Проектування_СТЗ-10000_1

методі знімання точками основної зйомочної мережі є планово-висотні опознаки які є опорними при побудові мереж аналітичної фото тріангуляції.

Робочою зйомочною мережею при цьому методі будуть точки із фотограмметричного згущення. Ці точки є опорою при зніманні контурів та рельєфу за допомогою цифрових, аналітичних або універсальних приладів.

Точність знімання контурів і рельєфу залежить від точності основної і робочої зйомочної мережі, точності знімання рельєфу та контурів на фотограмметричних приладах.

Сумарні середні квадратичні похибки топографічного знімання при фотограмметричних методах обчислюються за формулою:

m2 = mзго2 + mпвп2 + mфзм2 + mпр2

де mзго2 – сер.кв. похибка головної геодезичної основи;

mпвп2 - сер.кв. похибка визначення координат і висот планововисотних опознаків;

mфзм2 - сер.кв. похибка визначення координат і висот точок із фотограмметричного згущення геодезичної мережі;

mпр2 - сер.кв. похибка знімання рельєфу і контурів на фотограмметричних приладах.

Завершальний етап створення карт і планів включає знімання ситуації та рельєфу, редагування і оформлення продукції в цифровому або графічному виді.

Знімання ситуації і рельєфу може бути виконано на аналогових або аналітичних універсальних приладах або цифрових фотограмметричних станціях. Знімання ситуації може виконуватись за допомогою фото планів, отриманих за допомогою фототрансформаторів або цифрового трансформування.

2.4.Стереотопографічний та комбінований методи створення карт і планів

Аерофототопографічне знімання в залежності від типу території, фотограмметричного обладнання, строків виконання робіт може виконуватись стереотопографічним або комбінованим методами. Вибір методу також визначається характером рельєфу, видом забудови, масштабом та площею знімання, а також техніко-економічними розрахунками. На практиці обидва варіанта можуть суміщатись.

10

Головна відмінність комбінованого методу від стереотопографічного заклечається в тому, що при комбінованому методі аерофотознімання використовується лише для складання контурної частини плану. Це викликано тим, що вимоги до аерофотознімання, що використовується для рисовки рельєфу і складання контурів, різні. При комбінованому методі важливо зменшити зміщення точок на фотоплані

δ rh , викликане рельєфом місцевості, яке визначається за формулою:

δ r = r × h ;

де h – перевищення точки місцевості над початковою горизонтальною площиною,

m – знаменник масштабу аерофотозніманя;

r – радіус вектор, що з’єднує точку знімка з точкою надиру;

f – фокусна віддаль фотокамери;

H – висота фотографування.

Отже, в цьому випадку зміщення точки на знімку (фотоплані) тим менше, чим більше фокусна віддаль аерофотоапарата і висота фотографування, а перевищення точок незначні.

При стереотопографічному методі матеріали аерофотознімання повинні забезпечувати задану точність визначення висот точок, яка може бути визначена за формулами:

δ h = H ×δDp , b

або

δ = m × f ×δDp h ,

p

де b – базис фотографування;

11

δ p - середня похибка визначення різності повздовжніх паралаксів;

δ h - середня похибка, допустима при визначенні висот;

p - повздовжній паралакс.

При стереотопографічному методі точність визначення висот тим вища, чим менша висота фотографування і менша фокусна віддаль. Отже вимоги до вибору масштабу фотографування і фокусної віддалі для стереотопографічного та комбінованого методу відрізняються.

При проектування технологій створення карт і планів основними критеріями є економічність і точність. Зі свого боку економічність залежить від параметрів аерофотознімання: чим менший масштаб зальоту по відношенню до масштабу створюваної карти, тим меншими будуть затрати коштів і праці на її створення. Проте за певного відношення масштабу аерофотознімання та створюваної карти наступає момент, коли забезпечити нормативну точність створення карт для певних умов не є можливим. Тому виникає необхідність детальної проробки проектів технологій створення карт з врахуванням всіх факторів.

2.5. Технологічні варіанти аеротопографічного знімання

Технологічне проектування створення карт виконується в два етапи. На першому етапі виконується технічне проектування, тобто розробляється загальна технологія створення карти, визначаються основні параметри аерофотознімання, метод знімання, об’єми робіт за укрупненими процесами. Наступна стадія проектування – робоче проектування за окремими процесами. При робочому проектуванні деталізуються технологічні варіанти аерофототопографічного знімання:

Рисунок 2

Аерофототопографічне знімання

12

Як правило, при технологічному проектуванні на першому етапі вибирається варіант технології, а вже потім розраховуються параметри аерофотознімання і проектуються польові і камеральні процеси. На заключному етапі необхідно виконати попередній розрахунок точності створення карт за вибраною технологією.

Основним способом створення карт є стереотопографічний, котрий, в свою чергу, поділяється на два варіанта: створення карт на чистій основі та стереотопографічне знімання на фотоплані.

