Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Аэорофотосьемка Федотов Николай Евгеньевич
Спасибо за лекции говорить Серебринскому Олегу ГГ-2-09
Состав аэрофотосъёмочных работ.
В РФ для производства аэрофотосьемочных работ применяются самолеты АН2 АН30 ТУ134ЦХ ИЛ20М, в некоторых случаях сьемку выполняют с помощью вертолетов, беспилотных летательных аппаратов, мотодельтапланов и др носителей. Сьемку выполняют в ясную, солнечную погоду при отсутствии облачности, желательно ранней весной или поздней осенью при отсутствии листвы на растительности.
Включают следующие этапы:
При аэрофотосьемке масштаб аэроснимка меньше масштаба получаемых карт или планов.
По масштабу фотографирования аэрофотосьемку разделяют: крупномасштабную(более 15т), среднемасштабную (менее 50-16т), мелко масштабную (менее 50т), сверх мелкомасштабная (менее 200т)
В зависимости от угла наклона оси АФА различают плановую(до3град. от вертикали), перспективную (до 45 град).
Для производства аэросьемкииспользуются российские АФА ЦМК-70, ЦТК-140, RC-30 и зарубежные типы. При фотографировании аэрофотоаппарат устанавливается на гиростабилизирующую установку. Что позволяет получать аэроснимки с углом наклона 7-10 мин. (пред значение 40мин.) Применяемые при аэрофотосьемке АФА как аналоговые так и цифровые различаются по способу построения изображения, числу используемых спектральных зон (каналов) а так же по длине фокусного расстояния, разрешающей способности, назначению и др показателям.
Топографическую аэрофотосьемку в основном производят кадровыми АФА.
Конструкция АФА
В плоскости прикладной рамки установлены координатные метки.
Фокусное расстояние АФА определяется заводом изготовителем.
Фотокассета может вмешать аэрофотопленку длиной от 60-120м. Что позволяет получить 300-600 аэрофотоснимков, размером 18Х18см.
Затвор регулирует время открытия обьектива (экспонирование) 1/40-1/1000сек.
Диафрагма изменяет диаметр входного отверстия обьектива 2-32 раз.
Командный прибор после подачи сигнала выполняет следующие операции: перемотка аэрофотопленки, взвод и спуск затвора, выравнивание фотопленки в плоскость и экспонирование. Одновременно с фотографированием спутниковой системой определяются координаты центра проекции. Инерциальные системы фиксируют углы наклона оптической оси сьемки Альфа и Омега.
Аэрофотосьемка может производиться как одной так и несколькими фотокамерами. Одна устанавливается под носителем. А другие спереди и сзади. Таким образом сьемка ведется одномоментно, тремя фотокамерами, что повышает обьективность
Расчет технических параметров аэрофотосьемки.
По количеству и расположение снимков различают: однокадровую, маршрутную и много маршрутную (площадную) аэрофотосьемку. Снимки получают по направлению полета летательного аппарата, маршрут может быть прямолинейным, криволинейным, ломанным. Многомаршрутная аэросьемка – аэросьемка местности с нескольких параллельных маршрутов. Одно маршрутную и многомаршрутную аэросъёмки выполняют с перекрытием соседних снимков, как в маршруте так и смежных маршрутах. 1 Перекрытиями называются части снимка на которых изображена одна и та же местность. Значение перекрытий выражают в процентах от длины снимка.
Взаимное перекрытие снимков одного маршрута называется продольным, который может меняться от 60-90%
px продольное перекрытие
lx размеры перекрывающихся частей снимка
ly размеры перекрывающихся частей снимка двух соседних маршрутов
l длина стороны снимка по направлению маршрута сьемки.
Расстояние О1 – О2 между соседними точками фотографирования называются базисами фотографирования B.
