Геометрические свойства аэрокосмических и наземных снимков

Методическое пособие,

Программы и

Контрольная работа

по курсу

Фотограмметрия

Подлежит возврату в

деканат заочного

отделения факультета

дистанционных форм обучения

Для студентов 4 курса специальностей

120101.65 - прикладная геодезия,

120303.65 - городской кадастр

и 3 курса специальности

020501 - картография

Москва 2012

Составители - Краснопевцев Б.В., профессор кафедры фотограмметрии,

Курков В.М., доцент кафедры фотограмметрии.

Методическое пособие, программы и контрольная работа по курсу "фотограмметрия". –М.: МИИГАиК, 2012, -74 с.

Ил. 27.

Методическое пособие написано в соответствии с утверждёнными программами курса "фотограмметрия" по специальностям "прикладная геодезия", "городской кадастр" и "картография", рекомендовано кафедрой фотограмметрии и утверждено к изданию методической комиссией факультета дистанционных форм обучения МИИГАиК.

В методическом пособии изложены основные разделы теоретического курса "фотограмметрия" и контрольная работа, даны рекомендации по её выполнению.

Для студентов 4 курса специальностей 120101.65 - прикладная геодезия,

120303.65 - городской кадастр

и 3 курса специальности 020501 - картография.

Рецензенты:

А.В. Говоров, к.т.н., доцент кафедры фотограмметрии

Московского государственного университета

геодезии и картографии (МИИГАиК),

П.Н. Бруевич, к.т.н., профессор Московского государственного

горного университета

©Московский государственный университет геодезии и картографии

(МИИГАиК)

Содержание

Введение..............................................................................................................................с. 4

Рабочая программа дисциплины "Фотограмметрия"

для специальности "Прикладная геодезия".....................................................................5

Рабочая программа дисциплины "Фотограмметрия и дистанционное зондирование

территории" для специальности "Городской кадастр".......................................................8

Рабочая программа дисциплины "Фотограмметрия"

для специальности "Картография".................................................................................11

1. Фотограмметрия и области её применения.................................................................13

2. Основные события в истории фотограмметрии..........................................................14

3. Цифровые карты (планы)...............................................................................................18

4. Цифровая фотограмметрическая система....................................................................19

5. Стереопара и стереоскопическая модель.....................................................................21

6. Условия получения стереопары и способы наблюдения стереомодели...................23

7. Способы стереоскопического измерения снимков.....................................................24

8. Основные элементы центральной перспективной проекции

кадрового фотоснимка...................................................................................................25

9. Рабочие площади снимка и стереопары.......................................................................27

10. Системы координат, применяемые при фотограмметрической

обработке снимков.........................................................................................................27

11. Система координат фотограмметрического сканера………………………..............29

12. Система координат снимка. Элементы внутреннего

ориентирования снимка................................................................................................30

13. Особенности измерения координат на цифровом снимке.........................................32

14. Система координат объекта. Элементы внешнего ориентирования

снимка.............................................................................................................................33

15. Элементы внешнего ориентирования пары снимков..................................................35

16. Системы координат модели объекта.

Элементы взаимного ориентирования пары снимков................................................36

17. Продольный и поперечный параллаксы.......................................................................37

18. Точность определения координат точек объекта

по измерениям стереопары...........................................................................................38

19. Технологическая схема стереофотограмметрической съёмки...................................40

20. Фототриангуляция..........................................................................................................42

21. Фотограмметрическая обработка одиночной стереопары.........................................45

22. Фотограмметрическая обработка одиночного снимка...............................................47

23. Цифровая модель рельефа местности. Матрица высот..............................................48

24. Фототрансформирование снимков...............................................................................50

25. Принцип цифрового ортофототрансформирования снимков....................................51

26. Цифровое ортофототрансформирование снимков равнинной местности................54

27. Монтирование фотоплана..............................................................................................55

28. Съёмка рельефа и контуров...........................................................................................56

29. Наземная стереофотограмметрическая съёмка...........................................................58

30. Кадастровые картографические документы................................................................68

Литература.............................................................................................................................69

Контрольная работа..............................................................................................................70

Введение

Курс "Фотограмметрия'' изучается студентами-заочниками с целью освоения теоретических основ и приобретения практических навыков по использованию методов и технических средств фотограмметрии применительно к получению топографической информации о местности и к решению разнообразных не топографических задач.

