Построение геометрической модели местности по паре аэрофотоснимков аналитическим методом

    У АФА с большим фокусным расстоянием разрешающая способность изображения на краях снимка выше, а величины систематических ошибок, вызванных дисторсией, рефракцией, неприжимом пленки меньше. Поэтому конечная точность определения координат для нормальноугольных АФА может быть равной или выше, чем у широкоугольных АФА, а для узкоугольных АФА может наблюдаться снижение точности только для высот точек. Предпочтительнее использовать короткофокусные АФА, так как при одной высоте фотографирования масштаб аэрофотосъемки будет мельче, захват площади одним снимком больше, число маршрутов меньше. Значит, затраты на  аэрофотосъемку, фотолабораторные, фотограмметрические и стереотопографические работы будут меньше, то есть короткофокусный АФА экономичнее. Однако надо учитывать, что качество снимков, полученных короткофокусными АФА, будет ниже, чем у длиннофокусных, т.к. АФА с небольшим фокусным расстоянием имеют неоднородное качество фотоизображения и разрешающую способность в центре и на краях снимка, большую дисторсию, больше влияют на положение точек снимка ошибки неприжима и клиновидности светофильтра. Кроме того, при съемке в определенных условиях может возникнуть эффект «глория» (блики на фотоизображении) [1].

• величина - это есть ордината боковых стандартных ориентировочных точек 3, 5, 4, 6 по абсолютной величине, которая зависит от размера кадра.

    Из  формул (1.62) и (1.63) видно, что чем больше , тем меньше будут СКО элементов взаимного ориентирования снимков с математической точки зрения.

    Однако  надо учитывать, что искажения в  координатах и параллаксах точек, расположенных на краях снимков  за влияние различных факторов (дисторсии объектива АФА, рефракции световых лучей, деформации фотоматериала) будут больше, а разрешающая способность ниже, чем в центре снимков.

    Поэтому на практике величину выбирают порядка 60-70 мм. [1]

• величина - базис фотографирования в масштабе снимков, который зависит от продольного перекрытия снимков, минимальное значение которого должно быть не меньше 56%, и размера кадров.

 Чем больше , тем ошибка будет меньше.

                             ,

где - размер кадра по оси ;

     - продольное перекрытие снимков.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Технология построения  геометрической модели  местности (ГММ) аналитическим способом

2.1. Основные процессы технологии построения ГММ аналитическим способом

   Основными процессами технологии аналитического способа построения ГММ являются:

1. подбор и оценка изобразительного (фотографического) и фотограмметрического качества материалов аэрофотосъемки;
2. составление рабочего проекта построения ГММ;
3. измерение плоских координат и параллаксов запроектированных точек стереопары на стереокомпараторе;
4. подготовка и ввод исходной информации для счета на ЭВМ по программе «Triangle», позволяющей строить ГММ аналитическим способом;
5. построение ГММ на ЭВМ;
6. оценка точности, контроль качества и анализ результатов построения модели.

      Кратко  рассмотрим перечисленные процессы технологии построения ГММ аналитическим  способом.

2. Характеристика используемых материалов

    Стереопара снимков с номерами 63-64 была получена в результате аэрофотосъемки аэрофотоаппаратом с фокусным расстоянием равным 100 мм., размер кадра 18×18 см.

      Район работ представляет собой  равнинную местность с протяженными лесными массивами. Встречаются пашни. В пределах стереопары имеется несколько небольших населенных пунктов.

    В пределах участка местности, изображенного в области продольного перекрытия снимков, имеются 18 опознаков, часть из которых планово — высотные - показаны красным цветом, а вторая часть это высотные опознаки - они показаны черным цветом. Основная часть замаркирована в виде крестов, также в виде квадрата, круга. 

    Однако тщательное изучение снимков показало, что часть опознаков не распознаются. Среди них Оп-34, Оп-11, Всп-33, поэтому эти планово-высотные опознаки в работе не участвуют. Остальные опознаки замаркированы и хорошо опознаются. К ним относятся Гр.рп.-3971, Гр.рп.-2160, Ат-797, Ат-374, Гр.рп.-2337, Оп-9, Оп-12. Такие опознаки, как Оп-31, Оп-30, Оп-32, Овражный, вызывают сомнения в качестве распознавания.

    На  обоих диапозитивах имеются все  четыре координатные метки, все они  изображены четко.

    Характеристика  используемых материалов включает в  себя оценку изобразительного и фотограмметрического качества фотоматериалов:

    1) фотографическое качество фотоматериалов:

    Оценка  фотографического качества фотоматериалов производилась визуально, которая  показала следующее:

    - аэрофотосъемка  была выполнена на черно-белые фотоматериалы;

    - облака  отсутствуют;

    - сведения об использовании светофильтров отсутствуют;

    - сенситометрические   и   градационные   характеристики   аэронегативов

должны удовлетворять нормам, приведенным в таблице 2 [6].

