Тема 2. Дистанционное зондирование территории

Тема 1. Вводная лекция.

План:

Фотограмметрия - техническая наука о методах определения метрических характеристик объектов и их положения в двух- или трехмерном пространстве по снимкам, полученным с помощью специальных съемочных систем. Такими системами могут быть традиционные фотографические камеры, а также системы, ис­пользующие иные законы построения изображения и иные (кро­ме фотографических слоев) регистраторы электромагнитных излу­чений. Основная задача фотограмметрии — топографическое кар­тографирование, а также создание специальных инженерных пла­нов и карт, например кадастровых.

Фотограмметрические методы позволяют также экономично и достаточно точно решать непосредственно по снимкам некоторые прикладные задачи, например измерять площади участков мест­ности, определять их уклоны, получать количественные характе­ристики эрозионных процессов, выполнять вертикальную плани­ровку с определением объема земляных работ и др.

Это направление метрической обработки снимков принято на­зывать прикладной фотограмметрией.

Метрической обработке снимков обычно предшествует (иногда совмещается) процесс отбора подлежащих нанесению на изго­тавливаемые планы и карты объектов, которые опознают на ана­лизируемых изображениях, определяют их качественные и коли­чественные характеристики, положение границ и выражают полу­ченные данные условными знаками. Этот процесс называют де­шифрированием снимков. В процессе дешифрирования выполняют также досъемку не отобразившихся на снимках элементов ситуа­ции.

В двадцатые годы прошлого столетия были сделаны попытки использования аэрофотоснимков для специализированного изу­чения лесов и в начале тридцатых годов — почв. Создание косми­ческих летательных аппаратов и съемочных систем, работающих в более широком диапазоне электромагнитных излучений с опера­тивной доставкой по радиоканалам результатов съемки на пункты приема, активизировало развитие этого направления. Оно полу­чило название «дистанционное зондирование».

Под дистанционным зондированием понимают неконтактное изучение Земли (планет, спутников), ее поверхности, близповерхностного пространства и недр, отдельных объектов, динамических процессов и явлений путем регистрации и анализа их собственно­го или отраженного электромагнитного излучения. Регистрацию можно выполнять с помощью технических средств, установлен­ных на аэро- и космических летательных аппаратах, а также, в ча­стных случаях, на земной поверхности, например при исследова­нии динамики эрозионных и оползневых процессов, в гляциоло­гии и др.

Принципиально к дистанционному зондированию можно от­нести известные методы исследования недр Земли — сейсмораз­ведку и гравиразведку, сканирующую эхолоцию дна водоемов и др. В изучении земельных ресурсов, кадастре, земельном и эколо­гическом мониторинге используются методы зондирования толь­ко с помощью электромагнитных излучений.

Дистанционное зондирование, интенсивно развиваясь, выде­лилось в самостоятельное направление использования снимков. Международное фотограмметрическое общество (МФО), в кото­рое входил СССР и входит ныне Россия, в 1980 г. преобразовано в Международное общество фотограмметрии и дистанционного зондирования (МОФ и ДЗ).

Взаимосвязь основных направлений использования снимков и наименования направлений может быть представлена схемой.

Дешифрирование (интерпретация) технологически входит од­новременно в обе части названия дисциплины. В дистанционном зондировании роль дешифрирования превалирующая.

Изучение дисциплины «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» опирается на знание дисциплин: математика, ин­форматика, физика, экология, почвоведение, инженерное обуст­ройство территории, геодезия, географические информационные системы (ГИС).

Знания, приобретенные при изучении данной дисциплины, позволяют специалистам, работающим в области землеустрой­ства, формирования кадастра недвижимости, мониторинга зем­лепользования и охраны окружающей среды, получать или ква­лифицированно заказывать и использовать цифровые кадастро­вые планы и карты, а также получать сопутствующие специаль­ные карты.

