фотограмметрия


1. . Элементы стереопары фотоснимков
С т е р е о п а р о й ф о т о с н и м к о в называются два фотоснимка, содержащих изображение одной и той же мест- ности, но полученных с разных точек фотографирования. Для изучения свойств стереопары следует знать её элемен- ты – основные точки, линии и плоскости, характеризующие её.
К основным элементам стереопары (рис.1) относятся:
S1, S2 – точки фотографирования – точки, в которых нахо- дились центры проекции в моменты фотографирования;
В (S1S2) – базис фотографирования – расстояние между точ- ками фотографирования;
S1о1, S2о2 – главные лучи – лучи, перпендикулярные плос- костям фотоснимков Р1 и Р2 соответственно;
AS2o2c2n2k2Р2Bε2a2Wo1n1k1S1P1c1ε1a1
S1n1, S2n2 –надирные лучи – отвесные лучи; S1k1, S2k2 - базисные лучи – лучи, совпадающие с базисом фотографирования; о1,о2 - главные точки фостоснимков – точки пересечения главных лучей с плоскостями фотоснимков; n1,n2 - точки надира фотоснимков - точки пересечения надирных лучес плоскостями фотоснимков; k1,k2 - базисные точки - пересечения базисных лучей с плос- костями фотоснимков; а1,а2 – соответственные(одноименные) точки – изображения одной и той же точки местности на стереопаре фотоснимков; S1а1,S2а2 - соответственные(одноименные) лучи – проектирующие лучи, проходящие через соответственые точки;углы наклона фотоснимков ε1 и ε2 вдоль главной вертикали.
W – базисная плоскость – плоскость, содержащая базис фотографирования; Среди всех базисных плоскостей выделим: 1. Базисную плоскость,которая содержит главный луч фотоснимка, – это главная базисная плоскость. Очевидно,что стереопара имеет 2 главные базисные плоскости. 2. Базисную плоскость, содержащую надирные лучи, - это надирная базисная плоскость (у-стереопары одна надирная базисная плоскость, так как надирные лучи отвесные, следовательно параллельные друг другу).
Из всех базисных линий фотоснимков выделим главные базисные линии k1о1 , k2 о2 и надирные базисные линии k1 n1, k2 n2.
Кроме того, обратим внимание на тот факт, что однои- менные точки будут лежать на базисных линиях, которые называются одноименными базисными линиями (k1а1 , k2 а2). Это положение играет важную роль в авто- матизации фотограмметрических измерений.
Используя свойство одноименных базисных линий, представляется возможным намного сократить объем одновременно обрабатываемой информации. Так, для автоматической идентификации точек стереопары фотоснимков достаточно выполнить анализ информации принадлежащей двум одноименным базисным линиям. В противном случае пришлось бы анализировать информацию всей площ

2. Принцип построения модели местности
В основе построения модели местности лежит геометрическая обратимость фотографического процесса. Сущность его заключаеся в следующем.Представим себе, что на рис.2 изображены моменты фото- графирования стереопары. От точек местности А…В…С идут световые световые лучи. Все они пересекаются в центрах проекций S1 и S2. На светочувствительном слое они образуют изображения а1…в1…с1 и а2…в2…с2 (в данном случае позитивное изображение.). Поместим фотоснимки в проектирующие камеры, а затем расположим их в пространстве точно так, как в моменты фотографирования. После этого включим свет.
Рис. 2. CAP1P2Babc1a1a2b1b2c2co2o1S2S′2S1bпрB
Лучи пойдут от изображений точек на фотоснимках к самой местности (обратимость процес- са). В этом суть процесса проек-тирования. Каждая пара одноименных проекти- рующих лучей образует треугольник за- сечки на базисе, как на основании за- сечки. Пересекутся пары проектирующих лучей в точках А…В…С местности.Более того, если местность убрать, то лучи все равно пересекутся в тех местах, где были точки местности.
Следовательно, совокупность точек пересечения одноименных проектирующих лучей образует поверхность, которая абсолютно точно (в геометрическом смысле, а не в физическом) повторяет поверхность местности.
Поверхность, образованную совокупностью точек пересечений одноименных проектирующих лучей, принято называть геометрической моделью местности. В дальнейшем будем употреблять термин «модель местности», подразумевая под ним геометрическую модель.
Вполне очевидно, что модель местности в масштабе 1:1 построить нельзя. На практике ее масштаб всегда будет мельче.
Получить такую модель можно, если, например, центр проекции S2 переместить в точку S2' так, чтобы все проектирующие лучи второй связки оставались парал- лельными сами себе. В этом случае:
во-первых, углы между базисными плоскостями не изменятся;
во-вторых, все пары одноименных проектирующих лучей также будут пересекаться и образуют модель местности.
Расстояние между точками S2 и S2' назовем базисом проектирования и обозначим bп. Так как углы между базисными плоскостями не изменились, а треугольники засечек подобны треугольникам засечек, существовавшими ранее (при базисе проектирования, равном базису фотог- рафирования), то масштаб модели будет равен:

Полученная модель будет подобна (в геометрическом смысле) самой местности. Следовательно, зная масштаб модели местности, представляется возможным выполнять по ней измерения, которые необходимо было бы производить на самой местности.
Таким образом, для построения модели необходимо, чтобы одноименные проектирующие лучи пересекались. Они же, как известно пересекаются только тогда, когда каждая пара одноименных проектирующих лучей находится в одной базисной плоскости.
Из вышесказанного следует, что принцип построения модели состоит в том, что фотоснимки необходимо расположить относительно друг друга так, чтобы одноименные проектирующие лучи пересекались.
Используя, кстати, свойство геометрической обрати- мости фотографического процесса, можно показать, что одиночный фотоснимок позволяет не только трансфор- мировать изображение фотоснимка. Другими словами, по одиночному фотоснимку можно построить геометри- ческую модель не только абсолютно плоской местности модель.