На територіях із рівнинним, пагорбистим і гірським рельєфом із середньою чи малою контурністю використовують стереотопографічний метод на чистій основі.

При створенні планів з відкритим рівнинним рельєфом із значною кількістю контурів (території міст і населених пунктів) використовують метод стереотопографічного знімання на фотопланах.

Рисунок 3

Технічне проектування. Розрахунок параметрів аерфототознімання.

Маркування опознаків

Аерофотознімання

2.6. Поняття про аерофотознімання

Аерофотознімання(АФЗ) – це фотографування земної поверхні з

13

літального апарата (літака, гелікоптера, повітряної кулі тощо). Виконують для складання топографічних карт, вивчення та обліку лісових, земельних угідь і водних ресурсів, землевпорядкування, рельєфу, ландшафтів, техногенних процесів, проектування інженерних споруд, проведення геологорозвідувальних робіт тощо.

У сучасних технологіях дистанційного зондування з авіаційних апаратів здійснюють лазерне, гіперспектральне, оптико-електронне, радіолокаційне, інфрачервоне знімання.

При аерофотозніманні оперують наступними поняттями та визначеннями:

Лінію, що є траєкторією польоту літака під час фотографування називають маршрутом.

Рисунок 4. Схема фотографування земної поверхні з літака

Якщо ця лінія – пряма, то маємо прямолінійний маршрут; також існують криволінійні та ламані маршрути. Якщо фотографують певну територію з кількох паралельних маршрутів, то маємо багато маршрутне АФЗ.

Залежно від кута нахилу α аерофотокамери під час знімання розрізняють АФЗ:

-горизонтальне, кут нахилу дорівнює нулю( α =0);

-планове, кут нахилу не перевищує 3º (α ≤ 3º );

-перспективне, при куті нахилу більшим від 3º ( α > 3º ).

Залежно від масштабу 1 аерознімків розрізняють :

m

-дрібномасштабне АФЗ, масштаб знімків 1: 50 000 і дрібніше;

14

-середньомасштабне АФЗ, масштаб знімків знаходиться в межах від 1: 50 000 до 1 : 10 000;

-великомасштабне, масштаб більший від 1 : 10 000.

Аерофотознімання проводять з використанням фотоплівки чорнобілої, спектрозональні або кольорові. Для топографічних цілей доцільно застосовувати кольорову плівку, бо такі знімки значно інформативніші. Спектрозональна плівка використовується для розв’язання задач не топографічного призначення, наприклад, виявлення захворювань лісів, забруднення територій або акваторій.

До топографічного АФЗ ставлять певні технічні вимоги стосовно таких параметрів польоту як прямолінійність маршрутів, горизонтальність траєкторії, витримання повздовжнього перекриття між знімками одного маршруту (найчастіше 60 %) та поперечного перекриття між сусідніми маршрутами (здебільшого 20 – 40 %).

Аерофотокамера, а значить і знімок,повинна бути правильно зорієнтована стосовно траєкторії польоту, тобто кут скосу κ ( рис.5) повинен бути встановлений з точністю до 3º, інакше при накладанні знімків виникне так звана «ялинка», що зробить надалі фотограмметричне опрацювання утрудненим і неефективним.

Рисунок 5. Поздовжнє, поперечне перекриття знімків та геометрія «ялинки»: 1,2 – знімки одного маршруту, 3, 103 – знімки двох сусідніх марштутів; κ – кут «ялинки»

Аерофотознімання виконують помаршрутно з літаків, гелікоптерів, мотодельтапланів. Враховуючи особливості аерофотознімального польоту, до літаків ставлять певні вимоги. Вони повинні забезпечувати горизонтальний політ і розворот з одного курсу на інший, і водночас мати значний діапазон швидкості і необхідну дальність польоту. Беспосадковий політ повинен тривати не менше 6-7 год. Літак повинен мати поздовжню, поперечну стабільність, кути нахилу в режимі усталеного польоту не повинні перевищувати ±1º, а час введення і виведення літака у віраж має бути мінімальний.

Використання певного типу літального апарата залежить, насамперед, від масштабу знімання, розміру і розташування району знімання і вимог до якості аерознімального матеріалу.

15

Таблиця 5. Основні технічні характеристики призначених для аерознімання літаків

Аерофотознімання виконують помаршрутно з літальних засобів. Враховуючи особливості аерофотознімального польоту, до літаків ставлять певні вимоги. Вони повинні забезпечувати горизонтальний політ і розворот з одного курсу на інший, і водночас мати значний діапазон швидкості і необхідну дальність польоту.

