- •Тема 1. Предмет фотограмметрия и дистанционное зондирование территории.
- •Понятие фотограмметрии и дистанционного зондирования
- •Взаимосвязь основных направлений использования снимков и наименования направлений
- •История развития фотограмметрии
- •Тема 2. Физические основы аэро- и космических съемок
- •Электромагнитное излучение, используемое при съемках
- •Факторы, влияющие на дешифровочные свойства аэрокосмических снимков
- •Тема 3. Аэрофотосъемка
- •1. Технические показатели аэрофотосъемки и этапы аэросъемочных работ
- •2. Виды афс
- •3. Продольное и поперечное перекрытие афс
- •4. Оценка качества результатов аэрофотосъемки
- •5. Особые условия проведения аэрофотосъемки городских территорий
- •Тема 3. Космическая съемка
- •1. Понятие космической фотосъемки и ее особенности
- •2. Условия получения космических снимков
- •3. Технические показатели космической съемки
- •4. Космические съемочные системы
- •Тема 4: Одиночный снимок
- •1. Основные элементы центральной проекции
- •2. Влияние угла наклона афа на метрические свойства снимков
- •Смещение точек снимка
- •Изменение масштаба снимка
- •Искажение площадей
- •Искажение направлений
- •Влияние рельефа местности на метрические свойства снимков
- •Смещение точек снимка
- •Влияние рельефа местности на изменение масштаба изображения отдельных участков местности
- •Искажение площадей
- •Искажение направлений на снимке рельефа местности
- •5) Влияние прочих факторов на геометрические свойства снимка
- •6) Совместное влияние рельефа местности и угла наклона снимка на его геометрические свойства
- •Тема 5: Пара снимков План:
- •1. Зрительный аппарат человека и его возможности
- •2. Стереоскопическая съемка. Стереоскопический эффект
- •3. Способы стереоскопического наблюдения снимков
- •4. Поперечный и продольный параллаксы точек снимка
- •5. Определение превышений точек местности по паре снимков
- •6. Простейшие измерительные стереоприборы
- •Тема 6: Фотосхемы и стереофотосхемы План:
- •Понятие фотосхемы
- •2. Способы изготовления фотосхем
- •3. Масштаб фотосхемы и ее метрические свойства
- •4. Стереофотосхемы
- •Тема 7: Вторичные информационные модели
- •1. Увеличенные снимки
- •2. Цифровые модели местности, планы, карты
- •3. Элементы ориентирования одиночного снимка
- •Определение элементов ориентирования снимка
- •4. Цифровые модели рельефа
- •Элементы внешнего ориентирования пары снимков
- •Элементы взаимного ориентирования пары снимков
- •Тема 8: Дешифрирование материалов аэро-и космических съемок
- •Понятие и классификация дешифрирования
- •2. Материалы съемки, используемые при дешифрировании
- •3. Генерализация информации при дешифрировании
- •4. Визуальный метод дешифрирования
- •5. Дешифровочные признаки, используемые при визуальном дешифрировании
- •6. Технология визуального дешифрирования
- •Тема 9: Дешифрирование аэрофотоснимков для создания базовых карт (планов) состояния и использования земель План:
- •1. Задачи и содержание кадастрового дешифрирования снимков
- •2. Объекты дешифрирования при создании базовых карт земель масштаба 1:10 000.-1:25 000 и их признаки
- •Тема 10: Дешифрирование снимков поселений для целей кадастра и инвентаризации земель
3. Технические показатели космической съемки
Технические средства получения космических снимков аналогичны фотографическим системам, применяемым при аэрофотосъемке. Существуют топографические фотокамеры и дешифровочные.
Формат космических снимков различен — от размера 70 х 90 мм до 30 х 30 см и более. Например, снимок, полученный панорамной камерой высокого разрешения КВР-1000, имеет формат 190 х 700 мм. При одинаковых параметрах съемки (f, H, рх, ру) использование снимков с большим форматом имеет преимущества: во-первых, позволяет увеличить площадь захвата на поверхности Земли, во-вторых, при фотограмметрической обработке повышается точность определения высот точек местности.
При съемке с КЛА, движущихся по эллиптическим орбитам, изменяется высота фотографирования. Вследствие этого средние масштабы смежных снимков имеют значительные различия.
В связи с изменением высот фотографирования при постоянной скорости движения КЛА возникает необходимость изменять интервал времени между моментами съемки. Это необходимо для обеспечения постоянного заданного значения продольного перекрытия снимков. Интервал фотографирования меняют с помощью специального автоматического устройства, входящего в комплект космического фотоаппарата (интервалометр).
При космическом фотографировании поперечное перекрытие снимков обеспечивается тремя приемами:
1) за счет вращения Земли: при этом снимки, получаемые с последующего витка, перекрываются со снимками предыдущего витка (виток аналогичен маршруту при аэрофотосъемке). Если съемка выполняется при движении КЛА по полярной или близполярной орбите, поперечное перекрытие снимков будет непостоянным. Вблизи экватора перекрытие будет минимальным, в районе полюсов — максимальным. Чтобы поперечное перекрытие находилось в заданных пределах, необходимо согласование скорости обращения КЛА со скоростью вращения Земли.
2) перекрытие снимаемой полосы осуществляется поперечным наклоном (креном) летательного аппарата. Угол крена должен обеспечить заданное поперечное перекрытие снимков.
3) продольное перекрытие снимков обеспечивается разворотом КЛА, при котором выполняется наклон главной оптической оси съемочной системы «вперед» по направлению полета — предыдущий снимок и «назад» — последующий снимок.
