фототриангуляційного ряду восковки притискають вантажами. Після побудови ряду на загальну восковку переколоти на перетині відповідних променів опорні точки, орієнтирні точки і власні робочі центри кожної восковки (мал. № 1).

Завершальним етапом цього процесу є редукування, тобто приведення вільного ряду фототріангуляції до завданого масштабу з одночасним геодезичним орієнтуванням.

Редукування треба виконувати графоаналітичним методом. Для цього потрібно визначити коефіцієнти редукування, які получають з відповідних відношень віддалей виміряних між опорними точками на основі (план, карта) і на загальній восковці. При наявності чотирьох опорних точок на кінцях ряду фототріангуляції можна получити шість коефіцієнтів, однак при коротких віддалях точність їх визначення буде не великою, тому слід визначати їх по найбільшим віддалям між опорними точками. В результаті получимо часткові коефіцієнти редукування.

В формулах (10) …...- віддалі між опорними точками виміряні на основі ……- відповідні віддалі, виміряні на загальній восковці. Вимірювання віддалей між опорними точками (3 точки 0,1 мм) виконувати з допомогою вивіреної лінійки з міліметровими поділками.

При редукуванні використовувати середній коефіцієнт редукування:

Відхилення часткових коефіцієнтів від середнього не повинно перевищувати 0,2 мм.

Процес масштабування мережі фототріангуляції при редукуванні графо - аналітичним методом заклечається в обчисленні довжині векторів, які визначають положення точок в завданому масштабі. Для цього необхідно на загальній восковці з точками фототріангуляції вибрати в центрі ряду довільну точку (або центр середнього знімку), використовуючи її в якості полюсу напрямків, які проводяться на всі точки фототріангуляції.

З метою зручності при роботі слід використовувати не коефіцієнт редукування , а поправочний коефіцієнт, якій дає можливість получити:

поправки (0,1мм) в вимірянні віддалі;

де - виміряна на загальній восковці віддаль від полюса до точки фототріангуляції.

Обчисленні поправки відкладають від точок на проведених з полюса напрямках з врахуванням їх знаків, а після наколюють положення точки в завданому масштабі.

Процес редукування завершається геодезичним орієнтуванням приведеного до завданого масштабу фототриангуляційного ряду. З цією метою загальну восковку укладають на основу, слідуючи за співпадінням опорних точок восковок з відповідними точками основи, неспівпадання цих точок не повинно перевищувати 0,4 мм. Після суміщення опорних точок переколюють з восковки на основу всі відмасштабовані точки.

9. Прив'язка аерофотознімків

Прив'язка аерофотознімків полягає в розпізнанні на них контурних точок місцевості і в геодезичному визначенні координат цих точок.

Якщо визначають площинні координати Х,Y точок місцевості, то таку прив'язку називають плановою. При визначенні тільки висот висотною, а при визначенні всіх трьох координат - планово-висотною (просторовою).

Планова прив'язка використовується для виготовлення контурних планів, а висотна і планово-висотна - для виготовлення топографічних карт (планів).

Розпізнана і позначена на аерофотознімку контурна точки, координати якої на місцевості отримані в результаті прив'язки, називається опорною точкою або опознаком.

Планова прив'язка поділяється на суцільну, яка використовується для трансформування, і розріджену - для проведення фототріангуляції. При суцільній прив'язці на кожному аерофотознімку визначають по чотири опорні точки, що розташовуються по кутах робочих площ. У випадку розрідженої прив'язки кожну секцію маршруту з декількох аерофотознімків забезпечують трьома-чотирма опорними точками (найбільш економічно вигідна).

Ряди планових опознаків розташовують впоперек маршрутів, забезпечуючи краї маршрутів. Відстань між рядами опознаків розраховують способом підбору кількість базисів між рядами планових опознаків за формулою Жукова:

де m - середня квадратична похибка визначення планового положення точки по аерофотознімку.

K_t - максимальний коефіцієнт трансформування для даного зальоту;

b - довжина базису фотографування в масштабі знімання;

m_е - середня квадратична похибка визначення напрямку по аерофотознімку;

с' - 3438

n - кількість базисів між сусідніми опознаками.

Ряди висотних опознаків розташовуються зі щільністю вдвічі меншою, ніж ряди планових опознаків. По можливості, з метою економії висотні опознаки суміщають з плановими.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Послідовність виконання робіт з прив'язки опознаків така:

Збір матеріалів (аерофотознімків, топокарт, репродукцій накидного монтажу, фотосхем) та їх вивчення.

Рекогностування пунктів державної геодезичної мережі і мереж згущення.

Вибір схеми розташування зон прив'язки (розпізнавання).

