12. Вплив рефракції атмосфери на формування зображення.

Атмосферна рефракція – викривлення світлового променя, напрямленого до об’єктива знімальної системи. Це пояснюється тим, що в атмосфері відбувається зменшення щільності повітря зі збільшенням висоти відносно земної поверхні. При проходженні світлового променя з області з більшою щільністю в область з меншою щільністю відбувається його відхилення. Якщо атмосферу описати моделлю, що складається з декількох горизонтальних шарів, то рефракцію можна представити у вигляді графіку на рис. 1.5. Asa – промінь, не спотворений впливом рефракції атмосфери, Asa’ – реальний промінь, що будує зображення точки а’ на знімку. Відстань аа’ на знімку є спотворенням положення точки, що викликане рефракцією атмосфери. При виконанні аєро та космічного знімання горизонтальна рефракція атмосфери значно менша за вертикальну та її майже не беруть до уваги.

Вертикальна (фотограмметрична) рефракція атмосфери розраховується для стандартного стану атмосфери, зенітної відстані луча Z, кута, під яким промінь проходить атмосферу, довжини хвилі випромінювання, тиску тощо. Рефракцію атмосфери R вимірюють у хвилинах.

Значення фотограмметричної рефракції R в стандартній атмосфері при Z=45^о та λ=656 мкм для різних висот H над поверхнею Землі наступне:

H, км 1 2 4 8 18 40 80 200 300

R, хв. 2 5 9 15 22 12 6 2,5 1,5

13. Технологія опрацювання аерофотознімків.

Трансформування поодинокого знімка - Досить поширеною фотограмметричною продукцією та вживаною спеціалістами різноманітних галузей є фотоплан. Фотоплан - це фотографічне зображення місцевості в ортогональній проекції, отримане з одного або кількох змонтованих між собою трансформованих фотознімків. Фотоплан відповідає всім вимогам топографічного плану чи карти.

Т рансформуванням називають процес перетворення нахиленого знімка в горизонтальний знімок заданого масштабу. Математичною основою для розв'язання цієї задачі є або теорія центральної проекції, або теоретичні засади проективної геометрії. Геометричну суть трансформування пояснює

рис1 геометрична сутність трансформування знімка

На нахиленому знімку Р положення точки місцевості А₀ є зміщеним під впливом кута нахилу знімка а₀. Натомість на горизонтальному знімку Рі цього зміщення немає. Окрім цього, знімок Рі будується в точно визначеному масштабі 1:М. Зміна масштабу визначається відрізком Н/М, де Н - висота фотографування.

Зміна віддалі від об'єктива до екрана та нахили екрана і касети (знімка) спричиняють порушення різкості зображення на екрані, бо такими є закони геометричної оптики. Щоб уникнути цього, необхідно виконати дві оптичні умови.

П ерша оптична умова: точки знімка а₁, та екрана а_2, що лежать на головній оптичній осі об'єктива (рис.2), повинні бути оптично спряженими, тобто вони повинні задовольняти основну умову оптики 1/d₁ + 1/d₂ = 1/F де d₁ — віддальSa₁ , d₂ — віддальSa₂ , F — фокусна віддаль об'єктива фототрансформатора.

Друга оптична умова: площини знімка Р, екрана Е та головна площина об'єктива повинні перетинатись по одній прямій (рис. 2).

Рис.2. Геометрична інтерпретація першої та другої оптичних умов

Тут - слід цієї прямої, яка є перпендикулярною до площини аркуша У цьому випадку будь-яка точка b₁ знімка зобразиться на екрані різко, у вигляді точки b_2.

Для отримання трансформованих знімків використовують різні за конструкцією фототрансформатори, які можна поділити на дві групи: неавтоматизовані та автоматизовані. В останніх присутні електронні або електромеханічні лічильно-розв'язувальні пристрої/

Інший прийом трансформування полягає у використанні чотирьох опорних точок, розташованих по кутах аерофотознімка та п'ятої - контрольної, розташованої в центрі знімка. Ці точки повинні чітко розпізнаватись на знімку - це може бути чіткий контур місцевості або точка-прокол, зроблений тонкою голкою. За відомими геодезичними координатами їх наносять на планшет, який пізніше кладуть на екран приладу. Суть трансформування полягає у тому, щоб сумістити точки на планшеті з їх зображеннями, які проектує об'єктив фототрансформатора зі знімка. Пізніше розрізають знімки приблизно посередині поздовжньою та поперечного перекрить хвилястими лініями. Центральні частини знімків наклеюють на планшет.

Спрощений спосіб опрацювання стереопари - Під час деяких інженерних робіт, пов'язаних з використанням аерофотознімків, не вимагається високої точності визначення висот точок земної поверхні. Тоді в пригоді стає спосіб опрацювання планових аерофотознімків з використанням дзеркально-лінзового стереоскопа для стереоспостережень та паралаксометра (стереомікрометра), то служить для вимірювання поздовжніх паралаксів. Перед вимірюваннями кладуть знімки під стереоскоп так, щоб спостерігався стереоефект - взаємним пересуненням та розворотом знімків.