Для виконання АФЗ потрібна аерофотокамера та спеціальна допоміжна апаратура, яка дозволяє витримувати всі параметри та вимоги до АФЗ так як аерофотознімання відбувається дуже швидко і людина не завжди встигає виносити відповідні корективи як в траєкторію польоту, так і в положення камери. Сучасні багатофункціональні аерознімальні системи дозволяють повністю автоматизувати процес аерофотознімання: проектувати АФЗ, виконувати знімання згідно з проектом, автоматично витримувати навігаційні параметри АФЗ, фіксувати просторові координати аерокамери в момент фотографування.

Для отримання високоякісного аерофотознімального матеріалу знімання виконують за відсутності хмарності. Висота Сонця над горизонтом повинна бути не меншою за 20º у разі фотографування на чорно-білу аерофотоплівку і не меншою від 25º - на спектрозональну аероплівку.

Жорсткі вимоги ставлять до відхилень осей маршрутів від заданого положення, а також величини відхилень повздовжнього і поперечного перекрить від заданого.

Допустимі значення відхилення осі маршруту від заданого положення на карті для різних масштабів подано в таб.6, допустимі відхилення поздовжнього та поперечного перекриття в таб.7 і таб.8 , h – різниця між максимальною та середньою позначками ділянки.

Таблиця 5 Допустиме відхилення осі маршруту

16

Таблиця 6 Допустиме відхилення повздовжнього перекриття

Повздовжнє перекриття, %

Таблиця 7 Допустиме відхилення поперечного перекриття

Висота польоту над середньою площиною знімальної ділянки не повинна відрізнятися від заданої в рівнинних районах більше ніж на 3%, в гірських – більше ніж на 5%, а при висоті польоту до 1 000 м – більш ніж на 30м в рівнинних районах і 50 м в гірських районах.

Непаралельність аерофотознімальних маршрутів не повинна перевищувати 2% за Нф>750м і масштабу знімання дрібнішого за 1:5 000 і 3% за Нф <750м і масштабу знімання, більшого від 1:5 000.

2.7. Обгрунтування вибору аерофотоапарата

Аерофотоапарат (АФА) повинний забезпечувати високі метричні якості аерофотознімків, надійну та стабільну роботу, мінімальні габарити, вагу та вартість.

При виборі АФА необхідно враховувати:

-якість оптичної системи (роздільна здатність, дисторсія);

-діапазон витримок;

-спосіб вирівнювання в площину;

-можливість встановлення світлофільтрів;

-цикл роботи.

17

При аерофотозніманні для створення карт в м-бах 1:10 000, 1:25 000 практично можливо використовувати будь-які АФА.

Спосіб отримання аерофотознімків зумовлює їх геометрію; розрізняють кадрові, щілинні та панорамні аерофотокамери.

Кадрові АФА дають можливість одержати зображення земної поверхні, одночасно фотографуючи її з центра проекції об’єктива на всю поверхню кадру.

Ущілинних аерофотокамерах здійснюється безперервне фотографування поверхні об’єкта на фотографічний матеріал через щілину камери.

Упанорамних аерофотокамерах виконується фотографування поверхні на фотоматеріал за одночасного поступового руху літального апарата й обертового – об’єктива аерокамери.

Величина фокусної відстані аерокамери зумовлює поділ аерофотокамер на: короткофокусні з фокусною відстанню до 100 мм; середньо фокусні – від 100 до 300 мм; довгофокусні - з фокусною відстанню, більшою за 300 мм.

Важливим параметром АФА є кут поля зору, який тісно пов’язаний з величиною фокусної віддалі. Камери поділяють на вузько кутні (10º-20º, f=610мм і 950 мм), нормальнокутні (50º-70º, f=210 мм і 300 мм),

ширококутні (85º-95º, f=152 мм), над ширококутні (110º-130º, f=88 мм і менше).

Таблиця 9 Технічні параметри деяких аерофотокамер

18

2.8. Створення проекта планово-висотного проектування

Густота точок планової, планово-висотної та висотної підготовки знімків, тобто відстань між парами опознаків вздовж маршрута в базисах фотографування, що визначається нормативними документами. Проте підвищення метричних властивостей знімків, використання високоточних фотограмметричних приладів та ряд інших факторів створюють можливості для зменшення трудових затрат із планово-висотної підготовки аерофотознімків. Тому в кожному конкретному проекті необхідно обґрунтувати оптимальні схеми розташування опознаків. Розрахунок планово-висотного обґрунтування наближено виконують за формулами очікуваної точності мереж фототріангуляції:

де mh , mL - допустимі середні квадратичні похибки визначення висот і планових координат із фотограмметричного згущення;

mx, y , mp,q – середні квадратичні похибки визначення плоских

координат і паралаксів, які залежать від типів фотограмметричних приладів і роздільної здатності знімків;

Kz , Kx, y – коефіцієнти, що залежать від способу зрівнювання і

виключення систематичних похибок в мережах фото тріангуляції. Значення коефіцієнтів приведено в таблиці:

Таблиця 10

За приведеними формулами розраховують кількість базисів між плановими nL і висотними опознаками nh . При цьому обрахування

19