Перенесення зон на репродукцію накидного монтажу (карту фотосхему).

Вибір способу геодезичного визначення координат опознаків.

Розпізнання, наколювання і оформлення опознаків на аерофотознімках та закріплення їх на місцевості.

Визначення геодезичних координат опознаків.

Опорна точка повинна відповідати таким вимогам:

вона повинна бути контурною точкою, яка розпізнається на місцевості та на всіх аерофотознімках, на які вона попадає (похибка розпізнання на місцевості не повинна перевищувати 0,1 мм в масштабі плану);

опорна точка повинна бути зручною для проведення і геодезичних вимірювань;

висота об'єкту, що використовується як опорна точка, не повинна викликати зміщення за рельєф на аерофотознімку більше за 0,1 мм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В якості опорної точки вибирають чіткі контури, що можуть бути кутом забору, перетином доріг, кінцем яру, окремим чагарником, камінням тощо. Вибір опорної точки виконують дуже ретельно і точно, перевіряючи вірність розпізнання за найближчими контурами.

Після вибору опорної точки її наколюють тонкою голкою тільки одному аерофотознімку. На його зворотній стороні накол обводять колом діаметром 2-3 см і поруч підписують її номер, який співпадає з номером аерофотознімка. Поблизу наколу в світлотінях зображення складають абрис опорної точки в 2-3 рази більшому масштабі в порівнянні з аерофотознімком. Поруч з абрисом виконують необхідний підпис.

З лицевої сторони аерофотознімка опорну точку обводять червоним кружечком діаметром 1см і тим же кольором підписують її номер.

На місцевості опорну точку закріплюють стовпчиком або кілком, який забитий в рівень із землею і окопується канавкою.

У випадку малої кількості чітких контурів до початку аерофотозйомки на місцевості розташовують маркировочні знаки у ляді кружечка, хреста, трикутника тощо (їх оформляють вапном, вугіллям, крейдою тощо).

Після вибору опорної точки переходять до визначення їх геодезичних координат, використовуючи для цього завчасно рекогносцировані пункти геодезичного обгрунтування. Залежно від конкретних умов при визначенні координат можуть бути застосовані і геодезичні способи прив'язки:

На відкритій рівнинно-горбистій місцевості застосовують способи засічок (пряма, обернена, комбінована), тріангуляції і полярний, а на рівнинній закритій місцевості - теодолітний хід, знесення координат, полярна засічка.

Одночасно з визначенням координат опознака проводять прив'язку меж землекористувань (землеволодінь) на їх стиках, або безпосередньо до найближчих твердих контурних точок на місцевості, що розпізнаються на плані (карті), а потім відносно них визначають координати всіх інших межових знаків за даними попередніх зйомок зовнішніх меж (камеральна прив'язка аерофотознімків).

Досвід роботи вказує на те, що головною помилкою під час прив'язки аерофотознімка є похибка розпізнання точки на місцевості та на аерофотознімку. Тому необхідно проводити контроль процесу розпізнання на місцевості. Цей контроль здійснює контролер, якому видають чисті знімки і репродукцію з нанесеними зонами прив'язки.

Після чого порівнюють дані контролера з основним аерофотознімком і у разі необхідності виправляють її.

У результаті проведених робіт з прив'язки аерофотознімків | повинні бути отримані такі матеріали:

· аерофотознімки з наколотими опорними точками та їх і абрисами;

· репродукція накидного монтажу з нанесеними на них пунктами геодезичної основи та опорними точками;

· польові журнали та інші матеріали вимірювань;

· схеми геодезичних визначень опорних точок з показниками на них всіх польових даних (каталоги координат);

· відомості обчислень;

· формуляр трапецій або землекористувань;

· пояснювальна записка.

Всі ці матеріали оформляють в окрему папку.

10. Методи складання і оновлення планів і карт у землевпорядкуванні

Фототопографічними називаються знімання в яких топографічні плани і корти складаються по фотоматеріалах. Залежно від того, які матеріали використовуються для визначення топографічних характеристик об'єктів місцевості (координати, висоти, орієнтирні кути, інші характеристики), розрізняють:

- наземне фото топографічне (фототеодолітне) знімання;

- аерофототопографічне знімання;

- космічне знімання.

Найширше використовується аерофототопографічні методи. Використання аерофотознімків дає переваги в часі складення топокарти, дозволяє охопити значну площу, скорочує до мінімуму польові геодезичні роботи. В той же час, аерофототопографічне знімання має ряд недоліків:

- сезонність робіт;

- відносна дороговизна процесів;

- проблеми, пов'язані з рухом літального апарату у момент знімання (смази, димки, гало,);

- спотворення за рельєф, що не дають ефективно застосовувати цей вид знімань у горах, у містах;

- необхідність польового дешифрування в лісовій місцевості, тощо.