Фотографирование

По-прежнему дает наиболее детальную информацию о пространственной структуре земной поверхности. Техника аэрофотосъемки (АФС) не претерпевает существенных изменений и наиб. интерес в посл. годы имело космическое фотографирование. ФС с пилотируемых орбитальных станций (ПОС) производятся ручными или стационарными картографическими камерами. Снимки с ПОС достигли разрешения 10-40 м. Однако такое высокое пространственное разрешение КС не является их бесспорным достижением. Во-первых, главное преим. КС перед обыч. АС в их обзорности и генерализации, а не в детализации изображения однородных образований. Во-вторых, задачи детального исследования природы решаются обычной АФС в широком диапазоне масштабов 1:1000 до 1 : 150000. В-третьих, согласно существующим международным нормам, считается допустимой глобальная космическая съемка состояния природной среды с разрешением 16-30 м, что соотв. масштабу фотографирования 1 : 4000000 - 1 : 8 000 000 при разрешающей способности 0,035 мм.

Преим. КС:

· экстремально мелкие масштабы (мельче 1: 10 000 000)

· высокие обзорности КС (более 1 млн. км )

· высокие уровни оптической генерализации (с пространственным разрешением 0,6 – 1,0 км и крупнее)

Все это обеспечивается обычными телевизионными средствами съемки метеорологических ИСЗ.

Аэрофотосъмка(АФС)обслуживает картографирование в крупных и средних, так наз. «съемочных» масштабах 1: 10 000 – 1: 300 000.

Космические фотографии – черно-белые на панхроматической пленке, цветные в естественных и спектрозональные в условных цветах – являются основой средне- и мелкомасштабного тематического картографирования. они используются г.о. для контурного дешифрирования, выделения природных образований, прослеживания их границ, изучения внутренней структуры и картографирования природных и трансформированных объектов в масштабах 1: 300 000 – 1: 3 000 000. По косм. фото показывается также детал. морфоструктура антропогенных воздействий с отражением соотношений разных генетических типов антроп. трансформаций. Однако, несмотря на хорошее пространственное разрешение и успешное контурное дешифрирование, вероятности распознавания состава объектов по космическим фотографиям сильно колеблются г.о. в пределах 0,6- 0,9, что не может полн. удовл. требования практического использования. В течение посл. лет успешное космическое фотографирование проводилось с ПОС «Салют» и «Skylab».

Многозональное фотографирование –синхронное фотографирование одного и того же участка многообъективной фотокамерой с разными комбинациями фотопленок и светофильтров. Проводилось с самолетов, начиная с 1964 г.

Спектрофотометрирование –измерение спектральной отражательной способности. Первое успешное спектрофотометрирование было проведено летчиком-космонавтом В.И. Севостьяновым с ПКК «Союз-9» в 1970. Это позволило впервые классифицировать основные типы природных образований по спектрам, измеренным за пределами земной атмосферы. Космическое спектрофотометрирование учитывает оптическую неоднородность участка.

Телевизионная съемка –проводилась с метеорологических ИСЗв спектральном интервале0,5- 0,75 мкм с разрешением 1-3 км. После 1974 была использована усовершенствованная камера с разрешением 0,3-0,6 км, что позволило стандартизировать измерения и получать количественные данные об оптических характеристиках земной поверхности.ТС наиболее перспективны для наблюдения быстро меняющихся природных явлений, кроме того используются для мелкомасштабного физико-географического районирования.

Инфракрасная съемка– проводилась с самолетов и спутников в первом 3,4 - 5,6 мкм и во втором 8,0 - 12,5 мкм окне прозрачности атмосферы. ИК съемка дает пространственно-временное распределение радиационных температур системы Земля – атмосфера.

Мноспектральная съемка –т.е. съемка во многих узких спектральных интервалах с помощью ФЭУ, светофильтров и сканеров, как с самолетов, так и с КЛА имеют большой интерес в течение посл. лет. Проводились с метеорологических ИСЗ с высоты около 900 км, а также с ПОС( пилотируемая орбитальная станция). Наиболее перспективны для изучения с/х угодий и посевов.

Микроволновая съемка –регистрация пассивного радиотеплового излучения в диапазоне 0,3 – 30 см, проводилась в экспериментальном порядке с ИЗС «Метеор» и Nimbus на длине волны 0,8 см с полем зрения 30 км. Кроме ИСЗ микроволновую съемку Земли проводили космонавты с ПОС «Skylab» в диапазоне около 2,1 см. Основное преимущество состоит в том, что во всех диапазонах (кроме 3,5 см) коэффициент пропускания атмосферы составляет 0,7 – 1,0

Активные локации – активные съемки (радарные, лидарные, лазерные и т.п.) проводились исключительно с самолетов, т. к. еще труднодоступны для космической съемки ввиду больших энергетических затрат. Но обладают высоким пространственным разрешением, независимы от состояния атмосферы, спектральной избирательности, глубины взаимодействия с экраном и т. д.