3. Системы координат, применяемые в фотограмметрии
а) Координаты точек местности. Для решения практических задач точки местности должны определяться относи- тельно геодезической системы координат. Эта СК ОГXYZ (рис.3) левая и пространственная.
Геодезические координаты определяют, обычно, на послед- нем этапе обработки фотосним- ков.
Непосредственно по фотоснимкам координаты точек метности (модели) определяют в фотограмметрической СК. Начало её может находиться в точке S (рис.3) или в точке О.
Рис. 3. ОгZгYгХгА (Хг,Yг,Zг) (Х,Y,Z)YгZгХаSZYXYZРXгxyОсевоймеридианЭкваторПлоская СК зоны в проекции Гаусса
На рис.3-1 показана фотограмметрическая СК с началом в точке О. Использование конкретной СК зависит от решаемой задачи. Так, при рассмотрении основных зависимостей одиночного фотоснимка применяют СК ОXYZ, а для стереопары – SXYZ. Если начало СК находится в точке О, то ее оси должны быть параллельны соответствующим осям СК SXYZ (в этой СК определяются точки фотоснимков пространственными координатами).
Рис. 3-1
Иногда, при переходе от фотограмметрических координат к геодезическим координатам, применяют геоцентрическую СК.
Начало её Огц находится в центре общеземного эллипсоида (рис.4), ось Zгц совмещена с полярной осью, а ось Xгц – это прямая-пересечение плоскости начального меридиана и плоскости экватора.
Геоцентрическая СК правая. Она применяется при обработке фотоснимков, покрывающих большие площади, например, космических снимков.
Рис. 4
б) Координаты точек фотоснимков
Для определения плоских координат точек фотоснимков, измеряемых непосредственно по снимкам используют СК, задающиеся координатными метками (КМ).
Для стереопары КМ обозначают 1,2,3,4 для левого фотоснимка и 1',2',3',4' для правого фотоснимка (рис. 5).Начала СК о1΄ и о2΄ – это точки пересечения прямых, соединяющих противоположные КМ. Оси х – это прямые, соединяющие КМ 1, 2 для ле- вого и 1',2' правого фотоснимков соответственно, а оси у проходят через начала систем координат перпендикулярно осям абсцисс.
Рис. 5xyo1‘1234xyo2‘1'2'‘3'4'
Системы координат о1΄х у и о2΄х у используются для непосредственного измере-ния координат точек по фотоснимкам стереопары.
2. Системы пространственных- ных координат точек фото- снимков (S1XYZ и S2XYZ) имеют начала в своих центрах проек- ций и взаимно параллельные координатные оси.
Эти СК, как и все другие фотограмметрические СК это правыми. Пространственные ко- ординаты точек снимков не могут быть измерены.
Переход к пространственным координатам осуществляется че- рез вспомогательную СК (рис. 6) с использованием зависимостей (1.3).
Таким образом, пространст-венные координаты точек фо-тоснимков могут быть только вычислены.
2. Системы пространственных-ных координат точек фото- снимков (S1XYZ и S2XYZ) имеют начала в своих центрах проек- ций и взаимно параллельные координатные оси.
Эти СК, как и все другие фотограмметрические СК это правыми. Пространственные ко- ординаты точек снимков не могут быть измерены.
Переход к пространственным координатам осуществляется че- рез вспомогательную СК (рис. 6) с использованием зависимостей (1.3).
31115467360XSYхzуyxx′ay′zo'YaXay′x′a′a′′ZaZPSXYZ пространственнаясистема координатФотоснимка Р Таким образом, пространст-венные координаты точек фо-тоснимков могут быть только вычислены.

Зависимости между пространственными и плоскими координатами точек фотоснимка


4. Взаимное ориентирование фотоснимков
Под взаимным ориентированием будем подразумевать установку фотоснимков стереопары в такое положение, при котором каждая пара одноимённых проектирующих лучей пересекается. Добиться пересечения одноимённых проектирующих лучей можно, например, с помощью ЭВО фотоснимков (рис.2):Xs1, Ys1, Zs1, α1, ω1, κ1 и Xs2, Ys2, Zs2, α2, ω2, κ2. Если ЭВО стереопары фотоснимков определены относительно геодезической СК координат, то ориентировка модели и её масштаб будут известны.
Если ЭВО определяют положение фотоснимков в фотограмметрической СК, то для определения модели и её ориентирования относительно геодезической СК потребуются дополнительные действия.
Элементы внешнего ориентирования (ЭВО) стереопары фотоснимков.
Взаимное же положение фотоснимков, как в 1-м, так и во 2-м случаях характеризуется разностями их ЭВО:
(4.5).costn¢=¢XZBBtg;t=¢XYBBtg
Элементы взаимного ориентирования
Величины, определяющие взаиммное положение фотоснимков стереопары, при котором каждая пара одноимённых проектирующих лучей пересекается, называются эле- ментами взаимного ориентирования (ЭВзО).На практике используют две системы (группы) ЭВзО стереопары фотоснимков в зависимости от выбранной СК. Для 1-й группы ЭВзО СК выбирается так: начало СК совмещено с центром проекции S1 левого фотоснимка стереопары; ось X направлена вдоль базиса;ось Z находится в главной базисной плоскости левого фотоснимка стереопары;ось Y дополняет СК до правой. ЭВзО 1-й группы являют- ся: α′1 – продольный угол нак- лона левого фотоснимка Р1;κ′1 – угол поворота лево- фотоснимка Р1; α′2 – продольный угол нак- лона фотоснимка Р2; ω′2 – взаимный попереч- ный угол наклона правого фотоснимка Р2;k′2 – угол поворота пра- вого фотоснимка Р2.
Рис. 4Z′k′2X′Y′S2xо2Р2y ω′2α′2Z′S1Y′α′1yxо1κ′1Р1
а) Строгое уравнение ВзО 1-м способом
Для ЭВзО первой системы Xs2 = В,Ys2 = 0, Zs2 = 0. Поэтому условие (4.2) примет вид:



Вопрос 5. Уравнение взаимного ориентирования, его практическое использование
Уравнение взаимного ориентирования – зависимости, связывающие ЭВзО с координатами одноимённых точек фотоснимков стереопары.
Уравнение взаимного ориентирования в общем виде:
R0·(R1*R2) = 0
Где R0 – вектор, определяющий положение точки S2 в системе координат S1XYZ; R1 и R2 – векторы, определяющие положение одноименных точек a1 и a2 в системах координат S1XYZ и S2XYZ (см. §8 в методичке).
Для ЭВзО первой системы XS2 = B, YS2 = 0, ZS2 = 0. Условие пересечения одноименных проектирующих лучей примет вид:

Если разложить определитель по элементам 1 строки, получим:
B(Y1’Z2’ – Y2’Z1’) = 0
Y1’Z2’ – Y2’Z1’ = 0 (т. к. B ≠ 0)
Где X1’, Y1’, Z1’ – пространственные координаты одноименной точки левого фотоснимка в системе координат S1X’Y’Z’, X2’, Y2’, Z2’ – пространственные координаты одноименной точки правого фотоснимка в системе координат S2X’Y’Z’
Эта зависимость и есть уравнение взаимного ориентирования первым способом.
Пространственные координаты равны:
X1’ = a11’x1 + a12’y1 – a13’f
Y1’ = b11’x1 + b12’y1 – b13’f
Z1’ = c11’x1 + c12’y1 – c13’f
X2’ = a21’x1 + a22’y1 – a23’f
Y2’ = b21’x1 + b22’y1 – b23’f
Z2’ = c21’x1 + c22’y1 – c23’f
Где:
a'1i, b’1i, c’1i – направляющие косинусы-векторы ЭВзО α’1, κ’1 левого фотоснимка P1 стереопары;
a'2i, b’2i, c’2i – направляющие косинусы-векторы ЭВзО α’2,ω’2 κ’2 правого фотоснимка P2 стереопары
i = 1, 2, 3 – номера направляющих косинусов
С учетом значений пространственных координат точек фотоснимков, уравнение взаимного ориентирования примет вид:
(b11’x1 + b12’y1 – b13’f)(c21’x1 + c22’y1 – c23’f) – (b21’x1
6.Элементы внешнего (геодезического) ориентирования модели
Ориентирование модели от носительно геодезической СК и определение её масштаба на- зывается внешним (геодези-ческим) ориентированием модели. Величины, определяющие по- ложение модели относительно геодезической СК и её масш- таб, называются элементами внешнего ориентирования мо- дели (ЭВО модели).По-другому, эти величины определяют ориентировку фо-тограмметрической СК отно-сительно геодезческой СК.ЭВО модели показаны на рис.3
Рис. 3ОГZГXГо ,YГо ,ZГо ,ξ, η, θ, tXГО(S1)XZX'ГY'ГZ'ГXГОYГОZГоξηYθXГо ,YГо ,ZГо -геодезические координаты начала фотограмметрической системы координат (ЛЭВО модели). ξ, η, θ –УЭВО модели. t – масштабный коэффициет
Таким образом модель име- ет 7 ЭВО.Линейные ЭВО XГо,YГо,ZГо определяют положение начала фотограмметрической СК от- носительно геодезической.Угловые ЭВО ξ, η, θ задают повороты фотограмметричес-кой СК: ξ - продольный угол накло-на модели – угол в плоскости XГ ZГ осью ZГо и проекцией оси Z на эту плоскость.η – поперечный угол наклона модели – угол между осью Z и её проекцией на плоскость XГ ZГ. θ – угол поворота модели – угол в плоскости X Y между осью Y и следом плоскости YГZ. t – заменатель масштаба модели (масштабный коэф- фициент). Зная ЭВО модели, пред- ставляется возможным пе- рейти от фотограмметри-ческих координат точек мо- дели к геодезическим коорди- натам точек местности.

