Геодезія 2

Як нам уже відомо, аерознімання є основним методом створення та оновлення великомасштабних топографічних планів та карт. Але аерознімання виконувалося топографічними аерофотокамерами. З переходом від паперових, графічних планів та карт до цифрових моделей місцевості (ЦММ) та цифрових моделей рельєфу (ЦМР), з'явилась необхідність виконувати аерознімання не фотокамерами, а цифровими камерами. Проте, цифрових камер, здатних виконувати аерознімання з високою точністю та високою роздільною здатністю, не було. Це стримувало широке застосування цифрової фотограмметрії. Проте, опрацювання матеріалів аерофотознімання цифровими методами вимагало суттєвих виробничих затрат і розтягувало технологічний цикл робіт, оскільки фотознімки, як уже відзначалося, необхідно піддавати фотохімічному опрацюванню й скануванню з метою перетворення їх у цифрову форму. Природним розв'язанням

зондування, як космічного, так і літакового. Виходячи із цієї концепції, у фокальній площині об'єктива системи паралельно розташовані три лінійки - прилади зарядного зв'язку (ПЗЗ), віддалені одна від другої таким чином, щ о одна з них забезпечує панхроматичне знімання в напрямку "вперед", друга - у напрямку точки надира, а третя - у напрямку "назад" (рис. IV.6.1).

Суттєвою особливістю конструкції А Б 8 4 0 є те, щ о замість однієї лінійки ПЗЗ використовуються пари лінійок, зміщені одна відносно другої на 0,5 поділок (пікселя). Кількість елементів у лінійці ПЗЗ дорівнює 12000, а в результаті використання здвоєної лінійки зі зміщенням забезпечується результуюча роздільність, ніби під час використання лінійки, щ о має 24000

461

елементів. Крім панхроматичних лінійок, у фокальній площині розташова чотири поодинокі лінійки по 12000 елементів у кожній для мульті спектрального знімання в чотирьох вузьких зонах спектру: червоного (6І< 660 мм), зеленого (535-585 мм), синього (430-490 мм) та ближнього інфрі червоного (835-885 мм). На рис. IV. 6.2 показано загальний вигляд діючог комплексу в салоні носія (літака або гелікоптера).

Основні технічні характеристики цифрової аерознімальної системи АР540.

(період) між зчитуванням інформації з лінійок, що д о р і в н ю є 1,2 мсек. Для швидкості літака 100 м/с забезпечується роздільна здатність на місцевості в напрямку руху літака близько 0,25 м. Така сама роздільна здатність на

460

місцевості може бути отримана й у поперечному напрямку для висоти літака 2400 м. Ширина смуги захоплення буде складати 3000 м. У таблиці ІУ.6.2 для порівняння подано характеристики аерознімання, виконані цифровою системою та топографічною фотокамерою.

говорити про можливість картографування території в масштабі 1:2000 за матеріалами ц и ф р о в о г о знімання. Цифрова система забезпечує ширину

топографічного аерофотоапарата й інформативність засобу дистанційного

результаті зчитування інформації із ПЗЗ-лінійки, є центральною проекцією деякої лінії на поверхні Землі. При цьому значення як лінійних, так і кутових елементів внутрішнього орієнтування для кожного такого рядка відрізняються м і ж с о б о ю через зміни кутового орієнтування та переміщення літака в просторі в процесі знімання. Працювати з такими, довільно

елементів в н у т р і ш н ь о г о орієнтування кожного рядка, отриманих за допо -

461

тотрансформування й монтаж ортофотоплану стереознімання) з метою отримання кінцевого продукту - геокодованого зображення або ортофотоплану (рівень 2). Слід зазначити, що через особливості геометричних властивостей зображень, отриманих за допомогою цифрової знімальної системи такого типу, ці зображення можна буде опрацювати тільки з використанням спеціального програмного забезпечення (ПЗ), яке дозволяє врахувати ці особливості. Це є суттєвим недоліком описаної цифрової системи.

