Тема 3.3 Трансформирование аэрофотоснимков

Положение соответственных точек на стереопаре фотоснимков определяется в плоских прямоугольных системах координат o₁x₁y₁ и o₁x₂y₂ (рис. 20). Начала систем координат о₁ и о₂ находятся в точках пересечения прямых, соединяющих противоположные координатные метки фотоснимков 1 и 2 (1' и 2') и 3 и 4 (3' и 4'), ось х совмещают с прямой 1—2 (1'—2'), а у — с прямой 3—4 (3'—4'). Координатами точки а₁являются х₁, у₁, а точки а₂— х₂, у_2.

Координаты соответственных точек в общем случае не равны, т. е. х₁ ≠х₂ и y₁ ≠y₂ Это означает, что точка на левом фото­снимке a₁ по отношению к выбранной системе координат o₁x₁y₁ расположена не так, как точка на правом фотоснимке а₂ относи­тельно системы координат и o₁x₂y₂. Иначе говоря, существуют сме­щения точек на стереопаре фотоснимков.

Смещения соответственных точек на фотоснимках стереопары называют параллаксами. Они имеют место как по оси абс­цисс, так и по оси ординат. Смещение вдоль оси абсцисс называ­ется продольным параллаксом и обозначается буквой р. Смещение вдоль оси ординат называется поперечным параллаксом и обозначается буквой q.

Наложим фотоснимок Р₁ стереопары на Р₂ так, чтобы их си­стемы координат совпали. Точка левого фотоснимка а₁ займет положение а₂, т. е. сместится параллельно оси абсцисс на вели­чину р и на величину q — параллельно оси ординат.

Продольный параллакс выражается разностью абсцисс соот­ветственных точек:

р = х₁ – х₂

а поперечный — разностью ординат этих точек:

q = у₁ - у₂

19

Тема 1.2 Аэрофотоаппарат и аэрофотоустановка

Аэрофотоаппарат (АФА) служит для получения аэрофотоснимков земной поверхности. Он представляет собой сложную фотографическую систему, отфокусированную на бесконечность и работающую автоматически в сложных условиях вибраций, толчков и перегрузок.

АФА, применяемые при аэрофотосъёмке, классифицируются по целевому назначению, принципу действия, размерам аэроснимка, величине фокусного расстояния и типу используемых фотоматериалов. По целевому назначению они подразделяются на топографические и нетопографические. Схема устройства АФА показана на рис. 1

Он имеет фотокамеру 1 и кассету 2, как правило, съемную.

Фотокамера состоит из корпуса 5, объективного блока 6 и прикладной рамки 7, к которой в момент экспонирования должен прижиматься эмульсионный слой фотоматериала. В нижней части объективного блока вмонтирован объектив 8. Расстояние от задней узловой точки S2 объектива до плоскости прикладной рамки 7 постоянно и равно фокусному расстоянию АФА. Между компонентами объектива установлены диафрагма 9 и центральный многодисковый затвор. Конструкции затворов рассчитаны на диапазон выдержек от 1/50 до 1/1000 сек. и меньше.

Для надежного выравнивания аэрофотопленки в плоскость прикладной рамки устанавливается выравнивающие плоскопараллельное стекло 10. На нем выгравированы координатные метки, контрольные линии или координатная сетка в виде крестов, с промежутками в 1 или 2 см. В нижней части фотокамеры под объективом устанавливается защитное стекло 11, а между защитным стеклом и объективом – светофильтры 12.

Для топографической аэрофотосъёмки с летательного аппарата кроме АФА используется аэрофотоустановка 4 (рис. 1), оптический визир и командный прибор 3.

Аэрофотоустановка (АФУ) служит для крепления АФА к носителю съёмочной аппаратуры. Командный прибор (КП) служит для дистанционного управления работой фотокамеры. С его помощью устанавливается интервал между экспозициями, выдержка затвора, ведётся счёт кадров.

Для ослабления при аэрофотосъёмке влияния дымки АФА снабжаются светофильтрами ЖС-18, ЖС-16, ОС-14, ОС-12 и КС-14. Их применение приводит к увеличению выдержки и уменьшению в связи с этим исходного контраста некоторых природных объектов. Большинство аэрофотосъёмок производится на чёрно-белые изопанхроматические плёнки различных типов.

Статоскоп представляет собой дифференциальный жидкостной барометр, измеряющий изменение давления воздуха, при изменении высоты полёта.

