Проект геодезического обоснования стереотопографической съемки для создания крупномасштабных карт

        Для стереотопографической съемки используют плановые аэрофотоснимки, которые получаются при фотографировании местности аэрофотоаппаратом, оптическая ось которого находится в отвесном положении (с отклонением до 3º).

         Масштаб фотографирования местности 1/m зависит от фокусного расстояния fk аэрокамеры и высоты H центра объектива прибора:

                                                        (1)

В зависимости от рельефа местности выбираем фокусное расстояние, в нашем случае оно равно f k = 100 мм.

         Высоту фотографирования определяют по формуле:

Hф= 850+10·N

Hф =850+10·10 = 950(м)

         Знаменатель масштаб фотографирования:

m = Hф/ fk

m = 950*103мм/100мм = 9500

         Стандартный размер стороны снимков, чаще всего применяемый при аэрофотосъемке 18, 24, 30 см. 

         При аэрофотосъемке масштаб фотографирования не сохраняется строго постоянным, он искажается в пределах, как разных снимков, так и одного снимка. При фотографировании самолет главным образом вследствие воздушных потоков и других причин не сохраняет строго заданную высоту – это приводит к разномасштабности (в небольших пределах) аэрофотоснимков. Масштаб фотографирования в пределах одного снимка искажается за счет наклона самолета в момент фотографирования, неровностей местности и искажений собственно фотографирования. Масштаб изображения на аэрофотоснимке изменяется от центральной части к краям, причем, чем ближе к краям, тем изменение масштаба больше. Таким образом, фотографическое изображение на краях аэрофотоснимка нельзя назвать полноценным. Поэтому используют только среднюю часть аэрофотоснимка, так называемую рабочую  площадь.

         Аэросъемку проводят так, чтобы аэрофотоснимки перекрывались вдоль по маршруту (продольное перекрытие) и поперек маршрута (поперечное перекрытие). Продольное перекрытие необходимо для стереоскопического рассматривания аэрофотоснимков. Величины перекрытий устанавливаются в зависимости от масштаба съемки и рельефа местности. Продольное перекрытие должно быть не менее 60 %, а поперечное – не менее 30 %.

         Для расчетов числа маршрутов необходимых для съёмки участка, необходимо иметь заданное значение масштаба фотографирования, формат аэрофотоснимка, проценты продольного и поперечного перекрытий, размеры съёмочного участка. Для данного проекта ширина аэросъёмочного участка Ly=с (боковая сторона рамки трапеции), здесь она будет Ly=37,10.

         Формула для расчета числа маршрутов имеет вид:

                 (2)

         Здесь Ву представляет собой  расстояние между маршрутами, выраженную в сантиметрах. Значение Ву рассчитывается по формуле;                                                                                                   

         (3)

            Здесь отношение – является, отношением масштаба фотографирования к масштабу плана, а Q – является величиной продольного перекрытия, выраженного в процентах, l – размер снимка, применяемый при аэрофотосъемке. В данном проекте он принят равным 18х18 см. Величина Q рассчитывается по формуле:        

            (4)

        Здесь h – максимальное превышение точки над средним  уровнем  моря. Величина h рассчитывается по формуле:

                (5)

          В формуле (5) величины Нmax, Нmin  являются соответственно максимальной и минимальной отметками высот в районе работ.                                                                 

           Зная максимальное превышение точки над средним уровнем моря и высоту фотографирования Нф можно рассчитать поперечное и продольное перекрытие аэрофотоснимков. Подставляя данные в формулу (4) будем иметь:

           Теперь  рассчитаем поперечное перекрытие по формуле; 

        (6)

           Значение поперечного перекрытия будет соответственно:           

             Все элементы построения указаны на рисунке:

         Вычислив значение продольного и поперечного перекрытия можно рассчитать расстояние между маршрутами и центрами аэрофотоснимков. Расстояние между маршрутами рассчитывается по формуле (3), подставив в формулу значения, получим:  

        (7)

           Значение расстояний между центрами аэрофотоснимков Вх рассчитываться по формуле:

     (8)

         Зная все величины, необходимые для расчета числа маршрутов на район работ, и подставляя их в формулу (2) получим:

        Число маршрутов рассчитано таким образом, чтобы залёты самолёта производились по направлению с запада на восток.                   

