Модуль 3 ВТОРИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА

Модуль 3 ВТОРИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ В ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВЕ, ЗЕМЕЛЬНОМ И ГОРОДСКОМ КАДАСТРЕ Глава 11 Увеличенные снимки 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 Хомин Вероника Степановна ст. гр. ГК-41

ИНФОРМАТИВНОСТЬ И ДЕШИФРИРУЕМОСТЬ ИСХОДНЫХ СНОМКОВ Говоря об информативности снимков, обычно имеют в виду семантическую информативность. Оценивает информативность экспертно-опытный специалист, определяющий потенциальную возможность получения с данных снимков необходимых сведений об изучаемых объектах. При выполнении этой процедуры эксперт использует технические средства - набор луп различной кратности, приборы с ланкратической (переменного увеличения) наблюдательной системой. Оценивают информативность словами, например «высокая» , «достаточная» , «недостаточная» . Очевидно, что одни и те же снимки могут быть оценены по-разному специалистами, выполняющими с их помощью различные задачи.

Критерием экспертной оценки снимков является также их дешифрируемость. При этом определяют доступность извлечения из снимков конкретной семантической информации. Если вся необходимая информация может быть получена непосредственно с анализируемых снимков, то оценка их информативности и дешифрируемости совпадут. При недостаточной дешифрируемости высокоинформативных снимков эксперт определяет пути повышения дешифрируемости — увеличение изображения, повышение его контраста, уменьшение смаза, фильтрация и др.

Это дает возможность соответственно в восемь— десять раз уменьшить съемочный масштаб. Дешифрируемость таких снимков доводят до нужного уровня путем их увеличения. Здесь могут быть использованы два варианта — оптическое и фотографическое увеличение. В первом варианте при извлечении из снимков семантической информации используют увеличивающие изображения приспособления—лупы, монокуляры и бинокуляры специализированных приборов. Этот вариант можно применять при дешифрировании объектов, регистрируемых на снимках внемасштабными условными знаками (колодцы, пункты геодезической опоры и т. п. ), а также при наблюдении деталей, используемых в качестве индикаторов объектов, подлежащих нанесению на карту (печных груб при раздельном показе жилых и нежилых сельских построек и т. п. ).

ОПТИМИЗАЦИЯ КРАТНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ СНИМКОВ Выбор коэффициента увеличения снимков имеет важное значение как с технической, так и с экономической точек зрения. При избыточном коэффициенте увеличения возрастают затраты на фотоматериалы и химикаты, усложняется работа со снимками завышенного формата. При недостаточном - появляется необходимость в дополнительном оптическом увеличении изображения при поиске и опознавании мелких деталей, снижается точность регистрации результатов дешифрирования, выполнения измерений. Кратность увеличения зависит от формы, размера и контраста необходимых деталей исходного изображения. Современные компьютерные технологии фотограмметрической обработки снимков позволяют выполнять электронное масштабирование изображения в любых пределах.

Но точность результата на выходе определяется полнотой и точностью дешифрирования снимков и точностью их геодезической подготовки. Оптимизацию кратности увеличения снимков можно выполнять расчетным путем или эмпирически. В качестве первого варианта рассмотрим технологию, предложенную профессором Б. Н. Родионовым. Коэффициент увеличения снимков может быть найден из от-ношения

Фактор формы вычисляют по формуле Фактор контраста определяется выражением

С помощью качественного увеличителя получают ряд увеличенных изображений с типичного для данной территории негатива при различных коэффициентах увеличения. Шаг изменения коэффициента может быть любым. Среднее значение коэффициента при испытаниях устанавливается, исходя из опыта выполнения предыдущих работ в близких условиях. Оптимальное значение коэффициента определяется экспертно по результатам анализа полученных материалов. Другой вариант эмпирической оптимизации кратности увеличения применяется при наличии прибора с панкратической оптикой. Эксперт, изменяя плавно коэффициент оптического увеличения, находит предел, за которым прирост полезной информации прекращается. Этот предел и будет коэффициентом фотографического увеличения, близким к оптимальному.

МЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УВЕЛИЧЕННЫХ СНИМКОВ Увеличенные снимки рассматривались раньше в основном как носители семантической информации. Остановимся на анализе их метрических возможностей. Вот необходимые для этого формулы: влияние наклона снимка на положение его точек выражается формулой искажение площадей участков местности вследствие влияния наклона снимка определяют по формуле смещение точек снимка за рельеф местности рассчитывают по формуле

искажение площадей, обусловленное рельефом местности, вычисляют по формуле

Общее для всех формул — пропорциональное уменьшение абсолютных и относительных погрешностей при увеличении высоты фотографирования Н, Увеличивая Н при определении основных параметров аэрофотосъемки, необходимо соответственно увеличить ƒАФА для сохранения оптимизированного уже по критерию информативно-семантической достаточности масштаба. Увеличение Н при неизменном формате кадра приведет к уменьшению угла поля изображения АФА (2β). Связка проектирующих лучей при этом сужается — центральная проекция снимка будет приближаться к ортогональной. С некоторого момента (при увеличении Н и ƒ) смещения точек снимка за его наклон и рельеф местности войдут в установленные для данного вида работ нормы. Такой снимок по его метрическим свойствам может быть приравнен к фотоплану. Масштаб его в общем случае не будет стандартным, но он может быть определен и использован для измерения расстояний, площадей и др.

На рисунке дана геометрическая интерпретация зависимости смещения точки изображения за влияние рельефа местности от высоты фотографирования при неизменном масштабе снимка: Значения смещения соотносятся с высотой съемки следующим образом: Наиболее употребимой метрической информацией, извлекаемой из материалов аэрофотосъемки землеустроителями, являются площади участков. Проиллюстрируем степень зависимости точности изображения площадей на горизонтальном снимке от ƒ АФА.

Геометрическая интерпретация смешения точек изображения вследствие влияния рельефа местности (а) и наклона снимка (б) при изменении высоты фотографирования и неизменном масштабе снимка

Предельные углы наклона участков, вычисленные, при которых на исходных или увеличенных снимках в пределах всего кадра или их рабочей площади можно непосредственно измерять площади, приведены в таблице Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что площади земельных участков большинства регионов нашей страны могут быть обмерены непосредственно по снимкам при правильном определении параметров их получения.

Влияние наклона снимка на его метрические свойства более наглядно иллюстрируется изменением масштаба изображения равновеликих линий местности АВ = BD = DK= KL. Разномасштабность снимка сокращается с увеличением высоты фотографирования. В таблице приведены предельные углы наклона снимков, при которых непосредственное измерение площадей по ним будут выполнять с той же точностью, что и в предыдущем случае.

По данным таблицы можно сделать вывод: гиростабилизированные снимки обладают большими метрическими возможностями даже при использовании АФА со сравнительно небольшими значениями ƒ(200. . . 300 мм). Камеры с f= 500. . . 1000 мм позволяют с достаточно высокой точностью определять площади непосредственно по плановым снимкам равнинной местности. Следовательно, при правильно выбранных параметрах фотографирования увеличенные снимки по их метрическим характеристикам могут быть приравнены к фотоплану. Масштаб его определяют по данным, приведенным ранее.

Это свойство увеличенных длиннофокусных снимков использовано профессором Б. Н. Родионовым при создании фотопланов, названных им сельские фотопланы. Здесь выполнен анализ влияния наклона снимка и рельефа местности на метрические свойства увеличенного изображения. Очевидно, что с увеличением снимка возрастет пропорционально кратности влияние на метрические свойства этих снимков таких факторов, как дисторсия объектива АФА, погрешности выравнивания пленки в плоскость при ее экспонировании, деформация пленки и др.

МЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТДЕЛЬНО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЧАСТЕЙ УВЕЛИЧЕННОГО СНИМКА Увеличенный снимок в целом по точности соответствует требованиям, предъявляемым к точности выполняемых работ. Очевидно, что каждая часть такого снимка при автономном использовании ее обладает также достаточной точностью. Однако возможности увеличения высоты аэрофотографирования не безграничны — аэроноситель АФА имеет ограниченную высоту полета. С увеличением высоты могут возникнуть трудности с обеспечением требований к фотограмметрическому качеству результатов съемки и др. Поэтому в некоторых случаях достаточной точностью могут обладать только центральные зоны увеличенных снимков. Планшеты (части снимка), вписывающиеся в эти зоны, можно использовать как план.

Рассмотрим отдельно влияние угла наклона исходного снимка ар и рельефа местности на метрические свойства частей. Угол ар вызовет искажения в пределах всего снимка, выражающиеся рассмотренными ранее функциями. Например, сетка квадратов равнинной местности на горизонтальном снимке изобразится без Распределение смешений точек искажен. При наклоне за влияние наклона целого снимка вдоль одной из снимка и его части. сторон

Эту формулу можно выразить иначе: