Модуль 1. ВТОРИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ

Модуль 1. ВТОРИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ В ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВЕ, ЗЕМЕЛЬНОМ И ГОРОДСКОМ КАДАСТРЕ. ЛЕКЦИЯ 13. ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССАХ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СНИМКОВ В ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ И ПЛАНЫ. Авторы: Лозовая Светлана Юрьевна, д. т. н. , профессор кафедры городского кадастра и инженерных изысканий Лозовой Николай Михайлович, ст. преподаватель кафедры городского кадастра и инженерных изысканий Богомазова Анна Ивановна ст. гр. ГК-41

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. ПЛАНОВО-ВЫСОТНАЯ ПРИВЯЗКА АЭРОФОТОСНИМКОВ Фотограмметрическая обработка одиночного и пары снимков предполагает наличие опорных точек. Опорные точки позволяют производить трансформирование одиночных снимков и геодезическое ориентирование пространственных моделей местности. Геодезические координаты опорных точек можно получить с помощью геодезических измерений в поле или камерально фотограмметрическим методом. Процесс опознавания на снимках точек местности и определение координат этих точек геодезическими методами называют привязкой аэрофотоснимков. Привязку, обеспечивающую каждый снимок или каждую стереопару опорными точками в количестве, необходимом для фотограмметрической обработки, называют сплошной, а в противном случае – разреженной.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Если у каждой опорной точки определены все три геодезические координаты, то привязка называется планово высотной, если только плановые координаты — плановой, если только высотная координата — высотной. Привязка аэрофотоснимков состоит из следующих этапов: 1. подготовки материалов; 2. составления проекта привязки; 3. рекогносцировки и закрепления на местности опорных точек; 4. полевых измерений; 5. вычислительных работ; 6. оформления материалов и сдачи работ. Подготовка материалов включает подбор комплектов контакт ных или увеличенных снимков и репродукций накидного монтажа на объект работ.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Составление проекта привязки аэрофотоснимков проводят на репродукции накидного монтажа. При разреженной привязке опорные точки располагают рядами поперек аэрофотосъемочных маршрутов. Расстояние между опорными точками зависит от масштаба создаваемого плана, высоты сечения рельефа, параметров аэрофотосъемки и выражается числом базисов фотографирования. Схема расположения опорных точек при разреженной привязке снимков

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Число базисов n определяют: между высотными опознаками между плановыми опознаками где Mz, Md средние квадратические погрешности наиболее слабо определяемых точек соответственно по высоте и в плане относительно опорных точек; р — среднее значение продольных параллаксов (мм), приближенно равное базису фото графирования на снимках (мм); у— среднее значение ординат связующих точек; Н высота фотографирования; σq — средняя квадратическая погрешность определения поперечного параллакса

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Опорные точки стараются располагать на середине продольных и поперечных перекрытий, чтобы они изобразились на максимальном числе снимков. В процессе рекогносцировки и закрепления на местности опорных точек опознают и накалывают на снимки существующие пункты триангуляции государственной сети, выбирают окончательное положение каждой опорной точки. В качестве опорной точки выбирают точку, которая надежно идентифицируется на всех перекрывающихся снимках. Опознанные опорные точки закрепляют на местности кольями длиной 0, 3. . . 0, 5 м и окапывают треугольником со сторонами 1, 2. . . 1, 5 м. Каждой опорной точке присваивают номер. Далее проводят геодезические измерения с помощью современ ных электронных тахеометров и. GPS аппаратуры. В результате вычислительных работ получают геодезические координаты опорных точек.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИЯ Фототриангуляцией называют способ определения координат точек местности фотограмметрическими методами. Фототриангуляцию развивают по снимкам одного или нескольких маршрутов. Различают: одномаршрутную и многомаршрутную фототриангуляцию. Если определяют только плановые координаты точек местности, то это плановая фототриангуляция, если все три пространственные координаты, — пространственная фототриангуляция. Способы развития пространственной фототриангуляции: способ независимых моделей, способ частично зависимых моделей, -способ связок и др.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. В способе независимых моделей каждая модель строится независимо от других моделей в своей системе координат и в своем масштабе. Созданные модели объединяют в общую модель с помощью связующих точек. После этого по опорным точкам выполняют внешнее ориентирование общей модели секции маршрута или блока и вычисление геодезических координат определяемых точек.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Способ частично зависимых моделей предполагает построение всех моделей фототриангуляционного ряда. Однако в отличие от предыдущего способа угловое ориентирование всех моделей одинаково. Различаются лишь масштабы. Последующую модель приводят к масштабу предыдущей с помощью связующих точек. Общую модель масштабируют и геодезически ориентируют по опорным точкам.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Способ связок реализует идею определения пространственных координат точек местности прямой фотограмметрической засечкой по паре снимков. Для этого необходимо знать элементы внешнего ориентирования всех снимков фототриангуляционного ряда или блока в условной или геодезической системе координат. Эти элементы определяют с помощью связующих точек последовательным решением прямых и обратных фотограмметрических засечек. Если элементы внешнего ориентирования всех снимков и координаты определяемых точек были найдены в условной системе координат, то проводят внешнее ориентирование фототриангуляционного ряда по опорным точкам.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Независимо от способа фототриангуляции при ее развитии ис пользуют три вида точек, для которых измеряют координаты на снимках. Это опорные точки, связующие и определяемые. Определяемые точки — точки, ради которых развивается фототриангуляция, — получают геодезические координаты. Определяемые точки в дальнейшем можно использовать в качестве опорных при фотограмметрической обработке одиночного снимка или пары снимков. Связующие точки позволяют либо объединить одиночные модели местности в единую модель, либо определить элементы внешнего ориентирования всех снимков ряда в единой системе координат. Опорные точки ориентируют построенный фототриангуляционный ряд или блок в геодезическом пространстве.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Для правильного расположения и обеспечения необходимого числа точек каждого вида составляют проект фототриангуляции. Составление проекта начинают с подбора снимков фототриангуляционного ряда или блока. На них отождествляют с материалов полевой привязки опорные точки. Затем выбирают определяемые точки. Каждой из них присваивают свой номер. Связующие точки выбирают в зоне тройных продольных перекрытий. При развитии блочной фототриангуляции также выбирают точки в зонах поперечных перекрытий. В каждом тройном продольном перекрытии должно быть не менее трех связующих точек.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Измеряют координаты точек в цифровых фотограмметрических рабочих станциях. Результаты измерений обрабатывают. Итогом является каталог геодезических координат определяемых точек. Схема расположения связующих точек: а – в поперечных перекрытиях снимков; б – в тройных продольных перекрытиях снимков

