- •Кафедра инженерной геодезии
- •(Конспект лекций 6семестр)
- •1. 2 Фототопография и фототопографические съемки.
- •1. 3 Прикладная фотограмметрия.
- •1. 4 История развития фотограмметрии.
- •2. Оптические и геометрические основы фотограмметрии.
- •2.1 Построение изображения в фотокамере.
- •2.2. Характеристика фотографических объективов.
- •2.3. Характеристика фотографических материалов.
- •2.4 Принцип получения цифровых снимков
- •2.5 Центральная проекция снимка и ортогональная проекция плана.
- •2.6 Элементы и свойства центральной проекции.
- •2.7 Получение снимков местности.
- •2.8 Технические средства аэро и наземной фотосъемки.
- •2.8.1 Летательные аппараты
- •2.8.2 Аэрофотоаппараты
- •2.8.3 Вспомогательное аэрофотосъёмочное оборудование.
- •2.8.4 Оборудование для фотографирования с земли
- •2.8.5 Основные характеристики фотограмметрических цифровых камер
- •3. Аналитические основы одиночного снимка
- •3.1. Системы координат точек местности и снимка.
- •3.2. Элементы ориентирования снимка.
- •3.3. Зависимость между пространственными и плоскими координатами точки снимка.
- •3.4. Зависимость между координатами точки местности и снимка
- •3.5. Зависимость между координатами точки горизонтального и наклонного снимков.
- •3.6. Масштаб снимка.
- •3.7. Смещение точек и Искажение направлений, вызванное наклоном снимка.
- •3.8. Смещение точек и направлений на снимке, вызванное рельефом местности.
- •3.9. Определение элементов внешнего ориентирования снимка
- •4. Теория пары снимков.
- •4.1 Стереоскопическая пара снимков и элементы ее ориентирования
- •4.2 Зависимость между координитами точки местности и координатами ее изображения на паре снимков
- •4.3 Элементы взаимного ориентирования пары снимков
- •4.4 Уравнение взаимного ориентирования пары снимков
- •4.5 Определение элементов взаимного ориентирования
- •4.6 Построение модели с преобразованием связок проектирующих лучей
- •4.7 Внешнее ориентирование модели
- •4.8 Двойная обратная пространственная фотограмметрическая засечка
- •4.9 Особенности теории наземной фотограмметрии
- •4.9.1 Основные виды наземной стереофотограмметрической съемки
- •5 Стереоскопическое зрение, измерение снимков и модели.
- •5.1 Основы стереоскопического зрения.
- •5.2 Стереоскопический эффект, простейшие стереоприборы.
- •5. 3 Особенности измерения цифровых снимков
- •5. 3.1 Средства измерений
- •5.3.2 Принципы измерений (Михайлов)
- •5.3.3 Механизм корреляции изображений
- •5.3.4 Внутреннее ориентирование снимка в системе координат цифрового изображения (Михайлов)
- •5.4 Физические источники ошибок снимка
- •6. Технологии фототопографических съемок
- •6.1 Основные технологические схемы
- •6.2 Стереотопографический метод афс
- •6.2.1 Технологически схемы
- •6.2.2 Летносъемочный процесс
- •6.2.3 Трансформирование снимков и составление фотоплана
- •6.2.3.1 Общие положения
- •6.2.3.2 Перспективное трансформирование
- •6.2.4 Составление фотоплана
- •6.2.5 Понятие о привязке снимков.
- •6.2.6 Фототриангуляция
- •6.2.6.1 Основные понятия
- •6.2.6.2 Аналитическая маршрутная фототриангуляциа
- •6.2.6.3 Понятие о блочной фототриангуляции
- •6.2.6.4 Деформация модели и точность построения фотограмметрической сети
- •6.2.7 Понятие о топографическом дешифрировании снимков
- •6.2.8 Технологии, основанные на стереообработке фотоснимков
- •6.2.8.1 Классификация универсальных аналоговых стереоприборов
- •6.2.8.2 Оптические универсальные аналоговые стереоприборы
- •6.2.8.3 Универсальные приборы механического типа
- •6.2.8.4 Составление планов на спр
- •6.2.8.5 Другие приборы механического типа
- •6.2.8.6 Ортофототрансформирование
- •6.2.8.7 Автоматизация обработки снимков на фотограмметрическом оборудовании
- •6.2.8.8 Понятие об универсальных стереоприборах аналитического типа
- •6.2.9 Особенности цифрового трансформирования и составления фотоплана (Михайлов а.П.)
- •6.2.9.1 Назначение и области применения цифрового трансформирования снимков
- •6.2.9.2 Создание цифровых фотопланов (Михайлов)
- •6.2.9.3 Точности цифровых трансформированных фотоснимков и фотопланов
- •6.2.10 Основные сведения о векторизации
- •6.2.11 Построение цифровых моделей
- •6.2.12 Особенности основных отечественных фотограмметрических станций
- •6.2.12.1 Пакет photmod sp
- •6.2.12.2 Пакет photmod at
- •6.2.12.3 Талка
- •6.3 Комбинированный метод афс
- •6.4 Особенности аэрофототопографической съемки карьеров
- •7 Понятие о дистанционном зондировании.
