§ 83. Особенности использования космических снимков для составления и обновления топографических карт

Кроме аэроснимков для составления и обновления топографиче­ских карт успешно используются космические снимки.

К фотографической аппаратуре, устанавливаемой на искус­ственном спутнике Земли или на космическом корабле, предъявля­ются высокие требования:

геометрическое качество снимков должно обеспечивать необ­ходимую точность построения или сгущения опорной сети и со­ставления карт, фотокарт и фотопланов;

масштаб снимков и их фотографическое качество должны обеспечивать возможность дешифрирования объектов, подлежа­щих отображению на картах и фотодокументах;

в процессе фотографирования необходимо определять элементы внешнего ориентирования снимков.

Вариант фотографической аппаратуры (в схематическом изо­бражении), удовлетворяющей этим требованиям и предназначен­ной для установки на космических носителях, возвращаемых на Землю, представлен на рис. 109.

В комплект этой аппаратуры входят: короткофокусная широ­коугольная фотокамера, позволяющая получать мелкомасштабные снимки Р₁ для построения и сгущения опорных геодезических се­тей и составления карт; три длиннофокусные фотокамеры, дающие крупномасштабные снимки Р₂, Р₃ и Р₄ для дешифрирования и со­ставления фотопланов; панорамная фотокамера, позволяющая по­лучать панорамные снимки Р₅; звездная камера для фотографи­рования звездного неба (снимок Р₆), а также четыре горизонтные камеры для фотографирования линии горизонта в четырех взаимно перпендикулярных направлениях (например, снимки Р₇ и Р₈).

Все фотокамеры жестко связаны и работают синхронно. Мо­жно считать, что центры проекции всех снимков находятся в од­ной точке S, так как высота орбиты носителя велика по сравне­нию с расстояниями между объективами фотокамер. Таким обра­зом, одновременно получают десять изображений поверхности планеты, линии горизонта и звездного неба.

Если поле зрения панорамной камеры больше 180°, то на па­норамном снимке изображается линия горизонта, наблюдаемая в двух направлениях, перпендикулярных к орбите, а также территория, ограниченная этими линиями и полем зрения камеры в направлении полета.

Панорамный снимок отлича­ется высокой разрешающей спо­собностью, что позволяет использовать его для дешифри­рования. Однако масштаб па­норамного снимка быстро уменьшается от центра до изо­бражения линии горизонта. По­этому для дешифрирования ис­пользуют только центральную часть снимка.

Панорамные снимки можно использовать и для измерительных целей. При этом необходимо учитывать, что панорамный снимок не имеет единого центра про­екции вследствие перемещения носителя в момент экспозиции. Каждой элементарной полоске панорамного снимка, параллель­ной направлению полета, соответствуют свой центр проекции и свои угловые элементы внешнего ориентирования.

Звездные и горизонтальные снимки служат для определения угловых элементов внешнего ориентирования мелкомасштабных снимков. Линейные элементы внешнего ориентирования этих сним­ков находят из орбитальных измерений.

Угловые элементы внешнего ориентирования крупномасштаб­ных снимков являются функциями угловых элементов мелкомасш­табного снимка и параметров, определяющих взаимное положение короткофокусной и длиннофокусной фотокамер.

Общее поле зрения трех длиннофокусных камер равно полю зрения короткофокусной камеры. Масштаб снимка, полученного центральной длиннофокусной фотокамерой, в 4—5 раз крупнее масштаба снимка, сделанного короткофокусной фотокамерой.

Комплект бортовой аппаратуры должен содержать еще лазер­ный высотомер с фиксацией точки отраженного импульса и службу времени для регистрации моментов фотографирования и осуществ­ления синхронной работы составляющих этого комплекта.

Подсчитаем ожидаемую точность определения координат точек местности по космическим мелкомасштабным снимкам, получен­ным фотокамерой с фокусным расстоянием 200 мм.

Пусть высота орбиты H = 300 км, формат снимков 30×30 см, а продольное перекрытие 60%. Тогда масштаб снимков равен 1 : 1500 000, т. е. в 1 см 15 км, базис фотографирования в масш­табе снимка b = р=12 см, что соответствует 180 км в натуре.

Из формул (106) и (110) следует:

где m_x, m_Y и т_h — средние квадратические ошибки определения координат X и У и превышения h точки местности; m_x,y— ошибка измерения координат точки снимка; m_Δp — ошибка измерения раз­ности продольных параллаксов.

Применяя аналитический способ обработки снимков, можно считать, что т_х,_у = m_ΔР =10 мкм. Тогда т_х = т_Δp=10 мкм; т_h = 25 м.

Итак, точность определения планового положения точек мест­ности по данным космических мелкомасштабных снимков соответ­ствует требованиям создания контурных карт масштабов 1:25000 и мельче. Однако точность определения высот может удовлетворять требованиям, предъявляемым к картам масштаба не крупнее 1 : 100 000 с сечением рельефа через 40 м.

Повысить точность определения высот можно путем увеличе­ния формата кадра. В этом случае возрастает значение продоль­ного параллакса, что ведет к уменьшению ошибки т& Например, при формате кадра 24×45 см b= р=18 см, а т_h=17 м (длинная сторона кадра параллельна направлению полета, продольное пере­крытие снимков 60 %).

Крупномасштабные космические снимки, полученные длиннофо­кусными камерами, позволяют создавать фотопланы масштаба 1 : 25 000 и мельче.

Другие вопросы фотограмметрической обработки космических снимков рассмотрены в гл. 17.