Аерофототопографічне знімання виконується двома методами: комбінованим і стереотопографічним.

Комбінований метод зйомки полягає у виготовленні фотопланів методами контурної зйомки та нанесенні на них горизонталей у польових умовах топографічними способами.

Зйомку рельєфу при цьому методі виконують за допомогою мензули і кіпрегеля на фотопланах, аерофотознімках і фотосхемах. Інколи використовують під час зйомки тахеометр або нівелір.

Суть комбінованого методу зйомки полягає в максимальному використанні фотографічного зображення контурів і рельєфу місцевості для нанесення на матеріали аерофотозйомки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перевага комбінованого методу перед мензульною зйомкою полягає у тому, що оскільки контурна основа (фотоплан) вже є, замість зйомки контурів виконують їх дешифрування. Крім того, більшість форм рельєфу безпосередньо відображається на фотоплані, що полегшує проведення горизонталей і зменшує кількість пікетних точок в порівнянні з мензульною, і тому продуктивність цього виду зйомки в порівнянні з мензульною в 1,5-2 рази вища.

Комбіновану зйомку застосовують, звичайно, для виготовлення топографічних карт площинно-рівнинного району з малим перерізом (1 м і менше) рельєфу, коли стереотопографічні методи не можуть забезпечити необхідну точність зйомки рельєфу, а також в закритій місцевості для гідромеліоративних цілей, забудови та планування населених пунктів тощо.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стереотопографічний метод аерофототопографічного знімання передбачає використання для створення карт пари аерофотознімків - стереопари. Є два методи - диференційний і універсальний. При диференційному методі СТЗ висотна (рельєф) і планова (координати) частина карти складаються окремо, різними виконавцями на різних приладах. На кінцевому етапі ці частини поєднуються в топографічний план (карту).

Особливістю цього методу є те, що висотні характеристики точок місцевості визначаються по різницях прокольних паралаксів за допомогою СТД - топографічного стереометра Дробишева. Планову частину створюють у вигляді фото планів які дешифрують камерально, і, частково, в польових умовах. Обсяг польових робіт в цьому методі значно менший, ніж в комбінованому.

Універсальний метод СТЗ передбачає одночасне створення висотної і планової частини карти одним виконавцем на одному (універсальному стереофотограмметричному) приладі. Польові роботи мінімізовані і складаються із підготовки планово-висотного обґрунтування аерофотоматеріалів і дознімань тих ділянок, які з об'єктивних причин не можна зніти в камеральних умовах. Технологічна схема універсального методу СТЗ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Позитивними якостями універсального методу є велика швидкість, яка теоретично не залежить від характеристики місцевості чини рельєфу, параметрів фотографування, висоти фотографування і кута нахилу аерофотознімка). Тому точність цього методу залежить від класу стереоприладу, якості аерофотознімків негативів) і кваліфікації спеціаліста. Недоліком цього методу є висока ціна приладів і вимоги до кваліфікації працівників.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теорія універсального методу визначає умови та способи отримання геометричної моделі по аерофотознімках та інших знімках, властивості моделі і способи вимірювання по ній. Суть полягає у тому, що в стереоприладах виконується заміна процесу фотографування процесом проектування, тобто складається аналогія фотографування за розташуванням аерофотознімків. Тому цей метод і прилади мають назву аналогових.

Наземна фототопографічна (фототеодолітна) зйомка є одним із видів фототопографічних зйомок. Після проведення наземної фототопографічної зйомки складають графічні плани (карти) або визначають координати окремих точок місцевості по фотознімками, що отримані з поверхні землі.

Размещено на http://www.allbest.ru/

У наземній фототопографічній зйомці фотографування об'єктів виконують спеціальними фотокамерами, що називаються фототеодолітами. Перевагою НФТЗ є застосування майже ідеального випадку зйомки. Фотознімки завжди займають вертикальне положення, фотографування виконується на скляних пластинах низької світлочутливості. Такі знімки не деформуються і мають велику роздільну здатність. Час експонування практично необмежений. На кожному фотознімку застосовується прямокутна система координат з початком в головній точці. Осі координат - це прямі, що дають протилежні координатні мітки. При цьому горизонтальна - вісь абсцис X, а вертикальна вісь - вісь аплікат Z. Так як об'єктив будує повернуте зображення - геометричний негатив, то вісь абсцис направлена вліво, а вісь аплікат - донизу. Розмір фотознімка частіше всього 13x18 см, причому довша сторона горизонтальна. Фотографування виконують з двох сторін кінців базису, що пряні на місцевості.