Тема 3. Аэрофотосъемка

План лекции:

1) История развития аэрофотосъемки

2) Технические показатели аэрофотосъемки

3) Оценка качества АФС

4) Условия проведения АФС городских территорий

Тема 3. Космическая съемка

План:

1. Условия получения космических снимков

2. Особенности космической фотосъемки

3. Космические съемочные системы

Тема 4: Одиночный снимок

План:

1. Основные элементы центральной проекции

2. Влияние угла наклона АФА на метрические свойства снимков:

a) Смещение точек снимка

b) Изменение масштаба

c) Искажение площадей

d) Искажение направлений

3. Влияние рельефа местности на:

a) Смещение точек снимка

b) Изменение масштаба

c) Искажение площадей

d) Искажение направлений

4. Прочие факторы

Смещение точек снимка

На снимке равнинной местности (рис. 2, плоскость Е), полу­ченном при отвесном положении оптической оси съемочной ка­меры, элементы ситуации изобразятся без искажений. Сетка квадратов на местности, напр., изобразится на снимке подобной сеткой в масштабе:

Рис. 2. Горизонтальный снимок равнинной местности

Наклон камеры на некоторый угол а_Р нарушит подобие — изображение сетки квадратов перспективно преобразуется (рис. 3). На рис. 4 показаны: в позитивном варианте горизонтальный снимок Р₀ и наклонный снимок Р, а также равнинная местность Е в сечении их плоскостью главного вертикала. Снимки Р_о и Р пересекутся по горизонтали h_ch_c, так как oS= =f. В прямоугольных треуголь­никах и общая гипотенуза и равные катеты; следователь­но, эти треугольники равны; поэтому Sc — биссектриса угла а_Р a точка с лежит на h_ch_c.

Рис. 3. Наклонный снимок равнинной местности

Рис. 4. Смещение точек снимка вследствие его на­клона

Произвольно выбранные на снимке точки а и b , изобразятся на снимке Р_о точками а₀ и b_о. Приняв за начало отсчетов общую для обоих снимков точку с, отложим на снимке Р_о отрезки и . В результате получим размеры смещения изображения то­чек А и В соответственно и .

Значение δ_а для точек, расположенных не на главной вертика­ли, будет зависеть также от угла φ, отсчитываемого от положитель­ного направления главной вертикали до направления, исходящего из точки с на анализируемую точку, например на точку а (рис.5), против хода часовой стрелки.

(2)

где r_с — отстояние определяемой точки снимка от точки нулевых искажений.

Рис.5 Правило измерения углов φ при определении смещения точек снимка вследствие его наклона

Анализ формулы показывает:

· смещения ,возрастают при увеличении угла и уменьшении фокусного расстояния съемочной камеры;

· точки, расположенные на горизонтали h_ch_c, не смещаются;

· максимальные смещения точек при определенном значении r_с будут в точках, располагающихся на главной вертикали (cosφ = ±l);

· точки, расположенные от горизонтали h_ch_c в сторону положи­тельных абсцисс, смещаются к точке с, а в сторону отрицательных абсцисс — от точки с (на рис.6 a_0, b_0, d₀ , e₀ — положение точек на горизонтальном снимке).

При использовании снимков плановой съемки (а < 3°) можно применять упрощенные формулы:

или (3)

так как выражение имеет существенно меньшее значе­ние в сравнении с величиной f. В формуле выражены через х_с — абсциссу точки в системе координат v_ov — ось х, h_ch_c — ось у (рис. 5).

Изменение масштаба снимка

Различие по величине смещения точек за влияние угла наклона снимка обусловливает непостоянство масштаба по полю кадра. Ранее отмечалось, что точки, расположенные на линии h_ch_c, за влияние наклона не смещаются. Очевидно, масштаб по этой ли­нии будет постоянным и равным масштабу горизонтального снимка:

(4)

Горизонталь h_ch_c называют линией неискаженных масштабов. На прочих горизонталях масштаб также будет постоянным, но на каждой горизонтали свой. Его выражают формулой:

(5)

в которой х_с — абсцисса горизонтали при начале координат в точке с. Масштаб вдоль главной вертикали определяют по формуле:

(6)

Масштаб по произвольному радиальному направлению может быть вычислен по формуле:

(7)

В результате анализа формул 5 и 7 можно установить:

· масштаб по главной вертикали изменяется быстрее, чем после­довательно по горизонталям;

· в точке с масштаб бесконечно малого отрезка по вертикали и любому другому направлению равен масштабу в той же точке по горизонтали. Этот масштаб называют главным;

· масштаб в части снимка с положительными абсциссами мель­че, а в части с отрицательными абсциссами крупнее главного.

