Стереофотограмметрической съёмки

В настоящее время основным видом сбора цифровой и графической информации об объекте по его изображениям является стереофотограмметрическая съёмка (в топографии она называется стереофототопографической), технологическая схема которой приведена на рис. 16. На технологической схеме показаны укрупнённые процессы (в утолщённых рамках) и вид продукции (в тонких рамках), передаваемой (показаны стрелками) из одного процесса в другой. Далее даются краткие пояснения каждого процесса.

Точки государственной геодезической сети (ГГС) - пункты триангуляции, нивелирования, полигонометрии - используют в качестве опорных точек при создании съёмочного обоснования и фотограмметрической обработке снимков. При съёмке инженерных, архитектурных и других сооружений в качестве опорных точек используют замаркированные точки, координаты которых определяют геодезическими измерениями в системе координат данного сооружения или ГГС.

Снимки, полученные при аэро-, наземной или космической фотосъёмке, используют при полевом дешифрировании, создании съёмочного обоснования и при фотограмметрической обработке снимков. Если во время проведения съёмки использовалась спутниковая навигационная система, то полученные координаты центров проекции снимков используют при построении сетей фототриангуляции в качестве дополнительных опорных точек.

Т.к. пункты ГГС располагаются довольно разреженно, их дополняют точками съёмочного обоснования (плановыми и высотными опознаками) для обеспечения опорными точками последующего построения сетей фототриангуляции. Проектирование количества и расположения опознаков производят с учётом масштаба создаваемой карты, установленной высоты сечения рельефа и точности фотограмметрического сгущения.

Если технология съёмочного обоснования предполагает маркировку опознаков на местности, то этот процесс выполняют до аэросъёмки. Точность наведения измерительной марки на точки снимка, маркированные на местности или объекте, выше, чем на точки, маркированные непосредственно на снимках, или на контурные точки снимков. При этом наилучший эффект будет достигнут, если точки местности (объекта) будут покрашены краской, дающей максимальное отражение света в той зоне спектра, для которой аберрации у объектива фотокамеры сведены до минимума.

Дальнейшие процессы связаны с фотограмметрической обработкой снимков, которая начинается с построения сети фототриангуляции, если имеются две или более последовательных стереопары, а также два маршрута и больше. Если же имеется только одна стереопара, то при её обработке практически выполняются почти те же процессы, что при построении сети фототриангуляции. Более существенное отличие в фотограмметрической обработке одиночного снимка. С учётом этого в следующих параграфах даются последовательно пояснения о фототриангуляции, об обработке одиночной стереопары и об обработке одиночного снимка.

По окончании фотограмметрической обработки выполняется редактирование и оформление цифрового оригинала карты, после чего он отправляется в банк цифровой топографической информации (БЦТИ). Цифровая карта хранится на машинном носителе в БЦТИ в масштабе 1:1, т.е. в натуральных размерах, в основном, в метрах. Её точность должна соответствовать точности наиболее крупномасштабной карты в графическом виде, которую можно создать по данным снимкам. Пользователь картой приобретает её в БЦТИ в цифровой форме и собственными средствами делает тираж в нужном количестве или заказывает этот тираж.

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.