В останнє десятиліття в зв'язку з бурхливим розвитком обчислювальної техніки й засобів приймання зображень на основі приладів зарядного зв'язку (ПЗЗ), тобто, комп'ютерного бачення, стало можливим перейти від методів аерофотознімання до методів цифрового знімання. Так, уже на початку 1990 р. значна частина робіт по о п р а ц ю в а н н ю матеріалів була комп'ютеризована. Матеріали знімання - фотонегативи, оцифровувались за допомогою сканерів. Така технологія й зараз залишається досить розповсюдженою, Проте, послідовне використання фотографічної та оптично-електронної техніки спонукає не тільки до необхідності виконання додаткових процесів, таких як фотохімічна обробка та сканування знімків, що затягує технологічний цикл і збільшує матеріальні затрати, але й спонукає до втрати якості матеріалів знімання. Напевно, саме цим пояснюється те, що в середині 1990 років за кордоном з ' я в и л и с ь дослідні зразки цифрових аерофотокамер, а першим комерційним зразком стала камера АШ40 тільки в 2000 році. Широке впровадження цифрової фотограмметрії вимагає розв'язання цілого ряду супутніх задач. Принциповим, наприклад, виявився вибір типу цифрових камер. Основним недоліком камери АБ340, як уже зазначалося, є те, що вона дає зображення, яке принципово відрізняється від центральної проекції, тобто, дає іншу геометрію зображення. Перетворення таких знімків у центральну проекцію вимагає спеціального обладнання та спеціального програмного забезпечення.

Камера А0540 працює на ПЗЗ-лінійках. Саме така будова камери проводить до суттєвого спотворення принципу центральної проекції. Цифрові камери, побудовані на ПЗЗ-матрицях, дозволяють зберегти центральну проекцію й ліквідують цей недолік. Але поки щ о не вдається створити цифрові камери з великоформатними ПЗЗ - матрицями й високою роздільною здатністю та з великим захопленням місцевості. Тому, наприклад, і в Росії також були створені цифрові камери ЦТК - 140, ЦМК-70 на ПЗЗ-лінійках. Остання камера ЦМК-70 за своїми характеристиками близька до АБ540. Російські камери мають такий самий головний недолік: спотворюють центральну проекцію.

Технічне розв'язання цього складного питання знайдене в застосуванні так званих інтегральних навігаційних комплексів типу СР8/ІМ1І, які дозволяють, по-перше, з достатньою точністю визначати шість параметрів зовнішнього орієнтування кожного знімка, щ о дає можливість

462

без прив'язування знімків суттєво спростити створення фототріангуляційної мережі та, по - друге, одночасно виконувати аерофотографічне та лазерно-

ми. Приймачі О Р 8 (на літаку та на поверхні Землі) визначають координати центра проекції. ОР8 - дані подаються в референцній системі Ж Ї 8 8 4 . Довжина хвилі така сама, як у більшості лазерів: 1040-1060 нм. Механізм лазера м о ж е записати до 5-ти різних відбитків (повертань). Я к щ о імпульс лазера або частина імпульсу відбивається від даху будівлі або від вершини дерева, датчик запише перше відбиття. Але частина імпульсу може пронизати поверхню дерев і сягати Землі, як це показано на рисунку. У такому разі датчик запише проміжні повернення, які відбилися від поверхні дерев, так і ті, щ о відбилися від Землі (від фунту) . У багатьох випадках записується тільки єдине повернення (перше або останнє). Лазери також можуть діяти як безперервні датчики хвилі, які зображають тільки взаємодію між лазером та поверхнею. Використовуються лазери на літакових платформах, що літають на висоті 50-3500 м. Найновіші системи ЬГОАК мають частоту спрацьовування камери 100 Гц і можуть давати 30 точок на квадратний метр.

463

1Л5АК - це синтетичний радар, який визначає кількість випроміненої енергії, яка повертається до антени. Може діяти в ряді частот, поданих у

таблиці ІУ.6.3.

464

даним про розташування антени в пунктах А, і Аг. Проте, проникнення лазера в поверхню дерев може спотворити їх істинну висоту. Таким чином, вимірювання в місцях, покритих деревами, включають більше "шуму" (похибок) вимірювання, ніж в місцях з "дзеркальними" відбиваючими поверхнями. Проникнення сигналу в поверхню дерев різне для різних довжин хвиль, наприклад, групи X та І . Це дає можливість визначити степінь "проникнення" сигналу. Якщо дерева, кущі близько розташовані до дороги, тоді це сприяє підвищенню точності побудови цифрової моделі рельєфу 0 5 М . Саме для побудови И8М - цифрової моделі рельєфу та ОЕМ -цифрової моделі місцевості і використовуються комплекси ЬГОАК. і ІІ5АК. Слід зазначити, що фіксація відбиття хвиль від поверхні дерев та від грунту дозволятиме виконувати цифрове аерознімання в місцевості, закритій рослинністю. До цього часу такі райони знімались тільки наземними або комбінованими методами.