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АЭРОФОТОСЪЕМКИ ДЛЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СНИМКОВ Выбор параметров АФС определяется видом конечной планово картографической продукции соответствующего масштаба, а также применяемой технологией ее создания. Выбор параметров АФС должен основываться на обеспечении требуемой точности их получения. Необходимая точность обусловлена типом задач, которые будут решать с помощью создаваемых планово картографических материалов. В зависимости от выбранной технологии планово картографическую продукцию можно изготовить на основе фотограмметрической обработки одиночного снимка либо стереопары.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Расчет параметров аэрофотосъемки при фотограмметрической обработке одиночного снимка. Конечной продукцией могут быть цифровая модель ситуации (ЦМС) и ее производные (контурный план, фотоплан и т. п. ). ЦМС не сдержит информации о рельефе, поэтому при ее создании предъявляются требования к точности плановых координат точек местности. Использование современных типов аэрофотопленок с высокой разрешающей способностью позволяет применять большие коэффициенты увеличения К = т /М (т — знаменатель масштаба съемки; М— знаменатель масштаба создаваемого плана). Большие коэффициенты увеличения дают возможность выпол нять аэрофотосъемку в масштабе мельче, чем создаваемые планы и карты.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Исходя из знаменателя масштаба создаваемого плана и задаваясь возможным коэффициентом увеличения, рассчитывают знаменатель масштаба аэрофотосъемки по формуле т=КМ, Далее выбирают фокусное расстояние АФА и вычисляют высоту фотографирования, используя известное соотношение 1/т =f/H. Существует множество пар значений f и H, удовлетворяющих рассчитанному значению т. Выбирают такую пару значений, которая обеспечит получение требуемой точности определения плановых координат σпл.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Для этого сначала рассчитывают значение фокусного расстояния АФА: где h — перепад высот точек местности в пределах рабочей плошали снимка; r— расстояние от главной точки снимка до угла рабочей площади; σпл — требуемая точность получения плановых координат в масштабе создаваемого плана; М— знаменатель масштаба создаваемого плана. Значение фокусного расстояния АФА выбирают ближайшим к fрасч.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Высоту фотографирования рассчитывают по формуле при этом абсолютная высота фотографирования Н 0 не должна превышать потолка полета аэросъемочного самолета: где Zcр — среднее превышение снимаемого участка над уровнем моря. Абсолютную высоту фотографирования используют как один из факторов, определяющих выбор типа самолета, — предельная высота полета самолета должна быть не менее абсолют ной высоты фотографирования Н 0.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. В случае, когда рассчитанная высота фотографирования превышает потолок используемого аэрофотосъемочного самолета, необходимо либо уменьшить принятый коэффициент увеличения, либо выбрать АФА с меньшим фокусным расстоянием. Уменьшить fpacч при тех же исходных данных можно, уменьшив расстояние r от главной точки снимка до угла рабочей площади. Если технические возможности позволяют импортировать в программу фотограмметрической обработки одиночного снимка цифровую модель рельефа, то точность используемой ЦМР должна обеспечить требуемую точность получения плановых геодезических координат точек местности. В этом случае минимально возможное где ∆h — точность построения ЦМР.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Расчет параметров аэрофотосъемки при стереофотограмметрической обработке снимков. При стереофотограмметрической обработке получают планово высотные координаты точек местности. Решение разных задач с использованием получаемого планово картографического материала требует различной его точности. Так, при составлении проекта противоэрозионной организации территории используют планы в масштабе 1: 10 000 с сечением рельефа 5 м, проект размещения оросительной сети составляют в том же масштабе 1: 10000 с сечением рельефа 0, 5. . . 1, 0 м. В том и другом случае требуемая точность получения плановых координат будет одинаковой, точность получения высот — различной. Следовательно, разными должны быть и параметры съемки, обеспечивающие эту точность.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. При выборе параметров АФС прежде всего вычисляют максимально допустимую высоту фотографирования: где р среднее значение продольных параллаксов точек стереопары, приближенно равное базису фотографирования я масштабе снимка. σh— допустимая ошибка определения высотных координат точек местности, зависящая от высоты сечения рельефа h; σ∆p — ошибка определения разности продольных параллаксов точек стереопары. Далее рассчитывают знаменатель масштаба съемки: где σпл —допустимая погрешность точки на плане; σсн — погрешность отождествления и измерения координат точки на снимке.

Понятие о процессах, обеспечивающих преобразование снимков в цифровые модели и планы. Выбрав Нmax и m, можно вычислить фокусное расстояние АФА: fрасч = Н/т. Стандартное фокусное расстояние АФА выбирают ближайшим меньшим к расчетному. Затем вычисляют окончательное значение масштаба фотографирования.