4.8 Двойная обратная пространственная фотограмметрическая засечка
Обратим теперь внимание на то, что введение понятия о взаимном ориентировании пары снимков, позволяет создать достаточно эффективную технологию определения пространственных координат точек местности, а значит и ее картографирования. Эффективность состоит, прежде всего, в том, что для построения модели используется лишь та информация, которой получают снимки в процессе фотографирования. А опознаки, нужны только в процессе ее внешнего ориентирования. Отсюда минимальный объем дорогостоящих и трудоемких полевых работ. Эта технология была названа двойной обратной пространственной фотограмметрической засечкой. Она включает следующие этапы
Внутреннее ориентирование снимков пары (построение связок проектирующих лучей).
Взаимное ориентирование снимков (построение модели произвольного масштаба).
Внешнее ориентирование модели.
Определение координат отдельных точек местности или ее картографирование.
Именно эта технология и нашла наибольшее применение на производстве.
4.9 Особенности теории наземной фотограмметрии
В принципе для теории фотограмметрии безразлично как снимок расположен в пространстве. Но незначительные особенности при картографировании по наземным снимкам есть, и их следует рассмотреть.
Во-первых, несколько иначе вводится система координат на наземном снимке (Рис.44), но в основном путем использования координатных меток. Как следует из рисунка, оси на снимке обозначены буквами x и z. Это означает, что его элементами внутреннего ориентирования являются величины f, xо и zо.
За начало фотограмметрической системы координат чаще всего принимают центр проекции S, ось Z устанавливают отвесно, а оси X и Y – горизонтально. Угловыми элементами внешнего ориентирования снимка являются: - угол между осью Y и проекцией главного луча на плоскость SXY (на рисунке он отрицательный); - угол наклона главного луча; - разворот снимка в своей плоскости, например, угол между главной горизонталью и осью x (на рис. 44 не показан).
П ри определении пространственных координат точки на снимке формулы (15) примут вид:
|
(112) |
Направляющие косинусы матрицы A поворота в выше приведенной формуле получаются, как произведение AAA и могут быть вычислены по формулам:
a1=coscos+sinsinsin, a2 =-sincos, a3=-cossin+sinsincoc, b1=sincos-cossinsin, b2=coscos, b3=-sinsin-cossincos, c1=cossin, c2=sin , c3= coscos |
(113) |
При условии учета зависимостей (112) и (113), соотношения между координатами точек местности и снимка те же, что и для аэрофотоснимка, например, уравнения (25).
Если оси X и Z пространственной фотограмметрической системы координат параллельны соответствующим осям x и z снимка и координаты главной точки равны нулю, то, используя их, можно получить:
|
(114) |
Значение координаты Y часто называют отстоянием. Из выше приведенной формулы следует, что отношение отстояния к фокусному расстоянию снимка является масштабом изображения.
Особенностью наземной фототопографии является и то, что при фотографировании объектов элементы внешнего ориентирования снимков устанавливаются с достаточно высокой точностью. Поэтому довольно часто координаты точек местности по паре снимков определяют путем решения прямой пространственной фотограмметрической засечки. При этом за начало фотограмметрической системы координат принимают центр проекции левого снимка пары, ось Y направляют вдоль проекции главного луча на горизонтальную плоскость, ось Z – отвесно, (система правая).
Угловые элементы внешнего ориентирования , и , каждого из снимков стереопары являются и элементами самой пары. Но , как правило, это угол в горизонтальной плоскости между проекцией на нее главного луча и перпендикуляром к базису фотографирования. Понятно, что при таком подходе линейные элементы внешнего ориентирования левого снимка равны нулю, а правого - это проекции базиса фотографирования на оси координат.
Отметим, что формулы прямой пространственной фотограмметрической засечки, установленные для пары аэрофотоснимков справедливы (с учетом выше приведенных замечаний) и для пары наземных снимков. Но после получения координат точек местности необходимо выполнять процесс внешнего ориентирования. В этом случае он проще, так как поворот следует выполнять только вокруг оси Z (снимок в процессе фотографирования устанавливается отвесно). Элементами внешнего ориентирования считают: геодезические координаты начала фотограмметрической системы координат Xs, Ys и Zs (левого центра проекции); дирекционный угол главного луча (или базиса фотографирования b); поправку Zr за кривизну Земли и вертикальную рефракцию. Формулы преобразования в этом случае имеют вид:
XГ=Xs+Ycos-Xsin, YГ=Ys+Ysin+Xcos, ZГ=Zs+Z+Zr |
(115) |