Таблица 2

    - сведения  о  химико-фотографической   обработке  аэрофильмов отсутствуют;

    - на данных аэронегативах встречаются механические дефекты, такие как царапины и пятна;

    - изображение  местности на фотоматериалах  резкое и хорошо проработано  в светах и тенях, но по контрастности фотоматериалы данной стереопары отличаются: левый диапозитив контрастней правого;

    2) фотограмметрическое качество фотоматериалов:

    - средний  масштаб  данной пары снимков 1:15000.  Технические средства аэросъемки  должны  обеспечивать  возможность  получения  черно-белых негативов  с  минимальным  линейным  смазом  фотоизображения,  не превышающим 0,05 мм для масштабов 1:10000 и мельче [6];

    - высота полета над средней плоскостью участка не должна отличаться от заданной в равнинных районах более чем на 3%, а при высоте полета до 1000 м - более чем на 30 м, так как район работ равнинный [6];

    Изменение высоты полета приводит к разномасштабности  снимков, которая вычисляется по формуле:

                            (2.1)

    где - длины одноименных отрезков на левом и правом снимках в зоне продольного перекрытия. Разномасштабность данных снимков равна 2,06 %.

    - продольное  перекрытие снимков p_x вычисляется по формуле:

                               (2.2)

           где - размер зоны продольного перекрытия снимков в мм,

        - размер стороны снимка вдоль оси x.

       Для данной стереопары отношение  .

           В соответствии с  положениями [6] при максимальное продольное перекрытие снимков . Продольное перекрытие снимков данной стереопары составляет 61,1 %, что соответствует допуску.

    - судя  по положению пузырька уровня, снимки можно считать плановыми  (углы наклона < 3 ^о).

    - непараллельность  базиса фотографирования стороне аэрофотоснимка («елочка)» при фокусном расстоянии 100 мм не должна превышать 5^о. Значение «елочки» данной стереопары снимков соответствует допуску .

    Таким образом, фотографическое и фотограмметрическое качество снимков удовлетворяют учебным целям, по ним можно строить ГММ.

3. Составление рабочего проекта

    Составление рабочего проекта - это выбор и  разметка точек аналитического построения геометрической модели местности.

    При составлении рабочего проекта необходимо иметь схему геодезического обеспечения обрабатываемого участка, экземпляр  контактных отпечатков с маркированными или опознанными в поле  геодезическими точками и чистые экземпляры контактных отпечатков, на которых выполняется составление проекта.

    В проект измерений, кроме определяемых точек, координаты которых нужно вычислить, включают точки, необходимые для построения модели местности и оценки точности ее построения: опорные точки, ориентировочные точки и контрольные точки [7].

    1. Опорными точками называют точки  с известными геодезическими координатами, опознанные на снимках. В качестве опорных точек используются планово-высотные опознаки, координаты которых определены геодезическим методом в полевых условиях. Они служат для выполнения геодезического (внешнего) ориентирования модели. Для построения модели необходимо измерить на стереопаре координаты не менее трех точек, расположенных по углам зоны перекрытия снимков. При выборе опорных точек используются аэроснимки с наколотыми  и оформленными на них геодезическими пунктами и точками полевой подготовки. На обратной стороне снимков показан тип маркировки точек, что облегчает их опознавание на диапозитивах.

    2. Контрольные точки – точки с известными геодезическими координатами, опознанные на снимках, которые не будут использованы для геодезического ориентирования модели. Они служат для оценки точности построения модели. В качестве контрольных точек можно использовать все избыточные опознаки (как плановые, так и высотные).

    3. Ориентировочные точки, в качестве которых используются шесть стандартно-расположенных точек. Служат для взаимного ориентирования снимков.

    4. Пикетные точки (определяемые). В качестве пикетных точек выступают точки, координаты которых будут определены из построения ГММ. Обычно это любые контурные точки на снимках, характерные точки рельефа местности, они выбираются на линиях водоразделов, перегибах рельефа, командных высотах, урезах вод и т.д.

    Схема рабочего проекта приведена в приложении 1.

2.4. Измерение координат и параллаксов точек стереопары

на  стереокомпараторе

    Плоские координаты точек левого снимка, продольные и поперечные  параллаксы были измерены на стереокомпараторе Steco 1818 фирмы Карл Цейсс Йена (ГДР). В основу прибора заложена схема стереокомпаратора Пульфриха, в которой принцип Аббе выполняется нестрого.

    Для измерения используются диапозитивы, изготовленные на стеклянных пластинках, на которые переносятся (или указываются зоны расположения) все запроектированные точки цифровой модели местности.

    Основные  этапы измерения плоских координат  точек левого снимка и параллаксов  точек стереопары на стереокомпараторе:

    1) заложить диапозитивы в снимкодержатели стереокомпаратора, приближенно центрируя их;

    2) выполнить ориентирование левого и правого снимков по координатным меткам с целью приведения во взаимно-параллельное положение осей  системы координат левого и правого снимков с осями координат стереокомпаратора;

    3) выполнить измерения плоских координат и параллаксов четырех координатных меток в два приема в последовательности: метка 1, метка 2, метка 3, метка 4;

    4) выполнить измерения плоских координат и параллаксов всех запроектированных точек стереопары в два приема (опорных, контрольных, ориентировочных, пикетных).

    Пикетные  точки выбираются непосредственно при наблюдении их на стереокомпараторе в указанной зоне проекта.