Вопрос 7. Методы и способы измерения фотоснимков
а) Методы измерений
Монокулярный метод
Базируется на монокулярном зрении – зрении одним глазом.
Острота монокулярного зрения 1-го рода – минимальный угол, под которым наблюдатель раздельно видит 2 точки (в среднем 45″).
Острота монокулярного зрения 2-го рода – минимальный угол, под которым наблюдатель раздельно видит 2 параллельные линии (в среднем 20″).
γ1γ2γ1=45′′γ2=20′′
Недостаток монокулярного зрения - глубина пространства ощущается только по косвенным признакам
Стереоскопический метод основывается на свойствах бинокулярного зрения – зрения двумя глазами.
Бинокулярное зрение позволяет ощущать глубину пространства и объёмные формы объектов. Это явление называется естественным стереоэффектом. 
Стереоэффект может возникнуть и при рассматривании стереопары фото- снимков. В этом случае стереоэффект называется искусственным.
NMbР1Р2m1m2n1n2о1Рис.2о2
Бинокулярное зрение, при котором возникает стереоэффект, называется стереоскопическим зрением.
Условия получения искусственного стереоэффекта
Фотоснимки должны составлять стереопару.
Снимки следует рассматривать раздельно левым и правым глазом соответственно.
Должно быть выполнено взаимное ориентирование (в первом приближении начальное направление должно быть параллельно глазному базису).
Разномасштабность снимков не должна превышать 16 %.
При данном значении угла конвергенции зрительных осей (15°) должна обеспечиваться соответствующая аккомодация глаз*.
Объёмное изображение, образуемое при рассматривании стереопары перспективных изображений (снимков), называется стереоскопической моделью. Это мнимая модель. Она образуется точками пересечений продолжений проектирующих лучей.
б) Способы измерений
Во всех фотограмметрических приборах, независимо от применяемого способа измерений, реализуется схема, показанная на рис. 3.
X«Х»МОxа ( х´, у´) Y VyVxо«Y»Рис. 3ху
Сущность схемы измерений состоит в следующем:
Специальная метка (измерительная марка) наводится на точку. Путь, который проходит при этом марка до точки, фиксируется по шкалам «Х» и «У» прибора или по другим отсчётно – измерительным приспособлениям. Пусть измеряется точка а(х,'у'). Её координаты х,' у' будут равны: х' = vх – М0х; у'= vу - М0у.
Устройство, реализующее приведенную схему, называется координатомером.
При измерении фотоснимков может использоваться один или два координатометра. Если используется один координатометр, то прибор называется монокомпаратором, а способ измерений будет монокулярным.
Два координатометра используются в приборах, которые называются стереокомпараторами. В стереокомпараторах используется для измерений стереоскопический способ, в котором применяется мнимая марка. Мнимая марка образуется подобно стереоскопической модели при рассматривании двух действительных марок. Марки могут иметь различную форму и конфигурацию. В частности, они могут быть точечные, Т-образные, кольцеобразные т.д.
Стереоскопические способы измерений в зависимости от используемой модели и марок можно классифицировать следующим способом:
1. Мнимая модель - мнимая марка.
2. Действительная модель – мнимая марка.
3. Мнимая модель – действительная марка.
4. Действительная модель – действительная марка.
Особое место занимает измерение цифровых снимков. Для этого может применяться как монокулярный, так и стереоскопический методы. Основная особенность измерений кроется в самих цифровых снимках.
Сущность способа «мнимая модель - мнимая марка» (рис.4) состоит в следующем. Если стереоскопически рассматривать два снимка, на которые наложены две действительные марки (m1 и m2), то наблюдатель увидит мнимую модель и одну мнимую марку. Если совместить мнимую марку М с измеряемой точкой А мнимой модели (перемещая при этом действительные марки или снимки), то действительные марки (m1 и m2) совместятся с одноимёнными точками (а1 и а2 ).
Р1Р2Мm1m2a2Aа1Рис.4
Для измерения координат этих точек достаточно зафиксировать пройденные марками отрезки, относительно выбранной СК. Этот способ реализуется во всех стереокомпараторах.
Впервые способ мнимой марки был предложен немецким исследователем Штольце в 1892 г. В 1899 г. К. Пульфрих предложил и разработал стереокомпаратор, в котором была применена для измерений мнимая марка. Первая модель стереокомпаратора была создана в 1901 г.
Способ «действительная модель - мнимая марка» используется для измерения модели в некоторых аналоговых УФП, в частности, в стереопроекторе СПР-3М.
Модель в таких приборах строится с помощью специальных механических устройств – рычагов (рис.5). Для измерения координат точки А построен- ной модели, на фотоснимки накладываются (проектируются) действительные марки m1 и m2,которые перемещаются с по- мощью штурвалов «Х», «Y» и «Z».
Р1Р2 АМm1, а1m2 а2XYZS2S1Рис. 5
В результате имеется возможность совместить марки m1 и m2 с одноимёнными точками фотоснимков а1 и а2, которые соответствуют точке А действительной модели.

Вопрос 8. Точность визирования и роль оптических систем
Точность измерения фотоснимков зависит от многих факторов. Основными из них являются:
точность наведения измерительных марок (точность визирования);
инструментальная точность прибора;
ошибки фотоснимков;
точность отождествления одноимённых точек.
Рассмотрим один из этих факторов – точность визирования.
Точность монокулярного визирования

DmаоγmlРис. 66.1
а)Точность монокулярного наведения марки зависит от остроты монокулярного зрения γ.
Для расстояния наилучше- го зрения (250 мм) получим 55 мкм и 24 мкм для остроты монокулярного зрения 1-го и 2-го рода соответственно (см. вопрос 7).
б) Точность стереоскопического наведения марки.
При стереоскопическом наблюдении несовмещение марки в плане и по высоте будет заметно только тогда, когда угол Δγ будет больше остроты стереоскопического зрения 1-го и 2-го рода (30´´ и 10´´).
Из рис. 7 следует, что

а ошибка наведения марки по высоте будет равна:

D ΔγΔmZо1о2mlP1P2Рис. 7
Для D=250 мм и вг =65 мм будем иметь Δml=36 мкм и Δml=12 мкм .
Таким образом, как следует из полученных зависимостей и приведенных расчетов, точность стереоскопического способа измерений выше точности монокулярных измерений.
Повышение точности обеспечивает и увеличение наблюдательной системы. При стереоскопических измерениях наблюдательная система, кроме того, позволяет:
получить устойчивый стереоэффект;
повысить остроту восприятия глубины пространства за счёт увеличения оптической системы, следовательно, повышается точность наведения марки (измерений).
Принято считать, что ошибка визирования обратно пропорциональна увеличению наблюдательной системы. Поэтому, результаты, полученные по формулам, необходимо разделить на V – увеличение наблюдательной системы.
Однако следует помнить, что увеличение ограничивается рядом факторов (уменьшается поле зрения, снижается контраст и др.), что приводит в свою очередь к ухудшению условий измерений, следовательно, к понижению их точности). В работе, поэтому более удобны приборы с переменным увеличением. Они позволяют установить нужное увеличение в зависимости от вида работ.
С учётом увеличения V наблюдательной системы ошибка монокулярного визирования будет равна:

Ошибки стереоскопического наведения марок в плане и по высоте можно подсчитать по формулам:


Установлено, что наиболее целесообразным являются увеличения:
- при юстировке – 20-30х;
- при измерениях координат точек снимков 8-10 x;
- при съемке контуров и рельефа – 6-8x .
Следует также указать на ошибки отождествления, как один из основных источников ошибок. Они зависят от масштаба и качества снимков, наличия чётких контуров, их формы и контраста по отношению к фону.
Для уменьшения ошибок измерений при измерении координат точек фотоснимков используют дополнительные фотоснимки (более крупного масштаба), фотоабрисы, маркировку точек на местности (перед аэрофотосъемкой) и на фотоснимках.