465

4)перехід від графічних паперових планів та карт д о цифрових моделей місцевості (ЦММ) та цифрових моделей рельєфу ( Ц М Р ) із застосуванням перетворювачів аналогової (безперервної) інформації в цифрову, дискретну, так званих дігітайзерів - оцифровувачів (сіі§іІ - цифра) та сканерів.

Автоматизація технологічних процесів у будь-якому виробництві є найбільш перспективним, революційним напрямком розвитку галузей народного господарства.

Проте, об'єктивна оцінка показує, що стан автоматизації в різних галузях не однаковий. У той час, коли ряд галузей, особливо машинобудування, хімічне виробництво та деякі інші галузі знаходяться на високому рівні, перш за все завдяки розв'язанню найбільш важливих комплексних задач за допомогою комп'ютера, що дозволяє виділити загальні ланки процесів автоматизації та систематизувати їх на д е р ж а в н о м у рівні, то одночасно існують галузі, у яких домінує ручна, низько кваліфікована та малопродуктивна праця.

Для ілюстрації характеру розподілу затрат та сучасної тенденції автоматизації геодезичного виробництва доцільно навести таблицю за даними США, узяту з роботи [19], де наводиться порівняльний аналіз продуктивності п'яти видів технічних засобів, що застосовуються під час наземного топографічного знімання однієї й тієї ж території послідовно трьома виконавцями (реєчників - два).

466

Таблиця V. 1.1 Визначення затрат для існуючих тенденцій автоматизації топографічного

* Викреслювання на автоматичному графопобудовувачі.

Аналізуючи таблицю, неважко зауважити, що подані технології автоматизації малоефективні навіть у порівнянні з неавтоматизованим мензульним зніманням. Нижній рядок таблиці ілюструє межу перспектив у продуктивності праці навіть одним із найбільш автоматизованих приладів - електронного тахеометра.

Хоча час затрат зменшився, проте ефективність від'ємна через велику вартість приладу. У чому тоді зміст автоматизації? Відповідь на ці питання слід шукати у визначенні: що таке автоматизація та яку степінь перспективності мають ті чи інші технічні рішення, направлені на автоматизацію.

Автоматизація - це такий розвиток виробництва, під час якого людина звільняється від безпосередньої участі в ланках технологічного процесу. Враховуючи таке визначення, можна сформулювати цілі автоматизації:

1.Підвищення ефективності суспільного виробництва за рахунок зниження долі живої праці та підвищення продуктивності обладнання;

2.Виконання робіт у небезпечних умовах або в місцях, недоступних людині;

3.Підвищення об'єктивності та точності результатів.

Д ж е р е л а м и ефективності автоматизації є:

1.Різке підвищення швидкості виконання технологічних операцій за рахунок ліквідації фізіології ручної праці, притаманної людиніоператору;

2.Поєднання часу виконання технологічних операцій шляхом універсалізації технічних засобів, тобто, об'єднання технічних засобів зі збереженням їх функцій;

3.Підвищення частки чистого часу виконання технологічних процесів за рахунок підготовчих та допоміжних операцій;

467

параграф. Значний успіх у підвищенні ефективності продуктивності праці має універсалізація приладів. У наш час це створення тотальних наземних станцій, а найновіші досягнення - це об'єднання наземних станцій із методами супутникової геодезії.

Одним із засобів підвищення швидкості виконання технологічних циклів є використання транспорту. Беззаперечно застосування транспорту в топографо-геодезичному виробництві необхідно вдосконалювати . Питання автоматизації аерофотознімання розглянуті в розділі IV.

компенсатора. Зауважимо, що перший рідинний к о м п е н с а т о р б у в запропонований конструктором Г.Ю.Стодолкевичем (СРСР) щ е в 1945 році. Більше розповсюдження отримали маятникові компенсатори.

468