Рис. Схема съемки с разворотом КЛА
При съемке с круговых орбит фотосъемку выполняют таким образом, чтобы оптическая ось фотокамеры была направлена по направлению нормали к поверхности Земли. Это частный случай конвергентной съемки. При этом взаимный угол, образованный оптическими осями двух смежных снимков стереопары, не превышает нескольких градусов.
4. Космические съемочные системы
Наиболее известные и используемые в мире данные получают с зарубежных космических аппаратов NOAA, LANDSAT, SPOT, IRS, RADARSAT, ERS (табл.1).
Высокие изобразительные и метрические качества имеют фотографические снимки, полученные с отечественного спутника «Комета» камерами специального назначения КВР-1000 и топографической ТК-350. Среди российских пользователей для изучения природных ресурсов используют снимки со спутников типа «Метеор», «Ресурс-Ф», «Ресурс-О, «Океан», съемочные системы «Фрагмент», МСУ-Э, МСУ-СК (табл.2). Съемка с периодически запускаемых на орбиты спутников позволила создать архивы изображений на различные районы земной поверхности, что дает возможность осуществлять мониторинг территорий и отдельных объектов и явлений.
Серия спутников LANDSAT (США) функционирует с начала семидесятых годов XX века. Съемку проводят с высоты орбиты 900 км. На спутниках используются многозональные съемочные системы типа MSS с линейным разрешением на местности 55 х 80 м.
В целях мониторинга кадастровой информации и создания картографической продукции масштабов 1:М = 1:5000...1:10 000 могут быть использованы космические съемочные системы высокого разрешения. Например, космические изображения земной поверхности, получаемые со спутников IKONOS и QUICK BIRD (США). Они имеют соответственно разрешение на местности 0,61 м и 1 м. Точность фотограмметрического определения координат точек по снимкам спутника QUICK BIRD, снятых в панхроматической зоне (0,45...0,95 мкм) и с использованием опорных точек, составляет 2 м, без опорных точек — 23 м.
Французская съемочная система SPOT IMAGE, установленная на спутниках типа SPOT, имеет четыре спектральных канала (4-й канал соответствует 1,55...1,75 мкм). Линейное разрешение при панхроматической съемке равно 5... 10 м, а при многозональной — 20 м. Важное преимущество данной системы — возможность получения снимков с перекрытием (получение стереопар), что позволяет проводить стереофотограмметрическую обработку снимков. Снимок захватывает участок на земной поверхности размером примерно 60 х 60 км.
Индийские спутники последнего поколения (IRS-1C, IRS-1D) оснащены съемочными системами, работающими в четырех спектральных каналах. Панхроматические снимки получают с разрешением 5...6 м, а зональные — 23 м и более.
Разработка компактных радиолокационных съемочных систем с малым потреблением энергии позволила использовать их при космических съемках. Радарные изображения, получаемые, например, с канадского спутника RADARSAT или европейского ERS, имеют разрешение 25 м. Современные методы радиолокации позволяют получать изображения с разрешением на местности до 5 м и менее. Изменяя ориентацию спутника в полете на соседних орбитах, можно производить стереорадиолокационную съемку. Существующие компьютерные программы позволяют выполнять фотограмметрическую обработку радарных снимков. При этом учитывается специфическая геометрия радиолокационных изображений, производится построение цифровых моделей рельефа как по стереопаре, так и с использованием методов радарной интерферометрии (определение геометрических параметров объектов на основе интерференции отраженных от них радиоволн).
Фотографические снимки, полученные со спутника «Комета» кадровыми камерами КВР-1000 (фокусное расстояние f= 1000 мм), имеют разрешение 2 м. Топографическая камера ТК-350, установленная на спутнике «Комета», позволяет производить съемку с перекрытиями. Разрешение изображения данных снимков—10м. Результаты стереофотограмметрической обработки снимков используют для создания и обновления мелкомасштабных планов и карт. Спутники «Комета» запускают на срок до 1 мес.
Широко используют фотографические изображения, получаемые со спутников серии «Ресурс-Ф», оснащенные фотографическими камерами КФА-1000, КФА-3000, КАТЭ-200 и четырехканальным фотоаппаратом МК-4.
На территории страны имеется большое число региональных пунктов приема космических изображений, получаемых со спутника «Ресурс - О». На спутнике установлены многозональные сканеры МСУ-Э с разрешением 45 м и МСУ-СК с разрешением 150 м. Благодаря свободному доступу снимки широко используют в отечественных организациях, занимающихся исследованиями природных ресурсов.
Существуют многолетние космические проекты исследования земной поверхности, разрабатывают и реализуют новые. Информацию о них и процедуре заказа снимков можно узнать через Интернет.
Для широкого пользования разработаны и применяют станции приема и обработки изображений (низкого и среднего разрешения) земной поверхности. Аппаратно-программные комплексы включают: персональные компьютеры, антенную систему, устройство сопряжения антенной системы с компьютером и программное обеспечение. С помощью параболической антенны, установленной на поворотном устройстве, принимают передаваемые со спутника изображения. Программные средства обеспечивают слежение за спутником, автоматический прием данных, их визуализацию, просмотр и оценку. Визуализация изображения производится в черно-белом или цветном варианте, осуществляется синтезирование зональных снимков. Проводится географическая привязка всего снимка или его фрагмента, а также программными средствами рассчитываются географические координаты для каждого пикселя изображения. Выполняется фотограмметрическое преобразование изображений, составляются накидные монтажи. Программные средства позволяют выполнить тематическую обработку изображений и представить результаты обработки в картографическом виде.