Используя формулы, можно решить ряд практичес­ких задач, например определить возможности выполнения метри­ческих действий непосредственно по снимку равнины с помощью его среднего масштаба. Такая задача может возникнуть, например, при нанесении промерами на снимок не изобразившихся по тем или иным причинам объектов (досъемка при дешифрировании). При создании кадастровых планов и карт досъемочные работы выполняют с использованием линейных промеров длиной 15... 25 мм на снимке. Средняя абсолютная погрешность измерения линий на снимке в полевых условиях — 0,15...0,20 мм. Средняя от­носительная погрешность при этом будет примерно 1/100. По­грешность за разномасштабность, обусловленная наклоном сним­ка, должна быть примерно той же и точнее.

Ранее установлено, что наиболее интенсивно масштаб снимка изменяется вдоль главной вертикали. Поэтому допустимость вы­полнения метрических действий непосредственно по снимку рав­нины должна определяться именно по этому направлению. Кри­терием допустимости может быть среднее относительное отклоне­ние знаменателя масштаба изображения вдоль главной вертикали (m_vv) от знаменателя главного масштаба снимка (m):

Аэрофотосъемку в целях создания кадастровых планов и карт выполняют преимущественно с использованием гиростабилизированных АФУ. Поэтому в большинстве случаев метрические дей­ствия непосредственно на снимках равнины можно выполнять с использованием единого главного масштаба, определяемого по известным значениям/и Н, с помощью измерений в натуре бази­сов или по координатам опознанных на снимках точек геодези­ческой опоры.

Для поиска путей решения той же задачи при недостаточной точности использования среднего масштаба рассмотрим рисунок 8.7, на котором тонкими линиями показана сетка квадратов (про­образ) с поворотными пунктами общей границы ао, b$, do и /₀, а также преобразованное за наклон снимка изображение прообраза. Поворотными пунктами последнего будут a, b, du I.

Для повышения наглядности характера преобразования в дан­ном случае использован простейший вариант — главная вертикаль снимка vov проходит через центр сетки и совпадает с одним из на­правлений ее сторон. Квадраты при этом преобразуются в трапеции. В общем же случае — в четырехугольники более сложной конфигурации. Для иллюстрации этого утверждения воспользуем­ся репродукцией картины Н. Н. Ге (рис. 8.8), на которой квадрат­ные элементы пола наблюдаются под значительным углом (в на­шей терминологии — под углом съемки ар) случайного направле­ния.

Вернемся к рисунку 8.7. При существенном изменении масш­таба изображения квадратов в пределах всей сетки, например в зо­нах при точках avid (обозначены окружностями), в пределах каж­дой из этих зон разномасштабность существенно меньшая.

Рис. 7. Искажение сетки квадратов на плановом снимке при совпадении направления главной вертикали с направлением продольных сторон исходной сетки (прообраза)

Рис. 8. Иллюстрация перспективного искажения произвольно ориентированной сетки квадратов относительно направления главной вертикали

Следовательно, необходимая точность выполнения метричес­ких действий непосредственно по снимку может быть достигнута путем использования отдельных масштабов для его разных зон — частных масштабов.

Искажение площадей

Непостоянство масштаба снимка равнины при приведет к искажению площадей. Относительная ошибка определения пло­щади выражается формулой, предложенной Н. Н. Веселовским:

где х_с — абсцисса центра измеряемого участка в принятой ранее системе коор­динат.

Проанализируем приведенную формулу:

искажение площади уменьшается с увеличением f и соответ­ственным увеличением высоты съемки;

искажение уменьшается также с приближением участка к гори­зонтали h_ch_c . Площади участков, центр которых расположен на го­ризонтали h_ch_c, не искажаются.