        Число аэроснимков в одном маршруте на участке, длина которого равна Lx=а (здесь Lx длина съемочного участка, т.е. южная сторона рамки трапеции, южная сторона выбирается для полного покрытия съемочного участка) вычисляется по формуле:

          (9)

        Здесь Вх – длина базиса фотографирования или расстояние между центрами аэрофотоснимков. Подставив значение Вх, вычисленное ранее, и значение Lх =31,60, взятое из таблиц, рассчитывают число аэроснимков в маршруте по формуле (9).

    Зная число маршрутов и число аэроснимков можно рассчитать количество всех аэроснимков на съемочный участок по формуле;

    (10)

         Подставляя значения в формулу (10) получим:

         С началом каждого маршрута совмещается второй номер центра аэрофотоснимка, для полного перекрытия съемочного участка. Центры аэрофотоснимков обозначены черным квадратом размером 1,5×1,5(мм). Для нахождения зон перекрытия от каждого центра аэрофотоснимка и каждого маршрута откладывается расстояние равное (10).

         Расстояние от центра снимка до его краев:             

         Продольное перекрытие закрашивается голубым карандашом, а поперечное –красным.

         Качество аэрофотосъемки должно быть проверено после залетов по накидному монтажу, который составляют из аэрофотоснимков путем совмещения по одноименным контурам перекрывающихся частей. Фотографирование местности производится на черно-белой, цветной и спектрозональной пленке на лавсановой основе.

6.   Проект размещения плановых и высотных опознаков

Чтобы  изготовить  фотоплан (фотоплан – это общая  одномасштабная  фотография  местности  в  пределах  рамки  плана  или  карты  по  разномасштабным  плановым  аэрофотоснимкам),  необходимо  на  каждом  снимке  установить  искажения  и  привести  аэрофотоснимки  к  масштабу  создаваемого  плана.  Это  выполняется  путем  трансформирования  аэрофотоснимков  на  специальных  фотограмметрических  приборах  –  трансформаторах.

Вследствие  трансформирования  средняя  часть  снимка  становится  практически  равноценной  ортогональной  проекции.

Для того,  чтобы  выполнить   трансформирования  аэрофотоснимка  нужно  иметь  в  пределах  рабочей  площади  четыре  точки  с  известными  координатами,  расположенные  примерно  по  углам.

Опорной  точкой или  плановым  опознаком (ОП)  называется   любая  контурная  точка,  опознанная  на  аэрофотоснимке  и  на  местности,  координаты  которой  определены  геодезическим  способом.    Полевые  работы  по  определению  координат  опознаков называются  привязкой  аэрофотоснимков  или  полевой  плановой  подготовкой  аэрофотоснимков. Положение  четырех  трансформационных  точек  для  каждого  аэрофотоснимка  –  плановых  опознаков  при  так  называемой  сплошной  плановой  привязке  может  быть  определено  из  наземных  геодезических  работ,  но  тогда  существенно  увеличивается  объем  и  стоимость  работ.  Поэтому  в  полевых  условиях  производится  разреженная  привязка,  по  которой  определяются  координаты  двух-трех  опознаков  на  маршрут,  а  плановое  положение  четырех  трансформационных  точек  каждого  снимка  определяют  в  камеральных  условиях  методами  графической  фототриангуляции,  фотополигонометрии  и  построением  сетей  универсального  типа.  Опираясь  на  указанные  точки,  производят  трансформирование  аэрофотоснимков,  из  которых  затем  монтируют  фотоплан.

  Густота  и  размещение  опознаков  зависит  от  масштаба  создаваемого  плана  (карты),  масштаба  аэрофотоснимка  и  фотограмметрического  метода  сгущения.

В  качестве опознаков  выбирают  четкие  контурные  точки,  положение  которых  можно  определить  на  аэрофотоснимке  и  отождествить  на  местности  со  средней  квадратической  ошибкой,  не  превышающей  0,1  мм  в  масштабе  составляемого  плана.  Это  могут  быть  перекрестки  дорог,  троп,  просек,  троп  с  границами  полевых  культур  и  т.д.  Нельзя  выбирать  плановые  опознаки  на  крутых  склонах,  на  округлых  контурах  леса  и  сельскохозяйственных  культур,  а  также  использовать  отдельно  стоящие  деревья,  кусты,  углы  высоких  просек  (из-за  теней).