Согласно учебному плану студенты-заочники специальностей "прикладная геодезия", "городской кадастр" и "картография" должны изучить теоретическую часть дисциплины "Фотограмметрия'', выполнить контрольную и курсовую работы.

Контрольную работу студенты выполняют самостоятельно до прибытия в вуз на сессию и присылают её в деканат на проверку. Чтобы выполнить задания контрольной работы, необходимо изучить теоретические разделы данного методического пособия и рекомендации по выполнению этих заданий.

Закрепление теоретического курса и освоение практических навыков фотограмметрической обработки снимков студенты выполняют в вузе во время лабораторно-экзаменационной сессии. В период сессии студенты выполняют и защищают курсовую работу. Положительные результаты защиты курсовой работы оцениваются зачетом.

При положительных оценках контрольной и курсовой работ студенты допускаются к сдаче экзамена.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины «фотограмметрия»

Рекомендуется для направления подготовки дипломированного специалиста 120100 - Геодезия, специальность 120101.65 - Прикладная геодезия

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теории фотограмметрии, методов и технологий получения и фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков для создания и обновления топографических и кадастровых карт и других документов о местности.

Задачи дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков, достаточных для планирования комплекса работ по фотограмметрической обработке снимков, получаемых аэрокосмическими и наземными съёмочными системами.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Изучившие дисциплину «Фотограмметрия» должны знать:

- теоретические основы фотограмметрии;

- методы и системы, используемые при фотограмметрической обработке снимков;

- технологии создания и обновления топографических карт и планов.

Изучившие дисциплину "Фотограмметрия" должны уметь:

- обосновать варианты технологий создания и обновления топографических и кадастровых карт и планов фотограмметрическими методами;

- выполнять весь комплекс фотограмметрических работ.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Фотограмметрия и области ее применения.

Краткий обзор истории фотограмметрии. Роль российских ученых и инженеров в развитии фотограмметрии.

Наземная фотограмметрия

Фотограмметрические и цифровые съёмочные камеры, при меняемые в наземной фотограмметрии. Фотограмметрическая калибровка съёмочных камер.

Основные случаи стереофотограмметрической съёмки. Особенности фотограмметрической обработки одиночных и стереопар наземных снимков. Использование известных значений элементов внешнего ориентирования и других опорных данных при фотограмметрической обработке наземных снимков.

Точность наземной стереофотограмметрической съёмки. Выбор оптимальных параметров наземной стереофотограмметрической съёмки.

Фотограмметрические и стереофотограмметрические методы наземной съёмки статических и динамических объектов.

Трехмерные лазерные сканеры и их применение в наземной фотограмметрии. Принцип формирования дискретной трехмерной модели объекта съёмки трехмерным лазерным сканером. Внешнее ориентирование трехмерной модели по опорным точкам. Объединение и внешнее ориентирование отдельных дискретных моделей в общую модель объекта. Создание цифровых моделей рельефа и цифровых векторных моделей объекта по материалам трехмерного лазерного сканирования. Комбинированная фотограмметрическая обработка материалов трехмерного лазерного сканирования и фотографической съёмки объекта.

Применение методов наземной фотограмметрии в топографии, промышленности, архитектуре и строительстве.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины «Фотограмметрия и

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теории фотограмметрии, методов и технологий получения и фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков для создания и обновления топографических и кадастровых карт и других документов о местности.

Задачи дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков, достаточных для планирования комплекса работ по фотограмметрической обработке снимков получаемых аэрокосмическими и съёмочными системами.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Изучившие дисциплину «Фотограмметрия и дистанционное зондирование территорий» должны знать:

- теоретические основы фотограмметрии;

- методы и системы, используемые при фотограмметрической обработке снимков;

- технологии создания и обновления топографических карт и планов;

Изучившие дисциплину "Фотограмметрия" должны уметь:

- обосновать варианты технологий создания и обновления топографических и кадастровых карт и планов фотограмметрическими методами;

- выполнять весь комплекс фотограмметрических работ.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Фотограмметрия и области ее применения.