Поскольку положение горизонтали обычно не известно, то это заключение имеет чисто теоретическое значение. Но в частном случае площади участков, центр которых совмещается с главной точкой (строго — с точкой с), за наклон снимка не искажаются.

Очевидно, искажения площадей участков за наклон снимка в определенных его частях будут близкими между собой и могут оказаться в пределах установленных норм. Это зна­чит, что, используя частные масштабы зон, площади участков можно определять непосредственно по снимкам.

Искажение направлений

Наличие искажения направлений на наклонном снимке можно видеть на рисунке 7. Например, направление стороны сетки ае изменилось на . Здесь можно выявить также строгую закономер­ность в распределении значений искажений по полю снимка. В данном частном случае (v_ov направлена вдоль стороны сетки) на­правления, перпендикулярные v_ov, не исказятся. Иллюстрацией искажения направлений в общем случае может служить также репродукция картины Н. Н. Ге (рис. 8).

Определить искажения направления за наклон снимка можно с помощью рисунка 9. Исследуемое направление проходит через точки а и b (на рисунке показана правая верхняя часть снимка). Это направление пересечется с горизонталью h_ch_c в точке к под уг­лом . Опустив на линию аb перпендикуляр, получим точку d. Угол, образованный направления­ми перпендикуляра и главной вер­тикали, будет также равен А.. Введя в положение точки d поправку, определенную по формуле (2), найдем не смещенное за угол на­клона снимка положение этой точки — . Наклонный и гори­зонтальный снимок пересекаются по линии h_ch_c. Это значит, что точка к принадлежит и неискаженному направлению, проходящему через точку . Угол , образованный при этом, будет выражать значения иска­жения направления за наклон снимка.

Рис. 9. Геометрическая интерпрета­ция искажения направления на на­клонном снимке

Вычислить можно по формуле Я. И. Гебгарта:

где — кратчайшее расстояние от точки с до исследуемого направления.

Положения точки с и главной вертикали обычно неизвестны. Поэтому полученную формулу применяют при определении воз­можности использования конкретных снимков для решения графических задач непосредственно по снимкам, вычисляя при этом предельные искажения. Для этого можно использовать упро­щенную формулу при различных аргументах и фокусных рассто­яниях

5. Влияние рельефа местности на метрические свойства снимков

Смещение точек снимка

Сечение горизонтального снимка Р_о и земной поверхности (с точками А, В и D) отвесной плоскостью, проходящей через центр проекции S, показано на рисунке 10. Эта плоскость пересечет снимок по линии, проходящей через точку надира п. Здесь же, в данном случае, располагаются точки о и с. Пересечем местность произвольной горизонтальной плоскостью Е. Точки А₀ и В_о — ортогональные проекции точек А и В на плоскость Е. Превыше­ния точек А и В над плоскостью Е соответственно -h_A и +h_В. На снимке точки местности и их ортогональные проекции на плос­кость Е изобразятся соответственно точками а и b, a₀ и b_о. Заме­тим, что точка а, с отрицательным превышением, сместилась от­носительно точки а₀ к точке надира, а точка b, с положительным превышением, — от точки надира. Величины a_oa и b_ob — смеще­ния точек а и b за влияние рельефа местности. Изображение точ­ки местности D, лежащей на отвесном проектирующем луче, не сместится, независимо от ее превышения над плоскостью Е. Вы­вод: точки снимка за влияние рельефа местности смещаются по направлению к точке надира или от нее в зависимости от знака превышения.

Рис. 10. Смещение точек снимка вследствие влияния рельефа местности

Смещения точек за влияние рельефа местности определяют по формуле:

где — отстояние определяемой точки на снимке от точки надира; h — превыше­ние точки над горизонтальной плоскостью, принятой за исходную; H—высота съемки над той же плоскостью; т— знаменатель масштаба изображения, отнесен­ного к той же плоскости.

Тема 5: Пара снимков

План:

1. Значение зрительного аппарата человека при стереографическом восприятии

2. Стереоскопическая съемка. Стереоскопический эффект

3. Способы стереоскопического наблюдения снимков

4. Поперечный и продольный параллаксы точек снимка

5. Определение превышений точек местности по паре снимков

6. Измерительные стереоприборы

Рис. 3. Изображение отвесной линии на паре снимков идеального случая съемки

Разность ординат соответственных точек пары снимков назы­вают поперечным параллаксом точки:

На реальных снимках в общем случае q 0. Такие снимки, если значение q превышает определенные допуски, преобразуют (трансформируют). Ординаты после преобразования называют трансформированными и обозначаются и . Для трансформированных ординат должно выполняться условие:

Из этого можно сделать вывод: поперечные параллаксы явля­ются функцией некоторых величин, определяющих взаимное по­ложение пары снимков (элементов взаимного ориентирования снимков).