2Перекрытие снимков соседних маршрутов называется поперечным перекрытием (не менее 20%). Расстояние между маршрутами
lp длинна поперечной стороны снимка
m знаменатель масштаба аэрофотосьемки
py заданное поперечное перекрытие
Продольное и поперечное перекрытие позволяет определить центральную часть снимка, где его геометрические и фотограмметрические искажения минимальны, это часть снимка – рабочая площадь снимка. При выборе параметров аэрофотосьемки прежде всего вычисляют максимально допустимую высоту фотографирования
p среднее значение продольных параллаксов точек стереопары, приближенно равное к базису фотографирования в масштабе снимка (для снимка 18Х18 при продольном перекрытии p 60% p=70мм)
Дельта h допустимая ошибка определения высотных отметок точек местности, зависящая от высоты сечения рельефа.
Дельта p ошибка определения разности продольных параллаксов точек стереопары (1/100-15/1000 мм)
Знаменатель масштаба сьемки снимка m
M знаменатель создаваемого топографического материала
Дельта pl допустимая погрешность планового положения точки на карте или плане
Дельта cn погрешность отождествления и измерения фотокоординат точки на снимке.
Фокусное расстояние аэрофотоаппарата определяется по формуле
Hmax
m знаменатель масштаба
Наносим маршруты.
С помощью дигитайзера находят координаты поворотных точек границ участка сьемки, которые затем вводятся в бортовой компьютер командного прибора. Определяют наличие пунктов ГГФ и ГСС на участки работ, которые будут использоваться при фотограмметрической обработке результатов аэрофотосъемки.
Дигитайзер – устройство для ручного ввода графической информации, представляет собой электронный планшет формата от А0 до А4 и связанное с ним устройство указания курсор. Курсор – небольшая панель с кнопками и визир, имеющий электромагнитную связь с электронным планшетом.
Предполетная подготовка территории аэрофотосьемки.
Заключается в выборе на местности опознавательных знаков и способа их последующей маркировки, опознавательные знаки должны располагаться по маршруту сьемки в начале и конце.
Опознавательные знаки на снимках должны иметь размеры не менее 0,2 мм.
Зная высоту фотографирования и масштаб снимка определяются размеры маркировочных знаков на местности. Оптимальным является обеспечение каждой стереопары аэрофотоснимков 4 опорными точками расположенные по углам рабочей зоны. Если в нужно месте нет геодезических пунктов, то на местности закладываются специальные маркировочные знаки и определяются их координаты геодезическим способом по точности построения сьемочных сетей. Маркировочные знаки выполняют в виде окружностей или крестообразной формы, что обеспечивает их хорошую опозноваемость на аэроснимках. Цвет маркировочного знака выбирается контрастным по отношению к окружающему фону. В качестве опознавательных знаков могут быть использованы точки четких контуров обьектов, которые будут надежно опознаваться на аэроснимках.
Геодезические координаты опорных точек могут быть получены и в результате фотограмметрической обработки снимка.
Деформация изображения в кадровых АФА.
В основе получения изображения лежит центральное проектирование. Идеальной центральной проекцией точка изображения местности на снимке и центр проекции лежат на одной прямой. Это положение называется условием коллинеарности. При производстве аэро и космической сьемки это условие нарушается в силу влияние различного рода факторов, которые приводят к искажению изображения обьектов. Основными источниками искажения изображения при прохождении излучения от обьекта сбемки до фотопленки являются:
Несмотря на применение гиростабилизирующей платформы, получаемые фотоснимки все же имеют незначительные углы наклона. 7-10 min. Что приводит к искажению изображения.
Рис
m положение точки местности М на горизонтальном снимке.
α– угол наклона снимка
м_н положение М на наклонном снимке.
При плановой аэрофотосьемке (α <=3°)
r расстояние от нулевых искажений С до определяемой точки М
С – лежит на бессиктрисе угла наклона в точке ее пересечения с плоскостью снимка.
φc- угол между + направлением главной вертикали до направления из точки С на определяемую точку М
Главная вертикаль – плоскость, проходящая через главную точку снимка о , точку нулевых искажений С и точку надира Н и центр проектирования оси S.
Точка навира m лежит в точке пересечения отвесной линии, проходящей через центр проекции S с плоскостью снимка.
На горизонтальном снимке главная точка, точка нулевых искажений С и точка надира лежать в одном точке О.
Так как фотографируемая территория не является горизонтальной поверхностью, а имеет различные неровности, то точки изображения получают смещения за рельеф.