Краткий обзор истории фотограмметрии. Роль российских ученых и инженеров в развитии фотограмметрии.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины «фотограмметрия»

Рекомендуется для направления подготовки дипломированного специалиста

по специальности 020501 - картография

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью преподавания дисциплины "Фотограмметрия" студентам картографической специальности является обеспечение их знаниями методов фотограмметрической обработки снимков поверхностей Земли и других планет с целью создания карт разного назначения на эти поверхности.

В связи с тем, что аэрогеодезическое производство перешло на изготовление цифровых карт, которые наиболее оперативно создаются по аэрокосмическим и наземным снимкам, картографы должны знать современные методы цифровой фотограмметрической обработки этих снимков.

Задачи дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков в области фотограмметрической обработки снимков на цифровых фотограмметрических системах с целью создания цифровых и графических карт разных масштабов и различного назначения по аэрокосмическим и наземным снимкам.

Для успешного освоения теоретических и практических основ "Фотограмметрии" студентам необходимы знания по дисциплинам: высшая математика, физика (раздел "Оптика"), геодезия, теория ошибок. Изучение дисциплины "Фотограмметрия" будет способствовать лучшему усвоению дисциплин: математическая картография, дешифрирование, геоинформационное картографирование, проектирование и составление карт.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

По окончании изучения курса "Фотограмметрия" студент картографической специальности должен иметь представление о современных технологиях и методиках фотограмметрической обработки наземных, аэро- и космических снимков с целью создания цифровых карт поверхности Земли и планет Солнечной системы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Применение фотограмметрии в картографии и для решения научных и инженерных задач. Краткий исторический обзор развития фотограмметрии и роль отечественных ученых.

Фототриангуляция

Назначение и классификация фототриангуляции. Способы построения маршрутной и блочной фототриангуляции. Точность фототриангуляции.

Трансформирование снимков. Монтирование ортофотоплана

Назначение и способы трансформирования снимков. Влияние угла наклона аэрофотоснимка и рельефа местности на положения точек на этом снимке. Цифровое трансформирование снимков. Монтирование цифрового ортофотоплана.

Снимков

Для стереоскопического измерения снимков используют два способа: мнимой марки и реальной марки.

Способ мнимой марки(рис. 4, а), предложенный Ф.Штольцем (Германия) в 1892 г., основан на том, что на каждый снимок стереопары проектируется одинаковое изображение измерительной марки. В результате наблюдатель каждым глазом видит участок снимка с маркой. Т.к. марки имеют одинаковую форму, размер и цвет, то при приближении к соответственным точкам они сливаются в одну мнимую стереоскопическую марку. При совмещении марок с соответственными точками (m и m') стереоскопическая марка будет восприниматься лежащей на поверхности стереомодели в точке М. При смещении, например, правой марки с точки m' на точку k' стереоскопическая марка будет восприниматься перемещающейся по высоте в пространстве стереомодели с точки М на точку К. Следовательно, перемещая обе марки по снимкам и совмещая их с соответственными точками, можно измерить координаты точек в пространственной системе координат модели. Этот способ был использован К.Пульфрихом при конструировании стереокомпаратора - первого стереофотограмметрического прибора и применяется в большинстве стереофотограмметрических приборов и систем.

Способ реальной марки (рис. 4, б), предложенный канадским фотограмметристом Е.Девилем (E.Deville) в 1902 г., заключается в том, что в пространство стереомодели вводится экран, имеющий в центре светящуюся точку, которая служит реальной измерительной маркой. Этот способ не нашел широкого применения в фотограмметрии.

Форму, размер и цвет измерительной марки оператор устанавливает с учётом особенностей наблюдаемых изображений. Используемые формы марки это крест, точка, кольцо и др. Цвет марки устанавливают в зависимости от цвета снимков. При измерении чёрно-белых снимков цвет марки лучше устанавливать жёлтый или светло-зелёный, т.к. эти цвета позволяют хорошо наблюдать марку на темных участках и не утомляют глаза. На светлых участках можно использовать синий цвет. При использовании анаглифического способа цвет марки должен быть жёлтый, белый или чёрный.

