Лекции по фотограмметрии

Лекция №1 – Фотограмметрия и дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование (ДЗ) – это изучение земной поверхности, получение информации об объектах, расположенных на ней посредством неконтактной регистрации (измерения) собственного или отраженного излучения.

Состав ДЗ по этапам:

1)Аэро- и космическая съемка Научные и технические направления, изучающие методы и способы регистрации

отраженного и собственного излучения.

Спомощью специальной аппаратуры на летательных аппаратах выполняется регистрация и измерение излучений. Виды измерений:

1.Одномерные измерения – измерения в локальных точках излучения, каждому уровню интенсивности излучения соответствует какой-либо уровень характеристики для данного объекта.

2.Двумерные измерения – измерения уровня отражения в пределах площади по Х и Y.

3.Трехмерные измерения – получение трех координат x,y,z в процессе съемки.

2)Фотограмметрия – это научное направление, изучающее определение формы, размера и пространственного положения объекта

В задачи фотограмметрии входит изучение геометрических свойств снимков, полученных в результате АКС, выявление аналитической связи координат точки снимка и точки местности, выявление и устранение причин нарушения связи, разработка технологий фотограмметрических преобразований.

3)Дешифрирование – распознавание качественных и количественных характеристик

объектов по их изображению

АЭРО- И КОСМИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

СНИМОК

ФОТОГРАММЕТРИЯ

ДЕШИФРИРОВАНИЕ

(ПОЛУЧЕНИЕ X;Y;Z)

КАРТА/ПЛАН

2

Задачи ДЗ:

1)Создание карт и планов

2)Мониторинг земель – система регулярных наблюдений с целью выявления каких-либо изменений в пространственном положении и качественном состоянии объектов

3)Получение экспресс-информации

4)Экология и охрана окружающей среды

Достоинства и недостатки дистанционного метода

Достоинства:

1)Получение информации на большой территории, привязанной к одному моменту времени

2)Получение информации о труднодоступных и опасных районах

3)Получение объективных и достоверных сведений

4)Экономическая эффективность (дешевле в 1.5-2 раза)

Недостатки:

1)Не все объекты изучения отображаются на снимке

2)Зависимость от погодных условий (безоблачная погода, время года)

3)Организационно сложное выполнение работ

Лекция №2 – Физические основы аэрокосмической съемки

Схема получения информации

Источники излучения

ОПТИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН 0,1-1000 МКМ

3

Источники излучения:

Естественные (пассивные) – отраженное излучение солнца, собственное излучение объектов;

Искусственные (активные) – радиолокационные и лазерные системы.

Наиболее распространенные виды съемки:

Панхроматический – весь видимый диапазон;

RGB:

o Красная зона; o Зеленая зона;

oСиняя зона;

Ближний ИК-диапазон.

Оптические свойства атмосферы

При прохождении излучения через атмосферу происходит его изменение:

изменяется спектральный состав излучения (график пропускной способности атмосферы)

изменяется геометрия прохождения луча

Оптические свойства объекта местности

Коэффициент спектральной яркости (КСЯ) rλ – отношение яркости объекта к яркости идеально рассеивающей поверхности, наблюдаемое при одинаковой яркости и идеальном освещении в одних условиях на определенной длине волны. КСЯ определяется спектрометром.

КСЯ зависит не только от длины волны, но и от 20-30 других факторов – высоты солнца, влажности, запыленности, ветра и т.д.

4

Кривые коэффициента спектральной яркости служат для выбора зон, в которых наблюдается максимальное различие в отражательных свойствах, это позволит на чернобелых снимках различить отдельные объекты.

Графики КСЯ для некоторых природных объектов

Снимки, полученные в какой либо зоне, называют зональными, а съемка в нескольких зонах называется многозональной (мультиспектральной).

Носители съемочных систем при АКС:

1)Сверхлегкие летательные аппараты;

2)Легкие самолеты (АН-2);

3)Средние и тяжелые самолеты (АН-30);

4)Тяжелые реактивные самолеты (ТУ-134СХ);

5)Беспилотные летательные аппараты;

6)Космические аппараты (съемка выполняется со спутников и орбитальных станций, передача данных осуществляется по радиоканалу).

Классификация съемочных систем

Фотографические (в качестве сенсора - пленка)

Нефотографические (антенны, оптико-электронные системы, термопластины, термодатчики).

Пленки могут быть черно-белыми и цветными. Цветные пленки делятся на имеющие натуральные цвета и спектрозональные (изображение в ложных цветах).

Съемочные системы бывают однозональными и многозональными.

По способу построения изображения могут быть цельнокадровыми, строчными и т.д.

5

Лекция №3 – Критерии съемочных систем

1)Линейная разрешающая способность съемочных систем – это способность системы отображать мелкие детали.

R – разрешающая способность, количество линий в 1 мм изображения Dpi – количество элементов в 1 дюйме.

2)Спектральная разрешающая способность – определяет минимальный интервал спектральной зоны, в котором выполняется съемка.

Фотограмметрическая съемка имеет зону шириной от 40 нм и выше, при применении нефотографических систем зона может быть до 10-20 нм.

3)Фотограмметрическая точность – это критерий, оценивающий степень отклонения закона построения изображения от идеального.

Существуют системы, у которых нарушен закон построения изображения, но закономерность нарушения известна, что позволяет учесть её и ввести поправку.

Фотограмметрические системы используются для создания планов и карт.

4)Фотометрическая точность (если она корректна, то съемочная система правильно передает яркости объектов)

B – коэффициент яркости, D - коэффициент оптической плотности Q – непрозрачность.

Фотографические съемочные системы

Топографические АФА Достоинства фотографических аппаратов (сенсоров):

а) фотографические пленки имеют высокую разрешающую способность (для АФА RC-30, R=50-55 мм-1);

б) высокое соответствие закону построения изображения ; в) технология обработки аэрофотоснимков экономична и отработана достаточно хорошо. Недостатки:

а) ограничение спектрального интервала излучения, формирующего изображение; б) зависимость от погодных условий; в) обязательная фотохимическая обработка сенсора;

г) необходимость преобразования аналогового изображения в цифровое.

Оптическая схема построения изображения в АФА

О – главная точка SO – главный луч

6

Лекция №4 – Геометрический анализ топографического аэрофотоснимка

В идеальном случае при α=0; h=0 (угол наклона отсутствует, рельеф абсолютно ровный), масштаб снимка выражается

формулой .

Но на практике (α≠0; h≠0) угол наклона и влияние рельефа приводят к неравномерному изменению масштаба на снимке.

Элементы центральной проекции

1)Предметная плоскость (Е) – принимают условно горизонтальной (это секущая плоскость снимаемого участка местности), она пересекается под углом αp с плоскостью Р;

2)Плоскость картины Р – (позитивная, снимок) расположена между S и E, пересекает под углом αp плоскость Е по линии ТТ;

3)Линия ТТ – линия основания картины (ось перспективы), получается пересечением Р и Е;

4)Плоскость действительного горизонта Е’ – проходит через S параллельно предметной плоскости Е и пересекает плоскость Р по линии hihi (линия действительного горизонта);

5)S – центр проекции, через который проходят все проектирующие лучи и плоскость оптического центра объектива АФА (или задняя узловая точка съемочной камеры) SO – главный луч, перпендикулярен картине Р и лежит в плоскости W (плоскость главного вертикала) и соответствует оптической оси АФА;

6)Точка О – главная точка картины, пересечение главного луча SO с картиной (соответствует главной точке аэронегатива и аэрофотоснимка);

7)SN – высота центра проекции;

8