9. Цифровые снимки, получаемые цифровыми АФА.
В цифровых технологиях используются снимки в цифровой форме – «цифровые снимки».
Цифровые снимки могут быть получены двумя методами:
в результате съемки цифровыми фотоаппаратами;
в процессе преобразования аналоговых снимков в цифровую форму (в процессе сканирования).
Для применения в фотограмметрических технологиях используют цифровые снимки, полученные метрическими фотоаппаратами:
цифровыми аэрофотоаппаратами (цифровыми АФА) при аэрофотосъемке;
цифровыми космическими фотоаппаратами (цифровыми КФА) при космическом фотографировании.
Характеристики цифровых фотоснимков:формат – неквадратный кадр, примерно соответствующий аналоговому фотоснимку формата 150 на 230 мм; геометрическая точность, стереоскопическое изображение.
10. Цифровой фотоснимок и его атрибуты.
0100
00010
00010
. . .
00010
00001
00001
00010
00001
. . .
Графическая интерпретация цифрового снимка.
Димкретизацию сигнала (фотоснимка) можно интерпретировать как его разделение на элементарные участки-пикселы. В пределах пиксела значение оптической плотности всех точек принимается одинаковым. Пиксел (pixel-сокращение от англ слов Picture element). Атрибутами пиксела являются его оптическая плотность ΔD и размер (длина стороны l). Цифровой снимок-матрица,элементами которой являются коды оптических плотностей пикселов, т.е.D=[M*N]
Атрибутами цифрового снимка являются:оптическая плотность каждого пиксела (задается в явной форме); координаты пиксела (задаются неявно – номерами строк и столбцов матрицы цифрового снимка); размер пиксела; количество разрядов кодирования (глубина цвета); формат и размер файла.

11. Фотограмметрические сканеры и их возможности.
ФГС предназначены для высокоточного сканирования фотоснимков с целью их дальнейшей фотограмметрической обработки. ФГС имеют планшетную конструкцию.
ФГС должен обеспечивать: необходимое геометрическое разрешение (оценивается размером пиксела,с которым возможно сканирование). Современные ФГС должны обеспечивать размер пиксела,начиная от 8-10 мкм до 100-120 мкм с промежутками установки 8 мкм и более. Точность позиционирования должна составлять 0,25-0,5 размера пиксела. При геометрическом разрешении 8 мкм точность позиционирования составит 2-4 мкм.
Диапазон оптических плотностей,преобразование которых должны обеспечивать ФГС. ФГС должен обеспечивать сканирование ч\б снимков в диапазоне 0,1-2,2 D и 0,1-3,2 D-цветных фотоснимков.
Количество уровней квантования (требуется,как правило,10-12 бит\пиксел). Однако такой высокий уровень квантования оправдан при низком уровне шума,что трудно обеспечить технически. Поэтому аппаратные и вычислительные средства ФГС обеспечивают уровень квантования 8 бит\пиксел, по-иному, преобразлованное в цифровую форму фотоизображение представляется 256 уровнями серого цвета.
ФГС выпускаются многими фирмами (Лейка, К.Цейсс, Интерграф и др).

Сканирование ФС. Понятие о дискретизации сигналов.
Сканирование фотоснимков – это процесс перевода ФС из аналоговой формы в цифровую. При сканировании аналоговый сигнал должен подвергнуться трем операциям: дискретизации, квантованию и кодированию.
Дискретизация – «разделение фс на элементарные участки», то есть на пиксели. В пределах элементарного участка (пикселя) значение оптической плотности (можно считать, что оптическая плотность – почти то же самое, что цвет) всех точек принимается одинаковой. Главные атрибуты пикселя – оптическая плотность и размер, или длина стороны.
Теперь представим процесс сканирования: каретка сканера едет с постоянной скоростью над снимком и через равные промежутки времени dt записывает уровень отраженного от снимка сигнала, то есть оптическую плотность. Тогда длина пикселя l равна dt*v, где v – скорость сканирования.
Графически сущность дискретизации можно показать следующим образом:
7668079920Красная линия – исходный непрерывный аналоговый сигнал. Синяя – то, что получается после дискретизации, т. е. дискретный сигнал, состоящий из равных отрезков.
Количество пикселей будет зависеть от выбранного шага дискретизации. Заметим, что при дискретизации у нас получается столько различных оптических плотностей, сколько у нас пикселей.
Кратко и просто: дискретизация – разбиение изображения на пиксели. Из непрерывного сигнала делают дискретный. Каждый отрезочек дискретного сигнала представляет один пиксель. Все пиксели одного размера и каждый имеет свою оптическую плотность. Плотностей столько, сколько пикселей.

13. Сканирование ФС. Понятие о квантовании и кодировании дискретных сигналов.
Сканирование фотоснимков – это процесс перевода ФС из аналоговой формы в цифровую. При сканировании аналоговый сигнал должен подвергнуться трем операциям: дискретизации, квантованию и кодированию.
После первой операции – дискретизации, каждый пиксель имеет свою оптическую плотность. Всего оптических плотностей на снимке столько, сколько есть пикселей. Теперь нужно превратить наш дискретный сигнал в цифровой. Для этого необходимо оптические плотности представить числами ограниченной разрядности (потому что компьютер оперирует числами ограниченной разрядности). Делается это следующим образом:
весь диапазон амплитуд сигнала разбивается на некоторое количество уровней
каждый пиксел относят к определенному уровню квантования с округлением – то есть принимают значение его оптической плотности к «середине» того уровня, в пределах которого эта плотность лежит
каждый из уровней кодируется комбинацией нулей и единиц, таким образом сигнал становится цифровым, а фотоснимок – последовательностью пикселей, плотность каждого из которых обозначена определенным числом.
2577600Графическое представление квантования – на рисунке выше сигнал, изображенный синими отрезками квантуется на четыре уровня, заключенные между серыми полосами. Уровни получились в результате деления на равные промежутки амплитуды сигнала. В результате квантования получился сигнал, изображенный красным.
Кратко и просто: до квантования у каждого пикселя есть своя оптическая плотность (цвет). То есть, у нас на снимке столько разных оптических плотностей, сколько и пикселей. А мы хотим сделать какое-то определенное количество оптических плотностей. Поэтому разбиваем амплитуду сигнала на требуемое количество групп, и каждое значение округляем до среднего значения в группе – это и есть квантование.