Сканера

Для того чтобы аналоговый снимок можно было обработать с помощью компьютера, его нужно преобразовать на фотограмметрическом сканере в цифровую форму. Система координат сканера c'x'y' (рис. 9) задаётся направляющей (y') и перемещающейся по ней кареткой x', расположенной под углом 90⁰ к направляющей. На каретке закреплена светочувствительная линейка ПЗС (прибор с зарядовой связью). ПЗС состоит из квадратов-пикселей, содержащих информацию об оптической плотности и цвете (три основных цвета: красный, зелёный, синий) данного участка изображения. Изменение оптической плотности от белого до чёрного цвета задаётся цифрами от 0 до 256, 512 или 1024. Также задаются три основных цвета.

Рис. 9

y'

x'

ПЗС

c'

Чтобы устранить геометрические искажения, вносимые фотограмметрическим сканером, его тщательно калибруют и юстируют перед выполнением сканирования фотофильма. Для фотограмметрического сканера точность позиционирования каждого пикселя изображения должна быть не больше 2-3 мкм, а минимальный размер пикселя оптического разрешения равен 5-8 мкм. Для сравнения скажем, что точность позиционирования пикселя для обычного планшетного полиграфического сканера в десятки раз хуже.

Калибровку сканера периодически выполняют по контрольной сетке, представляющей собой стеклянную пластинку с выгравированными на ней взаимно перпендикулярными линиями, отстоящими друг от друга на расстоянии 10 или 5 мм. Точность нанесения линий равна 1 мкм. Инструментальные погрешности (разномасштабность, неперпендикулярность и др.) записываются в память сканера и при сканировании снимков их используют для введения в координаты точек снимков.

При сканировании аналогового изображения следует правильно выбрать размер пикселя сканирования, и он должен соответствовать разрешающей способности снимка. Если интегральная разрешающая способность фотоснимка (плёнка + объектив) R = 50 лин/мм, размер пикселя должен быть Δ = 1/2R = 0,01 мм. Сканирование с меньшим разрешением нерационально, поскольку это никак не повышает точность измерений, а лишь только увеличивает размер снимка и приводит к расходу ресурсов памяти и времени на обработку.

В результате сканирования получается цифровой снимок, координаты точек которого записаны в системе координат сканера. При дальнейшей обработке их преобразуют в систему координат снимка.

Цифровом снимке

Цифровое изображение представляет собой прямоугольную матрицу, каждый элемент которой – пиксель - имеет свое определенное положение, заданное номером столбца j и строки i, которые в силу своей прямоугольной структуры и задают систему координат цифрового изображения (рис. 11, а).

Эта система координат - левая. Начало координат находится в левом верхнем углу (точка с'), где расположен нулевой пиксель. Ось x_j направлена вправо и вдоль неё идёт счёт столбцов j. Ось y_i направлена вниз и вдоль неё идёт счёт строк i. Координаты центра любого пикселя определяются так:

x_j = j + 0,5, y_i = i + 0,5,

где jи i – номера столбца и строки матрицы цифрового изображения. Для закрашенного пикселя (j = 5, i = 3) координаты будут x_j = 5,5 и y_i = 3,5.

Для перехода от пиксельных координат к метрическим координатам нужно умножить пиксельные координаты на метрический размер пикселя D, заданный при сканировании снимка или при изготовлении матрицы цифровой фотокамеры, т.е.

x' = D´x_j и y' = D´y_i.

Если D = 10 мкм, то метрические координаты закрашенного пикселя будут
x' = 5,5´10 = 55 мкм и y' = 3,5´10 = 35 мкм.

В ЦФС часто систему координат исходной матрицы цифрового изображения пересчитывают из левой системы в правую, перенося начало системы координат из левого верхнего в левый нижний угол. В результате оси метрических координат будут иметь направления: ось x_j - вправо, а ось y_i - вверх.