Для  всех  планово-высотных  опознаков  одновременно  с  определением  координат  находят  их  высоты  над  уровнем  моря.

Для  создания  высотной  части  карты  по  аэрофотоснимкам  на  них  должны  быть  точки  с  известными  высотами.  Определение  высот  этих  точек  –  высотных  опознаков     (ОВ)  и  распознание  их  на  аэрофотоснимках  называется  высотной  привязкой  или  полевой  высотной  подготовкой  аэрофотоснимков.

При  съемке  в  крупных  масштабах  высотная  подготовка  аэрофотоснимков  может  выполняться  в  вариантах  полной  или  разреженной  подготовки  в  зависимости  от  масштаба  фотографирования, высоты сечения рельефа, характера участка съемки и технических  характеристик  аэрофотоаппарата.

Высотные  опознаки  или  совмещают  с  замаркированными  точками,  или  выбирают  на  надежно  опознаваемых  контурах.  Нельзя  в  качестве  высотных  опознаков  выбирать  точки,  расположенные  на  крутых  склонах,  в  оврагах  и  т. п.

Ошибки  опознавания  точки  на  местности  и  отождествление  ее  на  аэрофотоснимке  не  должны  приводить  к  ошибке    в  высоте  точки  более  1/10  высоты  сечения  рельефа.

Проект  полевой  плановой  и  высотной  подготовки  аэрофотоснимков  составляют  одновременно  с  проектированием  маршрутов  предстоящего  залета  и  размещения  опознаков  на  топографической  карте.  Определение  плановых  опознаков  проектируют  в  дополнение  имеющимся  пунктам  государственных  геодезических  сетей  и  сетей  сгущения  с  расчетом  обеспечения  необходимой  опорой  каждой  секции  фотограмметрической  сети.  В  проекте  намечают  зоны  расположения  опознаков,  предусматривают  методы  их  привязки  к  пунктам  государственной  геодезической  сети  и  сети  сгущения,  устраивают  места  полевых  определений  урезов  воды  в  водоемах.  При  проектировании  должны  быть  наилучшим  образом  удовлетворены  требования,  предъявляемые  к   размещению  опознаков,  и  учтены  возможности  наиболее  быстрого  и  дешевого  выполнения  геодезических  работ  на  местности.

При  отсутствии в  районе  работ  естественных  контуров,  которые  могли  бы  использоваться  в  качестве  опознаков,  создают  на  местности  искусственные  геометрические  фигуры,  которые  должны  отчетливо  изобразиться  на  аэрофотоснимках,  т.е.   маркируют  точки  полевой  подготовки  аэрофотоснимков.  Форма,  размеры  и  цвет  маркировочного  знака  подбирают  таким,  чтобы  его  можно  было  уверенно  различать на  аэрофотоснимке  донного  масштаба.  При  создании  крупномасштабных  планов  применяют  маркировочные  знаки  в  виде   креста,  квадрата  или  круга.  На  темном  фоне  (траве,  пашне,  асфальте  и  т.  п.)  оптимальный  цвет  маркировочного  знака  желтый  и  белый;  на  светлом  фоне  –  темный.  Для  маркировки  должны  применяться  дешевые  материалы.  Например,  на  улицах  с  твердым  покрытием  маркировку  производят  несмываемой  белой  или  желтой  краской,  на  задернованной  почве  маркировку  делают  вспашкой  плугом  или  окопкой  и  т.д.    Размеры  маркировочного  знака  определяются  в  зависимости  от  масштаба  фотографирования  с  таким  расчетом,  чтобы размеры маркировочного знака на местности  были 0,5м, а отступления от симметрии соответственно 0,35м. У  знаков  темного  цвета  размеры  могут  быть  увеличены.  Необходимо  маркировочные  знаки  размещать  на  местности  симметрично  маркируемых  центров,  допускаемые  отступления  от  симметрии  не  должны  превышать  0,07 мм  в  масштабе  составляемого  плана.