Вопрос 14. Принципиальная схема стереокомпаратора
Стереокомпаратор должен:
Иметь каретки для установки снимков (в снимкодержателях).
2. Снимки в снимкодержателях должны поворачиваться.
3. Каретки снимков следует располагать на общей каретке, которая перемещается вдоль оси Х, а величина перемещения фиксируется по шкале «х».
4. Прибор должен иметь наблюдательную систему с измеритель- ными марками; допустим, что она перемещается параллельно оси У, величина же перемещений фиксируется по шкале «у».
5. Кроме того, допустим, что правая каретка имеет независимые премещения р и q параллельно осям X и У, величины которых фиксируются по шкалам «р» и «q» соответственно.
«у»ХУР2а1'а2у2х1х2ру1qо2Р1а1у1х1о1«q»«х»«р»
Принцип работы СК:
Используя все рабочие движения, совместим измерительные марки с началами систем координат на фотоснимках – отсчёты по шкалам бу-дут местами нулей: МОХ ,МОУ ,МОq МОр
Рабочими движениями Х и У совместим левую измерительную марку с точкой а1. Отсчёты по шкалам «х» и «у» будут координатами х1 и у1 этой точки. Правая марка в этом случае будет находиться в точке а1‘ (рис.3).
Совместим правую марку движениями р и q с точкой а2 на правом снимке и зафиксировав отсчёты по шкалам «р» и «q», получим значение продольного и поперечного парал-лаксов одноимённых точек а1 и а2.
Рис.3.Принципиальная схема стереокомпаратора«у»ХР1Р2«х»«р»«q»Уа1'а1а2у1х1у1х1х2ру1q
Таким образом, стереокомпаратор данного типа позволяет измерять: х1, у1 и р, q. Координаты одноимённой точки на правом фотоснимке стереопары вычисляют:


Вопрос 15. Стереокомпараторы и их возможности.
Основные характеристики СК 1818
Формат снимков, мм........................................................до 180х180
Наименьшая цена деления:
шкалы абсцисс и ординат, мм................................ 0,02
поперечных параллаксов, мм ...................................0,01
продольных параллаксов, мм..................................0,005
Увеличение наблюдательной системы, крат ...........................8
Диаметр поля зрения, мм ..............................................................6
Диаметр точечной марки, мм ...................................................0,05
Масса прибора, кг ........................................................................132

Возможности автоматизированных стереокомпараторов
Технические характеристики СКА-30 и СКА-В
1. Формат обрабатываемых фотоснимков, мм 300 х300 300 х300
2. Инструментальная точность, мкм 3.0 4(15)
4. Увеличение набл. системы (осн. снимков), крат 6-18 8-24
5. Скорость перемещения кареток, мм/с:
основных фотоснимков 10 8
дополнительного 30 15
6. Масса комплекта, кг 1565

Вопрос 16. Технология измерения фотоснимков на стереокомпараторе СК-1818
Технология измерения фотоснимков включает:
Установку и ориентирование фотоснимков;
Определение мест нулей шкал СК;
Собственно измерение координат точек;
Вычисление координат и параллаксов точек.
Непосредственно перед измерениями следует выполнить юстировку наблюдательной системы:
устанавливают расстояние между окулярами в соответствии с глазным базисом;
фокусируют марки и изображение фотоснимков;
устраняют видимый параллакс измерительных марок.
Ориентирование фотоснимков
Положение фотоснимков в СК до их ориентированияXY1234xyo11′2′3′4′o2xyXY1234xyo11′2′3′4′o2xyПоложение фотоснимков в СК после их ориентирования
Ориентирование фотоснимков может быть выполнено по координатным меткам (КМ) 1(1′) и 2(2′) или по 3(3′) и 4(4′).
В первом случае для ориентирования, т.е. для устранения несовмещений измерительных марок с КМ используют рабочие движения (штурвалы Шx (Шp)) и κл (κл).
Во втором случае для устранения несовмещений измерительных марок с КМ используют рабочие движения (штурвалы Шy (Шq)) и κл (κл).
В результате ориентирования фотоснимков должны занимать такое положение чтобы при перемещении измерительных марок по прямой 1-2 (1′-2′) измерительные марки точно проходили через соответствующие КМ.
Определение и МО шкал СК
МО шкал СК - это отсчёты по шкалам, когда измерительные марки наведены на начала систем координат фотоснимков.
Определяются МО по измерениям координатных меток:


где Vx, Vy, Vp,Vq – отсчёты по шкалам СК; 1,2,3,4 – номера координатных меток.
Собственно измерение координат точек фотоснимков заключается в стереоскопическом наведении измерительных марок на измеряемую точку и записи отсчётов по шкалам стереокомпаратора.




где х, у, р, q – координаты параллаксы одноимённых точек; Vx,Vy, Vp,Vq – отсчёты по шкалам СК при наведении измерительных марок на точку фотоснимка.
Координаты точки на правом фотоснимке вычисляют по формулам (6.7).


17.Цифровой стереокомпоратор и измерение цифровых снимков.
Цифровой СК - аппаратные и программные средства, позволяющие решать следующие задачи:
визуализировать на экране стереопару цифровых снимков;
стереоскопически наблюдать визуализированные снимки;
стереоскопически наводить марки на измеряемые точки;
зафиксировать положение марок и вычислить измеренные координаты.
Стереоскопическое визирование реализуется способами:
вывод на экран обоих фотоснимков и рассматривание их
через стереоскоп;
чересстрочная развёртка и специальные очки (эклипсный способ);
анаглифический способ.
Элементами матрицы (цифрового снимка), которая имеет М строк и N столбцов являются оптические плотности пикселов. После наведения марки-курсора на измеряемую точку, фиксируется номер строки и номер столбца, а затем вычисляются пиксельные координаты:

Пиксельные координаты (в пикселах исходного изображения) элемента d′ij увеличенного
изображения определяются по формуле:

где i, j – номера строки и столбца элемента dij матрицы;
i′, j′– номера строки и столбца элемента d′ij подматрицы n×n;
n - коэффициент увеличения изображения.
Преобразования координат выполняются по формулам

В формулах:
а0 – абсцисса начала СК фотоснимка в системе координат цифрового снимка ;
b0 – ордината начала СК фотоснимка в системе координат цифрового снимка ;
φ – угол поворота системы координат фотоснимка относительно системы координат цифрового снимка.

18. Назначение и классификация фгм сетей и способов их построения.
Сущность (геометрическая) фототриангуляции состоит в следующем:
по фотоснимкам строят модель местности (рис. 1):
модель состоит из одиночных звеньев (моделей);
одиночное звено строится по стереопаре.
одиночные звенья (модели) объединяют в модель маршрута по связующим точкам. Результат – свободная сеть.
свободная сеть ориентируется относительно геодезической СК по координатам опорных точек.

Пространственная фототриангуляция – это метод определения пространственного положения точек местности по перекрывающимся фотоснимкам, в основе которого лежит построение системы пространственных треугольников
Классификация фотограмметрических сетей
Рис. 4. Маршрутная фотограмметрическая сеть.