В ЦФС измерения цифрового изображения выполняются на экране монитора путём позиционирования измерительной марки на точку изображения. При выводе на экран цифрового изображения в масштабе 1:1 (такой вывод еще называется истинный размер) пиксель исходного изображения совпадает с пикселем экрана монитора. В этом случае, если размер пикселя исходного изображения, например, равен 12 мкм, а размер пикселя экрана монитора - 240 мкм, то отображение изображения на экране монитора соответствует оптическому увеличению 20 крат. При таком увеличении дискретность перемещения измерительной марки равна пикселю и, соответственно, измеренные координаты будут зафиксированы до одного пикселя.

Увеличение точности измерения координат можно достичь за счет увеличения исходного изображения в n раз. В этом случае один пиксель исходного изображения отображается в нескольких пикселях экрана монитора, например, при увеличении 2:1 на 4 пикселях монитора, 3:1 на 9 пикселях и т.д. Пропорционально увеличению увеличивается дискретность перемещения измерительной марки, а значит и точность фиксирования координат. Координаты увеличенного изображения определяются по формулам:

.

На рис. 11, б показано, как при увеличении в 4 раза пиксель исходного изображения отображается на 16 пикселях монитора. На исходной матрице закрашенный пиксель имеет нумерацию j = 5, i = 3. На подматрице закрашенный пиксель имеет нумерацию j' = 2, i' = 1. Следовательно, пиксельные координаты центра закрашенного пикселя подматрицы будут

x_j =5+ =5,625, y_i =3+ =3,375,

а метрические координаты при D =10 мкм будут x' =56,25 мкм, y' =33,75 мкм.

Однако за счет увеличения изображения увеличивать точность измерений до бесконечности нельзя. Максимально разумные увеличения 2-3 крата. Дальнейшее увеличение приводит к потере измеряемых объектов (точек), т.к. на экране появляются изображения пикселей, а изображение объекта размывается. Однако оператору необходимо измерять не пиксели, а объект (некий образ), который складывается из множества пикселей.

Достижение подпиксельной точности возможно не только за счет увеличения изображения. В настоящее время существуют алгоритмы, позволяющие выполнять виртуальный пересчет матрицы исходного изображения относительно положения измерительной марки, и таким образом увеличивать точность измерений.

Система координат объекта

По измерениям стереопары

Чтобы получить формулы, по которым можно рассчитать точность определения координат точек сфотографированного объекта по измерениям стереопары, воспользуемся формулами идеального случая аэросъёмки. Идеальный случай аэросъёмки подразумевает следующие условия.

1. Базис фотографирования B параллелен координатной оси Х, поэтому его проекции на координатные оси B_X = B, B_Y = B_Z = 0.

2. Снимки расположены горизонтально, т.е. углы w_Л = a_Л = k_Л = w_П = a_П = k_П = 0, и системы координат левого S_Лx⁰_Лy⁰_Лz⁰_Л и правого S_Пx⁰_Пy⁰_Пz⁰_П снимков параллельны системе координат ОХУZ объекта.

Формулы получим в системе координат S_ЛXYZ, т.е. X_Sл = Y_Sл = Z_Sл = 0. В формулах общего случая аэросъёмки приравняем нулю указанные выше элементы внешнего ориентирования и получим следующие формулы.

X = , Y = , Z = . (13)

Видно, что точность вычисления плановых координат Х и Y зависит от точности измерения на стереопаре координат x, y и продольного параллакса p, а точность вычисления высоты Z - только от точности измерения продольного параллакса p. С учётом этого, продифференцировав формулы (10), получим

dX = , dY = , dZ = .

Перейдем к средним квадратическим погрешностям, учитывая следующие замены: , = р = b и p² = . В результате получим

, , ,

где m_X, m_Y, m_Z - средние квадратические погрешности вычисления координат точек объекта,

m_x, m_y, m_p - средние квадратические погрешности измерения координат и продольного параллакса на стереопаре,

b - базис фотографирования в масштабе снимков.

Если принять, что погрешности измерений m_x, m_y, m_p примерно равны, то

.

Вторые члены подкоренных выражений будут иметь максимальные величины при максимальных значениях координат х и у, т.е. погрешности m_X и m_Y будут иметь максимальные величины на точках, расположенных в углах стереопары. В этом случае х = у = b, и . В результате формулы расчёта точности определения координат точек сфотографированного объекта по измерениям стереопары принимают вид:

(14)

где m_XY = и m_xy = - средние квадратические погрешности планового положения точек на объекте и на стереопаре.