РИС 2
m_1 положение точки М местности на аэроснимке.
m_2 положение точки М смещенной за счет рельефа. За отклонение точки М на величину h от средней плоскости проектирования. Кронштадтский футшток.
Величина смещения точки изображения за рельеф находится по формуле
r – расстояние на снимке от точки надира н до определяемой точки
h превышение точки местности относительно плоскости проектирования.
m_г – масштаб гор снимка
Искажения изображение как за наклон так и за рельеф местности.
Оценка фотографического и фотограмметрического качества аэрофотоснимка.
Фотографическое качество снимка оценивается по отсутствию мех повреждений, наличие изображения облаков, теней от них, бликов, ареолов.
Изображение должно быть резким. С хорошей проработкой деталей в светлых и темных тонах. Оптимальная плотность (тон) и контраст должны соответствовать нормативам.
Фотограмметрическое качество снимка оценивается по
рис
f фокусное расстояние
d_k длинна базиса на карет
М знаменатель масштаба карты
D_нм длина базиса фотографирования на накидном фотомонтаже
накидной фотомонтаж производится из контактных фотоотпечатков путем совмещения одноименных контуров на смежных аэроснимках.В результате должно получиться непрерывное фотографическое изображение отснятой местности.
Цифровая фотограмметричекая обработка аэроснимка
фотограмметрическая обработка аэрофотоснимка включает в себя:
Планшетные сканируемый снимок помещают на предметное стекло. Под стеклом перемещается подвижная каретка с фотометрическим блоком, состоящим из обьектива и ПЗС (приборы с зарядной связью) линейки, на каждом шаге сканирования светочувствительные элементы ПЗС линейки считывают информацию с элементарных площадок изображения. Центр площадки называют точкой позиционирования, а упорядоченное множество таких точек растром изображения Формат А4 А3
Барабанные сканер – в качестве приемника излучения используются фотодиоды, которые обладают лучшими фотометрическими характеристиками чем ПЗС линейка. Сканируемый материал помещается на прозрачном барабане, который вращается над неподвижным приемником излучения. Формат А4-А0
Топографическое (при мелкомасштабном карто называется ландшафтной) выделяют, анализируют и показывают условными знаками элементы рельефа и ситуации, подлежащие нанесению на топографический план.
Специальное (тематическое, отраслевое) он носит избирательный характер. При земельно-кадастровом дешифрировании обьектами анализа являются сельхоз угодья и границы землевладения. При геоботаническом посевы культурных растений или естественные кормовые угодья. При экологическом дешифрировании зоны природных или антропогенных нарушений нормального состояний окружающей среды. При геологическом определение типов горных пород, содержащих ПИ, их физико-механических характеристик.
По технологии выполнения можно выделить методы:
Принципиальной схемой в любом методе дешифрировании является то, что распознание обьектов производится путем сопоставления и определения степени близости некоторого набора признаков дешифрируемого обьекта с соответствующими эталонными признаками, находящихся в памяти человека или компьютера.
Для опознавания обьектов на снимке используют геометрические и оптические характеристики этих обьектов прямые дешифровочное признаки формы и размеры обьектов в плане и по высоте. Общий (интегральный фон) ч/белого (ахроматический цвет) или цветного (хроматического) изображений, а также текстура изображения. Форма в большинстве случаев является достаточным признаком для разделения обьектов природного и антропогенного происхождения. Обьекты созданные человеком как правило имеют правильную геометрическую форму. Размеры объектов оцениваются относительно. О размерах а также и о формах по высоте можно судить п о тени.
Тон изображения является функцией яркости обьекта. Изменение тона связанно с изменением формы, некоторого обьекта его свойств, состояния или с появлением другого обьекта. Однако одинаковый тон могут иметь совершенно разные обьекты (поверхность водоема или сенокосный луг). Значимость тонна так же снижается из-за ограниченной световой чувствительности человеческого глаза (10-20 уровней тона ). Цвет изображения является более информативным признаком, чем тон ч/белого изображения. Хроматическая чувствительность человеческого глаза в 100 выше чем ахроматическая. Использование спектрозональных снимков еще больше повышает достоверность дешифрирования.