– планово-высотные точки
–высотные точки

Рис. 5. Вариант обеспечения блочной сети опорными точками:

Рис.6. Каркасная и заполняющая фотограмметрические сети.
19. Теоретические основы фототриангуляции
Теоретическую основу аналитической ФТ составляют зависимости, определяющие, определяющие зависимости, определяющие вид связи координат точек ФС с координатами точек местности. К ним относятся три вида зависимостей: формулы прямой фотограмметрической засечки, условие компланарности векторов и уравнения коллинеарности. Соответственно:
X = NX1
Y = NY1
centertopZ = NZ1
centertop
В общем виде аналитическая ФТ может быть представлена как ряд последовательных преобразований координат:
xi yi – плоские прямоугольные координаты точек ФС
Xi Yi Zi – пространственные координаты точек ФС
X Y Z – координаты точек модели
Xг Yг Zг – геодезические координаты точек местности
Геометрическая интерпретация аналитической ФТ сводится к тому, чтобы добиться прохождения каждого проектирующего луча через три точки: свой центр проекции S (Хрущ непременно спросит, как еще называется эта точка – она называется точка фотографирования), точку местности и изображение этой точки местности на соответствующем ФС. В этом случае все одноименные проектирующие лучи пересекутся в соответствующих точках местности (модели). Аналитически это означает, что если составить уравнения для всех проектирующих лучей, которые проходят через одноименные точки фотоснимков, то решение полученной системы уравнений даст координаты точки пересечения даст координаты точек пересечения этих лучей (точек на местности). Для получения системы уравнений используют уравнения, приведенные выше. Если составить такие уравнения для всех точек фотограмметрической сети и совместно решить полученную систему, то сеть будет построена.
91440020574020. Системы координат, используемые в аналитической ФТ
o1xy и o2xy – системы плоских прямоугольных координат точек ФС стереопары
o1xyz и o2xyz – системы вспомогательных координат для преобразования плоских координат в пространственные
S1XYZ и S2XYZ – системы фотограмметрических пространственных координат для определения пространственного положения точек фотоснимков и построения одиночных моделей, а система координат с центром в точке S1 используется также и для построения модели маршрута и блока
S1X'Y'Z' и S2X'Y'Z' – предполагают использование ЭВзО стереопары
Для вычисления окончательных результатов – геодезическая система координат (когда Хрущ спрашивает «а какая?», надо отвечать «Гаусса-Крюгера»)
21. Сущность способов аналитической маршрутной ФТ. Способ частично зависимых моделей, способ независимых моделей, способ связок.
Способ частично зависимых моделей.
Теоретическая основа: формулы прямой фотограмметрической засечки и условие компланарности векторов.
Одиночные модели строятся в системах координат с взаимно параллельными осями. Достигается это определением угловых ЭВО каждого последующего снимка по УЭВО предыдущего ФС и по ЭВзО ФС стереопары. В этом состоит зависимость моделей. А независимость в том, что каждая модель имеет свой масштаб, так как длина базиса выбирается произвольно. Неравенство прослеживается в несовпадении точек, которые являются связующими для первых двух моделей и их координаты должны быть равны. Это обстоятельство используется для приведения соседних моделей к одному масштабу. Сначал масштаб второй модели приводят к масштабу первой, затем третьей модели ко вторйо и так далее, последовательно.
В результате получается свободная сеть, то есть ее масштаб и ориентировка не соответствует местности.
Способ независимых моделей.
Теоретическая основа та же: формулы прямой ФЗ и условие компланарности.
Вначале строят независимые одиночные модели. Построение и соединение их в модель маршрута проводят последовательно: вторую присоединяют к первой, третью ко второй и тд. Для присоединения моделей используют связующие точки, находящиеся в тройном продольном перекрытии.
В результате также получаем свободную сеть.
Способ связок
Теоретическая основа: уравнения коллинеарности.
Ведется уравнивание сразу всех точек ФТ маршрута. Построение сети, как и в остальных способах, начинают с измерения координат точек ФС. Затем задают приближенные ЭО ФС и приближенные значения координат точек фототриангуляции. По этим данным вычисляют плоские координаты точек на ФС по формулам коллинеарности. Разности измеренных и вычисленных координат (невязки, типа) используют для дальнейшего уравнивания. Для этого составляют уравнения поправок для всех точек каждого фотоснимка и решают по методу наименьших квадратов. В каждом уравнении 9 неизвестных (если точка является опорной, то 6, потому что 3 неизвестных – её координаты на местности, на самом деле известны, она ведь опорная)
В результате можно получить свободную сеть, а можно ориентированную и масштабированную в нужной системе координат.
Плюс: не надо определять ЭВзО фотоснимков
Минус: необходимы приближенные координаты всех точек фототриангуляции.

22.Внешнее ориентирование модели маршрута
Задача внешнего ориентирования свободной фотограмметрической сети решается по опорным точкам.Оно выпол-ся на основе ур-ий внешнего ориентирования, при этом требуется не менее 4 опорных точек,т.к.задача далжна решаться по методу наим квадратов и с контролем.
BОГРис. 3. Свободная сеть (модель маршрута) и её положение относительно геодезической СКS2S3bS1S4dDCXYZXГacAYГZГ
Последовательность внешнего ориентирования
Приближённое масштабирование модели маршрута.
Определение ЭВО модели маршрута.
Вычисление геодезических координат всех точек сети.
а) Приближённое масштабирование модели маршрута:

В зависимостях (6.31) X',Y,'Z' фотограмметрические координаты точек сети после масштабирования, а X,Y,Z – координаты тех же точек (в системе координат S1XYZ точек) до масштабирования и t – масштабный коэффициент.
Масштабный коэффициент определяют по формуле:
где DГ – расстояние между точками местности (в геодезической системе координат);
D  –  расстояние между соответствующими точками в фотограмметрической системе координат;
∆ΧГ,∆УГ,∆ZГ - приращения геодезических координат опорных точек;
∆Χ,∆У,∆Z  - приращения фотограмметр. координат тех же точек.
б) Определение ЭВО модели маршрута:
Теоретическую основу способа составляют уравнения внешнего ориентирования модели :

Решение системы уравнений (7.19) по методу наименьших квадратов приводит к системе нормальных уравнений, из решения которой получают поправки к приближённым значениям неизвестных. Вычислительный процесс выполняется последовательными приближениями. В итоге будут получены ЭВО модели маршрута Χo , Yo,, Zo, η, θ, ξ , t.
в)Вычисление геодезических координат всех точек сети, в том числе и опорных точек, выполняется по тем же зависимостям (7.19). Исходными данными при этом служат фото- грамметрические координаты точек сети и вычисленные ранее ЭВО модели маршрута.
Кроме того, вычисленные высоты следует ис-править поправками за кривизну Земли, которые вычисляют по формуле:

В зависимости (6.16) D – расстояние от начала системы координат до данной точки, а R - радиус Земли.

23.Деформация модели маршрута под влиянием систематических ошибок
Накопление ошибок в маршрутной ф-ции описывается ф-ми:



где δXn δYn, δZn – суммарные ошибки координат точек n–ой Модели (в конце маршрута).
dXi, dYi, dZi – ошибки одиночных моделей с номером i (i=1,3,…, n).
Допустим, что при построении маршрутной фотограмметрической сети оказывают влияние только систематические ошибки. При равенстве базисов будем иметь повторяемость ошибок одиночных моделей. Поэтому
где ∆Х- систематическая ошибка абсцисс точек одиночной модели.
Тогда суммарную систематическую ошибку точек n-й модели полу-чим на основании заисимостей (6.8):
δΧсРис. 2. Накопление систематических ошибок в маршрутной фотограмметрической сетиδΧS1SnS'nδΧnΧδΧсδΧδXn/21/2δΧn
Из рис 2. видно, что δΧс равно:
или с учётом выражения
Аналогично получим ∆Yс и ∆Zс . В результате будем иметь: В зависимостях (7. 14)
∆X, ∆Y и ∆Z – систематические ошибки координат точек одиночной модели;
δXс, δYс и δZс – систематические ошибки координат точек в середине маршрута.

