- •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.
2.3. Характеристика фотографических материалов.
Фотографические материалы (фотоматериалы) классифицируют:
по назначению (аэрофотопленки, фототехнические пленки и др.);
по цвету получаемого фотографического изображения (черно-белые, спектрозональные и цветные);
по строению (фотопленки, фотопластинки, фотобумага).
Все фотоматериалы имеют подложку (основу) и светочувствительный или эмульсионный слой.
В аэрофотографии применяются подложки из прозрачных (триацетатных или лавсановых) пленок. При фототеодолитных съемках подложкой используемых фотоматериалов обычно служат тонкие стеклянные пластинки.
Светочувствительный слой фотографических материалов представляет собой тонкую прозрачную пленку, большей частью желатиновую, содержащую во взвешенном состоянии галоидные соли серебра (бромистые, йодистые и хлористые) в виде отдельных кристалликов-зерен. Под воздействием света серебро освобождается, что и приводит к почернению эмульсионного слоя, тем большему, чем интенсивнее оно было. С помощью органических красителей (сенсибилизаторов) регулируют спектральную чувствительность эмульсии.
В аэрофотосъемочных работах применяются фотопленки: черно-белая панхроматическая, изопанхроматическая и инфрахроматическая; цветные спектрозональные для условной цветопередачи (спектрозональные); цветные для натурального воспроизведения объектов местности. При фототеодолитной съемке применяют изоортохроматические или панхроматические пластинки.
Цветные и спектрозональные пленки отличаются от черно-белых строением эмульсии. У цветных пленок эмульсия состоит из трех светочувствительных слоев (рис 3): верхнего, несенсибилизированного, чувствительного только к синим лучам; среднего, обладающего наибольшей чувствительностью к зеленым лучам; нижнего, имеющего максимальную чувствительность к красной области спектра. Между первым и вторым слоями эмульсии размещен желтый фильтровой слой. Он необходим для исключения влияния синих лучей на нижние слои.
На обратной стороне основы нанесен противоореольный слой. Окраска его так же, как и фильтрового слоя, уничтожается при фотохимической обработке. В процессе обработки, кроме того, все эмульсионные слои окрашиваются в цвета, дополнительные к цветам лучей, действовавших на них. Следовательно, правильная цветопередача изображения может быть получена только при позитивной печати с цветного негатива на цветную фотобумагу или диапозитивную пленку.
Спектрозональная пленка в отличие от цветной содержит эмульсию, состоящую из двух слоев, как правило, инфрахроматического и панхроматического. Цветопередача на этой пленке искажена, но она позволяет получать многие детали изображения, теряющиеся на черно-белой и цветной аэропленках.
Для правильного использования фотографических материалов необходимо знать их фотографические характеристики: светочувствительность, контрастность, фотографическую широту, вуаль, цветоточувствительность, разрешающую способность и др.
Определяются они по данным сенситометрических испытаний фотоматериала. Сенситометрия – раздел фотографической науки, посвященный учению об измерении фотографических свойств светочувствительных слоев. Сущность испытаний в том, что различным участкам фотоматериала, помещенного в прибор сенситометр, сообщаются различное закономерно изменяющееся количество света Н (свет пропускается через ступенчатый клин постепенно меняющейся оптической плотности). Затем экспонированный материал в определенных условиях проявляется, фиксируется, промывается и сушится. Такой негатив, состоящий из полей различной плотности, называется сенситограммой. (Например, 1/10 прозрачность, 10 – непрозрачность, ее десятичный логарифм = 1, это плотность D).Далее на специальном приборе – денситометре измеряются оптические плотности D. Результаты измерений наносят на график, по оси абсцисс которого отложены логарифмы экспозиций , а по оси ординат – оптические плотности D. Графическое отображение зависимости D от называется характеристической кривой, типичный вид которой показан на рис. 4.
Р азличаются следующие участки характеристической кривой. Участок от точки а до точки б, на которой оптическая плотность остается постоянной, несмотря на увеличение экспозиции; это почернение, не зависящее от экспозиции, называется вуалью. Участок характеристической кривой от точки б до точки в называется областью недодержек. Минимальное почернение от точки б, едва отличимое от вуали и соответствующее низшей точке области недодержек, называется порогом почернения. Участок бв характеризуется тем, что равным приращениям логарифма экспозиций соответствует неравные между собой и притом постепенно возрастающие приращения оптической плотности. После этого участка следует область, где плотность возрастает равномерно, т.е. увеличению на определенную величину соответствует увеличение плотности на одну и ту же величину; этот участок представляет прямую линию и называется областью правильных, или нормальных экспозиций. Далее скорость нарастания оптической плотности уменьшается и в точке делается равной нулю: этот участок кривой направлен выпуклостью вверх и называется областью передержек.
Точка соответствует максимальной оптической плотности, которая получается на данном фотоматериале при данных условиях проявления. При еще больших экспозициях получаются меньшие плотности, т.е. кривая идет вниз. Эта часть кривой называется областью соляризации.
Характеристическая кривая позволяет определить светочувствительность, коэффициент контрастности и фотографическую широту. Величина вуали, которая также представляет важную характеристику, определяется посредством измерения неэкспонированного участка сенситограммы.
Светочувствительность S – величина, обратно пропорциональная экспозиции, вызывающей после фотообработки заданную оптическую плотность D.
Контрастность – способность эмульсии пленки передавать различие в яркости отдельных частей снимаемых объектов: характеризуется коэффициентом контрастности . Он определяется тангенсом угла наклона между направлением прямолинейного участка характеристической кривой и осью абсцисс:
|
(6) |
Коэффициент зависит и от времени проявления. Наибольшая величина , достигаемая при данных условиях проявления, называется максимальным коэффициентом контрастности .
Уменьшение величины после достижения связано с ростом вуали. материалы подразделяются на «мягкие» ( ), “нормальные” ( ), «контрастные» ( ), «особоконтрастные» ( ).
При съемке контрастных объектов используют мягкие фотоматериалы, для сверхконтрастных объектов – нормальные, а для малоконтрастных – контрастные и особоконтрастные.
Фотографическая широта L фотопленки есть разность десятичных логарифмов экспозиций начала и конца прямолинейного участка характеристической кривой т.е.
|
(7) |
Она определяет диапазон количества света, под воздействием которого получается нормальный негатив.
Величина вуали характеризует степень почернения фотоматериала, не подвергавшегося действию света. Для фотопленок она должна находиться в пределах 0,2–0,3. Цветочувствительность (спектральная чувствительность) фотопленки – чувствительность эмульсии к определенным участкам спектра и ее способность передавать цвета снимаемых объектов с различной степенью почернения.
Разрешающая способность R - число раздельно фотографически воспроизводимых на отрезке в 1 мм черно-белых штрихов равной ширины. Параметр R не полностью характеризует возможность получения фотографического изображения малоразмерных объектов различной яркости, но пока еще является общепринятым критерием для оценки фотографических приемников в этом отношении.