Текстура изображения через текстуру изображения передаются структурные особенности обьекта ( форма, размер и взаимное положение слагающих обьект или образующих его поверхность элементов. В формирование структуры значительное значение имеет собственные и падающие тени. Текстура: линейная, губчатая, радиально-струйная и тд.
Наиболее характерные структуры для фотоизображениея выделяются по геометрическому признаку. (зернистая, полосатая, пятнистая, сетчатая) Пятнистая структура представляет собой сочетание пятнышек различного диаметра. Зернистый рисунок образуется сочетанием мелких, выпуклых пятен и характерен для лесной и кустарниковой растительности. Полосатый рисунок, образуется из полос, расположение которых является важным дешифровочным признаком. Равномерное распределение полос характерно для паханых угодий. Извилистые полосы разного тонна, не имеющие четких границ указывают на наличие склонов. Структура может быть однородной ( бесструктурный рисунок), неопределенной и размытой. Бесструктурное изображение, при котором весь контур изображается одним тонном, характерно водным и антропогенным объектам. Прямых дешифровочных признаков может быть недостаточно. Объекты или их хар-ки могут из-за незначительности размеров не отобразиться в реальной форме или могут не иметь четки дешифровочных признаков. Так прямоугольную форму могут иметь различные объекты. В этом случае вместе с прямыми признаками используются косфенные. Косфенные признаки учитывают закономерные взаимосвязи между обьектами местности. Проявляются в приуроченности одних обьектов к другим, а так же в изменении свойств одних обьектов, в результате влияния на них других обьектов. По приуроченности одних обьектов к другим на снимках распознаются: 1прямые признаки которых не позволяют точно определить их назначение. Например в сельской местности ж/дома располагаются ближе к дорогам. Дороги и тропы, ведущие к реке, начинающиеся на другом берегу позволяют судить о наличии мостов, парома, брода. Скопление судов у берегов говорит о наличии причала, а по внешнему виду судов можно судить о ее типе (грузовая или пассажирская) и реки глубине
2 Обьекты отображенные одним и тем же тонном (снег и песок)
3 Обьекты закрытые др. объектами. Известно что на моховой-пушицевых болотах, пушица всегда сопровождается мхом. То распознавая сплошной полог пушицы, закрывающий мох, можно уверенно дешифрировать мох.
4 Обьекты которые функционируют во время не соответствующие моменту сьемки. Пересыхающие летом водоемы, дешифрируются по наличию котловинообразных понижений.
5 Обьекты отсутствующие на поверхности земли. Глубокий и четкий след зубьев, характерен для уступов сложенных слабосцементированными породами. Цвет породы позволяет определить их морфологию.
Формулы связи фотокоординат точек снимка и их геодезических координат в общем видесвязь фотокоординат точки снимка (xy) и ее геодезических координат XYZ.
Геокоординаты точек местности А
x_1 y_1Фотограмметрические координаты местности А на снимке
x_0 y_0 – фотокоординаты главной точки снимка
f- фокусное расстояние
Величины а123 в123 с123 называются направляющими косинусами их значение находится:
α продольный
ω поперечный
ϒ поворота
Задачу по определению геокоординат точки местности по измеренным ее фотокоординатам на снимке x_1 y_1 называют прямой фотограмметрической засечкой.
Однако система из двух ур-ий с тремя неизвестными не имеет однозначного решения. По этому по одиночному снимку нельзя вычислить пространственные координаты. однозначность решения достигается если одну из неизвестных величин можно задать с достаточной точностью. При анилитической обработке одиночного снимка это высотная координата точки
Высоты точек могут быть получены по горизонталям карт или планов при отождествлении на них этих точек. В случае равнинной местности всем точкам присваивают одинаковую высоту равной средней отметки, снимаемой местности. Таким образом одиночный снимок. позволяет пространственные геодезические координаты точек местности если известны элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка и имеется информация о рельефе местности. Однако такая инфа имеется не всегда.