Ошибки одиночной модели описываются полиномами. Если подставить эти выражения вместо ошибок одиночных моделей в зависимости (7.14), то получим:



где А i, Bi , Ci – коэффициенты, характеризующие деформацию модели маршрута (i=0,1,2,3,4);
Ослабить влияние систематических ошибок и тем самым уменьшить необходимое количество опорных точек можно, используя элементы внешнего ориентирования фотоснимков. Если, например, в процессе построения фотограмметрической сети используют УЭВО фотоснимков, то уравнения её деформации имеют вид:


При совместном использовании плановых координат центров проекций и УЭВО фотоснимков деформация модели выражается зависимостями:

Устранение систематических ошибок в координатах точек сети
а) Определение коэффициентов полиномов:



Для системы уравнений (7.21) необходимо иметь шесть планово-высотных опорных точек, так как одна такая точка позволяет составить три уравнения вида (7.21), а неизвестных – 15. Решается система под условием [pv2]=min. В результате будут определены коэффициенты Ai,Bi,Ci (i=0,1,2,3,4).
б) Вычисление окончательных значений координат точек фотограмметрической сети
выполняется по формулам:

В зависимостях (7.22) поправки вычисляют с использованием ранее определённых коэффициентов полиномов и полученных после внешнего ориентирования геодезических координат точексети по формулам:



--В результате построения свободной фотограмметриче-ской сети аналитическим способом будут вычислены фото-граметрические координаты X, Y, Z всех точек, в том числе и опорных, в системе координат O(S)XYZ .
Для преобразования фотограмметрических координат в геодезические координаты, необходимо выполнить внешнее ориетирование свободной сети (модели маршрута) и устра-нение систематических ошибок.
Кроме того, необходимо исправить геодезические коорди-наты за влияние кривизны Земли, и в первую очередь необходимо исправить высоты точек

24.Особенности и способы блочной фототриангуляции
Фотограмметрическая сеть, строящаяся по двум или нескольким маршрутам, называется блочной (многомаршрутной).
Преимущества блочной фототриангуляции:
требуется меньшее количество опорных точек (рис.1);
используются межмаршрутные связи;
является более универсальной.
Способы блочной фототриангуляции:
способ связок;
способ независимых моделей;
способ независимых маршрутов.
Рис. 1. Вариант обеспечения блочной сети опорными точками: – планово-высотные точки –высотные точки
1) Способ связок; позволяет строить и уравнивать сеть одновременно по всем фотоснимкам, входящим в блок.
Теоретическая основа способа - уравнения коллинеарности (7.1):

В формулах (7.1): : x и y - плоские координаты точки фотоснимка;
X, Y, Z -координаты точки местности;
XS, YS, ZS - координаты точки фотографирования;
хi,yi,(i=1,2) – плоские координаты точек фотоснимков 1 и 2 стереопары
На основе уравнений коллинеарности (7.1), составляют уравнения поправок:

δXS, δYS ,δZS, …, δZ – поправки к приближённым значениям неизвестных;
a, b, c, …,i - частные производные от функций (7.1);
свободные члены уравнений поправок (7.18);
xвыч, yвыч – вычисленные по формулам (7.1);
x, y – измеренные значения координат
vx ,vx – поправки к измеренным координатам точек фотоснимков.
Кроме способа связок используются и другие способы блочной фототриангуляции, в частности, способ независимых моделей и способ независимых маршрутов.
Б) Способ независимых моделей
Строят, одиночные независимые модели, которые затем соединяют по связующим точкам в единую сеть, которая ориентируется относительно геодезической системы координат по опорным точкам (рис.2).
Построение независимой одиночной модели начинается, как обычно, с измерения координат точек стереопары фотоснимков. Точек должно быть не менее 6. Затем определяются ЭВзО (обычно первой группы) и вычисляются координаты точек одиночной ной модели по формулам (7.2).
Масштаб построенной модели будет неизвестен, так как базис выбирается произвольно.
S12S13XYZS11S12XYZ S21S22XYZS22S23XYZXГYГZГOГРис. 2. Способ независимых моделей
В) Способ независимых маршрутов. Сущность его состоит в том, что сначала развиваются маршрутные сети, а затем они соединяются по общим точкам и ориентируются от-но геодез. Системы координат по опорным точкам. Каждая маршрутная сеть фототриангуляции имеет свою систему координат и произвольный масштаб. При этом маршрутная сеть может быть построена любым способом.Способ независимых маршрутов на этапе их соединения в блочную сеть не отл-ся от способа независимых моделей.

25.Общая технологическая схема построения фотограмметрической сети
Аналитическая фототриангуляция в настоящее время может быть реализована в двух варинтах:
Традиционная технология.
Цифровая технология.
1.Традиционная (классическая) технология предусматривает ис- пользование стереокомпараторов и ЭВМ. Реализуется она с использованием аналоговых фотоснимков, которые измеряют на стереокомпараторах, а вычисления выполняют по специализи- рованным программным комплексам на ЭВМ.
2.Цифровая технология выполняется с использованием циф- ровых снимков и современных цифровых фотограмметрических станций или систем (ЦФС).
Независимо от применяемой технологии в качестве исходных данных необходимы:
плоские прямоугольные координаты точек фотоснимков;
координаты опорных точек (при этом часть опорных точек следует использовать в качестве контрольных).
постоянные данные и фотограмметрические параметры.
Поэтому можно выделить общие технологические процессы, методику их выполнения и др. и, следовательно, правомерно, говорить об общей технологии.
Несмотря на многообразие аналитических способов фототриангуляции различные ее способы имеют общие признаки, которые позволяют выделить основные процессы и сформулироовать в общих чертах единую технологическую схему аналитической фототриангуляции. Если абстрагироваться от особенностей раз- личных способов фототриангуляции , то в технологии построения фотограмметрической сети можно выделить следующие процессы:
подготовительные работы;
измерение фотоснимков:
подготовку исходной информации;
решение задачи на ЭВМ;
анализ и оформление результатов.
Подготовительные работы практически для всех способов построения фотограмметрических сетей включают:
составление проекта построения сети;
сбор, изучение и систематизацию исходных материалов и данных;
подготовку исполнителей к работе
подготовку материалов к обработке;
подготовку приборов к работе.

К исходным материалам относятся:
материалы АФС;
каталоги (списки) координат геодезических пунктов;
материалы полевой подготовки аэрофотоснимков;
тиражные оттиски карт;
планшеты полевой подготовки;
формуляры листов кары и др.

В процессе изучения определяется степень пригодности и возможный характер использования материалов в процессе работ. Все материалы по точности и качеству должны соответствовать руководящим документам.
Материалы систематизируются таким образом, чтобы возможно было наиболее рационально их использовать при выполнении основных технологических процессов.
Подготовка исполнителей предполагает изучение и од-нообразное понимание руководящих документов, изучение технологии работ, приборов и техники, которая будет использоваться при построении фотограмметрических сетей.
При подготовке материалов к обработке изготавливают контактные отпечатков фотоснимков, диапозитивов (пози-тивов). Если фотограмметрическая сеть строится по материалам космического фотографирования, то выполняют обработку дополнительных данных, изготовляют, кроме основных (топографических) фотоснимков, увеличенные их отпечатки, отпечатки дополнительных фотоснимков и др.
Подготовка приборов к работе предполагает проверку их метрологической исправности. При необходимости произ-водятся рабочие (периодические) поверки. Периодичность рабочих поверок регламентируется специальным документом (Перечень рабочих средств измерений, подлежащих перио-дической поверке).
Весьма ответственным является составление проекта построения сети, с которого начнём рассмотрение следующего вопроса.