Разность абсцисс пары соответственных точек на левом и пра­вом снимках называют продольным параллаксом точки:

На реальных снимках абсциссы и соответственно продольные параллаксы будут искаженными (вспомним о смещении точек снимка вследствие его наклона). Следовательно, продольные па­раллаксы определяемых точек предварительно должны быть осво­бождены от искажений, т. е. трансформированы. Аналогично пре­дыдущему трансформированные абсциссы и продольные парал­лаксы обозначают добавочным символом:

Фотосхемы

Фотосхемой называют фотографическое изображение местнос­ти, составленное из рабочих площадей снимков. Материалом для монтажа фотосхем служат контактные и, реже, увеличенные снимки.

Удобнее изготавливать одномаршрутные фотосхемы. Если воз­никает необходимость в обеспечении фотосхемами территорий, выходящих по площади за пределы одномаршрутной фотосхемы, монтируют несколько одномаршрутных фотосхем. Наклеивают их на основу одну под другой. Это позволяет избежать в некоторых случаях значительных расхождений ситуационных элементов в полосе поперечного перекрытия фотосхем. Маршрутные границы рабочих площадей фотосхем, проведенные по их идентичным точ­кам, могут существенно различаться по начертанию.

Возможность изготовления единой многомаршрутной фотосхе­мы при благоприятных условиях (местность равнинная, снимки гиростабилизированные) не исключается.

Преимущества фотосхем:

1) для их изготовления не требу­ется геодезической подготовки снимков и на монтажные работы требуется мало времени;

2) Фотосхемы можно использовать как приближенный картографический мате­риал на стадии предварительного изучения территорий и эскизно­го межевания.

3) фотоизображение содержит большой объем самой свежей информации о состоянии угодий, объектов инфраструктуры, водоемов и др.

4) Фотосхемы — более удобный материал, чем отдельные снимки, для тех видов дешиф­рирования, в которых требуется выявление взаимосвязей элемен­тов ландшафта, закономерностей строения рельефа на больших территориях, например при почвенном дешифрировании или ме­лиоративных изысканиях.

5) Фотосхемы — незаменимый материал при выпол­нении дешифровочных работ с борта самолета или вертолета (аэровизуальное дешифрирование).

Стереофотосхемы

При выполнении некоторых видов дешифровочных работ возникает необходимость в стереоскопи­ческом изучении рельефа на территории значительной протяжен­ности. Средне-масштабные и крупномасштабные плановые космичес­кие снимки получают с помощью длиннофокусных съемочных си­стем с узким углом поля изображения. Рельеф будет восприниматься сглаженным, за пределами порога стереоскопического восприятия останутся элементы микро- и даже мезорельефа.

Задача расширения обзорности может быть решена путем создания стерео-фотосхем.

Стереофотосхема — пара фотосхем, одна из которых смонти­рована из левых, а другая из правых половин комплекта перекры­вающихся снимков.

Принцип их изготовления заключается в следующем. Каждый снимок, кроме крайних в маршруте, используют дважды при последовательном стереоскопическом наблюдении: в одной паре как левый, в другой — как правый. Если из каждо­го снимка выделить его левую (л) и правую (п) части путем инди­видуального пореза по линиям, проходящим через пары соответ­ственных точек перекрывающихся снимков, и наклеить эти части на отдельные основы, полу­чим пару фотосхем. Наблюдая их под стереоскопом, получим стереомодель маршрута. Некоторые части снимков после пореза окажутся лишними.

Пары точек, определяющие направление порезов, должны иметь примерно одинаковые высоты. Вследствие невыполнения этого условия, образуются так называемые провалы — видимые относительные вертикальные смещения или перекосы смежных стереомоделей.

Увеличенные снимки

При недостаточной дешифрируемости снимков специалист прибегает к способам повышения дешифрируемос­ти — увеличение изображения, повышение его контраста, умень­шение смаза, фильтрация и др.