Элементы внешнего ориентирования пары снимков и способы их определения:
S Центр проектирования
РИС1
Таким образом пара снимков имеет 12 элементов внешнего ориентирования.
Можно определить двумя способами
Значения определяются в полете с помощью GPS, инерциальной системы с точностью 10-20 см. и 3/4' соответственно.
Значения элементов находятся с помощью опорных точек, геодезические координаты которых известны. Геодезические координаты опорных точек. Находят геодезическими способами.
Чтобы однозначно определить все шесть элементов нужно обьединить в систему не менее шести независимых уравнений. Таким образом на снимке требуется иметь не менее 3 опорных точек с известными координатами. С целью контроля точности как правило используют 4-5 точек, располагающихся в углах и в центре раб зоны снимка.
Трансформирование аэроснимка
Получаемые снимки имеют искажения изображения ситуации. По-этому для определения размеров с требуемой точностью их надо привести к единому масштабу. Трансформирование- Преобразования центральной проекции в проекцию Гауса и ортогональную. Которая по геометрическим параметрам наиболее близка к ним.
Можно выполнять графический, механический и аналитический.
Аналитическое трансформирование снимков заключается в преобразовании фотограмметрических координат в геодезические с помощью формул. Координаты других точек находятся с помощью аналитической фототриангуляции. Используют 3 вида точек, фотокоординаты которых измеряются на снимках: Опорные – пункты геодезических сетей или точки четкого контура, координаты которых известны или определяются после сьемки. Располагаются как правило в начале и конце маршрута сьемки и служат для ориантирования. Трансформационные которые используются при обработке каждого фотоснимка. По маршруту сьемки, они размещаются по краям средней линии в зоне двойного перекрытия. Связующие предназначенны для объединения одиночных снимков маршрута в единый ряд.
Талка и Photomod вычисляются координаты всех точек изображения.
Определение превышений точек по стереопаре.
Продольный параллакс точки находится как разность абсцисс точки на левом и правом снимках. Так же это есть базис фотографирования, выраженный в масштабе данной точки.
P_a = P_e+d
H_e=
Така как dP мала с B то Правило определения высот.
Цифровая модель рельефа – массив чисел, являющихся множеством точек с известными геодезическими координатами XYZ и правило определения высоты Z любой другой точки, не входящей в это множество.
Методы построения ЦМР различаются по:
Схемам расположения высотных пикетов
Способам интерполяции высот в промежутках между ними.
Построение ЦМР сопровождается автоматическим построением горизонталей. Так как проведение горизонталей по лесам и застроенным территориям связано с ошибками, то оператор выводит изображение на монитор и корректирует положение горизонталей. Одиночные ЦМР объединяются в единую ЦМР на всю территорию
Цифровая модель местности и способы ее реализации
Фотограмметрические методы обработки результатов сьемки позволяет получить и хранить полученную информацию о местности в виде цифровых модулей. Которые могут быть представлены в визуализированном виде на экране монитора или в графическом виде на бумаге.
ЦММ представляет собой многомерную цифровую запись информации о местности
ЦММ=ЦМР+ЦМС
Цифровая модель ситуации – массив чисел, каждым элементом которого является плановые координаты, поворотных точек границ обьектов. И закодированные числами семантическая характеристика обьектов
В ЦММ информация хранится поэлементно. ЦММ является базой для создания большого спектра картографической продукции:
При создании 3D изображения оператор задает элементы внутреннего и внешнего ориентирования. В каждой точке макетного снимка с вычисленными координатами (ху) присваивают оптическую плотность по орта фотоснимку для этой точки. Таким образом макетный снимко представляет собой массив чисел, каждым элементом которого является 3 числа: координаты ху в системе координат снимка и закодированная оптическая плотность D этой точки.
Оптическая плотность D – мера фотографического почернения светочувствительного слоя, выражается в виде десятичного логарифма коэффициента непрозрачности.
Технология цифровой обработки одиночного снимка.
Фотограмметрическая обработка включает в себя след этапы:
Технологическая схема создания ортофотоплана по результатам стереофотограмметирческой обработки аэрофотоснимка.
Устройства вывода изображения для печати.