Если предположить, что:

1) снимки получены в идеальной центральной проекции,

2) построение модели объекта выполнено без погрешностей,

3) измерительный прибор не вносил своих погрешностей,

то m_x, m_y и m_p будут погрешностями наведения измерительной марки на точки стереопары, значения которых m_x » m_y » m_p » 5 мкм. Однако из-за влияния различных источников, действия которых проявляются при съёмке и при обработке снимков, реальная точность измерения снимков колеблется от 7 до 20 мкм.

Так,аналоговые снимки, зафиксированные в фотокамере на фотоплёнку, проходят сначала фотохимическую обработку, а затем сканируются на специальном фотограмметрическом сканере. В ходе выполнения этих процессов исходная геометрия построения снимков подвергается искажению. Основными источниками искажения является деформация фотоматериала, вызванная «мокрым» фотохимическим процессом и старением фотоплёнки, если она перед сканированием хранилась какое-то время, а также инструментальные погрешности в работе сканера (см. раздел 11, с. 29).

Общая суммарная систематическая деформация может быть устранена по измерениям калиброванных координатных меток, которые впечатываются с прикладной рамки фотокамеры на каждый снимок, или сетки крестов, которые впечатываются с прижимного стекла, расположенного в плоскости прикладной рамки фотокамеры. Остаточные локальные деформации по полю снимка таким путём не устраняются, и они снижают точность фотограмметрических измерений.

Геометрия построения цифрового снимка, полученного в цифровой фотокамере, зависит от качества изготовления расположенной в фотокамере светочувствительной матрицы, в частности, её плоскостности и точности установки в фотокамере. В настоящее время точности изготовления матриц и их установки в фотокамерах достаточно высоки и отвечают требованиям точности фотограмметрических измерений. Размер пикселей матриц цифровых фотокамер, используемых в аэросъёмке, находится в пределах от 6 до 12 мкм.

На точность измерения снимков также влияет качество фотографического изображения. Из источников, ухудшающих качество, можно выделить два основных: неоптимальная экспозиция и смаз изображения из-за вибрации фотокамеры и её поступательного движения относительно объекта. Современные камеры, как правило, снабжены автоматическими устройствами выбора оптимальной экспозиции и компенсации смаза изображения. Однако остаточное влияние этих источников ухудшает точность измерения цифрового изображения. Практический опыт показывает, что средние погрешности измерения координат цифрового изображения должны быть не хуже 0,5 пикселя. В противном случае нужно искать причину нарушения геометрии построения цифрового изображения.

Технологическая схема

Фототриангуляция

Фототриангуляцию используют для определения элементов внешнего ориентирования (ЭВО) каждого снимка, которые были в момент съёмки. Эти элементы (см. разделы 14 и 15) задают ориентацию систем координат снимков в системе координат местности (объекта) и тем самым обеспечивают выполнение последующих процессов обработки снимков. Если во время съёмки используется спутниковая навигационная система (ГЛОНАСС или GPS), то определённые с помощью неё ЭВО снимков используют при построении сети фототриангуляции. Если точность определения ЭВО удовлетворяет точности построения сети фототриангуляции, то их используют в качестве опорной информации. Если же нет, то их используют в качестве исходных, приближённых значений. В этом случае, чтобы координаты точек сети фототриангуляции были получены в системе координат объекта (местности), необходимо на объекте в его системе координат измерить координаты точек, которые в фототриангуляционной сети будут выполнять роль опорных и контрольных точек.

В зависимости от числа аэросъёмочных маршрутов, используемых при построении сетей фототриангуляции, она подразделяется на маршрутную (одномаршрутную) и блочную (многомаршрутную). Блочная фототриангуляция строится по двум и более маршрутам. Она имеет преимущество перед маршрутной сетью, т.к. для её внешнего ориентирования общее число опорных точек и их густота расположения будут меньше, чем при построении на ту же площадь маршрутных сетей.

Для построения сетей фототриангуляции стандартное продольное перекрытие снимков должно составлять в среднем 60%, а поперечное - в среднем 30-40%. В отдельных случаях для повышения точности построения блочных сетей съёмку выполняют при одинаковых (в среднем 60%) продольном и поперечном перекрытиях.