Радиовысотомер (РВ) служит для определения высот точек фотографирования относительно земной поверхности.

Радиодальномерная станция (РДС) используется для определения плановых геодезических координат центров проекций аэрофотоснимков.

В последние годы в аэрофототопографии все более широко применяют спутниковые методы определения координат, как точек полевой подготовки, так и точек фотографирования.

13

Тема 1.4 Аэрофотосъемочные работы

При аэрофототопографической съемке снимки местности получают путем ее фотографирования. Называют этот этап летносъемочным процессом или аэрофотосъемкой (АФС), осуществляют - с самолёта или другого летательного аппарата. Цель – получение не только фотоснимков, удовлетворяющих заранее поставленным требованиям, но и показаний спецприборов, характеризующих их положение в момент экспонирования. В наземной фототопографической съемке фотографируют фототеодолитом, который устанавливается на штативе.

АФС можно классифицировать по количеству и расположению аэрофотоснимков (одинарная, маршрутная и площадная), положению оптической оси аэрофотоаппарата (плановая и перспективная) и масштабу фотографирования (крупномасштабная - 1: 10 000 и крупнее, среднемасштабная и мелкомасштабная - 1: 35 000 и мельче).

В соответствии с договором на выполнение аэросъемочных работ должны быть определены:

• 
  Масштабы аэрофотосъемки и составляемого плана.
• 
  Тип и фокусное расстояние АФА.
• 
  Необходимость применения специальных приборов (статоскопа, радиовысотомера и др.). Отметим, что в настоящее время не вызывает сомнений необходимость применения при аэрофотосъемке и привязке снимков спутниковых систем.
• 
  Сроки производства аэрофотосъемки и сдачи продукции.
• 
  Состояние местности.

После фотографирования участка местности полученные материалы изучают и оценивают. При этом проверяют:

• 
  полноту и качество аэрофотосъемочных работ;
• 
  соответствие фотографического и фотограмметрического качества материалов требованиям нормативно-технических документов и дополнительным условиям, предусмотренным в договоре на выполнение съемок;
• 
  полноту паспортных данных использованных съемочных систем (элементы внутреннего ориентирования, дисторсия объектива и др.) и соответствие фактических параметров съемочных камер проектным значениям;
• 
  обеспеченность снимками картографируемой территории, ее границ (одновременно составляется схема расположения снимков, подлежащих фотограмметрической обработке, по их номерам);
• 
  наличие, полноту и качество дополнительной бортовой информации (координат центров проектирования снимков, полученных из спутниковых определений, данных инерциальной системы и др.).

Тема 2.4 Искажения на аэрофотоснимке

Под влиянием угла наклона аэрофотоснимка возникают линейные и угловые искажения изображения на снимке.

Зависимость между координатами горизонтального и наклонного снимков можно отметить с помощью строгих и простых соотношений. Их можно написать, если начало координат на снимке и на местности совместить с точкой нулевых искажений с:

,

Из зависимостей между координатами горизонтального и наклонного снимков можно сделать вывод:

Это означает, что если наклонный снимок совместить с горизонтальным, вращением его вокруг линии неискаженных масштабов (рис. 13.) то соответствующие точки окажутся на одном луче, проходящем через точку нулевых искажений c.

Величина смещений точек за наклон снимка будет равна:

.

Смещение ), так и в противоположную сторону. Максимально оно на главной вертикали (°, 180°(0Îjвозможно как в сторону точки нулевых искажений, при φ равно 90° или 270°). На линии неискаженных масштабов точки за наклон не смещаются.

Величину максимального смещения точек можно оценивать по приближенной формуле:

.

Оно приводит к ошибкам в определении по снимкам направлений, расстояний и площадей.

Рельеф местности также вызывает смещение точек, причем по направлениям проходящим через точку надира n, в которую сходятся изображения отвесных прямых. То есть, если h - превышение точки А над точкой В, расположенной в плоскости предмета, и отрезок АВ отвесный, то точка а на снимке сместится относительно точки b на величину ab = δr_h (рис. 14). При h > 0 смещение происходит от точки надира, когда h < 0, – к точке надира.

Величину смещения точки за рельеф можно оценить по формуле:

.

Полученная формула дает хорошую оценку величины смещения точек за рельеф и для плановых снимков. Значит, по измеренной на плановом снимке величине смещения можно в ряде случаев с достаточной для практики точностью определить высоту отдельных объектов (дерева, столба, здания, трубы и т. д.).