По экономическим соображениям съемку выгодно выполнять в масштабе более мелком, чем масштаб картографирования. Предел уменьшения съемочного масштаба определяется возможностями отображения на снимках необходимых объектов местности и обеспечения достаточной точности выполнения метричес­ких действий по ним. В большинстве случаев исходные снимки не обеспечивают достаточной точности, а иногда и возможности, ре­шения определенных задач.

Линейная разрешающая способ­ность зрительного аппарата человека для монокулярного и бино­кулярного зрения определяется значениями 20 и 40 мм^-1 со­ответственно. Поэтому реальная разрешающая способность зрительного аппарата уменьшится по крайней мере вдвое. В итоге оказывается, что средняя реальная разрешающая способность зрительного аппа­рата при анализе снимков характеризуется значением 7... 10 мм^-1 и меньше.

Современные аэро- и космические снимки благодаря высоко­му качеству объективов съемочных систем, использованию компенсирующих смаз изображения устройств и устойчивых в полете носителей имеют разрешающую способность 60...80 мм^-1 и более. Это дает возможность соответственно в восемь—десять раз умень­шить съемочный масштаб. Дешифрируемость таких снимков до­водят до нужного уровня путем их увеличения.

Используется два варианта:

· оптическое

· фотографическое уве­личение.

В оптическом 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 труб при раздельном показе жилых и нежилых сельских построек и т. п.).

При дешифрировании малых по площади объектов, обозначае­мых на снимках границами с условными знаками внутри контура, переход к более дорогому фотографическому увеличению неизбе­жен, если дешифрируют непосредственно снимок. Например, при создании кадастровых карт в масштабе 1:10000 пашни, многолетние насаждения и культурные пастбища на осу­шаемых землях наносят на план, если площадь их на плане пре­вышает 2 мм². На снимках, размер стороны окажется настолько малым, что размещение внутри него хотя бы одного условного знака невозможно.

Необходимость увеличения снимков обусловливается также обеспечением достаточной точности выполнения метрических ра­бот. Такие работы возникают в основном при полевой инструмен­тальной досъемке не отобразившихся на снимках объектов. Абсо­лютная погрешность фиксации концов измеряемых на снимках отрезков остается примерно постоянной при значительном (до 4...6) увеличении изображения. Дальнейшее увеличение кратности приводит к монотонному возрастанию погрешности. Поэтому относительная погрешность измерения отрезков на оптимально увеличенном снимке сокращается примерно пропорционально кратности увеличения.

Очевидно, точность измерения координат точек по увеличен­ным снимкам с помощью дигитайзера, координатографа и других измерительных устройств будет аналогично повышаться.

2. Цифровые модели местности, планы, карты

Использование новейших типов съемочных систем, переход к компьютерным технологиям и информационным системам по­зволяют получать и хранить полученную информацию о местно­сти в виде цифровых моделей, которые при необходимости могут быть представлены в визуализированном виде (на экране мони­тора или в графическом виде на бумаге). Графические планы и карты стали вторичны по отношению к цифровым моделям мест­ности.

Моделью принято называть результат описания (моделирова­ния) какого-либо объекта, процесса или явления. Модель позво­ляет заменить изучаемый объект или явление его упрощенной формой без потери необходимой информации о нем. Модель не обязана быть абсолютно тождественной самому прообразу, но должна обладать достаточностью. Под достаточностью модели по­нимают такое ее приближение к прообразу, при котором погреш­ности модели не превышают допустимые погрешности измерения параметров прообраза.

Процесс создания и изучения моделей — моделирование — одна из основных категорий теории познания: на идее моделиро­вания, по существу, базируется любой метод научного исследова­ния, как теоретический, так и экспериментальный.

Моделирование может быть семантическим (словесным), ана­логовым и математическим.

В фотограмметрии наиболее широкое распространение полу­чило математическое моделирование, которое описывает изучае­мые объекты или явления в виде:

формул (аналитические модели);

геометрических образов (геометрические модели);

массивов чисел (цифровые модели).

Цифровая модель местности (ЦММ) представляет собой много­мерную цифровую запись информации о местности на магнитном носителе. В цифровых информационных потоках информация хранится поэлементно. Каждый элемент ЦММ имеет п численных характеристик, три из которых — пространственные координаты точки местности, остальные — закодированные числами семанти­ческие характ