Для топографічних цілей застосовують два види фотографування: нормальний - оптичні осі об'єктива перпендикулярні базису знімання, і рівновідхилений - оптичні осі відхилені на певний кут вліво або вправо.

Фототеодолітна зйомка для топографічних цілей застосовується складанні крупномасштабних планів у високогірних районах. У цих же районах при складанні карт середніх і дрібних масштабів фототеодолітну зйомку використовують для планово-висотної прив'язки аерофотознімків.

В інших районах цю роботу застосовують рідко, так як на знімках утворюються непроглядні місця ("мертва" зона), що закриті складками рельєфу і предметами місцевості.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методи фототеодолітної зйомки поширено застосовують і для нетопографічних цілей - в медицині, будівництві, геології, військовій і кримінальній справах, наукових вишукуваннях, архітектурі тощо.

Існують різні види приладів для фототеодолітної зйомки, що виготовляються різноманітними фірмами і умовно їх можна поділити на три групи:

1. Теодоліт, що скріплений з камерою і використовується сумісно.

2. Прилади, в яких фотокамера є зоровою трубою теодоліта, при цьому окуляр з сіткою прикріплюється на об'єктив теодоліта.

3. Фототеодолітні комплекти, в яких на одній підставці із штативом можливо встановити теодоліт або фотокамеру та заміняти один одним.

Елементи орієнтування фототопографічної зйомки формуються таким же чином, як і при аерофотозйомці:

елементи внутрішнього орієнтування - фокусна віддаль фотоапарату f і координати головної точки знімка х_o,z_o;

Елементи зовнішнього орієнтування - це шість величин - три лінійних елементи: координати точки фотографування X_S, Y_S, Z_S, (відмітка з урахуванням висоти приладу Z_S= Н+і); і три кутових елементи (а, щ,к).
Фототеодоліт - прилад для НФТЗ. Складається із фотокамери і оптичної головки (насадки), яка фіксує фокусну відстань камери, порядковий номер станції і відхилення оптичної осі від перпендикуляра до базису. У цей фототеодолітний комплект входять фотокамера, набір одинарних касет під фотопластина форматом 13х18 см, укладених в ящик, три розсувних дерев'яних штатива, три трегерні підставки з марками і нитяними висками, юстувальний пристрій, укладений в ящик, теодоліт Тheo-020, базисна рейка Bala довжиною 2 м, бінокль з далекомірною сіткою, рекогностувальна призма і топографічна парасолька.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фотокамера виготовлена з сплаву легкого металу, що має малий коефіцієнт лінійного розширення. У її передній частині розміщений об'єктив «Ортопротар-18» з фокусною відстанню 19 см і відносним отвором 1: 25, вмонтований в рухомий супорт 20. Його можна переміщувати у вертикальній площині паралельно прикладній рамці камери за допомогою важелів 19, в межах +30 -45 мм відносно середнього положення.

Прикладна рамка є продовженням корпусу камери. На верхньому і нижньому її торцях розташовані дві відшліфовані смуги, в площині яких розміщені по дві взаємно перпендикулярні координатні мітки 3. За своєю формою вони являють собою прямокутну пластинки з вирізаними зубчиками, а над ними висвердлені крізні отвори діаметром 0,2 мм. Кожна з міток укріплена на невеликих супортах, що мають стопорні гвинти для установки плоскої системи координат знімка і поєднання її початку з головною точкою знімка. З лівого боку прикладної рамки знаходяться маркіруючи пристрої. У нижній частині встановлений трафарет 32 (див. мал.) з цифрами фокусної відстані, а збоку трафарети покажчика напряму зйомки 35 і номера станції фотографування 33. На торцевій поверхні трафарету напряму зйомки вирізані букви AL, А, AR і BL, В, BR, відповідні положенню оптичної осі камери на лівому і правому кінцях базису.

А і В встановлюються, коли проводиться зйомка з нормальними осями; AL і BL коли оптичні осі повернені на стандартні кути ліворуч від нормалі до базису, а AR і BR відповідно праворуч. Установка проводиться кремальєрою 6, винесеної на зовнішню сторону корпусу.

Фокусна відстань камери фототеодоліта.

Порядковий номер станції.

Індикатор нахилу камери у вертикальній площині.

Координатні мітки.

Індикатор кінця базису (А-лівий, В-правий, і відхилення оптичної осі від базису L - вліво, R - вправо).

Космічна зйомка забезпечує найбільш швидке отримання об'єктивної інформації про поверхню всієї Землі або її великих регіонів, також про явища, що відбуваються на ній і в атмосфері.

Космічна зйомка земної поверхні виконується з космічних літальних апаратів (КЛА), які поділяються на пілотовані космічні кораблі, орбітальні станції і на пілотовані штучні супутники Землі (ШСЗ).

Космічна фотограмметрія - це новий науковий напрямок, що виник у результаті розвитку космічних вишукувань.

Основним завданням космічної фотограмметрії є вивчення природних ресурсів Землі, дослідження динаміки природних ресурсів, охорона навколишнього середовища, вишукування, вивчення і засвоєння найближчих планет - Місяця, Марсу, Венери і в кінцевому сумку всього космічного простору.

Космічне фотографування виконується за допомогою кадрових топографічних або дешифрувальних фотоапаратів, а також панорамних фотоапаратів, які мають складну геометрію отриманих знімків.

Топографічні фотокамери виконують побудову зображення з високою точністю і мають невелику фокусну віддаль f від 50 до мм. Дешифрувальні довгофокусні фотоапарати - f від 300 до 3000 мм - забезпечують отримане зображення великої роздільності, що дозволяє здійснювати дешифрування. Панорамні фотоапарати мають кут поля зору більше 180° і будують зображення з дуже великою роздільною здатністю. Але масштаб панорамного знімка дуже швидко змінюється від центру, що дозволяє використовувати для дешифрування лише центральну його частину. Формат кадру, що найчастіше використовується, становить 3030 см.

Космічне фотографування може бути однозональним і, якщо зйомка виконується зразу декількома фотоапаратами, багатозональним. Як і при аерофотозйомці космічну зйомку поділяють на планову (а <3°) і перспективну (а>3°).

Суттєвою відмінністю космічного фотографування є:

· глобальність - обумовлена високою швидкістю польоту і висотою фотографування (глобальність в поєднанні з дрібномасштабністю забезпечує цінну можливість оглядності великих площ);

· оперативність. - виражається для деяких видів космічної зйомки в можливості отримання знімків практично одночасно із зйомкою;

· періодичність - полягає в достатній повторності в інтервалі від декількох днів до декількох тижнів.

З цього видно, що космічна зйомка не заміняє аерофотозйомку і не конкурує з нею. Вони навпаки доповнюють одна одну. Більш того, розвиток космічної зйомки розширює галузь застосування аерофотозйомки. Це в порівнянні отриманих матеріалів дозволяє більш повно виявити відмінні особливості зображення на космічних знімках і тим самим вірніше дешифрувати їх.

риторія, на яку для аерофотозніманяя необхідно 5 років, а зйомки земними методами - 80 років.

Існує три методи одержання зображення поверхні Землі при космічній зйомці: фотографічна, телевізійна і радіолокаційна. Крім того застосовують і фототелевізійну зйомку.

Фотографічна зйомка виконується за допомогою фотоапарата і забезпечує найбільш високу роздільну здатність отриманих зображень, що реєструються на світлочутливому матеріалі. В той же час ця зйомка не є оперативною, оскільки виготовлення фотознімків можливе лише після повернення на Землю експонованої фотоплівки.

Телевізійна зйомка поділяється на кадрову і сканерну.

Кадрова телевізійна зйомка, при якій сформоване за допомогою об'єктиву на електронно-променевій трубці зображення місцевості сканується і по радіоканалу передається на Землю, де і будується на ці кінескопу. Внаслідок фотографування цього зображення отримують телевізійний знімок. Він є центральною проекцією, але недостатня стабільність формування зображення знижує точність побудови.

Сканерна телевізійна зйомка здійснюються за допомогою спеціального пристрою - сканера. Цей пристрій виконує в певній послідовності огляд (сканування) безпосередньо самої місцевості. Результати сканування передаються на Землю, де на телеграфному апараті або іншим чином відтворюється зображення місцевості у вигляді сканерного знімка, що має інші геометричні властивості, ніж у звичайної геометричної проекції.

Фототелевізійна зйомка відрізняється від телевізійної кадрової лише тим, що зображення місцевості отримується в результаті фотографування цієї місцевості за допомогою фотоапарата і експонована плівка проявляється на борту ШСЗ. Роздільна здатність фототелевізійних знімків через специфіку їх передачі значно нижча, ніж при фотографічній зйомці.

Радіолокаційна зйомка проводиться шляхом огляду місцевості за допомогою направлених пучків радіохвиль. Відбита від земної поверхні частина них радіохвиль несе інформацію про місцевість, що сприймається приймачем і передається на екран електронно-променевої трубки, де будується зображення місцевості. Воно фіксується на фотоплівці або в цифровому вигляді.

...