Стереофотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемок
1. Аэрофотоснимки и их масштабы
Основной продукцией аэросъемочного процесса являются аэрофоснимки местности. Каждый аэрофотоснимок представляет собой центральную проекцию участка местности, образованную связкой проектирующих лучей, проходящих через центр проекции S — объектив фотокамеры (рис. 1).
Рис. 1. Схема определения положения точек на аэрофотоснимке:
а - центральная проекция снимка; б - оси координат снимка
Как следует из рис. 1, а изображение на снимке каждой точки земной поверхности А, О, В, С (на снимке соответственно точки с, о, b, а) получается в результате пересечения соответствующих лучей с плоскостью аэрофотоснимка. Луч OSo, перпендикулярный плоскости аэрофотоснимка, называют главным лучом (оптической осью АФА), а основание перпендикуляра OSo (точку о) называют главной точкой аэрофотоснимка. Главная точка снимка находится на пересечении линий, соединяющих противоположные координатные метки аэрофотоснимка (рис. б).
Положение любой точки местности на аэрофотоснимке определяют, как и на наземных снимках, в фотограмметрической системе координат. Для определения положения точки на аэрофотоснимке используют плоскую прямоугольную систему координат (см. рис. 1, б), обозначенную через OXY. Ось абсцисс Х принимают совпадающей с прямой 1 — 2, а ось ординат Y — с прямой 3 — 4. Тогда положение точки на аэрофотоснимке определится координатами
x΄= o΄m΄; y΄= m΄m (1)
В зависимости от высоты полета летательного аппарата Н и фокусного расстояния АФА получают аэрофотоснимки различных масштабов. Отношение длины отрезка на аэрофотоснимке к длине того же отрезка на местности называют численным масштабом аэрофотоснимка. Как следует из рис. 2, масштаб аэрофотоснимка будет равен
,
(2)
где fk — фокусное расстояние АФА;
Н — высота фотографирования.
Таким образом, если местность практически горизонтальна, а аэросъемка произведена при строго отвесном положении оптической оси АФА, то аэрофотоснимок подобен местности и масштаб его равен
(3)
Рис. 2. Схема определения масштаба Рис. 3. Смещение изображения точек на аэро-
аэрофотоснимка фотоснимке в плане из-за рельефа
При наклонном положении оптической оси АФА, а также при пересеченном или горном рельефе снимаемой местности масштаб аэрофотоснимка для разных его частей будет неодинаков. В частности, при отклонении оптической оси АФА от отвесной линии на угол α0 масштаб аэрофотоснимка в разных его точках можно определить по формуле
(4)
При пересеченном и горном рельефах местности масштаб аэрофотоснимка будет переменным также в связи с искажениями из-за рельефа. Как следует из рис. 3, если точка А имеет превышение (+h) и точка В (-h) относительно условного (среднего) горизонта, а точки А0 и В0 их ортогональные проекции, то точки а0 , а и b0 , b являются соответственно центральными проекциями этих точек на аэрофотоснимке Р.
Как видно, в этом случае расстояние aa0 = δha , и bb0 = δhb являются смещениями точек а и b на аэрофотоснимке за счет соответствующих превышений. Только в одной точке аэрофотоснимка — точке надира (см. рис. 3), являющейся проекцией отвесной линии, проходящей через центр объектива, искажений из-за рельефа не будет, т. е. δh = 0. В связи со сказанным при рисовке горизонталей и контуров местности в положение соответствующих точек необходимо вводить поправки за рельеф местности δh по направлению к главной точке при положительном превышении и в обратную сторону — при отрицательном.