Аналітичний спосіб у фотограмметрії.
Аналітичний метод стереофотограмметричного опрацювання застосовується тоді, якщо відомі виміряні координати точок знімка. Загалом стереофотограмметричне опрацювання зводиться до того, щоб за допомогою «цифрової» чи «аналогової» моделі відновити ті геометричні зв’язки, які існували в момент фотографування, що значно легше виконується коли відомі елементи внутрішнього орієнтування знімків.
Існує два різних підходи до розв’язання задачі, для яких різними є лише алгоритми обчислювальних робіт. Процеси вимірювань та збору даних (векторизації моделі) є однаковими..
1) Перший спосіб використовується тоді, коли відомі елементи зовнішнього орієнтування обох знімків стереопари. Математичною моделлю є пряма фотограмметрична засічка.
Для
відповідних точок
і
вимірюють на знімках їх координати
та
(рис.1) Координати X, Y, Z точки P
на місцевості обчислюють за наступними
формулами:
Знімок
1
..........
Знімок 2 (4.1-4.4)
Величини
k знаходять за відомими елементами
внутрішнього та зовнішнього орієнтування
і з чотирьох виміряних координат точок
знімка. Оскільки координати центра
проекції
також відомі, то формули (4.1-4.4) – це
чотири лінійні рівняння для трьох
невідомих координат X, Y, Z
точки об’єкта
З
першого і третього рівнянь випливає:
….. (4.5)
Х знаходять з 1-го або 3-го рівняння. Н обчислюють з 2-го й 4-го рівнянь. Для двох різних значень У визначають середнє арифметичне.
Рис.1 Ділянки стерео моделі (область перекриття) двох знімків
Нормальний випадок фотограмметричного знімання, як відомо, без особливих зусиль можна реалізувати в наземній фотограмметрії, бо його отримують метричними стереофотокамерами. Тоді формули (4.1-4.4) запишуться ще простіше
2)
Другий спосіб використовується тоді,
коли елементи зовнішнього орієнтування
невідомі, а маємо на стереопарі щонайменше
три опорні точки з відомими координатами
X
,Y
,Z
в
тій зовнішній системі координат, в якій
складається топографічна карта.
З погляду теорії тут спочатку визначають елементи взаємного орієнтування, тобто аналітично будують геометричну модель об’єкта. Потім виконують геодезичне орієнтування цієї моделі з використанням опорних точок. На заключному етапі для кожної виміряної точки стереопари обчислюють просторові координати, що дає змогу формувати картографічну ситуацію та рельєф.
Векторизація геометричної моделі об’єкта.
Векторизація – процес представлення результатів дешифрування у векторній формі. Це перехід від растрової графіки до векторної. Процес обернений до растеризації і набагато складніший за нього. Векторизація не може бути повністю виконана у автоматичному режимі, на відміну від растеризації. Векторизація – це обмальовування об’єктів поверх растрових зображень планшетів, тобто це своєрідне вказування геоінформаційні системі, що необхідно розуміти під виділеним об’єктами – будівлю, земельну ділянку, колодязь, кабель чи щось інше. При векторизації змінюється спосіб представлення карти у комп’ютері – вона замінюється на так звану векторну чи, як іноді говорять, цифрову.
Векторизацію можна здійснювати у ручному, напівавтоматичному та автоматичному режимах.
При ручній векторизації оператор курсором послідовно обходить всі поворотні точки меж контурів об’єктів дешифрування, при цьому і відбувається векторизація геометричної моделі об’єкта. Цю операцію проводять на екрані монітора з допомогою комп’ютерної миші. При цьому в пам'ять комп’ютера автоматично записуються координати (х, у) цих точок. Ручну векторизацію можна виконувати у випадку сканування дешифрованого зображення, а також у випадку вводу недешифрованого зображення, наприклад негативів аерофільму. У такому варіанті дешифрування проводять на збільшених знімках, і його результати оператор переносить на відскановане зображення в процесі векторизації.
Напівавтоматичну векторизацію виконують на дешифрованому відсканованому зображенні. Оператор наводить курсор на одну з точок меж контура на екрані монітора. При цьому автоматично записуються координати (х, у) всіх поворотних точок вказаного контуру. В цьому процесі відображається суть векторизації геометричної моделі об’єкта.
При автоматичній векторизації відбувається автоматичне зчитування координат поворотних точок, тобто геометричної моделі всіх об’єктів, що дешифруються. У цьому випадку оператор лише контролює і при необхідності коректує даний процес. Суть автоматичної векторизації полягає у оконтурюванні всіх пікселів, які відрізняються по яскравості чи присвоєному значенню (імені) від сусідніх елементів.
Окрім того, при векторизації по матеріалах прив’язки чи фотортриангуляції на відскановане зображення переносять опорні точки. При цьому відбувається автоматичне визначення їх координат. У ряді випадків на відсканованому зображенні вказуються координати мітки.
Координати мітки дозволяють перейти з системи координат монітора, в якій відбувається автоматичне визначення координат точок знімка, в систему координат самого знімка. такий перехід не завжди обов’язків. Його необхідність залежить від використовуваного алгоритму вирішення зворотної фотограмметричної засічки.
У процесі векторизації не передбачене узагальнення, тому необхідно редагувати отримані контури. Хороші результати можна отримати лише в тому випадку, якщо на території картографування переважають однорідні і компактні об’єкти. Тільки у цьому випадку редагування отриманого знімку не вимагає затрати часу.
Для редагування векторизованого зображення використовують коректування, яке полягає у виключенні помилок процесу векторизації. Такими помилками можуть бути незамкненість меж контурів, наявність подвійних ліній кордонів, виходи меж у точках перетину і т.д. Це негативно впливає на збереження геометричної моделі об’єкта. Використання коректування виключає ці помилки. Коректування виконується автоматично, а похибки, які залишились після цього процесу видаляє оператор.
Після цього векторизований знімок підлягає трансформуванню. Для опорних точок створюється файл їх геодезичних координат. Крім того, оператор при необхідності вводить приблизні значення елементів зовнішнього орієнтування знімка. Надалі проводиться ряд обробок над отриманими результатами, і по завершенню можна отримати контурний план місцевості.
Отже, правильна векторизація геометричної моделі об’єкта відграє значну роль у процесі створення картографічних матеріалів.