Для построения сетей фототриангуляции используют три способа: независимых моделей, независимых маршрутов и связок. Способ независимых моделей подразумевает следующий порядок действий. По отдельным стереопарам строят модели, независимые друг от друга. Затем их соединяют в общую модель (блок), используя межмодельные связующие точки, расположенные в пределах продольных межмодельных перекрытиях, и межмаршрутные связующие точки, расположенные в пределах поперечных межмаршрутных перекрытиях. В результате получают свободную сеть, т.е. сеть в масштабе, близком к заданному, и с примерной ориентировкой в системе координат объекта. Затем выполняют внешнее ориентирование и уравнивание свободной сети по опорным точкам. Способ независимых маршрутов заключается в том, что свободные сети строят в пределах маршрутов, а затем помежмаршрутным связующим точкам соединяют их в блок, который внешне ориентируют и уравнивают по опорным точкам. Способ связок позволяет построить, ориентировать и уравнять сеть одновременно по всем снимкам без построения моделей.

Для примера рассмотрим технологическую схему (рис. 17), составленную из укрупнённых процессов, входящих в построения сетей фототриангуляции способом независимых моделей или способом связок.

Подготовительные работы включают получение и изучение исходных материалов, а также подготовку прибора к работе.

Исходными материалами являются:

1) материалы аэро-, космической или наземной съёмки, в качестве которых могут быть чёрно-белые, цветные или спектрозональные снимки. Для ЦФС они должны быть записаны в цифровой форме на электронном носителе с помощью фотограмметрического сканера, имеющего стабильный элемент геометрического разрешения порядка 8-15 мкм и инструментальную погрешность не более 3-5 мкм. Сканирование снимков выполняют в том порядке, в каком они будут обрабатываться, не допуская их разворота относительно системы координат сканера и соблюдая в пределах каждого маршрута их ориентировку относительно местности;

2) паспортные данные фотокамеры: фокусное расстояние, расстояния между координатными метками или координаты этих меток, данные о дисторсии объектива фотокамеры и другие данные при использовании не кадровых фотокамер;

3) значение высоты фотографирования над средней плоскостью участка местности или значение среднего масштаба снимков;

4) элементы внешнего ориентирования снимков, если они были определены во время съёмки (данные ГЛОНАСС или GPS);

5) материалы планово-высотной подготовки снимков. К ним относятся: каталог координат опорных точек, контактные отпечатки снимков с маркированными опорными и контрольными точками и описания расположения этих точек;

6) материалы полевого и камерального дешифрирования;

7) редакционные указания и ведомственные материалы картографического назначения;

8) уточнённые фотосхемы или снимки, увеличенные до масштаба составляемой карты с подписанными географическими названиями и характеристиками топографических объектов.

Вместе с исходными материалами используют инструкции, наставления, руководства, условные знаки и другие документы, касающиеся технологии проведения работ.

Перед началом работы на ЦФС оператор задаёт рабочую директорию, а также директорию для хранения архивных копий файлов, содержащих результаты обработки. Оператор вводит в память компьютера исходные данные, записывая их в соответствующие файлы. Кроме того, он записывает допустимую величину остаточных поперечных параллаксов, допустимые расхождения координат на опорных и контрольных точках.

Одиночной стереопары

На рис. 18 приведена технологическая схема из укрупнённых процессов фотограмметрической обработки одиночной стереопары.

Порядок выполнения внутреннего ориентирования в общих чертах следующий. Вначале оператор измеряет на снимке координаты координатных меток, а затем включает процесс вычислений, в ходе выполнения которого определяются элементы ориентирования системы координат снимка относительно системы координат сканера. Используя их величины, измеряемые координаты точек снимка пересчитываются в систему координат снимка с началом в его центре проекции. При этом в координаты вводятся поправки, учитывающие деформацию снимка и дисторсию объектива съёмочной камеры. По окончании вычислений на экране дисплея высвечиваются полученные результаты. Внутреннее ориентирование считается законченным при расхождениях измеренных величин от их паспортных значений в пределах размера пикселя, с которым был получен цифровой снимок.

Построение геометрическ<