2. Фотограмметрия. Системы координат, применяемые в фотограмметрии

Фотограм­метрия — техническая наука о методах определения формы, раз­меров и положения объектов по их фотографическим изображе­ниям.

Для определения положения точки на снимке, применяют плоскую прямоугольную систему координат снимка о'ху. Начало координат находится в точке О -точке пересечения прямых, соединяющих координатные метки 1-2 и 3-4. Ось х совмещена с прямой 1-2.

Взаимное положение точек местности определяют в простран­ственной фотограмметрической системе координат. Эта система координат правая. Начало координат и направления координатных осей выбирают произвольно. Началом системы координат может быть центр проекции S— SXYZ или какая-либо точка мест­ности М — MXYZ. Плоскость XYустанавливают параллельно плос­кости снимка или горизонтально (рис.7,2).

Рис.7.2. Пространственные фотограммет­рические системы координат

Положение точек местности определяют геодезической системе прямоугольных координат Гаусса —O^ГX^ГY^ГZ^Г. Начало гео­дезической системы координат находится в точке пересечения осевого меридиана данной зоны и экватора. Ось У^г направлена на восток, ось Х^Г — на север (рис. 7.3). Условная геодезическая система координат может иметь началом любую точку местности, а ее оси сонаправлены соответ­ствующим осям системы координат Гаусса (рис. 7.4).

Рис. 7.3. Геодезическая система коор­динат

Рис. 7.4. Условная геодезическая система координат

Различают элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка.

Элементы внутреннего ориентирования определяют положение Центра проекции S относительно снимка. Ими являются координаты главной точки (xО, уО) в системе координат снимка и фокус­ное расстояние объектива АФА. Эти элементы почти всегда известны с высокой точностью и записаны в паспорте. Элементы внутреннего ориентирования формируют связку проектирующих лучей. Ее положение в пространстве определяют элементы внешнего ориентирования снимка. Элементы внешнего ориентирования модели местности определяют ее масштаб и положение в геодезическом пространстве.

Следует заметить, что для всех снимков, элементы внутреннего ориентирования можно считать посто­янными известными величинами. Однако элементы внешнего ори­ентирования у каждого снимка свои и, как правило, неизвестны.

Элементы внешнего ориентирования снимка можно опреде­лить различными способами. Их делят на две группы.

В первую группу входят способы определения элементов внешнего ориентирования снимков в полете с помощью специальных приборов. Например, координаты центров проекций находят по показаниям GPS-приемников, установленных на борту летатель­ного аппарата. Угловые элементы внешнего ориентирования определяют с помощью инерциальных систем навигации.

Во вторую группу входят способы для определения элементов внешнего ориентирования снимков по опорным точкам.

Опорными точками называют точки с известными геодезичес­кими координатами. Определение элементов внешнего ориенти­рования снимков с использованием опорных точек называют об­ратной фотограмметрической засечкой или задачей по ориентиро­ванию снимка.

Конечная цель фотограмметрической обработки снимков — преобразование их в заданную картографическую проекцию местности. В Российской Федерации, как известно, такой про­екцией является проекция Гаусса—Крюгера. Преобразование снимков в проекцию Гаусса—Крюгера требует выполнения очень громоздких вычислений. При крупномасштабном картог­рафировании проекция Гаусса—Крюгера часто заменяется близкой к ней по геометрическим свойствам ортогональной проекцией.

В фотограмметрии под трансформированием понимают преоб­разование аэро- или космических снимков, полученных в боль­шинстве случаев в центральной проекции, в ортогональную или какую-либо иную картографическую проекцию.

Суть аналитического трансформирования заключается в преоб­разовании координат точек снимка в координаты соответствую­щих точек местности с использованием строгих математических зависимостей.