Основные виды и методы фототопографических съемок

ФЛекция 1

Введение

1. Общее понятие о дисциплине «Фотограмметрия». Задачи и содержание курса, его связь с другими дисциплинами;

Основные виды и методы фототопографических съемок

Краткий исторический очерк развития аэрофотогеодезических методов картографирования и современное состояние фотограмметрии

1. Общее понятие о дисциплине «Фотограмметрия». Задачи и содержание курса, его связь с другими дисциплинами;

Фотограмметрия[1] – научная дисциплина, изучающая способы оп­ре­деления формы, раз­меров и пространственного положения объек­тов в заданной координатной сис­теме по их фотографическим и иным изо­бра­жениям.

Фотограмметрия выделилась из геодезии в начале прошлого столе­тия благодаря при­ме­нению новых начал измерительной техники, бази­рую­щихся на способности объектива стро­ить изображения объектов, возмож­ности регистрации этого изображения фотохимиче­скими мето­дами и из­мерения его с помощью оптических, механических или элек­тронных при­боров и инструментов.

Термин «фотограмметрия» происходит от греческих слов: fotos – свет; gramma – запись; metro – измеряю. Фотограмметрия оп­ределяет формы, размеры и положения предметов в пространстве по их фотографическим изображениям.

Их достиже­ниями оп­ределяется и современное состояние фотограмметрии, в ко­тором можно выделить несколько направлений:

фототопографию (аэрофототопографию), изучающую методы и технические средства соз­дания планов и карт по цифровым или анало­говым изображениям земной поверхности, полученным с летательного аппарата;

прикладную фотограмметрию, изучающую вопросы применения фо­тограмметрии в ин­тересах различных областей науки и техники – в строи­тельстве, архитектуре, медицине, гео­логии, военном деле и т. п.;

космическую фотограмметрию, изучающую вопросы применения фотограмметрии для получения и обработки снимков Земли, планет и иных небесных тел, полученных непосредственно из космоса (с борта космического аппарата) или с помощью спускаемых аппаратов.

Появившиеся в конце XX в. технические средства и ме­тоды по­лу­чения, об­ра­ботки и хранения цифровых изображений при­дали фото­грамметрии новый им­пульс и обу­словили возникновение и развитие циф­ровой фотограмметрии, основанных на применении элек­тронных вычис­лительных машин.

Основные виды и методы фототопографических съемок

Фототопография, как составная часть фотограмметрии, решает за­дачи определения коор­динат точек местности, составления топографи­ческих карт и цифровых моделей местно­сти по результатам фотограм­метриче­ской обработки ее изображений.

Фототопографической съемкой называют комплекс про­цес­сов, выполняемых для создания топографических или специальных карт и планов по материалам фотосъемки. В этот комплекс входит фо­то­графиро­вание местности, полевые геодезические работы по опре­деле­нию коорди­нат опорных точек и камеральные фотограмметриче­ские ра­боты, результа­том которых является топографический или спе­циальный план (карта) местности.

В зависимости от применяемых технических средств, выполняе­мых при фототопографической съемке, ее делят на наземную и воз­душную, или аэро­фотото­пографическую съемку (рис. 3).

Наземная фототопографическая съемка основана на ис­поль­зовании назем­ных фотоснимков исследуемой территории, полу­чен­­ных с по­мощью фототеодолитов с кон­цов некоторого базиса. Об­ра­ботку полу­ченных фотоснимков выполняют стереофотограм­метри­че­­ским ме­тодом, с помощью специальных приборов. Этот метод съемки иног­да называют фототеодолитной, или наземной стереофото­грам­метрической съемкой. В совре­менных условиях об­ласть ее приме­не­ния ограничивается съемкой карьеров, горных выра­боток, а также изу­че­нием деформации инженерных сооружений (в том числе высот­ных башен, зданий, плотин и т. п.).

Аэрофототопографическая съемка предусматривает фото­гра­фирование мест­но­сти аэрофотоаппаратом, установленном на воз­душ­ном носителе (самолете, вертолете, кос­мическом аппарате и т. п.), и по­сле­дующую обработку полученных результатов. В зависимо­сти от при­ме­няемых методов обработки результатов аэрофотосъемки разли­чают два метода аэрофототопографической съемки: комбинированный и сте­реото­пографический.

Комбинированный метод аэрофототопографической съемки ос­нован на использо­ва­нии свойств одиночного снимка и предполагает по­лучение плановой (контурной) части карты в камеральных усло­виях, а высот­ную часть – в полевых. При этом камеральные ра­боты вклю­чают операции по сгущению полевого обоснования и изготовле­ние контурных фо­топланов, а полевые – съемку рельефа приемами мен­зульной съемки. В виду значительной трудоемкости и большого объ­ема полевых работ ком­бинированный метод в настоящее время свою актуальность потерял.

Стереотопографический метод решает задачу составления карты на основе свойств пары снимков и в современных условиях явля­ется основным методом картографиро­вания. Применение стерео­топо­гра­фического метода предполагает составление плановой (кон­турной) и вы­сотной части карты в камеральных условиях.

В стереотопографическом методе, в зависимости от применяемых ме­тодов и прибо­ров, различают два способа обработки снимков: уни­вер­сальный и дифференцированный.

Дифференцированный способ решает задачу обработки снимков на нескольких при­борах, одна часть которых (фототрансформатор) приме­няется для изготовления контурного фото­плана, а другая часть (стерео­метр) – для рисовки рельефа (горизонталей). Дифференци­ро­ванный спо­соб обработки материалов аэрофотосъемки широко приме­нялся до 60-х гг. прошлого столетия, когда на смену ему пришел более точный и производительный универ­сальный способ.

Универсальный способ обработки снимков основан на применении мето­дов и прибо­ров, позволяющих по результатам обработки пары сним­­ков определить одновременно пла­новые координаты и высоты то­­чек. Все процессы такой фотограмметрической обработки выполня­ются на одном приборе.

Создание топографического плана (карты) фототопографическим ме­­­то­­дом свя­зано с дешифрированием сним­ков и обеспечением их опор­­­ными точ­ками.

Дешифрирование снимков – процесс распознавания изобра­жен­­ных на снимках объектов и определения их характери­стик.

Опорными точками в фотограмметрии называют опознанные на снимках контур­ные точки, необходимые для преобразования изо­бра­жения снимка и представления конеч­ных ре­зультатов в требуемой коор­динатной системе. Координаты опорных точек определяют в ре­зуль­тате поле­вых геодезических или камеральных фотограмметриче­ских работ. Во втором слу­чае речь идет о построении по снимкам од­ного или не­скольких мар­шрутов сети фототриан­гуляции, опираю­щейся на редкую сеть точек с известными гео­дезическими координа­тами. Число опор­ных точек на ка­ждом снимке оп­ределяется методом их последующей обработки.