Аналітичний спосіб опрацювання стереопари -Цей спосіб дає змогу отримувати просторові координати точки місцевості на базі стереофотограмметричних вимірювань та обчислень без будь-яких обмежень на величини нахилу знімків, негоризонтальності базису фотографу­вання, рельєфу місцевості.З технологічного погляду аналітичний спосіб виключає такі процеси: вимірювання стереопари; обчислювальні роботи; збір даних зі стереопари для створення оригіналу карти.

Стереокомпаратори. Автографи аналітичні - Стереокомпаратор - це високоточний стереофотограмметричний прилад для вимірювання плоских прямокутних координат точок пари знімків (стереопари). У фотограмметрії цей прилад відіграє важливу роль, бо є простим з погляду конструкції, надійним та високоточним. Стереокомпаратор є основ­ним вимірювальним приладом аналітичної фотограмметрії.Автограф аналітичний - це система (стереокомпаратор-комп'ютер-периферійні пристрої) для стереовимірювань знімків та аналітичного опрацювання вимірів з метою отримання карт, планів, цифрових моделей місцевості та рельєфу, побудови фототріангуляційних мереж тощо.

Визначення елементів взаємного орієнтування - Опрацьовано два аналітичні способи визначення елементів взаємного орієнтування - строгий та наближений. Обидва вони базуються на одній теоретичній платформі - умові компланарності векторів та на використанні виміряних поперечних паралаксів (на стереокомпараторі, аналітичному автографі, цифровій фотограмметричній станції). Різниця полягає у різних алгоритмах обчислення цих елементів. Строгий спосіб придатний для опрацювання стереопари з довільними кутами нахилу знімків. Наближений спосіб придатний для опрацювання пари планових аерофотознімків (кути нахилу не перевищують 3°). Геодезичне орієнтування фотограмметричної моделі об'єкта - Після визначення елементів взаємного орієнтування можна обчислити з прямої фотограмметричної засічки просторові координати будь-якої точки стереопари, причому просторова система координат мусить бути лінійно-кутовою або базисна система. Геометрична модель, побудована за елементами взаємного орієнтування та при довільному базисі проектування, має довільну орієнтацію відносно деякої абсолютної ("геодезичної") системи координат і довільний масштаб. Оскільки кінцева продукція (наприклад, каталог координат точок місцевості, топографічна карта тощо) мусить бути в цій абсолютній системі координат, то необхідно знайти елементи орієнтування моделі Χ₀, Υ₀, Ζ₀, α₀, ω₀, k₀,1:t - така задача називається "геодезичним орієнтуванням моделі"'. Векторизація геометричної моделі об'єкта - Під терміном "векторизація моделі" розуміємо стереоскопічні вимірювання контурних точок об'єкта, що зобразились на знімках, а також відображення рельєфу поверхні у вигляді горизонталей та пікетних точок. Але досить часто горизонталь не є суцільною плавною кривою лінією, якою її бачимо на карті, а ламаною лінією, що з'єднує між собою висотні точки з однаковими відмітками. Тому термін "векторизація" можна трактувати як створення топографічних карт (планів) в цифровому та графічному поданні.

Щоб мати уявлення як проводиться складання карти на ана­літичному автографі, подано перелік дій та опис векторизації моделі на аналі­тичному універсальному приладі - СТЕРЕОАНАГРАФІ

Послідовність виконання основних процесів на стереоанаграфі є такою:

1. Підготовка та ввід в комп'ютер елементів внут. орієнтування та параметрів аерофотокамери.

2. Ввід в комп'ютер каталога координат опорних та контрольних точок.

3. Ввід в комп'ютер масштабу та номенклатури топографічної карти;

4. Встановлення першої стереопари в приладі.

5. Виконання вимірювальних операцій: координатних позначок для внутрішнього орієнтування, стандартних точок для взаємного орієнтування, опорних точок для геодезичного орієнтування моделі. Проведення обчислю-вальних операцій для вказаних вище задач.

6. Набір вихідних даних для координатографа та автоматичного орієнтування планшета на ньому.

7. Стереоскопічний збір картографічних даних з цієї стереопари

8. Редагування зібраних картографічних даних в межах усіх стереопар, поділ їх на аркуші топографічних карт з конкретною заданою чи вичисленою номенклатурою.

9. Нанесення опорних точок на планшет за координатами, автоматичне викреслювання рамки карти та координатної сітки.

10. Автоматичне викреслювання на планшеті елементів ситуації та рельєфу.

11. Архівація цифрових картографічних даних. Розглянемо основні процеси векторизації стереопари.

Аналоговий спосіб опрацювання стереопари - Аналогові стереофотограмметричні прилади (синонім - універсальні прилади) служать для створення топографічних планів і карг за фотознімками та для побудови мереж фототріангуляції. Щоб створити з аерофотознімків на аналоговому приладі топографічну карту, треба виконати такі ж операції, як і при використанні аналітичного способу. Принципова різниця полягає в тому, що на аналоговому приладі всі класичні фотограмметричні задачі розв'язуються не за допомогою обчислень, а через застосування механічних пристроїв або проектуючих оптичних систем. На рис. 4.13 показана принципова схема стереометрографа.