26. Составление проекта сети фототриангуляции включает:
отбор аэрофотоснимков, по которым будет строиться сеть;
выбор и наколку на контактных отпечатках точек сети;
установление надёжной связи по границам района съёмки;
определение очерёдности работ;
оформление проекта сети.
Составление проекта рассмотрим применительно к маршрутной сети (с определением ЭВзО фотоснимков).
Для составления проекта фотограмметрической сети отбирают специальный комплект контактных отпечатков на матовой бумаге. На фотоснимках этого комплекта накалывают и оформляют принятыми условными обозначениями все точки сети. При этом точки накалывают на фотоснимках или только с чётными, или только с нечётными номерами. Такой порядок позволяет при измерениях точнее идентифицировать одноимённые точки.
На комплект фотоснимков вначале переносят с полевого комплекта опознанные геодезические пункты, точки съёмочной сети и полевой подготовки аэрофотоснимков. Эти пункты и точки будут использоваться в качестве опорных точек (рис.3) для внешнего ориентирования и уравнивания сети, а также для контроля её точности.
Проект сети
P3P2Pn-1PnP1№1№23450578 65253№6№554Рис.3…
- опорные точки- определяемые точкиУсловные обозначения:- главнее точки фотоснимков
После этого выбирают и накалывают точки, необходимые для построения сети. Выше было указано, что способ построения фототриангуляции предполагает определение ЭВзО. Поэтому на каждой стереопаре должно быть не менее 6 точек. Они должны быть в зонах стандартного расположения. Если в стандартной зоне уже есть точка (к примеру, опорная), то дополнительную точку в этом месте выбирать не обяза-тельно. Кроме того, для соединения одиночных моделей необходимы связующие точки. Таких точек должно быть не менее 3-х в зонах тройного продольного перекрытия.
Если ранее были выбраны точки для взаимного ориентирования (6 на каждой стереопаре в стандартных зонах), то на тройном продольном перекрытии фотоснимков будет по 3 точки. Они могут служить связующими точками и будут использоваться в таком качестве. Этого достаточно для соединения одиночных моделей, то есть для построения свободной фотограмметрической сети. Таким образом, выбранных точек собственно для построе-ния фототриангуляции вполне достаточно.
Дальше выбирают точки для решения поставленной задачи.
Например, если после фотограмметрического сгущения сети опорных точек будет выполняться съёмка на УФП, то выбранных точек вполне достаточно, так как для внешнего ориентирования одиночной модели хватит 4 опорных точек по углам стереопары. Это условие выполняется (рис.4). Если потребуется трансформирование, то необходимы дополни-тельные точки (рис. 5).
Рис.4P3P2P1№1№234578 6 Рис. 5.
При составлении проекта построения фотограмметри-ческой сети рекомендуется также выполнить априорную оценку точности построения сети. Ещё лучше, если такая оценка будет выполнена при планировании полевой подго-товки аэрофотоснимков. Для оценки точности необходимо знать количество и расположение опорных точек (расстояние в базисах между высотными и планово-высотными точками), точность изме-ренных координат точек фотоснимков, ЭВнО, масштаб фотографирования и базис фотографирования в масштабе фотоснимков. Здесь обратим внимание только на определение точности измерения фотоснимков (ср. кв. ошибка mq) .
Чтобы вычислить mq, необходимо учесть все факторы, оказывающие влияние на результаты измерения фото- снимков. К наиболее важным из них относятся:
ошибки (искажения) в положении точек на фотоснимках mцпр (следует пользоваться требованиями Руководства РАФ-89);
ошибка визирования mвиз.(оператора);
приборная точность mпр ;
ошибку идентификации (отождествления)  точек ,
где R - разрешающая способность фотоснимков.
С учётом всех вышеприведенных факторов ср.кв. ошибка mq измерения координат точек фотоснимков будет равна:
Вычисленное по формуле (7.25) значение ср.кв. ошибки измеренных координат точек фотоснимков используется для оценки точности построения фотограмметрической сети по формулам:

Полученные результаты являются априорной оценкой точности сети и должны согласовываться с требованиями действующих руководств по построению фотограммет-рических сетей .

27.

28.

29.

30. Двойная обратная фотограмметрическая засечка. Построение модели местности.
Почему нам нужна ДОФЗ: потому что у нас нет ЭВО снимков.
Сущность: по левому и правому снимкам стереопары восстанавливают связки проектирующих лучей. Затем, при произвольном расстоянии между вершинами связок, фотоснимки устанавливают относительно друг друга в такое положение, которое они занимали в момент съемки, то есть выполняют взаимное ориентирование. После этого в результате пересечения лучей левой и правой связок образуется модель местности. По опорным точкам выполняют внешнее ориентирование модели.
Этапы ДОФЗ:
построение связок проектирующих лучей (внутренне ориентирование)
взаимное ориентирование фс стереопар
внешнее ориентирование модели
определение координат отдельных точек местности или составление оригинала карты.
Плюсы: можно построить модель местности, зная только 5 ЭВО из 12, а остальные 7 можно получить в результате внешнего ориентирования модели, для чего достаточно трех (четырех) точек.
До внедрения в практику двойной обратной засечки обра-ботка стереопары была очень трудоёмкой, которая требовала определения в поле 4-х опорных точек на каждый фотоснимок. 6-ть ЭВО каждого фотоснимка получали одиночной ОФЗ. Затем прямой засечкой получали координаты точек местности по стереопаре.Взаимное ориентирование позволяет построить модель местности без ЭВО фотоснимков. При этом из 12 ЭО фото-снимков находят 5. Остальные 7 ЭО получают в результате внешнего ориентирования модели, для чего достаточно 3 опорных точек (используют 4 опорные точки).
Z′S1Y′α′1yxо1κ′1Р1ω′2Y′S2α′2Z′k′2xо2Р2yа1а2в2в1АВX‘AY‘AZ‘AX‘BY‘BZ‘B

31.

32.

33.

Вопрос 34. Стереотопографический метод создания топографических карт. Цифровая технология создания топографических карт. Аппаратные и программные средства
Позволяет получить не только контурную часть карты, но и рельеф. Этапы работ:
Аэрофотосъёмочные работы
Полевые работы
Камеральные работы
Цифровая технология является одним из вариантов камеральных работ. Используются цифровые снимки, а обработка ведется цифровыми методами. При этом получают оригинал карты в цифровой форме.
Принципиальная очерёдность:
Съёмка цифровыми камерами / преобразование снимков в цифровую форму с помощью фотограмметрических сканеров
Составление проекта фототриангуляции
Построение фотограмметрической сети
Построение модели местности по стереопаре
Создание ЦМР, формирование горизонталей
Цифровое трансформирование, создание цифрового фотоплана (ортофотоплана)
Векторизация объектов, оформление оригинала карты
Для преобразования снимков в цифровую форму используются специальные фотограмметрические сканеры (наиболее распространённые: Дельта, DSW, ФС-30 и др.).
Наиболее распространенным программным комплексом, позволяющим реализовывать данную схему, является PHOTOMOD. В результате работы на нём создаётся оригинал карты в цифровой форме, который при необходимости может быть распечатан.
Цифровые технологии сейчас все больше и больше вытесняют традиционные технологии. Вполне возможно, что со временем уйдут в прошлое стереокомпараторы и аналоговые АФА. Отпадёт необходимость и в фотограмметрических сканерах – снимки уже сразу будут в цифровой форме

Приложенные файлы

  • docx 14719366
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий